CN209843434U - 电感器系统、片上系统和电子装置 - Google Patents

Abstract

示例性实施方式公开了电感器系统、片上系统、电子装置。该电感器系统包括：电感器；以及热界面材料，该热界面材料沿着所述电感器的表面的至少一部分设置。

Description

电感器系统、片上系统和电子装置

技术领域

本实用新型总体上涉及集成热界面材料(TIM)电感器(例如，功率电感器、双电感器等)、包括集成热界面材料电感器的系统。

背景技术

这部分提供与本实用新型相关的但未必是现有技术的背景信息。

电部件(如半导体、集成电路封装、晶体管等)通常具有预先设计的温度，电部件在该温度下最佳地操作。理想情况下，预先设计的温度近似于周围空气的温度。但电部件的操作会产生热。如果不去除该热，则电部件可能会在显著高于其正常或期望的操作温度的温度下操作。这样过高的温度可能会不利地影响电部件的操作特性以及相关联装置的操作。

为了避免或至少减少由于热产生而引起的不利操作特性，应该例如通过将热从操作的电部件传导至散热器(heat sink)来去排热。然后可以通过常规对流和/或辐射技术来冷却该散热器。

实用新型内容

该部分提供对本实用新型的总体概述，但并不是对其完整范围或全部特征的全面公开。

公开了集成热界面材料(TIM)电感器(例如，功率电感器、双电感器等)、包括集成热界面材料电感器的系统的所公开示例性实施方式。

在示例性实施方式中，电感器系统包括电感器和热界面材料(TIM)。该TIM沿着电感器的表面的至少一部分设置。

电感器的表面可以包括电感器的上表面部分。TIM可以沿着电感器的上表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的上表面部分。TIM可以直接抵着电感器的上表面部分设置和/或附接至电感器的上表面部分。

电感器的表面可以包括电感器的下表面部分。TIM可以沿着电感器的下表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的下表面部分。TIM可以直接抵着电感器的下表面部分设置和/或附接至电感器的下表面部分。

一种片上系统，该片上系统包括至少一个如上所述的电感器系统。

一种电子装置，该电子装置包括至少一个如上所述的电感器系统。

可应用性的其它方面将从本文所提供的描述中变得明显。该概述中的描述和具体示例仅仅旨在说明的目的，而并不旨在限制本实用新型内容的范围。

附图说明

本文所述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不是所有可能的实现，并且并不旨在限制本实用新型的范围。

图1是针对没有集成TIM的标准功率电感器，以微亨(μH)为单位的电感和以摄氏度(℃)为单位的温升与以安培(A)为单位的DC电流(IDC)的关系的线图形。

图2例示了根据示例性实施方式的功率电感器和沿该功率电感器的上表面部分的TIM。

图3例示了根据示例性实施方式的图2所示功率电感器和TIM，其中，功率电感器沿着印刷电路板(PCB)，其又设置在散热器与散热层(heat spreader)之间。

对应标号贯穿附图的若干视图指示对应(但不一定相同的)部件。

具体实施方式

下面将参照附图更全面描述示例实施方式。

经由介绍，电子产品固有的设计挑战包括对更高性能的不断增长的需求、引人注目的多功能能力、小型化以及能源效率。这些要求已传递至部件级。

在部件级使用的功率电感器在电源电路中保持稳定的电流流动也需要处理更多的电流、产生更少的热量，并且在更小焊垫(foot print)或更低外形内进行。将量越来越多的功率封装到更小形状因子中不仅会产生功率电感器的线圈和芯材的设计挑战，而且增加更多功率也会产生不断升高的热挑战。

然而，由于尺寸减小，热量不能有效地从功率电感器中散出。PCB的接触面积受限制，辐射的总表面积更小。如在此公开的，因而通过考虑各种参数(如功率要求、尺寸限制以及温度阈值)，可以在系统级中改善(例如，优化等)功率电感器设计。

因此，本文所公开的是用于功率电感器的多功能解决方案的示例，其已经在系统级中进行了改善(例如，优化等)。例如，所公开的示例性实施方式可以包括集成TIM功率电感器，其能够比非TIM集成功率电感器耗散更多的热量。本文所公开的集成TIM功率电感器可以在相同的热点温度下以更高的功率密度操作，同时还具有在空间受限时更薄或更小定制制造的能力。

本文所公开的集成TIM功率电感器可以被用于宽泛范围的应用，包括片上系统(SoC)、自主驾驶车辆平台、图形卡、膝上型计算机、笔记本计算机、电信应用等。因此，本文所公开的集成TIM功率电感器不应限于仅与一个特定应用一起使用。

