CN109713890A - 沿两侧或更多侧的具有电磁干扰(emi)屏蔽、冷却或屏蔽冷却兼有的电源模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沿两侧或更多侧的具有电磁干扰(EMI)屏蔽、冷却或屏蔽冷却兼有的电源模块。电源模块的一实施例包括具有多个侧的封装件、设置在封装件内的第一电源组件、以及设置在封装件两侧附近的电磁干扰(EMI)屏蔽。例如，该模块在其顶侧和底侧可包括组件安装平台(例如引线框或印刷电路板)，并且这些平台可提供专用于具体应用的EMI屏蔽层。结果，相比于仅沿模块的一侧(例如底侧)具有屏蔽的模块，这种模块可提供更好的EMI屏蔽。此外，如果模块组件被安装至或热耦合于屏蔽平台，则该模块可提供组件的多侧冷却。

Description

沿两侧或更多侧的具有电磁干扰(EMI)屏蔽、冷却或屏蔽冷却 兼有的电源模块
本申请是申请日为2011年9月9日的、申请号为“201110285670.9” 的、发明名称为“沿两侧或更多侧的具有电磁干扰(EMI)屏蔽、冷却或屏蔽 冷却兼有的电源模块”的发明专利申请的分案申请。
优先权要求
本申请要求共同待批的2010年9月10日提交的美国临时专利申请 No.61/381,636以及2011年2月25日提交的美国专利申请No.13/035,792的权 益；这些申请全部通过引用纳入于此。
发明内容
电源模块的一个实施例包括：具有第一侧和第二侧的封装件、沿封装件的 第一侧安装的第一电源组件、以及沿封装件的第二侧安装的第二电源组件。例 如，该模块可包括安装于封装件顶部的第一组件以及安装于封装件底部的第二 组件，以使第一组件的主要冷却路径通过封装件顶部并使第二组件的主要冷却 路径通过封装件底部。结果，相比于具有层叠组件的模块或具有仅沿封装件一 侧安装的组件的模块，这样的模块可提供其内部组件的增强的冷却性。
电源模块的另一实施例包括：具有多个侧的封装件、设置在封装件内的第 一电源组件、以及设置在封装件两侧附近的电磁干扰(EMI)屏蔽。例如，该模 块在其顶侧和底侧可包括组件安装平台(例如，引线框或印刷电路板)，并且这 些平台可提供专用于具体应用的EMI屏蔽层。结果，相比于仅沿模块的一侧(例 如底侧)具有屏蔽的模块，这种模块可提供更好的EMI屏蔽。此外，如果模块组 件被安装在或以其他方式热耦合于经屏蔽的平台，则该模块可提供如前面篇幅 中所描述的多侧冷却。
附图说明
图1是一电源模块的侧面剖视图，该电源模块具有单层组件以及仅沿该模 块的一侧的EMI屏蔽和冷却。
图2是一电源模块的侧面剖视图，该电源模块具有层叠(多层)组件以及仅 沿该模块的一侧的EMI屏蔽和冷却。
图3是具有多侧EMI屏蔽和冷却的电源模块的一个实施例的侧面剖视图。
图4是图3的电源模块的替代顶部的一个实施例的侧面剖视图。
图5是图3的电源模块的替代底部的一个实施例的侧面剖视图。
图6是具有多侧EMI屏蔽和冷却的电源模块的另一实施例的侧面剖视图。
图7是具有多侧EMI屏蔽和冷却的电源模块的另一实施例的侧面剖视图。
图8A是适用于电源模块的顶侧和底侧中的一个的引线框的实施例的平面 图。
图8B是适用于电源模块的顶侧和底侧中的另一个的引线框的实施例的平 面图。
图8C是当图8A和图8B的引线框安装在电源模块内时彼此叠合的平面图。
图9A是具有多侧EMI屏蔽和多侧冷却的电源模块的一个实施例的平面图。
图9B是图9A的电源模块的侧面剖视图。
图10是包含图3-7和图9A-9B的电源模块之一的系统的实施例的示意图。
具体实施方式
现在参考附图来描述各个实施例，在附图中贯穿始终使用相同的附图标记 可用来引述相似的要素。在以下说明中，为便于解释，阐述了众多的具体细节 以提供对一个或多个实施例透彻的理解。然而显而易见的是，没有这些具体细 节也可实现一个或多个实施例。在其他实例中，公知的结构和设备以框图形式 示出以便于描述一个或多个实施例。
图1是切换电源模块10的侧面剖视图，该切换电源模块10可被用来向集成 电路或其它设备(图1未示出)供电，并且该切换电源模块10可包括绝大多数或 全部的电源组件，由此该电源的极少数(如果有的话)分立组件需要被安装于模 块所安装在的印刷电路板(图1未示出)上。这可为包含模块10的系统的制造商 节省电路板空间并降低组装复杂性和成本。
电源模块10包括平台12、安装至平台的控制器14、安装至平台的MOSFET 晶体管16、安装至平台的一个或多个电感器18、以及封装这些控制器、晶体管 和电感器的封装件20。
平台12可以是印刷电路板或引线框，并因此可沿模块10的底侧提供EMI屏 蔽。
控制器14可以是任何适宜的电源控制器，或适于编程以控制电源的其它控 制器。控制器下方的引线或焊盘(未示出)可将控制器电耦合于平台12。或，控 制器14可包括线粘合于平台12的顶部引线或焊盘。控制器也可包括底层焊盘/ 引线和顶部焊盘/引线。此外，控制器14可与平台12接触，或在控制器和平台 之间可以存在导热物质(例如导热脂)，以利于从控制器至平台的热传递，从而 利于控制器经由平台的冷却。
