CN112530680A - 磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块，所述磁性元件包括：磁芯；金属布线层，所述金属布线层平绕于所述磁芯的至少一段磁柱的表面，所述金属布线层包括垂直部和水平部，至少部分所述垂直部通过机械分割形成多匝金属绕组。本发明提供一种磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块，可解决现有技术中磁性元件的金属绕组电流分配不均的问题。

Description

磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块。

背景技术

随着人类对智能生活要求的提升，社会对数据处理的需求日益旺盛。全球在数据处理上的能耗，平均每年达到数千亿甚至数万亿度；而一个大型数据中心的占地面积可以达到数万平方米。因此，高效率和高功率密度，是这一产业健康发展的关键指标。数据中心的关键单元是服务器，其主板通常由中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、芯片组(Chipsets)、内存等数据处理芯片和它们的供电电源及必要外围组件组成。随着单位体积服务器处理能力的提升，意味着这些处理芯片的数量、集成度也在提升，导致空间占用和功耗的提升。因此，为这些芯片供电的电源(因为与数据处理芯片同在一块主板上，又称主板电源)，就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的体积，来支持整个服务器乃至整个数据中心的节能和占地面积缩小的要求。为了满足高功率密度的需求，电源的开关频率也越来越高，业界低压大电流电源的开关频率基本都在1兆赫兹(Megahertz，MHz)以上。

针对低压大电流应用的变压器，相关技术中大都采用多层印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)的方式实现，图1为现有技术提供的一种采用多层PCB方式的变压器侧视图，如图1所示，这种PCB布线层金属绕组是水平绕制的工艺，即绕组是形成于PCB板上的平面(绕线层)，而PCB板通常是套设于磁柱上，使得磁柱与PCB板垂直或接近垂直，从而磁柱与形成于PCB板的各个绕组布线层均是垂直或接近垂直的。其中，受限于要在布线层中形成绕组，假设形成于布线层的金属绕组平行于磁柱长度方向的尺寸(布线厚度)为W，布线层金属绕组垂直于磁柱长度方向的尺寸(例如布线宽度)为H，一般而言，H和W满足如下关系：H>10W，通常将这种布线层金属绕组绕制方式称为立绕结构布线层金属绕组。

上述相关技术中提供的立绕结构布线层金属绕组，即使通过过孔连接各个相互平行的布线层，但因为主要布线的布线层均垂直于磁柱，且过孔垂直于布线层，因此立绕时，过孔必然的和磁柱平行，使得单一的过孔几乎不会交链磁通。内层布线层一般通过过孔连接到PCB的表层从而连接引出脚，立绕时过孔长度长，数量少，过孔带来的损耗大。同时，假设立绕结构布线层金属绕组在水平方向上是一个环，环的宽度是H，可以看到立绕结构下，对于金属绕组形成的环，其中远离磁柱的外侧部分和靠近磁柱的内侧部分阻抗会因为内外侧环周长度不一致等原因而不同，从而存在电流分配不均的问题。

发明内容

本发明提供一种磁性元件、磁性元件的制作方法及功率模块，可解决现有技术中磁性元件的金属绕组电流分配不均的问题。

第一方面，本发明一种磁性元件，包括：

磁芯；

金属布线层，所述金属布线层平绕于所述磁芯的至少一段磁柱的表面，所述金属布线层包括垂直部和水平部，至少部分所述垂直部通过机械分割形成多匝金属绕组。

如上所述的磁性元件，所述金属布线层包括第一布线层和位于所述第一布线层外侧的第二布线层，所述磁芯和所述第一布线层之间设置有第一绝缘层，所述第一布线层和所述第二布线层之间设置有第二绝缘层；

所述第一布线层包括垂直连接的第一垂直部和第一水平部，所述第二布线层包括垂直连接的第二垂直部和第二水平部。

如上所述的磁性元件，所述第二布线层还包括第一过渡水平部，所述第一过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第二垂直部和所述第一过渡水平部垂直连接，所述第二水平部和所述第一过渡水平部通过第一导电柱连接。

如上所述的磁性元件，所述第二布线层还包括第一附加垂直部，所述第二垂直部和所述第一附加垂直部相互平行且均与所述第二水平部垂直连接。

如上所述的磁性元件，所述金属布线层至少形成第一金属绕组和第二金属绕组；

至少部分所述第一金属绕组形成于所述第一布线层，至少部分所述第二金属绕组形成于所述第二布线层，至少部分所述第一金属绕组被所述第二绝缘层覆盖，至少部分所述第一金属绕组被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第二绝缘层被所述第二金属绕组覆盖。

如上所述的磁性元件，所述金属布线层还包括位于所述第二布线层外侧的第三布线层，所述第二布线层和所述第三布线层之间设置有第三绝缘层；

所述第三布线层包括垂直连接的第三垂直部和第三水平部。

如上所述的磁性元件，所述第三布线层还包括：第二过渡水平部和第三过渡水平部；

所述第二过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第三过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第二过渡水平部垂直连接，所述第二过渡水平部和所述第三过渡水平部通过第二导电柱连接，所述第三过渡水平部和所述第三水平部通过第三导电柱连接。

如上所述的磁性元件，所述第三布线层还包括：第二附加垂直部、第四过渡水平部和第五过渡水平部；

所述第四过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第五过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第四过渡水平部垂直连接，所述第四过渡水平部和所述第五过渡水平部通过第四导电柱连接，所述第二附加垂直部和所述第五过渡水平部垂直连接，所述第五过渡水平部和所述第三水平部通过第五导电柱连接。

如上所述的磁性元件，所述第三布线层还包括：第六过渡水平部；

所述第六过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第三垂直部和所述第六过渡水平部垂直连接，所述第六过渡水平部和所述第三水平部通过第六导电柱连接。

如上所述的磁性元件，所述第三布线层还包括：第七过渡水平部；

所述第七过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第七过渡水平部垂直连接，所述第七过渡水平部和所述第三水平部通过第七导电柱连接。

如上所述的磁性元件，所述第七过渡水平部设置在所述第三垂直部的远离所述第二垂直部的一侧；

和/或，所述第七过渡水平部设置在所述第三垂直部的靠近所述第二垂直部的一侧。

如上所述的磁性元件，所述第三布线层还包括：第三附加垂直部；

所述第三附加垂直部和所述第三垂直部平行设置，所述第三附加垂直部通过所述第七过渡水平部与所述第三垂直部连接。

如上所述的磁性元件，所述金属布线层至少形成第一金属绕组、第二金属绕组和第三金属绕组；

至少部分所述第一金属绕组形成于所述第一布线层，至少部分所述第二金属绕组形成于所述第二布线层，至少部分所述第三金属绕组形成于所述第三布线层，至少部分所述第一金属绕组被所述第二绝缘层覆盖，至少部分所述第二金属绕组被所述第三绝缘层覆盖，至少部分所述第一金属绕组被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第二金属绕组被所述第三金属绕组覆盖，至少部分所述第二绝缘层被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第三绝缘层被所述第三金属绕组覆盖。

如上所述的磁性元件，所述第一绝缘层从170℃到室温的等效热膨胀系数高于所述第二绝缘层的等效热膨胀系数；

或者，所述第一绝缘层的裂解温度为170℃-260℃；

或者，所述第一绝缘层和所述磁芯之间设置有低熔点材料，所述低熔点材料的熔点温度低于200℃。

第二方面，本发明提供一种磁性元件的制作方法，包括：

在磁芯的至少一段磁柱的外侧形成绝缘层；

通过金属化工艺在所述绝缘层的外侧形成金属布线层；

通过机械分割工艺将至少部分所述金属布线层分割成多匝金属绕组。

如上所述的制作方法，所述通过金属化工艺在所述绝缘层的外侧形成金属布线层具体包括：

采用钻孔工艺在所述绝缘层上形成第一腰形槽，所述腰形槽的数量为一个或多个；

采用金属化工艺在所述绝缘层表面和所述第一腰形槽的内表面分别形成表铜和第一孔铜，所述表铜和所述第一孔铜共同形成所述金属布线层；

通过金属化工艺使所述表铜形成多段结构；

所述通过机械分割工艺将至少部分所述金属布线层分割成多匝金属绕组具体包括：

通过机械分割工艺将所述第一孔铜分割成多段结构，并使多段所述第一孔铜与多段所述表铜对应连接以形成多匝绕组。

如上所述的制作方法，在所述采用金属化工艺在所述绝缘层表面和所述第一腰形槽的内表面分别形成表铜和第一孔铜之后，还包括：

在所述第一腰形槽端部沿着所述第一腰形槽的深度方向，采用机械分割工艺将所述表铜分割为靠近所述磁芯的第一表铜和远离所述磁芯的第二表铜，将所述第一孔铜分割为靠近所述磁芯的第一侧壁铜和远离所述磁芯的第二侧壁铜；

其中，所述第一表铜和所述第一侧壁铜分别作为第一水平部和第一垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第一布线层，所述第一布线层和所述磁芯之间的绝缘层为第一绝缘层。

