嵌入式磁性构件变压器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及嵌入式磁性构件变压器装置，并且特别涉及具有减少的耦接性能和改进的隔离性能的嵌入式磁性构件变压器装置。
【背景技术】
[0002]已知的是，例如在US 2011/0108317 Al中，提供较低轮廓的变压器和感应器，其中磁性构件嵌入在树脂基板内的空腔中，并且用于变压器或感应器的必要的输入电连接件和输出电连接件形成在基板表面上。然后可以通过向基板的顶部表面和/或底部表面添加数层阻焊剂和镀铜以形成用于电源装置的印刷电路板(PCB)。用于装置的必要的电子构件然后可以被表面安装在PCB上。
[0003]与常规的变压器相比，嵌入式设计允许构造显著地较薄的和更紧凑的装置。这是所期望的，因为通常地可用于将变压器装置安装到PCB (例如电子装置的母板)上的空间将是非常有限的。具有更小覆盖区的变压器构件因此将能使更多构件安装到PCB上，或能使PCB的整体尺寸因此和整个装置的整体尺寸被减少。
[0004]当减少变压器装置的尺寸时，变压器绕组上的邻近线匝之间的间隙可以被更紧密地设置到一起，并且设置在变压器上的分离绕组之间的间隙也将减少。这减小了在使用过程中产生在变压器中的磁场可以从变压器磁芯泄露的容易性，并且因此在设置在磁芯上的分离绕组之间经由磁场导致更强的耦接。减少邻近线匝之间的间隙的另一结果是增加存在于包括变压器绕组的邻近导电构件之间的电容。绕组之间的经由绕组生成的磁场的这种增加的耦接和整个变压器的这种增加的分布电容，在某些应用中对于变压器不是期望的性會K。
[0005]此外，特别是在如果共用共有的变压器磁芯的两个分离绕组将处理较高电压时，减少变压器尺寸可以导致安全考虑因素。该变压器典型地用于，例如，功率电子应用和电力变换器技术中。在这种情况下，绕组必须彼此电隔离。较小的变压器将易于减少电隔离绕组之间的距离，表示电隔离对于电弧放电导致的失效较不坚固并且减小变压器绕组可以安全地处理的最大电压。
[0006]通过以下方式可以将电隔离增加到安全水平:使用具有设置在不同PCB层上的不同绕组的多层PCB装置；通过将盖设置在变压器磁芯上；或通过以保形涂层或诸如绝缘胶带的其它种类的绝缘材料来涂覆绕组。还可以使用三重绝缘线。然而，所有这些技术都具有以下缺点:嵌入式磁性构件变压器装置必须被制作得更大，以在绕组和/或磁芯上容纳额外的PCB层或较厚的绝缘层。
[0007]因此已经认识到，可以期望提供在线圈之间具有减少的耦接和改进的隔离特性的嵌入式变压器装置，并且提供用于制造该装置的方法。
【发明内容】
[0008]本发明被限定在现在应该进行参考的独立权利要求中。在从属权利要求中阐述有利的特征。
[0009]本申请涉及嵌入式变压器装置，包括:绝缘基板，所述绝缘基板具有第一侧和与第一侧相反的第二侧，并且在绝缘基板中具有空腔，空腔具有内圆周和外圆周；磁芯，所述磁芯被容纳在空腔中；初级电绕组，所述初级电绕组通过绝缘基板并且被设置成围绕磁芯的第一侧；次级电绕组，所述初级电绕组通过绝缘基板并且被设置成围绕磁芯的第二侧；和辅助电绕组，所述辅助电绕组通过绝缘基板并且被设置成围绕磁芯的第一侧而不与初级电绕组重叠。初级电绕组、次级电绕组和辅助电绕组中的每一个都包括:上导电迹线；下导电迹线；内部导电连接器，所述内部导电连接器在磁芯的内圆周附近通过绝缘基板，所述内部导电连接器在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间分别地形成电连接；和外部导电连接器，所述外部导电连接器在磁芯的外圆周附近通过绝缘基板，所述外部导电连接器在相应的上导电迹线和相应的下导电迹线之间分别地形成电连接。初级绕组与辅助绕组隔开从而，当在使用时，由这两个绕组之间的间隙提供电隔离。导电元件被设置在所述两个绕组之间的间隙中。
