一种高效率堆叠电源模块结构的制作方法

1.本实用新型属于电子元器件技术领域，尤其涉及一种高效率堆叠电源模块结构。


背景技术：

2.电源模块由于其体积小、功率密度大的特点而得到了广泛的应用，目前典型的电源模块的结构如图1所示，主要分为三个部分：基板1、第一元件2和第二元件3。基板1为底层pcb板，用于将各个独立的电子元件进行线路连接，基板上部的中间层放置第二元件3，第二元件3为电源芯片和一些阻容等较薄的元件，这些元件焊接在基板1的上表面，顶层是占据电源模块大部分体积的第一元件2，一种典型的第一元件2为功率电感，第一元件2的高度较高，第一元件2堆叠在尺寸较小的第二元件3上，第一元件2两端的侧面引脚4焊于基板1上，起到电气连接和固定的作用。
3.以功率电感为例，如图2左侧部分所示，功率电感引出引脚的方式为窄铜扁线引脚直接引出，具体为铜线打扁后直接引出的方式，因为此功率电感的引脚较窄，电源模块采用该功率电感时存在放置不稳、固定强度不够等问题，所以在电源模块上无法采用。
4.因此，现有电源模块采用了如图2右侧部分所示的的引脚引出方式，为宽金属片引脚间接引出方式，具体为通过较宽的金属片间接引出。
5.对应宽金属片引脚间接引出方式的功率电感，其制作流程如图3所示：
6.第一步：绕制铜线；
7.第二步：把绕制好的铜线打扁后切割为合适长度；
8.第三步：将铜线焊接在宽金属片上；
9.第四步：模压成型，其引脚从功率电感的两侧垂直引出。
10.随着电源模块向着高频小尺寸，高功率密度的方向发展，现有技术无法实现在更小的尺寸下提高更大的电流。主要是因为上述功率电感制作流程汇总的第三步中，会将铜线焊在更宽的金属片上。这种方式虽然保证了功率电感较好的稳定性，但是无法在大电流的场景下应用，比如功率电感电流大于10a，特别是大于20a时，主要存在以下几个方面的问题：
11.1)铜线与宽金属片形成的焊点给功率电感内阻额外增加可多达1mω，而电源模块的发展趋势是高功率密度，1mω电阻在小尺寸电源模块走大电流的工况下会产生大量的损耗，更多的损耗意味着会有更多的热量聚集在自身体积很小的电源模块中，散热难度大。
12.2)相同散热条件下，电源模块的工作温度会更高，电源模块内部的器件工作在更高的温度下，一些器件的参数会出现降额，电气性能也会降低，对使用寿命和可靠性造成影响。
13.3)为保持电源模块的性能和可靠性的要求，只能够在其他层面降低损耗做出妥协，无论是降低输出功率还是降低频率，都会使其功率密度大打折扣；
14.4)宽金属片形成的引脚很宽，因此会占用更多的底层pcb板的面积，限制了底层pcb板的功能空间，降低了底层pcb板的灵活性。
15.因此，宽金属片引脚的功率电感的在电源模块中有很大的局限性。
16.综上，如何在以功率电感为例的第一元件放置稳定的同时，提高电源模块的性能和功率密度，从而使整体装置的损耗大大降低是亟待解决的问题。


