电源模块及电子装置的制作方法

1.本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电源模块及电子装置。


背景技术：

2.数据中心或智能终端用的智能ic(integrated circuit，集成电路)芯片，无论是bga(ball grid array，焊球阵列)封装形式还是具有基座(socket) 的连接形式，其功能越来越多，功耗越来越大，需要提供更大的输入电流。但同时，主板上的信号线路对抗干扰的需求也在提高，主板上电子器件也在增多，如何让电源模块更少地占用主板资源、对智能ic及主板上信号线路的干扰尽量减小，并能灵活兼顾多种应用需求，是对智能ic电源模块的新的需求。传统的水平供电方案中电流传输路径长，不利于提升电源模块的效率和动态性能，且占用较多主板资源，不方便灵活布置主板上的其他电子器件。并且，传统的水平供电方案往往需要穿过主板上的信号线路所在的区域，对信号线路的干扰较大。将电源模块放置到智能ic的下方进行垂直供电是一种优化的高效供电方案，然而，电源模块的输入电流也需要经过系统主板进行水平传输，依然存在对信号线路造成干扰和传输效率较低的问题。
3.如何尽可能的减少电源模块对主板线路(trace)空间和表面空间的占用，更高效地将功率传输给智能ic，并减少对智能ic信号传输的干扰，且在垂直供电方案中降低电源模块的高度，以更好地匹配到智能ic下方系统主板附近的空间限制，是需要进一步解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电源模块及电子装置，实现垂直供电的同时，减少对主板空间的占用。
5.本发明的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
6.根据本发明的第一个方面，提供一种电源模块，用于一集成电路芯片组件，所述集成电路芯片组件包括集成电路芯片和第一载板，所述集成电路芯片位于所述第一载板的第一侧；
7.所述电源模块包括：
8.第二载板；
9.第一级电源单元；以及
10.第二级电源单元，所述第二级电源单元的功率输入端子与所述第一级电源单元的功率输出端子通过所述第二载板电连接；
11.其中，所述第二级电源单元的功率输出端子与所述集成电路芯片的功率端子电连接，且所述第二级电源单元在第一平面的投影至少部分位于所述集成电路芯片在所述第一平面的投影范围之内，所述第一平面与所述第一载板平行。
12.可选地，所述第二级电源单元的功率输出端子在所述第一平面的投影和所述集成电路芯片的功率端子在所述第一平面的投影存在重叠区域，且所述第二级电源单元位于靠近所述集成电路芯片的功率端子的一侧。
13.可选地，所述集成电路芯片的信号端子和功率端子均从朝向所述第一载板的一侧引出，且所述集成电路芯片的信号端子位于所述集成电路芯片的功率端子的周边；
14.所述第二载板位于所述第一载板的第二侧，所述第一载板的第二侧与所述第一载板的第一侧相对设置。
15.可选地，所述第一级电源单元位于所述第二载板背离所述第一载板的一侧，所述第二级电源单元位于所述第二载板背离所述第一载板的一侧。
16.可选地，所述第二载板中开设有功率过孔，所述第二级电源单元的功率输出端子、所述第二载板中的功率过孔和所述集成电路芯片的功率端子在所述第一平面的投影存在重叠区域。
17.可选地，所述第二载板中开设有功率过孔，所述功率过孔之间内埋有至少一个电容，所述电容的正极端电连接所述第二级电源单元的正极功率输出端子和所述集成电路芯片的正极功率端子，所述电容的负极端电连接所述第二级电源单元的负极功率输出端子和所述集成电路芯片的负极功率端子。
18.可选地，所述第二载板中内埋有至少一个电感，所述电感的绕组垂直于所述第一平面，所述电感的绕组的一端电连接所述第二级电源单元的功率输出端子，所述电感的绕组的另一端电连接所述集成电路芯片的功率端子。
19.可选地，所述第一级电源单元位于所述第一载板的第二侧和所述第二载板之间，所述第二级电源单元位于所述第一载板的第二侧和所述第二载板之间。
20.可选地，所述第二载板包括第一子载板、第二子载板和第三子载板，所述第二子载板位于所述第一子载板和所述第三子载板之间，且所述第二子载板分别与所述第一子载板和所述第三子载板电连接；
21.所述第一级电源单元位于所述第一子载板背离所述第一载板的一侧，所述第二级电源单元位于所述第三子载板背离所述第一载板的一侧。
22.可选地，所述第二载板包括第一子载板和第二子载板，所述第一子载板和所述第二子载板电连接；
23.所述第一级电源单元位于所述第一载板的第二侧与所述第一子载板之间，所述第二级电源单元位于所述第二子载板背离所述第一载板的一侧。
24.可选地，所述第二载板、所述第一级电源单元和所述第二级电源单元形成一体的电源模块，所述一体的电源模块位于所述第一载板的第二侧。
25.可选地，所述第二载板与所述第一载板之间设置有隔离结构，所述隔离结构在所述第一平面的投影覆盖所述集成电路芯片的信号端子在所述第一平面的投影；
26.所述隔离结构为绝缘层、屏蔽层或设置于所述第二载板的凹陷区。
27.可选地，所述第一载板中开设有开孔，所述第二级电源单元穿过所述第一载板的开孔与集成电路芯片电连接；
28.所述第一级电源单元位于所述第二载板背离所述第一载板的一侧，所述第一级电源单元在所述第一平面的投影与所述第二级电源单元在所述第一平面的投影存在重叠区
域。
29.可选地，所述第一级电源单元的数量为多个，所述第二级电源单元的数量为多个，多个所述第二级电源单元并联连接；
30.多个所述第一级电源单元在所述第一平面上的投影分别位于所述第二级电源单元在所述第一平面上的投影的至少两侧；
31.所述第一级电源单元在所述第一平面的投影至少部分位于所述集成电路芯片在所述第一平面的投影范围之外。
32.可选地，所述第二级电源单元在所述第一平面的投影与所述第二载板在所述第一平面的投影不存在重叠区域。
33.可选地，所述集成电路芯片的信号端子从朝向所述第一载板的一侧引出，所述集成电路芯片的功率端子从背离所述第一载板的一侧引出；
34.所述第二载板位于所述集成电路芯片背离所述第一载板的一侧，所述第二级电源单元位于所述集成电路芯片背离所述第一载板的一侧。
35.可选地，所述第二级电源单元位于所述集成电路芯片和所述第二载板之间；
36.所述第一级电源单元位于所述第一载板的第一侧和所述第二载板之间，或者所述第一级电源单元位于所述第二载板背离所述第一载板的一侧。
37.可选地，所述第二级电源单元位于所述第二载板背离所述集成电路芯片的一侧；
38.所述第一级电源单元位于所述第二载板背离所述第一载板的一侧，或者所述第一级电源单元位于所述第一载板的第一侧和所述第二载板之间。
39.可选地，所述集成电路芯片包括裸芯片、绝缘封装料和封装基板，所述裸芯片内埋于所述绝缘封装料，所述封装基板位于所述绝缘封装料和所述第一载板之间；
40.所述集成电路芯片的信号端子从所述封装基板朝向所述第一载板的一侧引出，所述集成电路芯片的功率端子从所述绝缘封装料背离所述第一载板的一侧引出。
41.可选地，所述集成电路芯片包括裸芯片和封装基板，所述封装基板位于所述裸芯片和所述第一载板之间；