如本文所认识到的，多功能可以被用于解决与功率电感器相关联的混合设计挑战。以前的设计人员已经解决了利用专注于功率和散问题、机械和EMI，或者热和EMI的混成或混合产品的问题。通常，单一功能产品不能同时解决多个热或EMI问题。即使组合“多个但单一的功能”的产品可能会起作用，这样做也意味着很难将每个分离产品装配到更小的、高度受限的空间中。因此，如本文所公开的多功能解决方案提供了用于组合不同材料和技术并减轻系统级问题的能力。

本文所公开的多功能解决方案可以具有优于传统单一功能产品的独特优势。例如，本文所公开的多功能解决方案可以解决设计者所面临的但与系统级中的一个(例如，优化等)解决方案同时进行的多个问题。本文所公开的集成TIM功率电感器的热传递能力可以是优化的电气和热模拟以及结合工业专业知识和工程技术的广泛测量。因此，在相同的热点温度下，可以获得更高的电流密度，这相当于更高的功率密度和更小的部件尺寸。

自主驾驶汽车平台上的SoC(片上系统)是一种已经变得越来越复杂且越来越耗电的应用。这些SoC通常需要多个供电轨，每个都有其自己的要求。在考虑电感、尺寸、DCR、电流额定值，以及温度增益之后，选择每个供电轨上的功率电感器。该挑战在于找到这样一种电感器，即，其有助于在大电流电平下传递热量，同时仍能满足覆盖区域和高度限制。下表1提供了自主驾驶汽车SoC上的针对供电轨的电感器要求或目标规范的示例。

表1：用于自主驾驶汽车SoC的功率电感器的目标规范

在上表1中，DCR是DC电阻。Irms(ΔT＝40℃)是均方根电流，其导致温度从25℃环境温度升高至40℃。饱和电流(Isat)是功率电感器的电感值在没有DC电流的情况下下降到低于其测量值的指定量的电流。电感下降归因于磁芯饱和。温升可以归因于流过绕组的电流而损耗的功率，该功率损耗转化为热量。功率损耗可以根据电流的平方乘以导线的电阻(I²R)来计算。DC电流(IDC)是在没有在其预期应用中测试部件的情况下不建议操作的电流值。

示例常规功率电感器可能能够满足电感、尺寸以及DCR要求，但不满足Irms要求。无法满足Irms要求是因为在28.6A电流下铁芯损耗和线圈损耗所产生的热量，其超出了温升的设计极限。例如，参见下表2，其示出了莱尔德技术公司(Laird Technologies)的MGV0603系列模制的功率电感器的Irms增加，这导致电感器产生更多热量，从而造成温升(ΔT)增加。

表2

本文所公开的示例性实施方式具有优于上面提到的标准模制功率电感器的改善或更好Irms额定值。随着Irms额定值的提高，示例性实施方式被配置成增强针对PCB的热传递能力和/或包括另一导热路径以便有效地传递热量。如在此公开的，示例性实施方式通过沿着电感器的表面(例如，上表面等)的至少一部分和/或与电感器的表面(例如，上表面等)的至少一部分相邻(例如，直接在其上等)集成热传递层或TIM来提供解决方案。TIM为具有更高Irms额定值的电感器所产生的额外热量提供导热路径，以将热从该电感器转移或从该电感器散发至排热/散热结构或部件，如散热器等。在该电感器系统内使用热传递层或TIM允许传递最低限度导致上表2中的额外ΔT的额外热量。

图1是针对没有集成TIM的功率电感器(例如，来自莱尔德技术公司的标准MGV0603系列模制功率电感器等)，以微亨(μH)为单位的电感和以摄氏度(℃)为单位的温升与以安培(A)为单位的DC电流(IDC)的关系的线图形。如图1所示，由在高于其20A额定电流的电流(例如，在均方根电流(Irms)从20A增加至28.6A时)下操作功率电感器所产生的额外热量可能导致额外温升(ΔT为26℃)。

例如，来自莱尔德技术公司的标准MGV0603R33M-10功率电感器具有20A Irms(ΔT＝40℃)的额定值。如果MGV0603R33M-10功率电感器被强制在28.6A运行，则温度增益可能高达66℃。该水平比40℃超出了26℃。如在此公开的，示例性实施方式可以包括或集成热管理解决方案与MGV0603R33M功率电感器，从而允许功率电感器处理由功率电感器在较高电流下产生的额外热量，其可能相当于26℃的热点温升。因此，将热管理解决方案添加至该功率电感器可以帮助避免在较高电流(例如，28.6A电流等)下过热。

常规上，模制功率电感器针对基于电磁极限的选定铁粉材料进行了优化。如果决定使用具有更高最大通量密度的新铁芯材料，则功率密度没有显著的潜在提高。然而，最大功率通常受热原因的限制。最大RMS电流通过电感器的最大热点温度给出。这避免了加速老化和绝缘击穿。因此，降低电感器的热阻并从电感器传递出更多热量在改善其功率密度或降低热点温度方面更有效。

