CN102456684A - 电源转换模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电源转换模块，其包括一电路载板、一半导体模块和一电感模块，半导体模块设置于电路载板的一第一表面上，电路载板和电感模块的其中一个上设有多个接线垫，电路载板和电感模块的另一个上设有沿一第一方向延伸的多根接脚，多根接脚一一对应地与多个接线垫电性连接，电感模块上形成一容纳半导体模块的空间。本发明电源转换模块的这种结构可有效减少电源转换模块的工艺并降低生产成本。

Description

电源转换模块
技术领域
本发明涉及一种电源转换模块，尤其涉及一种微型电源转换模块。
背景技术
在现今的电子装置中，直流-直流转换器(DC-DC converter)是常见的电源转换模块，而能有效缩小电路板的面积，现今直流-直流转换器的结构已朝向立体化的方向来设计。
请参考图1(a)、图1(b)为现有技术直流-直流转换器的结构示意图，其主要是以印刷电路板为载板10，载板10上主要承载有制作集成电路的半导体芯片11及无源元件12(passive components)等元件，另外，载板10的四个角落上还额外制作有四个柱状(或球状)构造101，四个柱状构造101上用来焊接电感器13。由于四个柱状构造101承载电感器13后，使电感器13及载板10间有一个空间19，前述半导体芯片11及无源元件12即放置于此空间而形成一个立体结构。
上述设计中四个柱状构造101需要额外的工艺才能制作于载板10上，整体的材料成本及制造成本将会增加。而且此构造也极容易使得载板10上的电子元件因受电感器13的电磁干扰而特性及效率不佳。
发明内容
本发明的目的就是在于提供一种电源转换模块，以减少电源转换模块的工艺并降低生产成本。
本发明的目的之一是提供一种电源转换模块，此电源转换模块包括一电路载板、一半导体模块和一电感模块，半导体模块设置于电路载板的一第一表面上，电路载板和电感模块的其中一个上设有多个接线垫，电路载板和电感模块的另一个上设有沿一第一方向延伸的多根接脚，多根接脚一一对应地与多个接线垫电性连接，电感模块上形成一容纳半导体模块的空间。
在本发明的一实施例中，前述的电路载板可为一印刷电路板、一金属基印刷电路板、一陶瓷基板或一覆铜陶瓷基板。
在本发明的一实施例中，所述多根接脚设于所述电感模块上并具有直角弯折前端，前述的多个接线垫可设置于第一表面上，用以与电感模块多根接脚的直角弯折前端焊接。
在本发明的一实施例中，前述的电感模块紧邻空间的一侧面上具有一屏蔽层构造。
在本发明的一实施例中，前述的屏蔽层构造为一金属薄片。
在本发明的一实施例中，前述的电源转换模块还包括一接合至电路载板与电感模块的屏蔽导热上盖，屏蔽导热上盖以导电材质制成，并通过一导热绝缘胶连接到电感模块。
在本发明的一实施例中，前述的半导体模块封胶成型于电路载板的第一表面上。
在本发明的一实施例中，前述的半导体模块与电感模块封胶成型于电路载板的第一表面上。
在本发明的一实施例中，前述的多根接脚为锯齿状接脚或梳状接脚。
在本发明的一实施例中，前述的多根接脚上各具有一孔洞。
在本发明的一实施例中，前述的多根接脚与多个接线垫利用夹合、导电胶材或激光来进行接合。
本发明的另一目的是提供一种电源转换模块，此电源转换模块包括：一电路载板，具有多个通孔，多个通孔连通于电路载板的一第一表面与一第二表面间；一半导体模块，设置于电路载板的第一表面上；以及一电感模块，具有向一第一方向延伸的多根接脚，多根接脚穿过电路载板上的多个通孔来实现组装，并形成一容纳半导体模块的空间。
本发明的另一目的是提供一种电源转换模块，此电源转换模块包括：一电路载板，其具有一第一表面与一第二表面；一半导体模块，设置于电路载板的第一表面上；以及一电感模块，具有向一第一方向延伸的多根接脚，多根接脚均具有直角弯折前端，并绕过电路载板而焊接至第二表面，并且形成一容纳半导体模块的空间。
在本发明的一实施例中，前述的多根接脚通过波峰焊而焊接至电路载板的第二表面。
由上可知，本发明采用如上结构，可以让所述多根接脚/多个接线垫在制造电感模块/电路载板时一并制成，如此可省去现有手段中额外的工艺。另外，电感模块紧邻空间的一侧面上具有一屏蔽层构造，电源转换模块还设置一屏蔽导热上盖，如此可有效降低电磁干扰及可能的热损坏，进而克服现有技术的缺陷，达到本发明的研发目的。
