[發明專利]具有嵌入式功率器件模塊的電子系統和插入器

在審

• 申請號: 202011111091.8
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112689388A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: D·克拉夫特;D·加利波
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H05K1/18
• 分類號: H05K1/18;H05K1/16;H05K1/02;H02M1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩

本公開的實施例總體上涉及具有嵌入式功率器件模塊的電子系統和插入器。用于處理器的插入器包括：電絕緣材料，電絕緣材料具有第一主側和第二主側，第二主側與第一主側相對；多個導電結構，導電結構被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為提供在電絕緣材料的第一主側處的用于處理器襯底的電接口，并且被配置為提供從電接口到電絕緣材料的第二主側的電連接；以及功率器件模塊，功率器件模塊被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為將在電絕緣材料的第二主側處提供的電壓轉換為在電絕緣材料的第一主側處的更低的電壓。

背景技術

許多類型的電子系統包括：一個或多個處理器，處理器附接到電路板(諸如，印刷電路板(PCB))；存儲器，可以是易失性的和/或非易失性的；以及功率轉換器，用于將施加到板上的高輸入電壓轉換為適用于為處理器和存儲器供電的一個或多個更低電壓。處理器包括但不限于：中央處理單元(CPU)、微處理器、圖形處理單元(GPU)、數字信號處理器(DSP)、圖像處理器、網絡或分組處理器、協處理器、多核處理器、前端處理器、基帶處理器等。

理想地，在電子系統的電路板上以盡可能高的電壓將功率從功率轉換器傳輸到處理器和存儲器，以最小化電流，從而減少I²R功率損耗。但是，處理器通常被放置在單獨的襯底上，通過該襯底可以實現處理器與電路板之間的連接。設計具有最小層間電容的許多類型的處理器襯底以實現高性能，例如在GHz范圍內。由低電介質常數材料構成的處理器襯底具有更低的擊穿電壓。這樣，許多類型的常規的處理器襯底不能承受相對更高的電壓。例如，一些常規的處理器襯底具有2.5V或甚至更低的最大擊穿電壓，而電子系統的電路板的輸入電壓更高，例如通常為48V。

因此，需要用于處理器襯底的改進的配電接口，該配電接口可以承受更高的電壓，使得可以在電子系統的電路板上用更高的電壓和更低的電流來傳輸功率，以減少I²R功率損耗。

發明內容

根據電子系統的實施例，電子系統包括：板；功率轉換器，附接到板并且被配置為將施加到板的輸入電壓轉換為中間電壓；處理器，附接到襯底；以及插入器，附接到襯底的處理器通過插入器與板電氣通信，其中插入器包括：電絕緣材料，具有面對襯底的第一主側和面對板的第二主側；多個導電結構，被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為提供在襯底與板之間的電接口，或被配置為提供在襯底與附接到板的插座之間的電接口，并且插入器位于插座中；以及功率器件模塊，被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為將中間電壓轉換為在處理器的操作范圍內的電壓。

根據處理器插入器的實施例，處理器插入器包括：電絕緣材料，電絕緣材料具有第一主側和第二主側，第二主側與第一主側相對；多個導電結構，被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為提供在電絕緣材料的第一主側處的用于處理器襯底的電接口，并且被配置為提供從電接口到電絕緣材料的第二主側的電連接；以及功率器件模塊，被嵌入在電絕緣材料中，并且被配置為將在電絕緣材料的第二主側處提供的電壓轉換為在電絕緣材料的第一主側處的更低的電壓。

本領域技術人員在閱讀以下詳細描述并在查看附圖時將認識到其它特征和優點。

附圖說明

附圖的元件不必相對于彼此成比例。相同的參考數字表示對應的相似部分。除非它們相互排斥，否則可以組合各種所示實施例的特征。在附圖中描繪了實施例，并且在下面的描述中詳細描述了實施例。

圖1示出了電子系統的實施例的側面透視圖，電子系統包括系統板、附接到系統板的功率轉換器、附接到襯底的處理器、以及具有至少一個嵌入式功率器件模塊的處理器插入器。

圖2示出了電子系統的另一個實施例的側面透視圖，電子系統包括系統板、附接到系統板的功率轉換器、附接到襯底的處理器、以及具有至少一個嵌入式功率器件模塊的處理器插入器。

圖3示出了電子系統的另一個實施例的側面透視圖，電子系統包括系統板、附接到系統板的功率轉換器、附接到襯底的處理器、以及具有至少一個嵌入式功率器件模塊的處理器插入器。