如在此公开的，示例性实施方式包括模制功率电感器和至少一个TIM。该功率电感器可以被配置成具有减小的上面盖厚度。TIM厚度可以基于预期用途或应用而改变。例如，TIM的厚度可以在约0.075mm到约5mm之间。或者，例如，TIM的厚度可以在约0.1mm到约0.5mm之间。作为另一例子，TIM的厚度可以在约0.2mm到约0.3mm之间。作为又一例子，TIM的厚度可以为约0.25mm。

可以在示例性实施方式中使用的示例TIM包括热间隙填充物、热相变材料、导热EMI吸收器或混合热/EMI吸收器、热油灰、热垫等。举例来说，在一些实施方式中，TIM可以具有至少2W/mK的热导率。而且作为示例，TIM可包括：填充有一种或更多种合适的导热填料的硅树脂弹性体基质；双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料；热相变材料；非硅树脂填隙料；和/或能够承受回流处理的TIM。

在示例性实施方式中，TIM包括具有至少2W/mK的热导率和约45或更低硬度(肖氏00，3秒钟)的基于硅树脂且填充有陶瓷的双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料。在另示例性实施方式中，TIM包括具有至少约5.4W/mK的热导率、约85或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和非增强膜构造的无硅树脂热相变材料。在又示例性实施方式中，TIM包括具有至少约5.5W/mK的热导率、约80或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和自立膜构造的非硅树脂填隙料。

图2例示了根据具体实施本实用新型的一个或更多个方面的示例性实施方式的功率电感器102和沿该功率电感器102的上表面部分的TIM 104。如图2所示，功率电感器102包括模制功率电感器，其具有铁芯108和引线框架112。另选实施方式可以包括具有不同配置的功率电感器。

尽管图2示出了施加至电感器的平坦上表面的TIM 104，但这对于所有实施方式来说不是必需的，因为可以将一个或更多个TIM施加在其它地方，例如，施加至电感器的任何平坦表面顶部和/或底部、侧表面、非平坦表面等。在图2中，TIM 104沿电感器102的上表面设置，这是优选的，因为热散发从电感器102的顶部到相邻排热/散热结构(如散热器116(图3)等)发生(例如，主要地、大致地、完全地等)。沿着电感器102的顶部具有TIM 104还可以帮助将热传递出整个系统而不是将由电感器102产生的热传递至其上设置有电感器102的PCB(例如，SMT(表面安装技术)安装等)。这也是优选的，因为PCB可能已经包括许多集成电路(IC)和“运行热”的部件(广义上，热源)。

在功率电感器将被SMT安装的示例性实施方式中，优选地选择能够经历标准回流工序的TIM。例如，TIM可能能够承受焊料回流条件，温度高达至少约280摄氏度，并且焊料回流操作后保持操作结构完整性。

图3例示了图2中所示的功率电感器102和TIM 104。功率电感器102沿着(例如，SMT安装等)印刷电路板(PCB)120的第一面或上面设置。PCB 120又设置在散热器116与散热层124之间(广义上，排热/散热结构)。

第二TIM 128设置在散热层124与PCB 120的第二面或下面之间。第二TIM 128通常与功率电感器102对准或在功率电感器102下方对准。第二TIM 128包括与沿着电感器102的顶部的TIM 104相同的材料或不同的材料。例如，沿着电感器102的顶部的TIM 104可以被选择为能够经历标准回流工序，使得在沿着功率电感器102的顶部施加TIM 104之后，功率电感器102可以SMT安装至PCB 120。在该示例中，第二TIM 128也能够经历标准回流工序，尽管也可以为第二TIM 128选择不同的TIM。

在该示例中，沿着电感器102的顶部的TIM 104通常位于散热器116与功率电感器102的表面的至少一部分之间。由此，TIM 104可操作以限定或建立从功率电感器102的顶部到散热器116的导热路径的至少一部分，沿着该导热路径，热可以从功率电感器102传递至散热器116。散热器116可以包括铝和/或铜等。如图所示，散热器116包括将与TIM 104热接触的底座。散热器116还包括从底座向上延伸的多个间隔开的散热片。

第二TIM 128可操作以限定或建立从PCB 120的第二面到散热层124的导热路径的至少一部分，沿着该导热路径，热可以从PCB 120传递至散热层124。散热层124可以包括石墨(例如，天然石墨、合成石墨等)和/或铝等。

利用基于图3所示系统100的热模拟模型执行热模拟。模拟了两个应用案例，即，具有背部冷却和不具有背部冷却的PCB 120。对于第一种情况，如图3所示，第二TIM 128和散热层124提供背部冷却。添加散热层124以估计在背部冷却的情况下施加在PCB 120的下面或背面上的潜在冷却方法的效果。对于没有背部冷却的第二种情况，PCB 120的下面或背面是隔热的。

