低轮廓变压器及其制造方法技术

公开了利用变压器输送电力的技术和机制。在实施例中，变压器包括电介质平板结构、第一导体、围绕第一导体的初级绕组设置的铁磁材料层以及围绕铁磁材料层形成次级绕组的第二导体。对于初级绕组之一或次级绕组之一，绕组的截面符合矩形，其中截面的宽度大于截面的高度。铁氧体层的铁磁材料在初级绕组中的连续初级绕组之间延伸。在另一实施例中，铁氧体层中的铁磁材料的体积分数等于或小于百分之九十七(97％)。

【技术实现步骤摘要】
低轮廓变压器及其制造方法
本专利技术的实施例总体上涉及电力输送，并且更具体而言，但并非排他地涉及支持高频交流电输出的变压器装置。
技术介绍
对微处理器及其它集成电路(IC)装置提供越来越高水平的性能和功能的需求已经导致这些装置的电路密度超过了每个管芯一亿个晶体管。这一数字可能不久就会超过单个管芯上十亿个晶体管。IC的操作典型依赖于电力转换器以方便从交流(AC)信号或直流(DC)信号中的一个类型转换成AC信号或DC信号中的另一类型。这种转换器通常用于各种台式机、服务器和家用电子设备中以及移动计算机系统中，例如膝上计算机、移动电话、个人数字助理和游戏系统。例如，常规的电力转换器使用100千赫(KHz)到125KHz的范围中的切换频率，而一些高端单元能够在1兆赫(MHz)到2MHz的范围中进行操作。这些速率预计对用于各种平台中的新晶体管技术而言是不够的。例如，高电子迁移率晶体管(HEMT)器件是与更老的晶体管架构相比使用相对高频率操作的技术的类型的一个示例。随着市场压力持续推动着支持更快运算速度同时保持价格竞争力的更小(例如，更薄)平台，不断改进支持这种平台的电力输送机制会有更大的收益。附图说明在附图的图中通过举例而非限制的方式示出了本专利技术的各实施例，并且在附图中：图1是示出了根据实施例的用于输送电力的系统的要素的混合透视图和功能框图。图2是示出了根据实施例的用于提供变压器装置的功能的方法的要素的流程图。图3A-3E是根据实施例的在用于制造变压器的处理的对应阶段期间的相应结构中的每个的透视图。图4是示出了根据实施例的计算机装置的要素的功能框图。图5是示出了根据实施例的计算机系统的要素的功能框图。具体实施方式本文描述的实施例通过各种方式包括用于提供变压器装置的功能的技术或机制。在实施例中，变压器为高能量密度电力转换提供低轮廓形状因子，例如，其中变压器支持到或从高频交流(AC)信号的转换。这种变压器可以包括电介质材料主体(本文称为“电介质平板结构”，或为简洁起见而简称为“平板结构”)、围绕电介质平板结构延伸的第一导体、围绕第一导体的绕组设置的铁磁材料层以及围绕铁磁材料层延伸的第二导体。变压器的操作可以包括分别利用第一导体和第二导体传导第一信号和第二信号。在一些实施例中，至少部分由于铁氧体材料的物理性质和/或导电绕组的物理性质，实现了利用变压器进行高频切换(例如，其中输出信号在10MHz到60MHz的范围中)。可以在一个或多个电子装置中实施本文描述的技术。可以利用本文所述技术的电子装置的非限制性示例包括任何种类的移动装置和/或固定装置，例如相机、蜂窝电话、计算机终端、台式计算机、电子阅读器、传真机、电话亭、膝上型计算机(例如，上网本计算机、笔记本计算机等)、因特网装置、支付终端、个人数字助理、媒体播放器和/或录音机、服务器(例如，刀片服务器、机架安装服务器、其组合等)、机顶盒、智能电话、平板个人计算机、超级移动个人计算机、有线电话、其组合等。更一般地，可以在包括具有本文所述特征的变压器的各种电子装置中的任何电子装置中采用该技术。图1示出了根据实施例的向电路输送电力的系统100的特征。系统100是利用在高空间效率形状因子中支持高能量密度的变压器实现电力转换的实施例的一个示例。在图示的例示性实施例中，系统100包括变压器130和耦合到其上的电路(例如，图示的例示性电路110、120、150、160)，其中这种电路经由变压器130通过各种方式输送电力和/或接收电力。