專利名稱：組合式電路及電子元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種負載點組件及應用此負載點組件的組合式電路，更詳細而言，關于一種可減少整體尺寸以提升整體電源的功率密度的負載點組件及應用此負載點組件的組合式電路。
背景技術：
一般的電器采用交流電源，此交流電源經(jīng)由交流對直流轉(zhuǎn)換器(AC to DC converter)轉(zhuǎn)換為數(shù)組直流電源后，便能供給電器內(nèi)部的各個電子元件，以滿足其不同的電力需求。然而，由于電源轉(zhuǎn)換時會有部分損耗，轉(zhuǎn)換成多組直流電源輸出的轉(zhuǎn)換效率不高。因此，若改成先轉(zhuǎn)換成一組直流電源，再將此組直流電源轉(zhuǎn)換成數(shù)組所需的直流電源， 則可大幅提高效率。除此的外，攜帶型電子產(chǎn)品使用直流電源(亦即電池)以供給電力至內(nèi)部電路。同樣地，為配合內(nèi)部電路不同的直流電壓需求，便需使用直流轉(zhuǎn)換器(DC to DC converter)將電池提供的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)組直流電壓，直流轉(zhuǎn)換器包含降壓(Buck)轉(zhuǎn)換器、 升壓(Boost)轉(zhuǎn)換器、升降壓(Buck-Boost)轉(zhuǎn)換器。隨著電源技術的迅速發(fā)展，電壓轉(zhuǎn)換器對電源功率密度及轉(zhuǎn)換器尺寸的要求也越來越高。提高電源功率密度的方法有很多種，常用的方法是通過改變電源電氣方面的特性來提高電源的功率密度，例如提高轉(zhuǎn)換器的工作頻率以大幅度降低一些被動元件(例如電感)的尺寸而改善功率密度。然而實際上影響直流轉(zhuǎn)換器的功率密度和效率的因素還包含很多機構方面的因素，譬如各個元件本身的尺寸以及整個電壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構設計等等。下面所述以電壓轉(zhuǎn)換器的直流轉(zhuǎn)換器中的負載點(Point Of Load，POL)直流轉(zhuǎn)換器為例說明此問題。圖1為一負載點直流轉(zhuǎn)換器的電路圖，其為一降壓轉(zhuǎn)換器(Buck converter)。此負載點直流轉(zhuǎn)換器1包含一電感11、二開關元件12、15 (譬如金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，M0SFET))、一輸出電容 13 與一控制芯片14?？刂菩酒?4通過接收一輸出回饋信號及相關的電壓調(diào)整控制信號Vadj，以控制負載點直流轉(zhuǎn)換器1的運作。圖2A與圖2B分別為一種傳統(tǒng)的負載點直流轉(zhuǎn)換器的俯視與仰視圖。此傳統(tǒng)的負載點直流轉(zhuǎn)換器2以一種組合式電路進行封裝，其輸入及輸出的引腳為傳統(tǒng)的插裝引腳 (Through hole pin)。如圖所示，負載點直流轉(zhuǎn)換器2包含一控制芯片21、一電路板22、四輸入輸出電容23、數(shù)個插裝引腳M、一磁性元件(于此例為電感)25與二開關元件27?？刂菩酒?1與輸出電容23設置于載具22 (通常為一印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB))的一面，而在電路板22的另一面則設有磁性元件25及二個開關元件27。負載點直流轉(zhuǎn)換器2通過數(shù)個插裝引腳M插裝至一主電路板(圖未示出)。然而，插裝引腳M會占據(jù)電路板22表面的一部分面積；此外，引腳M具有支撐作用，故電路板22需要有一定的厚度，以致增加了負載點直流轉(zhuǎn)換器2的體積，更降低其整體功率密度。另一種傳統(tǒng)負載點直流轉(zhuǎn)換器的俯視與仰視圖則如圖3A和圖;3B所揭示。此種傳統(tǒng)的負載點直流轉(zhuǎn)換器3以另一種組合式電路進行封裝，其輸入及輸出的引腳為波浪形引腳(Wave pin)，引腳貼附在電路板的表面。如圖所示，負載點直流轉(zhuǎn)換器3包含三個電容 31 (包含輸出電容及/或輸入電容)、一開關元件32、多個波浪形引腳33、一載具34、一磁性元件35與一控制芯片36。電容31、開關元件32及磁性元件35設置于載具34(通常為一印刷電路板)的一面，而在載具34的另外一面則設有控制芯片36。負載點直流轉(zhuǎn)換器3 透過波浪形引腳33與主電路板(圖未示出)連接。然而，這種波浪形引腳33除了會占據(jù)電路板34 —定的空間外，波浪形引腳33本身具有一定的高度，而這些都會增加負載點直流轉(zhuǎn)換器3的體積，并降低其功率密度。綜上所述，現(xiàn)有的封裝方式中，負載點直流轉(zhuǎn)換器均受限于引腳，使得整體體積較大且功率密度較低。是故，為解決此等問題，提出一種新型的組合式電路，用以提升電子裝置(尤其是電壓轉(zhuǎn)換器)的功率密度，并縮小整體尺寸，便為此領域所亟需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的提供一種負載點組件。為達成此目的本發(fā)明的負載點組件包含一電感、至少一輸入電容以及至少一開關元件。電感具有一第一表面及與第一表面相對的一第二表面，第一表面及第二表面上有復數(shù)個導體，位于電感的第一表面的復數(shù)個導體作為負載點組件的一輸出端；至少一開關元件堆迭于電感上，并通過電感的第二表面上的復數(shù)個導體與電感電性連接。其中，至少一輸入電容及至少一開關元件通過復數(shù)個導體電性連接至一載具，載具用以承載負載點組件。在參閱附圖及隨后描述的實施方式后，本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者便可了解本發(fā)明的目的，以及本發(fā)明的技術手段及實施態(tài)樣。


