CN116631989A - 一种封装模块及金属板 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种封装模块及金属板，其中封装模块可以包括承载结构、至少一个金属条、电路元件和磁材料；具体来说，承载结构的第一表面可以承载电路元件；至少一个金属条中每个金属条的两端可以分别与承载结构耦合，且每个金属条中除两端之外的部分与承载结构存在间隔；磁材料可以覆盖至少一个金属条的绕组功能区的表面，其中，绕组功能区可以为绕组功能区所在金属条的部分或全部区域。采用上述方案，有利于简化封装过程，降低封装模块的损耗和制作成本。

Description

一种封装模块及金属板
技术领域
本申请涉及电子科学技术领域，尤其涉及一种封装模块及金属板。
背景技术
电源模块是终端设备中的常见器件，具有电压调节、电源开关等功能。通常，电源模块主要包括金属框架、分立元件和磁性元件等部分。
目前，电源系统级封装(power supply-in-package，PSiP)是电源模块封装技术的主要发展趋势。在PSiP封装的电源模块中，金属框架承载有电路元件，电路元件的上方设置有磁性元件。其中，磁性元件包括线圈绕组、两个磁芯以及与线圈绕组焊接的四个引脚。其中，两个磁芯对扣包裹线圈绕组，使得磁性元件可以实现电感的功能。磁性元件的四个引脚构成了支架式结构，当四个引脚焊接在金属框架的表面时，可以在电路元件上方架起线圈绕组和线圈绕组两侧的磁芯。
然而，现有的PSiP封装的电源模块封装过程较为复杂，且电源模块的损耗较大，成本较高。因此，PSiP封装技术还有待进一步研究。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种封装模块及金属板，用于简化封装过程，降低封装模块的损耗和制作成本。
第一方面，本申请实施例提供一种封装模块，其中可以包括承载结构、至少一个金属条、电路元件和磁材料；具体来说，承载结构的第一表面可以承载电路元件；至少一个金属条中每个金属条的两端可以分别与承载结构耦合，且每个金属条中除两端之外的部分与承载结构存在间隔；磁材料可以覆盖至少一个金属条的绕组功能区的表面，其中，绕组功能区可以为绕组功能区所在金属条的部分或全部区域。
示例性的，金属条可以为圆柱形长条、薄片形长条等等。金属条的绕组功能区可以为金属条的部分或全部区域，磁材料覆盖绕组功能区也可以理解为金属条至少存在部分区域的四周被磁材料所覆盖，从而可以在金属条的至少部分区域的四周构成封闭磁场。承载结构可以是金属框架，也可以是制作有IC线路的PCB板，金属条两端与承载结构耦合，且金属条除两端之外的部分与承载结构之间存在间隔，使得金属条可以与承载结构构成回路。在金属条中有电流通过时，金属条产生的电磁场可以与磁材料的磁场互感，从而实现电感元件的功能。
示例性的，对于至少一个金属条中的任一金属条，如第一金属条，其与承载结构之间的耦合方式至少存在以下三种可能：第一金属条的两端分别与承载结构的第一表面耦合，或者第一金属条的两端的侧边与承载结构的侧边耦合，或者，第一金属条的一端的侧边与承载结构的侧边耦合，第一金属条的另一端与承载结构的第一表面耦合。
示例性的，金属条与承载结构之间的耦合方式可以是焊接、一体成型等等。相较于目前磁性元件通过四个引脚焊接在金属框架上的耦合方式，本申请实施例所提供封装模块中金属条可以直接与承载结构耦合，有利于降低耦合带来的损耗，从而有利于从整体上降低封装模块的损耗。
而且，本申请实施例中可以通过金属条和磁材料实现电感元件的功能，无需预先制备磁性元件，有利于简化封装过程，还有利于降低封装模块的制作成本。
在一种可能的实现方式中，至少一个金属条包括第一金属条，第一金属条可以为弯折结构，在第一金属条中包括了位于第一金属条两端的第一支撑部分和第二支撑部分，以及位于第一支撑部分和第二支撑部分之间的第一堆叠部分；封装模块中电路元件可以位于第一堆叠部分与承载结构的第一表面之间。
示例性的，第一金属条可以为上述至少一个金属条中的任一金属条，也可以理解为，封装模块的至少一个金属条中每一个金属条都可以采用第一金属条的实现方式。由于第一金属条为弯折结构，其第一堆叠部分可以与电路元件在垂直于第一表面的方向上堆叠，从而可以实现3D堆叠结构，有利于减小封装模块的占板面积。
示例性的，第一堆叠部分还可以与承载结构的第一表面平行。
示例性的，第一堆叠部分的一个表面还可以暴露于封装模块的外表面。由于第一金属条为金属材质，具有较高的导热性能。将第一堆叠部分的一个表面暴露于封装模块的外表面，使得封装模块工作时其内部产生的热量可以从第一堆叠部分的一个表面散发到封装模块外部，从而有利于增强封装模块的散热性能。
在一种可能的实现方式中，封装模块可以包括多个金属条，从而有利于增强封装模块的性能，也有利于使封装模块适用于更为复杂的电路设计。
在一个示例中，封装模块的至少一个金属条包括第一金属条和第二金属条。其中，第一金属条的两端和第二金属条的两端皆与承载结构的同一个侧边耦合；而且，第二金属条的两端可以位于第一金属条的两端之间。
在又一个示例中，封装模块的至少一个金属条包括第一金属条和第三金属条。其中，第一金属条的两端与承载结构的第一侧边耦合；第三金属条的两端与承载结构的第二侧边耦合。
在一种可能的实现方式中，封装模块还可以包括散热板。该散热板可以为弯折结构，包括第三支撑部分和第二堆叠部分；其中，第三支撑部分的一个侧边可以与金属条的第一堆叠部分的侧边，或承载结构的侧边，或承载结构的第一表面耦合；第二堆叠部分可以与承载结构的第一表面平行，第二堆叠部分与承载结构的第一表面之间的距离大于金属条的第一堆叠部分与承载结构的第一表面之间的距离，且第二堆叠部分的一个表面暴露于封装模块的外表面。
