CN112786292A - 贴片变压器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种贴片变压器及其制备方法，包括：磁芯骨架，包括中柱及对称设置的两个叶摆，所述两个叶摆上分别设置有数量相等的至少两个磁芯电极；磁芯绕组，包括至少两个绕圈，每一绕圈在所述中柱上绕线形成线圈，两端做分别与所述两个叶摆上的所述磁芯电极连接；线路板，所述线路板上设置有与所述磁芯电极对应的焊盘，所述焊盘与所述磁芯电极连接；磁粉胶，包括磁粉与环氧树脂胶，设置在所述线路板靠近所述磁芯电极的一面，包裹所述磁芯骨架及磁芯绕组。通过在环氧树脂胶中加入磁粉形成磁粉胶，减少磁粉胶与磁芯的热膨胀系数的差异，使用磁粉胶进行预塑封，材料之间热胀冷缩量差异也很小，有效减少磁芯开裂的现象。

Description

贴片变压器及其制备方法

技术领域

本申请涉及变压器技术领域，具体涉及一种贴片变压器及其制备方法。

背景技术

模块化是现代电子信息技术的主要趋势，电源模块也在不断增加，开关电源正朝着轻，小，薄，高可靠，高稳定，高频率，高效率方向发展，辅助电源是开关电源的基本子模块，而变压器是辅助电源模块的基本器件。

目前传统的绕线变压器由于本身磁芯组装结构的限制，绕线制品四周并未填充磁性模塑料，当使用在塑封环境时，环境塑封料就会填充绕线制品的四周，而环境塑封料与磁芯的CTE(coefficient of thermal expansion，热膨胀系数)差异较大，当环境温度反复骤变后，材料之间热胀冷缩量的差异也很大，磁芯容易开裂，最终导致电性能变化，因此，现有的变压器无法适应PSIP(封装电源)塑封环境。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种贴片变压器及其制备方法，以解决现有的变压器无法适应PSIP塑封环境的问题。

本申请的第一方面，提供的一种贴片变压器，包括：

磁芯骨架，包括磁芯中柱及对称设置的两个叶摆，所述两个叶摆上分别设置有数量相等的至少两个磁芯电极；

磁芯绕组，包括至少两个绕圈，每一绕圈在所述中柱上绕线形成线圈，两端做分别与所述两个叶摆上的所述磁芯电极连接；

线路板，所述线路板上设置有与所述磁芯电极对应的焊盘，所述焊盘与所述磁芯电极连接；

磁粉胶，所述磁粉胶粘接在所述线路板靠近所述磁芯电极的一面，所述磁粉胶还包裹所述磁芯骨架及磁芯绕组。

可选的，所述磁粉胶中磁粉的质量比例为20％-90％，磁粉为镍锌铁氧体粉。

可选的，所述线路板两面均设置有所述焊盘，且对应位置的焊盘导通。

可选的，所述磁芯电极包含8个，对称设置在所述两个叶摆上，每个磁芯电极设置有Ag-Ni-Sn镀层。

可选的，所述绕圈的末端垂直于同一侧叶摆上的磁芯电极的连线。

本申请上述贴片变压器，通过在磁芯骨架的磁芯电极上贴合线路板，将磁芯电极引接至焊盘上，实现了塑封过程中对磁芯电极的保护；采用包含环氧树脂胶和磁粉的磁粉胶，磁粉可以调节磁粉胶的热膨胀系数，减少磁粉胶与磁芯的热膨胀系数的差异，使用磁粉胶进行预塑封，包裹磁芯骨架及磁芯绕组，当环境温度反复骤变后，材料之间热胀冷缩量差异也很小，有效减少磁芯开裂的现象，可以适应PSIP(封装电源)塑封环境。