晶体管16可包括高侧和低侧开关晶体管，用于驱动电源的一个或多个相。 例如，模块10可包括两个晶体管16，即用于每个相的高侧晶体管和低侧晶体管。 此外，晶体管16可与平台12接触，或在晶体管和平台之间可以存在导热物质， 以利于从晶体管至平台的热传递，从而利于晶体管的冷却。晶体管16可在底部 具有焊盘以与平台12电接触，或者晶体管可在顶部具有焊盘，所述焊盘通过导 线22线粘合于平台。晶体管16也可包括底层焊盘/导线和顶部焊盘/导线。
一个或多个电感器18可包括电源相位电感器以及可选用的滤波电感器。电 感器18可被封装在电感器模块内，或可以不被封装。可由例如铜或铝的适宜导 电材料制成的引线24、26可将电感器18电耦合且热耦合于平台12以保持电感器 冷却。此外，导热材料可设置在电感器18和平台12之间的空间28内。
封装件20可由例如环氧树脂的任何适宜材料形成，可完全覆盖控制器14、 晶体管16和电感器18，并可完全覆盖平台12，或可使平台的一些部分保持露出， 例如，使具有焊盘或引线的平台底部露出，其允许对控制器、晶体管和电感器 的外部电连接。此外，封装件20可以是固体以使其填满大部分甚至全部的未占 用空间(例如，未被控制器14、晶体管15、电感器18和其它电源组件占据的封 装件边界内的空间)，以使模块中存在很少空隙甚至没有空隙。
然而，模块10的问题在于，其仅沿模块底侧具有EMI屏蔽。例如，平台12 可由例如金属的屏蔽材料制成(例如如果平台是引线框)，或可包括屏蔽材料 (例如如果平台是电路板则为接地平面)。但模块10没有任何结构能阻挡EMI通 过模块的顶侧和侧壁的辐射。
模块10的另一问题在于，它具有相对低效的布局，因为在封装件20内存在 大量未占用空间(例如，在控制器14和晶体管16的上方)。
图2是切换电源模块30的侧面剖视图，该切换电源模块30可被用来向集成 电路或其它设备(图2未示出)供电，并且如同图1的模块10，该切换电源模块30 可包括绝大多数或全部的电源组件，由此电源的极少的(如果有的话)分立组件 需要被安装于模块所安装在的印刷电路板(图2未示出)上。
电源模块30包括平台32、安装至平台的控制器34、设置在平台上方的引线 框36、安装至引线框的一个或多个电阻器/电容器(R/C)组件38、安装至引线框 的一个或多个电感器40、以及封装这些控制器、引线框、晶体管和电感器的封 装件42。被用来驱动一个或多个电感器40的晶体管(例如MOSFET)可被集成在与 控制器34同一管芯或同一封装件内；替代地，尽管未示出，如果晶体管与控制 器分离，则可将晶体管安装至平台32，例如，靠近控制器。
平台32可类似于图1的平台12，并因此可以是印刷电路板或引线框，并可 提供沿模块底侧的EMI屏蔽。
控制器34可类似于图1的控制器14，并因此可以是任何适宜的电源控制器 或者其它被适配或编程以控制电源的控制器。在控制器34下方的引线或焊盘 (未示出)可将控制器电耦合于平台32，并且在控制器上方的引线或焊盘(未示 出)可将控制器电耦合于引线框36。此外，控制器34可与平台32和引线框36接 触，或者在控制器和平台之间以及在控制器和引线框之间可具有导热物质，以 利于从控制器至平台和至引线框的热传递，从而利于控制器的冷却。
引线框36被安装在平台32之上以提供组件(例如晶体管38和电感器40)可 被安装在模块30内的另一表面。引线框35可由金属或另一适宜材料制成，并可 包括一个或多个引线44，所述引线44延伸到封装件外侧以与其上安装有模块30 的印刷电路板(图2未示出)相接触。
R/C组件38可包括，诸如，一个或多个反馈电阻器或电容器，以及一个或 多个信号值设定或修整电阻器或电容器。例如，可使用电阻器来设定模块30进 入过电流保护模式的过电流值。此外，R/C组件38可具有面向引线框36的焊盘， 并且这些焊盘可被耦合于引线框上的焊盘。另外，R/C组件38可与引线框36接 触，或者可将导热材料设置在R/C组件和引线框之间，以利于从R/C组件至引线 框的热传递。
一个或多个电感器40可类似于图1的一个或多个电感器18，并可具有将电 感器电耦合于引线框36的底部焊盘或引线。此外，电感器可与引线框36接触， 或可将导热材料设置在电感器40和引线框之间。
与图1的封装件20类似的封装件42可由例如环氧树脂的任何适宜材料形 成，可完全覆盖控制器34、R/C组件38和电感器40，并可完全覆盖平台32和引 线框36，或可使平台和引线框的一些部分(例如，具有焊盘或引线的平台底部， 以及引线框的一个或多个引线44)保持露出。
然而，模块30的问题在于，它可能对于所有组件均具有不充分的EMI屏蔽。 尽管平台32和引线框36可从两侧屏蔽安装在平台上的控制器34和其它组件(图 2未示出)，然而R/C组件38、电感器40和安装于引线框36的任意其它组件被引 线框仅从一侧(底侧)屏蔽。在电感器40和晶体管38辐射出大量EMI的场合下， 这样的单侧屏蔽可能是不充分的。