42.所述集成电路芯片的信号端子从所述封装基板朝向所述第一载板的一侧引出，所述集成电路芯片的功率端子从所述封装基板背离所述第一载板的一侧引出。
43.可选地，所述电源模块还包括散热器，所述散热器通过紧固件固定于所述第二载板。
44.可选地，所述第一级电源单元的信号线路与所述第一载板的信号线路电连接；
45.所述第一级电源单元的功率输入端子与所述第一载板电连接，
46.或者电源模块还包括连接件，所述连接件位于所述第二载板或所述第一级电源单元，且所述连接件与所述第一级电源单元的功率输入端子电连接。
47.可选地，所述第一级电源单元与所述第二级电源单元通过交流总线电连接。
48.可选地，所述第一级电源单元包括方波或交流波产生电路，或者所述第一级电源单元包括方波或交流波产生电路以及与所述方波或交流波产生电路串联连接的buck或buck-boost电路；
49.所述第二级电源单元包括变压器和整流电路。
50.可选地，所述集成电路芯片包括裸芯片和封装基板，所述封装基板位于所述裸芯
片和所述第一载板之间；
51.所述封装基板内埋有电容，所述电容的一端与所述集成电路芯片的正极功率端子电连接，所述电容的另一端与所述集成电路芯片的负极功率端子电连接。
52.本发明实施例还提供一种电子装置，包括一集成电路芯片组件和如上述任一项所述的电源模块；
53.其中，所述集成电路芯片组件包括集成电路芯片和第一载板，所述集成电路芯片位于所述第一载板的第一侧。
54.通过采用本发明的电源模块及电子装置，将电源模块分为两级电源单元，为集成电路芯片直接供电的第二级电源单元至少部分位于集成电路芯片的正下方，从而实现第二级电源单元对集成电路芯片的垂直供电，减少对第一载板线路空间和表面空间的占用。
55.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这里的详细说明以及附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
附图说明
56.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
57.图1是本发明第一实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
58.图2是本发明第二实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
59.图3是本发明第二实施例的第二载板的结构示意图；
60.图4是本发明第二实施例的第二载板中第一种功率过孔和电容分布的示意图；
61.图5是本发明第二实施例的第二载板中第二种功率过孔和电容分布的示意图；
62.图6是本发明第二实施例的第二载板中功率过孔和信号过孔分布的示意图；
63.图7是本发明第三实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
64.图8是本发明第三实施例中第二载板朝向第一载板的表面的功率输出端子的排布示意图；
65.图9是本发明第四实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
66.图10是在本发明的第四实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
67.图11是本发明第五实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
68.图12是本发明第五实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
69.图13是本发明第六实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
70.图14是本发明第六实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
71.图15是图13和图14中电源模块的仰视图；
72.图16是本发明第七实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
73.图17是本发明第八实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
74.图18是本发明第九实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
75.图19是本发明第九实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
76.图20是本发明第九实施例第三种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
77.图21是本发明第十实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
78.图22是本发明第十实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
79.图23是本发明第十实施例的第三种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
80.图24是本发明第十实施例第四种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
81.图25是本发明第十实施例第五种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
82.图26是本发明第十实施例第六种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
83.图27是本发明第十实施例中的集成电路芯片的结构示意图；
84.图28是本发明第十一实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
85.图29是图28中电源模块的俯视图；
86.图30是本发明第十一实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图；
87.图31是本发明第十一实施例的集成电路芯片的结构示意图；
88.图31-1是本发明在封装基板内埋电容的集成电路芯片的结构示意图；
89.图32是本发明第十二实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图；
90.图33是本发明中电源模块的控制原理框图；
91.图34是本发明中一种两级架构的电源模块的电路图；
92.图35是本发明中一种电源模块的电压变化示意图；
93.图36a是本发明中另一种电源模块的电压变化示意图；
94.图36b是本发明中又一种电源模块的电压变化示意图；
95.图36c是本发明中再一种电源模块的电压变化示意图；
96.图36d是本发明中一种电源模块的电路图；
97.图37是一种buck电路的电路图；
98.图38是一种boost电路的电路图；
99.图39是一种buck/boost电路的电路图；