例如，电路150、160可以经由变压器130的第一导体142彼此耦合，其中电路110、120经由变压器130的第二导体(例如，第二导体包括导电部分112、122和两者之间的绕组134)彼此耦合。电路150、160可以是要经由第一导体142传导第一信号的第一电路的不同相应部分。类似地，电路110、120可以是要经由第二导体传导第二信号的第二电路的不同相应部分。在这种实施例中，第一信号和第二信号之一可以基于第一信号和第二信号中的另一个提供电力。变压器130可以包括电介质平板结构140，其中第一导体142形成围绕平板结构140的初级绕组(未示出)。平板结构140可以包括各种电介质材料中的任何电介质材料，包括但不限于FR-4、云母、陶瓷等。在一些实施例中，平板结构140包括高介电钙钛矿，例如钛酸钡(BaTiO3)或各种钡-锶-钛酸盐材料中的任何材料。变压器130还可以包括诸如图示的例示性铁氧体层132的结构，该结构包括围绕电介质平板结构140和第一导体142所形成的绕组两者延伸的铁磁材料。这种铁磁材料的示例包括但不限于镍锌、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、羰基铁、各种粉末化铁铁氧体和/或类似材料中的任何材料。在这种实施例中，由第二导体所形成的绕组134可以围绕初级绕组并围绕铁氧体层132的一部分延伸。在一些实施例中，可以设置绝缘体材料层(未示出)以在铁氧体层132和绕组134之间提供绝缘。第一导体142和/或第二导体(包括部分112、122和绕组134)例如可以包括各种金属、合金等中的任何材料，包括但不限于铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、镀银的铜、金(Au)、无电镀镍浸金(ENIG)铜、镀敷铜/镍等。变压器130可以被配置成提供低轮廓(z高度)形状因子，例如，与现有的变压器架构相比，变压器130允许高能量密度和高切换速率。在一个例示性实施例中，变压器130的长度(x轴尺度)在12毫米(mm)和15mm之间，例如，其中变压器130的宽度(y轴尺度)在8mm和15mm之间和/或变压器130的厚度(z轴尺度)在1mm和5mm之间。然而，变压器130的这种尺度仅仅为例示性的，并且可以基于实施方式特定的细节而在不同实施例中发生改变。铁氧体层132、电介质平板结构140、第一导体142、第二导体、和/或变压器130的其它结构的制造可以包括例如从用于制造电子部件的常规加法工艺和/或减法工艺调整而来的一个或多个操作。本文中未详细描述这种常规技术的特定细节(并非对一些实施例进行限制)以避免使这种实施例的特征难以理解。尽管一些实施例并不限于此方面，但变压器130的结构可以通过各种方式延伸通过其封装136或以其它方式设置于其封装136中。封装136例如包括环氧树脂模具化合物和/或各种其它已知封装材料中的任何封装材料，封装136在图1中被示为透明的，仅仅为了例示其中设置的各种结构。变压器130的一个或多个导电绕组结构的配置可以方便改进系统100的信号频率特性。例如，一个或多个导电绕组的截面轮廓可以具有除任何圆形之外的形状(例如，矩形)。较宽且低轮廓的绕组可以辅助第一导体142和第二导体之间的经由铁氧体层132的磁耦合。在一些实施例中，导体的连续绕组可以彼此分开，例如，以通过减轻这种绕组之间的通量效应和/或通过允许铁磁材料在绕组之间延伸而提供改进的电导。替代地或此外，一个或多个铁氧体结构的物理特性可以方便改进系统100的切换特性。例如，如图1的插图170中的截面详图所示，铁氧体层132可以包括铁磁材料的颗粒、小粒和/或其它这种群集，它们以各种方式围绕铁氧体层132中的间隙区域延伸。