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用于功率模块的集成导体电感器

文献发布时间:2024-04-18 20:01:23


用于功率模块的集成导体电感器

相关申请的交叉引用

本申请是基于并且要求于2022年09月06日提交的、题为“Inductor withIntegrated Conductors for Power Modules”的美国临时专利申请号63/403941在35USC119(e)下的优先权权益,该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及将半导体器件集成的系统和方法,并且更具体地涉及功率转换器的集成组装件。

背景技术

除非本文另外指出,否则本节中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术,并且不通过包含在本节中而被承认是现有技术。

高功率密度功率模块具有广泛的应用。这些模块可以被设计为以紧凑的形状因子递送高电平的功率输出,具有高效率和高可靠性。为了满足越来密集的专用集成电路(ASIC)、图形处理单元(GPU)等不断增加的电流要求和更严格的动态负载瞬态要求,板装功率模块(其中功率器件位于功率模块的顶表面上以实现顶部冷却)可以改进热性能,代价是顶表面与底部之间的附加电连接。一般地,至少一个感应组件(诸如电感器)可以被集成到功率模块中。然而,现有的功率模块设计可以包括印刷电路板(PCB)或连接器盒来建立电连接并且提供机械支撑。这种相邻或周围的结构可能效率低下,并且可能限制电感器尺寸。需要一种解决这些问题和其他的解决方案。

发明内容

根据示例,总体上描述了一种结构。该结构可以包括:具有多个表面的电感器芯;以及至少一个导体,该至少一个导体与电感器芯的多个表面中的至少一个表面集成。

根据该示例,在该结构中,电感器芯具有六个侧面,该六个侧面被布置成三对相对的侧面并且围绕电感器芯体积,电感器芯的每个侧面具有外表面。在该结构中,至少一个导体穿过电感器芯体积的至少一部分。在该结构中,与电感器芯的至少一个表面集成的至少一个导体被包括在多个导体中,多个导体中的每个导体与电感器芯的多个表面中的至少一个表面集成,并且其中多个导体的子集是电导体和热导体中的至少一种。

根据该示例,装置还可以包括至少部分地被布置在电感器芯体积内的电感器绕组,电感器绕组和电感器芯形成电感器,电感器绕组具有附接到多个导体中的第一导体的第一引线,第一导体与电感器芯的多个表面的表面中的至少一个表面集成,电感器绕组具有附接到多个导体中的第二导体的第二引线,第二导体与电感器芯的多个表面中的至少一个表面集成。在该结构中,第一导体和第二导体与电感器芯的多个表面中的相同表面和电感器芯的多个表面中的不同表面中的一者集成。该结构还可以包括功率级,该功率级被布置在电感器芯的第一表面上,并且被耦合到电感器绕组,功率级通过与电感器芯的第二表面集成的多个导体而被电耦合到电源和控制器,以形成单相功率控制器。在该结构中,至少一个导体跨越多个电感器芯表面。

根据该示例,在装置中,多个电感器芯表面是以下中的至少一种:被布置成彼此相邻,至少一个导体被配置成跨越在多个电感器芯表面中的两个表面和四个表面之间;以及被布置成彼此相对,至少一个导体被配置成跨越在多个电感器芯表面中的三个表面和四个表面之间。在该结构中,多个电感器芯表面被布置成彼此相对并且彼此平行。在该结构中,电感器芯包括被布置在电感器芯内的开口,该开口跨越在电感器芯的底表面和顶表面之间。在该结构中,开口具有十字形、正方形、菱形、六边形、八边形和圆形的截面轮廓。

根据示例,总体上描述了一种装置。该装置可以包括:电感器芯,电感器芯具有六个侧面,六个侧面被布置成三对基本平行的表面,并且形成电感器芯体积;多个导体,多个导体中的每个导体与电感器芯的至少一个表面集成;以及电感器绕组,电感器绕组至少部分地被布置在电感器芯体积内,电感器绕组和电感器芯形成电感器,电感器绕组具有附接到多个导体中的第一导体的第一引线,第一导体与电感器芯的表面中的至少一个表面集成,电感器绕组具有附接到多个导体中的第二导体的第二引线,第二导体与电感器芯的表面中的至少一个表面集成。

