[发明专利]嵌入式磁性部件装置

说明书

本申请涉及一种嵌入式磁性部件装置。磁芯(304)位于空腔(302)中，其中空腔布置在绝缘基板(301)中。空腔(302)和磁芯(304)被覆盖有第一绝缘层(305)。贯通孔(306)然后被形成为穿过第一绝缘层(305)和绝缘基板(301)，并且被电镀以形成导电导通孔(307)。金属迹线添加到第一绝缘层(305)和绝缘基板(301)的外表面上以上下绕组层。金属迹线(308)和导电导通孔形成用于嵌入式变压器的相应的初级侧绕组和次级侧绕组。至少第二组外导电导通孔(411a、421b)与第一组外导电导通孔相比更加远离空腔，并且具有比第一组外导电导通孔中的导通孔的直径大的导通孔直径。这减小了用于给定基板尺寸的绕组的阻抗并且改善了装置的性能。

技术领域

本申请涉及嵌入式磁性部件装置，并且尤其涉及具有改善的隔离性能的嵌入式磁性部件装置。

背景技术

电源装置，例如变压器和转换器，包含磁性部件，例如变压器绕组，并且经常包含磁芯。磁性部件通常对装置的重量和尺寸贡献最大，使得小型化和低成本化困难。

在解决这一问题时，已知的是提供小轮廓变压器和电感器，其中，磁性部件被嵌入在树脂基板中的空腔中，并且用于变压器或电感器的必要的输入和输出电连接形成在基板表面上。然后可以通过将阻焊层和电镀铜层添加到所述基板的顶表面和/或底表面来形成用于电源装置的印刷电路板(PCB)。然后该装置的必要的电子部件可以表面贴装在PCB上。这使得能够建立一个明显地更紧凑并且更薄的装置。

在US2011/0108317中，例如，对具有可以被集成到印刷电路板中的磁性部件的封装结构以及用于制造所述封装结构的方法进行了描述。在如图1A到1E所示的第一方法中，由环氧树脂基玻璃纤维制成的绝缘基板101具有空腔102(图1A)。细长的环形磁芯103插入到空腔102中(图1B)，并且所述空腔填充有环氧树脂凝胶104(图1C)，以使磁性部件103被完全覆盖。环氧树脂凝胶104然后被固化，形成具有嵌入磁芯103的实心基板105。

然后在环形磁性部件103的圆周内侧和圆周外侧上在实心基板105中钻出用于形成初级侧和次级侧变压器绕组的贯通孔106(图1D)。贯通孔然后被电镀有铜，以形成导通孔107并且金属迹线108形成在实心基板105的顶表面和底表面上，以将相应的导通孔连接起来形成绕组结构(图1E)，并形成输入和输出端子109。以这种方式，在磁性部件周围形成线圈导体。在图1E中所示的线圈导体用于嵌入式变压器并且具有形成初级侧和次级侧绕组的左线圈和右线圈。嵌入式电感器可以以相同的方式形成，但是可以在输入和输出连接、导通孔的间距、以及所使用磁芯的类型方面变化。

然后阻焊层可以被添加到基板的顶表面和底表面上，从而覆盖金属表面端子线，允许另外的电子部件被安装在所述阻焊层上。在为电源转换器装置的实例中，例如，一个或多个晶体管开关装置和相关的控制电子装置，例如集成电路(IC)和无源部件可安装在表面阻焊层上。

以这种方式制造的装置具有许多相关的问题。具体地，在环氧树脂凝胶固化时，气泡可能形成在环氧树脂凝胶中。在基板的表面上的电子部件的回流焊接期间，这些气泡可能膨胀而导致装置失效。

US2011/0108317还描述了一种在其中不用环氧树脂凝胶填充空腔的第二种技术。此第二种技术将关于图2A至2E描述。

如图2A所示，首先在对应于细长的环形磁芯的内部和外部圆周的位置处将贯通孔202钻入实心树脂基板201中。然后对所述贯通孔202电镀以形成变压器绕组的竖直的导电导通孔203并且金属帽204形成在导电导通孔203的顶部和底部上，如图2B所示。然后，用于磁芯的环形空腔205布置在在介于导电导通孔203之间的实心树脂基板201中(图2C)，且环型磁芯206被放置在空腔205中(图2D)。空腔205比磁芯206稍大，因此在磁芯206周围可能存在空气间隙。