示例性的，散热板可以为金属等具有较高导热性能的材质。在封装模块工作过程中，散热板可以将封装模块内部产生的热量散发到封装模块外部，从而有利于增加封装模块的散热性能。
在一种可能的实现方式中，封装模块中第一金属条的两端和第三支撑部分的一个侧边可以与承载结构的同一个侧边耦合，而且，第三支撑部分的一个侧边还可以位于第一金属条的两端之间。
在一种可能的实现方式中，封装模块内部填充有磁材料，且封装模块的至少一个外表面包括磁材料。
示例性的，磁材料可以填充封装模块内部除至少一个金属条和电路元件之外的空间；或者，封装模块还可以包括塑封材料，由塑封材料覆盖电路元件，磁材料可以填充封装模块内的其它空间。
在封装模块中填充磁材料，使得在封装模块的制作过程中，可以在金属条的绕组功能区覆盖磁材料的同时，实现封装模块的包封，有利于进一步简化封装模块的制作过程。
第二方面，本申请实施例还提供一种金属板，该金属板可以用于制作封装模块。具体来说，金属板可以包括至少一个金属条和金属框架；其中，金属框架可以用于承载封装模块中的电路元件；至少一个金属条中每个金属条的至少一端与金属框架的侧边耦合，每个金属条皆可以用于与封装模块中的磁材料耦合。
示例性的，本申请实施例第二方面所提供的金属板可以用于制作上述第一方面提供的封装模块。由于金属板中金属条的至少一端已经与金属框架耦合，因此采用本申请实施例所提供的金属板，至少可以减少一次将金属条的一端与金属框架耦合的步骤，有利于简化封装模块的制作工艺。
示例性的，至少一个金属条包括第一金属条，第一金属条的两端与金属框架的侧边耦合。使得在制作封装模块的过程中，省去了将第一金属条的两端与金属框架耦合的步骤，有利于进一步简化制作工艺。更进一步的，至少一个金属条中每个金属条的两端都可以与金属框架的侧边耦合，从而在制作封装模块的过程中，完全省去了将金属条的两端与金属框架耦合的步骤，
在一种可能的实现方式中，金属板中包括多个金属条，可以用于制作包括多个电感元件的封装模块。
在一个示例中，金属板的至少一个金属条包括第一金属条和第二金属条，第一金属条的两端和第二金属条的两端皆与承载结构的同一个侧边耦合，而且，第二金属条的两端位于第一金属条两端之间。
在又一个示例中，金属板的至少一个金属条包括第一金属条和第三金属条，第一金属条的两端与承载结构的第一侧边耦合，而且，第三金属条的两端与承载结构的第二侧边耦合。
在一种可能的实现方式中，本申请实施例所提供的金属板还可以包括散热板；散热板的一个侧边与金属框架的侧边或第一金属条的侧边耦合。采用该金属板制作封装模块，有利于提高封装模块的散热性能。
示例性的，金属板中第一金属条的两端和散热板的一个侧边可以皆与承载结构的同一个侧边耦合；而且，第三支撑部分与所述金属框架耦合的侧边可以位于金属条的两端之间。
在一种可能的实现方式中，上述至少一个金属条中每个金属条的至少一端可以与金属框架的侧边一体成型。一体成型的耦合方式几乎不会增加耦合损耗，有利于从整体上降低封装模块的损耗。
附图说明
图1为一种POL封装的电源模块的侧切图；
图2a和2b为一种PSiP封装的电源模块的外观示意图；
图2c为一种金属框架的结构示意图；
图3为一种磁性元件的制备流程示意图；
图4a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图4b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图4c和4d为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图5a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图5b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图5c～5f为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图5g为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图6a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图6b为本申请实施例提供的一种封装模块的俯视图；
图6c为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图7a为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图7b为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图8a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图8b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图8c和8d为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图9a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图9b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图9c和9d为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图10a为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图10b为本申请实施例提供的一种封装模块的俯视图；
