电感器系统、片上系统和电子装置制造方法及图纸

示例性实施方式公开了电感器系统、片上系统、电子装置。该电感器系统包括：电感器；以及热界面材料，该热界面材料沿着所述电感器的表面的至少一部分设置。

Inductor system, on-chip system and electronic device

【技术实现步骤摘要】
电感器系统、片上系统和电子装置
本技术总体上涉及集成热界面材料(TIM)电感器(例如，功率电感器、双电感器等)、包括集成热界面材料电感器的系统。
技术介绍
这部分提供与本技术相关的但未必是现有技术的背景信息。电部件(如半导体、集成电路封装、晶体管等)通常具有预先设计的温度，电部件在该温度下最佳地操作。理想情况下，预先设计的温度近似于周围空气的温度。但电部件的操作会产生热。如果不去除该热，则电部件可能会在显著高于其正常或期望的操作温度的温度下操作。这样过高的温度可能会不利地影响电部件的操作特性以及相关联装置的操作。为了避免或至少减少由于热产生而引起的不利操作特性，应该例如通过将热从操作的电部件传导至散热器(heatsink)来去排热。然后可以通过常规对流和/或辐射技术来冷却该散热器。
技术实现思路
该部分提供对本技术的总体概述，但并不是对其完整范围或全部特征的全面公开。公开了集成热界面材料(TIM)电感器(例如，功率电感器、双电感器等)、包括集成热界面材料电感器的系统的所公开示例性实施方式。在示例性实施方式中，电感器系统包括电感器和热界面材料(TIM)。该TIM沿着电感器的表面的至少一部分设置。电感器的表面可以包括电感器的上表面部分。TIM可以沿着电感器的上表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的上表面部分。TIM可以直接抵着电感器的上表面部分设置和/或附接至电感器的上表面部分。电感器的表面可以包括电感器的下表面部分。TIM可以沿着电感器的下表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的下表面部分。TIM可以直接抵着电感器的下表面部分设置和/或附接至电感器的下表面部分。一种片上系统，该片上系统包括至少一个如上所述的电感器系统。一种电子装置，该电子装置包括至少一个如上所述的电感器系统。可应用性的其它方面将从本文所提供的描述中变得明显。该概述中的描述和具体示例仅仅旨在说明的目的，而并不旨在限制本
技术实现思路
的范围。附图说明本文所述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不是所有可能的实现，并且并不旨在限制本技术的范围。图1是针对没有集成TIM的标准功率电感器，以微亨(μH)为单位的电感和以摄氏度(℃)为单位的温升与以安培(A)为单位的DC电流(IDC)的关系的线图形。图2例示了根据示例性实施方式的功率电感器和沿该功率电感器的上表面部分的TIM。图3例示了根据示例性实施方式的图2所示功率电感器和TIM，其中，功率电感器沿着印刷电路板(PCB)，其又设置在散热器与散热层(heatspreader)之间。对应标号贯穿附图的若干视图指示对应(但不一定相同的)部件。具体实施方式下面将参照附图更全面描述示例实施方式。经由介绍，电子产品固有的设计挑战包括对更高性能的不断增长的需求、引人注目的多功能能力、小型化以及能源效率。这些要求已传递至部件级。在部件级使用的功率电感器在电源电路中保持稳定的电流流动也需要处理更多的电流、产生更少的热量，并且在更小焊垫(footprint)或更低外形内进行。将量越来越多的功率封装到更小形状因子中不仅会产生功率电感器的线圈和芯材的设计挑战，而且增加更多功率也会产生不断升高的热挑战。然而，由于尺寸减小，热量不能有效地从功率电感器中散出。PCB的接触面积受限制，辐射的总表面积更小。如在此公开的，因而通过考虑各种参数(如功率要求、尺寸限制以及温度阈值)，可以在系统级中改善(例如，优化等)功率电感器设计。因此，本文所公开的是用于功率电感器的多功能解决方案的示例，其已经在系统级中进行了改善(例如，优化等)。例如，所公开的示例性实施方式可以包括集成TIM功率电感器，其能够比非TIM集成功率电感器耗散更多的热量。本文所公开的集成TIM功率电感器可以在相同的热点温度下以更高的功率密度操作，同时还具有在空间受限时更薄或更小定制制造的能力。本文所公开的集成TIM功率电感器可以被用于宽泛范围的应用，包括片上系统(SoC)、自主驾驶车辆平台、图形卡、膝上型计算机、笔记本计算机、电信应用等。因此，本文所公开的集成TIM功率电感器不应限于仅与一个特定应用一起使用。如本文所认识到的，多功能可以被用于解决与功率电感器相关联的混合设计挑战。以前的设计人员已经解决了利用专注于功率和散问题、机械和EMI，或者热和EMI的混成或混合产品的问题。通常，单一功能产品不能同时解决多个热或EMI问题。即使组合“多个但单一的功能”的产品可能会起作用，这样做也意味着很难将每个分离产品装配到更小的、高度受限的空间中。因此，如本文所公开的多功能解决方案提供了用于组合不同材料和技术并减轻系统级问题的能力。本文所公开的多功能解决方案可以具有优于传统单一功能产品的独特优势。例如，本文所公开的多功能解决方案可以解决设计者所面临的但与系统级中的一个(例如，优化等)解决方案同时进行的多个问题。本文所公开的集成TIM功率电感器的热传递能力可以是优化的电气和热模拟以及结合工业专业知识和工程技术的广泛测量。因此，在相同的热点温度下，可以获得更高的电流密度，这相当于更高的功率密度和更小的部件尺寸。自主驾驶汽车平台上的SoC(片上系统)是一种已经变得越来越复杂且越来越耗电的应用。这些SoC通常需要多个供电轨，每个都有其自己的要求。在考虑电感、尺寸、DCR、电流额定值，以及温度增益之后，选择每个供电轨上的功率电感器。该挑战在于找到这样一种电感器，即，其有助于在大电流电平下传递热量，同时仍能满足覆盖区域和高度限制。下表1提供了自主驾驶汽车SoC上的针对供电轨的电感器要求或目标规范的示例。表1：用于自主驾驶汽车SoC的功率电感器的目标规范在上表1中，DCR是DC电阻。Irms(ΔT＝40℃)是均方根电流，其导致温度从25℃环境温度升高至40℃。饱和电流(Isat)是功率电感器的电感值在没有DC电流的情况下下降到低于其测量值的指定量的电流。电感下降归因于磁芯饱和。温升可以归因于流过绕组的电流而损耗的功率，该功率损耗转化为热量。功率损耗可以根据电流的平方乘以导线的电阻(I2R)来计算。DC电流(IDC)是在没有在其预期应用中测试部件的情况下不建议操作的电流值。示例常规功率电感器可能能够满足电感、尺寸以及DCR要求，但不满足Irms要求。无法满足Irms要求是因为在28.6A电流下铁芯损耗和线圈损耗所产生的热量，其超出了温升的设计极限。例如，参见下表2，其示出了莱尔德技术公司(LairdTechnologies)的MGV0603系列模制的功率电感器的Irms增加，这导致电感器产生更多热量，从而造成温升(ΔT)增加。表2本文所公开的示例性实施方式具有优于上面提到的标准模制功率电感器的改善或更好Irms额定值。随着Irms额定值的提高，示例性实施方式被配置成增强针对PCB的热传递能力和/或包括另一导热路径以便有效地传递热量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感器系统，其特征在于，该电感器系统包括：/n电感器；以及/n热界面材料TIM，该TIM沿着所述电感器的表面的至少一部分设置。/n

