TWM661042U

TWM661042U - 功率模組

Info

Publication number: TWM661042U
Application number: TW113207659U
Authority: TW
Inventors: 林宏闈
Original assignee: 華碩電腦股份有限公司
Priority date: 2024-07-17
Filing date: 2024-07-17
Publication date: 2024-09-21

Abstract

本案提供一種功率模組。此功率模組包含一電路板、一電感元件、一接觸導體層、一第一電子元件以及一第二電子元件。電路板具有相對之一第一表面以及一第二表面，其中，第一表面向外凸設有複數第一導電凸塊，第二表面向外凸設有複數第二導電凸塊。電感元件設於複數第一導電凸塊上，且電感元件與第一表面之間具有一第一空間。接觸導體層位於複數第二導電凸塊上，且接觸導體層與第二表面之間具有一第二空間。第一電子元件設於第一表面，且位於第一空間內。第二電子元件設於第二表面，且位於第二空間內。

Description

功率模組

本案關於一種功率模組，尤其是關於一種整合有電感元件之功率模組。

功率元件是伺服器、桌上型電腦、筆記型電腦等電腦裝置中，不可或缺的一部分。不過，傳統的電腦裝置中，往往需要在電路板上劃分出相當大的面積專用於設置功率元件。

這些功率元件會壓縮到其他元件在電路板上的設置空間。另外，若將功率元件緊密排列，又容易衍生出散熱不佳的問題。

本案之一實施例提供一種功率模組。此功率模組包含一電路板、一電感元件、一接觸導體層、一第一電子元件以及一第二電子元件。電路板具有相對之一第一表面以及一第二表面，其中，第一表面向外凸設有複數第一導電凸塊，第二表面向外凸設有複數第二導電凸塊。電感元件設於複數第一導電凸塊上，且電感元件與第一表面之間具有一第一空間。接觸導體層位於複數第二導電凸塊上，且接觸導體層與第二表面之間具有一第二空間。第一電子元件設於第一表面，且位於第一空間內。第二電子元件設於第二表面，且位於第二空間內。

本案所提供之功率模組將第一電子元件以及第二電子元件設置於電路板之相對二表面，並將電感元件透過第一導電凸塊疊放在電路板上。透過此堆疊配置的方式，可以有效地縮減電路板上所需的配置空間。同時，搭配本案之功率模組上之導電凸塊的設置，可以將功率模組（特別是第二電子元件）運作所產生的熱傳遞至電路板，而能有效地改善散熱不佳的問題。

下面將結合示意圖對本案的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本案的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本案實施例的目的。

第一圖係依據本案一實施例所提供之功率模組100之立體示意圖。第二圖係第一圖之功率模組100之分解示意圖。

如圖中所示，此功率模組100包含一基座部分120以及一電感元件140。基座部分120之上表面120a具有多個上接觸墊120b（如圖中點狀填滿區域所示），圖中共有四上接觸墊120b，不過本案不限於此。這些上接觸墊120b的數量可視實際需求進行調整。具體來說，依據功率模組對應電路之不同，亦可設置二個、三個或更多數量之上接觸墊120b。電感元件140設於基座部分120之上表面120a。電感元件140之底部設有複數接腳142，分別透過這些上接觸墊120b電性連接於基座部分120。

請一併參照第三圖，第三圖係第二圖之基座部分120之下表面120c之示意圖。如圖中所示，基座部分120之下表面120c具有多個下接觸墊120d（如圖中點狀填滿區域所示，圖中僅標示部分下接觸墊120d）。這些下接觸墊120d的數量與尺寸可視實際需求進行調整。這些下接觸墊120d，可用於將本案之功率模組100安裝於一主機板（圖未示），例如透過表面黏著技術(SMT)進行安裝。

請一併參照第四圖至第六圖。其中，第四圖係第二圖所示之基座部分120移除膠層後之示意圖，第五圖係第三圖所示之基座部分120移除膠層後之示意圖，第六圖係第一圖之功率模組100之前側透視示意圖。

此功率模組100之基座部分120包含一電路板121、一第一電子元件122、一第一膠層124、一第二電子元件125、一接觸導體層127、以及一第二膠層128。

電路板121具有相對之一第一表面121a以及一第二表面121b。第一表面121a向外凸設有複數第一導電凸塊123（如圖中點狀填滿區域所示，圖中顯示四第一導電凸塊123）。一實施例中，此電路板121係一FR4電路板，前述第一導電凸塊123係由銅金屬或銅合金材料構成。不過本案不限於此。依據實際需求，電路板121亦可以是其他種類之電路板，且第一導電凸塊123亦可以是由其他種類之金屬或合金，例如鋁合金，所構成。

