CN104854666B - 平面变压器 - Google Patents

Abstract

实施例提供了用于为平面磁变压器的第一侧提供第一绕组和为平面磁变压器的第二侧提供第二绕组的多层印刷电路板PCB，PCB包括：配置成提供第一绕组的多个传导层；配置成提供第二绕组的多个传导层；和多个绝缘材料层；其中，每个绝缘材料层布置在两个传导层之间以便在所述两个传导层之间提供电绝缘；以及两个或更多个相邻传导层的群组全部是第一绕组的传导层，并且全部布置在第二绕组的两个传导层之间，其中，在第一绕组的相邻传导层的群组之间绝缘材料的厚度小于在第二绕组的传导层与第一绕组的传导层之间绝缘材料的厚度。提供高度更低的PCB。减小的高度改进了PCB的导热性，通量泄漏得以减小，并且在初级与次级侧之间的良好磁耦合得以保持。

Description

平面变压器

[技术领域]

本文中公开的实施例涉及平面磁变压器领域，并且具体地说，涉及用于在多层印刷电路板上平面磁变压器的绕组的布置。

[背景技术]

变压器是具有许多用途的磁组件，如用于变换电压，以及用于在变压器的初级和次级侧上的电路之间提供绝缘。

近来，平面磁组件已广泛用于功率电子装置中，如开关模式电源(SMPS)。图1中示出构建有平面磁组件的SMPS的示例。

平面磁组件包括与在印刷电路板(PCB)上印刷的一个或更多个扁平线圈（也称为匝）一起使用的两段磁材料（通常称为“芯”，但有时称为“半芯”）。一般情况下，一个芯定位在一个或更多个线圈上方，并且第二个相同的芯定位在一个或更多个线圈下方，而芯通过PCB中的至少一个孔洞连接在一起。

参照图2，例如，示出未装配的平面磁变压器的部件。上方芯11和下方芯12分别在多层PCB 13的上方和下方提供。芯11和12是相同的E型平面芯。PCB的层包括至少一个孔洞以允许每个芯的中心部分延伸到PCB 13中。一般情况下，PCB 13也将包含图2中未示出的孔洞以允许每个芯的“E”的外翼也延伸到PCB 13中。PCB 13的层上的印刷迹线提供围绕芯的中心部分的线圈及到变压器的输入和输出连接。每层上的线圈提供用于变压器的初级侧的绕组或用于次级侧的绕组。

上方芯11和下方芯12通过机械夹14相互附连。在图2所示布置中，机械夹14在PCB13的边缘延伸，并且机械夹14的末端附连到上方芯11的顶部表面中的凹槽15、16。虽然示出了单个机械夹，但备选可能使用两个机械夹，以单独的夹附连到上方和下方芯的相应末端。备选，两个芯可已胶粘在一起而不是使用机械夹。

对于平面磁变压器，通过使用诸如图2所示布置等多层PCB提供初级和次级绕组。在图2所示布置中，在PCB的每层上提供多个线圈或匝。备选，在每层上可只使用单个线圈或匝。

图2所示变压器具有包括印刷迹线的层，层提供了变压器的完全交错的线圈。也就是说，对于结构内的层（即，在顶部和底部层之间的那些层），提供变压器的初级绕组的线圈的每层与提供变压器的次级侧的线圈的两层直接相邻，即，上方和下方。类似地，提供变压器的次级侧的线圈的每层与提供变压器的初级侧的线圈的层直接相邻。这样，提供初级绕组的层未与提供初级绕组的另一层相邻。类似地，提供次级绕组的层未与提供次级绕组的另一层相邻。

完全交错平面变压器的初级和次级侧的绕组是为人所熟知的。完全交错平面变压器的初级和次级侧的绕组改进了初级与次级侧之间的磁耦合，并且与在初级与次级绕组之间无交错的布置相比，减小了通量泄漏。

图3是多层PCB的垂直横截面，示出了带有12层的完全交错变压器的绕组。外层（即，图3的顶部和底部层）每层具有金属厚度t_o。内层每层具有金属厚度t_i，t_i大于t_o。用于形成层的金属一般是铜。