如上所述的制作方法，还包括：

将绝缘材料压入所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间的间隙并高出所述第一布线层一定高度，以形成第二绝缘层；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第二绝缘层的上分别形成第一导电柱和第三表铜，所述第一导电柱位于所述第二表铜上；

其中，所述第三表铜、所述第二表铜、所述第二侧壁铜分别作为第二水平部、第一过渡水平部、第二垂直部，与所述第一导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层。

如上所述的制作方法，还包括：

在所述第二布线层的外侧形成第三绝缘层；

通过金属化工艺在所述第三绝缘层的外侧形成第三布线层，所述第三布线层包括第三垂直部和第三水平部。

如上所述的制作方法，还包括：

在所述绝缘层的上下表面和侧面且远离所述表铜和第一孔铜的位置上分别形成第四表铜和第三侧壁铜，所述第四表铜和所述表铜共面，所述第三侧壁铜和所述第一孔铜平行；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第二绝缘层上分别形成第二导电柱和第五表铜，所述第二导电柱和所述第五表铜位于所述第四表铜的上方，所述第五表铜和所述第三表铜共面；

在所述第二布线层上压入绝缘材料以形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层的表面分别形成第三导电柱和第六表铜，所述第三导电柱位于所述第五表铜的上方；

其中，所述第三侧壁铜、所述第四表铜、所述第五表铜、所述第六表铜分别作为第三垂直部、第二过渡水平部、第三过渡水平部、第三水平部，与所述第二导电柱、所述第三导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

如上所述的制作方法，还包括：

将绝缘材料压入所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间的间隙并高出所述第一布线层一定高度，以形成第二绝缘层；

采用钻孔工艺在所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间形成第二腰形槽；

通过金属化工艺在所述第二绝缘层表面形成第七表铜，并在所述第二腰形槽的内表面形成第二孔铜。

如上所述的制作方法，还包括：

在所述第二腰形槽端部沿着所述第二腰形槽的深度方向，采用机械分割工艺将所述第七表铜分割为靠近所述磁芯的第八表铜和远离所述磁芯的第九表铜，将所述第二孔铜分割为靠近所述磁芯的第四侧壁铜和远离所述磁芯的第五侧壁铜；

其中，所述第八表铜、所述第四侧壁铜分别作为第二水平部、第二垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内形成第四导电柱，所述第四导电柱位于所述第二表铜的上方；

在所述第二布线层外侧形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层上分别形成第五导电柱和第十表铜，所述第五导电柱位于所述第九表铜的上方；

其中，所述第二侧壁铜、所述第二表铜、所述第五侧壁铜、所述第九表铜、所述第十表铜分别作为第三垂直部、第四过渡水平部、第二附加垂直部、第五过渡水平部、第三水平部，与所述第四导电柱、第五导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

如上所述的制作方法，还包括：

所述第七表铜和第二孔铜分别作为第二水平部和第二垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层；

在所述第二布线层外侧形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层上分别形成第六导电柱和第十一表铜，所述第六导电柱位于所述第二表铜的上方；

其中，所述第二侧壁铜、所述第二表铜、所述第十一表铜分别作为第三垂直部、第六过渡水平部、第三水平部，与所述第六导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

如上所述的制作方法，所述在磁芯的外侧形成绝缘层具体包括：

在所述磁芯的外侧通过喷涂、浸渍、电泳、静电喷涂、化学气象沉积、物理气象沉积或蒸镀绝缘材料以形成所述绝缘层；或者，

在所述磁芯的外侧注塑绝缘材料以形成所述绝缘层；或者，

在一个PCB芯板上加工出一个空槽，将所述磁芯放入所述空槽内，并使得所述磁芯与所述PCB芯板在同一水平面上，在所述磁芯和所述PCB芯板的间隙内压入绝缘材料，并使得所述绝缘材料高出所述PCB芯板表面一定高度，所述PCB芯板和所述绝缘材料组成所述绝缘层。

第三方面，本发明提供一种功率模块，包括：功率开关和如上所述的磁性元件，所述功率开关和所述磁性元件中的绕组电性连接。

本实施例提供的磁性元件和磁性元件的制作方法，通过机械分割工艺，可以在磁芯外围设置多匝绕组结构；该制作工艺为成熟的量产工艺，由于会采用连片加工，因此便于规模化生产，成本也相对较低；从电特性角度来看，由于所形成的金属绕组与磁芯同一表面的距离几乎相等，即该箔绕结构绕组各部分等效直径相近，因此等效阻抗相近，从而达到金属绕组分布均匀的效果。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种采用多层PCB方式的变压器侧视图；

图2为本发明实施例提供的磁芯的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的具有多匝金属绕组的磁性元件的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的磁性元件的制作方法的流程示意图；

图5为本发明实施例一提供的磁芯和绝缘层的截面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的磁芯和PCB芯板的截面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的磁芯、PCB芯板和绝缘材料的截面结构示意图；

图8为本发明实施例提供的磁芯和过渡层的截面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的绝缘层和腰形槽的截面结构示意图；

图10为图9对应的俯视结构示意图；

图11为本发明实施例提供的水平部的绕组的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的垂直部的绕组的结构示意图；

图13为本发明实施例二提供的磁性元件一的结构示意图；

图14为本发明实施例二提供的磁性元件一的制作方法的流程图；

图15为本发明实施例二提供的磁性元件一的制作过程的结构示意图一；

图16为图15对应的截面结构示意图；

图17为图15对应的立体结构示意图；

图18为本发明实施例二提供的磁性元件的立体结构示意图一；

图19为本发明实施例二提供的磁性元件的立体结构示意图二；

图20为本发明实施例二提供的第一布线层的又一结构示意图；

图21为本发明实施例三提供的磁性元件二的结构示意图；

图22为本发明实施例三提供的磁性元件二的制作方法的流程图；

图23为本发明实施例三提供的磁性元件三的结构示意图；

图24为本发明实施例三提供的磁性元件三的制作方法的流程图；

图25为本发明实施例三提供的磁性元件三的制作过程的结构示意图一；

图26为本发明实施例三提供的磁性元件三的制作过程的结构示意图二；

图27为本发明实施例三提供的磁性元件四的结构示意图；

图28为本发明实施例三提供的磁性元件四的制作方法的流程图；

图29为本发明实施例三提供的磁性元件五的结构示意图；

图30为本发明实施例三提供的磁性元件五的制作方法的流程图；

图31为本发明实施例三提供的磁性元件六的结构示意图；

图31a为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构一的示意图；

图31b为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构二的示意图；

图31c为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构三的示意图；

图31d为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构四的示意图；

图32为本发明实施例三提供的磁性元件七的结构示意图；

图33为本发明实施例提供的由两个单元对接形成的磁性元件的结构示意图；

图34为本发明实施例四提供的磁性元件的结构示意图一；

图35为本发明实施例四提供的磁性元件的制作方法的流程图；

图36为本发明实施例四提供的磁性元件的结构示意图二；

图37为本发明实施例五提供的一种功率模块各端点的电气示意图；

图38为本发明实施例五提供的功率模块中变压器模块部分的结构俯视图；

图39为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图一；

图40为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图二；

图41为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图三。

附图标记：

1-磁芯；101-绝缘层；102-PCB芯板；103-绝缘材料；104-过渡层；105-腰形槽；106-表铜；107-第一孔铜；2-第一布线层；201-第一垂直部；202-第一水平部；3-第二布线层；301-第二垂直部；302-第二水平部；303-第一过渡水平部；304-第一导电柱；305-第一附加垂直部；4-第一绝缘层；5-第二绝缘层；6-第三布线层；601-第三垂直部；602-第三水平部；603-第二过渡水平部；604-第三过渡水平部；605-第二导电柱；606-第三导电柱；607-第二附加垂直部；608-第四过渡水平部；609-第五过渡水平部；610-第四导电柱；611-第五导电柱；612-第六过渡水平部；613-第六导电柱；614-第七过渡水平部；615-第七导电柱；616-第三附加垂直部；7-第三绝缘层；821-第一段绕组；822-第二段绕组；831-第三段绕组；832-第四段绕组；81-第一金属绕组；9-低熔点材料；91-排气通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动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。

下面参考附图并结合具体的实施例描述本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种磁性元件，包括：磁芯1；金属布线层，金属布线层平绕于磁芯1的至少一段磁柱的表面，金属布线层包括垂直部和水平部，至少部分垂直部通过机械分割形成多匝金属绕组。

其中，磁芯1可以为由一段磁柱构成的圆环，也可以为由多段磁柱构成的三角环、回字型、田字形或者其他的形状等，对于磁芯的具体结构，本实施例在此不作限制。图2为本发明实施例提供的磁芯的结构示意图，参考图2所示，磁芯1为由至少一段磁柱首尾相接组成的环状体，如为首尾相接组成的回字型结构，其中，磁芯1包含了一个口字型的窗口。磁芯1为这些磁柱一体成型，也可以由复数个磁柱分开制作拼接而成。特别的,各拼接部之间可以设置低磁导率粘结材料以形成气隙。在制作磁芯1的过程中，可以首先在磁芯1上设置一窗口，该窗口可以在磁芯1成型时直接用模具成型，也可以在一磁性基板上加工形成，其中，第一种方式具有加工容易的特点，而第二种方式具有尺寸精度高的优势，但本发明实施例并不以此为限。