可以通过各种方式使这种群集(本文称为“铁氧体节点结构”)熔化或以其它方式彼此接合(例如，通过烧结工艺)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器装置，包括：电介质平板结构；第一导体，所述第一导体传导第一信号，其中，所述第一导体形成围绕所述电介质平板结构的初级绕组，其中，所述初级绕组之一的第一截面符合除了任何圆形之外的第一形状，其中，所述第一截面与所述第一信号要流动的方向正交；铁氧体层，所述铁氧体层围绕所述电介质平板结构和所述初级绕组设置，其中，所述铁氧体层的铁磁材料在所述初级绕组中的连续初级绕组之间延伸，其中，所述铁氧体层中的所述铁磁材料的体积分数等于或小于百分之九十七(97％)；以及第二导体，所述第二导体传导第二信号，其中，所述第二导体形成围绕所述初级绕组并围绕所述铁氧体层的一部分延伸的次级绕组，其中，所述次级绕组之一的第二截面符合除了任何圆形之外的第二形状，其中，所述第二截面与所述第二信号要流动的方向正交。

【技术特征摘要】
2017.04.12 US 15/486,1761.一种变压器装置，包括：电介质平板结构；第一导体，所述第一导体传导第一信号，其中，所述第一导体形成围绕所述电介质平板结构的初级绕组，其中，所述初级绕组之一的第一截面符合除了任何圆形之外的第一形状，其中，所述第一截面与所述第一信号要流动的方向正交；铁氧体层，所述铁氧体层围绕所述电介质平板结构和所述初级绕组设置，其中，所述铁氧体层的铁磁材料在所述初级绕组中的连续初级绕组之间延伸，其中，所述铁氧体层中的所述铁磁材料的体积分数等于或小于百分之九十七(97％)；以及第二导体，所述第二导体传导第二信号，其中，所述第二导体形成围绕所述初级绕组并围绕所述铁氧体层的一部分延伸的次级绕组，其中，所述次级绕组之一的第二截面符合除了任何圆形之外的第二形状，其中，所述第二截面与所述第二信号要流动的方向正交。2.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，所述第一截面的第一宽度和所述第二截面的第二宽度之间的差值是所述第二宽度的至少百分之二十。3.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，对于所述第一截面和所述第二截面之一，截面的高宽比等于或小于0.35。4.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，所述第一截面的第一高宽比和所述第二截面的第二高宽比之间的差值是所述第二高宽比的至少百分之十。5.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，对于所述初级绕组和所述次级绕组之一，绕组的分隔宽度比为至少10％。6.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，所述初级绕组和所述次级绕组均具有为至少20％的相应的分隔宽度比。7.根据权利要求1所述的变压器装置，其中，所述初级绕组的第一分隔宽度比和所述次级绕组的第二分隔宽度比之间的差值是所述第二分隔宽度比的至少百分之十。8.根据权利要求1所述的变压器装置件，其中，所述铁氧体层的厚度等于或小于5mm。9.一种用于制造变压器的方法，所述方法包括：围绕电介质平板结构形成第一导体的初级绕组，其中，所述初级绕组之一的第一截面符合除了任何圆形之外的第一形状，其中，所述第一截面与第一信号要在所述初级绕组之一中流动的方向正交；围绕所述第一平板结构和所述初级绕组形成铁氧体层，其中，所述铁氧体层的铁磁材料在所述初级绕组中的连续初级绕组之间延伸，其中，所述铁氧体层中的所述铁磁材料的体积分数等于或小于百分之九十七(97％)；以及围绕所述初级绕组并围绕所述铁氧体层的一部分形成第二导体的次级绕组，其中，所述次级绕组之一的第二截面符合除了任何圆形之外的第二形状，所述第二截面与第二信号要在所述次级绕组之一中流动的方向正交。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：A·孙达拉姆，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US