电源模块和电子设备制造技术

本申请实施例提供了一种电源模块和电子设备，该电源模块包括电压转换单元、电感单元和输出电容单元。电压转换单元包括第一基板和设置在第一基板上的芯片，芯片用于对输入电压进行电压转换。电感单元设置在第一基板的表面，包括与芯片电连接的至少一个电感元件，输出电容单元设置在电感单元的远离第一基板的一侧，包括与电感单元电连接的至少一个输出电容元件。输入电容单元的远离电感单元的一侧与电子设备中的负载电连接，以向负载供电。本申请实施例可以降低电源模块向负载供电的供电路径损耗，有利于满足大电流的电源模块对较高功率密度的需求。功率密度的需求。功率密度的需求。

【技术实现步骤摘要】
电源模块和电子设备


[0001]本申请实施例涉及电源设备
，并且更具体地，涉及电源模块和电子设备。

技术介绍

[0002]电源模块主要包括功率开关(例如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET))、电感、输入电容和输出电容等。目前，电源模块的结构设计多是将上述电子元件平铺设置在基板上，适用于中小功率和中小电流的电源模块设计。
[0003]随着社会数字化发展，需要网络芯片、中央处理器(central processing unit，CPU)、人工智能芯片等负载提供更高的容量、以及更强的运算处理能力，这就使得负载在工作时需要更大的电流。为了满足负载对更大电流的需求，同时受电源模块的尺寸限制，需要的供电电源模块的功率密度越来越高。
[0004]然而，在上述针对中小功率和中小电流的电源模块结构设计中，电源模块的供电路径损耗较大，无法满足大电流的电源模块对较高功率密度的需求。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种电源模块和电子设备，目的是降低电源模块向负载供电的供电路径损耗，以满足大电流的电源模块对较高功率密度的需求，进而有利于满足负载的大电流需求。
[0006]第一方面，提供了一种电源模块，包括：电压转换单元，包括第一基板和芯片，芯片设置在第一基板上，用于对输入电压进行电压转换；电感单元，设置于第一基板的第一表面，电感单元包括至少一个电感元件，至少一个电感元件与芯片电连接；输出电容单元，设置于电感单元的远离第一基板的一侧，输出电容单元包括至少一个输出电容元件，至少一个输出电容元件与电感单元电连接；其中，电感单元与输出电容单元用于对转换电压进行输出处理得到输出电压，输出电容单元的远离电感单元的一侧与负载电连接，以向负载输入输出电压。
[0007]其中，芯片可以由MOSFET构成，用于对输入电压进行DC/DC电压转换。
[0008]可选地，芯片可以通过埋嵌在第一基板内；或者，芯片可以为倒装芯片，焊接在第一基板的第二表面，第二表面为芯片的与第一表面相对的一面。
[0009]应理解，电感单元和输出电容单元可以对经电压转换单元转换后的输入电压进行整流滤波等输出处理，使得传输给负载的输出电压的电压和电流更加稳定平滑。
[0010]在本申请实施例中，通过将电压转换单元、电感单元和输出电容单元依次堆叠设置，输出电容单元的远离电感单元的一侧与负载电连接，可以使电源模块采用垂直供电的方式向负载供电。相比于将芯片和其他电子元件平铺设置在第一基板上，本申请实施例可以缩短电源模块向负载供电的供电路径，这有利于降低供电路径上的损耗，提升电源模块的功率密度，满足负载的大电流需求。同时，供电路径的缩短也有利于缓解由于供电路径阻
抗较大所导致的电流供不进的问题，确保电源模块向负载正常供电。除此之外，通过将电压转换单元、电感单元和输出电容单元依次堆叠集成设置，可以减小电源模块的整体体积，有利于集成化和小型化设计。
[0011]可选地，电源模块还可以包括至少一个第一无源器件，至少一个第一无源器件设置在第一基板的第一表面和/或第二表面，用于对输入电压进行处理，并将处理后的电压传输至电感元件。
[0012]其中，第一无源器件例如可以是输入电容元件、电阻元件或电抗器等。
[0013]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源模块还包括第一电介质层和第一导电结构；至少一个电感元件焊接在第一表面，第一电介质层设置在第一表面，用于包封至少一个电感元件；第一导电结构设置在第一表面，用于至少一个电感元件与输出电容单元之间的电连接。
[0014]应理解，第一电介质层可以是对电感元件进行塑封形成的。第一电介质层可以包括热固定交联树脂，例如环氧树脂注塑化合物。
[0015]可选地，第一导电结构可以是铜柱连接器或PCB连接器等。
[0016]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一导电结构的靠近第一基板的一端和电感元件电连接，第一导电结构的远离第一基板的表面可以露出第一电介质层，且设有第一连接层，用于与输出电容单元焊接连接。第一连接层例如可以是通过刷锡膏工艺形成的锡膏层，或者通过表面金属化工艺形成的金属层。
[0017]在本申请实施例中，通过将电感元件焊接在第一基板的第一表面，并通过第一电介质层塑封，使得电压转换单元与电感单元集成在第一基板上，形成电源模块的第一子模块。第一子模块可以通过第一导电结构与输出电容单元实现电连接，以形成堆叠集成的电源模块。
[0018]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源模块还包括第二基板，第二基板与第一基板相对设置，第二基板的面向第一基板的表面与第一表面电连接；至少一个电感元件设置在第二基板上。