图11为本申请实施例提供的一种电源电路结构示意图；
图12a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图12b为本申请实施例提供的一种封装模块的俯视图；
图12c为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图12d和12e为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图12f为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图12g为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图13a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图13b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图13c为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图14a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图14b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图；
图14c和14d为本申请实施例所提供的一种中间结构示意图；
图15a为本申请实施例提供的一种封装模块的侧切图；
图15b为本申请实施例提供的一种金属板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
为了方便起见，以下说明中使用了特定的空间相对术语体系，并且这并不是限制性的。措词“上”和“下”标识在参照的附图中的方向。术语包括以上具体提及的措词、其衍生物以及类似引入的措词。“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其它器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其它器件或构造上方”或“在其它器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其它器件或构造下方”或“在其它器件或构造之下”。因此，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其它不同方式定位(旋转90度或处于其它方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
在本申请实施例中，耦合(coupling)指的是从一个电路部分到另一个电路部分的能量传递。例如，A和B耦合，指的是能量可以在A与B之间互相传递。例如，A和B耦合可以指A和B之间可以传递电能，如A和B直接电连接，或A和B通过中间导体C间接电连接。又例如，A和B耦合还可以指A与B之间可以传递磁场势能。如A为线圈，B为磁芯，A与B之间可以直接接触，也可以间隔一定空间，但在A通电后，A的电磁场和B的磁场能够产生互感，使B的磁场势能传递至A，并转化为A的电能，从而可以增大A的电感量。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在变压器模块、放大器模块、电源模块等模块化电路中常设置有磁性元件，其中所谓的模块化电路指的是经过封装后，能够实现特定功能的电路。以电源模块为例，电源模块具有控制电源开关、调节电源输出电压等功能。一般，电源模块的封装形式主要有负载点(point of load，POL)封装和电源系统级封装(power supply-in-package，PSiP)两种形式。
图1示例性示出了一种POL封装的电源模块的侧切图。如图1所示，POL封装的电源模块包括层叠设置的印刷电路(printed circuit board，PCB)板、电路元件和磁性元件。具体来说，PCB板的一个表面上制作有集成电路(integrated circuit，IC)线路，IC线路中包括了金属互联、晶体管等结构，PCB板的另一个表面上制作有电极，用于POL封装模块中电信号的输入和输出。
此外，PCB板上还焊接有一个或多个电路元件，且电路元件与PCB板上的IC线路耦合。在本申请实施例中，电路元件为构成电路的元件，如芯片、电容、电阻等等，都可以作为电路元件与PCB板上的IC线路耦合。
在电路元件的上方，设置有磁性元件。具体来说，磁性元件由一个线圈绕组和两个磁芯构成，且两个磁芯分别设置于线圈绕组的上下表面，两个磁芯扣合从而包围线圈绕组。线圈绕组通过四个引脚支撑在分立元件的上方，且四个引脚与PCB板上的IC线路耦合。
POL封装可以实现3维(3Direction，3D)堆叠，有利于减少电源模块的占板面积，实现电源模块的小型化。
在POL封装的基础上，进一步发展出了PSiP封装。图2a示例性示出了一种PSiP封装的电源模块外观示意图。由图2a可见，PSiP封装的电源模块为规则的六面体。PSiP封装的电源模块的内部结构与POL封装类似，区别在于，PSiP封装的电源模块中由金属框架取代了PCB板。金属框架为镂空的金属板，如图2c所示，其中，白色区域为金属框架中的镂空区域，黑色区域为金属框架的金属区域。金属框架的一个表面承载有电路元件。PSiP封装的电源模块中由塑封材料填充电源模块中除电路元件和磁性元件之外的空间，且由塑封材料构成电源模块的外表面。