100.图40是一种四开关的buck/boost电路的电路图；
101.图41是一种llc电路的电路图；
102.图42是一种全桥llc电路的电路图；
103.图43是一种开关电容电路的电路图。
104.附图标记：
[0105]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
52
ꢀꢀꢀꢀ
绝缘封装料
[0106]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一载板信号过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀ
53
ꢀꢀꢀꢀ
封装基板
[0107]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一载板功率过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀ
54
ꢀꢀꢀꢀ
信号端子
[0108]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
55
ꢀꢀꢀꢀ
功率端子
[0109]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二载板信号过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀ
551
ꢀꢀꢀ
正极功率端子
[0110]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二载板功率过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀ
552
ꢀꢀꢀ
负极功率端子
[0111]
221
ꢀꢀꢀꢀ
正极功率过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
56
ꢀꢀꢀꢀ
基座
[0112]
222
ꢀꢀꢀꢀ
负极功率过孔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6ꢀꢀꢀꢀꢀ
连接件
[0113]
23、26 第一子载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ7ꢀꢀꢀꢀꢀ
连接端子
[0114]
24、27 第二子载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8ꢀꢀꢀꢀꢀ
被动元件
[0115]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三子载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
81
ꢀꢀꢀꢀ
电容
[0116]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一级电源单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
82
ꢀꢀꢀꢀ
电感
[0117]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二级电源单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
95
ꢀꢀꢀꢀ
散热器
[0118]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
集成电路芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
96
ꢀꢀꢀꢀ
螺栓
[0119]
51
ꢀꢀꢀꢀꢀ
裸芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
97
ꢀꢀꢀꢀ
加强板
具体实施方式
[0120]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0121]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0122]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0123]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0124]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0125]
图1是本发明第一实施例的电源模块用于集成电路芯片的的示意图。如图1所示，电源模块用于一集成电路芯片组件，所述集成电路芯片组件包括集成电路芯片5和第一载板1，集成电路芯片5设置于第一载板1的第一侧。所述电源模块包括第二载板2和两级电源单元，两级电源单元分别为第一级电源单元3和第二级电源单元4。所述第二级电源单元4的功率输入端子与所述第一级电源单元3的功率输出端子通过所述第二载板2 电连接。所述第二级电源单元4的功率输出端子与所述集成电路芯片5的功率端子电连接。第二级电源单元4在第一平面的投影与所述集成电路芯片5在所述第一平面的投影有重叠区域，即所述第二级电源单元4在所述第一平面的投影至少部分位于所述集成电路芯片5在所述第一平面的投影范围之内。其中，第一平面平行于所述第一载板1，例如，第一平面平行于第一载板1的上表面或下表面。
[0126]
在该实施例中，第二载板2设置于第一载板1的第二侧，第二侧与第一侧相对设置；
第一级电源单元3和第二级电源单元4都设置于第二载板 2背离第一载板1的一侧。第一级电源单元3的输出端及第二级电源单元 4的输入端均与第二载板2接触并电连接，且第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的功率通过第二载板2传输。第一级电源单元3和第二级电源单元4中分别设置有功率开关，且第一级电源单元3和第二级电源单元4的功率开关可以不必须彼此配合工作，可分别独立工作。第二载板2 不同于第一载板1，第一载板1可用作集成电路芯片5的主板，其上可以布置集成电路芯片5，集成电路芯片5可以为电源管理芯片或内存芯片等，第一载板1上也可能设置其他电子器件。第二载板2用于在两级电源单元之间传递功率。如图1所示，第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的功率传输沿箭头j1所指的方向，第二级电源单元4向集成电路芯片5 供电时的功率传输沿箭头j2所指的方向。
[0127]
本发明采用包括第二载板2和两级电源单元的电源模块的好处有：
[0128]
(1)减少对第一载板1的线路空间(trace space)或表面空间(surface space)的占用。如图1所示，第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的线路不用设置在第一载板1上，为第一载板1节约了线路空间；第二级电源单元4直接垂直穿过第一载板1后向集成电路芯片5供电，大大减少功率线路对第一载板1空间的占用。