[0019]可选地，电感元件可以埋嵌在第二基板内；或者，电感元件可以焊接在第二基板的远离第一基板的表面。
[0020]在本申请实施例中，电感元件可以单独设置在第二基板上，通过第二基板与第一基板电连接，从而实现电感单元与电压转换单元的集成。
[0021]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源模块还包括第二电介质层，至少一个输出电容元件焊接在第二基板的远离第一基板的表面，第二电介质层设置在第二基板的远离第一基板的表面，用于包封至少一个输出电容元件。
[0022]应理解，第二电介质层可以是对输出电容元件进行塑封形成的。第二电介质层可以包括热固定交联树脂，例如环氧树脂注塑化合物。
[0023]在本申请实施例中，通过第二电介质层将输出电容元件塑封在第二基板上，以使电感单元和输出电容单元集成在第二基板上，形成电源模块的第二子模块，通过将第二子模块与第一基板电连接，以形成堆叠集成的电源模块。
[0024]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源模块还包括第二导电结构，第二导电结构设置在第二基板的远离第一基板的表面，用于至少一个输出电容元件与负载之
间的电连接。
[0025]可选地，第二导电结构可以是铜柱连接器或PCB连接器等。
[0026]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二导电结构的远离第二基板的表面露出第二电介质层，且设置有第二连接层，用于与负载焊接连接，以向负载供电。
[0027]其中，第二连接层例如可以是通过刷锡膏工艺形成的锡膏层，或者通过表面金属化工艺形成的金属层。
[0028]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源模块还包括第三基板，第三基板与第一基板相对设置，至少一个输出电容元件设置在第三基板上。
[0029]可选地，输出电容元件可以埋嵌在第三基板内；或者，输出电容元件可以焊接在第三基板的面向第一基板的表面。
[0030]在本申请实施例中，输出电容元件可以单独设置在第三基板上，通过第三基板的线路层、或者通过设置导电结构与电感单元电连接，从而实现与电感单元和电压转换单元的集成。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源模块，其特征在于，包括：电压转换单元，包括第一基板和芯片，所述芯片设置在所述第一基板上，用于对输入电压进行电压转换；电感单元，设置于所述第一基板的第一表面，所述电感单元包括至少一个电感元件，所述至少一个电感元件与所述芯片电连接；输出电容单元，设置于所述电感单元的远离所述第一基板的一侧，所述输出电容单元包括至少一个输出电容元件，所述至少一个输出电容元件与所述电感单元电连接；其中，所述电感单元与所述输出电容单元用于对转换电压进行输出处理得到输出电压，所述输出电容单元的远离所述电感单元的一侧与负载电连接，以向所述负载输入所述输出电压。2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第一电介质层和第一导电结构；所述至少一个电感元件焊接在所述第一表面，所述第一电介质层设置在所述第一表面，用于包封所述至少一个电感元件；所述第一导电结构设置在所述第一表面，用于所述至少一个电感元件与所述输出电容单元之间的电连接。3.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对设置，所述第二基板的面向所述第一基板的表面与所述第一表面电连接；所述至少一个电感元件设置在所述第二基板上。4.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第二电介质层，所述至少一个输出电容元件焊接在所述第二基板的远离所述第一基板的表面，所述第二电介质层设置在所述第二基板的远离所述第一基板的表面，用于包封所述至少一个输出电容元件。5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第二导电结构，所述第二导电结构设置在所述第二基板的远离所述第一基板的表面，用于所述至少一个输出电容元件与所述负载之间的电连接。6.根据权利要求2或3所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第三基板，所述第三基板与所述第一基板相对设置，所述至少一个输出电容元件设置在所述第三基板上。7.根据权利要求6所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括多个连接引脚，所述多个连接引脚设置于所述第三基板的远离所述第一基板的表面，用于连接所述负载。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块包括多个所述电压转换单元和多个所述电感单元，多个所述电压转换单元与多个所述电感单元对应设置，且多个所述电感单元与所述输出电容单元电连接。9.一种电子设备，其特征在于，包括：壳体、以及收容于所述壳体内的电路板、电源模块和...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓凤，胡小强，鲍宽明，吴宇坤，谢小松，林天仁，马佳宁，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：