如图2b所示，电源模块的多个外表面中，靠近金属框架的外表面还包括金属电极，金属电极可以用于输入和输出电源模块的电信号。通常在组装电子设备时，可以将图2(b)所示的金属电极焊接在电子设备的主板上。
然而，不论POL封装还是PSiP封装，其封装工艺都较为复杂，需要预先制备包括四个引脚的磁性元件，再将磁性元件焊接在PCB板或金属框架上。图3示例性示出了磁性元件的制备流程，主要包括以下步骤：
步骤一：在制作有四个引脚的支架上焊接线圈绕组。其中，支架为金属材质的平面结构。
步骤二：在线圈绕组的表面组装磁芯。
步骤三：折叠四个引脚。
通过以上磁性元件的制备可见，在将磁性元件的四个引脚焊接至金属框架(或PCB板)后，线圈绕组与金属框架(或PCB板)之间至少存在两处焊接，增大了电源模块的焊点阻抗，因此不利于降低电源模块的损耗。
而且，POL和PSiP封装形式对磁性元件的尺寸精度要求较高，例如，磁性元件的四个引脚需要与金属框架(或PCB板)上为磁性元件预留的焊点位置相匹配。又例如，磁性元件的四个引脚需要有较高的共面度，使四个引脚可以全部焊接在金属框架(或PCB板)上，以减少虚焊现象。因此在上述步骤三之后，往往还需要进一步检查四个引脚的共面度。由于对磁性元件的尺寸精度要求较高，增加了磁性元件的来料成本和检测工序，不利于降低电源模块的制造成本。
综上所述，目前电路模块的封装工艺还有待进一步研究。有鉴于此，本申请实施例提供一种封装模块(可以理解为经过封装的电路模块)，其中包括承载结构、金属条、电路元件和磁材料。其中，承载结构可以是金属框架，也可以是制作有IC线路的PCB板。为了便于表述，本申请实施例接下来以金属框架为例进行说明。
在封装模块中，金属框架的第一表面承载电路元件，金属条的两端与金属框架耦合从而构成回路，磁材料覆盖金属条的绕组功能区的表面。在本申请实施例中，磁材料可以为磁性金属、多金属化合物、金属与非金属构成的复合物中的一种或多种。绕组功能区可以为金属条的部分或全部区域，也就是说，在封装模块中，金属条至少存在部分区域的表面被磁材料所覆盖。示例性的，磁材料可以以金属条的绕组功能区为中心，覆盖绕组功能区的四周，使得磁材料可以与金属条的绕组功能区耦合以实现电感的功能，有利于简化封装工艺，降低电路模块的制造成本和损耗。
在本申请实施例中，金属条的材质可以是纯金属，也可以掺杂一定的非金属材质，金属条的形状可以为圆柱形长条，也可以为薄片形长条，本申请实施例对此并不多作限定。金属条的两端与金属框架耦合。具体来说，金属条两端可以与金属框架的侧边耦合，也可以与金属框架的第一表面耦合。示例性的，在金属条的任一端(如A端)与金属框架的侧边耦合时，A端可以焊接在金属框架的侧边，也可以与金属框架的侧边一体成型，也可以理解为从金属框架延伸出金属条。在金属条的A端与金属框架的第一表面耦合时，金属条的A端可以焊接在金属框架的第一表面。金属条的两端可以采用相同或不同的方式分别与金属框架耦合，本申请实施例对此并不多作限定。
在本申请实施例中，“侧边”特指条状或板状等厚度远远小于长度的近二维或近一维结构中，与厚度方向平行的表面。“一体成型”指的是两个相互耦合的表面具有相同的材料结构，两个表面直接接触并通过分子或原子力连接在一起，且两个表面之间没有界限，反映在制作金属条和金属框架的过程中，无需分别制作金属框架和金属条，再将二者相耦合，可以直接制作得到金属条和金属框架耦合后的结构。
此外，本申请实施例所提供的封装模块也可以为3D堆叠结构。在3D堆叠结构中，封装模块内的金属条可以为弯折结构，且弯折结构金属条可以包括支撑部分和堆叠部分，其中，支撑部分可以在金属框架的第一表面上，将堆叠部分撑起一定的高度，使堆叠部分可以堆叠在电路元件上方，从而到达降低封装模块占板面积的目的。更进一步的，金属条的堆叠部分的高度还可以根据电路元件的高度灵活调节，如电路元件的高度较高，则可以增大金属条堆叠部分的高度，反之，可以减小金属条的堆叠部分的高度。
接下来，通过以下具体的实施例示例性地对本申请所提供的封装模块作进一步说明。
实施例一
图4a示例性示出了本申请实施例所提供的一种封装模块的侧切图。如图4a所示，封装模块包括金属框架100、金属条200(具体为图中的201和202)、电路元件300和磁材料400。其中，金属框架100的第一表面承载有至少一个电路元件300，金属条200一端与金属框架100的侧边一体成型，金属条200另一端与金属框架100的第一表面耦合。磁材料覆盖金属条202的上下表面，金属条202与磁材料耦合，实现电感的功能。
在一种可能的实现方式中，金属条200为弯折结构，包括两个支撑部分(支撑部分201和支撑部分203)，以及位于支撑部分201和支撑部分203之间的堆叠部分202。其中，支撑部分201位于金属条200与金属框架100的侧边耦合的一端，支撑部分203位于金属条200的另一端，并通过焊接、粘贴等工艺与金属框架100的第一表面耦合。支撑部分201和支撑部分203可以将堆叠部分202撑起，使堆叠部分202堆叠在电路元件300上，从而可以实现3D堆叠结构，有利于减小封装模块的占板面积。在一种可能的实现方式中，堆叠部分202还可以与承载结构的第一表面平行。此外，弯折结构的金属条可以在电路元件上方构成“架桥”，还可以在一定程度上屏蔽外界对电路元件的干扰，进一步提高封装模块的工作性能。
示例性的，可以基于图4b所示的金属板封装得到图4a所示的封装模块。如图4b所示，该金属板包括金属条200和金属框架100，且金属条200一端与金属框架100的侧边一体成型。图4b为俯视图，为了便于表述，本申请接下来以xyz坐标系中的xy平面代表俯视图所在的平面，以xz平面代表侧视图和侧切图所在的平面，后续不再赘述。
