一种扁平结构的片式变压器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种扁平结构的片式变压器及其制作方法

【技术实现步骤摘要】
一种扁平结构的片式变压器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及电源变换与电磁兼容器件
，具体涉及一种扁平结构的片式变压器及其制作方法
。

技术介绍

[0002]近年来，针对系统整机对体积
、
重量
、
集成度和可靠性提出更高的需求，这就要求系统中各个分立的元器件都要进行小型化
。
爆炸箔系统中
DC/DC
变换电路的高压起爆模块主要由变压器
、
发火电容器
、
高压开关和各类控制芯片构成，其中，变压器是所有器件中体积较大的元器件，其体积和重量一般占到整个
DC/DC
变换器电路的
30
％～
40
％，且内部是通过在特定形状的磁罐上绕制铜线再用胶粘接固定而成，其功能是用于将
50V
以内的低压通过
DC
‑
DC
转换为
2.0kV
以上高压
。
将立体磁芯绕线式变压器扁平化
、
表贴化是实现片式变压器小型化和批量制作的有效途径
。
[0003]电源变换电路中常见的能实现高密度组装的平面化变压器主要有
PCB
变压器
、
压电陶瓷变压器和
LTCC
平面变压器
。
其中，
LTCC
平面变压器是近几年发展起来的新兴技术，利用
LTCC
工艺实现了磁芯与绕组线圈的一体集成，通过
LTCC
多层叠片技术，将铁氧体生瓷片进行多层堆叠，进而构成类似于传统绕线式变压器的磁回路，实现了变压器的平面化
。
现有的
LTCC
平面变压器在构建内部磁回路时，采用的是将两种不同磁导率铁氧体材料组合的方式来进行交错叠片
。
该种设计虽然在一定程度上降低了漏感率，但构成变压器的材料本质上均为铁氧体材料
。
虽然磁导率低的材料磁阻比磁导率高的材料磁阻略大，但还是有一定的导磁率，这就导致制备的变压器漏感还是偏大
。
将漏感表征为变压器的耦合系数，发现
LTCC
平面变压器的耦合系数普遍在
70
％左右，在实际应用时，会影响
DC
‑
DC
电源模块的工作效率
。
并且，铁氧体材料的配方决定了其介质耐电压特性不佳，实际制备而成的
LTCC
平面变压器在高压工作时极易被击穿，无法较好的适应低压转高压的爆炸箔中的电源变换需求
。
[0004]因此，需要对现有
LTCC
平面变压器存在的较高漏感
、
较低耦合系数
、
容易被高压击穿等问题进行改进
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种扁平结构的片式变压器及其制作方法
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]在本专利技术的第一方面，公开了一种扁平结构的片式变压器
。
[0008]具体地说，该片式变压器包括变压器主体以及设置在变压器主体相对两个面上的第一端盖与第二端盖；
[0009]所述变压器主体包括依次设置的多层
LTCF
铁氧体生瓷片以及设置在相邻所述
LTCF
铁氧体生瓷片之间的
LTCC
介质生瓷片；所述
LTCF
铁氧体生瓷片上设置有初级线圈和次级线圈
。
[0010]进一步的，所述片式变压器采用
LTCC/LTCF
异质集成工艺实现
。
采用
LTCC
介质生瓷材料与
LTCF
铁氧体生瓷材料，通过
LTCC/LTCF
工艺进行异质集成，实现致密的独石体结构，产品内部无开放气隙，此处的
LTCC
介质材料起到等效气隙的作用
。
[0011]进一步的，所述第一端盖和所述第二端盖均采用多层
LTCF
铁氧体生瓷片堆叠而成
。
[0012]进一步的，所述初级线圈和所述次级线圈均通过丝网印刷工艺印制在所述
LTCF
铁氧体生瓷片上；
[0013]所述初级线圈和所述次级线圈上方均覆盖有所述
LTCC
介质生瓷片，多层堆叠后构建起封闭的磁回路
。
[0014]进一步的，所述初级线圈和所述次级线圈的厚度均不小于
8um。
[0015]进一步的，所述
LTCF
铁氧体生瓷片，其单层厚度不小于
40um
，相对磁导率不小于
500
，进一步减少边缘磁通的影响
。
[0016]进一步的，所述
LTCC
介质生瓷片，其单层厚度不小于
30um
，相对磁导率不大于1，介电常数不大于8，介质损耗不大于2‰
。
[0017]进一步的，所述
LTCF
铁氧体生瓷片和所述
LTCC
介质生瓷片，两者的相对磁导率之比不小于
50:1。
[0018]进一步的，所述片式变压器的匝比不小于1：6，初级线圈的总圈数不小于
12
圈，在每层所述
LTCF
铁氧体生瓷片上同时印刷若干圈初级线圈和若干圈次级线圈
。
[0019]在本专利技术的第二方面，公开了一种上述片式变压器的制作方法
。
[0020]具体地说，该方法包括：
[0021]S1、
准备若干数量的
LTCC
铁氧体生瓷片和
LTCF
介质生瓷片；单张
LTCC
介质生瓷片厚度应不小于
30um
，单张
LTCF
铁氧体生瓷片厚度应不小于
40um
；
LTCC
介质生瓷片的相对磁导率不大于1，介电常数不大于8，介质损耗不大于2‰
，
LTCF
铁氧体生瓷片的相对磁导率不小于
500
，且两者相对磁导率之比至少在
1:50
以上
。
[0022]S2、
在
LTCF
铁氧体生瓷片上同时印刷初级线圈和次级线圈；同一层上的初级线圈圈数不少于1圈次级线圈圈数不少于6圈，单层匝比不少于
1:6
，同时，线圈印刷厚度不小于
8um
；线圈最外边缘距离
LTCF
铁氧体生瓷片边缘距离不小于
0.1mm。
[0023]S3、
在印刷了线圈的
LTCF
铁氧体生瓷片上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种扁平结构的片式变压器，其特征在于，该片式变压器包括变压器主体以及设置在变压器主体相对两个面上的第一端盖与第二端盖；所述变压器主体包括依次设置的多层
LTCF
铁氧体生瓷片以及设置在相邻所述
LTCF
铁氧体生瓷片之间的
LTCC
介质生瓷片；所述
LTCF
铁氧体生瓷片上设置有初级线圈和次级线圈
。2.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述片式变压器采用
LTCC/LTCF
异质集成工艺实现
。3.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖均采用多层
LTCF
铁氧体生瓷片堆叠而成
。4.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈均通过丝网印刷工艺印制在所述
LTCF
铁氧体生瓷片上；所述初级线圈和所述次级线圈上方均覆盖有所述
LTCC
介质生瓷片，多层堆叠后构建起封闭的磁回路
。5.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈的厚度均不小于
8um。6.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述
LTCF
铁氧体生瓷片，其单层厚度不小于
40um
，相对磁导率不小于
500。7.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述
LTCC
介质生瓷片，其单层厚度不小于
30um
，相对磁导率不大于1，介电常数不大于8，介质损耗不大于2‰
。8.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述
LTCF
铁氧体生瓷片和所述
LTCC
介质生瓷片，两者的相对磁导率之比不小于
50:1。9.
根据权利要求1所述的片式变压器，其特征在于，所述片式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，马涛，王飞，王慷，杨丽丽，吴申立，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：