根据该示例,在该装置中,第一导体和第二导体与以下中的一者集成:电感器芯的多个表面中的相同表面,以及电感器芯的多个表面中的不同表面。在该装置中,电感器绕组是第一电感器绕组,该装置还包括第二电感器绕组,第二电感器绕组至少部分地被布置在电感器芯体积内,并且被布置成与第一电感器绕组相邻,第二电感器绕组和电感器芯形成第二电感器,第二电感器绕组具有附接到多个导体中的第三导体的第三引线,第三导体与电感器芯的表面中的至少一个表面集成,第二电感器绕组具有附接到多个导体中的第四导体的第四引线,第四导体与电感器芯的表面中的至少一个表面集成。

根据该示例,装置还可以包括被布置在第一电感器绕组和第二电感器绕组之间的电感器芯内的开口,该开口跨越在电感器芯的底表面和电感器芯的顶表面之间,其中开口具有十字形、正方形、菱形、六边形、八边形和圆形的截面轮廓。装置还可以包括:第一功率级,第一功率级被布置在电感器芯的顶表面上,并且被耦合到第一电感器绕组,第一功率级通过与电感器芯的多个侧表面中的至少一个侧表面集成的第一多个导体,而被耦合到电源和第一控制器;以及第二功率级,第二功率级被布置在电感器芯的顶表面上,并且被布置成与第一功率级相邻,第二功率级被耦合到第二电感器绕组,第二功率级通过与电感器芯的多个侧表面中的至少一个侧表面集成的第二多个导体,而被耦合到电源和第二控制器,其中与第一电感器绕组耦合的第一功率级和与第二电感器绕组耦合的第二功率级形成双相功率模块。

根据该示例,装置还可以包括:第三电感器绕组,第三电感器绕组至少部分地被布置在电感器芯体积内,并且被布置成与第一电感器绕组和第二电感器绕组相邻,第三电感器绕组和电感器芯形成第三电感器;第三功率级,第三功率级被布置在电感器芯的顶表面上,并且被布置成与第二功率级相邻,第三功率级被耦合到第三电感器绕组,第三功率级通过与电感器芯的多个侧表面中的至少一个侧表面集成的第三多个导体,而被耦合到电源和第三控制器;第四电感器绕组,第四电感器绕组至少部分地被布置在电感器芯体积内,并且被布置成与第一电感器绕组对角地相对,第四电感器绕组和电感器芯形成第四电感器;以及第四功率级,第四功率级被布置在电感器芯的顶表面上,并且被布置成与第三功率级和第一功率级两者相邻,第四功率级被耦合到第四电感器绕组,第四功率级通过与电感器芯的多个侧表面中的至少一个侧表面集成的第四多个导体,而被耦合到电源和第四控制器,其中与第一电感器绕组耦合的第一功率级、与第二电感器绕组耦合的第二功率级、与第三电感器绕组耦合的第三功率级以及与第四电感器绕组耦合的第四功率级形成四相功率模块。装置还可以包括被布置在第一电感器绕组、第二电感器绕组、第三电感器绕组和第四电感器绕组之间的电感器芯中心内的开口,该开口跨越在电感器芯的底表面和电感器芯的顶表面之间,其中开口具有十字形、正方形、菱形、六边形、八边形和圆形的截面轮廓。

根据示例,总体上描述了形成结构的方法。该方法可以包括:形成具有多个表面的电感器芯;以及将至少一个导体与电感器芯的多个表面中的至少一个表面集成。

前述概述仅是说明性的,并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外,通过参考附图和下面的详细描述,另外的方面、实施例和特征将变得明显。在附图中,相似的附图标记指示相同或功能相似的元件。

附图说明

图1A是示出了在一个实施例中的示例结构的图,该示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

图1B是示出了在一个实施例中的另一示例结构的图,该另一示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

图1C示出了在一个实施例中的另一示例结构,该另一示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

图2A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的附加细节。

图2B示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的附加细节。

图3A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的示例配置。

图3B示出了在一个实施例中的图3A的示例配置的一个或多个透视图。

图4A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。

图4B示出了在一个实施例中的图4A的示例配置的一个或多个透视图。

图5A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。

图5B示出了在一个实施例中的图5A的示例配置的一个或多个透视图。

图6A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。

图6B示出了在一个实施例中的图6A的示例配置的一个或多个透视图。

图7示出了在一个实施例中的另一示例功率模块的透视图,该另一示例功率模块可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