圖1為傳統(tǒng)負載點模組電源的電路圖；圖2A為傳統(tǒng)采用插裝引腳的負載點直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖2B為傳統(tǒng)采用插裝引腳的負載點直流轉(zhuǎn)換器的仰視圖；圖3A為傳統(tǒng)采用波浪形引腳的負載點直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖;3B為傳統(tǒng)采用波浪形引腳的負載點直流轉(zhuǎn)換器的仰視圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第一電子元件的俯視圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第一電子元件的仰視圖；圖4C為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第一電子元件的另一俯視圖；圖4D為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第一電子元件的另一仰視4
圖5A至圖5E根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，第一導體層包覆第一電子元件的各步驟制作結(jié)果；圖6A為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器仰視圖；圖6B為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器俯視圖；圖6C為包含本發(fā)明第一實施例的直流轉(zhuǎn)換器的組合式電路俯視圖；圖7A為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，第二電子元件與第一導體層連接的俯視圖；圖7B將根據(jù)本發(fā)明第二實施例的直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖8A為根據(jù)本發(fā)明第六實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第二電子元件的俯視圖；圖8B為根據(jù)本發(fā)明第六實施例的直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖9A為根據(jù)本發(fā)明第七實施例的直流轉(zhuǎn)換器中，包覆有第一導體層的第四電子元件的俯視圖；圖9B為根據(jù)本發(fā)明第七實施例的直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明第八實施例的直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖；圖IlA為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖；圖IlB為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖仰視圖；圖IlC為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的共燒磁性材料基板、第一導體層及導體的示意圖；圖IlD為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的共燒磁性材料基板去除第一層磁性材料基材后的示意圖；圖IlE為圖IlC的內(nèi)部結(jié)構透視圖；圖IlF為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的共燒磁性材料基板除第一層、第二層及最后一層以外的其他內(nèi)層線路示意圖；圖IlG為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的共燒磁性材料基板的最后一層線路示意圖；圖12A為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖；圖12B為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖仰視圖；圖12C為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