具有集成分立电感器的功率转换器件制造技术

一种开关式调节器可以包括电感器外壳、板和一个或更多个电组件。所述电感器外壳可以容纳电感器和一条或更多条线。所述板可以包括一个或更多个板迹线以及一个或更多个焊盘。所述电组件可以包括一个或更多个芯片、电容器、电压源和/或其他电组件。所述电感器外壳可以附接到所述板以在所述电感器外壳和所述板之间创建空间。所述空间可以创建在所述电感器外壳下方和所述板上方。一个或更多个电组件可以附接到所述板。一个或更多个电组件可以设置在所述空间内。

Power converter with integrated discrete inductor

A switch type regulator may include an inductor, a housing, a plate, and one or more electrical components. The inductor housing can accommodate an inductor and one or more lines. The plate may include one or more plate traces, and one or more pads. The electrical assembly may include one or more chips, capacitors, voltage sources, and / or other electrical components. The inductor housing can be attached to the plate to create space between the inductor housing and the plate. The space can be created below the inductor housing and above the plate. One or more electrical components may be attached to the plate. One or more electrical components may be disposed within the space.

【技术实现步骤摘要】
具有集成分立电感器的功率转换器件相关申请的交叉引用本申请要求于2016年1月4日提交的、名称为“POWERCONVERSIONDEVICEWITHINTEGRATEDDISCRETEINDUCTOR(具有集成分立电感器的功率转换器件)”的美国临时申请第62/274,554号的权益。故通过引用的方式将上述申请的全部内容并入本文。
概括而言，本公开内容涉及半导体器件的
，具体而言，涉及具有集成分立电感器的功率转换器件。
技术介绍
电压调节器，例如DC到DC转换器，用于为电子系统提供稳定的电压源。对于低功率器件而言，尤其需要高效的DC到DC转换器。一种类型的DC到DC转换器是开关式电压调节器。开关式电压调节器通过将输入DC电压源与负载交替地耦合和去耦合来产生输出电压。耦合和去耦合动作可以由开关来执行，同时，能够使用包括电容器和电感器的低通滤波器来对开关的输出进行过滤以提供DC输出电压。图1示出能够执行DC到DC降压转换的“降压”型开关式调节器的示例性实施方式。参考图1，电路100包括电压源103、开关式调节器102和负载113。开关式调节器102通过输入端子114耦合到电压源103。开关式调节器102还经由输出端子112耦合到负载113，负载113能够是汲取电流的另一电子电路。开关式调节器102包括开关电路116，开关电路116充当用于将输入端子114与中间端子LX节点109交替地耦合和去耦合的电源开关。开关电路116包括第一晶体管107和第二晶体管108。通常，晶体管107和108两者能够实现为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。晶体管107具有连接到输入端子114的漏极、连接到中间端子109的源极和连接到控制线105的栅极。晶体管108具有连接到中间端子LX节点109的漏极、连接到低电压电位115(例如，接地)的源极和连接到控制线106的栅极。开关式调节器102包括控制器104，用以经由控制线105和106对开关电路116的操作进行控制。开关式调节器102还具有输出滤波器117，输出滤波器117包括连接在中间端子109和输出端子112之间的电感器110以及与负载113并联连接的电容器111。控制器104使开关电路116在第一导通周期与第二导通周期之间交替，在第一导通周期内，第一晶体管107被启用而第二晶体管108被禁用以使中间端子109达到基本上等于输入电压的电压，在第二导通周期内，第一晶体管107被禁用而第二晶体管108被启用以使中间端子109达到基本上等于低电压电位115的电压。这在能够作为中间端子的LX节点109处导致矩形波形，所述矩形波形基本上在输入电压和等于电压电位115的电压之间切换。109经由输出滤波器117耦合到输出端子112。输出滤波器117将中间端子109处的矩形波形转换成输出端子112处的基本上DC电压。端子112处的输出DC电压的幅值取决于中间端子109处的矩形波形的占空比。随着BCD(双极-CMOS-DMOS)技术的广泛使用，将控制器104、开关电路116以及高精度反馈电路(图1中未示出)集成在单个控制器芯片上是很常见的。该控制器芯片能够具有对应于LX节点109的输出端口。然后，该控制器芯片能够在与LX节点109对应的输出端口处连接到分立电感器(例如，电感器110)以形成开关式调节器102。也能够将外部电感器连接到其他分立组件(例如，电容器111)以形成开关式调节器102的输出端子(例如，输出端子112)。图2示出将控制器芯片和分立组件放置在印刷电路板(PCB)上以形成图1的开关式调节器102的方式。如图2所示，系统200包括控制器芯片202，控制器芯片202能够包括例如图1的控制器104和开关电路116。系统200还包括图1的电容器111和电感器110。图2还示出布置为图1的LX节点109、vout112、vin114和GND115的多个板迹线和焊盘。系统200还包括连接到vin114的电容器203(图1中未示出)以用作旁路电容器，从而进一步降低该节点处的开关噪声。如图2所示，控制器芯片202被放置为与电容器111和203相邻。电容器111和203还被放置为与电感器110相邻。图2中的组件的布置虽然易于实现，但也带来了一些缺点。首先，这样的布置占据大量的板空间，因为上述组件中的每个组件占据板表面上的不同区域。其次，需要相对长的板迹线以在组件之间连接，导致在一些关键节点处的巨大的寄生电容。例如，如图2所示，LX节点109的长度为约3cm。由于LX节点109是用于由第一晶体管107和第二晶体管108对电感器110和电容器111进行充电和放电的中间节点，所以减小LX节点109的长度和相关联的寄生电容能够减少开关损耗并提高功率转换器的效率。图3示出为了减小板空间，用于形成图1的开关式调节器102的组件布置的方法。如图3所示，开关式调节器300包括控制器芯片302，控制器芯片302能够包括例如图1的控制器104和开关电路116。开关式调节器300还包括容纳在电感器外壳304内的电感器110。电感器外壳304还容纳内线309a-b，其中，线309a在焊盘308a处焊接到板306。控制器芯片302还包括控制器焊盘307a和307b，控制器焊盘307a和307b提供到控制器芯片302的内部组件(例如，LX节点109处的开关电路116)的电连接。为了减少开关式调节器300所占据的空间，将控制器芯片302设置在电感器外壳304的顶部。接合线310a被配置为提供控制器焊盘307a和焊盘308a之间的电连接，从而提供电感器110和控制器芯片302(例如，LX节点109)之间的电连接。接合线310b被配置为提供板上的控制器焊盘307b和焊盘308b之间的电连接。焊盘308b使控制器芯片302能够电连接到板306上的其他组件。尽管图3中所示的布置减少了用于放置控制器芯片202和电感器外壳304所需的板空间，但是接合线310a和310b仍然相对较长，并且能够带来相当大量的寄生电容和电阻。图4示出用于解决图3的缺点的组件布置的方法。如图4所示，开关式调节器400包括控制器芯片402，控制器芯片402能够包括例如图1的控制器104和开关电路116。控制器芯片402能够是倒装芯片器件并且包括焊球408a-b，焊球408a-b能够配置为:充当提供到例如设置在控制器芯片402内的控制器104和开关电路116的电连接的端子。开关式调节器400还包括容纳在电感器外壳404内部的电感器110。电感器外壳404包括焊盘410，焊盘410配置为经由内线409a提供到电感器110的电连接。如图4所示，电感器110经由焊球408a和焊盘410电连接到控制器芯片402。电感器外壳404设置在板406上。为了减少开关式调节器400所占据的空间，控制器芯片402设置在电感器外壳404的顶部。利用图4的布置，其中控制器芯片402和电感器外壳404之间的电连接由焊球和焊盘来提供，能够减少与那些电连接(包括用于LX节点109的那些电连接)相关联的寄生电容。然而，图4的布置仍然存在许多缺点。首先，尽管焊盘和焊球提供电感器和控制器(例如，LX节点)之间的良好电连接，但是它们暴露于环境，并且噪声能够被耦合到电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关式调节器，包括：容纳在电感器外壳中的电感器；电耦合到所述电感器并且容纳在所述电感器外壳中的第一线；包括第一端子的芯片；和包括第一板迹线的板，所述第一板迹线将所述第一端子与所述第一线电耦合；其中：所述芯片和所述电感器外壳附接到所述板；所述电感器外壳到所述板的附接在所述电感器外壳和所述板之间创建空间；并且所述芯片设置在所述空间内。

