变压器模块及功率模块制造技术

本申请提供一种变压器模块及功率模块，变压器模块包含第一金属绕组，箔绕于所述磁芯，包含形成于所述第一布线层的第一段绕组和形成于所述第二布线层的第二段绕组，所述第一段绕组的第一端通过第一连接件电性连接至第一引脚，所述第一段绕组的第二端通过第二连接件电性连接至第二引脚，所述第一连接件和第二连接件均穿过所述第一绝缘层，所述第二段绕组的第一端形成第三引脚，所述第一引脚和所述第三引脚均位于所述变压器模块的第一面，所述第二段绕组的第二端形成第四引脚，所述第二引脚和所述第四引脚均位于所述变压器模块的第二面，进而降低了引脚的损耗，并且变压器模块采用箔绕结构的绕组，从而达到绕组电流分布均匀的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
变压器模块及功率模块
[0001]本案是申请号为2019110359206、申请日为2019年10月29日、以及 专利技术名称为“变压器模块及功率模块”的专利技术专利申请的分案。
[0002]其中，申请号为2019110359206、申请日为2019年10月29日、以及 专利技术名称为“变压器模块及功率模块”的专利技术专利申请，享有申请号为 2018113011746、申请日为2018年11月02日、以及专利技术名称为“变压器 模块及功率模块”的专利技术专利的优先权。


[0003]本申请涉及变压器
，尤其涉及一种变压器模块及功率模块。

技术介绍

[0004]随着人类对智能生活要求的提升，社会对数据处理的需求日益旺盛。 全球在数据处理上的能耗，平均每年达到数千亿甚至数万亿度；而一个大 型数据中心的占地面积可以达到数万平方米。因此，高效率和高功率密度， 是这一产业健康发展的关键指标。
[0005]数据中心的关键单元是服务器，其主板通常由中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、芯片组(Chipsets)、内存等数据处理芯片和它 们的供电电源及必要外围组件组成。随着单位体积服务器处理能力的提升， 意味着这些处理芯片的数量、集成度也在提升，导致空间占用和功耗的提 升。因此，为这些芯片供电的电源(因为与数据处理芯片同在一块主板上， 又称主板电源)，就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的体积， 来支持整个服务器乃至整个数据中心的节能和占地面积缩小的要求。为了 满足高功率密度的需求，电源的开关频率也越来越高，业界低压大电流电 源的开关频率基本都在1兆赫兹(Megahertz，MHz)。
[0006]针对低压大电流应用的变压器，大都采用多层印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)的方式实现，图1为现有技术提供的一种采用多层PCB方式的变压器侧视截面图，如图1所示，这种PCB金属绕组是水平 绕制的工艺，即，绕组是形成于PCB板上的平面(绕线层)，而PCB板 通常是套设于磁柱上，使得磁柱与PCB板垂直或接近垂直，从而磁柱与 形成于PCB板的各个绕组布线层均是垂直或接近垂直的。其中，受限于 要在布线层中形成绕组，假设形成于布线层的金属绕组平行于磁柱长度方 向的尺寸(布线厚度)为W，金属绕组垂直于磁柱长度方向的尺寸(例如 布线宽度)为H，一般而言，H和W满足如下关系：H>10W，通常将这 种金属绕组绕制方式称为立绕结构金属绕组。即使通过过孔连接各个相互 平行的布线层，但因为主要布线的布线层均垂直于磁柱，且过孔垂直于布 线层，因此立绕时，过孔必然的和磁柱平行，使得单一的过孔几乎不会交 链磁通。内层布线层一般通过过孔连接到PCB的表层从而连接引脚，立 绕时过孔长度长，数量少，过孔带来的损耗大。同时，假设立绕结构金属 绕组在水平方向上是一个环，环的宽度是H，可以看到立绕结构下，对于 金属绕组形成的环，其中远离磁柱的外侧部分和靠近磁柱的内侧部分阻抗 会因为内外侧环周长度不一致等原因而不同，从而存在电流分配不均的问 题。
[0007]图2为现有技术提供的另一种变压器模块的结构示意图。为方便说明， 示意图中，
对于绕组的形状、绕组和磁芯的位置关系进行了特别绘制，但 本申请并不以此为限。如图2所示，在任一布线层中形成包覆在磁柱上的 绕组，同一匝绕组的不同部分相对于磁芯的距离相近，即等效直径相近， 等效阻抗相近，绕组电流分布均匀。如需设置多个布线层，则可以在布线 层外依次增加绝缘层和新的布线层。结合图2，定义形成于布线层的绕组 平行于磁柱长度方向的尺寸为W，绕组垂直于磁芯磁柱方向的尺寸为H。 当H和W满足关系：W>10H时，我们定义这种绕组绕制方式为箔绕结构 绕组。在这种结构的变压器中，各个绕组与外界电路连接的引脚，如图中 的21,22通常是从绕组的侧面引出的。这样，绕组上所有的电流都流经该 引脚，这不仅使得绕组电流分布不均匀，还造成了该引脚上的巨大损耗。 另外，在现有的该变压器结构中，该引脚通常比较长，这进一步的加剧了 引脚上的损耗。