的磁性材料基板、第一導體層以及導體的示意圖；圖12D為圖12C的內(nèi)部結(jié)構透視圖；圖13A為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖；圖13B為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的負載點直流轉(zhuǎn)換器俯視圖仰視圖；圖13C為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的磁性材料基板、第一導體層、絕緣層以及導體的示意圖；圖13D為圖13C的側(cè)視圖；圖13E為根據(jù)本發(fā)明第五實施例的未覆蓋絕緣層的磁性材料基板的示意圖；圖13F為圖13E的內(nèi)部結(jié)構透視圖；圖14A為以鐵粉芯壓合制成的電感的俯視圖；圖14B為以鐵粉芯壓合制成的電感的仰視圖14C為電感線圈引腳的示意圖；以及圖14D為電感內(nèi)線圈的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式為有效提升電子裝置(尤其是電壓轉(zhuǎn)換器)的功率密度，并縮小整體尺寸，本發(fā)明提出一種新型引腳設計，廣泛應用于目前常見的多種電子裝置中。請參閱圖4A、4C及圖4B、 4D所示，其分別顯示本發(fā)明第一實施例中的一電感性元件62的仰視圖與俯視圖。更詳細而言，電感性元件62可為一電感，于實際應用時，電感性元件62可為一共燒磁性材料電感或一繞線壓合式電感。須說明的是，于本實施例的電感性元件62僅為說明之用，實際上，可應用本發(fā)明所揭露的技術于一般的電子元件主體上，例如場效應晶體管等。本發(fā)明的特征之一于電感性元件62的外表面包覆一第一導體層61，第一導體層 61具有一連接導體40與一引腳導體40，，其中連接導體40包覆電感性元件62外表面的一第一表面，引腳導體40’則包覆電感性元件62外表面的一第二表面，引腳導體40’為電感性元件62的引腳，例如電感的引腳。當應用本發(fā)明于其他電子元件主體上時，例如應用于場效應晶體管時，該引腳可為場效應晶體管的柵極、源極和漏極等。電感性元件62本身通過引腳導體40’與外界電路相連接。于本實施例中，第一表面包含電感性元件62外表面的一部分側(cè)面、一部分頂面及一部分底面等數(shù)個區(qū)域；第二表面則包含電感性元件62外表面其他一部分的側(cè)面與其他部分的頂面等數(shù)個區(qū)域，其中第4B圖中朝上的表面定義為電感性元件62的頂面，而圖4A中朝上的表面則定義為電感性元件62的底面。前述第一表面及第二表面涵蓋電感性元件62外表面的范圍及相關附圖顯示的態(tài)樣僅為例示說明，并非用以限制本發(fā)明，實際上第一表面及第二表面所涵蓋的面積可依實際需求而調(diào)整之。此外，須強調(diào)的是，本實施例的電感性元件62外表面上的連接導體40中至少一部分與引腳導體40’間相互隔離，亦即連接導體40的至少一部分與引腳導體40’兩者之間于外表面上并無直接的實體及電性連接。更詳細而言，電感性元件62僅于與其它電子元件或電路板連接時，其連接導體40始有部分間接地透過其它電子元件或電路板與引腳導體40’電性連接。于其他實施態(tài)樣中，電感性元件62外表面上的連接導體40，亦可全部與引腳導體40’間相互隔離，亦即全部連接導體40均與引腳導體40’兩者之間于外表面上并無直接的實體及電性連接。更詳細而言，電感性元件62僅于與其它電子元件或電路板連接時，其連接導體40全體間接地透過其它電子元件或電路板與引腳導體40’電性連接。請合并參閱圖4A、圖4B、圖4C以及圖4D。于本實施例中，引腳導體40’具有二引腳 41、45，設置于電感性元件62外表面的兩端，作為電感性元件62的引腳，以電性連接電感性元件62與其他任一元件或者載具(例如一電路板)。此外，連接導體40可配合實際需求， 而有不同的設計，于本實施例中，連接導體40具有數(shù)個不同的導體區(qū)域42、43、44、47、48， 包覆且貼附于電感性元件62本體上的第一表面。譬如，導體區(qū)域42、43、44作為功率引腳， 用以連接至一場效應晶體管；導體區(qū)域47、48作為為信號引腳，用以連接至一控制芯片。其中作為功率引腳的導體區(qū)域43具有較大的面積，且與連接導體40的其他導體區(qū)域42、44、 47、48間的間距較小，故可使電感性元件62的頂面(即第4B圖中朝上的該面)幾乎完全被連接導體40的導體區(qū)域42、43、44、47及48所覆蓋。如同前述，由于電感性元件62外表面上的連接導體40至少一部分與引腳導體40’之間相互隔離，亦即連接導體40至少一部分與引腳導體40’兩者之間于電感性元件62外表面上并無直接實體及電性連接。更詳細而言，電感性元件62僅于與其它電子元件或電路板連接時，其引腳導體40’始與至少部分連接導體40表面間接地透過其它電子元件或電路板電性連接。因此，于電感性元件62外表面上連接導體40的部分導體區(qū)域42、43、44、47、48與引腳導體40，的引腳41、45并無直接的電性連接。此大面積的引腳設計不但有助于實質(zhì)增加第一電子元件(即電感)62的散熱面積，對于應用電感性元件62的電子裝置(例如電壓轉(zhuǎn)換器)整體的散熱性能亦可有效提升。