模块30的另一问题在于，它可能不提供其一些组件的充分冷却。例如，安 装于引线框36的组件(例如晶体管38和电感器40)的主要热传递路径是通过引 线44的；因此，该路径相对较长并为这些组件提供不充分的冷却。此外，在模 块30的顶部可能不存在露出焊盘或其它露出金属，而这会显著限制能通过模块 顶部发生的组件冷却的量。
模块30的又一问题在于，由于向其一些组件提供相对较高阻抗的电连接， 因此它是相对低效的。例如，安装有模块30的印刷电路板(未示出)以及安装至 引线框36的组件(例如晶体管38和电感器40)之间的电连接可以是通过引线44 的；因此，这些路径因相对较长而可能具有相对高的阻抗。并且通过这些高阻 抗路径的功率损耗可显著地降低模块30的功率转换效率。此外，当这样的长路 径构成一部分反馈环的时，它可使反馈环拾取大量噪声并因此负面地影响模块 30的性能。
图3是切换电源模块50的一个实施例的侧面剖视图，该切换电源模块50相 比于图1和图2的模块10、30具有增强的EMI屏蔽、组件冷却以及空间利用效率。
电源模块50包括平台52、安装至平台的印刷电路板54、安装至电路板的控 制器56、安装至平台的MOSFET晶体管58、将晶体管电耦合于平台的一个或多个 夹具60、安装至平台的引线框62、安装至模块顶部的引线框下侧的一个或多个 电阻器/电容器(R/C)组件64、同样安装至引线框下侧的一个或多个电感器66、 封装件68、以及安装至引线框的露出部分72的散热器70。
如下所述，平台52和引线框62可在模块50的至少两侧(例如底部和顶部) 提供EMI屏蔽，由此减少由模块辐射出的总EMI。
另外，如下所述，由于内部组件(例如控制器56、MOSFET 58、R/C组件64 和电感器66)被安装在模块50的多侧(例如顶侧和底侧)上，因此这些组件的冷 却通过模块的至少两侧(例如顶侧和底侧)而发生，由此增加了模块的总冷却效 率。此外，将组件安装模块50的多侧上可有效地利用模块内的空间，由此潜在 地减少或最小化了针对给定应用的模块尺寸。
平台52可与图1和图2的平台12、32相似，并因此可以是印刷电路板、引线 框或任意其它适宜平台，并可沿模块50的底侧提供EMI屏蔽。
控制器56可与图1和图2的控制器14、34相似，并且位于控制器下方的引线 或焊盘(未示出)可将控制器经由电路板54而电耦合于平台52。此外，控制器56 可与电路板54接触，或在控制器和电路板之间以及在电路板和平台52之间可存 在导热物质，以利于从控制器至平台的热传递，并因此利于控制器的冷却。
晶体管58可类似于图1的晶体管16，并可与平台52接触，或者在晶体管和 平台之间可存在导热物质以利于从晶体管至平台的热传递，并因此利于晶体管 的冷却。此外，晶体管58可具有底部导电焊盘，该底部导电焊盘耦合至平台52 上的焊盘，晶体管58可具有顶部焊盘，该顶部焊盘经由夹具60而耦合至平台上 的焊盘。例如，晶体管58可经由夹具60、平台52和引线74而电耦合至电感器66。 另外，在晶体管58包括高侧晶体管和低侧晶体管的情形下，这些晶体管可按照 下列文献所公开地那样被设置在单个管芯上以及单个封装件内，这些文献援引 于此：2009年5月26日提交的题为“Single Die Output Power Stage UsingTrench-Gate Low-Side and LDMOS High-Side MOSFETS,Structure,And Method(使用沟道-栅低侧和LDMOS高侧MOSFET的单管芯输出功率级的结构和方 法)”的美国专利申请S/N：12/471,911；2009年5月21日提交的题为 “Co-Packaging Approach For PowerConverters Based On Planar Devices, Structure And Method(基于平面器件的协同封装途径、结构和方法)”的 12/470,229；以及2009年6月3日提交的题为“Stacked PowerConverter Structure And Method(层叠式功率转换器结构和方法)”的12/477,818。
夹具60可由例如铜的任意适宜材料制成，并且除了将晶体管58的顶部焊盘 电耦合于平台52外，夹具也可提供晶体管和平台之间的热传递路径以利于晶体 管的冷却。并由于夹具60可能比传统粘合线更厚，因此每个夹具可减小夹具形 成的相应信号路径的阻抗。
引线框62可由例如金属的任意适宜材料制成，并包括一个或多个引线74， 所述引线74将引线框支承在平台52上方并提供引线框和平台之间的电耦合和 热耦合。可形成引线框62的露出部分72以突出在引线框的相邻顶部部分76的上 方，或可将顶部部分蚀回(etch back)以形成突起的露出部分。此外，引线 框62的露出部分72和顶部部分76可充当模块50的电压平面或接地平面。