在每对金属层之间，提供了电绝缘。绝缘材料一般是塑料衬底。在层之间绝缘材料的厚度是h_h。图3示出在每层之间的间隔h_h在PCB的整个垂直横截面相同的已知布置。

图3所示完全交错的PCB遇到的问题是在初级与次级绕组之间有大的寄生性电容耦合。减小寄生性电容耦合的方式是增大在层之间绝缘材料的厚度，以便PCB内的金属层相互进一步间隔分开。然而，增大层之间的间距导致寄生性泄漏电感增大。

此类平面磁变压器的另一要求是它要在变压器的初级与次级侧之间保持良好绝缘。初级与次级绕组之间的绝缘材料与间距因此必须提供变压器的要求的绝缘属性。在初级与次级侧之间的标准绝缘电压是2250V。这对初级与次级绕组之间的绝缘材料和距离提出了严格的要求。

下面参照图4描述用于平面磁变压器的多层PCB的已知制造工艺。

也称为层压材料的固态塑料衬底一般用作绝缘材料。PCB的迹线通过从上下表面完全由金属覆盖的衬底的减去工艺或者通过到其上下表面上无金属覆盖物的衬底上的加成工艺，从衬底的上下表面上形成。

随后，通过施加液态预浸料并且随后施加压力和热量，将几个此类衬底粘结在一起。

随后，再次使用预浸料工艺和在其上形成更薄的上下金属层，添加PCB的上下层。

随后，在PCB中钻孔以形成在层之间的通孔，并且如果其不是已经存在，则进行切割以允许变压器的芯和翼延伸到PCB中。随后，对通孔洞进行电镀以形成通孔。

图4示出在带有6个金属层的PCB的制造期间的阶段整个PCB的垂直横截面。

在图4中，工艺1示出使用预浸料在多个衬底之间的粘结，其上下表面上有金属迹线。工艺2示出PCB的上下金属表面的随后添加。

在本文档通篇中，层的厚度是在与平面层之一的上表面或下表面垂直的方向层的尺寸。

如从图4中明白的一样，预浸料的层比衬底的层更厚。

由于预浸料工艺的性质原因，通过预浸料工艺形成的层不能形成得如衬底的层一样薄。

标准制造工艺在层的厚度上具有±10%的 允差。

通过标准制造工艺，能够设计的最小衬底厚度是大约100 μm，并且能够设计的最小预浸料厚度是大约150 μm。因此，由于±10%制造允差原因，最小实际衬底和预浸料厚度可分别低达90 μm和135 μm。

预浸料层的平均厚度要比衬底层的厚度更厚，以便预浸料可能填充在金属层中印刷迹线之间的间隙。

为在变压器的初级与次级侧之间提供2250V的绝缘电压，应将预浸料绝缘材料设计成具有175 μm的最小厚度。也就是说，由于制造允差原因，预浸料绝缘材料如果具有至少157.5 μm的厚度，则它满足2250V要求。

相应地，图3所示完全交错变压器中的绝缘材料必须设计成至少175 μm厚，h_h ≥175 μm，并且衬底和预浸料的最小可制造厚度不能使用。

关于金属层的厚度，这以铜的盎司指定，其中：

1oz=在1平方英尺的面积内铺展时铜的1盎司的厚度

　= 35 μm

在图3中，3, t_o = 2 oz，并且t_i = 4 oz。

在本文档通篇中，PCB的高度是在与平面层之一的上表面或下表面垂直的方向PCB的尺寸。

图3示出的PCB的总高度为：

H1=（10×4oz）+（2×2oz）+(11×175μm)

　= 3.465毫米

完全交错的堆叠式多层PCB的上述已知布置的问题是PCB的高度较大，并且这导致变压器的导热性差。

另外，增大金属厚度或层数将进一步增大PCB的总高度，并且由此甚至进一步减小导热性。差的导热性导致平面磁变压器不适合用于高功率应用。

[发明内容]

实施例提供用于平面磁变压器，克服一些或所有上面识别的问题的多层PCB。

实施例提供了用于为平面磁变压器的第一侧提供第一匝和为平面磁变压器的第二侧提供第二匝的多层印刷电路板PCB，多层PCB包括：配置成提供第一匝的多个传导层；配置成提供第二匝的多个传导层；和多个绝缘材料层；其中：每个绝缘材料层布置在两个传导层之间以便在所述两个传导层之间提供电绝缘；以及两个或更多个相邻传导层的群组全部是第一匝的传导层，并且全部布置在第二匝的传导层之间，其中，在第一匝的层的群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的传导层之间绝缘材料的厚度。