技术实现思路

[0008]本申请提供一种变压器模块及功率模块，从而实现绕组分配均匀的目 的。并且降低了引脚的损耗。
[0009]第一方面，本申请提供一种变压器模块，包括：
[0010]一磁芯，磁芯上由外向内依次设置第一布线层、第一绝缘层和第二布 线层；
[0011]一第一金属绕组，形成于第一布线层且箔绕于磁芯；
[0012]第一绝缘层至少部分的被第一金属绕组覆盖；
[0013]一第二金属绕组，形成于第二布线层且箔绕于磁芯，其中，第二金属 绕组至少部分的被第一绝缘层覆盖，并至少部分的被第一金属绕组覆盖；
[0014]其中，变压器模块还包含第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚， 第一金属绕组包括第一端和第二端，第二金属绕组包括第一端和第二端， 第一金属绕组的第一端与第二端分别形成第一引脚和第二引脚，且第二金 属绕组的第一端和第二端分别通过第一连接件和第二连接件电性连接到 第三引脚和第四引脚，第一连接件和第二连接件均穿过第一绝缘层。
[0015]可选地，第一连接件和第二连接件还均穿过第一布线层。
[0016]可选地，第一连接件和第二连接件为过孔。
[0017]可选地，第二金属绕组、第一连接件、第二连接件以及第三引脚、第 四引脚为一体件。
[0018]可选地，第一连接件和第二连接件为第二金属绕组裁剪形成，第三引 脚和第四引脚分别通过第一连接件和第二连接件折叠形成。
[0019]可选地，第一引脚，第二引脚，第三引脚，第四引脚位于变压器模块 的第一面以用于和外部电路连接。
[0020]可选地，磁芯上还依次设置第二绝缘层和第三布线层，第二绝缘层至 少部分的被第二金属绕组覆盖；
[0021]变压器模块还包括：
[0022]一第三金属绕组，形成于第三布线层且箔绕于磁芯，其中，第三金属 绕组至少部分的被第二绝缘层覆盖；以及
[0023]一第五引脚；
[0024]其中，第三金属绕组包括第一端和第二端，第三金属绕组的第一端通 过第三连接
件与第五引脚电性连接，第三金属绕组的第二端和第一引脚电 性连接。
[0025]可选地，第三连接件为过孔或者由第三金属绕组裁剪形成。
[0026]可选地，第一金属绕组的匝数为一匝，第二金属绕组的匝数为复数匝 以形成围绕磁芯的螺旋型的绕组，第三金属绕组的匝数为一匝。
[0027]可选地，第五引脚为复数个，且复数个第五引脚均位于第一引脚和第 二引脚之间。
[0028]可选地，第二引脚还包括复数个齿状部，复数个齿状部与复数个第五 引脚交错排布。
[0029]可选地，第五引脚为一个，且第五引脚位于第一引脚和第二引脚之间。
[0030]可选地，磁芯包含一个通孔，其中，在第一面上，第五引脚为围绕通 孔的C字形或口字型，第一引脚为围绕通孔的C字形或口字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器模块，其特征在于，包括：一磁芯，所述磁芯上由内向外依次设置第一布线层、第一绝缘层和第二布线层；第一金属绕组，箔绕于所述磁芯，包含形成于所述第一布线层的第一段绕组和形成于所述第二布线层的第二段绕组，所述第一段绕组的第一端通过第一连接件电性连接至第一引脚，所述第一段绕组的第二端通过第二连接件电性连接至第二引脚，所述第一连接件和第二连接件均穿过所述第一绝缘层，所述第二段绕组的第一端形成第三引脚，所述第一引脚和所述第三引脚均位于所述变压器模块的第一面，所述第二段绕组的第二端形成第四引脚，所述第二引脚和所述第四引脚均位于所述变压器模块的第二面；第二金属绕组，箔绕于所述磁芯，包含形成于所述第一布线层的第三段绕组和形成于所述第二布线层的第四段绕组，所述第三段绕组的第一端通过第三连接件连接至第五引脚，所述第三段绕组的第二端通过第四连接件连接至所述第二引脚，所述第三连接件和第四连接件均穿过所述第一绝缘层，所述第四段绕组的第一端形成第六引脚，所述第四段绕组的第二端电性连接至所述第四引脚，所述第五引脚和所述第六引脚均位于所述变压器模块的同一面。2.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述第一连接件、所述第二连接件、所述第三连接件、所述第四连接件中至少一个连接件为过孔或者所述连接件与其连接的所述金属绕组为一体件，通过所述金属绕组剪裁折叠形成。3.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述磁芯上还设置一第三布线层和第二绝缘层，其中，第三布线层与第二绝缘层顺序位于所述第一绝缘层和所述第二布线层之间；以及第三金属绕组，箔绕于所述磁芯，位于该第三布线层上。4.根据权利要求3所述的变压器模块，其特征在于，所述第一金属绕组的匝数为一匝，所述第三金属绕组的匝数为复数匝以形成围绕所述磁芯的螺旋型的绕组，所述第二金属绕组的匝数为一匝。5.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述第一引脚为复数个，所述第五引脚为复数个，且所述复数个第一引脚和第五引脚交错排布，且所述复数个第一引脚和所述复数个第五引脚均位于所述第三引脚和所述第六引脚之间。