所形成的金属布线层平绕于磁芯1的至少一段磁柱的表面。以磁芯的一段磁柱为例，图3为本发明实施例提供的具有多匝金属绕组的磁性元件的结构示意图。

下面均以磁芯的一段磁柱的图示，来说明磁性元件的结构及制作过程。

图4为本发明实施例一提供的磁性元件的制作方法的流程示意图，参考图4所示，该磁性元件的制作方法，包括以下步骤：

S101、在磁芯1的至少一段磁柱的外侧形成绝缘层101。

图5为本发明实施例一提供的磁芯和绝缘层的截面结构示意图，参考图5所示，具体地，使用绝缘层材料(如塑封料等)包覆磁芯1，经固化成型后，磁芯1与绝缘材料连成一整体。绝缘材料需高出磁芯1表面一定高度，除了避免压合治具直接接触磁芯1而造成磁芯1损坏以及起到绝缘作用外，还可以基于绝缘层表面有比较好的平整度，使得后道金属化工艺后所形成的金属层亦有较好的平整度，降低制程缺陷。

需要特别说明的，绝缘层材料101可以通过一次或两次工艺过程包覆磁芯1。比如，将磁芯1黏贴在一临时粘结胶带上，来定位磁芯1的位置；紧接着从磁芯未黏贴临时粘结胶带的一侧压入绝缘材料101的部分，并保证该绝缘材料101高出磁芯表面一定的高度；并在去除临时粘结胶带后在该面设置绝缘材料101的另一部分。如图6为本发明实施例提供的磁芯和PCB芯板的截面结构示意图，图7为本发明实施例提供的磁芯、PCB芯板和绝缘材料的截面结构示意图，首先，选择一PCB芯板102，其高度与磁芯1高度接近；在预定位置加工出一空槽，以容纳磁芯1；将磁芯1埋入该空槽内，并保证磁芯1与PCB芯板102在同一水平面上，例如可通过将磁芯1和PCB芯板102共平面黏贴在一粘结胶带上，来定位磁芯1在PCB空槽内的位置；由于此时PCB芯板102与磁芯1之间有一定距离的间隙，紧接着压入一绝缘材料103的一部分来填充该间隙，并保证该绝缘材料103高出PCB芯板表面一定的高度，在去除粘结胶带后在该面设置绝缘材料103的另一部分，PCB芯板102和绝缘材料103组成了磁性元件结构的绝缘层101。

其中，PCB芯板102的高度可以略高于磁芯1的高度，也可以略低于磁芯1的高度。所压入的绝缘材料103与PCB芯板102的材料可以是同一系列，也可以是不同系列。例如绝缘材料103与PCB芯板102的材料均为PCB基板常用的增强纤维复合材料，该材料具有较强的抗拉强度；也可以选择不同体系的材料组合，例如PCB芯板102采用增强纤维复合材料，所压入的绝缘材料103采用环氧树脂材料，这里不做限制。

在另一种可行的实施方式中，绝缘层101的形成过程可以为，采用注塑工艺，将磁芯1塑封起来并保证该绝缘塑封料高出磁芯1上下表面一定高度，经固化反应成型后磁芯1与绝缘材料粘结成一整体。

图8为本发明实施例提供的磁芯和过渡层的截面结构示意图，参考图8所示，可选地，磁芯1也可以在表面形成一层过渡层104后，再将其埋入绝缘层101中。

在磁芯1表面所形成的过渡层104通常具有如下功能：(1)绝缘功能，例如：当磁芯1所采用的磁性材料为表面绝缘电阻较低的材料，如MnZn铁氧体时，可以通过增加一过渡层以降低匝间漏电；对于需要隔离的变压器而言，原副边需要较高的耐压要求，可以在磁芯表面设置一过渡层以满足安规耐压的要求；另外，通常被用作绝缘层的过渡层材料有环氧树脂、有机硅、缩醛类材料、聚酯类材料、聚酯亚胺类材料、聚酰亚胺类材料或聚对二甲苯等；(2)结合力增强功能，例如：当磁性材料表面和后续金属布线层的结合力不佳时，可以涂覆一结合力增强涂层，如环氧树脂等，使自身和后续层的结合力较好，或者易于通过表面处理(如粗化、表面改性等工艺)以具有良好的结合力；(3)应力释放功能，例如：当选用的磁性材料为应力敏感性材料时，如铁氧体类材料，为避免或降低后续制程对磁性材料产生的应力，引起磁性性能的退化，如损耗增加或磁导率降低等，可以设置一应力释放材料，如有机硅等；(4)磁芯保护功能，避免与磁芯直接相邻的材料影响磁性材料的性质；(5)表面平整功能，例如提高磁芯表面平整度，以便于后续制程的顺利进行等等。

在一种可能的实施方式中，可以通过喷涂、浸渍、电泳、静电喷涂、化学气象沉积、物理气象沉积、溅射、蒸镀或印刷的方式在磁芯的至少一段磁柱的表面，形成过渡层104。

S102、通过金属化工艺在绝缘层101的外侧形成金属布线层。

具体地，在绝缘层101表面可通过金属化工艺形成由铜或铜合金构成的金属布线层，该金属化工艺包括了电镀或化学镀，如果所需金属布线层的厚度较薄时(如10-20um)，可以通过化学镀的方法实现，但金属布线层的通流能力较小；当需要通流能力较大时，该金属布线层可以通过电镀的方式形成，当然电镀前可能会通过化学镀、溅射或蒸镀等方法设置种子层以起到表面导电、增加结合力的功能。在实际应用中，可以在磁芯1的至少一段磁柱的表面通过电镀或者化学镀技术，形成金属布线层。需要说明的是，也可以只在一段磁柱的上下表面或者部分侧面形成金属布线层，本发明并不以此为限。

图9为本发明实施例提供的绝缘层和腰形槽的截面结构示意图，图10为图9对应的俯视结构示意图，参考图9和图10所示，在绝缘层101的外侧形成金属布线层的一种可实现的方式为，在图8所示的结构基础上，在离磁芯1侧面一定距离的位置，采用钻孔工艺在绝缘层101上形成一腰形槽105。所述钻孔包括机械钻孔和激光钻孔，但不限于此。接下来采用金属化工艺，在绝缘层101的上下表面和腰形槽105曝露于环境的表面形成表铜106和第一孔铜107。

图11为本发明实施例提供的水平部的绕组的结构示意图，参考图11所示，其中，表铜106图案较容易实现，以加成法工艺为例，选择一预先设计好的掩膜，将需要布线的位置暴露出来，不需要布线的位置遮盖住，通过金属化工艺即可形成水平部的绕组。

S103、通过机械分割工艺将至少部分金属布线层分割成多匝金属绕组。

图12为本发明实施例提供的垂直部的绕组的结构示意图，参考图12所示，由于腰形槽105的位置无法通过掩膜等图形定义的方法形成图形，在腰形槽105侧壁内形成的是一整块铜，因此无法与表铜106连接组成平绕于磁柱的多匝金属绕组结构。基于此，本实施例中，对第一孔铜107可以采用机械分割工艺，将第一孔铜107分割成多段结构。需要特别强调的是，由于图形定义的尺寸公差，表铜106的绕组图形之间与第一孔铜107相邻的区域亦可能有部分连接金属(如图11中虚线圆圈所示)，该部分连接金属也在该机械分割过程中被去除(如图12中虚线圆圈所示)。具体地，所述机械分割工艺包括钻孔或者铣槽，但不限于这两种工艺形式。这样所形成的第一孔铜107与表铜106连接形成了多匝金属绕组结构，而对于腰形槽105中另一侧的铜，即虚线外侧的铜结构可以在分板时切除。

本实施例提供的磁性元件和磁性元件的制作方法，通过机械分割工艺，可以在磁芯外围设置多匝绕组结构。该制作工艺为成熟的量产工艺，由于会采用连片加工，因此便于规模化生产，成本也相对较低。

实施例二

本发明实施例二介绍了再一种磁性元件和磁性元件的制作方法，其中，磁性元件包括两层金属布线层，具体如下。

图13为本发明实施例二提供的磁性元件一的结构示意图，参考图13所示，在第一种可行的实施方式中，金属布线层包括第一布线层2和位于第一布线层2外侧的第二布线层3，磁芯1和第一布线层2之间设置有第一绝缘层4，第一布线层2和第二布线层3之间设置有第二绝缘层5；第一布线层2包括垂直连接的第一垂直部201和第一水平部202，第二布线层3包括垂直连接的第二垂直部301和第二水平部302。第二布线层3还包括第一过渡水平部303，第一过渡水平部303和第一水平部202共面，第二垂直部301和第一过渡水平部303垂直连接，第二水平部302和第一过渡水平部303通过第一导电柱304连接。

