芯片变压器及其制作方法和印刷电路板

文档序号:1891814 发布日期:2021-11-26 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 芯片变压器及其制作方法和印刷电路板 (Chip transformer, manufacturing method thereof and printed circuit board ) 是由 娄建勇 张旭东 袁凯 姚炜 尹玮 于 2021-07-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种芯片变压器。芯片变压器包括组装的磁芯和绕组,芯片变压器还包括:散热层,包覆于磁芯的至少部分外表面,或者包覆于磁芯和绕组作为整体的至少部分外表面;以及封装层,封装于磁芯、绕组和散热层的外部,且显露出至少部分散热层。应用本发明技术方案的芯片变压器,散热层能够将芯片变压器内部产生的热量引导至封装层的外部,之后可以进一步与印刷电路板的基板连接进行散热处理,从而提高芯片变压器的散热性能。此外,本发明还公开了一种芯片变压器的制作方法和印刷电路板。(The invention discloses a chip transformer. The chip transformer includes the magnetic core and the winding of equipment, and the chip transformer still includes: the heat dissipation layer is coated on at least part of the outer surface of the magnetic core or coated on at least part of the outer surface of the magnetic core and the winding as a whole; and the packaging layer is packaged outside the magnetic core, the winding and the heat dissipation layer, and at least part of the heat dissipation layer is exposed. By applying the chip transformer of the technical scheme of the invention, the heat dissipation layer can guide the heat generated in the chip transformer to the outside of the packaging layer, and then the heat dissipation layer can be further connected with the substrate of the printed circuit board for heat dissipation treatment, so that the heat dissipation performance of the chip transformer is improved. In addition, the invention also discloses a manufacturing method of the chip transformer and a printed circuit board.)

芯片变压器及其制作方法和印刷电路板

技术领域

本发明涉及变压器技术领域,特别是涉及一种芯片变压器及其制作方法和印刷电路板。

背景技术

变压器是借助电磁感应原理,以相同的频率,在两个或更多的绕组之间变换电压或电流的一种静止电气设备。传统的绕线变压器,一般包括有绝缘材质的线圈支架、缠绕在线圈支架上的线圈和包覆在线圈之外的铁芯。随着电力电子设备不断朝着更小体积、更高功率密度和更高效率的方向发展,变压器作为电力电子设备中的关键元件之一,也趋向于小型化设计,所以芯片变压器应运而生。

芯片变压器的整体结构包括绕组和磁芯。其中,常用的磁芯形状为E型和U型,E型磁芯结构可以看成为磁芯包住绕组,U型磁芯结构则为绕组包住磁芯,两种磁芯结构均适用于芯片变压器领域。除此之外,还需要通过封装元件将绕组和磁芯封装起来,并通过引脚将绕组的出线端引出,作为与外部连接的接口。然而,将绕组和磁芯进行封装之后,封装层整体包裹住绕组和磁芯,不利于芯片变压器内部产生的热量有效散出,导致散热效果不佳而影响芯片变压器的性能。

发明内容

本发明实施例针对如何提高散热性能的问题,提供一种能够提高散热性能的芯片变压器及其制作方法和印刷电路板。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种芯片变压器,所述芯片变压器包括组装的磁芯和绕组,所述芯片变压器还包括:

散热层,包覆于所述磁芯的至少部分外表面,或者包覆于所述磁芯和所述绕组作为整体的至少部分外表面;以及

封装层,封装于所述磁芯、所述绕组和所述散热层的外部,且显露出至少部分所述散热层。

在一个可行的实现方式中,所述散热层显露出所述封装层的外表面与所述封装层的外表面平齐。

在一个可行的实现方式中,所述散热层为金属箔。

在一个可行的实现方式中,所述金属箔为铜箔、钢箔、银箔或者锡箔。

在一个可行的实现方式中,所述散热层的厚度为10μm~1mm。

在一个可行的实现方式中,所述散热层显露出所述封装层的外表面上设置有焊盘。

在一个可行的实现方式中,所述散热层显露出所述封装层的外表面上设置有促焊层,所述促焊层位于所述散热层与所述焊盘之间。

相应地,本发明还提供了一种芯片变压器的制作方法,包括如下步骤:

提供组装的磁芯和绕组;

在所述磁芯的至少部分外表面、或者所述磁芯和所述绕组作为整体的至少部分外表面包覆散热层;以及

对所述磁芯、所述绕组和所述散热层进行封装,形成封装层,其中,所述封装层显露出至少部分所述散热层,得到芯片变压器。

此外,本发明还提供了一种印刷电路板,包括基板和上述任一的芯片变压器,所述芯片变压器固定于所述基板上。

在一个可行的实现方式中,所述芯片变压器通过焊盘与所述基板固定连接。

实施本发明,具有如下有益效果:

