一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法
2023-06-01 08:23:16 1
專利名稱：一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法。
背景技術：
隨著電子產品集成度的增加，對電源模塊的小型化要求越來越高，使得必須減少器件的布局空間，而磁器件作為電源模塊的核心器件，約佔了電源模塊的30 40%的印製電路板(PCB，Printed Circuit Board)空間，成為了制約電源模塊小型化的關鍵因素。目前常用的電源模塊的磁器件應用技術主要有兩種獨立的表貼磁器件和單板PCB扣磁方案， 其中，獨立的表貼磁器件採用平面式PCB和扣磁芯，PCB水平環繞和層間互聯形成水平的繞組，磁芯垂直扣入繞組中，最終形成磁路垂直於PCB板面的磁器件；單板PCB扣磁是以單板 PCB自身作為繞組，通過把上下磁芯扣入PCB並粘接磁芯然後處理焊盤形成。在實現本發明實施例的過程中，發明人發現現有技術中存在以下技術問題獨立的表貼磁器件和單板PCB扣磁方案的磁器件均處於PCB表面，磁器件是電源模塊中高度最高的器件，佔用了大量的PCB表面空間，使得電源模塊的其它器件布局緊張，不利於電源模塊的小型化。
發明內容
本發明實施例提供了一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法，用於節省PCB的表面空間，實現電源模塊的小型化。本發明實施例提供的大電流磁器件的埋磁方法，包括將磁芯埋入PCB內，其中，磁芯產生的磁路和PCB的平面是水平結構；繞組依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的環內過孔、磁芯的下部PCB和磁芯的環外過孔，其中，繞組和PCB的平面是垂直結構，磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之間是交錯布局。本發明實施例提供的印製電路板的製造方法，包括將子板開槽，使得磁芯能夠埋入；將磁芯的下部PCB、磁芯、磁芯的上部PCB依次疊好並壓合；對子板進行鑽環內過孔和環外過孔；對子板進行電鍍。從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點在本發明實施例中，由於將磁芯和繞組埋入了 PCB內，不佔用任何PCB的表面空間，使得節省下來的表面空間可以用於部署其它器件，有利於電源模塊向小型化發展。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例提供的一種大電流磁器件的埋磁方法的示意圖；圖2是本發明實施例提供的將磁芯埋入PCB內的示意圖；圖3-a是本發明實施例提供的一種磁芯的上部PCB的示意圖；圖3_b是本發明實施例提供的一種磁芯的下部PCB的示意圖；圖3-c是本發明實施例提供的將磁芯埋入PCB內的示意圖；圖4-a是本發明實施例提供的另一種磁芯的上部PCB的示意圖；圖4_b是本發明實施例提供的另一種磁芯的下部PCB的示意圖；圖4-c是本發明實施例提供的將磁芯埋入PCB內的示意圖；圖4_d是本發明實施例提供的在繞組上並聯PCB的示意圖；圖5是本發明實施例提供的一種PCB的製造方法的示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供了一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法，用於節省PCB的表面空間，實現電源模塊的小型化。為使得本發明的發明目的、特徵、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域的技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例提供的一種大電流磁器件的埋磁方法，參見圖1，具體步驟包括101、將磁芯埋入PCB內，其中，磁芯產生的磁路和PCB的平面是水平結構；在本發明實施例中，將磁芯埋入PCB內，如圖2所示，201為PCB，202為磁芯，203 為環外過孔，204為環內過孔，205為磁芯的上部PCB，206為磁芯的下部PCB，207為磁芯上存在的切口作為氣隙。磁芯可以具體選用鐵氧體材料或者金屬粉芯材料等，磁芯的外形具體可以為環形或者近似環形，使磁芯在磁路方向上存在一定的弧度，可確保PCB與磁芯的熱膨脹係數不匹配時不至於把磁芯撐裂。另外，在磁路上可以切開一個口作為氣隙，用於電感的調節控制和避免大磁場下磁芯飽和。102、繞組依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的環內過孔、磁芯的下部PCB和磁芯的環外過孔，其中，繞組和PCB的平面是垂直結構，磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之間是交