[0010]导电元件可以至少部分地屏蔽初级绕组和辅助绕组中的一个上的电场免于初级绕组和辅助绕组中的另一个上的电场的干扰。
[0011 ] 导电元件可以至少被设置在初级电绕组的内部导电连接器和辅助电绕组的内部导电连接器之间。
[0012]导电元件可以包括导电平面。
[0013]导电平面可以大致平行于绝缘基板的第一表面和第二表面。
[0014]嵌入式变压器装置可以包括形成在绝缘基板的第一侧上的第一印刷电路板，所述第一印刷电路板包括上导电迹线；和/或形成在绝缘基板的第二侧上的第二印刷电路板，所述第二印刷电路板包括下导电迹线。
[0015]导电元件可以形成在第一印刷电路板和/或第二印刷电路板上。
[0016]导电元件可以形成为在第一印刷电路板和/或第二印刷电路板的第一表面和/或第二表面上的接地平面。
[0017]接地平面可以基本上填充第一印刷电路板和/或第二印刷电路板的未被至导电通路孔或导电迹线的连接件占据的表面的全部。
[0018]导电元件可以被布置成大致正交于绝缘基板的第一表面和第二表面。
[0019]导电元件可以从绝缘基板的第一侧延伸到绝缘基板的第二侧。
[0020]被布置成大致正交于基板的第一表面和第二表面的导电元件可以包括导电平面。
[0021]导电元件可以包括被设置在所述间隙中的一个或多个导电通路孔或引线。
[0022]当嵌入式变压器装置在操作中时，导电元件可以被保持在接地电势处。
[0023]在其他方面，本发明提供包括嵌入式变压器装置的电力变换器。
[0024]在其他方面，还提供了制造嵌入式磁性构件装置的方法。
【附图说明】
[0025]现在将仅举例说明并且参照附图以描述本发明的实施例，其中:
[0026]图1A至IG图示了用于制造装置的实施例的技术；
[0027]图2在由导电通路孔、空腔和磁芯形成的绕组构造的顶视俯视图中图示了本发明的第一实施例；
[0028]图3图示了印刷电路板的示出连接导电通路孔的上导电迹线和/或下导电迹线的顶视俯视图；并且
[0029]图4图示了可选的示例性实施例中的印刷电路板的示出连接导电通路孔的上导电迹线和/或下导电迹线的顶视俯视图；并且
[0030]图5图示了其中嵌入式变压器装置形成罗耶(Royer)半桥式电路的部分的实施例。
【具体实施方式】
[0031]本发明的示例性实施例采取嵌入式磁性构件变压器装置的形式，所述嵌入式磁性构件变压器装置具有围绕嵌入在基板中的磁芯设置的初级绕组、次级绕组和辅助绕组。嵌入式磁性构件变压器装置可以有利地用作开关式电力电子装置的部分。图2至5图示了装置的将在下文被具体地讨论的实施例。
[0032]为了便于理解，现在将参照图1A至IF描述制造嵌入式磁性构件变压器装置的示例性方法。在由目前的申请人提交的英国专利申请GB1414469.5和GB1414468.7中描述了用于制造嵌入式磁性构件变压器装置的技术，所述专利申请通过引用而被纳入本文。
[0033]在方法的第一步骤中，如图1A所示，用于容纳磁芯的环形结构或空腔302被布线在绝缘基板301中。在该示例中，绝缘基板由诸如FR4的树脂材料形成。FR4是复合的‘预浸料坯’材料，所述材料由浸渍有环氧树脂粘结剂的编织的玻璃纤维布料组成。树脂被预烘干，但是不被硬化，从而当树脂被加热时，树脂流动并且用作用于玻璃纤维材料的黏合剂。FR4已经被发现具有有利的热性能和绝缘性能。
[0034]如图1B所示，环形磁芯304然后被安装在空腔302中。空腔302可以稍微地大于磁芯304，从而空气间隙可以围绕磁芯304存在。可以手动地或通过表面安装装置，诸如拾取与放置机械，将磁芯304安装在空腔中。
[0035]在下一个步骤中，如图1C所示，第一绝缘层305或盖层被固定或层压在绝缘基板301上以覆盖空腔302和磁芯304。优选地，由于这有助于绝缘基板301的顶部表面和盖层