CN102686025A - 电源模块的印刷电路板、电源模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电源模块的印刷电路板、电源模块及其制造方法，属于电子技术领域。解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。该电源模块的印刷电路板，包括若干导电层、将导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，导电层形成围绕磁芯槽的导电绕组，每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，控深槽的内壁为金属壁，每一金属壁与至少两层导电层形成电连接，使若干导电层中不同导电层的导电绕组实现串联或并联。该电源模块，包括磁芯、半导体变换单元，以及上述印刷电路板；其中，磁芯安装于印刷电路板的磁芯槽中，半导体变换单元与印刷电路板相连，并配合磁芯及导电绕组实现电能变换。

Description

电源模块的印刷电路板、电源模块及其制造方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种电源模块的印刷电路板、电源模块及其制造方法。

背景技术

随着电信、服务器等领域的设备功率不断增加、体积不断减小，这些设备的电源模块应用空间也越来越紧凑，高功率高密度电源模块已成为未来直流-直流（DC-DC）开关变换器的发展方向之一。

DC-DC开关变换器通常采用印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）模块形式，具体的，将磁芯安装在印刷电路板的磁芯槽中，再将半导体变换单元与印刷电路板相连，组成电源模块，其中的变压器和绕组由印刷电路板的导电层构成。

现有的电源模块中，印刷电路板的不同导电层中的导电绕组采用过孔互联的方式导通，占用了印刷电路板较大的面积，影响了不同导电层的走线及导电绕组分布，导致电源模块的功率密度较低的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种电源模块的印刷电路板、电源模块及其制造方法，解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

该电源模块的印刷电路板，包括若干导电层、将所述导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组，每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，所述控深槽的内壁为金属壁，每一所述金属壁与至少两层所述导电层形成电连接，使所述至少两层中的不同导电层的所述导电绕组实现串联或并联。

该电源模块，包括磁芯、半导体变换单元，以及印刷电路板；其中，所述印刷电路板包括若干导电层、将所述导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组；所述磁芯安装于所述印刷电路板的磁芯槽中，所述半导体变换单元与所述印刷电路板相连，并配合所述磁芯及所述导电绕组实现电能变换；

每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，所述控深槽的内壁为金属壁，每一所述金属壁与至少两层所述导电层形成电连接，使所述至少两层中的不同导电层的所述导电绕组实现串联或并联。

该印刷电路板的制造方法，包括：

形成导电层与绝缘层相间结构的印刷电路板；

在所述印刷电路板上开设至少一个控深基槽，所述控深基槽至少打通两层所述导电层；

在所述控深基槽的内壁形成金属壁，使所述金属壁与至少两层所述导电层形成电连接；

在所述印刷电路板上开设磁芯槽，使所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组；

其中，所述控深基槽中的一部分与所述磁芯槽重合，所述控深基槽中与所述磁芯槽不重合的部分，形成所述磁芯槽侧壁上的半开式控深槽，使所述至少两层中不同导电层的所述导电绕组通过所述金属壁实现串联或并联。

与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案具有如下优点：在磁芯槽的侧壁上开设半开式控深槽，并且在控深槽的内壁形成金属壁。由于半开式控深槽的深度是可控的，所以可以令金属壁选择性的与某些导电层形成电连接，连通不同的导电层，实现不同导电层的导电绕组的串联或并联。借助磁芯槽的侧壁形成半开式控深槽，并将控深槽都集中在磁芯槽周围，充分利用磁芯槽带来的空间，实现导电绕组互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1所提供的印刷电路板的平面示意图；