第二方面，提供一种贴片变压器的制备方法，包括：

提供一磁芯骨架，所述磁芯骨架包括中柱、对称设置的两个叶摆及设置在叶摆上的磁芯电极；

在所述中柱上缠绕线圈，将线圈的两端分别固定在所述两个叶摆的磁芯电极上，形成绕线制品；

提供线路板，将绕线制品贴在线路板上，使所述磁芯电极与所述线路板的焊盘相贴合，形成贴片制品；

采用磁性环氧树脂对所述贴片产品进行灌封，固化磁性环氧树脂以形成灌封制品；

对所述灌封制品按预设的尺寸进行切割和打磨，形成所述贴片变压器。

可选的，所述在所述中柱上缠绕线圈，将线圈的两端分别固定在所述两个叶摆的磁芯电极上，形成绕线制品，包括：

提供两漆包铜线，两漆包铜线的开始端分别挂在同一侧叶摆的两个所述磁芯电极上，通过热压焊接固定；

采用双线并绕的方式，将两根漆包铜线在所述中柱上进行预设圈数的绕线；

所述两漆包铜线的絓中端分别挂在另一侧边住的两个所述磁芯电极上，通过热压焊接固定，形成所述绕线制品。

可选的，所述将绕线制品贴在线路板上，使所述磁芯电极与所述线路板的焊盘相贴合，形成贴片制品，包括：

在线路板的焊盘上涂刷锡膏，将所述绕线制品的磁芯电极与所述焊盘相贴合；

将贴合后的产品通过回流焊炉进行回流焊，形成所述贴片制品。

可选的，所述采用磁性环氧树脂对所述贴片产品进行灌封，固化磁性环氧树脂以形成灌封制品，包括：

取若干贴片产品，将各贴片产品的线路板对齐放置至预设的治具中；

将所述磁性环氧树脂灌注至所述治具中；

将治具置于烘箱中烘烤，直至所述磁性环氧树脂固化；

将固化后的产品从治具中取下，形成所述灌封制品。

可选的，将所述磁性环氧树脂灌注至所述治具中之前，还包括：

按预设的比例混合磁粉与环氧树脂胶，并进行搅拌；

将搅拌后的物料进行离心搅拌脱泡，形成所述磁性环氧树脂。

本申请上述贴片变压器的制备方法，采用带有中柱及叶摆的磁芯骨架进行缠绕线圈，无需使用传统变压器的骨架及绝缘胶带，可以有效减小产品尺寸，并且通过对封灌制品进行切割和打磨形成贴片变压器，切割和打磨的尺寸可以按需进行调节，产品灵活性较高；通过在环氧树脂胶中加入磁粉形成磁粉胶，可以调节磁粉胶的热膨胀系数，减少磁粉胶与磁芯的热膨胀系数的差异，使用磁粉胶进行预塑封，包裹磁芯骨架及磁芯绕组，当环境温度反复骤变后，材料之间热胀冷缩量差异也很小，有效减少磁芯开裂的现象，可以适应PSIP(封装电源)塑封环境。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例提供的贴片变压器的磁芯结构示意图；

图2为本申请实施例提供的贴片制品的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的贴片变压器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的灌封制品的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的贴片变压器的制备方法的基本流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本申请实施例提供一种贴片变压器，包括：由磁芯骨架与磁芯绕组所组成的磁芯、线路板31、磁粉胶41。

如图1所示，磁芯骨架包括中柱12，及对称设置在中柱12两端的两个叶摆11，磁芯骨架呈类“工”字形，两个叶摆11上分别设置有数量相等的至少两个磁芯电极13，即每个叶摆11上至少两个，一共至少四个磁芯电极13，每一个叶摆11上的所有磁芯电极13位于同一直线上，一个叶摆11上的所有磁芯电极13的连线与另一叶摆11上的所有磁芯电极13的连线平行。磁芯绕组包括至少两个绕圈21，绕圈21的数量与一侧叶摆11上磁芯电极13的数量一致，即一侧叶摆11上设置有两个磁芯电极13时，磁芯绕组则包括两个绕圈21，图1以一侧叶摆11上设置有四个磁芯电极13，磁芯绕组包括四个绕圈21为例，每一绕圈21在中柱12上绕线形成线圈，绕线的圈数可以根据实际应用场景进行调整，在此不作限定；绕圈21的两端分别与两个叶摆11上的磁芯电极13连接，即绕圈21的一端设置在一侧叶摆11的磁芯电极13上，另一端设置在另一侧叶摆11的磁芯电极13上，每个磁芯电极13只与一个绕圈21的一端连接，连接的方式为焊接或者粘接等，实现绕圈21的引出端与磁芯电极13导通且相互固定即可。在本实施方式中，磁芯骨架采用Ni-Zn(镍锌)铁氧体，磁芯绕组采用漆包铜线。本申请的叶摆11指磁芯边柱，设置在中柱12的两端，与中柱构成哑铃状(或说类“工”字形)的磁芯骨架。