由于这些特征的原因，PCB的高度比使用已知设计的情况更低，这是因为PCB内至少一个层的厚度已被减小。PCB的减小的高度改进了PCB的导热性。在第一匝与第二匝之间的寄生性电容耦合也比使用已知完全交错设计的情况更低。虽然未完全交错，但第一与第二侧的匝保持部分交错，并且因此在初级与次级侧之间的良好磁耦合得以保持。

可选的是，两个或更多个相邻传导层的群组全部是第二匝的传导层，并且全部布置在第一匝的传导层之间，其中，在第二匝的层的群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第一匝的传导层与第二匝的传导层之间绝缘材料的厚度。

有利的是，通过在变压器的两侧上将相邻层编组在一起，能够进一步减小PCB的高度，能够进一步改进导热性，以及能够进一步减小寄生性电容。

可选的是，多个传导层布置在至少四个群组中，使得：两个或更多个相邻传导层的第一群组全部是第一匝的传导层，并且全部布置在第二匝的传导层之间，其中，在第一匝的层的第一群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的传导层之间绝缘材料的厚度；不包括两个或更多个相邻传导层的第一群组中的层的两个或更多个相邻传导层的第二群组全部是第一匝的传导层，并且全部布置在第二匝的传导层之间，其中，在第一匝的层的第二群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的传导层之间绝缘材料的厚度；两个或更多个相邻传导层的第三群组全部是第二匝的传导层，并且全部布置在第一匝的传导层之间，其中，在第二匝的层的第三群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第一匝的传导层与第二匝的传导层之间绝缘材料的厚度；以及不包括两个或更多个相邻传导层的第三群组中的层的两个或更多个相邻传导层的第四群组全部是第二匝的传导层，并且全部布置在第一匝的传导层之间，其中，在第二匝的层的第四群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第一匝的传导层与第二匝的传导层之间绝缘材料的厚度。

有利的是，通过在变压器的两侧上将不止一个群组中的相邻层编组在一起，保持了良好的磁耦合，能够进一步减小PCB的高度，能够进一步改进导热性，以及能够进一步减小寄生性电容。

可选的是，第一匝的一对两个相邻传导层具有在相邻传导层之间提供为绝缘材料的层压材料，并且传导层在层压材料上形成。

有利的是，通过在层压材料上形成传导层，能够使传导层之间的间距变小，并且进一步减小PCB的高度。

可选的是，第二匝的一对两个相邻传导层具有在相邻传导层之间提供为绝缘材料的层压材料，并且传导层在层压材料上形成；以及可选的是，第一匝的一对两个相邻传导层具有在相邻传导层之间提供为绝缘材料的层压材料，并且传导层在层压材料上形成。

有利的是，通过在层压材料上形成尽可能多的传导层，能够通过标准制造技术使传导层之间的间距尽可能变小，并且进一步减小PCB的高度。

可选的是，在第一匝的传导层与第二匝的传导层之间的绝缘材料是预浸料。

可选的是，层压材料的厚度具有在90 µm到110 µm范围中的值；并且预浸料的厚度具有在157.5 µm到192.5 µm范围中的值。

有利的是，在变压器的初级与次级侧之间的绝缘要求得以保持。

上述第一匝可以是变压器的初级侧的匝，并且第二匝可以是变压器的次级侧的匝。

备选，上述第一匝可以是变压器的次级侧的匝，并且第二匝可以是变压器的初级侧的匝。

又一实施例提供一种制造多层印刷电路板PCB的方法，PCB包括用于提供平面磁变压器的第一侧的第一匝和平面磁变压器的第二侧的第二匝的多个层，方法包括：形成至少两个传导层的群组，其中，群组的相邻传导层通过绝缘材料层相互分隔；在传导层的群组上方形成至少一个传导层，其中，该至少一个传导层通过绝缘材料层与群组的传导层分隔；在传导层的群组下方形成至少又一传导层，其中，该至少又一传导层通过绝缘材料层与群组的传导层分隔；连接传导层的群组中的所有所述传导层，以便所有所述传导层提供第一匝；以及连接所述至少一个传导层和所述至少又一传导层以提供第二匝；其中，在第一匝的传导层的群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的传导层之间绝缘材料的厚度。