图8是示出了在一个实施例中的另一示例功率模块的透视图的图,该另一示例功率模块可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

图9是示出了在一个实施例中的另一示例功率模块的透视图的图,该另一示例功率模块可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。

具体实施方式

现在将参考以下讨论和本申请所附的附图来更详细地描述本公开。注意,本公开的附图仅出于说明性目的而被提供,因此,附图未按比例绘制。还要注意,附图中存在的相同和对应的元件由相同的附图标记表示。

在下面的描述中,阐述了许多具体细节,诸如特定结构、组件、材料、尺寸、处理步骤和技术,以便提供对本申请的各种实施例的理解。然而,本领域技术人员将理解,在没有这些具体细节的情况下,也可以实践本公开的各种实施例。在其他情况下,没有详细描述众所周知的结构或处理步骤,以避免模糊本申请。

应当理解,当作为层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上”或“在另一元件之上”时,它可以直接在另一元件上或者也可以存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接在另一元件上”或“直接在另一元件之上”时,不存在中间元件。还应当理解,当元件被称为“在另一元件之下”或“在另一元件下方”时,它可以直接在另一元件之下或下方,或者可以存在中间元件。相反,当元件被称为“直接在另一元件之下”或“直接在另一元件下方”时,不存在中间元件。

所描述的结构包括用于提供机械支撑的电感器,并且包括被集成在电感器芯中的导体,使得可以不需要如上所述的连接器盒或相邻侧面结构。本文描述的结构可以减小功率模块的器件尺寸,并且可以在电感器尺寸方面提供灵活性(例如,对于给定封装大小,电感器尺寸被最大化),并且潜在地减少了功率模块的生产成本,因为在顶板和底板之间可以不再需要连接器盒和侧面结构来提供机械支撑。将导体与电感器芯集成(例如,附接)也可以通过将热量从功率模块传导走来改进功率模块的热性能,即使热导体不被用作电导体。此外,在一个或多个实施例中与一个或多个电感器集成的导体可以提供稳健的电连接并且实现最佳的散热,同时针对给定的形状因子使电感器尺寸最大化。

图1A是示出了在一个实施例中的示例结构的图,该示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。在图1A所示的示例中,结构100可以是半导体封装或半导体器件。结构100可以包括电感器芯101和一个或多个电感器绕组或线圈103。在一个实施例中,电感器芯101可以由非导电材料(例如,塑料)或磁性材料(例如,硅钢、铁氧体)组成。在一个方面,电感器芯101可以被配置成存储能量。电感器芯101可以用作用于集中和容纳由绕组103感应的磁通量的介质。电感器芯101和绕组103可以形成图1A中被标记为L的电感器。

绕组103可以完全或至少部分地被围在电感器芯101中。绕组103的一个或多个部分(诸如,端子(例如,端部))可以在电感器芯101的一个或多个外表面上暴露,电感器芯101具有六个侧面,该六个侧面被布置有通常被布置成长方体形状(例如,正六面体)的三对相对侧面。在一些示例中,大体长方体形状的拐角或顶点或边缘可以被切割或削去,以形成截顶六面体,而不脱离本公开的范围。相对的侧面可以基本彼此平行。电感器芯的每个侧面具有对应的外表面,该外表面面朝外,远离电感器芯101的内部区域。在一个示例中,电感器芯101具有多个侧面,这些侧面围成电感器芯体积V,该电感器芯体积V足以至少部分地或完全围住一个或多个绕组103。

在示例中,电感器芯101具有六个侧面,该六个侧面具有三对相对表面,并且围绕或形成电感器芯体积V。电感器芯101的多个侧面中的每个侧面可以包括平面区域或平面部分,或者整个侧面在形状上可以是基本平面的,以有利于导体、导电垫等的安装。此外,相对侧面的平面区域可以基本彼此平行。以该方式,顶侧可以具有基本平行于相对的底侧平面区域的平面区域,左侧可以具有基本平行于相对的右侧平面区域的平面区域,并且前侧可以具有基本平行于相对的后侧平面区域的平面区域。术语“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”和“后”是相对术语,并且所标识的标签是为了方便而基于例如附图中图示的特定视图而使用的。不同的标签和不同的标签分配可以用于不同的视图或相同的视图。