如图2所示，线路板31上设置有焊盘32，焊盘32分别对应设置在线路板31的两面，且两面对应的焊盘32分别导通，焊盘32的数量与磁芯电极13的数量相等，位置与磁芯电极13相对应，线路板31一面的焊盘32与各磁芯电极13分别连接，连接的方式为焊接或者粘接等，实现焊盘32与磁芯电极13导通且相互固定即可。图示以磁芯电极13设置有8个为例，对应的，线路板31的两面各设置有8个焊盘32，且对应的焊盘32导通，即形成8组相互导通的、位于线路板31两面的焊盘32，通过设置线路板31和焊盘32实现对磁芯电极13在灌封过程中的保护，并将磁芯电极13转接到焊盘32上。

磁粉胶41，包括磁粉与环氧树脂胶，如图3所示，磁粉胶41粘接在线路板31靠近磁芯电极13的一面，完全包裹磁芯骨架及磁芯绕组。磁粉胶41跟线路板31一起作为塑封结构完全包裹磁芯骨架及磁芯绕组。其中磁粉在磁粉胶41中所占的质量比例可为20％-90％，磁粉可采用Ni-Zn(镍锌)铁氧体粉，或Mn-Zn(锰锌)铁氧体粉等其他软磁体粉。

上述实施例通过包含环氧树脂胶和磁粉的磁粉胶41，磁粉可以调节磁粉胶41的热膨胀系数，减少磁粉胶41与磁芯的热膨胀系数的差异，使用磁粉胶41作为塑封剂包裹磁芯骨架及磁芯绕组，当环境温度反复骤变后，材料之间热胀冷缩量差异也很小，有效减少磁芯开裂的现象，可以适应PSIP(封装电源)塑封环境。

在一些实施方式中，在一个中柱12指向另一个中柱12的方向上，中柱12的截面面积不大于叶摆11的截面面积，且叶摆11的截面完全覆盖中柱12的截面，且叶摆11的截面完全覆盖中柱12及缠绕在中柱12上的线圈，叶摆11覆盖中柱12及线圈，有效提升空间利用率，减小贴片变压器的体积，使贴片变压器尺寸小型化。

在一些实施方式中，线路板31采用FPC板(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)，FPC板为双面铜箔结构，焊盘32与磁芯电极13之间设置有锡膏，通过锡膏焊接焊盘32与磁芯电极13，本实施例采用的锡膏即焊锡膏，为本领域中用于回流焊的焊接材料。在另一些实施方式中，线路板31可以采用PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)。

在一些实施方式中，磁芯电极13包括8个，对称设置在两个叶摆11上，每个磁芯电极13上设置有Ag-Ni-Sn镀层，为依次堆叠的三层镀层结构，最外层为金、中间层为镍、最底层为银。对应的磁芯绕组包括4个绕圈21，分别为两个初组绕组及两个次级绕组。

在一些实施方式中，绕圈21的两端在磁芯电极13上直角引出焊接固定，直角引出是指绕圈21两端与磁芯电极13焊接的铜钱垂直于同一侧叶摆11上磁芯电极13的连线，通过直角引出增加了绕圈21之间的安全距离，降低产品短路风险。

基于同样的发明构思，本申请实施例提供一种贴片变压器的制备方法，图5所示，包括：

S1100、提供一磁芯骨架，磁芯骨架包括中柱12、对称设置的两个叶摆11及设置在叶摆11上的磁芯电极13；

S1200、在中柱12上缠绕线圈，将线圈的两端分别固定在两个叶摆11的磁芯电极13上，形成绕线制品；

在磁芯骨架的中柱12上缠绕线圈，缠绕的圈数可以根据实际应用场景进行调整，在此不作限定。并将线圈的两端分别固定在两个叶摆11的磁芯电极13上。

具体的，提供两漆包铜线，两漆包铜线的开始端分别挂在同一侧叶摆11的两个磁芯电极13上，通过热压焊接固定；然后采用双线并绕的方式，将两根漆包铜线在中柱12上进行预设圈数的绕线，构成一个初级绕组和一个次级绕组；两漆包铜线的结束端分别挂在另一侧边住的两个磁芯电极13上，通过热压焊接固定；通过该方式缠绕足够量数量的绕圈21，形成如图1所示的绕线制品，其中，图1为四组绕圈21的图示。