图2为图1沿A-A线的截面示意图；

图3为本发明的实施例1所提供的印刷电路板的另一种平面示意图；

图4为本发明的实施例1所提供的印刷电路板的另一种实施方式的截面示意图；

图5为本发明的实施例2所提供的印刷电路板的平面示意图；

图6为本发明的实施例2所提供的印刷电路板的截面示意图；

图7为本发明的实施例2所提供的印刷电路板的另一截面示意图；

图8为本发明的实施例2所提供的印刷电路板的另一截面示意图；

图9a至图9g为本发明的实施例所提供的印刷电路板的制造方法的制造过程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电源模块的印刷电路板，包括若干导电层、将所述导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组，每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，控深槽的内壁为金属壁，每一金属壁与至少两层导电层形成电连接，使若干导电层中的不同导电层的导电绕组实现串联或并联。

在磁芯槽的侧壁上开设半开式控深槽，并且在控深槽的内壁形成金属壁。由于半开式控深槽的深度是可控的，所以可以令金属壁选择性的与某些导电层形成电连接，连通不同的导电层，实现不同导电层的导电绕组的串联或并联。借助磁芯槽的侧壁形成半开式控深槽，并将控深槽都集中在磁芯槽周围，充分利用磁芯槽带来的空间，实现导电绕组互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明实施例所提供的电源模块的印刷电路板包括三层导电层1，和将三层导电层1分隔开的两层绝缘层2，并且设有一个磁芯槽3，导电层1形成围绕磁芯槽3的导电绕组11，磁芯槽3的侧壁上开设有三个半开式控深槽4，控深槽4的内壁为金属壁41，金属壁41与两层导电层1形成电连接，使三层导电层1中的不同导电层1的导电绕组11实现串联或并联。作为一个优选方案，控深槽4的横截面为方形。

本实施例中，电源模块的磁芯5为条形，用于安装磁芯5的圆柱形磁芯槽3开设在印刷电路板的中间位置，即中柱槽。当然，磁芯槽3也可以开设在印刷电路板的边缘，如图3所示，即边柱槽。中柱槽与边柱槽实现的技术效果是一样的，只是位置不同。

在磁芯槽3的侧壁上开设半开式控深槽4，并且在控深槽4的内壁形成金属壁41。由于半开式控深槽4的深度是可控的，所以可以令金属壁41选择性的与第一层和第二层导电层1形成电连接，连通不同的导电层1，实现不同导电层的导电绕组11的串联或并联。借助磁芯槽3的侧壁形成半开式控深槽4，并将控深槽4都集中在磁芯槽3周围，充分利用磁芯槽3带来的空间，实现导电绕组11互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

优选的，控深槽内的金属壁为铜壁。在磁芯槽的侧壁开设控深槽之后，可利用沉积法在控深槽的内壁上镀铜，形成一层铜壁。

进一步，如图4所示，铜壁41上还有一层镀锡层42。在印刷电路板上镀铜时，铜壁的厚度会受到吸附力的限制，所以其导电性也会受到限制。镀锡层42覆盖在铜壁41上，能够提高铜壁41的导电性，并且铜与锡之间的吸附力很强，所以镀锡层42可以较厚。

进一步，镀锡层42填满控深槽4。用镀锡层42填满控深槽4，使其与磁芯槽3的内壁对齐，这样在提高导电性的同时，还保持了磁芯槽3内壁的平整，使磁芯槽与未开设控深槽时的形状相同。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于：如图5、图6、图7和图8所示，本实施例中，电源模块的印刷电路板包括四层导电层1，和将四层导电层1分隔开的三层绝缘层2，每个半开式控深槽4的金属壁41与至少两层导电层1形成电连接。因为磁芯槽3的侧壁上开设有多个控深槽4，且每个半开式控深槽4的深度都是可控的，所以可以通过控制每个控深槽4的深度和位置，使每个控深槽4的金属壁41与不同的导电层1形成电连接，连通不同的导电层1，实现四层导电层1中的不同导电层1的导电绕组11的串联或并联。图6中的金属壁41与第一层和第三层导电层1形成电连接；图7中的金属壁41与第一层和第二层导电层1形成电连接；图8中的一个金属壁41与第一层和第二层导电层1形成电连接，另一个金属壁41与第三层和第四层导电层形1成电连接。

