[发明专利]用于功率级模块和集成电感器的具有载体框架的功率级设备

说明书

一种功率设备包括：框架，所述框架具有电绝缘材料、电绝缘材料中的开口、以及延伸穿过电绝缘材料的电导体。固定在开口中的功率级模块具有在功率级模块的第一侧处的输出端子、以及在功率级模块的与第一侧相对的第二侧处的电源端子、接地端子和多个输入/输出(I/O)端子。无源部件具有附接到功率级模块的输出端子的第一端子和附接到框架的电导体的第二端子。无源部件具有比功率级模块更大的占用面积。框架扩大功率级模块的占用面积，以容纳无源部件到功率设备的安装。框架具有比功率级模块更低的互连密度。

背景技术

在较高电流转换器中，例如使用点(POU)转换器、负载点(POL)转换器以及其他类型的交流-直流和直流-直流转换器，输出电感器的尺寸通常比转换器的实际功率级模块大得多，功率级模块包括功率转换器的功率级。例如，电感器的占用面积可能比功率级模块的面积大1.5倍、2倍甚至更大。通常将功率级模块的尺寸增加到集成电感器的尺寸，以集成电感器。然而，用于嵌入POL或功率级的部件的模块基板为功率级模块提供了大部分电连接，并且通常包括多层，且间距小等，并因此成本昂贵。仅为了容纳大电感器而增大模块基板尺寸会显著增加设备的总成本，除了将电感器和功率级模块集成在同一设备中之外，没有其他好处。

因此，需要更具成本效益的用于将电感器与功率转换器的功率级模块集成的解决方案。

发明内容

根据功率设备的实施例，所述功率设备包括：框架，所述框架包括电绝缘材料、电绝缘材料中的开口、以及延伸穿过电绝缘材料的电导体；功率级模块，所述功率级模块固定在电绝缘材料中的开口中，并且包括在功率级模块的第一侧处的输出端子、以及在功率级模块的与第一侧相对的第二侧处的电源端子、接地端子和多个输入/输出(I/O)端子；以及无源部件，所述无源部件包括附接到功率级模块的输出端子的第一端子和附接到框架的电导体的第二端子，其中，无源部件具有比功率级模块更大的占用面积，其中，框架扩大功率级模块的占用面积，以容纳无源部件到功率设备的安装，其中，框架具有比功率级模块更低的互连密度。

由框架提供的唯一电连接可以是用于无源部件的第二端子的从框架的顶表面到框架的底表面的垂直电连接。

单独地或组合地，框架可以是第一印刷电路板(PCB)，框架的电导体可以包括从第一PCB的顶表面延伸到第一PCB的底表面的一个或多个电镀通孔，并且第一PCB可以没有沿垂直于第一PCB的顶表面和底表面的方向延伸的金属迹线。

单独地或组合地，功率级模块可以包括第二PCB和嵌入在第二PCB中在第二PCB的顶表面与底表面之间的至少一个半导体管芯，第二PCB可以包括至少两层，其具有提供与嵌入在第二PCB内的至少一个半导体管芯的电连接的微过孔连接和金属迹线，并且第二PCB的金属迹线中的至少一些可以沿垂直于第二PCB的顶表面和底表面的方向延伸。

单独地或组合地，第二PCB可以具有75μm/75μm或更小的线/间隔(L/S)比，并且第一PCB可以具有150μm/150μm或更大的L/S比。

单独地或组合地，第二PCB可以通过胶、机械固定或焊料固定在第一PCB的开口中。

单独地或组合地，框架可以是模制引线框架，其包括嵌入模制物中的多个引线，并且框架的电导体可以包括多个引线中的在模制引线框架的顶表面和模制引线框架的底表面处都没有被模制物覆盖的一个或多个引线。

单独地或组合地，功率级模块可以嵌入在模制引线框架的模制物中，在功率级模块的第一侧处的输出端子可以没有被模制物覆盖，并且在功率级模块的第二侧处的电源端子、接地端子和多个I/O端子可以没有被模制物覆盖。

单独地或组合地，框架的电绝缘材料可以是模制物，框架的电导体可以是嵌入在模制物中的金属块，并且所述金属块可以在框架的顶表面和框架的底表面处都没有被模制物覆盖。