石墨线圈平面脉冲变压器的制造方法
【专利摘要】本发明所涉及的石墨线圈平面脉冲变压器采用导电性能优良的石墨替代铜箔，利用模压工艺、网板印刷工艺或者涂敷工艺，在绝缘基板上分别制备单层平面线圈，再根据产品的设计及工艺要求，将单层平面线圈按要求堆叠并制作层间过孔，通过铜电极将线圈引到变压器的外部电接点，制作完成的一体化线圈是由初级单层平面线圈和次级单层平面线圈按要求堆叠组合的整体，初次级单层平面线圈的叠放顺序可以根据产品的设计要求灵活摆放。所制作的石墨线圈平面脉冲变压器在有效降低材料成本的同时，大幅降低生产制造成本。
【专利说明】石墨线圈平面脉冲变压器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及平面脉冲变压器技术。尤其涉及石墨线圈平面脉冲变压器。
【背景技术】
[0002] 随着开关电源技术的不断进步，在中小功率开关电源产品中，平面脉冲变压器以 其体积小、效率高、漏感小的优良性能正在逐步取代传统的脉冲变压器。但是到目前为止， 平面脉冲变压器的制作，均采用多层印刷电路板制造技术，在玻璃纤维绝缘基板上采用铜 箔制作螺旋形平面线圈，该工艺技术具有以下技术缺陷：
[0003] 1、平面变压器的层数大多在10?20层之间，甚至多达20层以上，而多层印刷电 路板的制作样本通常不会超过12层，因此采用多层印刷电路板制造技术对生产设备和制 作工艺有非常高的要求，大多数生产厂家难以满足；
[0004] 2、生产成本非常高，产品的废品率也很高，制约了平面变压器的推广应用；
[0005] 3、层间的电流导通沿用印刷电路板的过孔工艺，难以满足大电流的要求，是印刷 电路板工艺制作平面变压器的技术瓶颈。
【发明内容】
[0006] 本发明所涉及的石墨线圈平面脉冲变压器采用导电性能优良的石墨替代铜箔，利 用模压工艺、网板印刷工艺或者涂敷工艺，在绝缘基板3-2上分别制备单层石墨平面线圈， 再根据产品的设计及工艺要求，将单层平面线圈按要求堆叠并制作层间过孔，通过铜电极 3-1将线圈引到变压器的外部电接点，制作完成的一体化线圈是由初级单层平面线圈和次 级单层平面线圈按要求堆叠组合的整体，初次级单层平面线圈的叠放顺序可以根据产品的 设计要求灵活摆放。所制作的石墨线圈平面脉冲变压器在有效降低材料成本的同时，大幅 降低生产制造成本。
[0007] 采用模压工艺制作石墨平面线圈：根据平面线圈的形状和尺寸制作对应的上钢模 5-1和下钢模6-1，上钢模为阳模，下钢模为阴模。下钢模的石墨填充槽7-1与拟制作的螺 旋平面线圈相一致，上钢模与下钢模的石墨填充槽精密配合。
[0008] 绝缘基板3-2放置在模压机的下机台上，下钢模6-1与绝缘基板3-2通过定位孔 配合，下钢模6-1放置在具有基板3-2上面；在下钢模6-1的石墨填充槽7-1内均匀填充高 纯度石墨细粉（石墨细粉的粒度根据产品的具体要求调整），上钢模5-1装配在模压机的 上机台上，上钢模5-1与下钢模6-1之间利用定位导柱5-2配合；模压机工作，上钢模5-1 垂直下落压紧下钢模6-1石墨填充槽7-1内的石墨粉，压力可以根据产品的具体要求进行 调整（通常设定在25MPa)，保持压力20秒以上；解除压力后，绝缘基板上即形成有满足强 度要求的螺旋形石墨平面线圈。压制完成后，叠放一层绝缘基材3-2,后叠加的绝缘基材 3-2上在适当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与前面制作完成的同组石墨线圈相通， 在压制本层线圈的同时用石墨粉填满过孔，使本层线圈与前面制作完成的同组石墨线圈连 通，重复上面的压制工序，压制完本层线圈后叠加一层绝缘基材3-2再进行下一层的印刷 制作……依此循环直至整个线圈制作完成。
[0009] 采用网板印刷工艺制作石墨平面线圈：选用粒度小于2000目的纯石墨粉，用适 量的粘合剂调制成粘稠度适当的膏状体备用；按照每一层线圈的规格制作相应的网板8 ; 利用制作好的网板，在绝缘基材3-2上印刷制作石墨平面线圈，经烘干工艺使膏体中的粘 合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行下一层的印刷制作；后叠加的绝缘基材3-2上在适 当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与前面制作完成的同组石墨线圈相通，在印刷本 层线圈的同时用石墨膏填满过孔，使本层线圈与前面制作完成的同组石墨线圈连通，印刷 完成后经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行下一层的印刷制 作……依此循环直至整个线圈制作完成。
