CN101431868B

CN101431868B - 与绕组一体的多层pcb的制作方法

Info

Publication number: CN101431868B
Application number: CN2008102412053A
Authority: CN
Inventors: 田先平
Original assignee: Individual
Current assignee: China Zhenhua Group Xinyun Electronic Components Co Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: CN101431868A

Abstract

本发明提供一种与绕组一体的PCB的制作方法，包括以下步骤：a.制作PCB的过程中在PCB芯板上为步骤b所得绕组预留绕组结合位；b.制作绕组，并使绕组的接线端位于适当的位置；c.将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上。采用本发明方法，PCB的层数不会受到绕组的限制，因此不会发生现有技术中因为要实现绕组的匝数而增加PCB的层数造成浪费的情况，使与绕组一体的PCB的制作过程工艺简化、成本降低。

Description

与绕组一体的多层PCB的制作方法

【技术领域】

本发明涉及PCB制造技术，尤其是一种PCB的层数不受绕组限制的与绕组一体的多层PCB的制作方法。

【背景技术】

模块化小型开关电源和采用开关电源原理的类似产品，为了实现产品的小型化，越来越多的将变压器(或电感，下同)的线圈绕组设计在PCB板的铜层上；对于变压器，只需要将磁芯直接粘接到PCB上就可以了，不需要在PCB上另外结合变压器。

当这类产品的绕组的匝数较多或者电流较大时，PCB的层数就多(大多数在12层左右)、铜箔较厚(大多数在4OZ以上)，一般叫厚铜箔多层PCB。通常的制作方法是，在设计多层PCB时，要根据线圈的匝数和过电流的大小，在每层PCB上设计一匝或者多匝线圈；PCB制造时，在每层铜箔上刻蚀出线圈，层与层之间的线圈用打孔并在孔壁上电镀铜的方法连接起来，形成串并联的关系，以满足变压器匝数和电流的要求。采样这种常规的设计和制造方法，为了形成满足需要的变压器绕组线圈数，一般PCB的层数由绕组线圈决定，PCB的制造工艺只能将整个PCB都按照绕组线圈所需的最多层数制作，而PCB本身电路部分可能完全不需要这么多层，使PCB的成本大幅度增加，相应地也使制作PCB的工艺过程更加复杂；同时，由于绕组要处于磁芯包围的范围内，面积受到限制，绕组的线圈、匝与匝之间的过流孔都要占据面积，互相矛盾，造成实际产品上过孔的电流的余量比较小，产品性能稍有波动，就导致过流孔发热而烧毁，使整个产品报废。因此采用常规方法设计、制造的与绕组一体的PCB，其可靠性较差。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种PCB的层数不受绕组限制的与绕组一体的多层PCB的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.制作PCB的过程中在PCB芯板上为步骤b所得绕组预留用于放入绕组的绕组结合位；绕组结合位为PCB芯板上的槽体、通孔或沉孔；槽体、通孔或沉孔的尺寸应与步骤b所得绕组相适应；

b.制作绕组，并使绕组的接线端位于适当的位置；

c.将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上，将绕组埋入PCB芯板中；

步骤a中PCB芯板包括未敷设铜箔的PCB基材板、完成了线路的单/双面PCB板或完成层压后的多层板。

本发明方法步骤b中“使绕组的接线端位于适当的位置”的目的是为了使绕组结合在芯板上之后能和PCB线路的相应连接点实现电性连接。

与现有技术中在每层PCB上设计一匝或者多匝绕组线圈、绕组线圈与PCB上的电路同时制作不同，本发明方法中，步骤a和步骤b两个过程可以一前一后、也可以同时进行，方便生产安排并可使生产周期缩短。采用本发明制作方法，PCB只需根据自身电路需要设计层数，不受绕组的限制。同时，PCB和绕组各自每层的厚度也有更多的选择。步骤c中“将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上”的过程可以这样实现：步骤b所得绕组置于步骤a中预留的绕组结合位上，将步骤b所得绕组和步骤a所得PCB芯板用粘接剂粘接在一起。粘接剂可以采用环氧树脂等绝缘粘接剂。优选的粘接剂为与PCB芯板同质的粘接剂。这里所说粘结包括粘合、浇注和封装等可以将绕组和芯板结合在一起的多种形式，作为粘接的优选方式，可以将步骤b所得绕组和步骤a所得PCB芯板用粘接剂浇注成一个整体。

步骤c中“将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上”的过程也可以这样实现：步骤b所得绕组置于步骤a中预留的绕组结合位上，将步骤b所得绕组和步骤a所得PCB芯板用机械方法固定在一起。