应用本发明技术方案的芯片变压器及其制作方法和印刷电路板,散热层能够将芯片变压器内部产生的热量引导至封装层的外部,之后可以进一步与印刷电路板的基板连接进行散热处理,从而提高芯片变压器的散热性能。进一步地,散热层还能够起到固定磁芯和绕组的作用,在封装过程中,可以通过散热层进行定位固定,无需再另增加其他定位方式。此外,由于显露出的至少部分散热层包覆于磁芯和绕组的外表面,因而能够起到保护磁芯和绕组的作用,因此,封装层的封装高度与散热层平齐即可,这样同步可以降低芯片变压器的整体封装高度,满足芯片变压器轻薄化的需求,更加利于芯片变压器的产业应用。

附图说明

图1是本发明一实施方式的芯片变压器的结构示意图;

图2是图1中虚线圆框位置的局部放大图;

图3是本发明一实施方式的散热层的底部示意图;

图4是本发明一实施方式的印刷电路板的结构示意图。

图中的附图标记:100-芯片变压器,110-磁芯,120-绕组,130-散热层,131-焊盘,140-封装层,200-印刷电路,210-基板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。

本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1~图3,本发明一实施方式的芯片变压器100包括组装的磁芯110和绕组120。本发明的芯片变压器100中,对磁芯110和绕组120的具体组装方式不做限制。具体到本实施方式的芯片变压器100中,磁芯110的形状为U型,因此可以视为绕组120包绕磁芯110设置。当然,在其他实施方式的芯片变压器100中,磁芯110的形状不限于此,例如还可以为E型,此时可以视为磁芯110包绕绕组120设置。

本实施方式的芯片变压器100还包括散热层130和封装层140。其中,散热层130包覆于两个磁芯110作为整体的外表面。其中,封装层140用于保护磁芯110和绕组120。封装层140封装于磁芯110、绕组120和散热层130的外部,且显露出至少部分散热层130。具体的,本实施方式的芯片变压器110中,封装层140显露出散热层130的下表面,如图1和图2所示。

本实施方式的芯片变压器100中,由于封装层140显露出散热层130的下表面,因而散热层130能够将磁芯110内部产生的热量引导至封装层140的外部,从而提高芯片变压器100的散热性能。此外,散热层130还能够起到固定磁芯和绕组的作用,在封装过程中,可以通过散热层130进行定位固定,无需再另增加其他定位方式。

需要说明的是,本发明的芯片变压器中,散热层和封装层的位置不限于此。散热层包覆于磁芯的至少部分外表面即可,或者散热层包覆于磁芯和绕组作为整体的至少部分外表面。封装层只要能够对磁芯和绕组中除了被散热层包覆的部分之外的部分进行封装即可。

在一个可行的实现方式中,散热层130显露出封装层140的外表面与封装层140的外表面平齐,如图1和图2所示。这样同步可以降低芯片变压器100的整体封装高度,满足芯片变压器100轻薄化的需求,更加利于芯片变压器100的产业应用。需要说明的是,在本发明其他实施方式中,散热层130显露出封装层140的外表面亦可以与封装层140的外表面不平齐。例如,散热层130显露出封装层140的外表面可以稍高于或者稍低于封装层140的外表面。

此外,需要进一步说明的是,本实施方式的芯片变压器100中,散热层130的下表面显露出封装层140的外表面,但不限于此,在其他可行的实现方式中,散热层130的上表面亦可以同时显露出封装层140的外表面。此时,散热层130的上表面显露出封装层140的外表面的部分能够直接与空气接触,因此能够将芯片变压器内部产生的热量直接引导至空气中,起到辅助提高散热性能的作用。

在一个可行的实现方式中,散热层130为金属箔。金属箔的导热性能较好,因而能够将芯片变压器100内部产生的热量更快的引导至外部,有利于更好的散热,提高芯片变压器100的散热性能。

在一个可行的实现方式中,金属箔为铜箔、钢箔、银箔或者锡箔。这些种类的金属箔的导热性能较好,因而散热效果更佳。当然,本发明的芯片变压器中,散热层不限于上述种类的金属箔,散热层还可以为其他材质。此外,散热层还可以选择能够在保证导热性能的同时、电阻率较大的箔材,以减小漏磁感应的涡流和损耗,使得芯片变压器更有利于应用。

在一个可行的实现方式中,散热层130的厚度为10μm~1mm。此时,散热层130的厚度适中,能够起到较好的散热作用。散热层130的厚度例如可以为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、或者1mm。当然,散热层130的厚度不限于此。

