[发明专利]一种LTCC平面变压器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及平面变压器制作技术领域，具体涉及一种LTCC平面变压器的制作方法。

背景技术

近年来，随着微电子信息技术的不断发展，电子整机朝着小型化、便携化、多功能、数字化等方向发展，推动着电子元器件不断向微型化、集成化和高频化方向发展。绕组变压器是目前最成熟的设计方案，鉴于体积、手工绕线等限制：漆包线绕制加工的效率低，绝缘性能在绕制的影响下很难得到有效保证，必须进行进一步的绝缘处理，如缠绕绝缘胶带或使用加强绝缘线等。这无疑减小了实际磁性材料窗口利用率，使得变压器的体积不能有效地缩小。而且漆包线绕制必须使用塑料或其他绝缘材料的骨架，绕组的散热变 成了一个非常大的问题。因此，绕组变压器无法满足小型化、集成化、低成本化的应用需求，迫切需要开发新型平面变压器。

平面高压变压器主要有PCB变压器、压电陶瓷变压器和LTCC变压器三种。

PCB型变压器采用的是玻璃化温度比较低的环氧玻璃布材料，在高压下工作就会出现变形等机械性能下降的现象，会造成变压器的失效。而且，针对高压变换器的设计，变压器匝数比要大并且绕组要多。然而，由于多层PCB 的制作层数有明显的限制，使得非常多圈的绕组很难实现，这样变压器很难升到高压。

压电陶瓷变压器的原理是利用压电陶瓷材料的正、逆压电效应，并以其谐振频率激发出电压。目前使用的压电陶瓷变压器多数为单片形或多层长条形，这种结构的器件制作工艺简单，升压比较高，但负载能力差，功率小，功率密度低，一般用于高电压、小电流、高阻抗负载。

相比较而言，LTCC变压器和压电陶瓷变压器的综合性能占有明显优势，尤其是其小体积和轻质量对于提高爆炸箔起爆系统抗高过载能力具有显著作用。LTCC优点：材料系统包括物理和化学兼容的电介质浆料和导体材料，可与铁氧体LTCC基板共烧，产生具有优异磁耦合，高磁导率（相对磁导率>400），高电阻率（> 1012Ω·cm）和良好的饱和度（>0.3T）。共烧铁氧体和介电材料可以用作用于附接或容纳作为电力电子系统的一部分的半导体部件和其它分立器件的基板。

LTCC平面变压器和传统铁芯式变压器在升压原理上是相通的，不同之处在于LTCC平面变压器没有闭合的铁芯，以多层铁氧体陶瓷为介质材料，将金属浆料丝网印刷在铁氧体陶瓷上形成初级、次级绕组，金属化通孔将对应瓷片上的金属线圈连接形成初级和次级绕组。LTCC平面变压器在体积和质量远小于传统铁芯式变压器，但是,目前的LTCC平面变压器还存在漏感大，转化效率不高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LTCC平面变压器的制作方法，通过该方法制作的变压器，不仅成本、漏感、损耗较低，而且体积较小，电压及可靠性较高。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种LTCC平面变压器的制作方法，包括以下步骤：

（1）选取低导磁率介质层，对低导磁率介质层进行冲孔和填充；

（2）将初级线圈和次级线圈分别印制在同一层所述低导磁率介质层上，得到线圈介质层；

（3）将线圈介质层沿线圈的内径和外径进行裁剪，得到线圈层；

（4）选取铁氧体基板层，在铁体基板层上开设一个与所述线圈层的形状相适配的通孔，以使线圈层嵌入所述通孔中，得到铁氧体片一；

（5）选取铁氧体基板层，裁剪出与所述线圈层的内部形状相适配的铁氧体片二；

（6）将铁氧体片一及铁氧体片二分别镶嵌在线圈层的外部和内部，得到镶嵌层；

（7）将多个镶嵌层进行叠加，并将叠加后的镶嵌层与上、下铁氧体端盖层叠一起，经过热压烧结形成LTCC平面变压器。

上述方案中，所述线圈层为圆环或矩形环。

上述方案中，步骤（3）中，所述将线圈介质层沿线圈的内径和外径进行裁剪，按照大于外线圈的外径0.01～1mm和小于内线圈的内径0.01～1mm的尺寸进行裁剪。

由上述技术方案可知，本发明所述的LTCC平面变压器的制作方法与传统平面变压器相比，具有更高的耦合系数，低的漏感，可满足高压平面变压器和高频平面变压器的设计要求。

附图说明

图1是本发明的镶嵌层的制作流程示意图；

图2是本发明的镶嵌层的切面结构示意图；

图3是本发明镶嵌层与上、下铁氧体端盖层叠一起的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：