R/C组件64可类似于图2的R/C组件38，并可包括例如一个或多个反馈电阻 器或电容器，以及一个或多个信号值设定或修整电阻器或电容器。例如，可使 用电阻器来设定模块50进入过电流保护模式的过电流值。此外，R/C组件64可 具有面向引线框62的焊盘，并且这些焊盘可耦合于引线框上的焊盘。此外，R/C 组件64可与引线框62接触，或者可将导热材料设置在R/C组件和引线框之间， 以利于R/C组件经由引线框的冷却。
一个或多个电感器66可类似于图1和图2的一个或多个电感器18、40，并具 有将电感器电耦合于引线框62的底部焊盘或引线。此外，电感器66可与引线框 62接触，或可将导热材料设置在电感器和引线框之间，以利于电感器经由引线 框的冷却。
与图1和图2的封装件20、42相似的封装件68可由例如环氧树脂的任何适宜 材料形成，可完全覆盖控制器56、晶体管58、R/C组件64、电感器66，可覆盖 引线框62除露出部分72以外的所有部分，并可完全覆盖平台52或可使平台的某 些部分(例如，具有焊盘或引线的平台底部)露出。
散热器70可由例如金属的任意适宜材料制成，并可与引线框62的露出部分 72接触，或者可在散热器和露出部分之间设置导热和导电材料78。
在模块50的工作期间，平台52和引线框62可阻止EMI从模块的至少两侧(例 如底部和顶部)上辐射到模块外部。此外，如果引线框62具有多个引线74，则 引线的节距可足够小以阻止EMI辐射通过其上设置有引线的模块的一个或多个 侧。另外，在模块50的高度相对较小(例如远小于其宽度和长度)的情形下，则 模块诸侧的面积相对小，由此仅有由模块产生的相对小的总EMI量辐射通过这 些侧；结果，即使引线74提供很少屏蔽或不提供屏蔽，在模块顶部和底部的屏 蔽可防止大多数由模块产生的EMI从模块辐射出去。另外，散热器70也可发挥 作用以阻止EMI从模块50的顶部辐射出去。
另外在模块50的工作期间，平台52和引线框62有利于模块的内部组件通过 模块的至少两侧(例如底侧和顶侧)而冷却。例如，由控制器56和晶体管58产生 的热量可主要通过平台52散发，而由R/C组件64和电感器66产生的热量可主要 通过引线框62和散热器70散发。此外，由控制器56和晶体管58产生的至少一些 热量可流过平台52和引线74，同样通过引线框62和散热器70散发，并且由R/C 组件64和电感器66产生的至少一些热量可流过引线框62和引线74，并同样通过 平台52散发。
仍然参见图3，其中构思出模块50的替代实施例。例如，可将散热器70以 及模块50中的任意一个或多个组件省去。此外，模块50可包括图3未示出的一 个或多个其它组件。此外，图示的被安装至平台52的组件可被安装至引线框62， 反之亦然。另外，引线74中的一个或多个可延伸到封装件68外侧，从而电连接 至其上安装有模块50的印刷电路板。此外，模块50中除晶体管58外或包括晶体 管58的任何组件可经由线粘合或例如夹具60的夹具而电耦合于平台52或引线 框62。另外，平台52或印刷电路板54可以是BT基板，该BT基板由比印刷电路板 耐受更高温度的材料制成；因此，对于给定应用，BT基板可以比印刷电路板制 造得更薄。另外，尽管披露为MOSFET晶体管，然而晶体管58可以是双极型晶体 管或任何其它适宜类型的晶体管。
图4是图3的切换电源模块50的顶部部分的替代实施例的侧面剖视图(图3 的散热器70和导热材料78在图4中被省去)。
不是将露出部分72形成为突出超过顶部部分76或者将顶部部分76相对于 露出部分72进行蚀回，而是使露出部分和顶部部分72、78大致共面(即引线框 62的顶部大致为水平的)并使顶部部分76被例如焊接掩模80的电绝缘材料所覆 盖。
替代地，引线框62的顶部部分76可由封装件68的一部分所覆盖。
该实施例可通过允许引线框62被制造为近似平整的顶表面而节省成本。
图5是图3的切换电源模块50的底部部分的替代实施例的侧面剖视图。
不是将控制器安装至印刷电路板54，而是将控制器56安装至平台52(或在 控制器和平台之间设置导热材料)并省去印刷电路板。
省去印刷电路板可减少模块50的组件个数以及组装复杂性和模块成本，并 也可通过缩短控制器和平台52之间的热传递路径来增强控制器56的冷却。
图6是切换电源模块90的一个实施例的侧面剖视图，该切换电源模块90相 比于图1和图2的模块10、30具有增强的EMI屏蔽、组件冷却以及空间利用效率。
模块90可类似于图3的模块50除了模块90包括引线框92，该引线框92除一 个或多个侧引线74外或取代一个或多个侧引线74还具有一个或多个内部模块 引线94。
内部引线94在由侧引线74(如果存在的话)提供的支承外还将引线框92的 支承在平台52之上。
