[发明专利]包括通风通道和多层绕组的嵌入式磁性组件装置

说明书

一种装置，包括：基板，包括空腔；磁芯，在空腔中；第一绕组，围绕磁芯延伸；以及单个通道，在空腔和该装置的外部之间延伸，并限定开口。第一绕组包括沿着磁芯的外周边与通道相对的过孔。

技术领域

本发明涉及嵌入式磁性组件装置。更具体地，本发明涉及包括单个通风通道和多层绕组的嵌入式磁性组件装置。

背景技术

诸如变压器和转换器之类的电源装置包括诸如变压器绕组之类的磁性组件，并且通常包括磁芯。磁性组件通常对装置的重量和尺寸贡献最大，使得小型化和降低成本变得困难。

为了解决这个问题，已知提供了低轮廓的变压器和电感器，其中，磁性组件嵌入在树脂基板的空腔中，并且变压器或电感器的输入和输出电连接形成在基板表面上。然后电源装置的印刷电路板(PCB)可以通过向基板的顶表面和/或底表面添加阻焊剂层和镀铜层来形成。然后电子组件可以被表面安装在PCB上。这允许构建明显更紧凑和更薄的装置。

例如，具有磁性组件的封装结构可以集成到PCB中。在这种结构中，在由环氧基玻璃纤维制成的基板中形成空腔，并且环形磁芯插入空腔中。然后用环氧树脂凝胶填充空腔中的剩余空间，使得磁性组件被完全覆盖。然后固化环氧凝胶，形成具有嵌入磁芯的固体基板。

然后用于形成初级和次级侧变压器绕组的通孔在环形磁性组件的内侧和外侧圆周上的基板中钻出。然后通孔镀铜以形成过孔，并且在基板的顶表面和底表面上形成金属迹线，以将各个过孔连接在一起形成绕组配置，并且形成输入和输出端子。以这种方式，在磁性组件周围产生线圈导体。线圈导体包括在嵌入式变压器中，并且具有初级和次级绕组。嵌入式电感器可以以相同或相似的方式形成，但是可以根据输入和输出连接、过孔的间距、以及所使用的磁芯的类型而变化。

以这种方式制造的装置有许多相关的问题。具体地，当环氧凝胶固化时，可能在环氧凝胶中形成气泡。在基板的表面上回流焊接电子组件期间，这些气泡会膨胀并导致装置的故障。另外，由磁芯、环氧凝胶和基板的热膨胀系数之间的差异引入的机械应力会导致磁芯破裂。

为了解决这个问题，可以制造一种装置结构，其中，不使用环氧凝胶填充空腔，并且在磁芯和空腔的侧面之间保持空气间隙。在这种情况下，初级和次级绕组之间的间距必须很大以实现高隔离值，因为隔离仅受空腔中或装置的顶表面和底表面处的空气的介电强度的限制。隔离值也可能受到空腔或表面被湿气和/或灰尘污染的不利影响。

为了最小化空腔的污染，在中国(台湾)专利申请TWM471030中已经提出了嵌入式磁性组件装置的电路板封装结构100，其中，空腔通向嵌入式磁性组件装置的外部。例如，图1示出了包括环形空腔116的母基板110，每个环形空腔116包括圆形磁性组件130。如图所示，环形空腔116在D1方向上通过通道或狭槽118相互连接。在磁性组件130被放置在环形空腔116中之后，沿着线段(例如，线L1-L4)切割母基板110，以产生具有面积A1的单独装置基板。如图2所示，沿着线段L1和L2切割连接通道118在环形空腔116和单独装置基板的外部之间产生了空气路径。

图2示出了单独嵌入式磁性组件装置的绝缘基板301的示例。如图所示，绝缘基板301包括空腔302和形成在圆形空腔302和基板301的外边缘之间的两个通道303。通道303产生开口或通风孔，以允许空气在空腔302和基板301的外部之间流动。通道303的存在意味着在制造嵌入式磁性组件装置的后续阶段期间，空气可以流入和流出空腔302。因此，在制造的粘合剂固化和随后的回流焊接阶段期间，形成会对嵌入式磁性组件装置造成损坏的空隙的可能性大大降低。此外，当嵌入式磁性组件装置完成时，通道303和空腔302中的空气间隙有助于在操作期间冷却嵌入式磁性组件装置。