有利的是，制造的PCB的高度比使用已知设计的情况更低，这是因为PCB内至少一个层的厚度已被减小。PCB的减小的高度改进了PCB的导热性。在第一匝与第二匝之间的寄生性电容耦合也比使用已知完全交错设计的情况更低。虽然未完全交错，但第一与第二侧的匝保持部分交错，并且因此在初级与次级侧之间的磁耦合良好。

可选的是，形成至少两个传导层的群组包括：在层压材料的上下表面上形成传导层的群组的两个相邻传导层，其中，层压材料提供在相邻传导层之间的绝缘材料，并且层压材料的厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的相邻传导层之间绝缘材料的厚度。

有利的是，通过在层压材料上形成传导层，能够通过标准制造技术使传导层之间的间距尽可能变小，并且进一步减小PCB的高度。

可选的是，形成至少两个传导层的群组还包括：在第二层压材料的上下表面上形成传导层的群组的两个相邻传导层，其中，第二层压材料提供在两个传导层之间的绝缘材料；并且将第二层压材料的传导层粘结到另一层压材料的传导层，以便传导层通过绝缘材料层分隔，其中，在群组的传导层之间的绝缘材料比层压材料更厚，并且小于在第二匝的传导层与第一匝的相邻传导层之间绝缘材料的厚度。

有利的是，形成了变压器的所有相同侧的四个相邻层的群组，在层之间有最小总间距。

可选的是，方法还包括将又一传导层粘结到第一匝的两个相邻传导层的一个传导层以形成第一绕组的三个相邻传导层的群组，而绝缘材料层分隔所有相邻传导层，其中，在该又一传导层与所述两个相邻传导层之间的绝缘材料比层压材料更厚，并且厚度小于在第二匝的传导层与第一匝的相邻传导层之间的绝缘材料。

有利的是，形成了变压器的所有相同侧的三个相邻层的群组，在层之间有最小总间距。

可选的是，传导层的粘接使用预浸料工艺执行，并且将预浸料提供为在粘结层之间的绝缘材料；并且根据上述方法制造的多层PCB具有厚度在90 µm到110 µm范围中的层压材料；在第一匝的相邻传导层之间预浸料的厚度在135 µm到165 µm范围中；以及在第一匝的传导层与第二匝的相邻传导层之间预浸料的厚度在157.5 µm到192.5 µm范围中。

有利的是，PCB内绝缘材料的厚度通过标准制造技术提供可能最低高度的PCB。

根据上述方法制造的多层PCB可具有是变压器的初级侧的匝的第一匝和是变压器的次级侧的匝的第二匝。

备选，根据上述方法制造的多层PCB可具有是变压器的次级侧的匝的第一匝和是变压器的初级侧的匝的第二匝。

[附图说明]

现在将仅通过示例，参照附图解释实施例，其中：

图1示出使用平面磁组件的SMPS的典型构造；

图2是示出已知平面磁变压器的未装配部件的图；

图3是已知完全交错的十二层PCB的垂直横截面；

图4是示出在其制造工艺期间不同阶段的已知多层PCB的图；

图5示出根据一实施例的多层PCB的垂直横截面。

图6示出根据一实施例的多层PCB的垂直横截面。

图7示出根据一实施例的多层PCB的垂直横截面。

图8示出根据一实施例的多层PCB的垂直横截面。

图9是示出根据一实施例，在方法中执行的操作的流程图。

[具体实施方式]

实施例提供一种在多层PCB上形成的平面磁变压器的绕组布置。根据实施例的绕组布置改进了从变压器的传热，因此，变压器能够用于比已知平面变压器设计更高功率的应用。

更低高度的PCB也可实现。

另外，变压器中的寄生性电容耦合低于已知完全交错的变压器设计。泄漏电感与已知完全交错变压器设计相比未大幅增大，并且在初级与次级侧之间的良好磁耦合得以保持。

实施例通过减小在PCB内一些绝缘层的厚度而实现上述优点。

这允许PCB的高度减小和/或增大PCB内金属层的厚度和/或增大金属层的数量。

根据实施例，与已知布置相比，更改了交错变压器的初级与次级侧的绕组的方式。

图5到8示出根据实施例的多层PCB的垂直横截面。

在实施例中，初级与次级侧的绕组未如图2和3中所示已知变压器设计一样完全交错。

相反，形成用于变压器的相同侧的绕组的两个或更多个层在群组中相互相邻布置。随后，在形成用于变压器的另一侧的绕组的层与层的群组之间交错此群组。在群组的层之间绝缘材料的厚度变得低于使用已知完全交错设计情况的层间距。如后面将更详细解释的一样，由于群组中的层全部提供用于变压器的相同侧的绕组，并且在这些层之间的间距比在变压器的不同侧上相邻层受确保在层之间保持电绝缘的要求约束更小，因此，可能减小在群组的传导层之间绝缘材料的厚度。