对于这两种情况，基于28.6A的工作电流模拟发热。如下表3所示，在没有背部冷却的情况下，热点温度能够降低最小21.2℃，在有背部冷却的情况下，可降低18.6℃。而且如下表3所示，具有集成TIM的MGV0603R33M功率电感器与没有TIM的标准MGV0603R33M功率电感器相比，在两者都运行于28.6A电流的情况下，热点温度降低了35.8C。

表3

抗冲击力是可以通过本文所公开的示例性实施方式实现的另一优点。消费级电子产品要求内部关键部件通过跌落测试。电信要求部件通过振动和冲击测试。在本文所公开的示例性实施方式中，可以将弹性体TIM(例如，基于硅树脂的TIM等)设置在功率电感器的顶部上。除了提供导热路径外，TIM还可以提供抵抗冲击力的缓冲功能。这又可以允许电感器系统(包括功率电感器和TIM)更可靠并且更能抵抗因意外跌落或撞击部件而造成的破坏。在示例性实施方式中，电感器系统还可以被配置成满足UL94V0和AEC-Q200标准。

因此，本文所公开的示例性实施方式由此可以帮助解决涉及需要实现高功率密度和更小型化的热负载的多个且同时的挑战。在示例性实施方式中，电气和热性能都可以在系统级优化。示例性实施方式可以使能实现比标准功率电感器更凉爽、更小或展示更高额定电流的设计。

可以在示例性实施方式中使用的示例热界面材料包括热间隙填充物、热相变材料、导热EMI吸收器或混合热/EMI吸收器、热油灰、热垫等。

在一些实施方式中，TIM可包括弹性体基质(例如，硅树脂弹性体基质等)、非硅树脂基质等。TIM的弹性体或其它基质可以填充有一种或更多种合适的导热填料，如氧化锌、氮化硼、氧化铝、氮化硅、氮化铝、铁、金属氧化物、石墨、银、铜、陶瓷、其组合等。另外，示例性实施方式还可以包括不同等级(例如，不同尺寸、不同纯度、不同形状等)的相同(或不同)导热填料。例如，热界面材料可以包括两种不同尺寸的氮化硼。或者，例如，热界面材料可以包括多种等级的铝和/或多种等级的氧化铝，其中等级具有不同的平均粒度和不同的粒度范围。通过改变导热填料的类型和等级，热界面材料的最终性能(例如，热导率、成本、硬度等)可以按照需要而改变。

也可以将其它合适填料和/或添加剂添加至热界面材料中以获得各种所需的结果(例如，触变和/或可灌注油灰等)。可以添加的其它填料的示例包括：颜料、增塑剂、加工助剂、阻燃剂、增量剂、电磁干扰(EMI)或微波吸收器、导电填料、磁性颗粒等。

在一些实施方式中，TIM可包括石墨片材、金属箔、多叠层结构，如金属和塑料的多叠层结构、金属和石墨的多叠层结构，或者金属、石墨以及塑料的多叠层结构。

TIM可以包括来自莱尔德技术公司的热界面材料，如以下各项中的一种或更多种：Tputty^TM 502系列热填隙料、Tflex^TM系列填隙料(例如，Tflex^TM 300系列热填隙料、Tflex^TM600系列热填隙料、Tflex^TM 700系列热填隙料等)、Tpcm^TM系列热相变材料(例如，Tpcm^TM 580系列相变材料、Tpcm^TM 780系列相变材料、Tpcm^TM 900系列相变材料等)、Tpli^TM系列填隙料(例如，Tpli^TM 200系列热填隙料等)、IceKap^TM系列热界面材料，和/或CoolZorb^TM系列导热微波吸收器材料(例如，CoolZorb^TM 400系列导热微波吸收器材料、CoolZorb^TM 500系列导热微波吸收器材料、CoolZorb^TM 600系列导热微波吸收器材料等)、Tmate^TM 2900系列可再用相变材料、Tgon^TM 800系列热界面材料或天然石墨板、Tgon^TM 8000系列热界面材料或石墨板、Tgon^TM 9000系列石墨片(例如，Tgon^TM 9017、9025、9040、9070、9100等)、Tgon^TM封装或灌封化合物，如Tgon^TM 455-18SH、其它石墨片材等。

在示例性实施方式中，TIM包括具有约2W/mK的热导率的双组份可灌注TIM(例如，Tflex^TM CR200等)。在另示例性实施方式中，TIM包括具有约5.4W/mK的热导率的热相变材料(例如，Tpcm^TM 780系列相变材料等。在另示例性实施方式中，TIM包括具有约5.5W/mK的热导率的非硅树脂薄填隙料(例如，Slim TIM等)。

