【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率转换器领域，具体为一种集成组件及集成功率转换器模块。
技术介绍
1、近年来，随着数据中心，人工智能，超级计算机等领域技术的发展，越来越多的功能强大的asic得到应用，例如cpu、gpu、机器学习加速器、网络交换机、服务器等，它们消耗大量电流，例如达到数千安培，并且其电流需求快速跳变。传统上使用降压电路(buck)构成的电压调节器模块(vrm,voltage regulator modules，即本专利技术所涉及的功率转换器模块)来供应这种负载。
2、随着半导体技术的进步，这些负载的电压越来越低，现在已经低至0.65v,而负载的电流却持续增加，在低压大电流的vrm模块中，如何提升效率，如何提升瞬态响应能力，提升功率密度成了满足asic需求的一个关键；也是vrm模块设计的核心问题；
3、随着负载电流的持续增加，vrm模块的散热问题也是需要考虑的一个关键问题，目前，vrm模块为了与负载asic共用散热器，实现顶面向上的热阻小，将作为热源的开关器件设置在顶面，将滤波电感设置在底面；因此，输入功率电流以及控制信号需要从底面的主板传输到顶面的开关器件，顶面开关器件工作状态的电流采样数据与温度采样等信号需要从顶面传输到底面的主板；因此，vrm模块中的输出滤波电感需要集成功率连接件与信号连接件；
4、传统的供电方式，vrm模块与负载cpu设置在负载主板上的同一面，水平相邻放置，即水平供电模式，这种供电模式中，vrm模块与负载cpu之间的距离远，电源分配网络pdn的阻抗大；当负载电流越来越大的
5、因此，如何将输出电容集成在vrm模块内，同时尽量优化输出电容与负载之间所形成的电回路的寄生参数，提升模块的动态性能和可靠性，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种集成功率转换器模块，将输出电容集成在模块内部，同时优化输出电容与负载之间所形成的电回路的寄生参数，并尽可能降低模组高度，从而提升模块的动态性能和可靠性。
2、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种集成组件，包括电感组件和第一电容组件；
3、所述集成组件的顶面设置上表面引脚，底面设置下表面引脚；
4、所述电感组件包括磁芯和从所述磁芯的顶面至底面穿过所述磁芯的主绕组，所述主绕组电连接上表面引脚和下表面引脚，所述磁芯的表面具有一电容设置区，所述第一电容组件设置在所述电容设置区内；所述第一电容组件的电极的底面和所述电感组件的下表面引脚共面，所述第一电容组件的顶面和所述磁芯的表面之间电气隔离。
5、优选的，所述电容设置区设置在所述磁芯的底部，所述第一电容组件的电极的底面和所述电感组件的下表面引脚共面。
6、优选的，所述集成组件还包括第二电容组件，所述磁芯的顶部具有另一电容设置区，所述第二电容组件设置在所述磁芯顶部的电容设置区内；所述第二电容组件的电极的顶面和所述电感组件的上表面引脚共面，所述第二电容组件的底面和所述磁芯的表面之间电气隔离，所述第二电容组件与主绕组之间电气隔离。
7、优选的，所述第一电容组件包括层状电容，所述层状电容包括层层堆叠的第一电性极板、第二电性极板和电介质层，所述层状电容在所述主绕组所对应的位置开设有孔槽，所述第一电性极板和围绕所述孔槽设置的第一电性焊盘电连接，所述第二电性极板和设置在层状电容的至少一个侧面的第二电性焊盘电连接，所述电介质层设置在第一电性极板和第二电性极板之间。
8、优选的，所述层状电容通过先烧结成形后组装的方式设置在所述电容设置区。
9、优选的，所述层状电容为通过电容胚料原位烧结成形。
10、优选的，所述集成组件还包括集成基板，所述电感组件和第一电容组件埋设在所述集成基板内，所述上表面引脚和下表面引脚都设置在所述集成基板的顶部和底部。
11、优选的，所述集成基板包括底部布线层；
12、所述底部布线层用于重排布所述集成组件的下表面引脚；
13、所述集成基板还包括垂直电连接件，和/或，所述电感组件的侧面设置有垂直电连接件；
14、所述垂直电连接件的一端与所述底部布线层电连接；
15、至少一部分所述垂直电连接件为功率电连接件；至少一部分所述垂直电连接件为信号电连接件。
16、优选的，所述第一电容组件为输出电容组件，所述输出电容组件设置在所述磁芯的底部，所述输出电容组件的一个电极通过所述底部布线层与主绕组电连接。
17、优选的，所述集成基板包括顶部布线层和底部布线层；所述集成组件还包括顶部组件，所述顶部组件包括顶板和ipm单元；
18、所述顶部布线层与顶部组件电连接，所述底部布线层用于重排布所述集成组件的底部引脚；
19、所述集成组件还包括垂直电连接件，和/或，所述电感组件的侧面设置有垂直电连接件；
20、所述垂直电连接件的两端分别与所述顶部布线层、底部布线层电连接。
21、优选的，所述集成组件还包括绝缘基板，所述绝缘基板的一面贴近电容设置区，所述第一电容组件固定在绝缘基板的另一面上；所述绝缘基板包括两个通孔，供所述主绕组穿过；所述绝缘基板用于实现第一电容组件和所述磁芯的表面之间电气隔离。