此外，内部引线94可缩短安装至平台52的组件和安装至引线框92的组件之 间的电气路径。例如，相比于图3模块50中从晶体管通过夹具60、平台52和侧 引线74至电感器的对应电气路径，一个或多个内部引线94可缩短晶体管58和电 感器66之间的相应电气路径。这些缩短的电气路径可表现出减小的阻抗，并因 此可减小模块90工作中的功率损失。此外，当该缩短的电气路径构成一部分反 馈环时，它可减少噪声耦合，并因此增强模块的响应时间和其它性能特征。
另外，内部引线94可通过提供平台52和引线框92之间的一个或多个附加热 传递路径以及用于模块内的组件(例如晶体管58)的一个或多个附加热传递路 径来增强模块90的冷却。
仍然参见图6，其中构思出模块90的替代实施例。例如，前面结合图3-5 针对模块50讨论的一个或多个替代实施例可适用于模块90。
图7是切换电源模块100的一个实施例的侧面剖视图，该切换电源模块100 相比于图1和图2的模块10、30具有增强的EMI屏蔽、组件冷却以及空间利用效 率。
模块100可类似于图6的模块90，除了引线框92的引线74将平台52支承在引 线框之上，并且晶体管58被安装至引线框而R/C组件64被安装至平台，以使具 有较少电连接并生成较多热量的组件被安装至引线框并使具有更多电连接并 产生较少热量的组件被安装至平台52。
如果模块100包括例如图3的散热器70的散热器，则该散热器可被直接安装 至平台52的露出部分102，或可将导热材料设置在散热器和平台的露出部分之 间。平台52的露出部分102可按照结合图3或图4如前所述地那样形成。
此外，封装件68可不覆盖引线框92底部的至少一部分，由此引线框可与安 装有模块100的印刷电路板(图7未示出)形成电连接。
仍然参见图7，其中构思出模块100的替代实施例。例如，前面结合图3-6 描述的一个或多个替代实施例可适用于模块100。此外，其中平台52是印刷电 路板，电路板的整个顶侧可被露出，由此封装件(或任何其它电绝缘体)不需要 覆盖印刷电路板顶侧的任何部分。
图8A是引线框110的一个实施例的平面图，该引线框110可被用在电源模块 的底部或顶部，在那里引线74从封装件向外伸出以电连接于安装有模块的印刷 电路板。引线74在模块制造过程中可适当地弯折。此外，尽管引线框110也可 包括在模块制造过程中可适当地弯折的一个或多个内部模块引线94，然而图8A 中省去了这一个或多个内部模块引线。
图8B是引线框120的实施例的平面图，引线框120可被用在不使用图8A的引 线框的模块的底部或顶部中的无论哪处。引线74在模块制造过程中可适当地弯 折。此外，尽管引线框120也可包括在模块制造过程中可适当地弯折的一个或 多个内部模块引线94，然而图8B中省去了这一个或多个内部模块引线。
图8C是图8A和图8B的引线框110、120彼此交迭的平面图；如图所示，这两 个引线框的引线74被定位成使它们不重叠或以其它方式彼此形成交界，并由此 形成模块的“拼装(pin out)”。
仍然参见图8A-8C，其给出了引线框110、120的替代实施例。例如，引线 框110、120中的一者或两者可包括一个或多个引线74，这些引线74可弯曲以使 它们不从模块的封装件向外伸出，而是以与图3、图6和图7相似的方式将一个 引线框支承在另一引线框之上。或者，可以与图5、图6和图7相似的方式使用 一个或多个内部模块引线94来将一个引线框支承在另一个引线框之上。例如， 引线框110、120可被用作图3-7的模块30、50、90和100的引线框和平台。在该 实施例中，引线74可弯曲以使它们不通过封装件向外伸出，并且一个引线框可 被设计成稍大于另一个引线框，以便较小引线框的引线74(或引线94)倚靠在较 大引线框上，由此引线以类似于图3-7所示的方式将其中一个引线框支承在另 一引线框之上。
图9A是切换电源模块130的一个实施例的平面剖视图，该切换电源模块130 相比于图1和图2的模块10、30具有增强的EMI屏蔽、组件冷却以及空间利用效 率。
图9B是沿图9A的线A-A的模块130的侧面剖视图。
电源模块130包括平台132、安装至平台的印刷电路板134、安装至电路板 的控制器136、安装至平台的MOSFET晶体管138a和138b、将晶体管中的一个或 多个电耦合于平台的一个或多个夹具140、安装至平台的一部分的引线框142、 安装至平台的一个或多个电阻器/电容器(R/C)组件144、安装至平台的一个或 多个电感器146、以及封装件148。
如下所述，平台132和引线框142可在模块130的至少两侧(例如底部和顶部) 提供EMI屏蔽，由此减少由模块辐射出的总EMI。
另外，如下所述，由于至少电感器146热耦合于平台132和引线框142，因 此通过模块130的至少两侧(例如顶侧和底侧)发生对至少电感器的冷却，由此 增加模块的总冷却效率。
平台132可分别类似于图1、图2和图3的平台12、32和52，并因此可以是印 刷电路板、引线框或任何其它适宜的平台，并可提供沿模块130的底侧的EMI屏 蔽。