在图1A中所示的端部透视图110中,绕组103的端子102、104分别在电感器芯101的顶表面和底表面上暴露。以该方式,绕组103可以包括附接到第一导体的第一引线作为接触或端子102,并且绕组103可以包括附接到第二导体的第二引线作为端子104,以提供端子102、绕组103和端子104之间的连续性。端子102、104的暴露可以有助于电感器L与其他器件的电连接。例如,在组装到功率模块中之前,可以利用所需的导体和接触中的一些或全部导体和接触来制造电感器芯101。

在图1A所示的示例中,电子器件120可以被定位在结构100的顶表面上以用于更好的热性能(例如,不受阻碍的热辐射),并且使得器件120可以经由端子被耦合到结构100。在一个或多个实施例中,器件120可以是功率级(或其他电子组件),使得器件120与结构100的耦合形成单相功率模块124。如本文中使用的,与电感器和模块控制器耦合的功率级120可以形成功率模块124。在一个实施例中,器件120可以被直接放置在电感器芯101的顶部,而无需任何中间层或结构。下面将更详细地描述,结构100可以包括附加导体(例如,诸如铜的导电材料)或接触(例如,除了端子102、104之外),该附加的导体或接触可以被集成在电感器芯101中,并且在电感器芯101的表面上暴露,以促进输入和输出(I/O)信号在器件(例如,器件120)和结构100与其他电子组件(包括电源、处理器、功率级控制器等)之间的传输。备选地,功率级控制器的一些或全部功能可以被并入到器件120中。例如,输入电压Vin(Vin+)和接地(Vin-)可以经由与电感器芯101集成的导体被提供给器件120。如本文中使用的,与电感器芯101集成的导体可以包括铜迹线、导线(例如,由铜、铝或另一导电材料形成)、垫、接触、导电区域等,该导体附接到电感器芯101的表面的部分,或者至少部分地被嵌入在电感器芯101的表面中,使得其他组件能够与导体进行电接触和/或热接触,如下面将更全面描述的。

图1B是示出了在一个实施例中的另一示例结构的图,该另一示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。图1A中所示的结构100可以包括附加导体,并且该附加导体可以允许结构100被耦合到附加器件。结构100还可以包括一组以上的电感器绕组。在图1B所示的示例中,结构200可以包括类似于本文描述的电感器芯101的电感器芯201,第一电感器绕组133(例如,线圈的集合)和第二电感器绕组143(例如,线圈的集合)可以至少部分地被布置在电感器芯体积V内。电感器芯201可以用作用于集中和包含由绕组133、143感应的磁通量的介质。例如,电感器芯201和电感器绕组133可以形成图1B中的电感器L1,并且电感器芯201和电感器绕组143可以形成图1B中的电感器L2。第一电感器绕组133和第二电感器绕组134在电感器芯201内的位置可以变化。例如,第一电感器绕组133在电感器芯体积V(例如,电感器芯201的内部区域)内可以被布置成与第二电感器绕组134垂直地或水平地(如所图示的)相邻。以该方式,结构200和电感器芯201在一些方面与图1A中图示的结构100和电感器芯101类似。

电感器绕组133、143可以被(完全或部分)围在电感器芯201中。绕组133、143的一个或多个部分(诸如端子或接触)可以在电感器芯201的一个或多个表面上暴露。在图1B中所示的侧面透视图150中,绕组133、143的端子132、142分别在电感器芯201的顶表面上暴露。绕组133、143的端子134、144分别在电感器芯201的底表面上暴露。端子132、134、142、144的暴露可以有利于电感器L1、L2与其他器件的电连接。端子132、134、142、144可以是导体(例如,由导电材料形成)。

在图1B所示的示例中,电子器件130、140可以被定位在结构200的顶部上以用于更好的热性能,并且使得器件130、140可以分别经由端子132、142被耦合到结构200。在一个或多个实施例中,器件130、140可以是功率级电路,使得器件130、140与结构200的耦合(具有两个功率级和两个电感器绕组)可以形成双相功率模块154。在一个实施例中,如所图示的,器件130、140可以被直接放置在电感器芯201的顶表面上,而没有任何中间层或结构。例如,可以在电感器芯201的顶表面和底表面上创建I/O垫,并且可以将器件130、140或其他器件焊接到I/O垫。

