1．汽車電子化進(jìn)程對電源IC的要求
近年來,，汽車的電子化發(fā)展迅速。圍繞汽車的“高科技”電子設(shè)備的搭載越來越多,，與傳統(tǒng)的機(jī)械控制占比較大的時(shí)代相比，電子控制,、電動(dòng)設(shè)備所占比例變得非常大,。預(yù)計(jì)汽車的電子化需求在未來也將依然強(qiáng)勁。
汽車電子化的主要原因有3大關(guān)鍵詞,。
第一個(gè)關(guān)鍵詞是"環(huán)保"（eco）,。這在HV（混合動(dòng)力汽車）,、EV（電動(dòng)汽車）向普通車輛的普及過程中作用顯著。另外,，各汽車制造商之間的低油耗化競爭也日益激化,。這些突破是由復(fù)雜且周密的電子化控制來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然隨著HV,、EV的普及和油耗性能的提升,，所搭載的電子設(shè)備還會(huì)繼續(xù)增加。
第二個(gè)關(guān)鍵詞是"信息與舒適"（comfort）,。除作為出行工具之外,，汽車更多被視為日用品，其智能化也在不斷發(fā)展,，例如可以下載并欣賞喜歡的音樂,，在路上即可輕松獲得目的地的信息等。而為了實(shí)現(xiàn)這些功能,，需要眾多通信相關(guān)的電子元器件,。另外，與提高舒適性相關(guān)的電子化也在不斷發(fā)展,，無需鑰匙即可開關(guān)車門和啟動(dòng)引擎的智能鑰匙在普通車輛中已基本普及等,，使車內(nèi)越來越成為更舒適的空間。
最后一個(gè)關(guān)鍵詞是汽車不可欠缺的"安全"（satefy）,。多年以來,，汽車的安全性多采取強(qiáng)化車架鋼性、撞擊時(shí)的緩震以及對駕乘人員啟用安全氣囊等的危險(xiǎn)發(fā)生"事后"的對策,。但是,，近年來隨著電子設(shè)備性能的提升，已經(jīng)開始聚焦危險(xiǎn)發(fā)生"前"的對策,。通過提高車載攝像頭和車載傳感器的精度與動(dòng)作可靠性,，如今實(shí)現(xiàn)汽車行駛安全的電子設(shè)備已經(jīng)被確立為一個(gè)重要的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)今后各種功能的安全設(shè)備將會(huì)相繼開發(fā)并投入市場,。
汽車用電源IC幾乎可用于任何電子設(shè)備,，為實(shí)現(xiàn)這3大關(guān)鍵詞，對“低靜態(tài)電流”（待機(jī)電流低）,、“低電壓工作”,、“小型化、大電流”等性能的要求越來越高（圖1）,。
（圖1）近年來的電子化背景與需求
ROHM利用獨(dú)有的電路設(shè)計(jì),，成功降低了靜態(tài)電流，為汽車的低功耗化做出巨大貢獻(xiàn),。例如,，ROHM將實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高級別的6μA低靜態(tài)電流的車載LDO系列“BD7xxL2EFJ-C / BD7xxL5FP-C”和實(shí)現(xiàn)了僅為ROHM以往產(chǎn)品1/100的22μA低靜態(tài)電流的DC/DC轉(zhuǎn)換器IC“BD99010 EFV-M / BD 99011EFV-M”投入量產(chǎn),，并獲得客戶高度好評。
2．高效化及其課題
剛剛提到伴隨著HV,、EV的普及和油耗性能的提升,，所搭載的電子設(shè)備還會(huì)繼續(xù)增加。這就使得電子元器件的高效化對油耗性能提升影響越來越大,。
其中,，電源IC由于連接于輸出端的所有電子元器件的消耗電流均會(huì)從中流過，而被定位為要求更高效率的電子元器件,。
為滿足這種高效化需求,，對電源IC進(jìn)行脈沖控制（PWM：Pulse Width Modulation和PFM：Pulse Frequency Modulation等）已成為必然趨勢，但這種控制方式又會(huì)對周圍元件產(chǎn)生噪音干擾（圖2）,。
（圖2）車載電源IC的種類與特點(diǎn)
車載用電子元器件因噪音干擾而誤動(dòng)作,，可能涉及到人身生命安全，因此,，為使電子元器件在任何時(shí)候均可正常工作,，產(chǎn)品必須符合CISPR25（發(fā)射干擾：產(chǎn)生干擾側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)）和ISO11452（抗干擾：受到干擾影響側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)）等電磁兼容相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)。
因此,，對車載用產(chǎn)品來說，不妨礙其他設(shè)備（發(fā)射干擾）,、以及受到其他設(shè)備妨礙時(shí)能保持本來的性能（抗干擾）是非常重要的,。
EMC（Electromagnetic Compatibility）從EMI（發(fā)射干擾）和EMS（抗干擾度）兩種性能兼?zhèn)涞谋匾越嵌缺环Q為“電磁兼容性”。
3．工藝的發(fā)展及其課題
工藝的微細(xì)化曾遵從摩爾定律迅速發(fā)展,，但如今已不見以往的顯著發(fā)展態(tài)勢,。
像電源IC這樣的產(chǎn)品，耗電量較大的電源IC其功率損耗也大,。其損耗成為熱量,，從IC經(jīng)由PCB和封裝散發(fā)到外部（圖3）。