图14为本发明实施例二提供的磁性元件一的制作方法的流程图，参考图14所示，本实施方式提供的磁性元件一的制作方法包括以下步骤：

S201、采用金属化工艺在绝缘层101表面和第一腰形槽105的内表面分别形成表铜106和第一孔铜107。

S201实施之前，需要参照实施例一中S101的描述，首先在磁芯1的外侧形成绝缘层101。S201的具体实施则参照实施例一中S102的描述，参照图9和图10，在离磁芯1侧面一定距离的位置，采用钻孔工艺在绝缘层101上形成第一腰形槽105，采用金属化工艺，在绝缘层101和腰形槽105暴露于环境的表面形成表铜106和第一孔铜107。

S202、在第一腰形槽105端部沿着第一腰形槽105的深度方向，采用机械分割工艺将表铜106由于加工工艺精度容差残留的部分去除，而将表铜106分割为靠近磁芯1的第一表铜和远离磁芯的第二表铜，同时将第一孔铜107分割为靠近磁芯的第一侧壁铜和远离磁芯的第二侧壁铜。

其中，第一表铜和第一侧壁铜分别作为第一水平部202和第一垂直部201，共同形成平绕于磁芯1的第一布线层2，第一布线层2和磁芯1之间的绝缘层为第一绝缘层4。

图15为本发明实施例二提供的磁性元件的制作过程的结构示意图，图16为图15对应的截面结构示意图，图17为图15对应的立体结构示意图(该立体结构中未示出绝缘层)，参考图15至图17所示，因分割过程将第一孔铜107分割成至少独立的两部分，即以第一腰形槽105中轴线为界，位于靠近磁芯1一侧的第一侧壁铜与第一表铜连接成了围绕磁芯1的一闭合回路，形成了平绕于磁芯1的第一布线层2，其中，第一表铜和第一侧壁铜分别作为第一水平部202和第一垂直部201。

S203、将绝缘材料压入第一侧壁铜和第二侧壁铜之间的间隙并高出第一布线层2一定高度，以形成第二绝缘层5。

S204、在第二绝缘层5上打孔，并通过金属化工艺在孔内和第二绝缘层上分别形成第一导电柱304和第三表铜，第一导电柱304位于第二表铜上。

继续参考图13所示，第三表铜、第二表铜、第二侧壁铜分别作为第二水平部302、第一过渡水平部303、第二垂直部301，与第一导电柱304共同形成平绕于磁芯1的第二布线层3。由此，将同一个腰形槽侧壁的第一侧壁铜和第二侧壁铜分属第一布线层2和第二布线层3，相对于采用独立的通孔或腰形槽来分别形成第一布线层2及第二布线层3的垂直连接部而言，可以大幅减少空间，提高模块的功率密度。

可选地，第一布线层2可以为单匝或者多匝，第二布线层3可以为单匝或者多匝。图18为本发明实施例二提供的磁性元件的立体结构的部分示意图一，参考图18所示，在第一布线层2上可设置多匝绕组，同时第二布线层3为单匝结构。图19为本发明实施例二提供的磁性元件的立体结构示意图二，参考图19所示，第一布线层2和第二布线层3均为多匝绕组结构。其中，第二布线层3形成多匝结构的方式可参考实施例一S103所述。

图20为本发明实施例二提供的第一布线层的又一结构示意图，可选地，如果所需的电流较大，也可以按照图20所示的结构来增加上下表铜的连接通路，即增加了过流面积，损耗会降低，效率得到提升。对于图20所示的结构，由于在实际制作过程中会采用连片方式，只需在两个单元之间设置一个腰形槽，然后利用金属化工艺在腰形槽上形成孔铜，分板后即可得到外边缘的侧壁铜，即第一附加垂直部305。

需要特别说明的，上述第一绝缘层4、第二绝缘层5等并不被特定为单一绝缘层，可以为复合层结构。例如，第二绝缘层可以包含一采用CVD工艺沉积的聚对二甲苯以及一环氧层，前者由于耐压能力高、结构细致、无缺陷，可以以较薄的厚度提供安全可靠的绝缘，后者起到填缝、表面整平及辅助绝缘之功能。

本发明实施例提供的磁性元件的制作方法，采用嵌入式工艺或者注塑工艺，将绝缘材料包覆磁芯的上、下表面以及相对的两个侧面，在距离磁芯较近的位置采用PCB打孔的方式或者其他机械方式形成腰形槽，例如在距离磁芯侧壁200um的位置形成一400um宽度的腰形槽，通过金属化工艺所形成的的表铜和孔铜厚度可达到70um。再通过机械分割工艺将腰形槽位置的孔铜分割成两侧壁铜，两侧壁铜分别组成了第一布线层和第二布线层的一部分。采用将腰形槽的孔铜分割成两个部分的侧壁铜，并分属于第一布线层和第二布线层的做法，相对于采用两个独立的过孔分别属于第一布线层和第二布线层的做法而言，可以有效减小变压器的占地面积。

进一步地，本实施例中，金属布线层至少形成第一金属绕组和第二金属绕组；至少部分第一金属绕组形成于第一布线层2，至少部分第二金属绕组形成于第二布线层3，至少部分第一金属绕组被第二绝缘层4覆盖，至少部分第一金属绕组被第二金属绕组覆盖，至少部分第二绝缘层4被第二金属绕组覆盖。例如，磁性元件可以用作变压器，2层金属布线层形成变压器的原边绕组和副边绕组。其中，第一布线层2形成原边绕组，第二布线层3形成副边绕组；或者，第一布线层2的一部分和第二布线层3的一部分形成原边绕组，第一布线层2的另一部分和第二布线层3的另一部分形成副边绕组。

从电特性角度来看，由于所形成的金属绕组与磁芯1同一表面的距离几乎相等，即该平绕结构绕组各部分等效直径相近，因此等效阻抗相近，从而达到金属绕组分布均匀的效果。

实施例三

本发明实施例三介绍了一种磁性元件和磁性元件的制作方法，其中，磁性元件包括三层金属布线层，具体如下。

图21为本发明实施例三提供的磁性元件二的结构示意图，参考图21所示，金属布线层还包括位于第二布线层3外侧的第三布线层6，第二布线层3和第三布线层6之间设置有第三绝缘层7；第三布线层6包括垂直连接的第三垂直部601和第三水平部602。

图22为本发明实施例三提供的磁性元件二的制作方法的流程图，参考图22所示，磁性元件二的制作方法包括以下步骤：

S301、在第二布线层3的外侧形成第三绝缘层7；

S302、通过金属化工艺在第三绝缘层7的外侧形成第三布线层6，第三布线层包括第三垂直部601和第三水平部602。

上述步骤是在实施例三中S204完成后的基础上接着进行的流程。基于图13，第二布线层3的外侧形成第三绝缘层7，其中第三绝缘层7的特性可参考绝缘层101，在此不再赘述。

图23为本发明实施例三提供的磁性元件三的结构示意图，参考图23所示，金属布线层包括位于第二布线层3外侧的第三布线层6，第二布线层3和第三布线层6之间设置有第三绝缘层7；第三布线层6包括垂直连接的第三垂直部601和第三水平部602；第三布线层6还包括：第二过渡水平部603和第三过渡水平部604；第二过渡水平部603和第一水平部202共面，第三过渡水平部604和第二水平部302共面，第三垂直部601和第二过渡水平部603垂直连接，第二过渡水平部603和第三过渡水平部604通过第二导电柱605连接，第三过渡水平部604和第三水平部602通过第三导电柱606连接。

图24为本发明实施例三提供的磁性元件三的制作方法的流程图，参考图24所示，磁性元件三的制作方法包括以下步骤：

S401、采用金属化工艺在绝缘层101表面和第一腰形槽105的内表面分别形成表铜106和第一孔铜107。同S201，在此不作赘述。

S402、在绝缘层101的上下表面和侧面且远离表铜106和第一孔铜107的位置上分别形成第四表铜和第三侧壁铜，第四表铜和表铜106共面，第三侧壁铜和第一孔铜107平行。

图25为本发明实施例三提供的磁性元件三的制作过程的结构示意图一，参考图25可理解第四表铜和第三侧壁铜的位置。

S403、在第一腰形槽105端部沿着第一腰形槽105的深度方向，采用机械分割工艺将表铜106分割为靠近磁芯1的第一表铜和远离磁芯的第二表铜，将第一孔铜107分割为靠近磁芯的第一侧壁铜和远离磁芯的第二侧壁铜。

图26为本发明实施例提供的磁性元件三的制作过程的结构示意图二，参考图26所示，S403的具体过程同S202，在此不再赘述。

S404、将绝缘材料压入第一侧壁铜和第二侧壁铜之间的间隙并高出第一布线层2一定高度，以形成第二绝缘层5。同S203，在此不作赘述。

S405、在第二绝缘层5上打孔，并通过金属化工艺在孔内和第二绝缘层5上分别形成第二导电柱605和第五表铜，第二导电柱605和第五表铜位于第四表铜的上方，第五表铜和第三表铜共面。