在一个示例中,焊膏可以被施加到各种接触,甚至组件之间的那些接触,并且焊膏可以被充分加热,以使焊料流动并且在接触之间形成持久连接。可以使用其他焊接方法。将在下面更详细地描述,结构200可以包括附加导体,诸如使用各种方法的金属柱、金属片和/或金属镀层。在一个实施例中,导体可以由导电材料组成,诸如铜、铜片、铜合金或铜镀层。可以使用诸如耐热(例如,高温)胶或环氧树脂的粘合剂,将导体附接到电感器芯201的特定侧面和/或表面。在将导体与电感器芯201的侧面/表面附接(例如,集成)之后,可以将绝缘材料添加到所附接的导体的一些部分,以防止短路和保存或更好地固定所附接的导体。这些导体可以被集成在电感器芯101的表面上和/或电感器芯201的主体内部,以促进I/O信号在器件(例如,器件120)和结构200之间的传输。例如,可以经由与电感器芯201集成的导体向器件130、140提供输入电压Vin。

图1C示出了在一个实施例中的另一示例结构,该另一示例结构可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。图1C中示出了结构200的另一个示例。在图1C所示的示例中,电感器芯201可以包括顶表面、底表面以及多个面或侧面,诸如S1、S2等。端子132、142被示为在电感器芯201的顶表面上。将在下面描述,可以将导体添加到电感器芯201的顶表面、底表面和侧面(S1、S2等)中的一者或多者的覆盖部分。

在一些实施例中,导体的部分可以插入穿过电感器芯201的部分,其中导体的至少一部分可以穿过电感器芯体积的至少一部分。穿过电感器芯201的至少一部分的这种连接可以连接电感器芯201的两个以上侧面,并且可以被用作跳线连接或者提供更容易访问的连接点。在一个或多个实施例中,诸如包括接触垫和/或导体的连接器盒的结构可以被集成和围在电感器芯201的内部区域内。在一个示例中,导体(例如,导线)可以从电感器芯201内部的点穿过电感器芯201的侧面的部分,到达电感器芯的外表面上的接触或垫。以该方式,可以在电感器绕组133/143和所连接的组件之间进行连接。

如上面简要提到的,一些接触或导体可以通过将热量从较高温度的组件传导到板的较低温度部分,来提供改进的热性能,而其他接触或导体可以具有较大的尺寸(例如,大于处理预期电流所需的尺寸),以便在散热可能受限的各种位置或预计热量可能积聚的位置中提供更大的热辐射能力。一些导体可以仅被用作不传导电信号或功率的热导体。其他导体可以具有各种尺寸特性,以用作电导体和热导体两者。以该方式,多个导体的子集可以是电导体和热导体中的至少一种。

图2A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的附加细节。在图2A所示的示例中,导电材料可以覆盖电感器芯201的侧面S2以及顶表面和底表面的部分,形成导体210。导电材料可以覆盖电感器芯201的另一侧面S3以及顶表面和底表面的部分,形成导体212,其中侧面S3是与侧面S2相对的面或侧面。例如,导体210、212可以从电感器芯201的顶表面跨越到电感器芯201的底表面,并且可以跨越电感器芯201的三个相邻侧面。导体210、212可以被定位在电感器芯201上,以用于连接到另一器件或电路的特定部分。例如,响应于将图1B中的器件130、140耦合到结构200,导体210、212可以分别将器件130、140连接到地(Vin-)。电感器芯201的顶表面的部分202、侧面S2的部分204,以及电感器芯201的底表面和其他侧面的其他部分,可以包括根据可以耦合到结构200的器件而以不同形状和/或尺寸布置的导电材料。

在图2B所示的示例中,附加的导电材料可以形成多个垂直取向的导体220。因此,导体220可以从电感器芯201的顶表面跨越到电感器芯201的底表面。例如,这种导体可以用于连接最终组装件中的相邻组件,并且可以不与一个或多个电感器绕组连接。在一些示例中,连接带可以围绕电感器芯201的部分(例如,在由202/204标记的区域中),以便电和/或热连续带可以包围电感器芯201的四个侧面。这种较大的连接带可以用于适应更高的电流、更高的温度和/或促进组装期间连接点的灵活性。根据本文公开的各种示例,单个导体可以跨越电感器芯201的一个、两个、三个或四个侧面。这种单个导体可以由电连接和/或热连接的连接器段组成。

