一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法

xiaoxiao2020-09-10  1

专利名称:一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域,尤其涉及一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法。
背景技术
随着电子产品集成度的增加,对电源模块的小型化要求越来越高,使得必须减少器件的布局空间,而磁器件作为电源模块的核心器件,约占了电源模块的30 40%的印制电路板(PCB,Printed Circuit Board)空间,成为了制约电源模块小型化的关键因素。目前常用的电源模块的磁器件应用技术主要有两种独立的表贴磁器件和单板PCB扣磁方案, 其中,独立的表贴磁器件采用平面式PCB和扣磁芯,PCB水平环绕和层间互联形成水平的绕组,磁芯垂直扣入绕组中,最终形成磁路垂直于PCB板面的磁器件;单板PCB扣磁是以单板 PCB自身作为绕组,通过把上下磁芯扣入PCB并粘接磁芯然后处理焊盘形成。在实现本发明实施例的过程中,发明人发现现有技术中存在以下技术问题独立的表贴磁器件和单板PCB扣磁方案的磁器件均处于PCB表面,磁器件是电源模块中高度最高的器件,占用了大量的PCB表面空间,使得电源模块的其它器件布局紧张,不利于电源模块的小型化。

发明内容
本发明实施例提供了一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法,用于节省PCB的表面空间,实现电源模块的小型化。本发明实施例提供的大电流磁器件的埋磁方法,包括将磁芯埋入PCB内,其中,磁芯产生的磁路和PCB的平面是水平结构;绕组依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的环内过孔、磁芯的下部PCB和磁芯的环外过孔,其中,绕组和PCB的平面是垂直结构,磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之间是交错布局。本发明实施例提供的印制电路板的制造方法,包括将子板开槽,使得磁芯能够埋入;将磁芯的下部PCB、磁芯、磁芯的上部PCB依次叠好并压合;对子板进行钻环内过孔和环外过孔;对子板进行电镀。从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点在本发明实施例中,由于将磁芯和绕组埋入了 PCB内,不占用任何PCB的表面空间,使得节省下来的表面空间可以用于部署其它器件,有利于电源模块向小型化发展。