步骤b中所得绕组的线匝可以为导线，这种情况下步骤b中制作绕组的过程为：采用导线绕制绕组，不同匝的导线表面之间进行绝缘处理，将绕组进行定型。不同匝的导线表面之间进行绝缘处理的方式可以为：导线在绝缘漆中浸渍；或者，导线的表面进行绝缘包覆。

步骤b中所得绕组的线匝可以为导电片，这种情况下步骤b中制作绕组的过程为：采用导电片层叠在一起制作平面绕组，相邻层的导电片除接点之外的表面之间进行绝缘处理，相邻层的导电片通过接点实现电性连接，将绕组进行定型。相邻层的导电片除接点之外的表面之间进行绝缘处理的方式可以为：导电片除接点之外的表面浸/涂绝缘漆；或者，导电片之间敷设绝缘材料。

采用本发明方法可以制作与电感一体的PCB，也可以制作与变压器一体的PCB。制作与变压器一体的PCB时，绕组的线匝为导线时步骤b中制作绕组的过程可以为：采用导线分别绕制相互绝缘的初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组各自的不同匝导线表面之间进行绝缘处理，将初级绕组、次级绕组及磁芯定型成一个整体绕组。

制作与变压器一体的PCB时，绕组的线匝为导电片时步骤b中制作绕组的过程可以为：分别采用导电片层叠在一起制作相互绝缘的初级平面绕组和次级平面绕组，初级平面绕组和次级平面绕组各自的相邻层导电片除接点之外的表面之间进行绝缘处理，初级平面绕组和次级平面绕组各自的相邻层导电片通过接点实现电性连接，将初级平面绕组、次级平面绕组结合成一个整体。

在本发明方法的步骤c之后，还进行如下步骤：在步骤c所得结合体的一面或两面制作线路，所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子在PCB芯板板面方向上位置重叠(线路上的连接点与绕组上的连接端子在板面方向上位置重叠的目的是为了打过孔)，在重叠的位置处打过孔并对过孔孔壁上进行金属化处理，使所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子实现所需的电性连接。

在本发明方法的步骤c之后，也可以进行如下步骤：在步骤c所得结合体的一面或两面制作线路，将所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子采用焊接的方法实现所需的电性连接。

本发明提供了一种制作与绕组一体的多层PCB的方法，适用于在多层PCB上一体形成绕组的所有过程。采用本发明方法可以制作与电感一体的多层PCB，也可以制作与平面变压器一体的多层PCB。

采用本发明方法得到的PCB也可以作为中间产品，用来制作更多层的多层PCB。

本发明方法中涉及的绕组制作方法、平面变压器制作方法以及多层PCB上层与层之间的结合、电路的布设和蚀刻等过程可以采用现有技术中的绕组制作方法、平面变压器制作方法和多层PCB制作方法。

本发明的有益效果是：采用本发明方法制作与绕组一体的多层PCB，PCB的层数根据自身电路需要来设计即可，不必考虑绕组的匝数和层数，PCB 的层数不会受到绕组的限制，因此不会发生现有中因为要实现绕组的匝数而增加PCB的层数造成浪费的情况，使与绕组一体的PCB的制作过程工艺简化、成本降低；同时，PCB和绕组各自每层的厚度也有更多的选择。采用本发明方法制作与绕组一体的PCB，设计时不需要在PCB上设计绕组，而只需在PCB上设计绕组以外的其它电路部分，并预留绕组的位置，同时设计其它电路与绕组相连的连接点；绕组采用表面绝缘的铜线(如漆包线)绕制或者表面绝缘处理后的铜片层叠成需要的匝数，然后将绕组埋入PCB芯板中，绕组的接线端子与PCB上的连接点实现电性连接。

【附图说明】

下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明实施例一第一步中PCB芯板1剖视图；

图2是本发明实施例一第四步中PCB芯板1结合环氧树脂3、绕组4的剖视图；

图3是本发明实施例一第五步中打过孔之前PCB芯板1上制作线路层5的剖视图；

图4是本发明实施例一第五步中打过孔之后PCB芯板1的剖视图；

图5是本发明实施例二第四步中PCB芯板1结合环氧树脂3、绕组4、焊接线7的剖视图。

【具体实施方式】

实施例一

采用本发明方法制作一个与变压器绕组一体的多层PCB的过程为：

第一步、参见图1，根据变压器的尺寸大小，在PCB芯板1开槽预留变压器的绕组结合位2，在本实施例中，PCB芯板采用未敷设铜箔的PCB基材板。

第二步、制作平面变压器绕组。根据设计的变压器绕组参数，即线圈匝数和铜的截面积，选择合适尺寸的铜片或者绝缘漆包铜线制作初级绕组和次级绕组；采用铜片作绕组时，先将各铜片除接点之外的表面在绝缘漆中浸渍、烘干，起到表面绝缘的作用，然后把铜片层叠在一起，将各层间的铜片接头焊接起来，形成绕组需要的匝数，绕组的两个端子要有一定的面积，能够配合后续打孔的要求；采用漆包铜线制作绕组时，在绕组的起、止端(即绕组的接线端)分别焊接有一定面积的铜片，同样是为了配合后续打孔的要求。此例中所有绕组叠置后的总厚度要等于小于结合位的厚度。