（圖3）封裝結(jié)構(gòu)圖（熱阻）
在車載等使用時(shí)周圍溫度較高的環(huán)境下,，到達(dá)IC的使用溫度上限的容許溫差變小,，從而必須極力控制其功率損耗導(dǎo)致的溫升。因此,，需要改善（降低）芯片的散熱性能（熱阻）,。
熱阻不僅受封裝的材質(zhì)、引線框架的材質(zhì),、固定芯片與框架的接合材質(zhì)影響,，受到框架形狀和芯片尺寸的影響也很大。
遵循摩爾定律,，芯片尺寸越來越小,，使熱阻變高,，即使消耗與以往相同的電量，芯片的溫升也會(huì)增大,。
隨著車載控制設(shè)備的電子控制/電動(dòng)化發(fā)展,，在被稱為“平臺(tái)化”的背景下，電子元器件的商品化也自然而然不斷發(fā)展,。所以,，即使熱阻增高，降低芯片尺寸也是必然選擇,。
為解決這些問題,，進(jìn)行控制設(shè)備的綜合散熱設(shè)計(jì)，使IC與PCB熱阻平衡變得越來越重要,。
4．車載EMC對策例
如前所述,，車載電子元器件必須符合CISPR25（發(fā)射干擾：產(chǎn)生干擾側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)）和ISO11452（抗干擾：受干擾影響側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)）等電磁兼容相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)。
這些噪音干擾根據(jù)傳輸路徑,，可分為直接經(jīng)布線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)噪音和經(jīng)空氣傳輸?shù)妮椛湫栽胍簦▓D4,5）,。
（圖5）來自PCB板間及PCB板外部的噪音傳輸路徑
輸入濾波器作為傳導(dǎo)噪音對策非常有效。
以Π型濾波器為做為基本型,，針對未滿足標(biāo)準(zhǔn)的頻段,，并聯(lián)阻抗較低的旁路電容。
下面的應(yīng)用實(shí)例DC/DC轉(zhuǎn)換器IC“BD90640EFJ-C”就是采用以上這種噪音對策應(yīng)用示例,。
在圖7的示例中,，對于AM頻段噪音，使用Π型濾波器使之衰減,；對于CB～FM頻段噪音,，選用諧振頻率在20MHz左右的旁路電容使之衰減，以滿足CISPR25-Class5（圖6）要求,。
（圖6）CISPR25傳輸干擾的極限值
（圖7）通過輸入濾波器作為傳導(dǎo)噪音對策示例
但是,，在90MHz附近有噪音殘留，因此,，通過再增加諧振頻率為100MHz左右的旁路電容,，從而使所有頻段均滿足了Class5的要求。
最后,，請注意,，由于作為噪音對策所使用的電容的頻率特性因電壓、溫度依存性,、尺寸及零部件廠家不同而不同,，因此需要在使用前向廠家進(jìn)行確認(rèn)。
5．散熱對策時(shí)的注意事項(xiàng)
如前所述,，隨著電子元器件向小型化發(fā)展,，其發(fā)熱密度變高,，因此，不僅確保配套設(shè)備整體的正常工作難度增加,，而且確保壽命,、可靠性也越來越難。
避免產(chǎn)生這些問題的散熱設(shè)計(jì)技術(shù)已成為非常重要的因素,。
通常,，只要知道PCB板貼裝時(shí)IC的熱阻θＪＡ和功耗，或封裝頂部中心溫度TT熱性能參數(shù)ΨＪT,，即可知道IC大致的結(jié)點(diǎn)（接合部）溫度Tｊ,。如何將該結(jié)點(diǎn)溫度Tｊ控制在絕對最大額定值以下是熱設(shè)計(jì)的根本。
此時(shí)必須要注意的是電子元器件的熱阻的定義,。不同的廠家其定義,、條件不同，這增加了熱設(shè)計(jì)的難度,。雖然有JEDEC（半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）制定的JESD51標(biāo)準(zhǔn)系列等,，但因各半導(dǎo)體廠家的理解不同，使得條件并未達(dá)到1對1的一致性,，這是普遍現(xiàn)象,。因此，在配套產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需要注意,。
一般半導(dǎo)體廠家定義的熱阻值是根據(jù)JESD51-2A（在305mm見方的外罩所包圍的無風(fēng)空間里,，將安裝了1個(gè)IC的PCB板固定的狀態(tài)）測量的，與配套產(chǎn)品實(shí)際的使用環(huán)境差異較大,。
例如，圖8左端的PCB板條件為電子元器件的規(guī)格書上記載的條件,。
（圖8）電子元器件的溫升與集成度關(guān)系
如中圖所示,，當(dāng)配套產(chǎn)品使用多個(gè)該部件時(shí)，在很接近的狀態(tài)下配置會(huì)使每個(gè)部件的有效散熱面積減少,。注意,，這就意味著因熱阻增加導(dǎo)致各部件的溫度上升。
車載領(lǐng)域眾多ECU等使用的電源IC,，同時(shí)也是我們身邊的電子設(shè)備不可或缺的產(chǎn)品,。ROHM利用所擅長的模擬技術(shù)，打造出AC/DC轉(zhuǎn)換器IC及DC/DC轉(zhuǎn)換器IC等從一次側(cè)到二次側(cè)適用各種設(shè)備的豐富的產(chǎn)品陣容,。未來,，ROHM還將發(fā)力滿足前述的各種客戶需求的綜合應(yīng)用，進(jìn)一步完善產(chǎn)品陣容,。
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