22、优选的，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的至少一个侧面连通。
23、优选的，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的相对的两个侧面连通。
24、优选的，所述集成组件还包括垂直电连接件，所述垂直电连接件设置在电感组件的侧面；
25、所述垂直电连接件的两端分别在所述电感组件的顶部和底部形成上表面引脚和下表面引脚；
26、至少一部分所述垂直电连接件为功率电连接件；至少一部分所述垂直电连接件为信号电连接件。
27、优选的，至少一个所述第一电容组件和所述磁芯通过粘结胶固定连接。
28、优选的，所述集成组件还包括至少一个中部塑封体，所述中部塑封体覆盖所述电感组件的至少一部分表面和至少一个所述第一电容组件，所述中部塑封体在所述电感组件的电极和所述第一电容组件的电极所对应的位置开设有电连接窗口。
29、优选的，至少一个所述第一电容组件包括集成式硅电容。
30、优选的，至少一个所述第一电容组件包括多个电容元件，多个所述电容元件的电极按照三角形交错阵列排布。
31、优选的，所述电感组件还包括数目与所述主绕组对应的辅助绕组，所述辅助绕组与对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成组件，其特征在于，包括电感组件和第一电容组件；
2.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区设置在所述磁芯的底部，所述第一电容组件的电极的底面和所述电感组件的下表面引脚共面。
3.根据权利要求2所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括第二电容组件，所述磁芯的顶部具有另一电容设置区，所述第二电容组件设置在所述磁芯顶部的电容设置区内；所述第二电容组件的电极的顶面和所述电感组件的上表面引脚共面，所述第二电容组件的底面和所述磁芯的表面之间电气隔离，所述第二电容组件与主绕组之间电气隔离。
4.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述第一电容组件包括层状电容，所述层状电容包括层层堆叠的第一电性极板、第二电性极板和电介质层，所述层状电容在所述主绕组所对应的位置开设有孔槽，所述第一电性极板和围绕所述孔槽设置的第一电性焊盘电连接，所述第二电性极板和设置在层状电容的至少一个侧面的第二电性焊盘电连接，所述电介质层设置在第一电性极板和第二电性极板之间。
5.根据权利要求4所述的集成组件，其特征在于，所述层状电容通过先
6.根据权利要求4所述的集成组件，其特征在于，所述层状电容为通过电容胚料原位烧结成形。
7.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括集成基板，所述电感组件和第一电容组件埋设在所述集成基板内，所述上表面引脚和下表面引脚都设置在所述集成基板的顶部和底部。
8.根据权利要求7所述的集成组件，其特征在于，所述集成基板包括底部布线层；
9.根据权利要求8所述的集成组件，其特征在于，所述第一电容组件为输出电容组件，所述输出电容组件设置在所述磁芯的底部，所述输出电容组件的一个电极通过所述底部布线层与主绕组电连接。
10.根据权利要求7所述的集成组件，其特征在于，所述集成基板包括顶部布线层和底部布线层；所述集成组件还包括顶部组件，所述顶部组件包括顶板和IPM单元；
11.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括绝缘基板，所述绝缘基板的一面贴近电容设置区，所述第一电容组件固定在绝缘基板的另一面上；所述绝缘基板包括两个通孔，供所述主绕组穿过；所述绝缘基板用于实现第一电容组件和所述磁芯的表面之间电气隔离。
12.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的至少一个侧面连通。
13.根据权利要求12所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的相对的两个侧面连通。
14.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括垂直电连接件，所述垂直电连接件设置在电感组件的侧面；
15.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件和所述磁芯通过粘结胶固定连接。
16.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括至少一个中部塑封体，所述中部塑封体覆盖所述电感组件的至少一部分表面和至少一个所述第一电容组件，所述中部塑封体在所述电感组件的电极和所述第一电容组件的电极所对应的位置开设有电连接窗口。