需要指出的是，图4b中金属框架100为镂空的金属板，为了简化示意图4b中并未具体示出，金属框架的具体实现形式可以如图2c所示，后续金属框架100皆为简化示意，对此不再赘述。
基于图4b所示的金属板，可以通过以下几个主要步骤，得到图4a所示的封装模块：
步骤401：在金属框架100的第一表面组装电路元件300，可以得到如图4c所示的中间结构。
步骤402：如图4d所示，将金属条200折叠为弯折结构，并使金属条200中未与金属框架100的侧边耦合的一端与金属框架100的第一表面耦合。折叠后的金属条200包括支撑部分201、支撑部分203，以及位于支撑部分201和支撑部分203之间的堆叠部分202。
步骤403：在金属条200的绕组功能区的表面设置磁材料。其中，金属条200的绕组功能区可以是金属条200的部分或全部。也就是说，可以在金属条200的部分区域的表面覆盖磁材料，也可以在金属条的全部表面覆盖磁材料。需要指出的是，本申请实施例中金属条200的表面可以是金属条200中除两端侧边之外的面，也可以说是平行于金属条长度方向的面。例如，可以在支撑部分201和支撑部分203的表面设置磁材料，则支撑部分201和支撑部分203为金属条200的绕组功能区。又例如，可以在堆叠部分202的表面设置磁材料，则堆叠部分202为金属条200的绕组功能区。通过在绕组功能区的表面设置磁材料，使得绕组功能区可以与磁材料耦合，实现电感的功能。
在一种可能的实现方式中，磁材料可以为磁芯，通过在金属条200的绕组功能区的表面贴合磁芯，使磁材料覆盖金属条200的绕组功能区。
在另一种可能的实现方式中，磁材料可以是具有流动性的颗粒、粉末、液体等形式的材料，可以使用磁材料覆盖金属条200的绕组功能区的表面。此外，还可以使用磁材料代替目前的塑封材料包封图4c所示的中间结构。具体来说，可以将图4c所示中间结构置于封装模具中，向封装模具中注入磁材料。磁材料填充图4c所示的中间结构中的缝隙，并通过压合、固化成型、脱模、制作电极等工艺之后，得到图4a所示的封装模块。
图4a所示的封装模块也可以具有规则的外表面，具体可以参考图2a和图2b所示的PSiP封装模块的外表面，区别在于，PSiP封装模块的外表面由塑封材料构成，而本申请实施例所提供的封装模块的外表面还可以由磁材料400构成。
实施例二
图5a示例性示出了本申请实施例所提供的另一种封装模块的侧切图，在图5a所示的封装模块中，金属条200为弯曲结构，且金属条200两端皆与金属框架100的侧边耦合。金属条200中支撑部分201和支撑部分203沿金属框架100的侧边并排设置，因此图5a所示的侧视图中仅示出了支撑部分201。金属条200的支撑部分201和支撑部分203可以将堆叠部分202撑起，使堆叠部分202可以堆叠在电路元件300上。
示例性的，可以通过图5b所示的金属板封装得到图5a所示的封装模块。如图5b所示，该金属板包括金属条200和金属框架100，且金属条200为弯曲结构，金属条200两端分别与金属框架100的侧边一体成型。需要指出的是，金属条200的弯曲结构既可以是如图5b所示的近矩形结构，也可以是弧形的弯曲结构，还可以是三角形的弯曲结构等等，本申请实施例对此并不多作限制。
基于图5b所示的金属板，可以通过以下几个主要步骤，得到图5a所示的封装模块：
步骤501：在金属框架100的第一表面组装电路元件300，可以得到如图5c所示的中间结构。
步骤502：如图5d所示，将金属条200折叠为弯折结构。图5e为图5d对应的俯视图，结合图5d和图5e可见，折叠后的金属条200包括支撑部分201和支撑部分203，以及位于支撑部分201和支撑部分203之间的堆叠部分202。
步骤503：在金属条200的绕组功能区的表面设置磁材料400。
在步骤503中，还可以采用如实施例一所提供的使用磁材料400包封中间结构的方案得到如图5a所示的封装模块，具体实现可以参考实施例一，对此不再赘述。
此外，本申请实施例还提供另一种包封中间结构的实现方式。具体来说，在得到图5c所示的中间结构后，可以将图5c所示的中间结构置于封装模具中。该封装模具包括两个腔体，其中一个腔体A用于放置金属框架100和电路元件300，另一个腔体B用于放置金属条200的堆叠部分202。向封装模具的腔体A注入塑封材料500，腔体B注入磁材料400，得到如图5f所示的中间结构。其中，支撑部分201的长度不小于塑封材料500的厚度。
折叠图5f中的金属条200，使金属条200的堆叠部分202折叠至塑封材料500上方，并使磁材料400与塑封材料500相固定，从而得到如图5g所示的封装模块。如图5g所示，塑封材料500覆盖电路元件300，磁材料400填充封装模块内的其它空间。
可以理解，也可以先将图5c所示的中间结构置于封装模具A中，向封装模具A中注入塑封材料500，使塑封材料500覆盖电路元件300。折叠金属条200之后，将所得到的中间结构置于封装模具B中，并向封装模具B中注入磁材料400，使磁材料400填充封装模块内的其它空间，也可以得到如图5f所示的封装模块。
实施例三
图6a示例性示出了本申请实施例所提供的一种封装结构的侧切图。如图6a所示，金属条200两端分别与金属框架100的第一表面耦合。金属条200为弯折结构，包括分别位于金属条200两端的支撑部分201和支撑部分203，以及位于支撑部分201和支撑部分203之间的堆叠部分202，支撑部分201和支撑部分203将堆叠部分202撑起，使堆叠部分202可以堆叠于电路元件300上方。磁材料400覆盖金属条200的表面，金属条200与磁材料400耦合，从而可以实现电感的功能。