[0010] 采用涂敷工艺制作石墨平面线圈：在绝缘基材3-2上按照本层线圈的尺寸加工出 深度合适的沟槽9-1，将调制好的粘稠度适当的石墨膏涂敷到沟槽9-1内，经振动台振动工 序后进行烘干，本层线圈烘干后叠加一层预制好线圈沟槽的绝缘基材3-2再进行下一层的 印刷制作，后叠加的绝缘基材上在适当的位置预留有设计合格的通孔9-2,该过孔与前面制 作完成的同组石墨线圈相通，在涂敷本层线圈的同时用石墨膏填满过孔，使本层线圈与前 面制作完成的同组石墨线圈连通，涂敷完成后经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加 一层绝缘基材再进行下一层的涂敷制作……依此循环直至整个线圈制作完成。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1 :平面变压器结构示意图
[0012] 1-1--初级石墨平面线圈I ;
[0013] 1_2 初级石墨平面线圈II ;
[0014] 2~1 次级石墨平面线圈；
[0015] 3-1--铜电极；
[0016] 4-1-磁芯。
[0017] 图2:模压工艺示意图
[0018] 3-1--铜电极；
[0019] 3-2--绝缘基板；
[0020] 5-1--上钢模；
[0021] 5-2--定位导柱；
[0022] 6-1--下钢模；
[0023] 6-2--定位孔；
[0024] 7-1--石墨填充槽。
[0025] 图3 :下钢模结构示意图
[0026] 6-2--定位孔；
[0027] 7-1--石墨填充槽。
[0028] 图4 :上钢模结构示意图
[0029] 5-2--定位导柱；
[0030] 5-3--平面线圈螺旋线。
[0031] 图5:印刷网板示意图
[0032] 8-钢网；
[0033] 8-1--平面线圈槽。
[0034] 图6 :涂敷工艺绝缘基材示意图
[0035] 3-2--绝缘基板；
[0036] 9-1-线圈沟槽；
[0037] 9-2-线圈过孔；
[0038] 9-3--定位孔。
【具体实施方式】
[0039] 实施例一:模压工艺制作石墨平面线圈脉冲平面变压器。
[0040] 根据平面线圈的形状和尺寸制作对应的上钢模和下钢模，上钢模为阳模，下钢模 为阴模。下钢模的石墨填充槽与拟制作的螺旋平面线圈相一致，上钢模与下钢模的石墨填 充槽精密配合。
[0041] 绝缘基板放置在模压机的下机台上，下钢模与绝缘基板通过定位孔配合，下钢模 放置在具有基板上面；在下钢模的石墨填充槽内均匀填充高纯度石墨细粉（石墨细粉的粒 度根据产品的具体要求调整），上钢模装配在模压机的上机台上，上钢模与下钢模之间利用 定位导柱配合；模压机工作，上钢模垂直下落压紧下钢模石墨填充槽内的石墨粉，压力可以 根据产品的具体要求进行调整（通常设定在25MPa)，保持压力20秒以上；解除压力后，绝 缘基板上即形成有满足强度要求的螺旋形石墨平面线圈。
[0042] 实施例二：网板印刷工艺制作石墨平面线圈脉冲变压器。
[0043] 选用粒度小于2000目的纯石墨粉，用适量的粘合剂调制成粘稠度适当的膏状体 备用；按照每一层线圈的规格制作相应的网板；利用制作好的网板，在绝缘基材上印刷制 作石墨平面线圈，经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行下一层 的印刷制作；后叠加的绝缘基材上在适当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与上一道 工序制作完成的石墨线圈相通，在印刷本层线圈的同时用石墨膏填满过孔，使本层线圈与 一道工序制作完成的石墨线圈连通，印刷完成后经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠 加一层绝缘基材再进行下一层的印刷制作……依此循环直至整个线圈制作完成。