在磁芯槽3的侧壁上开设半开式控深槽4，并且在控深槽4的内壁形成金属壁41。由于每个半开式控深槽4的深度都是可控的，所以可以令每个控深槽4的金属壁41选择性的与某些导电层1形成电连接，连通不同的导电层1，实现不同导电层1的导电绕组11的串联或并联；还可以在不改变印刷电路板层叠方式的情况下，通过控制控深槽4的深度连接不同层的导电层1，而不影响其他导电层1的布局和布线，而且可以在同一印刷电路板上实现多种组合连接。借助磁芯槽3的侧壁形成半开式控深槽4，并将控深槽4都集中在磁芯槽3周围，充分利用磁芯槽3带来的空间，实现导电绕组11互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

如图5所示，本发明实施例中，控深槽4的横截面为圆形，控深槽4呈孔状。在开设控深槽时，根据加工工艺和工具的不同情况，可以在磁芯槽的侧壁上形成圆形的控深孔，也可以形成方形的控深槽，或者其他形状的控深槽。

实施例3：

本发明实施例提供了一种电源模块，包括磁芯、半导体变换单元，以及印刷电路板；其中，印刷电路板包括若干导电层，和将导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕磁芯槽的导电绕组。磁芯安装于印刷电路板的磁芯槽中；半导体变换单元与印刷电路板相连，并配合磁芯及导电绕组实现电能变换。每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，控深槽的内壁为金属壁，每一金属壁与至少两层导电层形成电连接，使若干导电层中的不同导电层的导电绕组实现串联或并联。在不同的应用场景中，磁芯可以是条形、U形或E形等不同形状，所以需要在印刷电路板上开设磁芯槽的数量和位置也不尽相同，但是磁芯槽的作用都是相同的。

在磁芯槽的侧壁上开设半开式控深槽，并且在控深槽的内壁形成金属壁。由于半开式控深槽的深度是可控的，所以可以令金属壁选择性的与某些导电层形成电连接，连通不同的导电层，实现不同导电层的导电绕组的串联或并联。借助磁芯槽的侧壁形成半开式控深槽，并将控深槽都集中在磁芯槽周围，充分利用磁芯槽带来的空间，实现导电绕组互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

由于本发明实施例与上述本发明实施例所提供的印刷电路板具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。

本发明实施例还提供了一种印刷电路板的制造方法，包括：

形成导电层与绝缘层相间结构的印刷电路板；

在印刷电路板上开设至少一个控深基槽，控深基槽至少打通两层导电层；

在控深基槽的内壁形成金属壁，使金属壁与至少两层导电层形成电连接；

在印刷电路板上开设磁芯槽，使导电层形成围绕磁芯槽的导电绕组；

其中，控深基槽中的一部分与磁芯槽重合，控深基槽中与磁芯槽不重合的部分，形成磁芯槽侧壁上的半开式控深槽，使若干导电层中不同导电层的导电绕组通过金属壁实现串联或并联。

在磁芯槽的侧壁上形成半开式控深槽，并且在控深槽的内壁形成金属壁。由于半开式控深槽的深度是可控的，所以可以令金属壁选择性的与某些导电层形成电连接，连通不同的导电层，实现不同导电层的导电绕组的串联或并联。借助磁芯槽的侧壁形成半开式控深槽，并将控深槽都集中在磁芯槽周围，充分利用磁芯槽带来的空间，实现导电绕组互联，相比于过孔互联的方式大幅节省了印刷电路板的面积，提高了功率密度，从而解决了现有的电源模块的功率密度较低的技术问题。

