[发明专利]集成有电容特性的柔性绕组、电感及其制作方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及集成滤波器技术，尤其涉及一种集成有电容特性的柔性绕组、电感及其制作方法。

背景技术

开关电源中，为了防止电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称为：EMI)发射水平超过相关的标准，通常会采用EMI滤波器，传统的EMI滤波器通常由多个分立元件组成，分立元件包括共模电感、差模电感、X电容和Y电容。其中的共模电感和X电容体积较大。如果需要两级或者三级滤波，EMI滤波器所要使用的元件就更多，占用整个开关电源体积的1/4～1/3。这种被EMI滤波器占用过大体积的开关电源，会严重制约开关电源的功率密度的提高和成本的降低。

现有技术中，可以通过将分立元件进行集成的方式减小EMI滤波器的体积。例如，采用一种基于柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称为：FPC)加工技术制作的柔性多层绕组，将其缠绕在磁芯上实现电感功能的同时集成有电容特性。这种柔性多层绕组的基本结构可以如图1所示，依次由绝缘薄膜、第一铜箔、介质薄膜、第二铜箔和绝缘薄膜叠置构成。如图2所示，这种柔性多层绕组还可以根据使用需要制作为多层结构，类似于多层柔性电路板。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

这种柔性多层绕组是参考柔性电路板的制作方法设计的，在介质薄膜两侧制作铜箔，从而构成电容。这种柔性多层绕组虽然具有较为成熟的加工可行性，但是，这种柔性多层绕组的集成电容的两极都是铜箔，当介质薄膜被大电流击穿时会出现短路，导致EMI滤波器甚至开关电源起火或者出现电击，危及人身安全，不符合开关电源应用的安全规范；

这种柔性多层绕组的最外层至少有一层绝缘层，以用于在将柔性多层绕组围绕磁芯进行缠绕时最内层铜箔与最外层铜箔之间绝缘。但是如果最内层铜箔与最外层铜箔施加不同的电压，绝缘层的存在就相当于增加了一个寄生电容，对EMI滤波性能造成不良影响。

发明内容

本发明实施例提供一种集成有电容特性的柔性绕组、电感及其制作方法。消除了现有柔性绕组的安全问题及其对EMI滤波器的不良影响，减少了EMI滤波器的体积。

本发明实施例提供一种集成有电容特性的柔性绕组，包括：第一金属层、介质薄膜和具有瞬间自我恢复特性的第二金属层；

所述第一金属层和所述第二金属层分别设置在所述介质薄膜的两侧表面，构成所述柔性绕组的薄膜电容结构；所述第一金属层与所述第二金属层分别作为所述薄膜电容结构的电极。

本发明实施例还提供了一种集成有电容特性的电感，所述电感绕组由上述柔性绕组围绕磁芯进行缠绕形成。

本发明实施例又提供了一种柔性绕组的制作方法，包括：

在介质薄膜的一侧表面上设置第一金属层，在另一侧表面上蒸镀一层具有瞬间自我恢复特性的第二金属层；

将上述结构进行压合，得到具有第一金属层、介质薄膜和第二金属层的柔性绕组。

本发明实施例的集成有电容特性的柔性绕组、电感及其制作方法，该柔性绕组包括介质薄膜以及介质薄膜两侧的第一金属层和具有瞬间自我恢复特性的第二金属层，第一金属层与第二金属层可形成薄膜电容结构，这一薄膜电容结构的安规特性主要依靠具有瞬间自我恢复(自愈性)的第二金属层实现：当介质薄膜的介质在电弱处被击穿后，短路产生的高能量使击穿部分附近的第二金属层迅速逸散而形成空白区，从而重新恢复绝缘。采用蒸镀工艺制作的第二金属层，通常厚度为0.5um以下，具有良好的自愈性。从而，这一薄膜电容结构可以保证介质薄膜被击穿时不会发生起火或电击，不会危及人身安全。而且，这种柔性绕组可以通过介质薄膜本身实现绝缘功能。最重要的是，这种柔性绕组的厚度和体积都很小，如果将这种柔性绕组使用在EMI滤波器中，可以有效降低EMI滤波器的体积，提升滤波效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中柔性多层绕组的基本结构；

图2为现有技术柔性多层绕组的另一种基本结构；

图3为本发明一个实施例提供的集成有电容特性的柔性绕组的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例提供的集成有电容特性的柔性绕组的结构示意图；

图5为绝缘薄膜5设置在图3所示的柔性绕组上的结构示意图；

图6为绝缘薄膜5设置在图4所示的柔性绕组上的结构示意图；