为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的一种大电流磁器件的埋磁方法的示意图;图2是本发明实施例提供的将磁芯埋入PCB内的示意图;图3-a是本发明实施例提供的一种磁芯的上部PCB的示意图;图3_b是本发明实施例提供的一种磁芯的下部PCB的示意图;图3-c是本发明实施例提供的将磁芯埋入PCB内的示意图;图4-a是本发明实施例提供的另一种磁芯的上部PCB的示意图;图4_b是本发明实施例提供的另一种磁芯的下部PCB的示意图;图4-c是本发明实施例提供的将磁芯埋入PCB内的示意图;图4_d是本发明实施例提供的在绕组上并联PCB的示意图;图5是本发明实施例提供的一种PCB的制造方法的示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法,用于节省PCB的表面空间,实现电源模块的小型化。为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域的技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供的一种大电流磁器件的埋磁方法,参见图1,具体步骤包括101、将磁芯埋入PCB内,其中,磁芯产生的磁路和PCB的平面是水平结构;在本发明实施例中,将磁芯埋入PCB内,如图2所示,201为PCB,202为磁芯,203 为环外过孔,204为环内过孔,205为磁芯的上部PCB,206为磁芯的下部PCB,207为磁芯上存在的切口作为气隙。磁芯可以具体选用铁氧体材料或者金属粉芯材料等,磁芯的外形具体可以为环形或者近似环形,使磁芯在磁路方向上存在一定的弧度,可确保PCB与磁芯的热膨胀系数不匹配时不至于把磁芯撑裂。另外,在磁路上可以切开一个口作为气隙,用于电感的调节控制和避免大磁场下磁芯饱和。102、绕组依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的环内过孔、磁芯的下部PCB和磁芯的环外过孔,其中,绕组和PCB的平面是垂直结构,磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之间是交
错布局。在实际应用中,每一匝绕组依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的环内过孔、磁芯的下部PCB、磁芯的环外过孔四部分,并通过各连接面连接,如图2所示。另外,绕组结构相对PCB 形成垂直的环路,磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之间是交错布局,交错布局的交错角度具体可以小于360度/N,其中,N为绕组的匝数,但在实际应用中交错角度也可以成其它的角度,只要相错开一定的角度即可,此处不做限定。另外,绕组的每一匝上有1个或多个环外过孔或环内过孔并联连接,不同匝的过孔间需半固化片(PP,prepreg)材料或其它绝缘材料做绝缘隔离。为了更加详细的描述本发明实施例中的绕组的上部PCB和绕组的下部PCB之间的交错布局,下面以两匝绕组的磁器件设计为例进行说明,如图3-a,图3-b和图3-c所示,对磁芯上部PCB和下部PCB大致的均分,磁环孔内对应PCB分为两部分作为两匝环内过孔连接面,磁环外部的PCB分别用于环外过孔连接面,磁环上下表面正对的PCB为绕组的组成部分,磁环孔内的PCB分割与磁环正对的PCB分割需成一定的角度,以便于第一匝绕组和第二匝绕组的交错,同时磁芯上下部PCB的角度方向应相反,蚀刻线309、310将磁芯的上部 PCB分割开,蚀刻线311将第一匝绕组和第二匝绕组区分开来,301至308的连接面依次连接形成绕组,连接面301、302、303、304分别通过第一环外过孔312、第一匝绕组的磁芯下部 PCB313、第一环内过孔314、第一匝绕组磁芯上部PCB315连接形成第一匝,连接面305、306、 307,308分别通过第二环外过孔316、第二匝绕组的磁芯下部PCB317、第二环内过孔318连接形成第二匝,其中,302、303属于同一块PCB,304,305属于同一块PCB,306,307属于同一块PCB,301与308在同一层但不是同一块PCB,中间铜箔蚀刻处理并有绝缘隔离,为磁器件的焊盘,用于连接外部电路。下面以另一应用场景更加详细的描述本发明实施例中的绕组之间的交错布局,下面以三匝绕组的磁器件设计为例进行说明,如图4-a,图4-b和图4-c所示。对磁芯上部PCB 和下部PCB大致的均分,磁环孔内对应PCB分为三部分作为三匝环内过孔连接面,磁环外部的PCB分别用于环外过孔连接面,磁环上下表面正对的PCB为绕组的组成部分,磁环孔内的 PCB分割与磁环正对的PCB分割需成一定的角度,以便于前一匝绕组和后一匝绕组的交错, 蚀刻线413和414将磁芯的上部PCB分割开,蚀刻线415将第一匝绕组和第三匝绕组区分开来,401至412的连接面依次连接形成绕组,连接面401、402、403、404通过第一环外过孔 416、第一匝绕组的磁芯下部PCB417、第一环内过孔418、第一匝绕组磁芯上部PCB419连接形成第一匝,连接面405、406、407、408通过第二环外过孔420、第二匝绕组的磁芯下部PCB 421、第二环内过孔422、第二匝绕组的磁芯上部PCB423形成第二匝绕组;连接面409、410、 411、412依次连接第三环外过孔424、第三匝绕组的磁芯下部PCB 425、第三环内过孔426 形成第三匝;其中,402、403属于同一块PCB,404、405属于同一块PCB,406、407属于同一块 PCB, 408,409属于同一块PCB,410、411属于同一块PCB,401与412在同一层但不是同一块 PCB,中间铜箔蚀刻处理并有绝缘隔离,为磁器件的焊盘,用于连接外部电路。