在一些示例性实施方式中，TIM可以包括具有高热导率的柔顺填隙料。举例来说，TIM可以包括莱尔德的热界面材料，如以下各项中的一种或更多种：Tflex^TM 200、Tflex^TMCR200、Tflex^TM HR200、Tflex^TM 300、Tflex^TM 300TG、Tflex^TM HR400、Tflex^TM500、Tflex^TM600、Tflex^TM HR600、Tflex^TM SF600、Tflex^TM 700、和/或Tflex^TM SF800热填隙料。

在一些示例性实施方式中，TIM可以包括具有高热导率的柔软且柔顺的填隙料。TIM可以包括弹性体和/或陶瓷颗粒、金属颗粒、铁氧体EMI/RFI吸收颗粒、采用橡胶、凝胶，或蜡基础的金属或玻璃纤维网等。TIM可以包括柔顺或适形硅树脂垫、非硅树脂基材料(例如，非硅树脂基填隙料、热塑性和/或热固性聚合物、弹性材料等)、丝网材料、聚氨酯泡沫或凝胶、导热添加剂等。TIM可以被配置成具有足够的适形性、柔顺性和/或柔软度(例如，不必经历相改变或回流等)以在低温(例如，20℃至25℃的室温等)下通过偏转来针对公差或间隙进行调节和/或允许热界面材料在与配合表面(包括非平坦的、弯曲的、或不平的配合表面)接触放置(例如，压抵等)时紧密地适形于(例如，以相对紧密贴合和包封的方式等)配合表面。

根据用于制备该热界面材料的特定材料以及导热填料(如果有的话)的加载百分比，示例性实施方式可以包括具有高热导率(例如，1W/mK(瓦特每米每开尔文)、2W/mK、3W/mK、4W/mK、5W/mK、5.4W/mK、5.5W/mK、6W/mK、7W/mK、8W/mKK等)的一种或更多种热界面材料。这些热导率仅是示例，因为其它实施方式可以包括具有高于8W/mK、小于1W/mK或者中1到8W/mk之间的其它值和范围的热导率的热界面材料。因此，本实用新型的各方面不应限于与任何特定热界面材料一起使用，因为示例性实施方式可以包括宽范围的热界面材料。

在示例性实施方式中，TIM可以包括一个或更多个石墨片，如一个或更多个Tgon^TM9000系列石墨片。Tgon^TM 9000系列石墨片包括具有平面内碳单晶结构的合成石墨热界面材料，并且超薄、重量轻、柔韧，以及提供卓越的平面内导热性。Tgon^TM9000系列石墨片有用于多种热传播应用，其中，平面内导热率占主导并且处于有限空间中。Tgon^TM 9000系列石墨片可以具有约500至约1900W/mK的导热率，可以帮助减少热点并保护敏感区域，可以因约17微米至25微米的超薄片厚度而使能实现纤细的装置设计，可以是密度为约2.05g/cm³至2.25g/cm³的轻重量，可以是柔韧的并且能够承受超过10000次半径为5毫米的弯曲。

在一些示例性实施方式中，热界面材料可以被配置用于热管理和EMI减轻(例如，导热微波/RF/EMI吸收器等)。在这样的示例性实施方式中，热界面材料可以包括EMI吸收材料(例如，EMI吸收颗粒、填料、薄片等)，如碳化硅、羰基铁、氧化铝、锰锌(MnZn)铁氧体、磁片、SENDUST(含有约85％铁、9.5％硅以及5.5％铝的合金)、坡莫合金(含有约20％铁和80％镍的合金)、硅化铁、铁铬化合物、金属银、磁合金、磁粉、磁性颗粒、镍基合金和粉末、铬合金、其组合等。

图3例示了与散热器一起使用的集成TIM功率电感器的示例性实施方式(例如，具有向外延伸的间隔开的散热片的铝和/或铜散热器等)和散热层(例如，石墨或铝散热层等)。在该示例性实施方式中，沿着功率电感器的上表面的热界面材料限定或建立热接合、界面、路径或导热路径，沿着其，热量可以从功率电感器传递(例如，传导)至散热器。尽管图3示出了散热器和散热层，但本文所公开的示例性实施方式可以与宽范围的排热/散热结构或部件(例如散热层、散热器、热管、装置外壳或壳体等)一起使用。因此，本实用新型的各方面不应限于与任何单一类型的排热/散热结构等的任何特定使用。

公开了集成热界面材料(TIM)电感器(例如，功率电感器、双电感器等)、包括其的系统，以及相关方法的示例性实施方式。例如，公开了改善电感器的电流额定值的示例性方法。还公开了在集成TIM电感器中实现更高功率密度和保持冷却的示例性方法。