控制器136可分别类似于图1、图2和图3的控制器14、34和56，并且控制器 底下的引线和焊盘(未示出)可经由电路板134将控制器电耦合于平台132。此 外，控制器136可与电路板134接触，该电路板134可与平台132接触，或在控制 器和电路板之间以及在电路板和平台之间可具有导热物质以利于从控制器至 平台的热传递。
晶体管138a、138b可类似于图1和图3中的晶体管16、58，并可与平台132 接触，或者在晶体管和平台之间可存在导热物质以利于从晶体管至平台的热传 递。此外，晶体管138可具有耦合于平台52上的焊盘的底部导电焊盘，并具有 经由一个或多个夹具140耦合于平台上的焊盘的顶部焊盘(图9A-9B中仅示出晶 体管138b的一个夹具140)。此外，晶体管138a可以是高侧晶体管而晶体管138b 可以是低侧晶体管，并且高侧晶体管可比低侧晶体管更小，因为在模块130工 作过程中低侧晶体管经常传导更高的平均电流。
夹具140可类似于图3的夹具60，并因此可由例如铜的任意适宜材料制成， 除了将晶体管138的顶部焊盘电耦合于平台132，夹具还提供晶体管和平台之间 的热传递路径以利于晶体管的冷却。由于夹具140可比传统粘合线更厚，因此 每个夹具相比于粘合线可减小由夹具形成的相应信号路径的阻抗。
引线框142可由例如金属的任意适宜材料制成，并包括将引线框支承在平 台132之上的一个或多个引线150。例如，引线框142可设置在例如晶体管138、 R/C组件144和电感器146的高EMI辐射组件的上方，但不设置在控制器136上方 以节约成本。在引线框142充当接地平面或其它电压平面的情形下，它可在模 块130的顶部保持露出以利于模块的冷却。散热器(图9A-9B中未示出)可附连至 引线框142的露出部分以进一步利于模块130的冷却。
R/C组件144可类似于图2－图3的R/C组件38、64，并因此可包括一个或多 个反馈电阻器或电容器以及一个或多个信号值设定或修整电阻器或电容器。 R/C组件144可具有面向平台132的焊盘，并且这些焊盘可耦合于平台上的焊盘。 此外，R/C组件144可与平台132接触，或可在R/C组件和平台之间设置导热材料。
一个或多个电感器146可类似于图1、图2和图3中的一个或多个电感器18、 40和66，并具有将电感器电耦合于平台132的底部焊盘或引线。此外，电感器 146可与平台132接触，或可将导热材料设置在电感器和平台之间。此外，电感 器146可与引线框142接触，或可在电感器和引线框之间设置导热材料152以进 一步利于电感器和模块130的冷却。电感器146也可具有将电感器电耦合于引线 框142的顶部焊盘或引线。
与图1、图2和图3的封装件20、42、68相似的封装件148可由例如环氧树脂 的任何适宜材料形成，可完全覆盖控制器136、晶体管138、R/C组件144、电感 器146，可覆盖引线框142的所有部分或如前所述的使引线框的顶部保持露出， 并可完全覆盖平台132或可使平台的某些部分(例如，具有焊盘或引线的平台 底部)露出。
在模块130的工作期间，平台132和引线框142可阻止EMI从模块的至少两侧 (例如底部和顶部)辐射到模块外部。此外，如果引线框142具有多个引线150， 则引线的节距可足够小以阻止EMI辐射通过其上设置有这些引线的模块的一个 或多个侧。另外，在模块130的高度相对较小(例如远小于其宽度和长度)的情 形下，则模块诸侧的面积相对较小，由此仅有由模块产生的相对小的总EMI量 辐射通过这些侧；结果，即使引线150提供很少屏蔽或不提供屏蔽，在模块顶 部和底部的屏蔽也可防止大多数的模块产生EMI从模块辐射出去。
另外在模块130的工作期间，平台132和引线框142便于模块的内部组件通 过模块的至少两侧(例如底侧和顶侧)冷却。例如，由控制器136、晶体管138和 R/C组件144产生的热量可通过平台132散发，并且由电感器146产生的热量可通 过平台和引线框142散发。
仍然参见图9A和9B，其中构思出模块130的替代实施例。例如，前面结合 图3-8描述的任何实施例可适用于模块130。此外，可省去印刷电路板134以使 控制器136安装至平台132，这种省略可降低模块130的组件个数、成本和组装 复杂性，并缩短从控制器至平台的热传递路径。此外，尽管图9A、9B中未示出， 然而引线框149可包括内部模块引线，例如图6-7的引线94。
图10是系统160的一个实施例的示意图，该系统160可包括图3-7和图9A-9B 的电源模块50、90、100和130的一个或多个实施例。然而，为了方便解说，将 系统160描述为包含图3的模块50的实施例，其中模块50包括降压变换器。
除了模块50，系统160包括从模块接收稳压电压Vout的负载162以及滤波电 容器C164。负载162的示例包括例如处理器或存储器的集成电路。
此外，模块50可包括相电流传感器166和反馈电路168；电流传感器和反馈 电路可至少部分地由图3的R/C组件64构建而成。