【技术特征摘要】
20190121 US 62/794,8571.一种电感器系统，其特征在于，该电感器系统包括：
电感器；以及
热界面材料TIM，该TIM沿着所述电感器的表面的至少一部分设置。


2.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：
所述电感器的表面包括所述电感器的上表面部分；并且
所述TIM沿着所述电感器的所述上表面部分设置。


3.根据权利要求2所述的电感器系统，其特征在于：
所述TIM完全覆盖所述电感器的所述上表面部分，且/或
所述TIM直接抵着所述电感器的所述上表面部分设置，且/或所述TIM附接至所述电感器的所述上表面部分。


4.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：
所述电感器的表面包括所述电感器的下表面部分；并且
所述TIM沿着所述电感器的所述下表面部分设置。


5.根据权利要求4所述的电感器系统，其特征在于：
所述TIM完全覆盖所述电感器的所述下表面部分；且/或
所述TIM直接抵着所述电感器的所述下表面部分设置，且/或所述TIM附接至所述电感器的所述下表面部分。


6.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述TIM的热导率为至少1W/mK，并且其中：
所述TIM的厚度在0.075mm到5mm之间；或者
所述TIM的厚度在0.1mm到0.5mm之间；或者
所述TIM的厚度在0.2mm到0.3mm之间；或者
所述TIM的厚度为0.25mm。


7.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：
所述电感器系统具有至少28.6A的均方根电流Irms额定值；且/或
所述TIM被配置成使得所述电感器以至少28.6A的均方根电流Irms额定值进行工作。


8.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统被配置成具有：
0.22微亨、0.33微亨和0.47微亨的电感；
6mm或更小的长度、6mm或更小的宽度和3mm或更小的高度；
7毫欧的最大DC电阻；
至少32.5安培的饱和电流；以及
至少28.6A的均方根电流Irms额定值。


9.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器包括功率电感器和/或双电感器。


10.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统被配置成具有：
在0.1微亨至33微亨的范围内的电感；和/或
在2安培至120安培的范围内的均方根电流Irms。


11.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统还包括：具有相反的第一面和第二面的印刷电路板PCB、以及排热/散热结构，其中：
所述电感器沿着所述PCB的第一面，且/或与所述PCB的第一面相邻；并且

【专利技术属性】
技术研发人员：何永学，王元庆，
申请(专利权)人：斯特华佛山磁材有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44