[0129]
(2)减小功率传输过程中对第一载板1中的信号传输的干扰。功率从第一级电源单元3沿第二载板2传输至第二级电源单元4，第二级电源单元4直接沿竖直方向向集成电路芯片5垂直供电，功率就不用穿过第一载板1上的信号线路区域，从而减小对信号传输的干扰。竖直方向指垂直于第一平面的方向。
[0130]
(3)第二载板2通过专门的优化设计，例如增加铜厚或采用引线框架等方式，更容易实现小的传输阻抗，提升电源模块的功率传输效率和动态性能。
[0131]
(4)通过两级功率传输提升第二级电源单元4的功率密度或减小第二级电源单元4的高度。可以尽可能将电子器件转移到第一级电源单元3 来减小第二级电源单元4的体积，例如将buck电路的控制器或控制电路等转移到第一级电源单元中，可以提升该电源模块及包括其的电子装置的应用的范围和灵活性。
[0132]
本实施例中的集成电路芯片5是一种用于数据处理的芯片封装模块，用作电源模块的负载。如图1所示，集成电路芯片5包括至少一个裸芯片 51，可能还包括封装基板53，还可能包括其他的绝缘封装料52。裸芯片 51内埋于绝缘封装料52，封装基板53用来支撑裸芯片59、并将裸芯片 51的端子间距扩大，便于在应用中实现对外电连接。集成电路芯片5与系统主板即第一载板1的电连接方式可以为多种，例如可以在封装基板53 的下表面设置bga锡球分别作为信号端子54和功率端子55，如图2所示，可以将bga锡球焊接于第一载板1，实现与第一载板1的电连接。当然也可以设置基座(socket)56，如图7所示，基座56内设置有弹性端子阵列，实现封装基板53到第一载板1的电连接。还可能采用其他方式实现集成电路芯片5与第一载板1的电连接。
[0133]
图2～6是本发明第二实施例的电源模块应用于集成电路芯片的示意图。如图2所示，第二级电源单元4的功率输出端子在第一平面的投影和集成电路芯片5的功率端子在第一平面的投影存在重叠区域，且第二级电源单元4位于靠近集成电路芯片5的功率端子的一侧，从而实现第二级电源4对集成电路芯片5的垂直供电。该实施例中，集成电路芯片5的信号端子54和功率端子55均从朝向第一载板1的一侧引出，且集成电路芯片 5的信号端子54位于集成电路芯片5的功率端子55的周边。第二载板2 位于第一载板1的第二侧。
[0134]
具体地，集成电路芯片5位于第一载板1的第一侧，第二载板2位于第一载板1的第二侧，两级电源单元位于第二载板2远离第一载板1的一侧，形成电源模块和集成电路芯片5的堆叠结构。在第二载板2的下表面可以自由排布电源模块，例如通过调整第一级电源单元3的位置，使得第一级电源单元3在第一平面的投影也位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围内，进一步缩短第一级电源单元3与第二级电源单元4的距离，利于减少传输电阻或减少寄生参数，并减少对第一载板1的空间占用。
[0135]
在一些可替代的实施方式中，还可以在第二载板2内设置被动元件8，例如在与第二级电源单元4竖直对应的第二载板2中内埋电容81，第二载板2中的电容81可以作为图38-图43中的输入电容cin。还可以在与第二级电源单元4竖直对应的第二载板2中内埋电容81，这些电容81可以作为图37-图43中的输出电容co。还可以在与第一级电源单元3和第二级电源单元4之间区域竖直对应的第二载板2中内埋其他电子器件，例如第一级电源单元3的输出电容或第二级电源单元4的输入电容等，当然还可以内埋电感元件或电阻元件。还可以在第二载板2的下表面设置其他电子器件。如此设置利于简化第一级电源单元3或第二级电源单元4的结构，提升第一级电源单元3或第二级电源单元4的功率密度。
[0136]
在一些可替代的实施方式中，还可以在第二载板2上设置连接件6，且连接件6与第一级电源单元3的功率输入端子电连接，用于将外部的功率传输到第一级电源单元3。当输入的电压较高的情况下，例如400v，采用此方式可以避免第一载板1上因接入高压电而需要进行特殊设计和安规认证，可以简化第一载板1的设计和降低第一载板1的成本，也利于连接件6的安装固定，便于与连接件6配合的对手连接件的插拔连接。连接件6也可以设置在第一级电源单元3上，让输入电流不必经过第二载板2 (当然也不会经过第一载板1)直接传送到第一级电源单元3，更利于降低传输阻抗并提高效率。如果输入电压为高压，如400v，则可以实现仅仅第一级电源单元3需要接触高压电路，需要特别的安规考虑，而第二载板2可以不必考虑高压绝缘和安规的问题，可以简化第二载板2的设计与生产，利于降低成本。
[0137]
在一些可替代的实施方式中，第一级电源单元3的信号线路与第一载板1的信号线路电连接，第一级电源单元3的功率输入端子与第一载板1 电连接。具体地，在第二载板2上设置焊点与第一载板1焊接连接，实现第一载板1与第二载板2之间的功率传输；也可实现第一级电源单元3或第二级电源单元4的信号线路或控制线路经第二载板2电连接到第一载板1。还可以在第一载板1上设置第二级电源单元4，以便给第一载板1 上的其他负载提供电能。
[0138]
如图2所示，第二载板2中开设有功率过孔22，第二级电源单元4的功率输出端子、第二载板中的功率过孔22和集成电路芯片5的功率端子55 在所述第一平面的投影存在重叠区域。具体地，第二级电源单元4的功率输出端子焊接于第二载板2的下表面，集成电路芯片5的功率端子55通过第一载板1上的功率过孔12焊接于第二载板2的上表面，且第二级电源单元4的功率输出端子、第二载板2中的功率过孔22、第一载板1中的功率过孔12和集成电路芯片5的功率端子55沿竖直方向堆叠设置。使第二级电源单元4的功率输出端子通过第二载板中的功率过孔22与集成电路芯片 5的功率端子55电连接，从而传输功率给集成电路芯片5。
[0139]
如图3～图6所示，功率过孔22包括正极功率过孔221和负极功率过孔222。功率过孔22之间内埋有至少一个电容81，电容81的正极端电连接第二级电源单元4的正极功率输
出端子和集成电路芯片5的正极功率端子551，电容81的负极端电连接第二级电源单元4的负极功率输出端子和集成电路芯片5的负极功率端子552。具体地，正极功率过孔221和负极功率过孔222交替设置，电容81平躺着内埋于相邻的正极功率过孔221和负极功率过孔222之间，且电容81的正极端靠近正极功率过孔221，电容81 的负极端靠近负极功率过孔222。电容81的正极端通过正极功率过孔221 电连接第二级电源单元4的正极功率输出端子和集成电路芯片5的正极功率端子551，电容81的负极端通过负极功率过孔222电连接第二级电源单元4的负极功率输出端子和集成电路芯片5的负极功率端子552。电容81 可以作为第二级电源单元4的输出电容co。使得电流的传输路径短，且输出电容co连接到输出回路的寄生电感会减小，利于提升电源模块的效率、动态性能和电压精度。图5中示意了还可以在图4的基础上设置倾斜放置的电容，可以实现在相同面积内放置更多的电容，倾斜放置的电容的一端与正极电连接，另一端与负极电连接。此外，本实施例中，功率过孔 22的周围还可分布集成电路芯片5的信号过孔21。