第三步、将第二步得到的初级绕组和次级绕组分别放入第一步得到的PCB芯板1上的绕组结合位2，特别注意绕组各自的接线端子要精确定位，以便使相应的接线端子之间以及接线端子与PCB线路上相应连接点之间实现电性连接。

第四步：参见图2，在绕组结合位2浇注环氧树脂3，使环氧树脂3将PCB芯板1与绕组4之间的空隙填满，并与PCB芯板1的表面齐平，固化环氧树脂后使绕组4与PCB芯板1一体。

第五步：参见图3和图4，在第四步得到的结合体的表面制作线路层5，线路层5上设有连接点，这些连接点分别与绕组4的相应接线端子在PCB芯板1的板面方向上位置重叠，在连接点和接线端子重叠位置处上打过孔6，过孔6将穿过线路连接点和绕组连接端子，过孔6的孔壁进行金属化处理，使线路层5上的连接点分别与绕组4的相应接线端子电性连接。

第六步：在后续常规工序中，在PCB板面与绕组4相应的位置处锣出变压器磁芯的槽。

实施本发明方法时，上述第四步中也可以采用机械固定方法使平面变压器绕组与PCB一体。

实施例二

本实施例是采用本发明方法制作一个与平面变压器一体的多层PCB的另外一种实施方式。

第一步、按照实施例一第一步开槽预留变压器的绕组结合位；在PCB芯板1上设置可与相应绕组4的接线端子实现电性连接的连接点，在本实施例中，PCB芯板采用完成了线路的双面PCB板。

第二步、按照实施例一第二步制作平面变压器绕组4，但绕组4的总厚度不受限制，可以高于或者低于PCB芯板1。

第三步、将第二步所得绕组4用机械方法或者粘接方法定置于绕组结合位，绕组4的相应连接端子暴露。

第四步、参见图5，用焊接方法通过焊接线7将PCB芯板1上的连接点与绕组4连接端子连接起来。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.制作PCB的过程中在PCB芯板上为步骤b所得绕组预留用于放入绕组的绕组结合位；绕组结合位为PCB芯板上的槽体、通孔或沉孔；

b.制作绕组，并使绕组的接线端位于适当的位置；

2.根据权利要求1所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤c中“将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上”的过程这样实现：步骤b所得绕组置于步骤a中预留的绕组结合位上，将步骤b所得绕组和步骤a所得PCB芯板用粘接剂粘接在一起。

3.根据权利要求1所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤c中“将步骤b所得绕组结合于步骤a中预留在PCB芯板的绕组结合位上”的过程这样实现：步骤b所得绕组置于步骤a中预留的绕组结合位上，将步骤b所得绕组和步骤a所得PCB芯板用机械方法固定在一起。

4.根据权利要求1、2或3所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤b中制作绕组的过程为：采用导线绕制绕组，不同匝的导线表面之间进行绝缘处理，将绕组进行定型。

5.根据权利要求1、2或3所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤b中制作绕组的过程为：采用导电片层叠在一起制作平面绕组，相邻层的导电片除接点之外的表面之间进行绝缘处理，相邻层的导电片通过接点实现电性连接，将绕组进行定型。

6.根据权利要求4所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤b中制作绕组的过程为：采用导线分别绕制相互绝缘的初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组各自的不同匝导线表面之间进行绝缘处理，将初级绕组、次级绕组结合成一个整体。

7.根据权利要求5所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤b中制作绕组的过程为：分别采用导电片层叠在一起制作相互绝缘的初级平面绕组和次级平面绕组，初级平面绕组和次级平面绕组各自的相邻层导电片除接点之外的表面之间进行绝缘处理，初级平面绕组和次级平面绕组各自的相邻层导电片通过接点实现电性连接，将初级平面绕组、次级平面绕组结合成一个整体。

8.根据权利要求1、2或3所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤c之后还进行如下步骤：在步骤c所得结合体的一面或两面制作线路，所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子在PCB芯板板面方向上位置重叠，在重叠位置处打过孔并对过孔孔壁上进行金属化处理，使所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子实现所需的电性连接。

9.根据权利要求1、2或3所述的与绕组一体的多层PCB的制作方法，其特征在于：步骤c之后还进行如下步骤：在步骤c所得结合体的一面或两面制作线路，将所制作线路上的连接点与绕组上的连接端子采用焊接的方法实现所需的电性连接。