S406、在第二布线层3上压入绝缘材料以形成第三绝缘层7。

S407、在第三绝缘层7上打孔，并通过金属化工艺在孔内和第三绝缘层7的表面分别形成第三导电柱606和第六表铜，第三导电柱606位于第五表铜的上方。

其中，第三侧壁铜、第四表铜、第五表铜、第六表铜分别作为第三垂直部601、第二过渡水平部603、第三过渡水平部604、第三水平部602，与第二导电柱605、第三导电柱606共同形成平绕于磁芯1的第三布线层6。

图27为本发明实施例三提供的磁性元件四的结构示意图，参考图27所示，金属布线层还包括位于第二布线层3外侧的第三布线层6，第二布线层3和第三布线层6之间设置有第三绝缘层7；第三布线层6包括垂直连接的第三垂直部601和第三水平部602；第三布线层6还包括：第二附加垂直部607、第四过渡水平部608和第五过渡水平部609；第四过渡水平部608和第一水平部202共面，第五过渡水平部609和第二水平部302共面，第三垂直部601和第四过渡水平部608垂直连接，第四过渡水平部608和第五过渡水平部609通过第四导电柱610连接，第二附加垂直部607和第五过渡水平部609垂直连接，第五过渡水平部609和第三水平部602通过第五导电柱611连接。

图28为本发明实施例三提供的磁性元件四的制作方法的流程图，参考图28所示，磁性元件四的制作方法包括以下步骤：

S501、采用金属化工艺在绝缘层101表面和第一腰型槽105的内表面分别形成表铜106和第一孔铜107。同S201，在此不再赘述。

S502、在第一腰型槽105端部沿着第一腰型槽105的深度方向，采用机械分割工艺将表铜106分割为靠近磁芯1的第一表铜和远离磁芯1的第二表铜，将第一孔铜107分割为靠近磁芯的第一侧壁铜和远离磁芯1的第二侧壁铜。同S202，在此不再赘述。

S503、将绝缘材料压入第一侧壁铜和第二侧壁铜之间的间隙并高出第一布线层2一定高度，以形成第二绝缘层5。

S504、采用钻孔工艺在第一侧壁铜和第二侧壁铜之间形成第二腰形槽。

S505、通过金属化工艺在第二绝缘层5表面形成第七表铜，并在第二腰形槽的内表面形成第二孔铜。

S506、在第二腰形槽端部沿着第二腰形槽的深度方向，采用机械分割工艺将第七表铜分割为靠近磁芯1的第八表铜和远离磁芯1的第九表铜，将第二孔铜分割为靠近磁芯的第四侧壁铜和远离磁芯的第五侧壁铜。

S507、在第二绝缘层5上打孔，并通过金属化工艺在孔内形成第四导电柱610，第四导电柱610位于第二表铜的上方。

其中，第八表铜、第四侧壁铜分别作为第二水平部302、第二垂直部301，共同形成平绕于磁芯1的第二布线层3。

S508、在第二布线层3外侧形成第三绝缘层7。

S509、在第三绝缘层7上打孔，并通过金属化工艺在孔内和第三绝缘层7上分别形成第五导电柱611和第十表铜，第五导电柱611位于第九表铜的上方。

其中，第二侧壁铜、第二表铜、第五侧壁铜、第九表铜、第十表铜分别作为第三垂直部601、第四过渡水平部608、第二附加垂直部607、第五过渡水平部609、第三水平部602，与第四导电柱610、第五导电柱611共同形成平绕于磁芯1的第三布线层6。

图29为本发明实施例三提供的磁性元件五的结构示意图，参考图29所示，金属布线层还包括位于第二布线层3外侧的第三布线层6，第二布线层3和第三布线层6之间设置有第三绝缘层7；第三布线层6包括垂直连接的第三垂直部601和第三水平部602；第三布线层6还包括：第六过渡水平部612；第六过渡水平部612和第一水平部202共面，第三垂直部601和第六过渡水平部612垂直连接，第六过渡水平部612和第三水平部602通过第六导电柱613连接。

图30为本发明实施例三提供的磁性元件五的制作方法的流程图，参考图30所示，磁性元件五的制作方法包括以下步骤：

S601、采用金属化工艺在绝缘层101表面和第一腰型槽105的内表面分别形成表铜106和第一孔铜107。

S602、在第一腰型槽105端部沿着第一腰型槽105的深度方向，采用机械分割工艺将表铜106分割为靠近磁芯1的第一表铜和远离磁芯1的第二表铜，将第一孔铜107分割为靠近磁芯的第一侧壁铜和远离磁芯1的第二侧壁铜。

S603、将绝缘材料压入第一侧壁铜和第二侧壁铜之间的间隙并高出第一布线层2一定高度，以形成第二绝缘层5。

S604、采用钻孔工艺在第一侧壁铜和第二侧壁铜之间形成第三腰形槽。

S605、通过金属化工艺在第三腰形槽内形成相对设置的第四侧壁铜和第五侧壁铜，并在第二绝缘层5表面形成第七表铜。

其中，第七表铜和第二孔铜分别作为第二水平部302和第二垂直部301，共同形成平绕于磁芯1的第二布线层3。S601-S605同S501-S505，在此不再赘述。

S606、在第二布线层3外侧形成第三绝缘层7。

S607、在第三绝缘层7上打孔，并通过金属化工艺在孔内和第三绝缘层7上分别形成第六导电柱613和第十一表铜，第六导电柱613位于第二表铜的上方。

其中，第二侧壁铜、第二表铜、第十一表铜分别作为第三垂直部601、第六过渡水平部612、第三水平部602，与第六导电柱613共同形成平绕于磁芯1的第三布线层6。

图31为本发明实施例三提供的磁性元件六的结构示意图，参考图31所示，另一种可能的结构形式中，从磁芯1由里往外分别设置第一布线层2、第二布线层3和第三布线层6。第一布线层2包括垂直连接的第一垂直部201和第一水平部202，第二布线层3包括垂直连接的第二垂直部301和第二水平部302，第三布线层6包括垂直连接的第三垂直部601和第三水平部602和第七过渡水平614；第七过渡水平部614和第二水平部302共面，第三垂直部601和第七过渡水平部614垂直连接，第七过渡水平部614和第三水平部602通过第七导电柱615连接，第七过渡水平部614设置在第三垂直部601的远离第二垂直部301的一侧。

考虑到后道制程对所埋入磁芯的影响，例如电镀应力对磁芯产生了压应力，以及热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)不匹配引起的热应力，这些应力均会造成磁损耗增加。因此为了避免金属铜与磁芯之间产生较大的应力，可以在磁芯与第一布线层之间设置一很薄的过渡层4，该过渡层不仅起到应力释放的作用，还有绝缘、保护磁芯的好处，具体的可参考实施例一。

第一布线层2是通过激光刻蚀的方法得到，第二布线层3和第三布线层6的制作方法可以参考实施例二所述。

其中，第一布线层2通过激光刻蚀的方法得到，具体包括以下步骤：

第一步，通过金属化工艺在第一绝缘层上形成第一布线层2。

第二步，在第一布线层2上形成第一保护层。具体地，可以通过电镀或化学镀技术在第一布线层2上，形成由锡、锡合金、金或金合金构成的第一保护层。

其中，采用锡做保护层的优势在于，其成本低廉，且在强氧化性溶剂中反应速率极慢，保护效果优良。另外，本实施例中选用电镀或化学镀等工艺设置第一保护层，而不是用传统的光阻材料等非金属材料，主要原因在于，光阻材料的图形定义是通过曝光和显影工艺实现，而目前的曝光机通常只能是基于在同一个平面下才能进行，而本实施例中的结构对于窗口内的侧壁也需进行图形定义以形成围绕磁柱的绕组，因此，曝光和显影工艺并不适用。

而且，相对普通的有机材料而言，第一保护层具备如下优势：首先，有机材料等光阻材料均匀涂覆的难度比较大，尤其在拐角等位置可能出现厚度不均的情况，导致工艺的一致性较低，而采用金属涂层作为金属保护层，是由于其电镀或者化学镀成型的表面覆形能力极佳；其次，假如采用有机材料做保护层，对第一布线层2的金属进行蚀刻通常采用溶液蚀刻工艺，在完成金属布线层例如铜层的蚀刻后，由于溶液蚀刻工艺具有一定的各向同性，有机材料的下方会有部分空隙，在保留该有机材料进行后续如喷涂绝缘层制程时，在有机层下方空隙位置，有一定的阴影和遮蔽效应，从而产生工艺性不良的问题，如产生气泡等，而且若将整体的有机材料去除也有一定的难度，如有机溶剂污染、工艺时间较长和表面清洗难等。综上所述，本实施例中可以选用电镀或化学镀等工艺设置第一保护层。