通常而言，圖4A和圖4B中第一導體層61的引腳導體40，乃于連接導體40形成之前制作完畢。以前述電感性元件62是一繞線壓合式電感140為例，電感140及制造電感 140的引腳導體40，的流程示意圖，如圖14A至14D所示。其中，圖14A和圖14B分別為普通鐵粉芯所壓合制成的電感俯視圖與仰視圖，圖14C所示為線圈引腳折彎前的形狀，圖14D 所示則為磁性材料部分中線圈的結(jié)構。詳言之，此電感140包括一磁性材料部分141以及一內(nèi)部金屬線圈142，而內(nèi)部金屬線圈142的兩端則分別與引腳導體143連接。將鐵粉芯包覆內(nèi)部金屬線圈142并進行壓合，則外部便可得磁性材料部分141，而內(nèi)部金屬線圈142兩端的引腳導體143則彎折貼附于電感140的一第二表面。另一方面，于本實施例中第一導體層61的連接導體40主要可以通過兩種方式形成于電感性元件62的外表面。一種方法是在電感性元件62本體的表面上直接形成連接導體40，另一種方法則獨立完成連接導體40之后，再將其固定至電感性元件62本體的第一表面處，詳如后述。其中，于電感性元件62本體表面上形成連接導體40的具體實施方法包含下列步驟首先，于電感性元件62本體表面上形成一層導電材料，例如銅，其中形成導電材料的方法包含以化學氣相沉積或物理氣相沉積法，例如蒸鍍、濺鍍(sputtering)，或者噴涂導電材料等表面金屬化的沉積制程將一導電材料層形成于電感性元件62本體表面上。其次，再以曝光、顯影制程，圖案化導電材料層，以形成連接導體40于電感性元件62本體表面中的第一表面上。其次，如圖5A至圖5E顯示，另一種于電感性元件62本體表面上形成第一導體層 61的方法可通過下列二種方式達成。首先，于外部獨立完成一包含第一導體層61的框架 51，如圖5A所示；其次，如圖5B所示，于制作電感性元件62時，于電感性元件62的模具中加入此附有第一導體層61的框架51，并于電感性元件62的壓合制程中將此框架51合并壓入電感性元件62的外表面；壓合完成后，如圖5C所示，將多余的框架51切除，再彎折所剩余的第一導體層61，使第一導體層61得包覆電感性元件62的第一表面，如此即可形成包覆完整的一集成結(jié)構53。第二種方式中，如圖5B所示，于附有第一導體層61的框架51鄰近電感性元件62 第一表面的一側(cè)刷上一層粘結(jié)膠(于此實施例中，此粘結(jié)膠可熱固化)；其次，將框架51粘結(jié)至電感性元件62的外表面，再折彎框架51使第一導體層61得包覆電感性元件62的第一表面；最后以一熱制程以熱固化粘結(jié)膠后，即可將第一導體層61固定包覆于電感性元件 62的第一表面，以得到此集成結(jié)構53。承上所述，以本實施例前述方法所得到的集成結(jié)構53中，第一導體層61與電感性元件62間的最大間隙小于0. 3mm。將框架51折彎以包覆電感性元件62的集成結(jié)構53，其仰視圖與俯視圖分別如圖5D與圖5E所示。請參閱圖6A、圖6B及圖6C，其顯示本發(fā)明第一實施的具體應用，其中圖6A和圖6B 分別顯示一直流轉(zhuǎn)換器的俯視圖和仰視圖，圖6C所示者包含此直流轉(zhuǎn)換器組合式電路的俯視圖。圖6A和圖6B顯示的直流轉(zhuǎn)換器60應用前述具有大面積引腳的電感性元件62，直流轉(zhuǎn)換器60可應用于負載端的降壓轉(zhuǎn)換器，亦即可應用于一負載點直流轉(zhuǎn)換器。圖6C所示的組合式電路4，應用直流轉(zhuǎn)換器60的一電路結(jié)構，詳如后述。如圖，于此實施例中，組合式電路4包含二個用以承載電子元件的第一載具與第二載具，例如分別為一第一電路板69、一第二電路板63，組合式電路4更包含一第一導體層 61、一電感性元件62、一第一電子元件66、二第二電子元件64、65以及二第三電子元件67、 68。其中，除第一電路板69外，其余元件可共同組成前述的直流轉(zhuǎn)換器60。于此實施例中， 電感性元件62、第一電子元件66、第二電子元件64、65及第三電子元件67、68分別為電感、 控制芯片、電容及場效應晶體管；而于其他實施態(tài)樣中，各個電子元件可為一電感、一電阻、 一電容、一場效應晶體管、一控制芯片與一集成電路其中之一，而集成電路則以一電感、一電阻、一電容、一場效應晶體管與一控制芯片至少其中之二集成而得。其中，作為第三電子元件67、68的場效應晶體管亦可稱為一開關元件或一功率元件，且此場效應晶體管為一金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。請參閱圖6A、圖6B及圖6C所示，第一電路板69與包覆電感性元件62第一表面的連接導體40電性連接。第一電子元件66亦與包覆電感性元件62第一表面的連接導體40 電性連接，更詳細而言，第一電子元件66透過第二電路板63與連接導體40電性連接。如圖6A與圖6B所示，電感性元件62、第一電子元件66、第二電子元件64、65、第三電子元件67、68裝設至第二電路板63，以形成直流轉(zhuǎn)換器60。更詳細而言，第二電路板63 通常為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其具有二相對側(cè)面，其中一側(cè)面安裝包覆第一導體層61的電感性元件62及第二電子元件64、65 ；另一方面，第二電路板63的另一側(cè)面則安裝第一電子元件66及第三電子元件67、68，如圖6B所示。圖6C將具有前述集成結(jié)構53的直流轉(zhuǎn)換器60安裝至第一電路板69上以形成組合式電路4的結(jié)構立體圖。如圖所示，直流轉(zhuǎn)換器60通過與包覆于電感性元件62連接導體40作為引腳的導體區(qū)域42、