17.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件包括集成式硅电容。
18.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件包括多个电容元件，多个所述电容元件的电极按照三角形交错阵列排布。
19.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，所述电感组件还包括数目与所述主绕组对应的辅助绕组，所述辅助绕组与对应的主绕组并排临近设置，所述辅助绕组与对应的主绕组之间电气隔离并且具有磁耦合，所述辅助绕组用于实现TLVR技术。
20.根据权利要求19所述的集成组件，其特征在于，所述辅助绕组和主绕组分别具有横向绕行段，所述辅助绕组和对应的主绕组在所述横向绕行段具有磁耦合，所述辅助绕组的两端均设置在磁芯的底面。
21.根据权利要求20所述的集成组件，其特征在于，位于所述磁芯的底面的所述主绕组的端面具有倒角或者角部缺口，对应的所述辅助绕组的一个端面设置在临近所述倒角或者角部缺口的位置。
22.根据权利要求20所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件的底面还设置有布线转换层，所述布线转换层用于重排布所述集成组件的底部引脚；所述主绕组的个数至少为两个，所述辅助绕组通过布线转换层串联形成一个多相TLVR回路。
23.根据权...
【技术特征摘要】
1.一种集成组件，其特征在于，包括电感组件和第一电容组件；
2.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区设置在所述磁芯的底部，所述第一电容组件的电极的底面和所述电感组件的下表面引脚共面。
3.根据权利要求2所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括第二电容组件，所述磁芯的顶部具有另一电容设置区，所述第二电容组件设置在所述磁芯顶部的电容设置区内；所述第二电容组件的电极的顶面和所述电感组件的上表面引脚共面，所述第二电容组件的底面和所述磁芯的表面之间电气隔离，所述第二电容组件与主绕组之间电气隔离。
4.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述第一电容组件包括层状电容，所述层状电容包括层层堆叠的第一电性极板、第二电性极板和电介质层，所述层状电容在所述主绕组所对应的位置开设有孔槽，所述第一电性极板和围绕所述孔槽设置的第一电性焊盘电连接，所述第二电性极板和设置在层状电容的至少一个侧面的第二电性焊盘电连接，所述电介质层设置在第一电性极板和第二电性极板之间。
5.根据权利要求4所述的集成组件，其特征在于，所述层状电容通过先烧结成形后组装的方式设置在所述电容设置区。
6.根据权利要求4所述的集成组件，其特征在于，所述层状电容为通过电容胚料原位烧结成形。
7.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括集成基板，所述电感组件和第一电容组件埋设在所述集成基板内，所述上表面引脚和下表面引脚都设置在所述集成基板的顶部和底部。
8.根据权利要求7所述的集成组件，其特征在于，所述集成基板包括底部布线层；
9.根据权利要求8所述的集成组件，其特征在于，所述第一电容组件为输出电容组件，所述输出电容组件设置在所述磁芯的底部，所述输出电容组件的一个电极通过所述底部布线层与主绕组电连接。
10.根据权利要求7所述的集成组件，其特征在于，所述集成基板包括顶部布线层和底部布线层；所述集成组件还包括顶部组件，所述顶部组件包括顶板和ipm单元；
11.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括绝缘基板，所述绝缘基板的一面贴近电容设置区，所述第一电容组件固定在绝缘基板的另一面上；所述绝缘基板包括两个通孔，供所述主绕组穿过；所述绝缘基板用于实现第一电容组件和所述磁芯的表面之间电气隔离。
12.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的至少一个侧面连通。
13.根据权利要求12所述的集成组件，其特征在于，所述电容设置区为设置在磁芯底部的凹陷区，所述凹陷区与磁芯的相对的两个侧面连通。
14.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括垂直电连接件，所述垂直电连接件设置在电感组件的侧面；
15.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件和所述磁芯通过粘结胶固定连接。
16.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件还包括至少一个中部塑封体，所述中部塑封体覆盖所述电感组件的至少一部分表面和至少一个所述第一电容组件，所述中部塑封体在所述电感组件的电极和所述第一电容组件的电极所对应的位置开设有电连接窗口。