在群组形成时，优选群组内的金属层是基于提供绝缘材料的衬底。有利的是，使用衬底允许实现更薄的绝缘材料，这是因为结构是通过对衬底进行电镀，或者从电镀的衬底去除金属形成而不是使用预浸料工艺形成。

用于多层PCB的金属可以是铜。

图5到8示出根据实施例的层的三种不同布置。

图5和6示出一实施例，其中，初级与次级侧的层在PCB内以两两成组布置，仅单一层提供为上层和下层。

因此，例如层2、4、6、8、10和12中的每层提供用于变压器的初级侧的一个或更多个绕组，而层14、16、18和20中的每层提供用于变压器的次级侧的一个或更多个绕组。层22和24是单一层，每个提供用于次级侧的一个或更多个绕组。因此，层2和4构成用于初级侧的层的第一群组，层6和8构成用于初级侧的层的第二群组，以及层10和12构成用于初级侧的层的第三群组。层14和16构成用于次级侧的层的第一群组，以及层18和20构成用于次级侧的层的第二群组。用于次级侧的第一和第二群组与用于初级侧的第一、第二和第三群组交错。在图5和6的实施例中，每个群组包括两个层。然而，如下面将解释的一样，每个群组可包含两个或更多个层，并且每个群组中层的数量无需相同。

有利的是，在每个群组内，在衬底的上表面和下表面上能够形成两个层，而不增大在每层之间使用的预浸料的厚度。

由于每个群组内的金属层全部在变压器的相同侧上提供绕组，因此，在金属层之间的可能差别较小，并且在它们之间的电容耦合很少。仍需要保持在每个群组内金属层之间的绝缘，但要求的绝缘一般是500V，与在变压器的不同侧上的层之间应提供的2250V的绝缘电压相比，这允许更紧密的层间距。

相应地，在群组内金属层之间的间距可变得低于在变压器的不同侧上提供绕组的金属层之间的间距，这受电容耦合和确保提供绝缘的更限制性要求约束。在图5到8中，在变压器的不同侧上提供绕组的相邻层之间的间距因此受与图3中的间距h_h相同的绝缘要求限制。

在图5中，最高和最低金属层具有2盎司的厚度t_o，并且内部金属层具有4盎司的厚度t_i。在变压器的相同侧上提供线圈的金属层之间衬底h_l的厚度是100 μm的最小可设计厚度，并且因此实际上由于±10%制造允差而是在90 μm到110 μm范围中。在变压器的不同侧上提供线圈的金属层之间的绝缘材料h_h通过预浸料提供，并且由于2250V绝缘要求的原因，设计成为175 μm，并且因此实际上由于±10%制造允差原因而是在157.5 μm到192.5 μm范围中。

图5中PCB的总高度因此为：

H2=(10×t_i)+(2×t_o)₊(6×h_h)+(5×h_l)

=(10×4oz)+(2×2oz)+(6×175μm)+(5×100μm)

=3.090毫米

图5中的布置因此提供高度低于图3所示已知布置的十二层多层PCB，这是因为在PCB内一些层的间距已减小。有利的是，这改进了PCB的导热性，并且减小了寄生性电容。虽然泄漏电感已增大，但增大量不大，并且在变压器的不同侧之间良好的磁耦合得以保持。

图6所示布置使用比图5的布置更厚的金属层，并且可设计成具有与图3所示已知多层PCB相同的PCB高度。由于金属层更厚，因此，图6所示实施例有利地具有更低的电阻。

在图6中，与图5所示PCB唯一的差别是内部金属层的厚度t_i已增大到5盎司。

图6中PCB的高度因此为：

H4=(10×t_i)+(2×t_o)+(6×h_h)+(5+h_l)

=(10×5oz)+(2×2oz)+(6×175μm)+(5×100μm)