[0044] 实施例三:涂敷工艺制作石墨平面线圈脉冲变压器。
[0045] 选用粒度小于2000目的纯石墨粉，用适量的粘合剂调制成粘稠度适当的膏状体 备用；在绝缘基材上按照本层线圈的尺寸加工出深度合适的沟槽，将调制好的粘稠度适当 的石墨膏涂敷到沟槽内，经振动台振动工序后进行烘干，本层线圈烘干后叠加一层预制好 线圈沟槽的绝缘基材再进行下一层的印刷制作，后叠加的绝缘基材上在适当的位置预留有 设计合格的通孔，该过孔与上一道工序制作完成的石墨线圈相通，在涂敷本层线圈的同时 用石墨膏填满过孔，使本层线圈与一道工序制作完成的石墨线圈连通，涂敷完成后经烘干 工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行下一层的涂敷制作……依此循环 直至整个线圈制作完成。
【权利要求】
1. 石墨线圈平面脉冲变压器。其特征是：采用石墨材料作为导体替代传统平面变压器 的铜导体，利用模压工艺、网板印刷工艺、涂敷工艺替代多层线路板制作工艺，在绝缘基材 上制作出石墨平面螺旋线圈及过孔，在有效降低材料成本的同时，大幅降低生产制造成本。
2. 按照权利要求1所述的石墨材料具有显著特点。其特征是：所采用的石墨材料可以 是常规石墨，也可以是纳米碳管或石墨烯。选用的常规石墨材料纯度达到99. 5%以上，粒度 小于2000目。
3. 按照权利要求1所述的模压工艺具有显著特点。其特征是：根据平面线圈的形状 和尺寸制作对应的上钢模和下钢模，上钢模为阳模，下钢模为阴模；下钢模的石墨填充槽与 拟制作的螺旋平面线圈相一致，上钢模与下钢模的石墨填充槽精密配合；绝缘基板放置在 模压机的下机台上，下钢模与绝缘基板通过定位孔配合，下钢模放置在具有基板上面；在下 钢模的石墨填充槽内均匀填充高纯度石墨细粉（石墨细粉的粒度根据产品的具体要求调 整），上钢模装配在模压机的上机台上，上钢模与下钢模之间利用定位导柱配合；模压机工 作，上钢模垂直下落压紧下钢模石墨填充槽内的石墨粉，压力可以根据产品的具体要求进 行调整（通常设定在25MPa)，保持压力20秒以上；解除压力后，绝缘基板上即形成有满足 强度要求的螺旋形石墨平面线圈。
4. 按照权利要求1所述的网板印刷工艺有显著特点。其特征是：按照每一层线圈的规 格和尺寸制作相应的网板；利用制作好的网板，在绝缘基材上印刷制作石墨平面线圈，经烘 干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行下一层的印刷制作；后叠加的 绝缘基材上在适当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与上一道工序制作完成的石墨线 圈相通，在印刷本层线圈的同时用石墨膏填满过孔，使本层线圈与一道工序制作完成的石 墨线圈连通，印刷完成后经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后，叠加一层绝缘基材再进行 下一层的印刷制作……依此循环直至整个线圈制作完成。
5. 按照权利要求1所述的涂敷工艺有显著特点。其特征是：在绝缘基材上按照本层线 圈的尺寸加工出深度合适的沟槽，将调制好的粘稠度适当的石墨膏涂敷到沟槽内，经振动 台振动工序后进行烘干，本层线圈烘干后叠加一层预制好线圈沟槽的绝缘基材再进行下一 层的印刷制作，后叠加的绝缘基材上在适当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与上一 道工序制作完成的石墨线圈相通，在涂敷本层线圈的同时用石墨膏填满过孔，使本层线圈 与一道工序制作完成的石墨线圈连通，涂敷完成后经烘干工艺使膏体中的粘合剂固化后， 叠加一层绝缘基材再进行下一层的涂敷制作……依此循环直至整个线圈制作完成。
6. 按照权利要求1所述的在绝缘基材上制作出石墨平面螺旋线圈及过孔是同步完成 的。其特征是：后叠加的绝缘基材上在适当的位置预留有设计合格的通孔，该过孔与上一道 工序制作完成的石墨线圈相通，在加工本层线圈的同时用石墨将过孔填满，使本层线圈与 上一道工序制作完成的石墨线圈连通。
【文档编号】H01F30/06GK104064336SQ201310095423
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】王勇 申请人:王勇