图3A示出了在一个实施例中的用于功率级(例如,功率模块)的具有集成导体的电感器的示例配置。在图3A所示的示例中,除了导体210、212和220之外,导电材料还可以被集成在电感器芯201中,以形成导体302、304。在一个实施例中,导体302、304可以插入穿过电感器芯201,并且导体302、304的部分可以在电感器芯201的底表面上暴露。参考图1A和图1B中所示的示例,一个或多个输入滤波器(例如,LC滤波器)可以被布置在输入电压Vin和器件120、130、140之间。响应于器件130、140被耦合到如图1B中所示的结构200,导体302、304可以促进输入电压Vin从电压源分别传输到器件130、140。

图3B示出了在一个实施例中的图3A的示例配置的一个或多个透视图。图3B示出了顶部透视图,包括在电感器芯201的顶表面上的导体210、212、220、302、304的布置或配置。图3B中还示出了截面区域A-A’,其中导体302被示出为插入穿过电感器芯201,并且绕组133被示出为被电感器芯201围住。

图4A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。在图4A所示的示例中,除了导体210、212和220之外,导电材料可以覆盖侧面S2和S3以及电感器芯201的顶表面和底表面的部分,以形成导体402、404。导体402可以覆盖侧面S3以及电感器芯201的顶表面和底表面的部分。导体404可以覆盖侧面S2以及电感器芯201的顶表面和底表面的部分。导体402、404可以分别在侧面S3、S2上从电感器芯201的顶表面跨越到电感器芯201的底表面。

图4B示出了在一个实施例中的图4A的示例配置的一个或多个透视图。图4B中的示例示出了顶部透视图,包括电感器芯201的顶表面上的导体210、212、220、402、404的布置或配置。图4B中还示出了截面区域B-B’,其中导体402、404没有插入穿过电感器芯201。参考图1B中所示的示例,响应于器件130、140被耦合到如图1B中所示的结构200,导体402、404可以促进输入电压Vin(Vin+)从电压源(例如,电源)分别传输到器件130、140。

图5A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。在图5A所示的示例中,除了导体210、212和220之外,导电材料还可以被集成在电感器芯201中以形成导体502。在一个实施例中,导体502可以插入穿过电感器芯201,并且导体502的部分可以在电感器芯201的底表面上暴露。参考图1B中所示的示例,响应于器件130、140被耦合到如图1B中所示的结构200,导体502可以促进输入电压Vin从电压源分别传输到器件130、140。

图5B示出了在一个实施例中的图5A的示例配置的一个或多个透视图。图5B示出了顶部透视图,包括在电感器芯201的顶表面上的导体210、212、220、502的布置或配置。图5B中还示出了截面区域C-C’,其中绕组133被示出为被电感器芯201围住。图5B中还示出了截面区域D-D’,其中导体502被示出为插入穿过电感器芯201。

图6A示出了在一个实施例中的用于功率模块的具有集成导体的电感器的另一示例配置。在图6A所示的示例中,除了导体210、212和220之外,导电材料可以覆盖侧面S2、S3以及电感器芯201的顶表面和底表面以形成导体602。导体602可以包围跨越侧面S2、S3的外周,并且可以包围电感器芯201的顶表面和底表面(例如,与上述4侧连接带一样的环绕导体)。

图6B示出了在一个实施例中的图6A的示例配置的一个或多个透视图。图6B中的示例示出了顶部透视图,包括电感器芯201的顶表面上的导体210、212、220、602的布置或配置。图6B中还示出了截面区域E-E’,其中导体602没有插入穿过电感器芯201,而是可以被附接到电感器芯201的顶表面和底表面。参考图1B中所示的示例,响应于器件130、140被耦合到如图1B中所示的结构200,导体602可以促进输入电压Vin从电压源分别传输到器件130、140。

图7示出了在一个实施例中的、用于与多个功率级(例如,功率模块)一起使用的、具有集成导体的电感器芯的另一个示例的透视图。图7示出了四相(例如,四个相位)或多相功率模块700的顶部透视图,功率模块700包括电感器芯701(类似于本文描述的电感器芯101)的顶表面上的电感器和导体的布置或配置。在该情况下,对应的功率级(PS1、PS2、PS3、PS4)可以以一对一的方式连接到电感器中的每个电感器(L1、L2、L3、L4)。PS1:L1等的相对位置和取向近似,并且旨在传达电感器L1和相关联的功率模块PS1被定位成与电感器L2和相关联的功率模块PS2以及电感器L3和相关联的功率模块PS3相邻。类似地,电感器L4和相关联的功率模块PS4被定位成与电感器L2和相关联的功率模块PS2以及电感器L3和相关联的功率模块PS3相邻,而电感器L4和相关联的功率模块PS4被定位成与电感器L1和相关联的功率模块PS1对角地相对。其他布置也是可能的。