=3.440毫米

图7和8示出在初级和次级侧上群组中层的数量不同的其它可能布置。然而，在每种情况下，层的每个群组包括提供用于变压器的相同相应侧的绕组的至少两个层。层的这些布置能够用于实现高度比图5和6所示那些布置更低的PCB，这是因为对于给定数量的金属层，减小了与初级侧的金属层和次级侧的金属层相邻的绝缘层的数量，并且能够通过更薄的绝缘材料提供更多的绝缘材料层。

图7示出带有包括两个层的群组的初级侧和包括四个层的群组的次级侧的十四层PCB。

四个层的每个群组包括两侧上覆盖有铜的最小衬底厚度h_ll的衬底。通过使用提供150 μm的预浸料的最小可设计厚度h_lp（实际上由于±10%制造允差而在135 μm到165 μm之间）的预浸料工艺，将每个群组中的两个铜覆盖衬底粘接在一起。

图7中PCB的总高度为：

H5=(12×t_i)+(2×t_o)+(4×h_hp)+(5×h_ll)+(4×h_lp)

=（12×4oz）+（2x2oz）+(4×175μm)+(5×100μm)+(4×150μm)

=3.620毫米

图8示出十二层PCB的另一配置。初级侧具有三个群组，每个群组包括两个层，而次级侧具有两个群组，每个群组包括三个层。

通过在最小可设计厚度h_ll的衬底的任一侧上形成两个层，并且随后在衬底上形成的金属层与第三金属层之间提供最小可设计厚度h_lp的预浸料的层，构建三个层的每个群组。

图8中PCB的总高度为：

H3=(10×t_i)+(2×t_o)+(3×h_ll)+(2×h_hl)+(4×h_lp)+(2×h_hp)

=（10×4oz）+（2x2oz）+(3×100μm)+(2×175μm)+(4×150μm)+(2×175μm)

=3.140毫米

图7和8中所示布置特别适合用于高电压应用，例如，如绝缘要求是5000V的400V应用，其中，在变压器的不同侧上的层之间要求比175 μm更大的设计间距，以便满足绝缘要求。在所有金属层之间的绝缘材料可通过预浸料提供，实施例的优点通过在群组内相邻层之间使用的预浸料的更薄厚度实现。

图9示出根据一实施例，制造多层PCB的方法中执行的操作。

制造工艺在步骤901开始。

在步骤903中，形成至少两个传导层6，8的群组，其中，群组的相邻传导层通过绝缘材料层相互分隔。

在步骤905中，在传导层的群组上方形成至少一个传导层16，其中，至少一个传导层16通过绝缘材料层与群组的传导层分隔。

在步骤907中，在传导层的群组下方形成至少又一传导层18，其中，至少又一传导层18通过绝缘材料层与群组的传导层分隔。

在步骤909中，连接传导层6，8的群组中的所有传导层，以便所有传导层提供第一绕组。

在步骤911中，连接所述至少一个传导层16和所述至少又一传导层18以提供第二绕组；

在根据上述方法制造的多层PCB中，第一绕组的传导层6，8的群组中至少一对相邻传导层之间绝缘材料的厚度小于在第二绕组的传导层16与第一绕组的传导层6之间绝缘材料的厚度。

只要变压器的至少一侧具有至少两个相邻金属层，提供用于变压器的该侧的线圈，而从在两个金属层之间交错的另一侧无线圈，则与图5到8所示那些布置不同的金属层的其它布置对于实现实施例的优点是可能的。金属层的群组可包括任何数量的层，并且不限于如图5到8所示的两个、三个或四个层。

变压器的总匝比由每层上使用的平行层的数量和线圈的数量确定。图5所示布置例如可设计成具有4:1匝比。

由于在多层PCB结构内一些层之间绝缘材料的厚度减小，因此，改进了变压器的传热。也减小了在初级与次级侧之间的寄生性电容耦合。

在群组的相邻层提供绕组的相同线圈时，根据实施例的平面磁变压器的增益特别大。通过使用两个或更多个相邻层以提供相同线圈或匝，降低了电阻。

通过在衬底上形成金属层，可提供在群组的相邻层之间的间距。这允许比通过预浸料层可实现的绝缘材料更低的绝缘材料厚度。

在图5所示示例中，已将在群组内相邻层之间绝缘材料的厚度从175 μm减小到100μm。PCB的高度大约比图3所示已知布置小大约10%。热电阻也减小了18%，而寄生性电容或泄漏电感无任何增大。