[0140]
图7是本发明第三实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图，图 8是图7中第二载板朝向第一载板的表面的功率输出端子的排布示意图，其中，功率过孔22包括交错排列的正极功率过孔221和负极功率过孔222。如图7所示，该实施例的电源模块与第二实施例主要不同之处在于，在第二载板2内埋有至少一个电感82，电感82的绕组垂直于所述第一平面，电感82的绕组的一端连接于第二级电源单元4的功率输出端子，电感82的绕组的另一端连接于集成电路芯片5的功率端子。电感82可用作第二级电源单元4的输出电感，例如图34中的电感lo。将电感82内埋于第二载板2，可以简化第二级电源单元4的结构，例如第二级电源单元4内可以不用集成电感82，而主要封装开关芯片，例如具有半桥电路的芯片，或是集成有驱动电路的drmos芯片等。可以降低第二级电源单元4的高度，更容易设置到集成电路芯片5的投影区内的第二载板上。可以通过加工导电过孔或内埋铜柱的方式实现绕组与第二载板2垂直设置，绕组的一端连接第二级电源单元4，并与第二级电源单元4中的芯片连接，另一端作为输出端子与第一载板1上的负载端子连接，还可以设置绕组与集成电路芯片5的端子在第一平面上的投影重叠，更利于缩短给集成电路芯片5的功率传输路径，减少传输损耗。
[0141]
图9是本发明第四实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例中，集成电路芯片5位于第一载板1的第一侧，第一级电源单元3 和第二级电源单元4位于在第二载板2和第一载板1的第二侧之间。第二级电源单元4在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之内，第一级电源单元3在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之外。功率从第二载板2上的连接件6输入，经第二载板2传输至第一级电源单元3，再经过第二载板2传输至第二级电源单元 4，再由第二级电源单元4将功率传输给集成电路芯片5。方便第一载板1 的信号线路的排布和引出，减少对负载信号的干扰。也可以通过优化第二载板2以减小传输阻抗，提高效率。另外，第二载板2与第一级电源单元 3和第二级电源单元4的连接表面可以设置为台阶状，以与高度不同的第一级电源单元3和第二级电源单元4连接，扩展应用范围和适应能力。另外，图9中还示出了加强板(bake plate或stiffer)97，加强板97可设置在第一载板1的相对于集成电路芯片5的另一侧(即第二侧)，可提升集成电路芯片5的连接可靠性，防止第一载板1的变形。当然，也可在集成电路芯片5的同侧设置加强板97。
[0142]
图10是本发明第四实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图。图10与图9的主要区别在于，在第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的第二载板2上增设一个第一级电源单元3。也可以是在第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的第二载板2上增设一个第二级电源单元4。如此可以布置更多的电源单元，提高电源模块的功率，且该增设的电源单元并未与第一载板1的表面接触，从而可以减少对第一载板1的表面空间的占用，并避免对第一载板1造成干扰。
[0143]
图11是本发明第五实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例与第一实施例的主要区别在于，第二载板2还可以是由多个部分组合而成，以适用于不同的应用场合。如图11所示，第二载板2包括第一子载板23、第二子载板24和第三子载板25，第二子载板24位于第一子载板23和第三子载板25之间，且所述第二子载板24分别与所述第一子载板23和所述第三子载板25电连接。第一级电源单元3位于第一子载板23背离第一载板1的一侧，第二级电源单元4位于第三子载板25背离第一载板23的一侧。即第一子载板23位于第二级电源单元4与第一载板1之间，第三子载板25位于第一级电源单元3与第一载板1之间，第二子载板24搭接于第一子载板23和第三子载板25之间，实现功率传输。如此可以减小每块子载板的面积(footprint)，当第一子载板23、第二子载板24和第三子载板25中埋入电容或其他电子器件时，由于每个子载板的面积减小而可以大为减小应力，如热应力或复合材料的截面应力等，进而提升电源模块的可靠性并降低成本。另外，图11中还示出了加强板97，可提升集成电路芯片5的连接可靠性，防止第一载板1的变形。
[0144]
图12是本发明第五实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图。如图12所示，该实施例与第五实施例的主要区别在于，第二载板2包括第一子载板26和第二子载板27，第一子载板26和第二子载板27电连接。第一级电源单元3位于第一载板1的第二侧与第一子载板26之间，第二级电源单元4位于第二子载板27背离第一载板的一侧。即第二子载板27 位于第二级电源单元4与第一载板1之间，第一子载板26与第二子载板 27搭接实现功率传输。如此可以根据需要灵活调整第二载板2与两级电源单元和第一载板1之间的位置关系，扩展应用范围。另外，图12中还示出了加强板97，可提升集成电路芯片5的连接可靠性，防止第一载板1 的变形。
[0145]
图13是本发明第六实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例中，第一级电源单元3、第二级电源单元4和第二载板2形成一体的电源模块，所述一体的电源模块位于第一载板1的第二侧。如图 13所示，电源模块从左至右依次分为a区域、b区域和c区域，其中， a区域在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之外，并与第一载板1电连接；b区域在第一平面的投影位于集成电路芯片 5在第一平面的投影范围之内，并与第一载板1电连接；c区域位于a区域与b区域之间。电流从第一载板1传输到a区域，第一级电源单元3 可以设置在a区域，电流可在a区域传输给第一级电源单元3，如箭头 j0；电流经c区域传输到位于b区域的第二级电源单元4，如箭头j1；变换后的电流再经第一载板1传输到集成电路芯片5，如箭头j2。如此设置可以简化第一级电源单元3、第二级电源单元4和第二载板2向第一载板 1的表面进行贴装和焊接的工艺；此外，如此的一体电源模块可以整体焊接到客户主板上，只需一次回流焊(reflow)；最后，更容易实现电源模块的结构简化和模块集成，利于提升功率密度。
[0146]
在一些可替代的实施方式中，第二载板2与第一载板1之间设置有隔离结构，所述