6.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，在所述第一面上，所述第一引脚为C字形或口字型，所述第五引脚为C字形或口字型，且所述第一引脚和第五引脚均位于C字形或口字型的所述第三引脚和C字形或口字型的所述第六引脚之间。7.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，在所述第二面上，所述第二引脚被所述第四引脚围绕。8.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述变压器模块的第一面和第二面是相对的两面。9.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述第一引脚的长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第二引脚的长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第三引脚的长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第四引脚的长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，
所述第五引脚的长度大于或者等于所述第二金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第六引脚的长度大于或者等于所述第二金属绕组的长度的1/2。10.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述第一引脚为复数个，复数个所述第一引脚的总长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第二引脚为复数个，复数个所述第二引脚的总长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第三引脚为复数个，复数个所述第三引脚的总长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第四引脚为复数个，复数个所述第四引脚的总长度大于或者等于所述第一金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第五引脚为复数个，复数个所述第五引脚的总长度大于或者等于所述第二金属绕组的长度的1/2；和/或，所述第六引脚为复数个，复数个所述第六引脚的总长度大于或者等于所述第二金属绕组的长度的1/2。11.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述第一绝缘层包括一基础绝缘层和一辅助绝缘层。12.根据权利要求1所述的变压器模块，其特征在于，所述基础绝缘层的绝缘方式为电着工艺；所述辅助绝缘层为局部设置的绝缘胶。13.一种功率模块，其特征在于，包括：一种如权利要求1所述的变压器模块；一开关模块，所述开关模块和所述变压器模块的第一面接触。14.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包含：一电容模块，所述电容模块和所述变压器模块的第二面接触并和所述第二引脚、所述第四引脚电性连接。15.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述开关模块和所述第一引脚、所述第三引脚、所述第五引脚、所述第六引脚电性连接。16.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述开关模块包含复数个第一功率开关以及复数个第二功率开关，所述复数个第一功率开关和所述复数个第二功率开关设置于所述变压器模块的第一面，复数个所述第一功率开关电性连接所述第一引脚和第三引脚，复数个所述第二功率开关并电性连接所述第五引脚和所述第六引脚。17.一种变压器模块，其特征在于，包括：一磁芯，所述磁芯上由内向外依次设置第一布线层、第一绝缘层、第二布线层；第一金属绕组，箔绕于所述磁芯，包含形成于所述第一布线层的第一段绕组和形成于所述第二布线层的第二段绕组，所述第一段绕组的第一端通过第一连接件电性连接至第二段绕组的第一端，所述第一段绕组的第二端通过第二连接件电性连接至第一引脚，所述第二段绕组的第二端形成第二引脚，所述第一连接件、第二连接件均穿过所述第一绝缘层；第二金属绕组，箔绕于所述磁芯，包含形成于所述第一布线层的第三段绕组和形成于所述第二布线层的第四段绕组，所述第三段绕组的第一端通过第三连接件连接至第四段绕<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡超峰，辛晓妮，曾剑鸿，洪守玉，吴睿，叶浩屹，叶益青，周锦平，付志恒，周敏，郭玉京，潘同升，林文玉，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：