有利的是，可为给定功率要求实现高度更低的变压器。

图6所示实施例具有比图3所示设计低19%的电阻，并且也具有低18%的热电阻。相应地，根据实施例的变压器设计具有与图3所示已知变压器相同的机械外部尺寸，但能够在20%更高的功率操作。改进通过更厚的金属迹线提供，从而产生更低电阻并且也提供改进的导热性。

在不脱离如所附权利要求书定义的本发明的范围的情况下，可对上述实施例进行各种修改和变化。

Claims (11)

1.一种用于为平面磁变压器的第一侧提供第一绕组，并且为所述平面磁变压器的第二侧提供第二绕组的多层印刷电路板PCB，所述多层PCB包括：

配置成提供所述第一绕组的多个传导层（2，4，6，8，10，12）；

配置成提供所述第二绕组的多个传导层（22，14，16，18，20，24）；以及

多个绝缘材料层；

其中：

每个绝缘材料层布置在两个传导层之间以便提供在所述两个传导层之间的电绝缘；以及

两个或更多个相邻传导层（6，8）的第一群组全部是所述第一绕组的传导层，并且全部布置在所述第二绕组的传导层（16，18）之间，其中在所述第一绕组的层的所述群组中至少一对相邻传导层（6，8）之间所述绝缘材料的厚度小于在所述第二绕组的传导层(16)与所述第一绕组的传导层(6)之间所述绝缘材料的所述厚度，

两个或更多个相邻传导层（14，16）的第二群组全部是所述第二绕组的传导层，并且全部布置在所述第一绕组的传导层（4，6）之间，其中在所述第二绕组的层（14，16）的所述群组中至少一对相邻传导层之间所述绝缘材料的所述厚度小于在所述第一绕组的传导层(4)与所述第二绕组的传导层(14)之间所述绝缘材料的所述厚度。

2.如权利要求1所述的多层PCB，所述多层PCB中所述多个传导层布置在至少四个群组中，使得：

两个或更多个相邻传导层（2，4）的第三群组全部是所述第一绕组的传导层，并且全部布置在所述第二绕组的传导层（22，14）之间，其中在所述第一绕组的层的所述第三群组中至少一对相邻传导层（2，4）之间所述绝缘材料的所述厚度小于在所述第二绕组的传导层(22)与所述第一绕组的传导层(2)之间所述绝缘材料的所述厚度；

不包括两个或更多个相邻传导层（2，4）的所述第三群组中的层的两个或更多个相邻传导层（6，8）的第一群组全部是所述第一绕组的传导层，并且全部布置在所述第二绕组的传导层（16，18）之间，其中在所述第一绕组的层（6，8）的所述第一群组中至少一对相邻传导层之间所述绝缘材料的所述厚度小于在所述第二绕组的传导层(16)与所述第一绕组的传导层(6)之间所述绝缘材料的所述厚度；

两个或更多个相邻传导层（14，16）的第二群组全部是所述第二绕组的传导层，并且全部布置在所述第一绕组的传导层（4，6）之间，其中在所述第二绕组的层的所述第二群组中至少一对相邻传导层（14，16）之间所述绝缘材料的所述厚度小于在所述第一绕组的传导层(4)与所述第二绕组的传导层(14)之间所述绝缘材料的所述厚度；以及

不包括两个或更多个相邻传导层（14，16）的所述第二群组中的层的两个或更多个相邻传导层（18，20）的第四群组全部是所述第二绕组的传导层，并且全部布置在所述第一绕组的传导层（8，10）之间，其中在所述第二绕组的层（18，20）的所述第四群组中至少一对相邻传导层之间所述绝缘材料的所述厚度小于在所述第一绕组的传导层(8)与所述第二绕组的传导层(18)之间所述绝缘材料的所述厚度。