隔离结构在所述第一平面的投影覆盖所述集成电路芯片的信号端子在所述第一平面的投影。例如可以在第二载板2靠近第一载板1的表面设置绝缘层，即进行绝缘处理，避免与第一载板1上的过孔端面或表面线路接触而造成干扰，尤其可以隔离高压电对第一载板1的影响。还可以在第二载板2靠近第一载板1的表面设置屏蔽层(shielding layer)，隔离第二载板2中线路上的高频电流对第一载板1上的信号线路的辐射干扰，减少emi(electro magnetic interference)。当第一载板1的表面具有露铜时，绝缘层或屏蔽层可以很好地起到隔离的作用。在本实施例中，第二载板2与第一载板1接触，可以在第二载板2上与集成电路芯片5的信号端子竖直对应的区域，例如c区域，设置绝缘层或屏蔽层。此外，该实施例的第二载板2具有较大的体积，利于在第二载板2中设置厚导电体或内埋电子器件，提升功率传输能力并减少阻抗。
[0147]
图14是本发明第六实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图。与图13的主要区别在于，在第二载板2上与集成电路芯片5的信号端子竖直对应的区域设置凹陷区，以避免对集成电路芯片5的信号端子的干扰。具体地，在第二载板2的c区域上设置凹陷区s，凹陷区s利于避让集成电路芯片5的信号端子在第一载板1上分布的表面空间，可以避免功率电流与第一载板1表面的过孔端面、线路或电子器件接触，从而降低或避免干扰。图15是图13和图14中电源模块的仰视图。在b区域设置功率过孔22，第二级电源单元的功率输出端子、b区域的功率过孔22、第一载板1上的功率过孔12及集成电路芯片5的功率端子竖直对应。
[0148]
图16是本发明第七实施例的电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。在该实施例中，第一载板1中开设有开孔h，第二级电源单元4穿过第一载板1的开孔h与集成电路芯片5电连接。第一级电源单元3位于第二载板2背离第一载板1的一侧，第一级电源单元3在第一平面的投影与第二级电源单元4在第一平面的投影存在重叠区域。具体地，集成电路芯片5设置在第一载板1的上方，第二载板2设置在第一载板1的下方，第二级电源单元4设置在第二载板2的上方，第一级电源单元3设置在第二载板2的下方。第二级电源单元4位于第一载板1的开孔中，且第二级电源单元4可以设置成上下表面都有端子的结构，上方的端子与集成电路芯片5电连接，下方的端子与第二载板2电连接。第二级电源单元4将第二载板2传输的电流直接传输给集成电路芯片5，可以完全不用经过第一载板1。另外，第一级电源单元3与第二级电源单元4沿竖直方向堆叠设置，进一步减少对第一载板1的面积的占用，并缩短供电传输路径长度。第二级电源单元4的端子可以与集成电路芯片5的功率端子竖直对应设置，可以进一步缩短电流传输路径长度，并利于减少集成电路芯片5的功率端子的数量，降低集成电路芯片的成本。
[0149]
图17是本发明第八实施例的电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与第一实施例的主要区别在于，第一级电源单元3的数量为多个，第二级电源单元4的数量为多个，多个第二级电源单元4并联连接。多个第一级电源单元3在第一平面上的投影分别位于第二级电源单元 4在第一平面上的投影的至少两侧。第一级电源单元3在第一平面的投影至少部分位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之外。多个第一级电源单元3设置在第二级电源单元4的周围，可以方便第一级电源单元3向第二级电源单元4供电，且第一级电源单元3可以同时从不同的方向向第二级电源单元4供电，以进一步降低阻抗，提升电源模块的供电效率。值得说明的是，在其它实施例中，第一级电源单元3的数量可以为一个或
多个，第二级电源单元4的数量可以为一个或多个，本申请对此不做限制。
[0150]
图18是本发明第九实施例第一种电源模块应用于集成电路芯片的结构示意图。在该实施例中，第二级电源单元在第一平面的投影与第二载板在第一平面的投影不存在重叠区域。具体地，第一级电源单元3位于第一载板1的第一侧，第二载板2和第二级电源单元4均位于第一载板1的第二侧，第二级电源单元4在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之内，第一级电源单元3在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之外，第二级电源单元4和第二载板2沿竖直方向彼此不堆叠，即第二级电源单元4在第一平面的投影与第二载板2在第一平面的投影没有重叠区域。功率从第一级电源单元3经第一载板1传输到第二载板2，如箭头j0；沿第二载板2从左至右传输，如箭头j1；再经第一载板1传输到第二级电源单元4，如箭头j3；再从第二级电源单元 4经第一载板1传输到集成电路芯片5，如箭头j2。值得说明的是，箭头 3所在区域在第一平面的投影应当位于信号端子54在第一平面的投影与功率端子55在第一平面的投影之间，且三者彼此不重叠。这样有利于第二载板2将第一级电源单元3输出的功率跳过集成电路芯片5的信号端子 54所在的区域，实现大电流的传输，同时避免对第一载板1的信号线路的干扰。此外，由于第二级电源单元4没有与第二载板2堆叠，所以更加利于降低整体电子装置的高度，或者利于在高度上为第二级电源单元4提供更多的空间，利于提升第二级电源单元4的性能。
[0151]
图19是本发明第九实施例第二种电源模块应用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与图18的主要区别在于，第一级电源单元3设置在第一载板1的第二侧，且第一级电源单元3与第二载板2沿竖直方向彼此不堆叠，即第一级电源单元3在第一平面的投影与第二载板2在第一平面的投影没有重叠区域。第一级电源单元3通过第一载板1上的线路连接到第二载板2，然后第二载板2与第二级电源单元4通过相邻的第一载板上的线路实现电连接。电流传输过程中，如此可以通过第二载板2跨过集成电路芯片5的信号区域，避免了对信号传输的干扰。另外由于电源模块与第二载板2没有堆叠，可有效降低供电系统的高度，扩大适用范围。
[0152]
图20是本发明第九实施例第三种电源模块应用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与图19的主要区别在于，第一级电源单元3与第二载板2通过连接端子7实现电连接，第二载板2与第二级电源单元4也通过连接端子7实现电连接。具体地，可以在第一级电源单元3的右侧边和第二载板2的左侧边均引出连接端子，通过连接端子实现电连接；在第二载板2的右侧边和第二级电源单元4的左侧边也引出连接端子，通过连接端子实现电连接。这样功率电流就可以不用水平穿过第一载板1，由第二级电源单元4直接向集成电路芯片5垂直供电。
[0153]
