电源模块的制作方法及多相反耦合电感技术

本公开涉及电子电力技术领域，尤提出了一种电源模块、供电系统以及多相反耦合电感。电源模块包括反耦合电感和设置在反耦合电感上的多个半桥模块，反耦合电感包括多个绕组以及磁芯，多个绕组在第一平面与第二平面之间均为直线型绕组；第一磁芯和第二磁芯分别位于绕组的两端，磁芯立柱连接第一磁芯和第二磁芯，磁芯立柱为多个，且与第一磁芯和第二磁芯形成多个磁芯单元，磁芯单元与绕组对应设置，多个磁芯单元均沿相同方向从第一平面环绕对应的绕组延伸至第二平面，封闭区域与绕组一一对应地设置；其中，半桥模块与绕组一一对应地相连接，且每一半桥模块桥臂的中点与相应的绕组的第一端电性耦接。一端电性耦接。一端电性耦接。

【技术实现步骤摘要】
电源模块的制作方法及多相反耦合电感
[0001]该案是申请号202010387760.8，申请日2020.05.09，专利技术名称电源模块、供电系统以及多相反耦合电感的分案。


[0002]本公开涉及电子电力
，尤其涉及一种电源模块的制作方法及多相反耦合电感。

技术介绍

[0003]目前，云(数据中心)和端(手机、iPad等)的市场规模越来越大，并且还在高速增长中。但在增长的同时，也面临着多方面的挑战，例如随着各种智能IC的功能越来越多，功耗越来越大，主板上的器件也越来越多，且要求功率模块具有更高的功率密度，或单个功率模块具有更大的电流输出能力。采用主动元件与被动元件进行堆叠设置可以大幅减小电源模块的占地面积(footprint)或体积。此外，随着智能IC的计算能力的提升，对供电系统的动态性能的要求也越来越高。多相并联供电是实现大电流供电的有效解决方案。当既要追求高效率，又要追求高动态的情况下，往往采用两相或更多相反耦合并联，提升供电系统的动态性能的方式是一种很好的解决方案。现有的电源模块，或者不能实现多相反耦合并联供电，或者实现反耦合并联供电的电源模块的结构往往复杂，体积大，绕组线路曲折，输出的路径长，影响效率的提升，而且在竖直方向的散热不佳，或者输出引脚的排布不方便客户应用，进一步限制了电源模块性能的发挥。

