【技术实现步骤摘要】
一种微型三维螺线管变压器以及数字隔离器
本专利技术涉及数字隔离器
，具体涉及一种微型三维螺线管变压器以及数字隔离器。
技术介绍
数字隔离器可以在电路物理隔离、没有电流传导时，实现数据的传输，起到隔离电路两端电压、隔离环境噪声的作用，保护电路及重要元器件不被高电压损坏、稳定数据传输。数字隔离器在传统医疗、航空航天、军、民工业的控制系统、高压输电、电力维护以及电子设备接口中有重要应用。在以往，光电隔离器在以上场合中占据了主要的市场。但光电隔离器存在寿命短、适用温度要求高、能耗高、延迟高、传输速率低、无法传递功率等缺点。电磁式数字隔离器(以下简称数字隔离器)可以完美解决光电隔离器的这些问题。目前的数字隔离器中，都是片上螺旋变压器或者片上层叠变压器来实现电路隔离，并通过各种电路设计来提高性能，并没有以微型三维螺线管变压器为核心的。由于片上螺旋变压器或者层叠变压器存在着电压增益小、高电压增益(-3dB以上)频带窄、电感值与互感值小等问题，因此当通过增大初级线圈与次级线圈之间的距离来增加隔离性能时，变压器的性能会急...
【技术保护点】
1.一种微型三维螺线管变压器，其特征在于，包括两个结构相同且相互交错缠绕的螺线管、支撑所述螺线管的硅基和聚酰亚胺隔离层；/n每一个所述螺线管包括若干匝相互平行的线圈，且相邻的所述线圈间距一致，每一匝所述线圈包括上下两条长条形的水平导线以及与所述水平导线相连的两条圆柱形的竖直导线，上下两条所述水平导线在水平面上的投影为等腰三角形的两条等腰边，两个所述螺线管相邻的线圈之间由所述聚酰亚胺隔离层隔离开，每一个所述螺线管的首尾线圈都连接有处于所述硅基上表面的引脚。/n
【技术特征摘要】
1.一种微型三维螺线管变压器，其特征在于，包括两个结构相同且相互交错缠绕的螺线管、支撑所述螺线管的硅基和聚酰亚胺隔离层；
每一个所述螺线管包括若干匝相互平行的线圈，且相邻的所述线圈间距一致，每一匝所述线圈包括上下两条长条形的水平导线以及与所述水平导线相连的两条圆柱形的竖直导线，上下两条所述水平导线在水平面上的投影为等腰三角形的两条等腰边，两个所述螺线管相邻的线圈之间由所述聚酰亚胺隔离层隔离开，每一个所述螺线管的首尾线圈都连接有处于所述硅基上表面的引脚。
2.根据权利要求1所述的一种微型三维螺线管变压器，其特征在于，所述微型三维螺线管变压器通过以下步骤制备得到：
步骤一：在硅基上制备所述螺线管和所述引脚，得到硅基螺线管变压器；
步骤二：去除所述硅基螺线管变压器中的部分硅基；
清洗所述硅基螺线管变压器，在所述硅基螺线管变压器的上、下表面分别热氧化生成氧化层；
在氧化后的硅基螺线管变压器的上、下表面分别涂胶并曝光，暴露出需要去除的硅基的图案；
先后刻蚀曝光后的硅基螺线管变压器的上、下表面，直到所述图案对应的硅基被全部刻蚀去除，在去除部分硅基后的硅基螺线管变压器中，螺线管四周未去除的硅基包裹在螺线管的外圈，硅基与每一匝线圈的竖直导线以及引脚相接，水平导线的两边与正中间都有一根硅柱，硅柱连接对应的上、下水平导线；
步骤三：填充聚酰亚胺；
采用涂胶、浸泡或者旋涂中的任意一种方式用聚酰亚胺填充满整个去除部分硅基后的硅基螺线管变压器，并加热使聚酰亚胺凝固；
使用机械化学抛光方法对填充后的硅基螺线管变压器进行表面减薄及抛光，暴露出所述引脚；
切除与抛光后的硅基螺线管变压器周围相连的硅基，使所述线圈之间的硅连接通路断开，并且使两个螺线管相邻的线圈之间都有聚酰亚胺隔离层，得到所述微型三维螺线管变压器。
3.根据权利要求2所述的一种微型三维螺线管变压器，其特征在于，步骤一包括以下步骤：
在硅片上表面曝光上水平槽和四个ped，硅片下表面曝光下水平槽；
先后在硅片上、下表面曝光垂直通孔，上垂直通孔和下垂直通孔的曝光要精确对准，垂直通孔在水平槽两端，直径略小于水平槽宽度，保证一定的对准误差，使其全在水平槽内部；
先后在硅片上、下表面刻蚀垂直通孔，使得垂直通孔刻通或者接近刻通；
洗去保护水平槽的二氧化硅层，在硅片上表面刻蚀出水平槽与引脚，下表面刻蚀出水平槽；
清洗掉保护硅片表面的光刻胶，得到完整的螺旋通道；
在螺旋通道所有表面热氧化生成氧化层；
采用真空电镀，在螺旋通道内致密填充上铜；
采用机械化学抛光方法除去硅片表面多余的铜，得到硅基螺线管变压器。
4.根据权利要求1或3所述的一种微型三维螺线管变压器，其特征在于，
每一个所述螺线管的线圈匝数为3匝，相邻的所述线圈的间距为100μm，所述线圈的宽度为800μm，所述水平导线的宽度为60μm，所述竖直导线的直径为50μm，所述微型三维螺线管变压器的整体宽度...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐天彤，李海旺，朱凯云，陶智，雷凯博，孙加冕，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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