示例性的，可以通过以下几个步骤得到图6a所示的封装模块：
步骤601：在金属框架100的第一表面组装电路元件300。
步骤602：将金属条200折叠为弯折结构，并将金属条200的两端与金属框架100的第一表面耦合。
步骤603：在金属条200的绕组功能区的表面设置磁材料400。在一种可能的实现方式中，可以采用磁材料包封步骤602得到的中间结构，从而获得如图6a所示的封装模块。具体实现过程可以参考实施例一，对此不再赘述。
在一种可能的实现方式中，金属条200的堆叠部分202的一个表面还可以暴露于磁材料构成外表面，以增强封装模块的散热能力。示例性的，该封装模块的俯视图可以如图6b所示，侧切图可以如图6c所示。由图6b和图6c所示，封装模块的上表面由磁材料400构成，且堆叠部分202的一个表面暴露于磁材料构成的外表面。由于金属条200为金属材质，具有较高的热导率，因此在封装模块工作时，堆叠部分202可以较快地将封装模块内部产生的热量传导至封装模块之外，从而有利于提高封装模块的散热能力。由图6c所示的侧切图可见，金属条200的支撑部分201和支撑部分203的表面仍覆盖有磁材料，因此仍可以由支撑部分201作为绕组功能区与磁材料400耦合，从而实现电感的功能。
实施例四
本申请实施例所提供的封装模块还支持多电感电路。具体来说，封装模块中可以包括多个金属条200，多个金属条200的绕组功能区的表面分别覆盖有磁材料，多个金属条200的绕组功能区可以分别与磁材料耦合，从而实现多个电感的功能。
在一个具体示例中，如图5a所示的封装模块内可以包括多个金属条200，多个金属条200两端与金属框架100的侧边耦合。示例性的，构成封装模块的金属板可以如图7a所示，金属板包括多个金属条(金属条200a和金属条200b)，金属条200a的两端和金属条200b的两端与金属框架100的同一个侧边相耦合。而且，金属条200a和金属条200b皆为弯曲结构，并沿金属框架100的侧边并排设置。将图7a中的金属条200a和金属条200b折叠为弯折结构，所得到的中间结构的侧视图与图5d类似，俯视图可以如图7b所示。后续包封过程与前述实施例类似，不再赘述。
在又一个具体示例中，如图8a所示的封装模块的侧切图，封装模块中包括多个金属条(200a至200d)。其中，每一个金属条皆为弯曲结构，且金属条200a两端和金属条200b两端分别与金属框架中不同的侧边耦合。示例性的，构成封装模块的金属板可以如图8b所示，金属板包括多个金属条(金属条200a至200d)，其中，金属条200a的两端和金属条200b的两端与金属框架100的侧边101相耦合，金属条200c的两端和金属条200d的两端与金属框架100的侧边102相耦合。在一种可能的实现方式中，金属框架100为矩形结构，侧边101和侧边102在矩形结构中互为对侧。将图8b中的金属条200a至200d折叠为弯折结构，可以得到如图8c和图8d所示的中间结构，其中，图8c为中间结构的俯视图，图8d为中间结构的侧切图。
在又一个具体示例中，如图9a所示的封装模块的侧切图，封装模块中包括多个金属条(200a和200b)。其中，金属条200a和金属条200b皆为弯曲结构，且金属条200a两端和金属条200b两端与金属框架的同一个侧边耦合，金属条200b的两端位于金属条200a的两端之间。示例性的，构成图9a所示的封装模块的金属板可以如图9b所示，该金属板中包括多个金属条(金属条200a和金属条200b)，金属条200a的两端和金属条200b的两端与金属框架100的同一个侧边相耦合。而且，金属条200a和金属条200b皆为弯曲结构，金属条200b的两端设置于金属条200a的两端之间。折叠图9b中的金属条200a和金属条200b，可以得到如图9c和图9d所示的中间结构，其中图9c为中间结构的俯视图，图9d为中间结构的侧切图。
在又一个具体示例中，图6a所示的封装模块也可以包括多个金属条200，多个金属条200皆为图6a中所示的弯折结构，且多个金属条200a沿金属框架100的第一表面并排设置。示例性的，在经过步骤602将金属条200的两端与金属框架100的第一表面耦合之后，可以得到如图10a所示的中间结构。使用磁材料400包封图10a所示的中间结构，可以得到包括多个金属条200的封装模块。
在一种可能的实现方式中，封装模块的一个外表面可以如图10b所示，该外表面由磁材料400构成，且金属条200a的支撑部分202a的一个表面和金属条200b的支撑部分202b的一个表面皆暴露于该外表面。也就是说，金属条200a的支撑部分202a和金属条200b的支撑部分202b都可以用于封装模块散热，以进一步提高封装模块的散热能力。
综上所述，本申请实施例所提供的封装模块不仅可以作为具有一个电感的电路模块，还可以作为具有多个电感的电路模块，如变压器模块、变压器与电感集成模块等。因此，本申请实施例所提供的封装模块有利于提高电路模块的性能，也可以适应更为复杂的电路设计。
示例性的，采用本申请实施例所提供的封装模块可以实现如图11所示的开关电源电路。图11所示的开关电源电路可以是电源模块的电路，其中包括四条相互并联的开关电源通路，即图11所示的开关电源电路为多相电源电路。
具体来说，晶体管Q1、晶体管Q2和电感L1构成了其中一条开关电源通路。晶体管Q1的第一电极外接电源DC，第二电极分别与晶体管Q2的第一电极和电感L1的输入端耦合，控制电极与芯片耦合。晶体管Q2的第二电极接地，控制电极与芯片耦合。与之类似的，晶体管Q3、晶体管Q4和电感L2构成了一条开关电源通路，晶体管Q5、晶体管Q6和电感L3构成了一条开关电源通路，晶体管Q7、晶体管Q8和电感L4构成了一条开关电源通路。四条开关电源通路并联于电容Cout的第一电极，该电容Cout的第二电极接地。通过电容Cout，可以向负载Rload输出电压Vo。