需要说明的是,由于不同磁器件通流大小的限制,在实际应用中可能一层PCB绕组不能满足大电流的需求,在本发明实施例中还可以在绕组上并联1层或多层的磁芯的上部PCB和磁芯的下部的PCB,如图4-d所示,具体可以为磁芯的上部PCB可以按相同的结构叠加1层、2层更多层来并联连接,保证磁器件的电流设计要求;磁芯的下部PCB可以按相同的结构叠加1层、2层或更多层来并联连接,保证磁器件的电流设计要求;不同匝的磁芯上层PCB间需PP材料或其他材料做绝缘隔离,不同匝的磁芯下层PCB间需PP材料或其他材料做绝缘隔离,磁芯环内过孔和环外过孔也可以用多个过孔来并联连接保证器件电流设计要求。在设计时需保证交错角度,使磁芯外部连接面可容纳下多个过孔连接,各分割部位需用绝缘材料或环氧材料进行隔离,以保证电气绝缘。在本发明实施例中,由于将磁芯和绕组埋入了 PCB内,不占用任何PCB的表面空间,使得节省下来的表面空间可以用于部署其它器件,有利于电源模块向小型化发展。本发明实施例提供的一种PCB的制造方法,参见图5,具体步骤包括501、将子板开槽,使得磁芯能够埋入;
在实际应用中,将制作好的子板开槽,,其中,制作好的子板上已经做好了部分电路PCB的图形,开槽的形状可以为柱体,也可以为环形,若为柱体,则将磁芯埋入之后要在填满树脂。502、将磁芯的下部PCB、磁芯、磁芯的上部PCB依次叠好并压合;其中,磁芯的下部PCB和上部PCB的角度是错位布局的,若磁芯上存在切口作为气隙,则气隙的相对于PCB的位置可以固定,以保证磁器件电感精度和对电路的参数影响。503、对子板进行钻环内过孔和环外过孔;其中,子板已经埋入了磁芯,在钻孔时,要确保不同匝的孔间有一定距离,同一匝间的孔可相连。504、对子板进行电镀。在实际应用中,对子板进行电镀就是对子板钻孔后形成的过孔进行金属化处理, PCB埋磁子板加工完成。在本发明实施例中,由于将PCB开槽埋入了磁芯,不占用任何PCB的表面空间,使得节省下来的表面空间可以用于部署其它器件,有利于电源模块向小型化发展。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。以上对本发明实施例提供的一种大电流磁器件的埋磁方法和印制电路板的制造方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处,综上所述, 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,包括将磁芯埋入印制电路板PCB内,所述磁芯产生的磁路和所述PCB的平面是水平结构; 绕组依次包括所述磁芯的上部PCB、所述磁芯的环内过孔、所述磁芯的下部PCB和所述磁芯的环外过孔,所述绕组和所述PCB的平面是垂直结构,所述磁芯的上部PCB和所述磁芯的下部PCB之间是交错布局。
2.根据权利要求1所述的大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,所述磁芯是环形或近似环形的。
3.根据权利要求1或2所述的大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,所述磁芯上存在一个切口作为气隙。
4.根据权利要求1所述的大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,所述磁芯的上部PCB 和所述磁芯的下部PCB之间的交错布局的交错角度小于360度/N,其中,N为所述绕组的匝数。
5.根据权利要求1所述的大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,所述绕组并联有1层或多层的所述磁芯的上部PCB和所述磁芯的下部PCB。
6.根据权利要求1所述的大电流磁器件的埋磁方法,其特征在于,所述绕组的每一匝有1个或多个环外过孔或环内过孔并联连接。
7.一种印制电路板PCB的制造方法,其特征在于,包括 将子板开槽,使得磁芯能够埋入;将所述磁芯的下部PCB、所述磁芯、所述磁芯的上部PCB依次叠好并压合; 对所述子板进行钻环内过孔和环外过孔; 对所述子板进行电镀。
全文摘要
本发明实施例公开了一种大电流磁器件的埋磁方法,本发明实施例另外公开了一种印制电路板的制造方法,本发明实施例可以将磁芯和绕组埋入PCB内部,节省了PCB的表面空间,实现了电源模块的小型化。本发明实施例方法,包括将磁芯埋入PCB内,其中,磁芯产生的磁路和PCB的平面是水平结构;绕组依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的环内过孔、磁芯的下部PCB和磁芯的环外过孔,其中,绕组和PCB的平面是垂直结构,绕组的上部PCB和绕组的下部PCB之间是交错布局。
文档编号H05K3/30GK102159037SQ20111005288
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者李贤明 申请人:聚信科技有限公司

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