在示例性实施方式中，电感器系统通常包括电感器。热界面材料(TIM)沿着电感器的表面的至少一部分设置。

电感器的表面可以包括电感器的上表面部分。TIM可以沿着电感器的上表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的上表面部分。TIM可以直接抵着电感器的上表面部分设置和/或附接至电感器的上表面部分。

功率电感器的表面可以包括电感器的下表面部分。TIM可以沿着电感器的下表面部分设置。TIM可以大致或完全覆盖电感器的下表面部分。TIM可以直接抵着电感器的下表面部分设置和/或附接至电感器的下表面部分。

TIM可以的厚度在约0.075mm到约5mm之间。例如，TIM的厚度可以在约0.1mm到约0.5mm之间。或者，例如，TIM的厚度可以在约0.2mm到约0.3mm之间。作为另一例子，TIM的厚度可以为约0.25mm。

TIM的热导率可以为至少1W/mK。

TIM可以包括以下各项中的一个或更多个：填充有一种或更多种合适的导热填料的硅树脂弹性体基质；双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料；热相变材料；非硅树脂填隙料；和/或能够承受回流处理的TIM。

TIM可以包括以下各项中的一个或更多个：具有至少2W/mK的热导率和/或约45或更低硬度(肖氏00，3秒钟)的基于硅树脂且填充有陶瓷的双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料；具有至少约5.4W/mK的热导率、约85或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和/或非增强膜构造的无硅树脂热相变材料；和/或具有至少约5.5W/mK的热导率、约80或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和/或自立膜构造的非硅树脂填隙料。

电感器系统可以具有至少28.6A Irms(ΔT＝40℃)额定值。TIM可以被配置成使得所述电感器可以至少28.6A Irms(ΔT＝40℃)额定值操作。

所述电感器系统可以被配置成具有：电感0.22微亨、0.33微亨以及0.47微亨；长度6mm或更小，宽度6mm或更小，高度3mm或更小；最大DC电阻(DCR)7毫欧；饱和电流(Isat)至少32.5安培；以及至少28.6A Irms(ΔT＝40℃)额定值。

电感器系统还可以包括具有相反的第一面和第二面的印刷电路板(PCB)、以及排热/散热结构。电感器可以沿着PCB的第一面和/或与PCB的第一面相邻。排热/散热结构可以相对于PCB定位以接收由电感器散发的热。排热/散热结构可以包括散热器。TIM可以总体上位于散热器与电感器的所述表面的所述至少一部分之间。TIM可以操作以限定或建立从电感器的所述表面的所述至少一部分到散热器的导热路径的至少一部分，沿着该导热路径，热可以从电感器传递至散热器。散热器可以包括与TIM热接触的底座，和从该底座起向外延伸的一个或更多个散热片。

电感器系统还可以包括第二TIM，该第二TIM沿着PCB的第二面和/或与PCB的第二面相邻，并且总体上与电感器对准。第二TIM可以包括与所述TIM相同的材料或者与所述TIM不同的材料。电感器系统还可以包括散热层，其可以沿着PCB的第二面和/或与PCB的第二面相邻。第二TIM可以操作以限定或建立从PCB的第二面的所述部分到散热层的导热路径的至少一部分，沿着该导热路径，热可以从PCB传递至散热层。散热层可以包括石墨和/或铝。

TIM能够承受焊料回流条件和/或高达至少约280摄氏度的温度。电感器可以经SMT安装至PCB的第一面。

电感器可以包括功率电感器。

电感器可以包括双电感器。

所述电感器系统可以被配置成具有：在约0.1微亨至约33微亨的范围内的电感；和/或在约2安培至约120安培的范围内的均方根电流Irms(ΔT＝40℃)。

片上系统(SoC)可以包括如本文所公开的至少一个电感器系统。例如，用于自主驾驶汽车平台的片上系统(SoC)可以包括多个供电轨。每个供电轨都可以包括至少一个电感器系统。利用片上系统，所述至少一个电感器系统被配置成具有：电感0.22微亨、0.33微亨以及0.47微亨；长度6mm或更小，宽度6mm或更小，高度3mm或更小；最大DC电阻(DCR)7毫欧；饱和电流(Isat)至少32.5安培；以及至少28.6A Irms(ΔT＝40℃)额定值。

电子装置可以包括至少一个如本文所公开的电感器系统。该电子装置可以包括图形卡、膝上型计算机、笔记本计算机等。

还公开了改善电感器的电流额定值的示例性方法。在示例性实施方式中，所述方法可以包括以下步骤：沿着电感器的表面的至少一部分应用热界面材料(TIM)。

应用TIM的步骤可以包括以下步骤：沿着电感器的上表面部分施加TIM；和/或沿着电感器的下表面部分施加TIM。

应用TIM的步骤可以包括以下步骤：沿着电感器的上表面部分施加TIM，使得TIM大致或完全覆盖电感器的上表面；和/或沿着电感器的下表面部分施加TIM，使得TIM大致或完全覆盖电感器的下表面。