上述说明仅是对本发明技术方案的概述，为了使本领域技术人员能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，进行详细说明。
附图说明
图1(a)、图1(b)为现有技术直流-直流转换器的结构示意图。
图2为本发明提出的直流/直流转换器的第一较佳实施例构造示意图。
图3为本发明提出的直流/直流转换器的第二较佳实施例构造示意图。
图4为本发明提出的直流/直流转换器的第三较佳实施例构造示意图。
图5为本发明提出的直流/直流转换器的第四较佳实施例构造示意图。
图6为本发明提出的直流/直流转换器的第五较佳实施例构造示意图。
图7为本发明提出的直流/直流转换器的第六较佳实施例构造示意图。
图8为本发明提出的直流/直流转换器的第七较佳实施例构造示意图。
图9为本发明提出的直流/直流转换器的第八较佳实施例构造示意图。
图10为本发明提出的直流/直流转换器的第九较佳实施例构造示意图。
图11为本发明提出的直流/直流转换器的第十较佳实施例构造示意图。
图12为本发明提出的直流/直流转换器的第十一较佳实施例构造示意图。
图13为本发明提出的直流/直流转换器的第十二较佳实施例构造示意图。
图14(a)、图14(b)为本发明提出的直流/直流转换器的第十三较佳实施例构造示意图。
图15(a)、图15(b)、图15(c)及图15(d)为本发明对于接脚的形状所提出的多种实施例构造示意图。
其中，附图标记说明如下：
载板10            半导体芯片11
无源元件12        柱状构造101
电感器13          空间19
电路载板20        接线垫200
半导体模块21      无源元件22
第一表面201       电感模块23
第一方向29        接脚231
空间28            集成电路芯片211
功率晶体管212     集成电路芯片311
功率晶体管312     屏蔽层构造40、50
屏蔽导热上盖60、70导热绝缘胶61、71
封胶80、90        通孔209
第二表面202       接线垫1202
接线垫1001        电感模块143
接线垫1431        接脚1400
半导体模块141     电路载板140
第一表面1408      空间1409
屏蔽层构造1439    锯齿状接脚1401
梳状接脚1402      孔洞1430
接脚1403
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及其功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电源转换模块的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，加以详细说明。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效有一更加深入且具体的了解，但所附图式仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
本发明旨在克服现有技术产生的缺陷，进而发展出节省工时、降低电磁干扰的电源转换模块，本发明可适用于电源转换模块的生产过程，以下将对本发明与现有技术的差异处以及细节进行说明。
请参考图2，其为本发明克服现有手段缺陷所发展出来直流/直流转换器的第一较佳实施例构造示意图，其中，直流/直流转换器包括有电路载板20，其上具有多个接线垫200，另外有包括有半导体模块21与无源元件22，其皆设置于电路载板20的第一表面201上，至于电感模块23上则具有向第一方向29延伸的多根接脚231，用以分别与电路载板20上的多个接线垫200电性连接，并形成空间28来容纳半导体模块21与无源元件22，多根接脚231均具有直角弯折前端。由于电感模块23具有向第一方向29延伸的多根接脚231，接脚231可以是在制造电感模块23时便一并制成，而接线垫200也是在制造电路载板20时，可与其它元件所需的接线垫一并制成，因此不会有现有手段中需要额外的工艺的问题，进而达成克服现有手段的缺陷。