另外，在一种可能的实施方式中，可以根据不同金属的保护能力的不同，调整第一保护层的厚度，例如若第一保护层的材料为锡或锡合金，第一保护层的厚度范围为1-20um；或者，若第一保护层的材料为金或金合金，第一保护层的厚度范围为0.1-2um。

第三步，通过直写技术去除部分第一保护层，以露出部分第一布线层2。具体地，通过直写技术对第一保护层21的一表面进行图形定义，从而露出部分的第一布线层2，即曝露出需要被蚀刻的布线层金属。

在一种可能的实施方式中，该直写技术可以为激光直写技术。所谓直写技术，是相对传统在掩模保护下进行光刻的工艺而言的，其特点是采用聚焦的光束、电子束或离子束等直接进行图形定义。采用直写技术，由于其无需掩模，生产灵活，可以根据不同的应用需求，生产系列化的产品，从而可以极大的提高产品推向市场的时间。另外，由于采用直写技术，在进行直写前可以通过光学识别技术精确定位样品以及样品的表面状态，可以基于此单独优化每一颗样品的直写路径，以起到增加良率、降低对前道制程要求的作用，从而提高产品的竞争力。而且，由于第一保护层被设置在第一布线层2之上，在激光直写的过程中第一布线层2可以起到很好的热隔离的作用，以避免对磁性材料的影响。

第四步，对露出的第一布线层2进行蚀刻，使第一布线层2形成至少一个第一图形以起到绕组的作用，第一图形围绕磁柱至少一圈。

可选地，在第四步后，还可以增加以下步骤去除剩余的第一保护层。具体地，可以根据第一保护层的材料，选择是否进行去除第一保护层。例如，当采用锡做保护层的条件下，可以在覆盖的金属层蚀刻相关图形后，根据需要选择是否将锡保护层采用蚀刻液去除。当然，如果保护层为金时，可以选择保留，由于金保护层的厚度极薄，边缘的部分也可以通过水刀、喷砂或超声等工艺去除。

图31a为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构一的示意图，参考图31a所示，第七过渡水平部614设置在第三垂直部601的靠近第二垂直部301的一侧。该结构的具体制作过程可以为：第一布线层2通过激光刻蚀的方法得到，然后在第一布线层2外形成第二绝缘层5，接着在第二绝缘层5上形成腰形槽，采用金属化工艺在第二绝缘层5的表面和腰形槽内表面分别形成表铜和孔铜，通过机械分割工艺将孔铜分割成相对设置的侧壁铜(第二垂直部301和第三垂直部601)后，采用塞孔工艺，将第二垂直部301和第三垂直部601之间的孔槽填平；然后在整个结构的上、下表面进行金属化电镀，可以将图31中位于第三垂直部601的外侧的第七过渡水平部614继续往内侧电镀，使得第七过渡水平部614的部分结构位于孔槽位置的正上方，即第二垂直部301和第三垂直部601相对区域的正上方位置，以充分利用孔槽上方的空间。由于该结构是在填孔后电镀形成，所以厚度上会比其他位置的铜要薄一些。后续工艺可形成导电孔615和表铜，表铜作为第三水平部602，具体实现方式可参考上述实施例。由于实际加工是连片制作，在分板时只需要保证不切割到第三垂直部601即可，而无需设置过多余量。该结构能充分利用第二垂直部301和第三垂直部601之间的空间形成第七过渡水平部614，这样所形成的导电过孔615就会位于第二垂直部301和第三垂直部601之间，空间利用会更加合理，功率密度也会得到提升。

图31b为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构二的示意图，参考图31b所示，其与图31提供的磁性元件六的不同之处在于，所形成的第三布线层6包括了第三垂直部601，第七过渡水平部614和第三附加垂直部616，其中第三附加垂直部616和第三垂直部601通过第七过渡水平部614连接在一起。第三垂直部601直接与第三水平部602连接，而不是通过导电过孔连接。该结构能有效的提高第三布线层6的通流能力。其制作过程为，通过机械分割工艺形成第二垂直部301和第三垂直部601后，在整个结构的外表面上再通过金属化工艺形成第三布线层6。

图31c为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构三的示意图，参考图31c所示，其与图31提供的磁性元件六的不同之处在于，通过机械分割工艺形成第二垂直部301和第三垂直部601后，通过钻孔工艺将第三垂直部601和第七过渡水平部614切除，该孔位于相邻的两模块单元之间，再通过金属化工艺形成第三布线层6。

图32为本发明实施例三提供的磁性元件七的结构示意图，参考图32所示，另一种可能的结构形式中，磁芯1由里往外分别设置第一布线层2、第二布线层3、第三布线层6、第四布线层8，其中，四层金属布线层的结构可以在上述图27磁性元件四的基础上，增加一层表铜，以形成四层布线层结构，具体的工艺流程可以参考前述实施例，不再赘述。

由于第一绝缘层4在成型时会发生一定程度的化学收缩，导致第一绝缘层4与磁芯1之间会因为收缩程度不同而产生应力；以及整个模块在实际应用时受湿度和温度等外部环境变化而发生一定程度的物理伸缩，导致磁柱与外围材料(包括第一绝缘层4，第二绝缘层5、金属布线层)之间会因为伸缩程度不同而产生应力。无论是化学收缩还是物理伸缩，我们均可以用等效CTE来表征材料成型、以及受温度、湿度变化而引起自身尺寸的伸缩程度。不同材料会因为这种等效CTE的不匹配而引起应力增加，磁损耗也随之增加，降低了整个电源模块的效率。因此为了降低磁芯的受力，我们所选用的第一绝缘层4从170℃到室温的等效CTE会明显高于第二绝缘层5的等效CTE，使得第一绝缘层4的收缩程度明显大于其外围结构的收缩程度，进而导致第一绝缘层4与其外围结构之间产生剥离，此时磁芯不再受任何约束力；当然也可以选择一些能在大于170℃且小于260℃的温度范围内发生裂解的材料，例如聚乙烯醇(PVA),其中热稳定性PVA粉末加热到100℃左右时，外观逐渐发生变化；部分醇解的PVA在190℃左右开始熔化,200℃时发生分解；完全醇解的PVA在230℃左右开始熔化,240℃时分解，因此可以通过调整醇解度实现一定温度条件下材料的裂解，从而降低了第一绝缘层4的外围结构对磁芯1的约束力。

为降低磁芯受力，考虑另一种可能的结构，图31d为本发明实施例三提供的磁性元件六的变形结构四的示意图，如图31d所示，在第一绝缘层4与磁芯1之间设置一低熔点材料9，低熔点材料9的熔点低于200℃，例如材料石蜡，当温度升高到几十摄氏度时，即可达到石蜡的熔点，此时磁芯1与第一绝缘层4之间不再有任何作用力。以上所述的无论是将第一绝缘层4设置为易裂解材料还是在第一绝缘层4与磁芯1之间设置一低熔点材料，均需要设置一排气通道91，排气通道91的目的是将裂解或者融化的材料排出到模块外部。排气通道91可以位于磁芯1的上、下表面，也可以位于磁芯1的侧面，这里不做限制。

本实施例中，在腰型孔内继续打孔并通过金属化工艺形成金属布线层，这样会有效的减少功率模块的占地面积。在镀铜工艺中，腰形槽位置的铜厚一般会与该孔径相关，例如要形成70um的铜厚，所需的腰形孔直径最小要达到400um。很明显，第一布线层2和第三布线层6的侧壁铜厚明显大于第二布线层3的铜厚，载流能力有所不同。在实际应用中，例如一个48V转5V的LLC模块上所涉及的变压器模块，相比于原边绕组，副边绕组的电压低，电流大，因此可以在第一布线层2、第三布线层6上形成副边绕组，在第二布线层3上形成原边绕组。结合实施例一和实施例二，可以根据不同的应用选择对应的结构和工艺方法。

本实施例中，进一步地，金属绕组包括第一金属绕组、第二金属绕组和第三金属绕组；至少部分第一金属绕组形成于第一布线层2，至少部分第二金属绕组形成于第二布线层3，至少部分第三金属绕组形成于第三布线层6，至少部分第一金属绕组被第二绝缘层5覆盖，至少部分第二金属绕组被第三绝缘层7覆盖，至少部分第一金属绕组被第二金属绕组覆盖，至少部分第二金属绕组被第三金属绕组覆盖，至少部分第二绝缘层4被第二金属绕组覆盖，至少部分第三绝缘层7被第三金属绕组覆盖。例如，磁性元件可以用作变压器，3层金属布线层形成变压器的原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组。其中，第二布线层3形成原边绕组，第一布线层2形成第一副边绕组，第三布线层6形成第二副边绕组。或者，第二布线层3形成原边绕组，第一布线层2的一部分和第三布线层6的一部分形成第一副边绕组，第一布线层2的另一部分和第三布线层6的另一部分形成第二副边绕组。