43、44、47、48貼裝至第一電路板69上。由于電感性元件62連接導體40的導體區(qū)域42、43、44、47、48分布于電感性元件 62的外表面，使直流轉(zhuǎn)換器60適足透過電感性元件62中連接導體40的導體區(qū)域42、43、
44、47、48與第一電路板69電性連接，故此直流轉(zhuǎn)換器60裝設至第一電路板69時，所占據(jù)的第一電路板69空間極小。另一方面，由于直流轉(zhuǎn)換器60安裝到第一電路板69時，通過電感性元件62本體作為整個直流轉(zhuǎn)換器60的機械支撐，因而實際應用時可薄化第二電路板63，以大幅減少第二電路板63所需的厚度，節(jié)省直流轉(zhuǎn)換器60甚至組合式電路4 一定的空間，如此藉以有效地提高直流轉(zhuǎn)換器60的功率密度。此外，因第一電子元件66和第三電子元件67、68為主要的發(fā)熱元件，第一電子元件66的引腳66a與第三電子元件67、68的引腳67a、68a可透過第一導電層61加強直流轉(zhuǎn)換器60的整體散熱能力。由于第二電路板63厚度已實質(zhì)薄化，具有導熱性極佳的特性，因而第一電子元件66以及第三電子元件67、68的熱量很容易便能在第二電路板63內(nèi)傳開， 并通過與第一導體層61連接的第一電子元件66和第三電子元件67、68的輔助將直流轉(zhuǎn)換器60的熱量傳遞至第一電路板69。 以上所述本發(fā)明的一實際應用，其可依據(jù)實際需求而進行變化。舉例而言，以下所述本發(fā)明的第二實施例亦應用前述相同的特征于一直流轉(zhuǎn)換器70的組合式電路，如圖7A 和圖7B所示。第二實施例與第一實施例的不同處在于第一實施例的第二電子元件64、65 先電性連接至第二電路板63，通過第二電路板63而與第一導體層61的連接導體40電性連接；而第二實施例的第二電子元件72、73則與電感性元件74外表面的連接導體71直接地進行實體與電性連接，更詳細而言，第二電子元件72、73直接安裝于連接導體71上，即如圖 7A所示，而采用前述連接方式的直流轉(zhuǎn)換器70的立體結(jié)構圖則如圖7B所示。
需注意的是，本實施例采用將第一導體層71包覆于第一電子元件(即電感)74表面的結(jié)構，于本實施例的其他實施態(tài)樣中，第一導體層71亦可改成包覆于前述第一電子元件(圖未示出)或第三電子元件(圖未示出)的表面，再將第二電子元件(即電容)72、73 直接貼附至包覆于第一電子元件或第三電子元件表面的第一導體層71上，以達到前述提升功率密度及縮小體積的相同效果。本發(fā)明的第三實施例亦為一種應用于一直流轉(zhuǎn)換器的組合式電路，尤其是一負載點直流轉(zhuǎn)換器，其相關圖式如圖IlA至IlG所示。圖IlA和圖IlB分別為負載點直流轉(zhuǎn)換器110的俯視圖和仰視圖，其中負載點直流轉(zhuǎn)換器110以共燒磁性材料(Co-fired ferrite material)電感為基板。負載點直流轉(zhuǎn)換器110包含了一電感性元件、一第一導體層112、 二第二電子元件、一第四電子元件以及一電感線圈116。于此實施例中，電感性元件將數(shù)層共燒磁性材料基板111迭置形成，第二電子元件均為電容114，第四電子元件為集成一場效應晶體管(尤其為金屬氧化半導體場效應晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET))與一控制芯片的集成電路115。如前所述，第一導體層112 包含一連接導體與一引腳導體，此實施例中連接導體具有四個引腳118以及與的相連接的導體113，引腳導體具有二個引腳117以及與的相連接的導體113。第一導體層112包覆于迭置后的共燒磁性材料基板111外表面的一第一表面，此第一表面包含上表面、下表面以及側(cè)面，更詳細而言，側(cè)面由導體113所包覆。上表面的第一導體層112提供電容114以及集成電路115等的電性連接；而當組合式電路安裝到一載具(于此為一主電路板且圖未示出)時，可以通過下表面的第一導體層112與載具電性連接；包覆于側(cè)面的第一導體層112中的導體113則電性連接了位于上表面及下表面的第一導體層112。詳言的，共燒磁性材料電感111由多層磁性材料基材燒結(jié)而成，其制作方式與低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)的作法相似。如圖IlE所示，電感線圈116則包含多個連接導電元件119，其作法乃是在中間各層的磁性材料基材上制作多個通孔，將各層的磁性材料基材平行堆迭起來后，各層上基材上的對應通孔在于磁性材料層平行的平面上的投影基本重迭。同樣在各層的磁性材料的兩邊制作多個半圓通孔，接著將每層通孔內(nèi)填入金屬，例如銀(Ag)、鈀(Pd)、金(Au)或銅(Cu)，以制作出電感線圈116 的連接導電元件119以及引腳117、118。在最上層磁性材料的上表面以及最下層磁性材料的下表面制作多條導體，每條導體連接該層磁性材料上的兩個通孔。最后，再將多層磁性材料基材壓合，便可形成電感線圈116以及部分的第一導體層113，其中電感線圈116電性連接至引腳導體的引腳117。