而上述半导体模块21可包括有以裸晶(bare die)方式存在的集成电路芯片211与功率晶体管212，并以打线方式(wire bond)与电路载板20电性接触，然后再以封胶成型方式(molding)固定于电路载板20的第一表面201上。当然，也可以如图3所示的本发明第二较佳实施例，集成电路芯片311与功率晶体管312以各自封装并设有接脚，而可用表面黏着组装技术(Surface MountTechnology，简称SMT)来将集成电路芯片311与功率晶体管312直接焊接至电路载板20的第一表面201上。至于上述的电路载板20可为印刷电路板(PCB)、金属基印刷电路板(Metal Core PCB；MCPCB)、陶瓷基板(CeramicSubstrate)或覆铜陶瓷基板(Direct Bond Cu；DBC)。
再请参考图4与图5，其主要结构与上述第一较佳实施例与第二较佳实施例大致相同，唯一不同处在于电感模块23紧邻空间28的一侧面上具有一屏蔽层构造40、50，屏蔽层构造可用铜、铝等金属薄片等具有阻隔电磁波的材料来制成，其目的是阻绝或降低电感模块23对其它电路的电磁干扰。而此屏蔽层构造也可于制造电感模块23时便一并制成，并不会增加组装的复杂度。
另外，为能加强装置的散热能力，本发明更可如图6与图7所示的第五较佳实施例与第六较佳实施例，于装置上方加设一屏蔽导热上盖60、70，其接合至电路载板20与电感模块23，屏蔽导热上盖60、70可以用导电材质制成，用以阻绝或降低外界对电感模块23与其它电路的电磁干扰，并通过一导热绝缘胶61、71接至电感模块23，如此便可增强装置的散热能力。
至于图8与图9所示的第七较佳实施例与第八较佳实施例构造示意图，则表示出直接用封胶80、90来将电感模块23、半导体模块21与无源元件22一起以封胶成型方式来固定于电路载板20的第一表面201上。
但是，利用电感模块23上多根接脚的直角弯折前端来与第一表面201上的接线垫200焊接时容易产生高温，因此当固定于电路载板20第一表面上的电感模块23、半导体模块21与无源元件22中任一元件有不耐高温的特性时，上述焊接方式将会对电路元件造成破坏。因此，如图10与第图11所示的第九较佳实施例与第十较佳实施例便被发展出来，其中，电路载板20上具有多个通孔209，多个通孔209连通于电路载板20的第一表面201与第二表面202间，而多个接线垫1001设置于多个通孔209于第二表面202的开口处，用以与穿过多个通孔的电感模块23的多根接脚231焊接。而多个接线垫1001与多根接脚231则可用波峰焊(wave soldering)来焊接，而由于高温的焊接动作移到第二表面来进行，如此可减少第一表面上的电路元件因高热所产生的破坏。
当然，若是省去通孔209的制造，则可改用图12与图13所示的第十一较佳实施例与第十二较佳实施例，其中接线垫1202还是设置于电路载板20的第二表面202上，用以与从电路载板20侧面通过的多根接脚231的直角弯折前端焊接，一样可以降低高温对第一表面上的电路元件的破坏。
另外，上述图10至图13的实施例构造可改为纯粹用以增加机械连结强度，也就是电路载板20并不需要接线垫与电感模块23达成电性连接，而纯粹通过焊接来进行结构固定，而穿过通孔或从电路载板20侧面通过的多根接脚231则可直接与应用端的电路(本图未示出)进行电性连接，此设计将不需额外于电路载板20上设计电路，并且还可新增一散热途径。
再请参考图14(a)、图14(b)，其本发明为克服现有手段缺陷所发展出来直流/直流转换器的第十三较佳实施例构造示意图，其与上述较佳实施例的不同处在于电感模块143不具有长接脚，而是具有露出封装体外的接线垫1431，而电路载板140上则是具有向箭头方向延伸的多根接脚1400，而半导体模块141设置于电路载板140的第一表面1408上，当电感模块143置放于电路载板140上时，如图14(b)的所示，稍微将电路载板140上的多根接脚1400向内施压便可完成夹合。或再利用导电胶材接合或激光接合，便可完成两者的电性连接，并于其中形成一空间1409来容纳半导体模块141。当然，为能有效降低电磁干扰，电感模块143紧邻空间1409的侧面上还可具有屏蔽层构造1439，屏蔽层构造1439可用金属薄片来制成。