应用TIM的步骤可以包括以下步骤：直接抵着电感器的所述表面的所述至少一部分施加TIM；和/或将TIM附接至电感器的所述表面的所述至少一部分。

在本文所公开的示例性方法中，TIM的热导率可以为至少1W/mK。TIM可以包括以下各项中的一个或更多个：填充有一种或更多种合适的导热填料的硅树脂弹性体基质；双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料；热相变材料；非硅树脂填隙料；和/或能够承受回流处理的TIM。TIM可以包括以下各项中的一个或更多个：具有至少2W/mK的热导率和/或约45或更低硬度(肖氏00，3秒钟)的基于硅树脂且填充有陶瓷的双组分可灌注液态就地固化热敏填隙料；具有至少约5.4W/mK的热导率、约85或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和/或非增强膜构造的无硅树脂热相变材料；和/或具有至少约5.5W/mK的热导率、约80或更低硬度(肖氏00，3秒钟)，和/或自立膜构造的非硅树脂填隙料。

施加TIM的步骤可以包括以下步骤：基于目标电流和/或Irms规格来选择所述TIM。

施加TIM的步骤包括以下步骤：基于目标电流和/或Irms规格来选择TIM的厚度。

电感器可以包括功率电感器。

电感器可以包括双电感器。

电感器系统可以被配置成具有：在约0.1微亨至约33微亨的范围内的电感；和/或在约2安培至约120安培的范围内的均方根电流Irms(ΔT＝40℃)。

提供示例实施方式旨在使本实用新型将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本实用新型的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)以提供对本实用新型的实施方式的彻底理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例性实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本实用新型的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的处理、装置结构和技术。另外，通过本实用新型的一个或更多个示例性实施方式可以实现的优点和改善仅为了说明而提供，并不限制本实用新型的范围，因为本文公开的示例性实施方式可提供所有上述优点和改善或不提供上述优点和改善，而仍落入本实用新型的范围内。

本文公开的具体数值尺寸和值、具体材料和/或具体形状本质上是示例性的，并不限制本实用新型的范围。本文针对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除本文公开的一个或更多个示例中可能有用的其它值或值范围。而且，可预见，本文所述的具体参数的任何两个具体的值均可限定可适于给定参数的值范围的端点(对于给定参数的第一值和第二值的公开可被解释为公开了也能被用于给定参数的第一值到第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被举例为具有值A，并且还被举例为具有值Z，则可预见，参数X可具有从约A至约Z的值范围。类似地，可预见，参数的两个或更多个值范围的公开(无论这些范围是否嵌套、交叠或截然不同)包含利用所公开的范围的端点可要求保护的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被举例为具有1-10或2-9或3-8的范围中的值，也可预见，参数X可具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10和3-9在内的其它值范围。

本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。例如，当在此使用诸如“可以包括(may comprise)”、“可以包含(may include)”等的许可短语时，至少一个系统包括或包含至少一个示例性实施方式中的特征。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”“包括(including)”、“具有(has)”，以及“具有(having)”是包含性的，并由此指定存在规定特征、要件、步骤、操作、部件，以及/或者部件，而非排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、操作、部件、部件，以及/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。

当部件或层被称为“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“耦接到”另一部件或层时，它可以直接在所述另一部件或层上、或直接接合、连接或耦接到所述另一部件或层，或者也可存在中间部件或层。相反，当部件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接耦接到”另一部件或层时，可不存在中间部件或层。用于描述部件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。

术语“约”在应用于值时表示计算或测量允许值的一些微小的不精确性(值接近精确；约近似或合理近似；差不多)。如果因为一些原因，由“约”提供的不精确性在本领域中不以别的方式以普通意义来理解，那么如本文所用的“约”表示可能由普通测量方法引起或利用这些参数引起的至少变量。例如，术语“大致”、“约”和“基本上”在本文中可用来表示在制造公差内。

尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种部件、部件、区域、层和/或部分，这些部件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个部件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，第一部件、部件、区域、层或部分也可称为第二部件、部件、区域、层或部分。

为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上”、“顶”、“底”等来描述图中所示的一个部件或特征与另一部件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它部件或特征“下方”或“下面”的部件将被取向为在所述其它部件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。

提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本实用新型。特定实施方式的各个部件、旨在或所述的用途、或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本实用新型，所有这些修改均旨在被包括在本实用新型的范围内。

Claims (22)

