石墨線圈平面脈衝變壓器的製造方法
2024-01-31 01:37:15
石墨線圈平面脈衝變壓器的製造方法
【專利摘要】本發明所涉及的石墨線圈平面脈衝變壓器採用導電性能優良的石墨替代銅箔，利用模壓工藝、網板印刷工藝或者塗敷工藝，在絕緣基板上分別製備單層平面線圈，再根據產品的設計及工藝要求，將單層平面線圈按要求堆疊並製作層間過孔，通過銅電極將線圈引到變壓器的外部電接點，製作完成的一體化線圈是由初級單層平面線圈和次級單層平面線圈按要求堆疊組合的整體，初次級單層平面線圈的疊放順序可以根據產品的設計要求靈活擺放。所製作的石墨線圈平面脈衝變壓器在有效降低材料成本的同時，大幅降低生產製造成本。
【專利說明】石墨線圈平面脈衝變壓器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及平面脈衝變壓器技術。尤其涉及石墨線圈平面脈衝變壓器。
【背景技術】
[0002] 隨著開關電源技術的不斷進步，在中小功率開關電源產品中，平面脈衝變壓器以 其體積小、效率高、漏感小的優良性能正在逐步取代傳統的脈衝變壓器。但是到目前為止， 平面脈衝變壓器的製作，均採用多層印刷電路板製造技術，在玻璃纖維絕緣基板上採用銅 箔製作螺旋形平面線圈，該工藝技術具有以下技術缺陷：
[0003] 1、平面變壓器的層數大多在10?20層之間，甚至多達20層以上，而多層印刷電 路板的製作樣本通常不會超過12層，因此採用多層印刷電路板製造技術對生產設備和制 作工藝有非常高的要求，大多數生產廠家難以滿足；
[0004] 2、生產成本非常高，產品的廢品率也很高，制約了平面變壓器的推廣應用；
[0005] 3、層間的電流導通沿用印刷電路板的過孔工藝，難以滿足大電流的要求，是印刷 電路板工藝製作平面變壓器的技術瓶頸。
【發明內容】
[0006] 本發明所涉及的石墨線圈平面脈衝變壓器採用導電性能優良的石墨替代銅箔，利 用模壓工藝、網板印刷工藝或者塗敷工藝，在絕緣基板3-2上分別製備單層石墨平面線圈， 再根據產品的設計及工藝要求，將單層平面線圈按要求堆疊並製作層間過孔，通過銅電極 3-1將線圈引到變壓器的外部電接點，製作完成的一體化線圈是由初級單層平面線圈和次 級單層平面線圈按要求堆疊組合的整體，初次級單層平面線圈的疊放順序可以根據產品的 設計要求靈活擺放。所製作的石墨線圈平面脈衝變壓器在有效降低材料成本的同時，大幅 降低生產製造成本。
[0007] 採用模壓工藝製作石墨平面線圈：根據平面線圈的形狀和尺寸製作對應的上鋼模 5-1和下鋼模6-1，上鋼模為陽模，下鋼模為陰模。下鋼模的石墨填充槽7-1與擬製作的螺 旋平面線圈相一致，上鋼模與下鋼模的石墨填充槽精密配合。
[0008] 絕緣基板3-2放置在模壓機的下機臺上，下鋼模6-1與絕緣基板3-2通過定位孔 配合，下鋼模6-1放置在具有基板3-2上面；在下鋼模6-1的石墨填充槽7-1內均勻填充高 純度石墨細粉（石墨細粉的粒度根據產品的具體要求調整），上鋼模5-1裝配在模壓機的 上機臺上，上鋼模5-1與下鋼模6-1之間利用定位導柱5-2配合；模壓機工作，上鋼模5-1 垂直下落壓緊下鋼模6-1石墨填充槽7-1內的石墨粉，壓力可以根據產品的具體要求進行 調整（通常設定在25MPa)，保持壓力20秒以上；解除壓力後，絕緣基板上即形成有滿足強 度要求的螺旋形石墨平面線圈。壓制完成後，疊放一層絕緣基材3-2,後疊加的絕緣基材 3-2上在適當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與前面製作完成的同組石墨線圈相通， 在壓制本層線圈的同時用石墨粉填滿過孔，使本層線圈與前面製作完成的同組石墨線圈連 通，重複上面的壓制工序，壓制完本層線圈後疊加一層絕緣基材3-2再進行下一層的印刷 製作……依此循環直至整個線圈製作完成。
[0009] 採用網板印刷工藝製作石墨平面線圈：選用粒度小於2000目的純石墨粉，用適 量的粘合劑調製成粘稠度適當的膏狀體備用；按照每一層線圈的規格製作相應的網板8 ; 利用製作好的網板，在絕緣基材3-2上印刷製作石墨平面線圈，經烘乾工藝使膏體中的粘 合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行下一層的印刷製作；後疊加的絕緣基材3-2上在適 當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與前面製作完成的同組石墨線圈相通，在印刷本 層線圈的同時用石墨膏填滿過孔，使本層線圈與前面製作完成的同組石墨線圈連通，印刷 完成後經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行下一層的印刷制 作……依此循環直至整個線圈製作完成。