【技术特征摘要】
2016.01.04 US 62/274,5541.一种开关式调节器，包括：容纳在电感器外壳中的电感器；电耦合到所述电感器并且容纳在所述电感器外壳中的第一线；包括第一端子的芯片；和包括第一板迹线的板，所述第一板迹线将所述第一端子与所述第一线电耦合；其中：所述芯片和所述电感器外壳附接到所述板；所述电感器外壳到所述板的附接在所述电感器外壳和所述板之间创建空间；并且所述芯片设置在所述空间内。2.根据权利要求1所述的开关式调节器，其中，所述电感器设置在所述芯片上。3.根据权利要求1所述的开关式调节器，其中，所述板还包括经由所述第一板迹线电耦合的第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘焊接到容纳在所述电感器外壳中的所述第一线，并且所述第二焊盘焊接到所述第一端子。4.根据权利要求1所述的开关式调节器，其中，所述板还包括具有表面的凹槽；其中，所述芯片和所述电感器外壳附接到所述凹槽的所述表面。5.根据权利要求1所述的开关式调节器，还包括：电耦合到所述电感器并且容纳在所述电感器外壳中的第二线；和包括第二端子的电容器；其中：所述板还包括第二板迹线，所述第二板迹线将所述第二端子与所述第二线电耦合；所述电容器附接到所述板；并且所述电容器设置在所述空间内。6.根据权利要求4所述的开关式调节器，其中，所述板还包括经由所述第二板迹线电耦合的第三焊盘和第四焊盘，所述第三焊盘焊接到容纳在所述电感器外壳中的所述第二线，并且所述第四焊盘焊接到所述第二端子。7.根据权利要求1所述的开关式调节器，其中，使用非导电粘合剂将所述电感器外壳安装在所述芯片上。8.根据权利要求7所述的开关式调节器，其中，所述非导电粘合剂包括非导电芯片贴装膜。9.根据权利要求1所述的开关式调节器，其中，所述芯片包括倒装芯片。10.一种开关式调节器，包括：容纳在电感器外壳中的电感器；电耦合到所述电感器并且容纳在所述电感器外壳中的第一线；包括第一端子的芯片；电压源；和包括第一板迹线的板，所述第一板迹线将所述第一端子与...

【专利技术属性】
技术研发人员：法席德·伊拉瓦尼，沈健，简·尼尔森，威廉·罗伯特·佩尔蒂埃，
申请(专利权)人：动力技术公司，硅富达有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US