1.一种电感器系统，其特征在于，该电感器系统包括：

电感器；以及

热界面材料TIM，该TIM沿着所述电感器的表面的至少一部分设置。

2.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：

所述电感器的表面包括所述电感器的上表面部分；并且

所述TIM沿着所述电感器的所述上表面部分设置。

3.根据权利要求2所述的电感器系统，其特征在于：

所述TIM完全覆盖所述电感器的所述上表面部分，且/或

所述TIM直接抵着所述电感器的所述上表面部分设置，且/或所述TIM附接至所述电感器的所述上表面部分。

4.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：

所述电感器的表面包括所述电感器的下表面部分；并且

所述TIM沿着所述电感器的所述下表面部分设置。

5.根据权利要求4所述的电感器系统，其特征在于：

所述TIM完全覆盖所述电感器的所述下表面部分；且/或

所述TIM直接抵着所述电感器的所述下表面部分设置，且/或所述TIM附接至所述电感器的所述下表面部分。

6.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述TIM的热导率为至少1W/mK，并且其中：

所述TIM的厚度在0.075mm到5mm之间；或者

所述TIM的厚度在0.1mm到0.5mm之间；或者

所述TIM的厚度在0.2mm到0.3mm之间；或者

所述TIM的厚度为0.25mm。

7.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于：

所述电感器系统具有至少28.6A的均方根电流Irms额定值；且/或

所述TIM被配置成使得所述电感器以至少28.6A的均方根电流Irms额定值进行工作。

8.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统被配置成具有：

0.22微亨、0.33微亨和0.47微亨的电感；

6mm或更小的长度、6mm或更小的宽度和3mm或更小的高度；

7毫欧的最大DC电阻；

至少32.5安培的饱和电流；以及

至少28.6A的均方根电流Irms额定值。

9.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器包括功率电感器和/或双电感器。

10.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统被配置成具有：

在0.1微亨至33微亨的范围内的电感；和/或

在2安培至120安培的范围内的均方根电流Irms。

11.根据权利要求1所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统还包括：具有相反的第一面和第二面的印刷电路板PCB、以及排热/散热结构，其中：

所述电感器沿着所述PCB的第一面，且/或与所述PCB的第一面相邻；并且

所述排热/散热结构相对于所述PCB定位以接收由所述电感器散发的热。

12.根据权利要求11所述的电感器系统，其特征在于：

所述排热/散热结构包括散热器；并且

所述TIM位于所述散热器与所述电感器的表面的所述至少一部分之间，由此，所述TIM能够作用为限定或建立从所述电感器的表面的所述至少一部分到所述散热器的导热路径的至少一部分，热沿着该导热路径从所述电感器传递至所述散热器。

13.根据权利要求12所述的电感器系统，其特征在于，所述散热器包括与所述TIM热接触的底座、以及从所述底座向外延伸的一个或更多个散热片。

14.根据权利要求11所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统还包括：第二TIM，该第二TIM沿着所述PCB的第二面且/或与所述PCB的第二面相邻，并且与所述电感器对准，其中，所述第二TIM包括与所述TIM相同的材料或者与所述TIM不同的材料。

15.根据权利要求11所述的电感器系统，其特征在于，所述电感器系统还包括：

散热层；以及

第二TIM，该第二TIM沿着所述PCB的第二面的与所述电感器对准的一部分，且/或和所述PCB的第二面的与所述电感器对准的一部分相邻，所述第二TIM包括与所述TIM相同的材料或者与所述TIM不同的材料；

其中，所述第二TIM限定或建立从所述PCB的第二面的所述一部分到所述散热层的导热路径的至少一部分，热沿着该导热路径从所述PCB传递至所述散热层。

16.根据权利要求15所述的电感器系统，其特征在于，所述散热层包括石墨和/或铝。

17.根据权利要求11所述的电感器系统，其特征在于：

所述TIM能够承受焊料回流条件和/或高达至少280摄氏度的温度；且/或

所述电感器通过表面贴装技术而安装至所述PCB的第一面。

18.一种片上系统，其特征在于，该片上系统包括至少一个根据权利要求1至17中的任一项所述的电感器系统。

19.根据权利要求18所述的片上系统，其特征在于，该片上系统被配置成用于自主驾驶汽车平台，其中，所述片上系统包括多个供电轨，每个所述供电轨包括至少一个电感器系统。

20.根据权利要求18所述的片上系统，其特征在于，所述至少一个电感器系统被配置成具有：

0.22微亨、0.33微亨和0.47微亨的电感；

6mm或更小的长度、6mm或更小的宽度和3mm或更小的高度；

7毫欧的最大DC电阻；

至少32.5安培的饱和电流；以及

至少28.6A的均方根电流Irms额定值。

21.一种电子装置，其特征在于，该电子装置包括至少一个根据权利要求1至17中的任一项所述的电感器系统。

22.根据权利要求21所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括图形卡、膝上型计算机或笔记本计算机。