[0010] 採用塗敷工藝製作石墨平面線圈：在絕緣基材3-2上按照本層線圈的尺寸加工出 深度合適的溝槽9-1，將調製好的粘稠度適當的石墨膏塗敷到溝槽9-1內，經振動臺振動工 序後進行烘乾，本層線圈烘乾後疊加一層預製好線圈溝槽的絕緣基材3-2再進行下一層的 印刷製作，後疊加的絕緣基材上在適當的位置預留有設計合格的通孔9-2,該過孔與前面制 作完成的同組石墨線圈相通，在塗敷本層線圈的同時用石墨膏填滿過孔，使本層線圈與前 面製作完成的同組石墨線圈連通，塗敷完成後經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加 一層絕緣基材再進行下一層的塗敷製作……依此循環直至整個線圈製作完成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1 :平面變壓器結構示意圖
[0012] 1-1--初級石墨平面線圈I ;
[0013] 1_2 初級石墨平面線圈II ;
[0014] 2~1 次級石墨平面線圈；
[0015] 3-1--銅電極；
[0016] 4-1-磁芯。
[0017] 圖2:模壓工藝示意圖
[0018] 3-1--銅電極；
[0019] 3-2--絕緣基板；
[0020] 5-1--上鋼模；
[0021] 5-2--定位導柱；
[0022] 6-1--下鋼模；
[0023] 6-2--定位孔；
[0024] 7-1--石墨填充槽。
[0025] 圖3 :下鋼模結構示意圖
[0026] 6-2--定位孔；
[0027] 7-1--石墨填充槽。
[0028] 圖4 :上鋼模結構示意圖
[0029] 5-2--定位導柱；
[0030] 5-3--平面線圈螺旋線。
[0031] 圖5:印刷網板示意圖
[0032] 8-鋼網；
[0033] 8-1--平面線圈槽。
[0034] 圖6 :塗敷工藝絕緣基材示意圖
[0035] 3-2--絕緣基板；
[0036] 9-1-線圈溝槽；
[0037] 9-2-線圈過孔；
[0038] 9-3--定位孔。
【具體實施方式】
[0039] 實施例一:模壓工藝製作石墨平面線圈脈衝平面變壓器。
[0040] 根據平面線圈的形狀和尺寸製作對應的上鋼模和下鋼模，上鋼模為陽模，下鋼模 為陰模。下鋼模的石墨填充槽與擬製作的螺旋平面線圈相一致，上鋼模與下鋼模的石墨填 充槽精密配合。
[0041] 絕緣基板放置在模壓機的下機臺上，下鋼模與絕緣基板通過定位孔配合，下鋼模 放置在具有基板上面；在下鋼模的石墨填充槽內均勻填充高純度石墨細粉（石墨細粉的粒 度根據產品的具體要求調整），上鋼模裝配在模壓機的上機臺上，上鋼模與下鋼模之間利用 定位導柱配合；模壓機工作，上鋼模垂直下落壓緊下鋼模石墨填充槽內的石墨粉，壓力可以 根據產品的具體要求進行調整（通常設定在25MPa)，保持壓力20秒以上；解除壓力後，絕 緣基板上即形成有滿足強度要求的螺旋形石墨平面線圈。
[0042] 實施例二：網板印刷工藝製作石墨平面線圈脈衝變壓器。
[0043] 選用粒度小於2000目的純石墨粉，用適量的粘合劑調製成粘稠度適當的膏狀體 備用；按照每一層線圈的規格製作相應的網板；利用製作好的網板，在絕緣基材上印刷制 作石墨平面線圈，經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行下一層 的印刷製作；後疊加的絕緣基材上在適當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與上一道 工序製作完成的石墨線圈相通，在印刷本層線圈的同時用石墨膏填滿過孔，使本層線圈與 一道工序製作完成的石墨線圈連通，印刷完成後經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊 加一層絕緣基材再進行下一層的印刷製作……依此循環直至整個線圈製作完成。