17.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件包括集成式硅电容。
18.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，至少一个所述第一电容组件包括多个电容元件，多个所述电容元件的电极按照三角形交错阵列排布。
19.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，所述电感组件还包括数目与所述主绕组对应的辅助绕组，所述辅助绕组与对应的主绕组并排临近设置，所述辅助绕组与对应的主绕组之间电气隔离并且具有磁耦合，所述辅助绕组用于实现tlvr技术。
20.根据权利要求19所述的集成组件，其特征在于，所述辅助绕组和主绕组分别具有横向绕行段，所述辅助绕组和对应的主绕组在所述横向绕行段具有磁耦合，所述辅助绕组的两端均设置在磁芯的底面。
21.根据权利要求20所述的集成组件，其特征在于，位于所述磁芯的底面的所述主绕组的端面具有倒角或者角部缺口，对应的所述辅助绕组的一个端面设置在临近所述倒角或者角部缺口的位置。
22.根据权利要求20所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件的底面还设置有布线转换层，所述布线转换层用于重排布所述集成组件的底部引脚；所述主绕组的个数至少为两个，所述辅助绕组通过布线转换层串联形成一个多相tlvr回路。
23.根据权利要求1所述的集成组件，其特征在于，所述主绕组的数目为两个，所述主绕组分别具有横向绕行段，并且以从磁芯的顶面至底面的方向为电流正方向时，两个所述横向绕行段中的电流方向相反；所述电感组件还包括一个辅助绕组，所述辅助绕组为回路形，所述辅助绕组的至少两个部分分别与两个横向绕行段并排临近设置，所述辅助绕组用于实现tlvr技术。
24.根据权利要求1或2所述的集成组件，其特征在于，还包括金属屏蔽层，所述金属屏蔽层设置在集成组件的侧表面或者侧面内部。
25.一种集成功率转换器模块，所述集成功率转换器模块应用于垂直供电模式，其特征在于，包括顶部组件和如权利要求2所述的集成组件；
26.根据权利要求25所述的集成功率转换器模块，其特征在于，所述顶部组件还包括顶部塑封体；所述第二电容组件包括陶瓷电容和半导体电容；所述ipm单元和半导体电容设置在顶板的顶面，所述陶瓷电容设置在顶板的底面；所述顶部塑封体包覆顶板、ipm单元和第二电容组件；所述陶瓷电容和半导体电容用于形成多级退耦。
27.根据权利要求25所述的集成组件，其特征在于，所述ipm单元内埋于顶板的上部，所述第二电容组件内埋于顶板的下部。
28.一种集成组件，其特征在于，包括电感组件和底部基板单元；
29.根据权利要求28所述的集成组件，其特征在于，所述金属柱和第一电容组件设置在底部基板的下表面，塑封所述底部基板的下表面和金属柱形成塑封体；在所述塑封体的下表面开窗、电镀形成下表面引脚。
30.根据权利要求28所述的集成组件，其特征在于，所述金属柱和第一电容组件设置在底部基板内部，设置在所述底部基板底部的下表面引脚分别与所述金属柱和第一电容组件的正极和负极电连接。
31.根据权利要求28所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件为集成功率转换器模块，所述集成功率转换器模块还包括顶部组件，所述顶部组件包括ipm单元和顶板；所述顶部组件设置在所述集成功率转换器模块的顶部，所述ipm单元和主绕组通过顶板电连接。
32.根据权利要求31所述的集成组件，其特征在于，所述顶部组件还包括顶部塑封体，所述顶部塑封体覆盖所述顶板的顶面的至少一部分和ipm单元。
33.根据权利要求31所述的集成组件，其特征在于，所述顶部组件还包括控制单元，所述控制单元和ipm单元电连接。
34.根据权利要求28所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件的底部设置有外接焊盘，不同电性的电极对应的至少一部分所述外接焊盘交替阵列排布。
35.根据权利要求31所述的集成组件，其特征在于，所述顶部组件还包括第二电容组件和顶部塑封体；所述第二电容组件设置在顶板的底面；所述顶部塑封体包覆顶板和第二电容组件；所述第二电容组件和ipm单元通过顶板电连接。
36.根据权利要求28所述的集成组件，其特征在于，所述集成组件为集成功率转换器模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾剑鸿，张明准，陈庆东，辛晓妮，
申请(专利权)人：上海沛塬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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