電感元件140設於複數第一導電凸塊123上，而在電感元件140與第一表面121a之間形成一第一空間S1。電感元件140係透過這些第一導電凸塊123電性耦接於電路板121。一實施例中，如圖中所示，電感元件140之尺寸（例如寬度）係大致等同於電路板121之尺寸（例如寬度），第一導電凸塊123之數量為四，其數量以及位置均對應於電感元件140之接腳142。這些第一導電凸塊123分布於電路板121之相對兩側邊，以支撐並電性耦接於電感元件140。不過本案不限於此。依據實際設計，第一導電凸塊123的數量亦可以是二個、三個或更多數量。且第一導電凸塊123的數量亦可以不同於前述上接觸墊120b的數量。

第一電子元件122設於第一表面121a，且位於第一空間S1內。一實施例中，第一導電凸塊123之高度係大於第一電子元件122之厚度，以確保第一電子元件122完全落入第一空間S1內。

第一膠層124係填入第一空間S1，且覆蓋第一表面121a。一實施例中，第一表面121a係完全被第一膠層124所覆蓋，第一導電凸塊123則是突出於第一膠層124，構成基座部分120之上接觸墊120b以連接電感元件140。

電路板121之第二表面121b向外凸設有複數第二導電凸塊126（如圖中點狀填滿區域所示，圖中僅標示部分第二導電凸塊126）。這些第二導電凸塊126的數量、位置以及形狀可視實際需求進行調整。一實施例中，前述第二導電凸塊126係由銅金屬或銅合金材料構成。不過本案不限於此。依據實際需求，第二導電凸塊126亦可以是由其他種類之金屬或合金，例如鋁合金，所構成。

接觸導體層127位於複數第二導電凸塊126上，且接觸導體層127與第二表面121b之間具有一第二空間S2。接觸導體層127係透過複數第二導電凸塊126，電性耦接於電路板121。這些第二導電凸塊126的分布係對應於接觸導體層127上之接觸墊的布局，

請再回到第三圖所示，接觸導體層127包含複數電源接觸墊127a以及複數控制接觸墊127b。其中，各個電源接觸墊127a之尺寸較大，且這些電源接觸墊127a佔據接觸導體層127之表面的大部分區域，作為此功率模組100之輸入端、輸出端以及接地端，用以提供輸入電力至功率模組100並將功率模組100產生之電路向外輸出。一實施例中，前述複數電源接觸墊127a係由銅金屬或銅合金材料構成。不過本案不限於此。依據實際需求，電源接觸墊127a亦可以是由其他種類之金屬或合金，例如鋁合金，所構成。

控制接觸墊127b之尺寸較小，作為此功率模組100之控制端，用以輸入控制訊號。一實施例中，如圖中所示，這些控制接觸墊127b係分布於接觸導體層127之邊緣區域。一實施例中，前述複數控制接觸墊127b係由銅金屬或銅合金材料構成。不過本案不限於此。依據實際需求，控制接觸墊127b亦可以是由其他種類之金屬或合金，例如鋁合金，所構成。

第二電子元件125設於第二表面121b，且位於第二空間S2內。一實施例中，第二導電凸塊126之高度係大於第二電子元件125之厚度，以確保第二電子元件125完全落入第二空間S2內。

第二膠層128係填入第二空間S2，且覆蓋第二表面121b。一實施例中，第二表面121b係完全被第二膠層128所覆蓋，接觸導體層127設置於第二膠層128之外側面，且由第二膠層128所支撐。

第二導電凸塊126係由第二表面121b向外延伸貫穿第二膠層128，而連接接觸導體層127。一實施例中，部分第二導電凸塊126亦可以是突出於第二膠層128，而直接構成基座部分120之下接觸墊120d。

一實施例中，前述第二電子元件125可以是一功率元件，例如一開關元件1252。此開關元件1252可以是一金氧半場效電晶體或是其他可受控改變導通狀態之電子元件。不過亦不限於此。其他實施例中，第二電子元件125亦可以是一二極體。配合所需的電路布局，本實施例之電路板121之第二表面121b係設置四開關元件1252。

前述第一電子元件122可以是一功率電子元件，例如一驅動元件1222。本實施例之電路板121之第一表面121a係設置一驅動元件1222，適於驅動設置於第二表面121b上之四開關元件1252。一實施例中，此功率模組100之電路係為一多相降壓電路，例如一四相降壓電路、一雙相降壓電路或是一單相降壓電路。不過本案不限於此。其他實施例中，本案亦可以應用於其他搭配電感進行運作的電路佈局。

除了前述第一電子元件122以及第二電子元件125，依據實際電路需求，在第一表面121a以及第二表面121b上可以設置被動元件，如電阻與電容。

這些開關元件1252係設於第二表面121b，且位於第二空間S2內。開關元件1252係透過複數第二導電凸塊126中之至少其中之一，電性耦接於接觸導體層127。一實施例中，這些開關元件1252可以是以表面黏著技術安裝於電路板121之第二表面121b。不過本案不限於此。