錯布局。在實際應用中，每一匝繞組依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的環內過孔、磁芯的下部PCB、磁芯的環外過孔四部分，並通過各連接面連接，如圖2所示。另外，繞組結構相對PCB 形成垂直的環路，磁芯的上部PCB和磁芯的下部PCB之間是交錯布局，交錯布局的交錯角度具體可以小於360度/N，其中，N為繞組的匝數，但在實際應用中交錯角度也可以成其它的角度，只要相錯開一定的角度即可，此處不做限定。另外，繞組的每一匝上有1個或多個環外過孔或環內過孔並聯連接，不同匝的過孔間需半固化片(PP，prepreg)材料或其它絕緣材料做絕緣隔離。為了更加詳細的描述本發明實施例中的繞組的上部PCB和繞組的下部PCB之間的交錯布局，下面以兩匝繞組的磁器件設計為例進行說明，如圖3-a，圖3-b和圖3-c所示，對磁芯上部PCB和下部PCB大致的均分，磁環孔內對應PCB分為兩部分作為兩匝環內過孔連接面，磁環外部的PCB分別用於環外過孔連接面，磁環上下表面正對的PCB為繞組的組成部分，磁環孔內的PCB分割與磁環正對的PCB分割需成一定的角度，以便於第一匝繞組和第二匝繞組的交錯，同時磁芯上下部PCB的角度方向應相反，蝕刻線309、310將磁芯的上部 PCB分割開，蝕刻線311將第一匝繞組和第二匝繞組區分開來，301至308的連接面依次連接形成繞組，連接面301、302、303、304分別通過第一環外過孔312、第一匝繞組的磁芯下部 PCB313、第一環內過孔314、第一匝繞組磁芯上部PCB315連接形成第一匝，連接面305、306、 307,308分別通過第二環外過孔316、第二匝繞組的磁芯下部PCB317、第二環內過孔318連接形成第二匝，其中，302、303屬於同一塊PCB，304,305屬於同一塊PCB，306,307屬於同一塊PCB，301與308在同一層但不是同一塊PCB，中間銅箔蝕刻處理並有絕緣隔離，為磁器件的焊盤，用於連接外部電路。下面以另一應用場景更加詳細的描述本發明實施例中的繞組之間的交錯布局，下面以三匝繞組的磁器件設計為例進行說明，如圖4-a，圖4-b和圖4-c所示。對磁芯上部PCB 和下部PCB大致的均分，磁環孔內對應PCB分為三部分作為三匝環內過孔連接面，磁環外部的PCB分別用於環外過孔連接面，磁環上下表面正對的PCB為繞組的組成部分，磁環孔內的 PCB分割與磁環正對的PCB分割需成一定的角度，以便於前一匝繞組和後一匝繞組的交錯， 蝕刻線413和414將磁芯的上部PCB分割開，蝕刻線415將第一匝繞組和第三匝繞組區分開來，401至412的連接面依次連接形成繞組，連接面401、402、403、404通過第一環外過孔 416、第一匝繞組的磁芯下部PCB417、第一環內過孔418、第一匝繞組磁芯上部PCB419連接形成第一匝，連接面405、406、407、408通過第二環外過孔420、第二匝繞組的磁芯下部PCB 421、第二環內過孔422、第二匝繞組的磁芯上部PCB423形成第二匝繞組；連接面409、410、 411、412依次連接第三環外過孔424、第三匝繞組的磁芯下部PCB 425、第三環內過孔426 形成第三匝；其中，402、403屬於同一塊PCB，404、405屬於同一塊PCB，406、407屬於同一塊 PCB, 408,409屬於同一塊PCB，410、411屬於同一塊PCB，401與412在同一層但不是同一塊 PCB，中間銅箔蝕刻處理並有絕緣隔離，為磁器件的焊盤，用於連接外部電路。需要說明的是，由於不同磁器件通流大小的限制，在實際應用中可能一層PCB繞組不能滿足大電流的需求，在本發明實施例中還可以在繞組上並聯1層或多層的磁芯的上部PCB和磁芯的下部的PCB，如圖4-d所示，具體可以為磁芯的上部PCB可以按相同的結構疊加1層、2層更多層來並聯連接，保證磁器件的電流設計要求；磁芯的下部PCB可以按相同的結構疊加1層、2層或更多層來並聯連接，保證磁器件的電流設計要求；不同匝的磁芯上層PCB間需PP材料或其他材料做絕緣隔離，不同匝的磁芯下層PCB間需PP材料或其他材料做絕緣隔離，磁芯環內過孔和環外過孔也可以用多個過孔來並聯連接保證器件電流設計要求。在設計時需保證交錯角度，使磁芯外部連接面可容納下多個過孔連接，各分割部位需用絕緣材料或環氧材料進行隔離，以保證電氣絕緣。在本發明實施例中，由於將磁芯和繞組埋入了 PCB內，不佔用任何PCB的表面空間，使得節省下來的表面空間可以用於部署其它器件，有利於電源模塊向小型化發展。本發明實施例提供的一種PCB的製造方法，參見圖5，具體步驟包括501、將子板開槽，使得磁芯能夠埋入；