图21～图26是本发明第十实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图。图27是适用于第十实施例的一种集成电路芯片的结构示意图。在该实施例中，集成电路芯片5的信号端子54从朝向第一载板1的一侧引出，集成电路芯片5的功率端子55从背离第一载板1的一侧引出。第二载板2位于集成电路芯片5背离第一载板1的一侧，第二级电源单元4位于集成电路芯片5背离第一载板1的一侧。具体地，集成电路芯片5包括裸芯片51、绝缘封装料52和封装基板53，裸芯片51内埋于绝缘封装料 52，封装基板53位于绝缘封装料52和第一载板1之间。集成电路芯片5 的信号端子54从封装基板53朝向第一载板1的一侧引出，集成电路芯片 5的功率端子55从绝缘封装料52背离第一载板1的一侧引出。将集成电路芯片5的功率
端子55和信号端子54在集成电路芯片5的不同侧引出，可以更好的将功率线路与信号线路分离，更利于减小集成电路芯片5的功率线路对信号线路的干扰，也更利于信号线路的引出和排布，以便适用于不同的应用场合。将第二级电源单元4竖直堆叠于集成电路芯片5的功率端子上方，可以实现集成电路芯片5的供电完全不经过第一载板1，更利于简化第一载板1的设计。
[0154]
图21是本发明第十实施例第一种电源模块用于集成电路芯片的示意图。如图21所示，第二级电源单元4位于集成电路芯片5和第二载板2 之间，第一级电源单元3位于第一载板1的第一侧和第二载板2之间。具体地，第二级电源单元4设置在集成电路芯片5的上方，并与集成电路芯片5的功率端子55电连接，电连接方式可以是弹性连接或焊接。且第二级电源单元4可以设置成上下表面都有端子的结构，下方的端子与集成电路芯片5电连接，上方的端子与第二载板2电连接，第二级电源单元4将第二载板2传输的电流直接传输给集成电路芯片5，可以完全不用经过第一载板1。如此设置可以实现集成电路芯片5的供电完全不用经过第一载板1，且远离集成电路芯片5的信号线路。可以更加节省第一载板1的空间，以用于信号线传输或设置其他功能器件。第一级电源单元3也可以位于第二载板2背离第一载板1的一侧。
[0155]
图22是本发明第十实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例与图21的主要区别在于，第一级电源单元3和第二级电源单元4分别设置在第二载板2的不同侧。第二载板2可以是软线排。具体地，第一级电源单元3设置在第二载板2的上方，第二级电源单元4设置在第二载板2的下方，且第一级电源单元3与第二级电源单元4彼此不堆叠。在一些可替代的实施方式中，第一级电源单元3也可以与第二级电源单元4堆叠设置，进一步减少对第一载板1的面积的占用，并缩短第一级电源单元3和第二级电源单元4之间的供电传输路径长度。第二级电源单元4的功率输出端子可以与集成电路芯片5的功率端子竖直对应设置，以进一步缩短电流传输路径，并利于减少集成电路芯片5的功率端子的数量，利于降低集成电路芯片5的成本。当然第一级电源单元3也可以与第二级电源单元4堆叠设置，进一步缩短电流传输距离，并减小电源模块的 footprint。
[0156]
图23是本发明第十实施例第三种电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例与图21的主要区别在于，设置多个第一级电源单元3，并且多个第一级电源单元3围绕第二级电源单元4设置。多个第一级电源单元 3可以同时从不同的方向向第二级电源单元4供电，以方便第一级电源单元3向第二级电源单元4供电，且可以进一步降低阻抗，提升电源模块供电效率。进一步地，还可以在图23的基础上再增加第一级电源单元3的数量，或者增加第二级电源单元4的数量。
[0157]
图24是本发明第十实施例第四种电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与图23的主要区别在于，进一步在第二载板2上悬挂一个第二级电源单元4，该第二级电源单元4在第一平面的投影位于集成电路芯片5在第一平面的投影范围之外，且位于集成电路芯片5正上方的第二级电源单元4的数量为多个。该实施例通过在第二载板2上挂第二级电源单元4可以增加电源模块的供电能力，且不会或很少额外占用客户主板即第一载板1的表面空间。
[0158]
图25是本发明第十实施例第五种电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与图23的主要区别在于，在第二载板2上悬挂多个第二级电源单元4，并且多个第一级
电源单元3悬挂在第二载板2上，而非直接接触第一载板1。该实施例可以进一步减少对第一载板1的表面空间的占用，便于在第一载板1表面设置更多其他的电子器件。
[0159]
图26是本发明第十实施例第六种电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。该实施例与图24的主要区别在于，第二级电源单元4位于第二载板2背离集成电路芯片5的一侧，第一级电源单3也位于第二载板2背离第一载板1的一侧。具体地，第二载板2位于集成电路芯片5的上方，第一级电源单元3和第二级电源单元4均位于第二载板2的上方。此外，还可以在第二载板2上设置有连接件6，第二载板2或第一级电源单元3 可以直接电连接外部电源。电源模块给集成电路芯片5的供电完全不用经过第一载板1，且功率线路远离集成电路芯片5的信号线路，不会对集成电路芯片5的信号传输造成影响。第一级电源单元3也可以位于所述第一载板1的第一侧和第二载板2之间。
[0160]
图28～图30是本发明第十一实施例的电源模块用于集成电路芯片的示意图。图31是本发明第十一实施例的集成电路芯片的结构示意图。集成电路芯片5包括裸芯片51和封装基板53，封装基板53位于裸芯片51 和第一载板1之间。集成电路芯片5的信号端子54从封装基板53朝向第一载板1的一侧引出，集成电路芯片5的功率端子55从封装基板53背离第一载板1的一侧引出。具体地，集成电路芯片5的信号端子54经封装基板53的下侧引出，集成电路芯片5的功率端子55经封装基板53的上侧引出，且引出的功率端子55不被集成电路芯片5覆盖。最佳的裸芯片 51的功率端子设置在其信号端子的外围，利于功率电流在周围传输给裸芯片51，不会与信号线路交叉，减短传输路径和减少对信号的干扰。
[0161]
图28是本发明第十一实施例第一种电源模块应用于集成电路芯片的结构示意图。图29是图28中电源模块的俯视图。第二级电源单元4位于集成电路芯片5和第二载板2之间，第一级电源单元3位于第一载板1的第一侧和第二载板2之间。具体地，将第二级电源单元4直接放置于引出的功率端子55上方，则第二级电源单元4直接经过封装基板53向裸芯片 51供电。功率电流可不用经过第一载板1，功率传输路径短，利于提升功率模块的效率和动态性能。信号端子54经封装基板53可直接连接到第一载板1上，裸芯片51对外连接的功率线路与裸芯片51对外连接的信号线路之间可以没有交叉，利于降低功率线路对信号线路的干扰。此外，第二级电源单元4可以与裸芯片51采用相同的散热器或散热路径，方便散热。
[0162]
图30是本发明第十一实施例第二种电源模块用于集成电路芯片的示意图。该实施例与图28的主要区别在于，在图28的电源模块中进一步增加第二级电源单元4，且该第二级电源单元4悬挂于第二载板2。通过在第二载板2上悬挂其他的第二级电源单元4，利于提升供电功率，且减小对于第一载板1的表面的占用。第二载板2与第二级电源单元4的连接可以采用焊接或弹性电连接等方式。