图8示出了在一个实施例中的另一示例功率模块的透视图,该另一示例功率模块可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。图8示出了多相(例如,四相)功率模块800的顶部透视图,功率模块800包括电感器芯801(类似于本文描述的电感器芯101)的顶表面上的电感器和导体的布置或配置。如图8中所示,可以包括从电感器芯801的顶表面跨越到电感器芯801的底表面的开口802、槽或间隔物,以用于至少部分地减轻可能由电感器彼此接近引起的耦合问题。开口802可以被布置在第一电感器绕组、第二电感器绕组、第三电感器绕组和第四电感器绕组之间的电感器芯801内的中心。开口802可以跨越在电感器芯801的底表面和电感器芯801的顶表面之间。在一个示例中,开口802可以呈包括两个以上平面构件的十字形形状,该两个以上平面构件由具有比电感器芯的磁导率低的磁导率的非磁性材料组成,并且被布置成具有十字形截面,其中平面构件可以以某种方式互锁。

在另一个示例中,如果电感器芯是磁性材料(例如,铁氧体),则开口802可以包括非磁性材料,可以是磁性材料的密度降低的区域(例如,更薄或更弱的连接),或者开口802可以是空气(例如气隙),以至少部分地减少、阻碍或阻止相邻电感器(诸如L1:L2、L2:L4)和/或对角相对的电感器(诸如L2:L3)之间的磁耦合。以该方式,与围绕电感器L2本身的磁路径的磁阻相比,开口802的存在可以增加电感器L1和相邻电感器L2之间、电感器L2和相邻电感器L4之间的耦合路径的磁阻,或者增加电感器L2和对角相对的电感器L3之间的磁耦合路径的磁阻,以至少部分地减少和解决相邻和/或对角相对的电感器之间的耦合问题。类似地,开口802可以增加电感器L1与相邻电感器L2和L3以及对角相对的电感器L4等之间的耦合路径的磁阻。开口802的尺寸和/或形状可以变化(参见图9)。

图9是示出了在一个实施例中的另一示例功率模块的透视图的图,该另一示例功率模块可以实现用于功率模块的具有集成导体的电感器。图9示出了多相(例如,四相)功率模块900的顶部透视图,功率模块900包括电感器芯901(类似于本文描述的电感器芯101)的顶表面上的电感器和导体的布置或配置。如图9中所示,可以包括从电感器芯901的顶表面跨越到电感器芯901的底表面的开口902,以解决由于电感器彼此接近而可能出现的耦合问题,如上面简要参考图8描述的。

开口902可以具有菱形形状(例如,菱形)截面,开口902可以是中空的(例如,填充有空气)或者可以填充有另一种非磁性材料。备选地,开口902可以具有正方形、六边形、八边形或对应于例如圆柱体截面的圆形的截面轮廓,或与开口802相比具有更大截面空隙面积的其他形状。为了电感器芯901的顶表面和底表面之间的结构支撑,开口902的中心区域可以填充有具有不同磁性性质的电感器芯材料,该电感器芯材料可以是非磁性材料,或者可以是空气。

本文中使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的,并且不旨在限制本发明。如本文中使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文清楚地另有指示。还应当理解,术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中被使用时,指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。诸如基本、近似和大约的相对术语可以用于描述关系,其中诸如角度关系、长度、高度、宽度的一些参数对于正确理解如何制造和使用所公开的解决方案而言并不重要。例如,基本平行可以描述均具有彼此在10度以内或更小的节距的平坦表面。

所附权利要求中的对应结构、材料、动作和所有装置或步骤加功能元件的等同物(如果有),旨在包括用于与其他要求保护的元件组合来执行功能的任何结构、材料或动作,如具体要求保护的那样。本发明的描述已经出于说明和描述的目的而被呈现,但不旨在穷举或限制于本发明所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下,许多修改和变化对于本领域技术人员来说将是明显的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理和实际应用,并且使本领域技术人员能够理解本发明的各种实施例,各种实施例具有适于预期的特定用途的各种修改。

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