[发明专利]功率模块及其制造方法

说明书

本公开关于一种功率模块及其制造方法，功率模块包括磁性组件、功率器件及导接组件。磁性组件包括本体、绕组、第一表面与第二表面。绕组设置于本体上，且第一表面相对于第二表面。功率器件设置于该磁性组件上，且包括第三表面与第四表面。第三表面相对于第四表面。导接组件设置于磁性组件上，且电连接至磁性组件与功率器件。其中功率器件的第三表面或第四表面至少部分贴附于至少一磁性组件的第一表面或第二表面，且功率器件的第三表面或第四表面至少部分位于磁性组件的第一表面或第二表面的投影包络内，以使磁性组件支撑功率器件。其中功率器件可以为裸功率芯片。

技术领域

本公开涉及一种功率模块，特别涉及一种优化的功率模块及其制造方法。

背景技术

随着人类智慧化生活要求的提升以及对智能型产品制造要求的提高、物联网等的兴起，社会对信息传输以及数据处理的需求也日益旺盛。其中针对集中式的数据处理中心而言，服务器可谓其最主要的关键单元，而此类服务器的主板则通常由中央处理单元(CPU)、芯片组(Chipsets)、内存等等数据处理数字芯片和其供电电源及必要外围组件所组成。然而随着单位体积内服务器处理能力的提升，也意味着这类数字芯片的数量、集成度亦需随之提升，进而导致空间占用率和功率耗损的提升。因此，系统为这些数字芯片所提供的电源(因为与数据处理芯片同在一块主板上，又称主板电源)，就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的体积，来支持整个服务器乃至整个数据中心的节能和占用面积的缩减。

由于前述数字芯片的供电要求通常以低电压及大电流为之，而为了减少输出引线的损耗和阻抗影响，多于主板的位置上为其设置直接供电的电源，以尽量靠近数字芯片。因此，这类直接为芯片供电的电源，即被称为点电源(Point of the Load，POL)，其电源的输入则需由其他外加电源所提供。目前服务器主板上点电源典型的输入电压为12V左右。

另一方面，对于分布式的信息终端应用而言，由于构成组件及数字芯片等其必须被集成在很小的空间内并在长时间内持续工作，而且其供电通常是采较低的工作电压为之，通常由3V至5V的电池等电能储放装置提供。因此为其供电的电源对高效率和高功率密度的要求更加迫切。

而近年来，由于开关电源相对于线性电源可表现出更佳的效率转换，因此，开关电源的应用也日趋广泛。但是相对于线性电源而言，开关电源的电路更为复杂，而且通常还会有磁性组件/电容器等作为储能/滤波的作用，故不容易实现芯片集成的应用。

目前，针对低压直流/直流(DC/DC)转换场合，通常直接使用降压式变换电路(Buckcircuit)来实现，输出0V至5V之间的各种电压给相应的数字芯片。如图1所示，其公开一降压式变换电路的电路图。降压式变换电路包括输入滤波电容器Cin、主开关管Q1、续流管Q2、电感器L以及输出电容器Co。输入滤波电容器Cin与一电源连接，以接收输入电压Vin。主开关管Q1的一端连接于输入滤波电容Cin，另一端连接于电感L，主开关管Q1进行导通与截止的切换运行，以调整输入传递至输出的能量及调整输出电压电流，其中主开关管Q1通常为一金属氧化物半导体(MOS)场效晶体管所构成。续流管Q2的一端连接于主开关管Q1与电感器L的一节点，另一端则接地，续流管Q2为电感器L释放能量续流提供通道，其中续流管Q2可以为二极管，然而为了降低损耗，亦可为一金属氧化物半导体(MOS)场效晶体管所构成，并进行同步整流控制，以实现近理想二极管功能。电感器L的一端连接于主开关管Q1与续流管Q2的节点，另一端连接于输出电容器Co，电感器L与输出电容器Co协同地将主开关管Q1与续流管Q2间的交互切换运行而形成的方波输出电压过滤成平均值，即直流输出至一输出电压Vout。输出电容器Co架构于吸收电感器L所输出的电流纹波，以使输出电压Vout的电压纹波小于要求值。降压式变换电路的输出电压Vout可提供能量给一负载RL，即如数字芯片或中央处理单元(CPU)等。

现有技术为了进一步提升电源转换器的转换效率及功率密度，遂有从例如磁性组件、裸功率芯片、电容组件等角度进行独立优化，然而随着技术进步，单一组件独立优化已经逐渐达到了极致，无法进一步实现高效率和高功率密度。