在制作完成的電感上下表面再各迭一層磁性材料或者涂一層絕緣的材料，并在該層磁性材料或者絕緣材料上制作對應的半圓形通孔且添入金屬，形成共燒磁性材料基板 111。將第一導體層112即形成于共燒磁性材料基板111的表面上，以安裝電子元件，譬如電容114與集成了場效應晶體管與控制芯片的集成電路115，于基板111以電性連接第一導體層112，而形成如圖IlA及圖IlB所示的整個負載點直流轉(zhuǎn)換器110。圖IlC為共燒磁性材料基板111、第一導體層112的示意圖。圖IlD為共燒磁性材料基板111去除第一層磁性材料基材后的示意圖，以顯示共燒磁性材料基板111內(nèi)部的電感線圈116與引腳的電性連接。圖IlE則為圖IlD的內(nèi)部結(jié)構透視圖，由此圖中，便可看出電感線圈116纏繞的方向， 且可清楚顯示引腳117連接了電感線圈116。圖IlF為共燒磁性材料基板111除第一層、第二層及最后一層以外的其他內(nèi)層線路示意圖。圖IlG則為共燒磁性材料基板111的最后一層線路示意圖。從圖中可以看到共燒磁性材料基板111外表面上的連接導體的至少一部分或者全部與引腳導體之間相互隔離，亦即連接導體至少一部分或者全部與引腳導體兩者之間于外表面上并無直接的實體及電性連接。更詳細而言，連接導體的至少一部分或者全部與引腳導體兩者之間為間接連接，即當共燒磁性材料基板111上堆迭了其它的電子元件如電容114以及集成電路115等時，其連接導體的引腳118始間接地透過其它電子元件與引腳導體的引腳117電性連接。本發(fā)明的第四實施例同樣為一種應用于一直流轉(zhuǎn)換器的組合式電路，尤其是一負載點直流轉(zhuǎn)換器120，其相關圖式如圖12A至12D所示。圖12A和圖12B分別為電感線圈 127壓合于磁性材料基板125中的負載點直流轉(zhuǎn)換器120的俯視圖與仰視圖。負載點直流轉(zhuǎn)換器120包含一第四電子元件、二第二電子元件、一第一導體層123以及一電感性元件。 第四電子元件為一集成了場效應晶體管(尤其為M0SFET)與控制芯片的集成電路121，二第二電子元件均為電容122，電感性元件則包含了前述的磁性材料基板125及電感線圈127。 如前所述，第一導體層123包含具有四個引腳124的連接導體以及具有二引腳126的引腳導體，連接導體的每一引腳1 與引腳導體的每一引腳1 均包含一導體129。第一導體層123包覆于磁性材料基板125外表面的一第一表面，此第一表面包含上表面、下表面以及側(cè)面，更詳細而言，側(cè)面由第一導體層123中的導體1 所包覆。而集成電路121與電容122直接貼裝于磁性材料基板125上的第一導體層123，并與的直接接觸形成電性連接。更詳細而言，導體129以通孔的形式穿過磁性材料基板125的上下表面，以于磁性材料基板125的上下表面形成電性連接。而當組合式電路安裝到一載具(于此為一主電路板且圖未示出)))時，可以通過第一導體層123與載具電性連接。同時，引腳導體的二引腳126中的導體129與磁性材料基板125內(nèi)部的電感線圈127 二端的扁平的線圈引腳 128相連接以形成電性連接。圖12C為磁性材料基板125、第一導體層123以及導體129的示意圖，圖12D為圖12C的內(nèi)部結(jié)構透視圖，由此圖中，便可看出電感線圈127的兩端的線圈引腳128與引腳導體的引腳126的導體129相連接。如同第三實施例所述，電感線圈127于制作磁性材料基板125時即已壓合于其中。 且如前所述，從圖中可以看到連接導體的引腳124的至少一部分或者全部與引腳導體的引腳126的間相互隔離，亦即連接導體的引腳124的至少一部分或者全部與引腳導體的引腳 126兩者的間于外表面上并無直接的實體及電性連接。本發(fā)明的第五實施例仍為一種應用于一直流轉(zhuǎn)換器的組合式電路，尤其是一負載點直流轉(zhuǎn)換器，其相關圖式如圖13A至13F所示。其中圖13A和圖1 分別為通過通孔在磁性材料基板136內(nèi)部制作電感線圈138的負載點直流轉(zhuǎn)換器13的俯視圖與仰視圖。負載點直流轉(zhuǎn)換器13包含一第四電子元件、二第二電子元件、一絕緣層133、一第一導體層134 以及一電感性元件。第四電子元件為一集成了場效應晶體管(尤其為M0SFET)與控制芯片的集成電路131，二第二電子元件均為電容132，電感性元件包含如前所述的磁性材料基板 136以及電感線圈138。第一導體層134包含具有四引腳135的連接導體以及具有二引腳 137的引腳導體，連接導體的每一引腳135與引腳導體的每一引腳137均包含一導體139。第一導體層134包覆于磁性材料基板136外表面的一第一表面，此第一表面包含下表面以及側(cè)面，更詳細而言，側(cè)面由第一導體層134中的導體139所包覆；此外，第一導體層134更包覆了位于磁性材料基板136外表面的上表面的絕緣層133。