而为能加强接合的强度，本发明对于接脚1400的形状亦提出多种实施例，其分别如图15(a)、图15(b)、图15(c)及图15(d)的所示，其中接脚1400的断面可为如图15(a)所示的平面，或如图15(b)所示的锯齿状接脚1401，图15(c)所示的梳状接脚1402，或如图15(d)所示的具孔洞1430的接脚1403。
由上述实施例可以看出，本发明直流/直流转换器构造可以克服现有手段的许多缺陷，而本发明的技术手段也可应用至其他类似的电源转换模块的组装上，如此可省去现有手段中额外的工艺，又可有效降低电磁干扰及可能的热损坏，进而克服现有技术的缺陷，达到本发明的研发目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明，本领域技术人员在本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容对本发明做出更动或修饰，获得本发明的等效实施例，但凡是依据本发明的技术方案的实质对以上实施例所做的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种电源转换模块，其特征在于：包括一电路载板、一半导体模块和一电感模块，所述半导体模块设置于所述电路载板的一第一表面上，所述电路载板和电感模块的其中一个上设有多个接线垫，所述电路载板和电感模块的另一个上设有沿一第一方向延伸的多根接脚，所述多根接脚一一对应地与所述多个接线垫电性连接，所述电感模块上形成一容纳所述半导体模块的空间。
2.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述电路载板为一印刷电路板、一金属基印刷电路板、一陶瓷基板或一覆铜陶瓷基板。
3.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述多根接脚设于所述电感模块上并具有直角弯折前端，所述多个接线垫设置于所述第一表面上并与电感模块的多根接脚的直角弯折前端焊接。
4.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述电感模块紧邻所述空间的一侧面上具有一屏蔽层构造。
5.根据权利要求4所述的电源转换模块，其特征是：所述屏蔽层构造为一金属薄片。
6.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述电源转换模块还包括一接合至所述电路载板与所述电感模块的屏蔽导热上盖，所述屏蔽导热上盖以导电材质制成，并通过一导热绝缘胶连接到所述电感模块。
7.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述半导体模块封胶成型于所述电路载板的所述第一表面上。
8.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述半导体模块与所述电感模块封胶成型于所述电路载板的所述第一表面上。
9.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述多根接脚为锯齿状接脚或梳状接脚。
10.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述多根接脚上各具有一孔洞。
11.根据权利要求1所述的电源转换模块，其特征是：所述多根接脚与所述多个接线垫利用夹合、导电胶材或激光来进行接合。
12.一种电源转换模块，包括：
一电路载板，具有多个通孔，所述多个通孔连通于所述电路载板的一第一表面与一第二表面间；
一半导体模块，设置于所述电路载板的所述第一表面上；以及
一电感模块，具有向一第一方向延伸的多根接脚，所述多根接脚穿过所述电路载板上的多个通孔来实现组装，并形成一容纳所述半导体模块的空间。
13.一种电源转换模块，包括：
一电路载板，其具有一第一表面与一第二表面；
一半导体模块，设置于所述电路载板的所述第一表面上；以及
一电感模块，具有向一第一方向延伸的多根接脚，所述多根接脚均具有直角弯折前端，并绕过所述电路载板而焊接至所述第二表面，并且形成一容纳所述半导体模块的空间。
14.根据权利要求13所述的电源转换模块，其特征是：所述多根接脚通过波峰焊而焊接至所述电路载板的第二表面。
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