在另一些实施方式中，以绕线制品包括四个绕圈为例，首先采用如上述的双线并绕的方式，构成一个初级绕组和一个次级绕组，然后分别以单根漆包铜线进行绕线，形成别一个初级绕组和次级绕组。

在一些实施方式中，所有绕圈21的挂线(开始端及结束端)采用直角引出的方式，即挂线垂直于所在叶摆11上所有磁芯电极13的连线。

S1300、提供线路板，将绕线制品贴在线路板31上，使磁芯电极13与线路板31的焊盘32相贴合，形成贴片制品；

具体的，在线路板31的焊盘32上涂刷锡膏，将绕线制品的磁芯电极13与焊盘32相贴合；本实施方式中采用的锡膏为本领域中用于回流焊的焊锡膏。将贴合后的产品通过回流焊炉进行回流焊，在260℃-300℃温度下回流10-60秒在形成如图2所示的贴片制品。

在另一些实施方式中，锡膏可以完整地涂刷在线路板31贴合磁芯电极13的一整面，不限于涂刷在焊盘32上。

S1400、采用磁性环氧树脂对贴片产品进行灌封，固化磁性环氧树以形成灌封制品；

具体的，取若干贴片产品，将各贴片产品的线路板31对齐放置至预设的治具中，本实施方式中，治具包括底板及注胶型框，首先将各贴片产品的线路板31对齐放置到治具的底板上，然后将注胶型框对齐线路板31并通过螺丝与板相固定，并将整个治具放置在水平面上；然后将磁性环氧树脂灌注至治具中，以灌封所有贴片产品；将灌注了磁性环氧树脂的治具置于烘箱中采用100℃-150℃温度恒温烘烤100-150分钟，直至磁性环氧树脂固化形成磁粉胶41后，将固化后的产品从治具中取下，形成如图4所示的灌封制品。

在一些实施方式中，将磁性环氧树脂灌注至治具中之前，还包括：按预设的比例混合磁粉与环氧树脂胶，并进行搅拌；将搅拌后的物料进行离心搅拌脱泡，形成磁性环氧树脂。本实施方式中磁粉在磁性环氧树脂所占的质量比例为20％-90％。

S1500、对灌封制品按预设的尺寸进行切割和打磨，形成贴片变压器。

对灌封制品按磁芯的位置进行切割，分解成单独的若干变压器毛坯，然后按照预设的尺寸进行进一步的切割和打磨，形成如图3所示的贴片变压器。

在一实施方式中，在进行切割和打磨时可以将线路板31一同进行切割，不受限于切割磁粉胶41，预设的尺寸可以根据实际应用场景进行调整，保证每个贴片变压器的磁芯都被磁粉胶41全部包裹即可。

采用带有中柱及叶摆的磁芯骨架进行缠绕线圈，无需使用传统变压器的骨架及绝缘胶带，可以有效减小产品尺寸，并且通过对封灌制品进行切割和打磨形成贴片变压器，切割和打磨的尺寸可以按需进行调节，产品灵活性较高；通过在环氧树脂胶中加入磁粉形成磁粉胶，可以调节磁粉胶的热膨胀系数，减少磁粉胶与磁芯的热膨胀系数的差异，使用磁粉胶进行预塑封，包裹磁芯骨架及磁芯绕组，当环境温度反复骤变后，材料之间热胀冷缩量差异也很小，有效减少磁芯开裂的现象，可以适应PSIP(封装电源)塑封环境在一些实施方式中，一个线路板31上可以贴合多个磁芯，线路板31上设置有与多个磁芯的磁芯电极13对应的焊盘32，在上述S1300中，在线路板31上涂刷锡膏后，将多个磁芯贴合到同一个线路板31上，形成包含多个磁芯的贴片制品。然后放置到治具中利用磁性环氧树脂进行灌封，磁性环氧树脂固化后进行切割以形成若干单颗的贴片变压器。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种贴片变压器，其特征在于，包括：