而集成電路131與電容132直接貼裝于磁性材料基板136的第一導體層134的上表面，并與之直接接觸形成電性連接。更詳細而言，導體139以通孔的形式穿過磁性材料基板136的上下表面，以于磁性材料基板136的上下表面形成電性連接。如前所述，絕緣層133夾置于第一導體層134 與磁性材料基板136之間，用以使兩者絕緣。而當組合式電路安裝到一載具(于此為一主電路板且圖未示出))))))時，可以通過第一導體層Π4與載具電性連接。圖13C為磁性材料基板136、第一導體層134、絕緣層 133以及導體139的示意圖，圖13D則為圖13C的側(cè)視圖，該些圖式分別顯示各層的結(jié)構。 于圖13E中，其示意未覆蓋絕緣層133的磁性材料基板136的示意圖，此圖中，二引腳137 的二連接導電元件139’均用以連接電感線圈138與導體139。圖13F為圖13E的內(nèi)部結(jié)構透視圖，藉此可看出電感線圈138的繞制方向。本實施例的具體實現(xiàn)方法可以如下，電感線圈138是在磁性材料基板136上通過鉆通孔和通孔電鍍等方式制得。然后再于磁性材料基板136上表面涂敷粘性的絕緣層133， 然后將第一導體層134壓合于磁性材料基板136的表面，再通過鉆通孔及通孔的電鍍的方式得到導體139，此舉恰與PCB的制作過程類似。并且，如前所述，從圖中可以看到連接導體的引腳135的至少一部分或者全部與引腳導體的引腳137之間相互隔離，亦即連接導體的引腳135的至少一部分或者全部與引腳導體的引腳137兩者之間于外表面上并無直接的實體及電性連接，其連接為透過電路板或其他電子元件，例如集成電路131、電容132等間接方式連接?？偠灾?，第三實施例至第五實施例均以電感的磁性材料作為整個負載點直流轉(zhuǎn)換器的基板。作為電感性元件本體的電感磁性材料基板的上表面包覆有一第一導體層，用以連接各個電子元件的電氣信號，電子元件包括一電感、一電阻、一電容、一場效應晶體管、 一控制芯片與一集成電路其中之一，而集成電路則以一電感、一電阻、一電容、一場效應晶體管與一控制芯片至少其中之二集成而得，且此電子元件與第一導體層的電性連接可以通過表面貼裝或打線接合(wire bond)等連接方式實現(xiàn)。電感的下表面為負載點直流轉(zhuǎn)換器的電氣信號的輸出及輸入端，亦即負載點直流轉(zhuǎn)換器的引腳，用以焊接于一電路板(即前述各實施例的第一載具)之上。電感的上下表面均由第一導體層中的導體連接。需強調(diào)的是，若將電容、電阻等電子元件集成于負載點直流轉(zhuǎn)換器中，將更有利于減少負載點直流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的寄生參數(shù)所帶來的影響，故可得到更好的電氣性能，尤其針對小型高頻的負載點直流轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的第六實施例亦是將第一實施例所述的特征應用于一直流轉(zhuǎn)換器中，其相關圖式如圖8A與圖8B所示。于此實施例中，一直流轉(zhuǎn)換器80亦可連接至第一載具(于此為一電路板，且圖未示出)。此實施例的直流轉(zhuǎn)換器80包含一第二載具、一電感性元件89a、 一第一電子元件85、二第二電子元件89b以及二第三電子元件89c，第二載具例如可為一第二電路板88。如第一實施例中所述類似，第一電子元件85表面亦包覆一第一導體層以提供直流轉(zhuǎn)換器與第一載具的電性連接，其中第一導體層包含一連接導體以及一引腳導體84， 其中連接導體具有數(shù)個引腳81、82、83、86、87。于此實施例中，電感性元件89a、第一電子元件85、第二電子元件89b及第三電子元件89c分別為電感、控制芯片、電容及場效應晶體管。本發(fā)明的第七實施例同樣以前述相同特征應用于一直流轉(zhuǎn)換器90。如圖9A、圖 9B所示，于此實施例中，直流轉(zhuǎn)換器90亦可連接至一第一載具(于此為一電路板且圖未示出)，而直流轉(zhuǎn)換器90則包含一第二載具、一電感性元件98a、一第一電子元件98b、二第二電子元件98c以及二第三電子元件93，第二載具為一第二電路板97，與第六實施例中所述類似，第三電子元件93表面包覆了一第一導體層以提供直流轉(zhuǎn)換器與第一載具的電性連接，其中第一導體層則包含一連接導體與一引腳導體94，連接導體具有數(shù)個引腳91、92、 95、96。于此實施例中，電感性元件98a、第一電子元件98b、第二電子元件98c及第三電子元件93分別為電感、控制芯片、電容及場效應晶體管。本發(fā)明的第八實施例如圖10所示。于此實施例中，直流轉(zhuǎn)換器100同樣包含一第二載具、一電感性元件106、一第一電子元件101、二第二電子元件107以及二第三電子元件 103、104。于此實施例中，第二載具為一第二電路板102 ；與前述實施例類似，二第一導體層 105110 包覆于電子元件101、103、104表面以提供直流轉(zhuǎn)換器100與一第一載具(于此為一電路板且圖未示出)的電性連接；其中電感性元件106、第一電子元件101、第二電子元件107及第三電子元件103、104分別為電感、控制芯片、電容及場效應晶體管。