[0163]
图31-1是在封装基板内埋电容的集成电路芯片的结构示意图。集成电路芯片5包括裸芯片51和封装基板53，应用中，封装基板53位于裸芯片51和第一载板1之间。在封装基板53内埋电容81，电容81的一端与集成电路芯片5的正极功率端子电连接，电容81的另一端与集成电路芯片5 的负极功率端子电连接。电容81可以作为集成电路芯片5的输入电容，如此的封装结构可以让输入电容更加靠近裸芯片51，更利于减小裸芯片51的输入寄生电感和阻抗，更利于提升输入功率的动态性能，提升集成电路芯片5的运算性能。同时电源模块的结构更加紧凑，更利于电源模块靠近集成电路芯片5，提升电源模块的效率和功率密度。
[0164]
图32是本发明第十二实施例的电源模块用于集成电路芯片的结构示意图。在该实
施例中，还可以将第二载板2作为加强背板(back plate)，将散热器95设置在集成电路芯片5的上方，还可以利用紧固件96，例如螺栓，连接散热器95和第二载板2。紧固件96的安装方式可以为在第二载板2上设置螺丝孔，在第一载板1对应紧固件96的位置可设置通孔，从而实现对散热器95的固定，并实现对集成电路芯片5的适当加压以减小热阻。另外第二载板2还可以提升第一载板1在安装集成电路芯片5的区域的刚度和强度，利于提升集成电路芯片5与第一载板1的连接可靠性。
[0165]
图33是本发明中电源模块的控制原理框图。如图33所示，第二级电源单元4与集成电路芯片5之间直接以粗线示意的方向进行功率传输，而信号线路可以经过第二载板2传输到第一级电源单元3再连接到第一载板1，或者经第二载板2连接到第一载板1。例如第二级电源单元如果是 buck电路(降压式变换电路)，则可以将buck电路的pwm(脉冲宽度调制)控制信号和对输出功率电流的采样信号i，还有buck电路中功率芯片的工作温度信号t等经第二载板2或第一级电源单元3传输到第一载板1 上，与设置在第一载板上的控制器连接。当然，控制器也可以设置到第二载板上。控制器还可能与第一载板1上的电源管理控制器连接，例如通过 pm(power management，电源管理)总线传输使能(enable)信号。如此设置可以简化第二级电源单元4的功率输出端子，更好的与集成电路芯片的功率端子匹配，利于提升电源模块的效率和动态性能，提升功率密度。
[0166]
图34是本发明中一种两级架构的电源模块的电路图。前级采用llc 电路，后级采用buck电路，后级可以是多个buck电路交错并联以提升供电能力。
[0167]
图35～图36示意例举了几种可能的两级电源模块架构，图中标注的电压为示例。图35示出第一级电源单元进行定比降压，第二级电源单元降压调压。例如第一级电源单元采用llc模块，第二级电源单元采用buck 电路，其中va可以为48v直流或400v直流，vb可以为5v直流，vc可以为1v直流。在一些可替代的实施方式中，第一级电源单元进行调压，平均输入电压与平均输出电压比为1:1；第二级电源单元定比降压。例如第一级电源单元采用buck/boost电路(降压/升压电路)，第二级电源单元采用llc电路。其中，va可以为48v直流或400v直流，vb可以为48v 直流或400v直流，vc可以为1v直流。在一些可替代的实施方式中，也可以第一级电源单元降压调压，第二级电源单元定比降压，例如第一级电源单元采用buck电路，第二级电源单元采用llc电路。其中，va可以为48v直流或400v直流，vb可以为36v直流，vc可以为1v直流。
[0168]
图36a示出第一级电源单元采用变压器定比降压，且在某些应用中还可以将变压器的原、副边分离，利于形成更小的前级的变压器原边电路模块、前级变压器和副边电路模块，利于电源模块在第二载板或第一载板的灵活排布，同时后级进行降压和调压，例如第一级电源单元采用llc模块，第二级电源单元采用buck电路。其中va可以为48v直流或400v直流，vb可以为5v直流，vc可以为1v直流。
[0169]
当第一级电源单元采用buck或buck-boost电路，第二级电源单元采用定比电源变换电路，如llc电路，第一级电源单元和第二级电源单元之间通过直流总线进行连接，图36b到图36d给出通过交流总线连接的实施例。前述的实施例一到实施例十二，还可以采用图36b所示意的两级电源架构，第一级电源单元3可以采用能产生方波或交流波的电路，例如变压器原边电路，或llc的原边电路，第二级电源单元4可以采用变压器和输出整流电路，其中的vb是交流。或者图36c所示中，第一级电源单元3中还可以在图36b的基础上增加电压调
整电路，例如buck或buck
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boost电路，如图36c所示，在第一级电源单元中包括了buck或者buck
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boost电路和变压器原边电路(即方波或交流波产生电路)，其中的vb是交流，图36d示意了一种依据图36c所示的2级供电架构方案。其中以 buck电路和半桥的llc电路为例说明，当然桥llc的原边也可以，在第一级电源单元中包括q1和q2组成的buck电路，q3和q4组成的原边方波或交流电流产生电路，在第二级电源单元中包括了变压器以及q5和q6 组成的输出整流电路。两级电源单元之间通过交流总线ac-bus连接。由于交流总线中电流波动大，采用本发明的方案，即采用第二载板2来传输ac-bus，不仅提升效率，还可有效的避免波动大的电流的在第一载板1上传输带来的干扰，可有效降低对集成电路芯片5的信号的干扰。
[0170]
图37～43中的任意电路均可适用于本发明的电源模块，当然本发明也不限于这些电路，也可以适用其他合适的电路。图37是一种buck电路。图38是一种boost电路(升压电路)。图39是一种buck/boost电路。图 40是一种四开关的buck/boost电路。图41是一种llc电路。图42是一种全桥llc电路。图43是一种开关电容(switching capacitor)电路。其中，cin表示输入电容，co表示输出电容，vin表示电路的正极输入端子， gnd表示电路的负极输入端子，vo表示电路的正极输出端子，sw1表示第一半桥电路的中点，sw2表示第二半桥电路的中点，v1表示与vo具有不同输出电压的半桥电路正输出端。本发明的实施方案也可以用于其他的电路拓扑中，例如其他电路包括但不限于cuk电路或flyback电路等。参考类似的设计和分析，均有可能得到类似的性能和效果的改进。
[0171]
综上所述，通过采用本发明的电源模块及集成电路芯片组件，将电源模块分为两级电源单元，为集成电路芯片直接供电的第二级电源单元至少部分位于集成电路芯片的正下方，从而实现第二级电源单元对集成电路芯片的垂直供电，减少对第一载板线路空间和表面空间的占用。
[0172]
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例，并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。