[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。功率模块包括第一载板、磁性组件、第二载板、功率器件。第一载板包括第一面、第二面以及至少一导接部件，其中第一面与第二面彼此相对，至少一导接部件设置于第一面与第二面之间。磁性组件设置于第一载板的第一面与第二面之间，且包括至少一磁芯以及至少一绕组，其中至少一绕组具有一第一导接端子与一第二导接端子，分别自第一载板的第一面与第二面导出。第二载板设置于第一载板上，且包括第三面与第四面，第三面与第四面彼此相对，其中第四面面向第一面。至少一功率器件设置于第二载板的第三面，且通过第二载板电连接至第一载板。

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

随着人类智能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，多在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。且随着各类芯片性能的不断提升，其功耗亦随之增加，而且点电源距离负载的距离较近，这对系统散热带来了更高的要求。

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用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，其是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器Cin，另一端连接于电感器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是架构于吸收电感器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。