需进一步说明的是，本申请所述的覆盖，可以是接触式覆盖，也可以是非接触式覆盖，如：投影覆盖。如上所述，“至少部分第一金属绕组被第二绝缘层4覆盖”中的“覆盖”是指接触式的覆盖。“至少部分第二绝缘层4被第二金属绕组覆盖”中的“覆盖”也是指接触式的覆盖。“至少部分第一金属绕组被第二金属绕组覆盖”中的“覆盖”是指非接触式的覆盖，即投影覆盖。

从电特性角度来看，由于所形成的金属绕组与磁芯1同一表面的距离几乎相等，即该平绕结构绕组各部分等效直径相近，因此等效阻抗相近，从而达到金属绕组分布均匀的效果。

需要说明的是，以上工艺流程是以一段磁柱上形成金属布线层绕组结构来进行说明。图33为本发明实施例提供的由两个单元对接形成的磁性元件的结构示意图，参考图33所示，在实际加工中，一磁性基板可以由多个磁柱拼接而成，在磁柱外围形成所需的金属绕组后，将拼板结构裁剪成独立的单元，然后将这些独立的单元拼接成一磁性元件，可以选择两个单元对接，或者四个单元收尾相接，实际拼接形式不限于此。以两个单元对接成一磁性元件为例，所形成的三维结构如图33所示，在两个磁柱之间需设置一气隙，该气隙的变化会导致变压器励磁电感的变化，为了获得一个需要的励磁电感值，会通过调节这个气隙的大小来实现。当然也可以在一个磁性基板上同时设置多个分区用以加工多个磁性元件，最后裁剪成独立的磁性元件。无论采用上述哪种拼板结构，均可以在一次流程工艺中同时产出多个磁性元件，大幅提高生产效率。

实施例四

基于本发明实施例一至实施例三所述的磁性元件的结构及其制作方法，本实施例中，图34为本发明实施例四提供的磁性元件的结构示意图一，参考图34所示，在可以在绝缘层101上形成多个腰形槽105结构。

以磁芯1外设置第一布线层2和第二布线层3，且第一布线层2为多匝绕组结构同时第二布线层3为单匝绕组结构为例，图35为本发明实施例四提供的磁性元件的制作方法的流程图，其具体制作方法包括以下步骤：

S701、在磁芯1的外侧形成第一绝缘层4。

S702、在第一绝缘层4上形成多个腰形槽105。参考图41所示。

S703、通过金属化工艺形成第一布线层2，通过机械分割工艺将第一布线层2分割形成多匝金属绕组。

图36为本发明实施例四提供的磁性元件的结构示意图二，参考图36所示，具体地，在第一绝缘层4上设置多个腰形槽105，并通过金属化工艺在腰形槽105内形成第一孔铜107，在第一绝缘层4上、下表面形成表铜106。腰形槽105的位置可配合表铜106多匝结构进行设计，例如腰形槽105对应表铜106的宽度，两腰形槽105的距离对应表铜106绕组的间隙。在腰形槽105端部中心位置采用机械分割工艺将第一孔铜107分割成靠近磁芯1的第一侧壁铜和远离磁芯1的第二侧壁铜，表铜105也分割为靠近磁芯1的第一表铜和远离磁芯1的第二表铜。第一侧壁铜和第一表铜连接组成第一布线层2。

S704、在第一布线层2外形成第二绝缘层5和第二布线层3。

其中，设置多个腰形槽，能保证腰形槽两侧的结构有较好的连接关系，结构会更加稳定，受力更均匀，对工艺制程的稳定性也会更好。

参考图18所示的结构，即第一布线层2为多匝金属绕组结构，第二布线层3为单匝金属绕组结构。可以基于上述图36，采用塞孔工艺将孔槽填平，形成第二绝缘层5，然后在靠近第一侧壁铜的位置采用钻孔工艺、并通过金属化工艺形成第一导电柱和第三表铜，该第一导电柱和第三表铜将多段第二侧壁铜和第二表铜连接成一整体，即形成了第二布线层3。

实施例五

本发明实施例五提供一种功率模块，包括：功率开关和如上实施例一至实施例四所述的磁性元件，功率开关和磁性元件中的绕组电性连接。

其中，功率模块包括了变压器模块，磁芯上由内往外依次设置了第一绝缘层、第一布线层、第二绝缘层、第二布线层、第三绝缘层、第三布线层。

图37为本发明实施例五提供的一种功率模块各端点的电气示意图，图38为本发明实施例五提供的功率模块中变压器模块部分的结构俯视图。第三布线层的金属绕组例如作为变压器模块的副边S2，且该绕组结构的两端包括第一端和第二端，在变压器模块的外表面可分别形成第一表贴式引脚V0和第二表贴式引脚D2，第一布线层的金属绕组例如作为变压器模块的副边S1，且该绕组结构的两端也具有第一端和第二端，由于第一布线层的金属绕组位于该变压器模块的内层且被绝缘层覆盖，因此可以通过过孔(图未示)连接到外层的第一表贴式引脚V0和第三表贴式引脚D1。第二布线层的金属绕组例如作为原边绕组P，且该绕组结构的两端也具有第一端和第二端，并通过过孔连接到外层的第四表贴式引脚P1和第五表贴式引脚P2，以用于和外部电路电性连接。

进一步地，如图37所示，功率模块还包括一第一功率开关(SR1)和一第二功率开关(SR2)，其中，所述第一功率开关的第一端和第二表贴式引脚D2电性连接，第二功率开关的第一端和所述第三表贴式引脚D1电性连接，所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第二端电性连接，并连接到第一表贴式引脚V0，但本实施例并不以此为限，图示的每个功率开关实际还可根据器件的功率等级由多个功率开关并联等效。

进一步地，功率模块还包含一电容模块，例如作为LC谐振电容或者输出电容等不同功用，本发明不以此为限。进一步地，该电容模块位于载板上且邻近所述变压器模块设置，该电容模块与所述第一表贴式引脚电性V0连接。功率模块还可以包括LLC原边功率单元、控制器等，以使功率模块作为LLC变换器。

需要说明的是，上述功率模块并不限于LLC变换器，也同样适用于任何含变压器模块的电路，比如反激变换器，全桥电路等。

可以看出，功率模块易于模块化生产，先将多个功率开关集成在一个载板上，形成开关模块，然后将多个变压器模块表贴至开关模块上，最后进行切割，从而可以一次生产多个功率模块，但本发明并不以此为限。

更进一步地，功率开关和变压器模块的多个输出PIN直接连接，连接损耗小；变压器模块的原副边回路直接耦合在一起，绕阻交流阻抗小，交流损耗小，但本发明并不以此为限。

图39为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图一，如图39所示，在实际应用中，第一金属绕组、第二金属绕组和第三金属绕组可以对应的位于第一布线层、第二布线层和第三布线层，过孔用虚线是表示该过孔和实线过孔不在同一截面。

图40为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图二，图41为本发明实施例五提供的金属绕组的排布示意图三，参考图40和图41所示，金属绕组和布线层也可以错层排布。

图40中，第一金属绕组，平绕于磁芯1，包含形成于第一布线层的第一段绕组821和形成于第三布线层的第二段绕组822，第一段绕组821的第一端通过过孔电性连接至第二段绕组822的第一端，第一段绕组821的第二端通过过孔电性连接至第一表贴式引脚V0，第二段绕组822的第二端连接至第三表贴式引脚D1。图41中，第三金属绕组，也平绕于磁芯1，包含设置于第一布线层的第三段绕组831和形成于第三布线层的第四段绕组832，第三段绕组831的第一端通过过孔连接至第四段绕组832的第一端，第四段绕组832的第二端形成第二表贴式引脚D2。且第三段绕组831的第二端通过过孔连接至第一表贴式引脚V0。这样，第一金属绕组和第三金属绕组就形成了如图37所示变压器副边绕组S1,S2的连接结构。图37中变压器的绕组P则为图40和41中的位于第二布线层的箔绕的第二金属绕组81。图40和41中的副边绕组S1,S2通过错层的排布方法布置，这相比于图39所示的同一绕组位于同一层布线层的排布方式而言，将大大改善两个绕组之间的对称性，使得电路在工作过程中流经第一，第二功率开关的电流均流效果得到显著提高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (25)

1.一种磁性元件，其特征在于，包括：

磁芯；

金属布线层，所述金属布线层平绕于所述磁芯的至少一段磁柱的表面，所述金属布线层包括垂直部和水平部，至少部分所述垂直部通过机械分割形成多匝金属绕组。

2.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述金属布线层包括第一布线层和位于所述第一布线层外侧的第二布线层，所述磁芯和所述第一布线层之间设置有第一绝缘层，所述第一布线层和所述第二布线层之间设置有第二绝缘层；

所述第一布线层包括垂直连接的第一垂直部和第一水平部，所述第二布线层包括垂直连接的第二垂直部和第二水平部。

3.根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述第二布线层还包括第一过渡水平部，所述第一过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第二垂直部和所述第一过渡水平部垂直连接，所述第二水平部和所述第一过渡水平部通过第一导电柱连接。

4.根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述第二布线层还包括第一附加垂直部，所述第二垂直部和所述第一附加垂直部相互平行且均与所述第二水平部垂直连接。