開關元件1252可透過第二表面121b上的導電圖案以及形成於第二表面121b之第二導電凸塊126，電性耦接於接觸導體層127之電源接觸墊127a以接收輸入電力，並產生輸出電力透過接觸導體層127之電源接觸墊127a向外傳送。

一實施例中，電路板121並包含至少一導通孔（圖未示）。開關元件1252可透過前述至少一導通孔電性耦接於形成於第一表面121a之複數第一導電凸塊123中之至少其中之一。

驅動元件1222係設於第一表面121a，且位於第一空間S1內。驅動元件1222可透過電路板121之導通孔（圖未示）電性耦接於第二導電凸塊126，並透過複數第二導電凸塊126中之至少其中之一電性耦接於之控制接觸墊127b以接收控制訊號。驅動元件1222並可透過電路板121之導通孔（圖未示）電性耦接至安裝於第二表面121b之開關元件1252進行控制。

一實施例中，驅動元件1222可以是以表面黏著技術安裝於電路板121之第二表面121b。不過本案不限於此。

本案所提供之功率模組100將第一電子元件122以及第二電子元件125設置於電路板121之相對二表面，並將電感元件140透過第一導電凸塊123疊放在電路板121上。透過此堆疊配置的方式，可以有效地縮減電路板121上所需的配置空間。同時，搭配本案之功率模組100上之導電凸塊的設置，可以將功率模組100內之電子元件（特別是第二電子元件125）運作所產生的熱傳遞透過電源接觸墊127a傳遞至主機板，而能有效地改善散熱不佳的問題。

上述僅為本案較佳之實施例而已，並不對本案進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本案的技術手段的範圍內，對本案揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本案的技術手段的內容，仍屬於本案的保護範圍之內。

100:功率模組 120:基座部分 120a:上表面 120b:上接觸墊 120c:下表面 120d:下接觸墊 121:電路板 121a:第一表面 121b:第二表面 122:第一電子元件 1222:驅動元件 123:第一導電凸塊 124:第一膠層 125:第二電子元件 1252:開關元件 126:第二導電凸塊 127:接觸導體層 127a:電源接觸墊 127b:控制接觸墊 128:第二膠層 140:電感元件 142:接腳 S1:第一空間 S2:第二空間

第一圖係依據本案一實施例所提供之功率模組之立體示意圖；第二圖係第一圖之功率模組之分解示意圖；第三圖係第二圖之基座部分之下表面之示意圖；第四圖係第二圖所示之基座部分移除膠層後之示意圖；第五圖係第三圖所示之基座部分移除膠層後之示意圖；以及第六圖係第一圖之功率模組之前側透視示意圖。

100:功率模組

120:基座部分

120a:上表面

120b:上接觸墊

120c:下表面

121:電路板

124:第一膠層

128:第二膠層

140:電感元件

142:接腳

Claims

一種功率模組，包含：一電路板，具有相對之一第一表面以及一第二表面，其中，該第一表面向外凸設有複數第一導電凸塊，該第二表面向外凸設有複數第二導電凸塊；一電感元件，設於該複數第一導電凸塊上，且該電感元件與該第一表面之間具有一第一空間；一接觸導體層，設於該複數第二導電凸塊上，且該接觸導體層與該第二表面之間具有一第二空間；一第一電子元件，設於該第一表面，且位於該第一空間內；以及一第二電子元件，設於該第二表面，且位於該第二空間內。
如請求項1所述之功率模組，其中，該第二電子元件係一開關元件。
如請求項2所述之功率模組，其中，該開關元件係透過該複數第二導電凸塊中之至少其中之一，電性耦接於該接觸導體層。
如請求項2所述之功率模組，其中，該電路板包含至少一導通孔，該開關元件係透過該至少一導通孔電性耦接於該複數第一導電凸塊中之至少其中之一。
如請求項2所述之功率模組，其中，該第一電子元件係一驅動元件，該驅動元件係設於該第一表面，且位於該第一空間內。
如請求項1所述之功率模組，其中，該電感元件係透過該複數第一導電凸塊，電性耦接於該電路板。
如請求項1所述之功率模組，其中，該接觸導體層係透過該複數第二導電凸塊，電性耦接於該電路板。
如請求項1所述之功率模組，更包含一第一膠層，位於該第一空間，且覆蓋該第一表面。
如請求項1所述之功率模組，更包含一第二膠層，位於該第二空間，且覆蓋該第二表面。
如請求項1所述之功率模組，其中，該接觸導體層包含複數電源接觸墊以及複數控制接觸墊。
如請求項10所述之功率模組，其中，該複數電源接觸墊以及該複數控制接觸墊係由銅金屬或銅合金材料構成。