在操作中，控制器56响应于电流传感器164和反馈电路166而控制晶体管 58，从而以从Vin产生稳压的电压Vout的方式交变地使输入电压Vin耦合于相位 电感器66。电流传感器164可允许控制器56在多个相(每个相可包括相应的高低 侧成对晶体管58和相应的相位电感器64)间平衡负载电流，并也可允许控制器 检测并限制流向负载的过电流(例如，如果负载处于短路的话)。
仍然参见图10，其中构思出系统160的替代实施例。例如，前面结合图3-9B 描述的任何替代实施例可应用于系统160。此外，尽管描述为降压变换器，然 而模块50也可包括任何其它类型的电源，例如降压-升压变换器。另外，模块 50可包括附加组件，例如耦合在相位电感器66和负载162之间的滤波电感器。 另外，滤波电容器164可以是模块50的一个部件。
从上述内容可以理解的是，尽管在此为说明目的已经描述了一些特定 实施例，但在不偏离本公开的精神和范围的情况下可作出多种修改。此外， 在针对一具体实施例披露一替代例的情形下，该替代例也可适用于其它实 施例，即使没有专门声明过。

Claims (32)

1.一种电源模块，包括：
具有第一侧和第二侧的封装件；
电磁干扰屏蔽，包括
设置在所述封装件的所述第一侧附近的平台，以及
设置在所述封装件的所述第二侧附近的第一引线框，所述电磁干扰屏蔽的所述平台和所述第一引线框由此限定一个腔；
电耦合到由所述电磁干扰屏蔽限定的所述腔内的所述平台和所述第一引线框之一的第一电源组件，使得由所述第一电源组件辐射的高电磁干扰在所述电磁干扰屏蔽内辐射，但被防止在所述电磁干扰屏蔽外辐射；以及
电耦合到由所述电磁干扰屏蔽限定的所述腔内的所述平台和所述第一引线框中的另一个的第二电源组件，使得由所述第二电源组件辐射的高电磁干扰在所述电磁干扰屏蔽内辐射，但被防止在所述电磁干扰屏蔽外辐射。
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述封装件包括环氧树脂。
3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一和第二电源组件之一包括控制器。
4.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一和第二电源组件之一包括电感器。
5.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一和第二电源组件之一包括晶体管。
6.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一和第二电源组件之一包括电阻器。
7.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一和第二电源组件之一包括电容器。
8.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述第一电源组件沿所述封装件的第一侧安装；以及
所述第二电源组件沿所述封装件的第二侧安装。
9.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述平台包括：
设置在所述封装件的所述第一侧附近的电路板。
10.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的电路板；以及
所述第一引线框包括引线，所述引线设置在所述封装件内并接触所述电路板。
11.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的电路板；以及
所述第一引线框包括引线，所述引线设置在所述封装件内并将所述第一引线框支承在所述电路板上方。
12.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的电路板；以及
所述第一引线框包括引线，所述引线设置在所述封装件内并将所述电路板支承在所述第一引线框上方。
13.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
其中，所述第一引线框具有通过所述封装件的所述第二侧而露出的一部分；以及
附连于所述第一引线框的露出部分的散热器。
14.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的第二引线框。
15.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的第二引线框；
所述第一电源组件被安装至所述第一和第二引线框中的一个；以及
第二组件被安装至所述第一和第二引线框中的另一个。
16.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的第二引线框；并且
所述第二引线框具有引线，所述引线设置在所述封装件内并接触所述第一引线框。