图11所示的开关电源电路中，芯片、晶体管Q1至Q8、电感L1至L4和电容Cout皆可以在一个封装模块中实现，有利于整体上降低电路成本。具体来说，若采用单电感的封装模式，则至少需要四个封装模块互连才可以实现图11所示的电路，而采用本申请实施例所提供的具有多电感的封装模块，则只需一个封装模块便可以实现图11所示的电路。
实施例五
如图2a所示，目前封装模块由塑封材料完全包封，虽然塑封材料可以保护封装模块的内部元件，但塑封材料也降低了封装模块的散热能力。
有鉴于此，本申请实施例所提供的封装模块还可以包括散热板，该散热板具有较高的热导率，例如该散热板可以为金属材质。散热板的一个表面暴露于封装模块的外表面，因此有利于提高封装模块的散热能力。
在一个具体示例中，如图12a所示的封装模块的侧切图，图12a对应的俯视图可以如图12b所示。结合图12a和图12b可见，封装模块包括金属框架100、金属条200、电路元件300、磁材料400和散热板600。其中，散热板600包括支撑部分601和堆叠部分602，支撑部分601的一个侧边与金属条200耦合，支撑部分601可以撑起堆叠部分602，使堆叠部分602与金属框架100的距离大于堆叠部分202与金属框架100的距离。
示例性的，可以基于图12c所示的金属板封装得到图12a所示的封装模块。如图12c所示，该金属板包括金属条200、金属框架100和散热板600，且金属条200为弯曲结构,金属条200两端分别与金属框架100的侧边一体成型。散热板600的一个侧边与金属条200的侧边一体成型。
基于图12c所示的金属板，可以通过以下几个主要步骤，得到图12a所示的封装模块：
步骤1201：在金属框架100的第一表面组装电路元件300。
步骤1202：将金属条200和散热板600折叠为弯折结构，得到如图12d所示的中间结构。图12d为中间结构的侧切图，其对应的俯视图如图12e所示。结合图12d和图12e可见，折叠后的金属条200包括支撑部分201和支撑部分203，以及位于支撑部分201和支撑部分203之间的堆叠部分202，折叠后的散热板100也包括支撑部分601和堆叠部分602，支撑部分601与堆叠部分202的侧边耦合，从而将堆叠部分602撑起至高于堆叠部分202的位置。
步骤1203：在金属条200的绕组功能区的表面设置磁材料。在一种可能的实现方式中，可以使用磁材料包封图12d所示的中间结构，得到图12a所示的封装模块。
在一种可能的实现方式中，图12a中可以包括至少两个金属条200(如金属条200a和金属条200b)，金属条200a两端与金属框架的一个侧边耦合，金属条200b两端与金属框架的另一个侧边耦合。示例性的，可以采用如图12f所示的金属板得到上述封装模块。在经步骤1202折叠金属条200a、金属条200b和散热板600后，可以得到如图12g所示的中间结构，从而可以在提高封装模块散热能力的同时，在封装模块中实现多个电感的功能。
在又一个具体的示例中，散热板600的侧边也可以与金属框架100的侧边耦合，例如在图13a所示的封装模块中，金属条200的两端、散热板600的一个侧边皆与金属框架100的同一个侧边耦合，且散热板600与金属框架100耦合的侧边位于金属条200的两端之间。示例性的，构成图13a所示的封装模块的金属板可以如图13b所示，金属板包括金属条200、金属框架100和散热板600。金属条200两端、散热板600的一个侧边皆与金属框架100的侧边一体成型，且散热板600的侧边位于金属条200的两端之间。将图13b中的金属条200和散热板600折叠为弯折结构，所得到的中间结构的侧视图与图9d类似，区别在于金属条200b变为散热板600，所得到的中间结构的俯视图可以如图13c所示。
又例如图14a所示的封装模块的侧切图，在封装模块中金属条200的两端与金属框架100的一个侧边耦合，散热板600的一个侧边与金属框架的另一个侧边耦合。示例性的，可以基于图14b所示的金属板封装得到图14a所示的封装模块。图14b所示的金属板包括金属框架100、金属条200和散热板400，其中，金属条200为弯曲结构，且金属条200两端与金属框架100的一个侧边一体成型，散热板600的一个侧边与金属框架100的另一个侧边一体成型。折叠图14b中的金属条200和散热板600，可以得到如图14c所示的中间结构。图14c为中间结构的侧视图，其对应的俯视图可以如图14d所示。
在又一个具体示例中，如图15a所示的封装模块的侧切图，封装模块中可以包括多个金属条(金属条200a和金属条200b)，金属条200a和金属条200b为折叠结构，且金属条200a和金属条200b的两端分别与金属框架100的第一表面耦合。金属条200a和金属条200b在金属框架100的第一表面并排设置，在金属条200a和金属条200b之间，还可以设置散热板600。散热板600为弯折结构，包括支撑部分601和堆叠部分602。支撑部分601的一个侧边固定于金属框架100的第一表面，并撑起堆叠部分602，使堆叠部分602到金属框架100的距离大于金属条200a和金属条200b的支撑部分到金属框架100的距离。