技术实现思路

[0004]本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种电源模块、供电系统以及多相反耦合电感。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种电源模块，包括反耦合电感和设置在反耦合电感上的多个半桥模块，反耦合电感包括：
[0006]多个绕组，多个绕组在第一平面与第二平面之间均为直线型绕组，且垂直于第一平面或第二平面，绕组为单匝，各绕组中的电流流向相同；第一平面与第二平面平行；
[0007]磁芯，磁芯包括第一磁芯、第二磁芯以及磁芯立柱，第一磁芯和第二磁芯分别位于绕组的两端，磁芯立柱连接第一磁芯和第二磁芯，磁芯立柱为多个，且与第一磁芯和第二磁芯形成多个磁芯单元，磁芯单元与绕组对应设置，多个磁芯单元均沿相同方向从第一平面环绕对应的绕组延伸至第二平面，多个磁芯单元在垂直于绕组的第一平面上的投影围成多个封闭区域，封闭区域与绕组一一对应地设置；
[0008]其中，半桥模块与绕组一一对应地相连接，且每一半桥模块桥臂的中点与相应的绕组的第一端电性耦接。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，半桥模块中桥臂的中点与相应的绕组在第一平面上的垂直投影至少部分重叠。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0011]布线层，布线层设置在反耦合电感和半桥模块之间。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，布线层包括第一导电层和第二导电层，第一导电层与输入正极引脚相连接，第二导电层与输入负极引脚相连接。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，布线层上设置有多个导接部，导接部的一端电性连接相应半桥模块中桥臂的中点，导接部的另一端连接相应绕组的第一端。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，第一导电层和第二导电层上均设置有多个过孔，多个导接部一一相对应地穿过过孔。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，反耦合电感为三相反耦合电感，三个绕组呈阵列式分布，三个绕组的阵列式分布为等边三角形排布或直角三角形排布，并且在电源模块中形成预留空间；其中，电源模块还包括：控制器和外围电子器件，设置于预留空间内；
[0016]其中，外围电子器件位于布线层的一侧，控制器位于布线层的另一侧。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，布线层的至少一侧的所有元件注塑塑封。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0019]多个竖直导电线路，竖直导电线路实现电源模块与外部电路的输入连接、信号连接。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，竖直导电线路设置在预留空间内或者反耦合电感的外周。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，竖直导电线路包括：输入正导电线路和输入负导电线路，输入正导电线路与输入负导电线路同心嵌套，并且两者之间绝缘。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，输入正导电线路与输入负导电线路通过焊盘分别形成输入正极引脚和输入负极引脚。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，竖直导电线路设置于塑封后的磁芯单元的外部。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，竖直导电线路包括：输入正导电线路和输入负导电线路，输入正导电线路与输入负导电线路交错设置。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，输入正导电线路与输入负导电线路通过邮票孔焊盘分别形成输入正极引脚和输入负极引脚。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0027]电容层，电容层设置在反耦合电感远离半桥模块的一侧。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0029]导电线路模块，导电线路模块与反耦合电感的相邻设置，导电线路模块包括多个竖直导电线路，相邻两个竖直导电线路之间绝缘。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0031]铜块，铜块与反耦合电感相邻设置，铜块与布线层焊接。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，电源模块还包括：
[0033]异型电路板，异型电路板与在布线层连接；
[0034]其中，异型电路板上设置有凹槽，磁芯设置在凹槽内。
[0035]在本专利技术的一个实施例中，异型电路板内设置多个竖直导电线路，多个竖直导电线路中的至少两个竖直导电线路分别穿过各自对应的磁芯单元形成绕组。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，绕组的第二端通过焊盘连接在一起形成一个输出正极引脚；或者
[0037]绕组第二端通过多个焊盘形成多个输出正极引脚。
[0038]在本专利技术的一个实施例中，第一磁芯和第二磁芯均为类E型磁芯结构。
[0039]在本专利技术的一个实施例中，半桥模块分别设置在各自的芯片中，或者多个半桥模块集成在一个芯片中。
[0040]在本专利技术的一个实施例中，多个半桥模块均设置反耦合电感的上侧或下侧。
[0041]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种供电系统，包括：
[0042]上述的电源模块；系统电路板；
[0043]负载，负载设置于系统电路板的第一面上；
[0044]其中，电源模块设置于系统电路板的第一面，并且位于负载的周围；和/或，电源模块设置于系统电路板的第二面，并且在平面上的投影至少部分与负载重叠。
[0045]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种电源模块的制作方法，包括：
[0046]提供多个半桥模块；
[0047]提供多个绕组，多个绕组在第一平面与第二平面之间均为直线型绕组，且垂直于第一平面或第二平面，多个绕组均为单匝，第一平面与第二平面平行；
[0048]提供磁芯，磁芯包括第一磁芯、第二磁芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源模块的制作方法，其特征在于，包括：提供多个半桥模块(2)；提供多个绕组(10)，多个所述绕组(10)在第一平面与第二平面之间均为直线型绕组，且垂直于第一平面或第二平面，多个所述绕组(10)均为单匝，所述第一平面与所述第二平面平行；提供磁芯(20)，所述磁芯(20)包括第一磁芯(21)、第二磁芯(22)以及磁芯立柱(23)，所述第一磁芯(21)和第二磁芯(22)分别位于所述绕组(10)的两端，所述磁芯立柱(23)连接所述第一磁芯(21)和所述第二磁芯(22)，所述磁芯立柱(23)为多个，且与所述第一磁芯(21)和所述第二磁芯(22)形成多个磁芯单元，所述磁芯单元与所述绕组(10)对应设置，多个所述磁芯单元均沿相同方向从所述第一平面环绕对应的所述绕组(10)延伸至所述第二平面，多个所述磁芯单元在垂直于所述绕组(10)的所述第一平面上的投影围成多个封闭区域(24)，所述封闭区域(24)与所述绕组(10)一一相对应地设置；其中，所述半桥模块(2)与所述绕组(10)一一对应地相连接，且每一所述半桥模块(2)中桥臂的中点与相应的所述绕组(10)的第一端电性耦接。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，多个所述绕组(10)与所述磁芯(20)形成反耦合电感(1)，所述制作方法还包括：将多个所述反耦合电感(1)配置成为电感连片；在所述电感连片上形成布线层(50)；将所述半桥模块(2)设置在所述布线层(50)上；采用绝缘封装料(81)进行封装。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，还包括：在晶圆(74)上形成布线层(50)；在所述布线层(50)上形成第一磁材料层(75)；将第一隔离层(76)设置在所述第一磁材料层(75)上，并在所述第一隔离层(76)上形成过通孔(77)，以露出部分的所述第一磁材料层(75)；在所述第一隔离层(76)上设置第二磁材料层(78)，并且所述第二磁材料层(78)填充所述通孔(77)，使得第一磁材料层(75)和第二磁材料层(78)磁路连接；设置导电过孔(80)，所述导电过孔(80)贯穿所述第二磁材料层(78)、所述第一隔离层(76)以及所述第一磁材料层(75)与所述布线层(50)电连接；其中，所述导电过孔(80)形成所述绕组(10)，所述第一磁材料层(75)和所述第二磁材料层(78)形成所述磁芯(20)，所述半桥模块(2)集成于所述晶圆(74)中；切割形成多个分立的电源模块。4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，还包括：形成所述导电过孔(80)之前，在所述第二磁材料层(78)上还设置有第二隔离层(79)，以填充所述第二磁材料层(78)的空隙；其中，所述导电过孔(80)贯穿所述第二隔离层(79)、所述第二磁材料层(78)、所述第一隔离层(76)以及所述第一磁材料层(75)与所述布线层(50)电连接。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，还包括：
形成多个分立的电源模块之前，在所述第二隔离层(79)上形成电容层(60)。6.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述第一磁材料层(75)和所述第二磁材料层(78)为预制的磁芯板材或者薄膜，或者所述第一磁材料层(75)和所述第二磁材料层(78)通过印刷或者溅射方式形成。7.一种多相反耦合电感，其特征在于，包括：多个绕组(10)，多个所述绕组(10)在第一平面与第二平面之间均为直线型绕组，所述第一平面与所述第二平面平...

【专利技术属性】
技术研发人员：季鹏凯，程伊炳，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：