此外,还需要说明的是,本发明的芯片变压器中,对散热层的层数不做限制。具体的,散热层的层数可以为一层或者一层以上。当散热层的厚度为一层以上时,一层以上的散热层叠加包覆于磁芯的至少部分外表面,或者叠加包覆于磁芯和绕组作为整体的至少部分外表面。此外,当散热层的厚度为一层以上时,一层以上的散热层的总厚度优选为10μm~1mm。

在一个可行的实现方式中,散热层130显露出封装层140的外表面上设置有焊盘131,如图3所示。焊盘131用于连接散热层130和印刷电路板的基板,从而通过印刷电路板的主板将芯片变压器100内部产生的热量导出,以提高散热性能。

本实施方式的芯片变压器100中,焊盘131的个数为四个,且焊盘131沿平行于封装层130外表面的截面形状均为圆形。进一步地,四个焊盘131中,位于图3中左侧位置的两个焊盘131的截面尺寸相同,位于图3中右上方的焊盘131的截面尺寸较大,位于图3中右下方的焊盘131的截面尺寸较小。

需要说明的是,本发明的芯片变压器中,焊盘的个数、焊盘沿平行于封装层外表面的截面形状以及多个焊盘的分布方式均不限于此。在一些可行的实现方式中,焊盘的个数还可以为一个、两个、三个或者四个以上,焊盘沿平行于封装层外表面的截面形状还可以为三角形、四边形或者椭圆形。当焊盘的个数为一个以上时,一个以上的焊盘的形状和尺寸均可以相同或者不同,且一个以上的焊盘可以按照任意方式进行排布,只要能够与印刷电路板的基板进行连接即可。

在一个可行的实现方式中,散热层130显露出封装层140的外表面上设置有促焊层(未图示),促焊层位于散热层130与焊盘131之间。促焊层例如可以为镀金镀镍层。促焊层能够起到促进焊接的作用,以保证散热层130和焊盘131之间的连接效果。

应用本发明技术方案的芯片变压器及其制作方法和印刷电路板,散热层能够将芯片变压器内部产生的热量引导至封装层的外部,之后可以进一步与印刷电路板的基板连接进行散热处理,从而提高芯片变压器的散热性能。进一步地,散热层还能够起到固定磁芯和绕组的作用,在封装过程中,可以通过散热层进行定位固定,无需再另增加其他定位方式。此外,由于显露出的至少部分散热层包覆于磁芯和绕组的外表面,因而能够起到保护磁芯和绕组的作用,因此,封装层的封装高度与散热层平齐即可,这样同步可以降低芯片变压器的整体封装高度,满足芯片变压器轻薄化的需求,更加利于芯片变压器的产业应用。

本发明一实施方式的芯片变压器的制作方法,包括如下步骤:

S10、提供组装的磁芯和绕组。

本发明的芯片变压器中,对磁芯和绕组的具体组装方式不做限制。请一并参见图1,具体到本实施方式的芯片变压器100中,磁芯110的形状为U型,因此可以视为绕组120包绕磁芯110设置。

S20、在磁芯的至少部分外表面、或者磁芯和绕组作为整体的至少部分外表面包覆散热层。

请一并参见图1,本实施方式中,在两个磁芯110作为整体的外表面包覆散热层130。具体的,散热层130可以通过压贴等方式直接包覆于磁芯110的外表面,亦可以通过粘接包覆于磁芯110的外表面。

S30、对磁芯、绕组和散热层进行封装,形成封装层,其中,封装层显露出至少部分散热层,得到芯片变压器。

请一并参见图1和图2,本实施方式中,散热层130显露出封装层140的外表面与封装层140的外表面平齐。

本发明技术方案的芯片变压器的制作方法工艺简单,制作得到的芯片变压器中,散热层能够将芯片变压器内部产生的热量引导至封装层的外部,之后可以进一步与印刷电路板的基板连接进行散热处理,从而提高芯片变压器的散热性能。进一步地,散热层还能够起到固定磁芯和绕组的作用,在封装过程中,可以通过散热层进行定位固定,无需再另增加其他定位方式。此外,由于显露出的至少部分散热层包覆于磁芯和绕组的外表面,因而能够起到保护磁芯和绕组的作用,因此,封装层的封装高度与散热层平齐即可,这样同步可以降低芯片变压器的整体封装高度,满足芯片变压器轻薄化的需求,更加利于芯片变压器的产业应用。

请参见图4,本发明一实施方式的印刷电路板(PCB,Printed circuit boards)200包括基板210和上述的芯片变压器100,芯片变压器100固定于基板210上。

在一个可行的实现方式中,芯片变压器100通过焊盘131与基板210固定连接。

应用本发明技术方案的印刷电路板,散热层能够将芯片变压器内部产生的热量引导至封装层的外部,并进一步与印刷电路板的基板连接进行散热处理,从而提高芯片变压器和印刷电路板的散热性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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