5.根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述金属布线层至少形成第一金属绕组和第二金属绕组；

至少部分所述第一金属绕组形成于所述第一布线层，至少部分所述第二金属绕组形成于所述第二布线层，至少部分所述第一金属绕组被所述第二绝缘层覆盖，至少部分所述第一金属绕组被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第二绝缘层被所述第二金属绕组覆盖。

6.根据权利要求2-4任一项所述的磁性元件，其特征在于，所述金属布线层还包括位于所述第二布线层外侧的第三布线层，所述第二布线层和所述第三布线层之间设置有第三绝缘层；

所述第三布线层包括垂直连接的第三垂直部和第三水平部。

7.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述第三布线层还包括：第二过渡水平部和第三过渡水平部；

所述第二过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第三过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第二过渡水平部垂直连接，所述第二过渡水平部和所述第三过渡水平部通过第二导电柱连接，所述第三过渡水平部和所述第三水平部通过第三导电柱连接。

8.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述第三布线层还包括：第二附加垂直部、第四过渡水平部和第五过渡水平部；

所述第四过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第五过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第四过渡水平部垂直连接，所述第四过渡水平部和所述第五过渡水平部通过第四导电柱连接，所述第二附加垂直部和所述第五过渡水平部垂直连接，所述第五过渡水平部和所述第三水平部通过第五导电柱连接。

9.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述第三布线层还包括：第六过渡水平部；

所述第六过渡水平部和所述第一水平部共面，所述第三垂直部和所述第六过渡水平部垂直连接，所述第六过渡水平部和所述第三水平部通过第六导电柱连接。

10.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述第三布线层还包括：第七过渡水平部；

所述第七过渡水平部和所述第二水平部共面，所述第三垂直部和所述第七过渡水平部垂直连接，所述第七过渡水平部和所述第三水平部通过第七导电柱连接。

11.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第七过渡水平部设置在所述第三垂直部的远离所述第二垂直部的一侧；

和/或，所述第七过渡水平部设置在所述第三垂直部的靠近所述第二垂直部的一侧。

12.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第三布线层还包括：第三附加垂直部；

所述第三附加垂直部和所述第三垂直部平行设置，所述第三附加垂直部通过所述第七过渡水平部与所述第三垂直部连接。

13.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述金属布线层至少形成第一金属绕组、第二金属绕组和第三金属绕组；

至少部分所述第一金属绕组形成于所述第一布线层，至少部分所述第二金属绕组形成于所述第二布线层，至少部分所述第三金属绕组形成于所述第三布线层，至少部分所述第一金属绕组被所述第二绝缘层覆盖，至少部分所述第二金属绕组被所述第三绝缘层覆盖，至少部分所述第一金属绕组被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第二金属绕组被所述第三金属绕组覆盖，至少部分所述第二绝缘层被所述第二金属绕组覆盖，至少部分所述第三绝缘层被所述第三金属绕组覆盖。

14.根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绝缘层从170℃到室温的等效热膨胀系数高于所述第二绝缘层的等效热膨胀系数；

或者，所述第一绝缘层的裂解温度为170℃-260℃；

或者，所述第一绝缘层和所述磁芯之间设置有低熔点材料，所述低熔点材料的熔点温度低于200℃。

15.一种磁性元件的制作方法，其特征在于，包括：

在磁芯的至少一段磁柱的外侧形成绝缘层；

通过金属化工艺在所述绝缘层的外侧形成金属布线层；

通过机械分割工艺将至少部分所述金属布线层分割成多匝金属绕组。

16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于，所述通过金属化工艺在所述绝缘层的外侧形成金属布线层具体包括：

采用钻孔工艺在所述绝缘层上形成第一腰形槽，所述第一腰形槽的数量为一个或多个；

采用金属化工艺在所述绝缘层表面和所述第一腰形槽的内表面分别形成表铜和第一孔铜，所述表铜和所述第一孔铜共同形成所述金属布线层；

所述通过机械分割工艺将至少部分所述金属布线层分割成多匝金属绕组具体包括：

通过机械分割工艺将所述第一孔铜分割成多段结构，并使多段所述第一孔铜与多段所述表铜对应连接以形成多匝绕组。

17.根据权利要求16所述的制作方法，其特征在于，在所述采用金属化工艺在所述绝缘层表面和所述第一腰形槽的内表面分别形成表铜和第一孔铜之后，还包括：

在所述第一腰形槽端部沿着所述第一腰形槽的深度方向，采用机械分割工艺将所述表铜分割为靠近所述磁芯的第一表铜和远离所述磁芯的第二表铜，将所述第一孔铜分割为靠近所述磁芯的第一侧壁铜和远离所述磁芯的第二侧壁铜；

其中，所述第一表铜和所述第一侧壁铜分别作为第一水平部和第一垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第一布线层，所述第一布线层和所述磁芯之间的绝缘层为第一绝缘层。

18.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于，还包括：

将绝缘材料压入所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间的间隙并高出所述第一布线层一定高度，以形成第二绝缘层；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第二绝缘层的上分别形成第一导电柱和第三表铜，所述第一导电柱位于所述第二表铜上；

其中，所述第三表铜、所述第二表铜、所述第二侧壁铜分别作为第二水平部、第一过渡水平部、第二垂直部，与所述第一导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层。

19.根据权利要求18所述的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述第二布线层的外侧形成第三绝缘层；

通过金属化工艺在所述第三绝缘层的外侧形成第三布线层，所述第三布线层包括第三垂直部和第三水平部。

20.根据权利要求18所述的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述绝缘层的上下表面和侧面且远离所述表铜和第一孔铜的位置上分别形成第四表铜和第三侧壁铜，所述第四表铜和所述表铜共面，所述第三侧壁铜和所述第一孔铜平行；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第二绝缘层上分别形成第二导电柱和第五表铜，所述第二导电柱和所述第五表铜位于所述第四表铜的上方，所述第五表铜和所述第三表铜共面；

在所述第二布线层上压入绝缘材料以形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层的表面分别形成第三导电柱和第六表铜，所述第三导电柱位于所述第五表铜的上方；

其中，所述第三侧壁铜、所述第四表铜、所述第五表铜、所述第六表铜分别作为第三垂直部、第二过渡水平部、第三过渡水平部、第三水平部，与所述第二导电柱、所述第三导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

21.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于，还包括：

将绝缘材料压入所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间的间隙并高出所述第一布线层一定高度，以形成第二绝缘层；

采用钻孔工艺在所述第一侧壁铜和所述第二侧壁铜之间形成第二腰形槽；

通过金属化工艺在所述第二绝缘层表面形成第七表铜，并在所述第二腰形槽的内表面形成第二孔铜。

22.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述第二腰形槽端部沿着所述第二腰形槽的深度方向，采用机械分割工艺将所述第七表铜分割为靠近所述磁芯的第八表铜和远离所述磁芯的第九表铜，将所述第二孔铜分割为靠近所述磁芯的第四侧壁铜和远离所述磁芯的第五侧壁铜；

其中，所述第八表铜、所述第四侧壁铜分别作为第二水平部、第二垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层；

在所述第二绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内形成第四导电柱，所述第四导电柱位于所述第二表铜的上方；

在所述第二布线层外侧形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层上分别形成第五导电柱和第十表铜，所述第五导电柱位于所述第九表铜的上方；

其中，所述第二侧壁铜、所述第二表铜、所述第五侧壁铜、所述第九表铜、所述第十表铜分别作为第三垂直部、第四过渡水平部、第二附加垂直部、第五过渡水平部、第三水平部，与所述第四导电柱、第五导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

23.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，还包括：

所述第七表铜和第二孔铜分别作为第二水平部和第二垂直部，共同形成平绕于所述磁芯的第二布线层；

在所述第二布线层外侧形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上打孔，并通过金属化工艺在孔内和所述第三绝缘层上分别形成第六导电柱和第十一表铜，所述第六导电柱位于所述第二表铜的上方；

其中，所述第二侧壁铜、所述第二表铜、所述第十一表铜分别作为第三垂直部、第六过渡水平部、第三水平部，与所述第六导电柱共同形成平绕于所述磁芯的第三布线层。

24.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于，所述在磁芯的外侧形成绝缘层具体包括：

在所述磁芯的外侧通过喷涂、浸渍、电泳、静电喷涂、化学气象沉积、物理气象沉积或蒸镀绝缘材料以形成所述绝缘层；或者，

在所述磁芯的外侧注塑绝缘材料以形成所述绝缘层；或者，

在一个PCB芯板上加工出一个空槽，将所述磁芯放入所述空槽内，并使得所述磁芯与所述PCB芯板在同一水平面上，在所述磁芯和所述PCB芯板的间隙内压入绝缘材料，并使得所述绝缘材料高出所述PCB芯板表面一定高度，所述PCB芯板和所述绝缘材料组成所述绝缘层。

25.一种功率模块，其特征在于，包括：功率开关和如权利要求1至14中任一项所述的磁性元件，所述功率开关和所述磁性元件中的绕组电性连接。

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