在一种可能的实现方式中，图15a可以基于图15b所示的金属板得到。图15b所示的金属板包括金属条200a、金属条200b和散热板600。散热板的一个侧边分别和金属条200a、金属条200b的一端一体成型。在封装得到图15a所示的封装模块的过程中，可以先将金属条200a、金属条200b和散热板600折叠为弯折结构，并将金属条200a、金属条200b和散热板600一同固定于金属框架100的第一表面，从而有利于简化封装过程。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种电源封装模块，其特征在于，包括：金属板、电路元件和磁材料；
所述金属板包括金属条和金属框架，所述金属条在第一方向的宽度小于所述金属框架在所述第一方向上的宽度，所述金属条的至少两端与所述金属框架的侧边连接，所述金属框架用于承载所述电路元件；
所述金属条沿靠近所述金属框架用于承载所述电路元件的一面弯折形成第一支撑部分和第一堆叠部分，所述第一支撑部分的第一端与所述金属框架的侧边弯折连接，所述第一支撑部分的第二端与所述第一堆叠部分的第一端弯折连接，所述第一堆叠部分与所述金属框架之间在所述电源封装模块厚度方向上存在间隙以形成容纳空间；
所述磁材料覆盖所述金属条靠近所述金属框架的一面且填充所述容纳空间。
2.如权利要求1所述的电源封装模块，其特征在于，所述金属条包括第二支撑部分，所述第二支撑部分由所述金属条沿靠近所述金属框架用于承载所述电路元件的一面弯折形成，所述第一堆叠部分设置于所述第一支撑部分与所述第二支撑部分之间，且所述第一堆叠部分分别与所述第一支撑部分和所述第二支撑部分弯折连接。
3.如权利要求2所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一支撑部分第一端和所述第二支撑部分的第一端分别与所述金属框架同一侧边弯折连接，所述第二支撑部分第一端和所述第二支撑部分的第一端之间存在间隙。
4.如权利要求3所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一支撑部分、所述第一堆叠部分以及所述第二支撑部分的长度之和大于所述金属框架在所述第二方向上的长度；
所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第一方向与所述第二方向组成的平面与所述金属框架所在平面平行。
5.如权利要求1-4任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一支撑部分的第一端与所述金属框架的侧边弯折连接包括：
所述第一支撑部分与所述金属框架之间的面向所述容纳空间的夹角小于等于90°；
所述第一支撑部分与所述第一堆叠部分之间的面向所述容纳空间的夹角大于等于90°。
6.如权利要求1-5任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一堆叠部分所在平面与所述金属框架所在平面平行。
7.如权利要求1-6任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一堆叠部分与所述金属框架用于承载所述电路元件的一面之间距离大于所述第一堆叠部分与所述电源封装模块的第一外表面，所述第一外表面为所述电源封装模在厚度方向上距离所述金属框架最远的一面。
8.如权利要求7所述的电源封装模块，其特征在于，所述第一堆叠部分背离所述金属框架的一面暴露于所述电源封装模块。
9.如权利要求1-8任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述金属条包括散热板，所述散热板由所述金属条沿靠近所述金属框架用于承载所述电路元件的一面弯折形成；
所述散热板包括第三支撑部分与第二堆叠部分，所述第三支撑部分与所述第二堆叠部由所述散热板弯折形成；
所述第二堆叠部分远离所述金属框架的一面暴露于所述电源封装模块，所述第二堆叠部分与所述第一堆叠部分之间在所述电源封装模块厚度方向上存在间隙；
所述第二堆叠部分所在平面与所述金属框架所在平面平行。
10.如权利要求9所述的电源封装模块，其特征在于，所述散热板在所述电源封装模块厚度方向上的投影位于第一支撑部分、第二支撑部分以及第一堆叠部分在所述电源封装模块厚度方向上的投影之间；
所述第三支撑部分的第一端与所述第一堆叠部分的侧边弯折连接，所述第三支撑部分的第二端与所述第二堆叠部分的第一端弯折连接，所述第二堆叠部分的第二端悬空。
11.如权利要求9所述的电源封装模块，其特征在于，所述第三支撑部分的第一端与所述金属框架的侧边弯折连接，所述第三支撑部分的第二端与所述第二堆叠部分的第一端弯折连接，所述第二堆叠部分的第二端悬空。
12.如权利要求9-11所述的电源封装模块，其特征在于，所述第三支撑部分与所述第二堆叠部分弯折连接包括：
所述第三支撑部分与所述第一堆叠部分之间的面向所述容纳空间的夹角小于等于90°；
所述第三支撑部分与所述第二堆叠部分之间的面向所述容纳空间的夹角大于等于90°。
13.如权利要求1-12任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述金属条包括第一金属条与第二金属条；
所述第一金属条的第一支撑部分和所述第二金属条的第一支撑部分分别与所述金属框架的同一侧边弯折连接，所述第一金属条的第一支撑部分和所述第二金属条的第一支撑部分之间存在间隙。
14.如权利要求1-13任一项所述的电源封装模块，其特征在于，所述金属条包括第一金属条与第二金属条；
所述第一金属条的第一支撑部分与所述金属框架的第一侧边弯折连接，所述第二金属条的第一支撑部分与所述金属框架的第二侧边弯折连接。
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