磁芯骨架，包括磁芯中柱及对称设置的两个叶摆，所述两个叶摆上分别设置有数量相等的至少两个磁芯电极；

磁芯绕组，包括至少两个绕圈，每一绕圈在所述中柱上绕线形成线圈，每一绕圈的两端做分别与所述两个叶摆上的所述磁芯电极连接；

线路板，所述线路板上设置有与所述磁芯电极对应的焊盘，所述焊盘与所述磁芯电极连接；

磁粉胶，包括磁粉与环氧树脂胶，所述磁粉胶粘接在所述线路板靠近所述磁芯电极的一面，所述磁粉胶还包裹所述磁芯骨架及磁芯绕组。

2.根据权利要求1所述的贴片变压器，其特征在于，所述磁粉胶中磁粉的质量比例为20％-90％，磁粉为镍锌铁氧体粉。

3.根据权利要求1所述的贴片变压器，其特征在于，所述线路板两面均设置有所述焊盘，且对应位置的焊盘导通。

4.根据权利要求1所述的贴片变压器，其特征在于，所述磁芯电极包含8个，对称设置在所述两个叶摆上，每个磁芯电极设置有Ag-Ni-Sn镀层。

5.根据权利要求1所述的贴片变压器，其特征在于，所述绕圈的末端垂直于同一侧叶摆上的磁芯电极的连线。

6.一种贴片变压器的制备方法，其特征在于，包括：

提供一磁芯骨架，所述磁芯骨架包括中柱、对称设置的两个叶摆及设置在叶摆上的磁芯电极；

在所述中柱上缠绕线圈，将线圈的两端分别固定在所述两个叶摆的磁芯电极上，形成绕线制品；

提供线路板，将绕线制品贴在线路板上，使所述磁芯电极与所述线路板的焊盘相贴合，形成贴片制品；

采用磁性环氧树脂对所述贴片产品进行灌封，固化磁性环氧树脂以形成灌封制品；

对所述灌封制品按预设的尺寸进行切割和打磨，形成所述贴片变压器。

7.根据权利要求6所述的贴片变压器的制备方法，其特征在于，所述在所述中柱上缠绕线圈，将线圈的两端分别固定在所述两个叶摆的磁芯电极上，形成绕线制品，包括：

提供两漆包铜线，两漆包铜线的开始端分别挂在同一侧叶摆的两个所述磁芯电极上，通过热压焊接固定；

采用双线并绕的方式，将两根漆包铜线在所述中柱上进行预设圈数的绕线；

所述两漆包铜线的絓中端分别挂在另一侧边住的两个所述磁芯电极上，通过热压焊接固定，形成所述绕线制品。

8.根据权利要求6所述的贴片变压器的制备方法，其特征在于，所述将绕线制品贴在线路板上，使所述磁芯电极与所述线路板的焊盘相贴合，形成贴片制品，包括：

在线路板的焊盘上涂刷锡膏，将所述绕线制品的磁芯电极与所述焊盘相贴合；

将贴合后的产品通过回流焊炉进行回流焊，形成所述贴片制品。

9.根据权利要求6所述的贴片变压器的制备方法，其特征在于，所述采用磁性环氧树脂对所述贴片产品进行灌封，固化磁性环氧树脂以形成灌封制品，包括：

取若干贴片产品，将各贴片产品的线路板对齐放置至预设的治具中；

将所述磁性环氧树脂灌注至所述治具中；

将治具置于烘箱中烘烤，直至所述磁性环氧树脂固化；

将固化后的产品从治具中取下，形成所述灌封制品。

10.根据权利要求9所述的贴片变压器的制备方法，其特征在于，将所述磁性环氧树脂灌注至所述治具中之前，还包括：

按预设的比例混合磁粉与环氧树脂胶，并进行搅拌；

将搅拌后的物料进行离心搅拌脱泡，形成所述磁性环氧树脂。

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