以上所述的直流轉(zhuǎn)換器皆由數(shù)個獨立的電子元件所組成，惟隨著封裝技術的發(fā)展，越來越多電子元件可共同封裝成一個單獨的元件，進而形成一集成電路，進一步縮小電子元件的體積。因此，前述包覆有連接導體的電子元件也可以為一集成電路。前述各實施例雖均將組合式電路應用于直流轉(zhuǎn)換器中，但須注意的是，本發(fā)明的組合式電路更可適用于其他類型的轉(zhuǎn)換器中以提供轉(zhuǎn)換器與電路板間的連接。本發(fā)明采用大面積的導體層作為引腳結(jié)構，不但可助于加強各個電子元件的散熱性能，更對直流轉(zhuǎn)換器的整體散熱性能的改善帶來莫大的幫助，是故，采用本發(fā)明的連接結(jié)構，可使直流轉(zhuǎn)換器的元件整合集成度提高，且能縮小直流轉(zhuǎn)換器的整體尺寸、提升其功率
也/又。上述的實施例僅用以例舉本發(fā)明的實施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術特征，并非用來限制本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權利范圍應以權利要求為準。
權利要求
1.一種負載點組件，包含一電感，具有一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面及第二表面上有復數(shù)個導體，位于該電感的該第一表面的該復數(shù)個導體作為該負載點組件的一輸出端；至少一輸入電容，以及至少一開關元件，堆迭于該電感上，并通過該電感的該第二表面上的該復數(shù)個導體與該電感電性連接；其中，該至少一輸入電容及該至少一開關元件通過該復數(shù)個導體電性連接至一載具， 該載具用以承載該負載點組件。
2.如權利要求1所述的負載點組件，其特征在于，還包含一中介電路板，該中介電路板設置于該電感及該至少一開關元件之間，并電性連接至該電感及該至少一開關元件，該中介電路板具有一第一表面及一第二表面。
3.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，該至少一開關元件設置于該中介電路板上并通過該中介電路板電性連接至該電感。
4.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，該至少一輸入電容設置于該中介電路板的與該電感相鄰的第二表面上，并通過該中介電路板電性連接至該電感。
5.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，該至少一輸入電容設置于該中介電路板的與該電感相對的該第一表面上，并通過該中介電路板電性連接至該電感上。
6.如權利要求1所述的負載點組件，其特征在于，該復數(shù)個導體位于該電感的一側(cè)面， 并且從該電感的該第一表面延伸至該電感的該第二表面。
7.如權利要求6所述的負載點組件，其特征在于，該至少一輸入電容設置于該電感的該側(cè)面，并通過該側(cè)面上的該復數(shù)個導體電性連接至該電感。
8.如權利要求1所述的負載點組件，其特征在于，還包含一集成電路(IC)控制器，用以控制該至少一開關元件，并設置于該電感的該第二表面上。
9.如權利要求8所述的負載點組件，其特征在于，該集成電路控制器及該至少一開關元件集成于一集成電路封裝體。
10.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，還包含一集成電路控制器，用以控制該至少一開關元件，并設置于該中介電路板上。
11.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，還包含一輸出電容，設置于該中介電路板的與該電感相鄰的該第二表面上，并通過該中介電路板電性連接至該電感。
12.如權利要求2所述的負載點組件，其特征在于，還包含一輸出電容，設置于該中介電路板的與該電感相對的該第二表面上，并通過該中介電路板電性連接至該電感。
13.如權利要求6所述的負載點組件，其特征在于，還包含了一輸出電容，設置于該電感的該側(cè)面，并通過該側(cè)面上的該復數(shù)個導體電性連接至該電感。
14.如權利要求1所述的負載點組件，其特征在于，還包含一連接導電元件貫穿該電感，并電性連接該第一表面及該第二表面上的該復數(shù)個導體。
全文摘要
組合式電路及電子元件。本發(fā)明公開了一種負載點組件，包含一電感、至少一輸入電容及至少一開關元件。電感具有一第一表面及與第一表面相對的一第二表面，第一表面及第二表面上有復數(shù)個導體，位于電感的第一表面的復數(shù)個導體作為負載點組件的一輸出端；至少一開關元件堆迭于電感上，并通過電感的第二表面上的復數(shù)個導體與電感電性連接。其中，至少一輸入電容及至少一開關元件通過復數(shù)個導體電性連接至一載具，載具用以承載負載點組件。
文檔編號H02M1/00GK102412702SQ20111035455
公開日2012年4月11日 申請日期2008年1月7日 優(yōu)先權日2008年1月7日
發(fā)明者應建平, 曾劍鴻, 楊威, 洪守玉 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司