3.如权利要求1或2所述的多层PCB，其中：

所述第一绕组的一对两个相邻传导层（6，8）具有在所述相邻传导层之间提供为所述绝缘材料的衬底，并且所述传导层在所述衬底上形成。

4.如权利要求1或2所述的多层PCB，其中：

所述第二绕组的一对两个相邻传导层（14，16）具有在所述相邻传导层之间提供为所述绝缘材料的衬底，并且所述传导层在所述衬底上形成；

并且可选的是，所述第一绕组的一对两个相邻传导层（6，8）具有在所述相邻传导层之间提供为所述绝缘材料的衬底，并且所述传导层在所述衬底上形成。

5.如权利要求3所述的多层PCB，其中：

在所述第一绕组的传导层(6)与所述第二绕组的传导层(16)之间的所述绝缘材料是预浸料。

6.如权利要求5所述的多层PCB，其中：

所述衬底的所述厚度具有在90 µm到110 µm范围中的值；以及

所述预浸料的所述厚度具有在157.5 µm到192.5 µm范围中的值。

7.如权利要求1或2所述的多层PCB，其中所述第一绕组是变压器的初级侧的所述绕组，并且所述第二绕组是所述变压器的次级侧的所述绕组；或者

所述第一绕组是变压器的次级侧的所述绕组，并且所述第二绕组是所述变压器的初级侧的所述绕组。

8.一种制造多层印刷电路板PCB的方法，包括用于提供平面磁变压器的第一侧的第一绕组和平面磁变压器的第二侧的第二绕组的多个层，所述方法包括：

形成(903)至少两个传导层（6，8）的群组，其中所述群组的相邻传导层通过绝缘材料层相互分隔；

在传导层的所述群组上方形成(905)至少一个传导层(16)，其中所述至少一个传导层(16)通过绝缘材料层与所述群组的传导层分隔；

在传导层的所述群组下方形成(907)至少又一传导层(18)，其中所述至少又一传导层(18)通过绝缘材料层与所述群组的传导层分隔；

连接(909)传导层（6，8）的所述群组中的所有所述传导层，以便所有所述传导层提供第一绕组；以及

连接(911)所述至少一个传导层(16)和所述至少又一传导层(18)以提供第二绕组；

其中在所述第一绕组的传导层（6，8）的所述群组中至少一对相邻传导层之间所述绝缘材料的厚度小于在所述第二绕组的传导层(16)与所述第一绕组的传导层(6)之间所述绝缘材料的所述厚度，

其中形成至少两个传导层的所述群组包括：

在衬底的上下表面上形成传导层的所述群组的两个相邻传导层（6，8），其中所述衬底提供在所述相邻传导层之间的所述绝缘材料，并且所述衬底的所述厚度小于在所述第二绕组的传导层(16)与所述第一绕组的相邻传导层(6)之间所述绝缘材料的所述厚度，

其中形成至少两个传导层的所述群组还包括：

在第二衬底的上下表面上形成传导层的所述群组的两个相邻传导层，其中所述第二衬底提供在所述两个传导层之间的所述绝缘材料；以及

将所述第二衬底的传导层粘结到所述衬底的传导层，以便所述传导层通过绝缘材料层分隔，其中在所述群组的所述传导层之间的所述绝缘材料比所述衬底更厚，并且小于在所述第二绕组的传导层与所述第一绕组的相邻传导层之间所述绝缘材料的所述厚度。

9.如权利要求8所述制造多层PCB的方法，还包括：

将又一传导层粘结到所述第一绕组的所述两个相邻传导层的一个传导层以形成所述第一绕组的三个相邻传导组的群组，而绝缘材料层分隔所有相邻传导层，其中在所述又一传导层与所述两个相邻传导层之间的所述绝缘材料比所述衬底更厚，并且厚度小于在所述第二绕组的传导层与所述第一绕组的相邻传导层之间的所述绝缘材料。

10.如权利要求8或9所述的制造多层PCB的方法，其中：

传导层的所述粘接使用预浸料工艺执行，并且将预浸料提供为在所述粘结层之间的所述绝缘材料；

所述衬底的所述厚度具有在90 µm到110 µm范围中的值；

在所述群组的相邻传导层之间所述预浸料的所述厚度具有在135 µm到165 µm范围中的值；以及

在所述第一绕组的传导层与所述第二绕组的相邻传导层之间所述预浸料的所述厚度具有在157.5 µm到192.5 µm范围中的值。

11.如权利要求8或9所述的制造多层PCB的方法，其中所述第一绕组是变压器的初级侧的所述绕组，并且所述第二绕组是所述变压器的次级侧的所述绕组；或者

所述第一绕组是变压器的次级侧的所述绕组，并且所述第二绕组是所述变压器的初级侧的所述绕组。