技术实现要素：

17.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高效率堆叠电源模块结构，在第一元件放置稳定的同时，能够提高电源模块的性能和功率密度，从而使整体装置的损耗大大降低。
18.为实现上述目的，本实用新型提供了一种高效率堆叠电源模块结构，包括：
19.一基板、至少一第一元件和至少一第二元件；
20.所述基板的上表面设置所述第一元件，所述第二元件设置于所述基板与所述第一元件之间的间隙区域内；
21.所述第一元件的侧面具有侧面引脚，所述侧面引脚与所述基板电连接；
22.所述第一元件与所述第二元件的上表面通过胶合固定连接，和/或，所述第一元件与所述基板的上表面通过胶合固定连接；
23.所述侧面引脚与所述第一元件内部的至少一导电结构一体成型。
24.优选的，所述第一元件与所述第二元件的上表面通过胶合固定连接，具体为：所述第一元件的底部通过设置在所述第二元件上表面的胶合物与所述第二元件的上表面固定连接。
25.优选的，所述第一元件与所述基板的上表面通过胶合固定连接，具体为：在所述基板未设置所述第二元件的位置上设置胶合物，所述第一元件的底部通过所述胶合物与所述基板的上表面固定连接。
26.优选的，所述侧面引脚的内侧通过所述胶合物与所述基板的上表面固定连接。
27.优选的，所述侧面引脚为窄铜扁线。
28.优选的，所述第一元件叠放在所述第二元件之上。
29.优选的，所述第二元件贴合设置在所述基板的上表面。
30.优选的，所述基板的下表面设置有外引脚。
31.本实用新型所公开的一种高效率堆叠电源模块结构，具有如下有益效果：
32.(1)通过引脚压扁直接引出的方式形成一体成型的侧面引脚，减少了一道制作流程，节约了第一元件生产的资源和成本，并且通过胶合固定连接解决了第一元件采用引脚压扁直接引出时产生的放置失稳的问题，从而降低了模组的损耗，提高了电源模块的功率密度，能够满足在大电流的工作场合下的应用需求；
33.(2)电源模块的发展趋势是尺寸更小，功率密度更大，本实用新型提升的效率会更突出，散热压力更小，有利于提高电源模块的电气特性，提升功率容量，更能发挥出电源模块的优势。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为现有技术中的电源模块的示意图；
36.图2为现有技术中的电源模块的引脚引出方式的示意图；
37.图3为现有技术中的电源模块的功率电感的制作流程图；
38.图4为本实用新型第一实施例所公开的高效率堆叠电源模块结构的示意图；
39.图5为本实用新型第一实施例所公开的高效率堆叠电源模块结构的第一元件的制作流程图；
40.图6为本实用新型第二实施例所公开的高效率堆叠电源模块结构的示意图；
41.图7为本实用新型第三实施例所公开的高效率堆叠电源模块结构的示意图。
42.图中：基板1、第一元件2、第二元件3、侧面引脚4、胶合物5。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.第一实施例
45.图4示出了本实施例所公开的高效率堆叠电源模块结构的示意图，包括基板1、第一元件2和第二元件3，基板1的上表面设置第一元件2，第二元件3设置于基板1与第一元件2之间的间隙区域内，第一元件2的侧面具有侧面引脚4，侧面引脚4与基板1电连接；其中，第一元件2包括但不限于功率电感、尺寸较大的元件或者多个元件组成模组，第二元件3包括但不限于电源芯片、二极管、阻容、三极管、硅器件等，较佳地，基板1的底部设置有外引脚。
46.在本实施例中，侧面引脚4与第一元件2内部的至少一导电结构一体成型，以下第一元件2以功率电感为例，为实现电源较低的能量损耗，功率电感两侧的侧面引脚4采用铜线压扁直接引出的方式来代替通过宽金属片间接引出的方式。如图5所示，在将铜线绕卷后，功率电感两侧的引脚采用铜线压扁直接引出的方式，形成窄铜扁线的侧面引脚4。
47.同时，为了解决铜线压扁直接引出导致功率电感放置失稳的问题，本实施例通过第一元件2与第二元件1上表面胶合固定连接的方式，来提高功率电感的连接牢固度。具体为：在第二元件3的上表面以点胶的方式设置胶合物5，该胶合物5具有黏性、非流动性且具备导热性和一定的形变能力，之后将第一元件2放置在基板1上，使得第一元件2的下表面通过胶合物5与第二元件2的上表面固定连接，从而保证第一元件2的稳固性，并且侧面引脚4与基板1电性连接。这种连接方式降低了成本，提升了可靠性，提高了功率密度，适用性广。
48.第二实施例
49.本实施例与第一实施例的区别在于，为了解决铜线压扁直接引出导致功率电感放置失稳的问题，本实施例通过第一元件2与基板1上表面胶合固定连接的方式，来提高功率电感的连接牢固度。如图6所示，将第二元件3焊接在基板1上之后，在基板1未设置第二元件3的位置上，以点胶的方式设置胶合物5，该胶合物5具有黏性、非流动性且具备导热性和一定的形变能力，之后将第一元件2放置在基板1上，使得第一元件2通过胶合物5与基板1的上
表面固定连接。
50.在一较佳地实施例中，如图6所示，胶合物5设置在侧面引脚4与基板1电性连接位置的内侧，使得侧面引脚4的内侧能够通过胶合物5与基板1的上表面固定连接，以提高侧面引脚4的连接牢固度。
51.第三实施例
52.本实施例与第一实施例的区别在于，为了解决铜线压扁直接引出导致功率电感放置失稳的问题，本实施例即通过第一元件2与第二元件1上表面胶合固定连接的方式，又通过第一元件2与基板1上表面胶合固定连接的方式，来提高功率电感的连接牢固度，如图7所示。
53.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。