Page 46 - 材料分析層層把關先進製程設備零缺陷

DESIGN IDEAS
磁芯形狀。嵌入式變壓器的優點 是增加污染等級並降低爬電距離 和間隙等要求。為了滿足更高電感 值和更高電流，所需的面積明顯增 加了。雖然磁片的嵌入過程已在更 大的範圍上(10x10cm)得到驗證，
但最理想的是較低電流的應用，最 高到2A。有些參數會造成影響，例 如繞組數量會增加電感的直流電 阻(DCR)但降低整體效率。
在計劃中測試了超過10種不 同的磁性片材，以確定是否適合 嵌入。如同晶片電感一樣，片材也 有不同的屬性。這些片材在高壓下 嵌入然後封裝至PCB中。為了評估 電氣參數的穩定性和機械一致性， 根據汽車標準(AEC Q200)對大量 樣本進行長期的可靠性測試，包 括溫度循環(2000次)、溫濕度偏 壓(85°C、85%RH下1000小時)、 高溫儲存(125°C下1000小時)、低 溫儲存(-55°C下1000小時)，以及 高度加速壓力測試(130°C、85% RH下96小時)。只有少數材料不但 通過了這些測試，而且也沒有改變 參數或造成PCB分層。由於有些材 料會在嵌入過程中破裂，這些知識 有助於在設計階段中運用此技術 來避開風險。
材料及可靠性
圖1:降壓轉換器的嵌入式環形電感器設計及繞組層。
(圖片來源:AT&S和RECOM)
大多數片材適用於1MHz至 5MHz之間的開關頻率。除了對磁 性片材進行測試以外，該計劃還 專注於開發適合20MHz左右開關 頻率的新型磁性材料。在幾項試 驗的過程中成功產出了可嵌入的 新型化合物。
圖2:降壓轉換器的嵌入式環形電感器設計側視圖，顯示PCB內的磁性片材。 (圖片來源:AT&S和RECOM)
晶片級整合
圖3:具有明顯分離繞組的環形變壓器設計示例。
(圖片來源:AT&S)
正如該計劃名稱所示，其目標 之一是將GaN元件(開關)與CMOS 驅動器整合在一起。為了符合整合 過程的電氣和物理要求，GaN和Si 元件歷經多次迭代的自行開發和 製造。新開發的製程稱為晶圓直 接鍵合(IBM)，能在切割之前鍵合 兩個晶圓。這個複雜的過程仍在 測試階段，但當克服預期的障礙 後，這將是晶片整合的另一個里
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