[0044] 實施例三:塗敷工藝製作石墨平面線圈脈衝變壓器。
[0045] 選用粒度小於2000目的純石墨粉，用適量的粘合劑調製成粘稠度適當的膏狀體 備用；在絕緣基材上按照本層線圈的尺寸加工出深度合適的溝槽，將調製好的粘稠度適當 的石墨膏塗敷到溝槽內，經振動臺振動工序後進行烘乾，本層線圈烘乾後疊加一層預製好 線圈溝槽的絕緣基材再進行下一層的印刷製作，後疊加的絕緣基材上在適當的位置預留有 設計合格的通孔，該過孔與上一道工序製作完成的石墨線圈相通，在塗敷本層線圈的同時 用石墨膏填滿過孔，使本層線圈與一道工序製作完成的石墨線圈連通，塗敷完成後經烘乾 工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行下一層的塗敷製作……依此循環 直至整個線圈製作完成。
【權利要求】
1. 石墨線圈平面脈衝變壓器。其特徵是：採用石墨材料作為導體替代傳統平面變壓器 的銅導體，利用模壓工藝、網板印刷工藝、塗敷工藝替代多層線路板製作工藝，在絕緣基材 上製作出石墨平面螺旋線圈及過孔，在有效降低材料成本的同時，大幅降低生產製造成本。
2. 按照權利要求1所述的石墨材料具有顯著特點。其特徵是：所採用的石墨材料可以 是常規石墨，也可以是納米碳管或石墨烯。選用的常規石墨材料純度達到99. 5%以上，粒度 小於2000目。
3. 按照權利要求1所述的模壓工藝具有顯著特點。其特徵是：根據平面線圈的形狀 和尺寸製作對應的上鋼模和下鋼模，上鋼模為陽模，下鋼模為陰模；下鋼模的石墨填充槽與 擬製作的螺旋平面線圈相一致，上鋼模與下鋼模的石墨填充槽精密配合；絕緣基板放置在 模壓機的下機臺上，下鋼模與絕緣基板通過定位孔配合，下鋼模放置在具有基板上面；在下 鋼模的石墨填充槽內均勻填充高純度石墨細粉（石墨細粉的粒度根據產品的具體要求調 整），上鋼模裝配在模壓機的上機臺上，上鋼模與下鋼模之間利用定位導柱配合；模壓機工 作，上鋼模垂直下落壓緊下鋼模石墨填充槽內的石墨粉，壓力可以根據產品的具體要求進 行調整（通常設定在25MPa)，保持壓力20秒以上；解除壓力後，絕緣基板上即形成有滿足 強度要求的螺旋形石墨平面線圈。
4. 按照權利要求1所述的網板印刷工藝有顯著特點。其特徵是：按照每一層線圈的規 格和尺寸製作相應的網板；利用製作好的網板，在絕緣基材上印刷製作石墨平面線圈，經烘 幹工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行下一層的印刷製作；後疊加的 絕緣基材上在適當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與上一道工序製作完成的石墨線 圈相通，在印刷本層線圈的同時用石墨膏填滿過孔，使本層線圈與一道工序製作完成的石 墨線圈連通，印刷完成後經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後，疊加一層絕緣基材再進行 下一層的印刷製作……依此循環直至整個線圈製作完成。
5. 按照權利要求1所述的塗敷工藝有顯著特點。其特徵是：在絕緣基材上按照本層線 圈的尺寸加工出深度合適的溝槽，將調製好的粘稠度適當的石墨膏塗敷到溝槽內，經振動 臺振動工序後進行烘乾，本層線圈烘乾後疊加一層預製好線圈溝槽的絕緣基材再進行下一 層的印刷製作，後疊加的絕緣基材上在適當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與上一 道工序製作完成的石墨線圈相通，在塗敷本層線圈的同時用石墨膏填滿過孔，使本層線圈 與一道工序製作完成的石墨線圈連通，塗敷完成後經烘乾工藝使膏體中的粘合劑固化後， 疊加一層絕緣基材再進行下一層的塗敷製作……依此循環直至整個線圈製作完成。
6. 按照權利要求1所述的在絕緣基材上製作出石墨平面螺旋線圈及過孔是同步完成 的。其特徵是：後疊加的絕緣基材上在適當的位置預留有設計合格的通孔，該過孔與上一道 工序製作完成的石墨線圈相通，在加工本層線圈的同時用石墨將過孔填滿，使本層線圈與 上一道工序製作完成的石墨線圈連通。
【文檔編號】H01F30/06GK104064336SQ201310095423
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】王勇 申請人:王勇