实施例4：

本发明实施例提供的印刷电路板的制造方法，包括：

S1：形成导电层与绝缘层相间结构的印刷电路板。

具体的，逐层制作印刷电路板的线路，并配合压合工艺形成如图9a所示的印刷电路板。

S2：在印刷电路板上开设控深基槽，本实施例中控深基槽打通了三层导电层，如图9b所示。

具体的，利用铣床在印刷电路板上铣出控深基槽，控深基槽的深度是可控的，根据实际需要而定，本实施例中控深基槽打通了三层导电层。

S3：在控深基槽的内壁形成金属壁，使金属壁与至少两层导电层形成电连接。

如图9c所示，在控深基槽的内壁电镀一层金属壁，本实施例中金属壁为铜壁。

S4：如图9d所示，制作顶层和底层导电层的线路。

S5：如图9e所示，对印刷电路板进行阻焊工艺。

上述S4、S5均属于印刷电路板制造的常规步骤，此处不作过多赘述。

S6：在印刷电路板上开设磁芯槽，使导电层形成围绕磁芯槽的导电绕组。其中，控深基槽中的一部分与磁芯槽重合，控深基槽中与磁芯槽不重合的部分，形成磁芯槽侧壁上的半开式控深槽，使若干导电层中不同导电层的导电绕组通过金属壁实现串联或并联。

磁芯槽以及上述S1中的控深基槽均是按照预先设计的区域进行铣制，所以最初的设计中就将控深基槽中的一部分与磁芯槽重合。如图9f所示，在铣制磁芯槽时，控深基槽中与磁芯槽重合的部分也被铣掉，因此变成了磁芯槽的一部分，而控深基槽的其余部分则形成了磁芯槽侧壁上的控深槽。

S7：在铜壁上形成镀锡层（可选步骤）。

如图9g所示，镀锡层覆盖在铜壁上，能够提高铜壁的导电性，并且铜与锡之间的吸附力很强，所以镀锡层可以做的很厚。

由于本发明实施例与上述本发明实施例所提供的印刷电路板具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电源模块的印刷电路板，包括若干导电层、将所述导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组，其特征在于：每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，所述控深槽的内壁为金属壁，每一所述金属壁与所述若干导电层中的至少两层所述导电层形成电连接，使所述至少两层中的不同导电层的所述导电绕组实现串联或并联。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：所述控深槽的金属壁与所述印刷电路板电连接的所述至少两层仅为所述若干导电层中部分导电层。

3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：所述金属壁为铜壁。

4.根据权利要求3所述的印刷电路板，其特征在于：所述铜壁上还有一层镀锡层。

5.根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于：所述镀锡层填满所述控深槽。

6.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：所述控深槽的横截面为方形或圆形。

7.一种电源模块，包括磁芯、半导体变换单元，以及印刷电路板；

其中，所述印刷电路板包括若干导电层、将所述导电层分隔开的绝缘层，并且设有至少一个磁芯槽，所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组；

所述磁芯安装于所述印刷电路板的磁芯槽中；

所述半导体变换单元与所述印刷电路板相连，并配合所述磁芯及所述导电绕组实现电能变换；

其特征在于：每一磁芯槽的侧壁上开设有至少一个半开式控深槽，所述控深槽的内壁为金属壁，每一所述金属壁与至少两层所述导电层形成电连接，使所述若干导电层中不同导电层的所述导电绕组实现串联或并联。

8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于：所述磁芯为条形、U形或E形。

9.一种印刷电路板的制造方法，其特征在于，包括：

形成导电层与绝缘层相间结构的印刷电路板；

在所述印刷电路板上开设至少一个控深基槽，所述控深基槽至少打通两层所述导电层；

在所述控深基槽的内壁形成金属壁，使所述金属壁与至少两层所述导电层形成电连接；

在所述印刷电路板上开设磁芯槽，使所述导电层形成围绕所述磁芯槽的导电绕组；

其中，所述控深基槽中的一部分与所述磁芯槽重合，所述控深基槽中与所述磁芯槽不重合的部分，形成所述磁芯槽侧壁上的半开式控深槽，使所述至少两层中的不同导电层的所述导电绕组通过所述金属壁实现串联或并联。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述金属壁为铜壁；

在所述印刷电路板上开设磁芯槽之后，还包括：

在所述铜壁上形成镀锡层。

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