17.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近第二引线框，并且所述第二引线框具有引线，所述引线设置在所述封装件内并将所述第二引线框支承在第一引线框上方。
18.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的第二引线框，所述第二引线框具有引线，所述引线设置在所述封装件内并将所述第一引线框支承在第二引线框上方。
19.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
其中，所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近并具有通过所述封装件的所述第一侧而露出的一部分的电路板；以及
附连于所述电路板的所述露出部分的散热器。
20.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
其中，所述平台包括设置在所述封装件的所述第一侧附近的电路板；
其中，所述第一和第二电源组件之一包括焊盘并被安装至所述电路板；以及
将所述第一和第二电源组件之一的焊盘电耦合于所述电路板的夹具。
21.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
其中，所述第一和第二电源组件之一包括焊盘并被安装至所述第一引线框；以及
将所述第一和第二电源组件之一的焊盘电耦合于所述第一引线框的夹具。
22.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：
所述第一和第二电源组件之一包括焊盘并被安装至所述平台；以及
其中，所述第一引线框包括设置在所述封装件内并接触所述第一和第二电源组件之一的焊盘的引线。
23.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述第一引线框被设置在所述封装件的顶侧附近并具有引线，所述引线沿所述封装件的所述第一侧延伸至所述封装件的底侧并具有在所述封装件的第一侧和底侧附近露出的第一引线部分；以及
所述平台包括设置在所述封装件的底侧附近并具有第二引线部分的第二引线框，并具有在所述封装件的第一侧和底侧附近以及在所述第一引线部分附近露出的第二硬线部分。
24.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述第一引线框设置在所述封装件的顶侧附近并具有第一和第二引线，所述第一和第二引线沿所述封装件的第一侧延伸至所述封装件的底侧并具有在所述封装件的第一侧和底侧附近露出的相应的第一和第二引线部分；以及
所述平台包括设置在所述封装件的底侧附近并具有第三和第四引线的第二引线框，所述第三和第四引线带有相应的第三和第四引线部分，所述第三和第四引线部分在所述封装件的第一侧和底侧附近露出并在所述第一和第二引线部分之间延伸。
25.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，
所述第一引线框被设置在所述封装件的底侧附近并具有第一和第二引线，所述第一和第二引线带有相应的第一和第二引线部分，所述第一和第二引线部分在所述封装件的第一侧和底侧附近露出；以及
所述平台包括设置在所述封装件的顶侧附近并具有第三和第四引线的第二引线框，所述第三和第四引线沿所述封装件的第一侧延伸至所述封装件的底侧并具有在所述封装件的第一侧和底侧附近露出并在所述第一和第二引线部分之间延伸的相应第三和第四引线部分。
26.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电磁干扰屏蔽设置在所述封装件的所述第一侧和第二侧中的一侧的仅一部分附近，所述部分小于所述一侧的全部。
27.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电磁干扰屏蔽被设置在所述封装件多于所述第一侧和第二侧的位置附近。
28.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电磁干扰屏蔽被设置在所述封装件所有侧附近。
29.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电磁干扰屏蔽进一步包括设置在所述封装件的第二侧附近的第一引线框的引线。
30.一种电路系统，包括：
如权利要求1所述的电源模块，其包括供电输出节点；以及
耦合于所述供电输出节点的集成电路。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述集成电路包括处理器。
32.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述集成电路包括存储器。
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