在實際應用中，將製作好的子板開槽，，其中，製作好的子板上已經做好了部分電路PCB的圖形，開槽的形狀可以為柱體，也可以為環形，若為柱體，則將磁芯埋入之後要在填滿樹脂。502、將磁芯的下部PCB、磁芯、磁芯的上部PCB依次疊好並壓合；其中，磁芯的下部PCB和上部PCB的角度是錯位布局的，若磁芯上存在切口作為氣隙，則氣隙的相對於PCB的位置可以固定，以保證磁器件電感精度和對電路的參數影響。503、對子板進行鑽環內過孔和環外過孔；其中，子板已經埋入了磁芯，在鑽孔時，要確保不同匝的孔間有一定距離，同一匝間的孔可相連。504、對子板進行電鍍。在實際應用中，對子板進行電鍍就是對子板鑽孔後形成的過孔進行金屬化處理， PCB埋磁子板加工完成。在本發明實施例中，由於將PCB開槽埋入了磁芯，不佔用任何PCB的表面空間，使得節省下來的表面空間可以用於部署其它器件，有利於電源模塊向小型化發展。本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括ROM、RAM、磁碟或光碟等。以上對本發明實施例提供的一種大電流磁器件的埋磁方法和印製電路板的製造方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述， 本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，包括將磁芯埋入印製電路板PCB內，所述磁芯產生的磁路和所述PCB的平面是水平結構； 繞組依次包括所述磁芯的上部PCB、所述磁芯的環內過孔、所述磁芯的下部PCB和所述磁芯的環外過孔，所述繞組和所述PCB的平面是垂直結構，所述磁芯的上部PCB和所述磁芯的下部PCB之間是交錯布局。
2.根據權利要求1所述的大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，所述磁芯是環形或近似環形的。
3.根據權利要求1或2所述的大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，所述磁芯上存在一個切口作為氣隙。
4.根據權利要求1所述的大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，所述磁芯的上部PCB 和所述磁芯的下部PCB之間的交錯布局的交錯角度小於360度/N，其中，N為所述繞組的匝數。
5.根據權利要求1所述的大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，所述繞組並聯有1層或多層的所述磁芯的上部PCB和所述磁芯的下部PCB。
6.根據權利要求1所述的大電流磁器件的埋磁方法，其特徵在於，所述繞組的每一匝有1個或多個環外過孔或環內過孔並聯連接。
7.一種印製電路板PCB的製造方法，其特徵在於，包括 將子板開槽，使得磁芯能夠埋入；將所述磁芯的下部PCB、所述磁芯、所述磁芯的上部PCB依次疊好並壓合； 對所述子板進行鑽環內過孔和環外過孔； 對所述子板進行電鍍。
全文摘要
本發明實施例公開了一種大電流磁器件的埋磁方法，本發明實施例另外公開了一種印製電路板的製造方法，本發明實施例可以將磁芯和繞組埋入PCB內部，節省了PCB的表面空間，實現了電源模塊的小型化。本發明實施例方法，包括將磁芯埋入PCB內，其中，磁芯產生的磁路和PCB的平面是水平結構；繞組依次包括磁芯的上部PCB、磁芯的環內過孔、磁芯的下部PCB和磁芯的環外過孔，其中，繞組和PCB的平面是垂直結構，繞組的上部PCB和繞組的下部PCB之間是交錯布局。
文檔編號H05K3/30GK102159037SQ20111005288
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者李賢明 申請人:聚信科技有限公司