CN114823050A - 一种隔离变压器及电子元件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种隔离变压器及电子元件，涉及半导体技术领域。隔离变压器包括：第一线圈组、第二线圈组、塑封体、金属层、第一衬底和第二衬底；第一衬底和第二衬底设置在塑封体内；第一线圈组至少有一部分设置在塑封体内位于第一区域和第二区域之外的区域，第二线圈组至少有一部分设置在塑封体内位于第一区域和第二区域之外的区域，第一区域为第一衬底在预设方向上的投影范围区域，第二区域为第二衬底在预设方向上的投影范围区域；第一衬底和第二衬底通过第一线圈组和/或第二线圈组电性连接。本申请对隔离变压器的结构进行了优化，将隔离变压器设置在芯片封装的塑封体中，有效地增加了隔离变压器的尺寸、隔离层厚度，提高了隔离变压器的性能。

Description

一种隔离变压器及电子元件

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种隔离变压器及电子元件。

背景技术

隔离器包括电容隔离器和变压器隔离器，是一种可以断开地环路，隔离高压的同时保持信号或功率传输的电子器件。器件分为发送器和接收器两颗芯片。两颗芯片之间通过一隔离结构相连，如一组半导体绝缘介质的高压隔离电容相连。隔离器在工业总线、智能电表、光伏逆变等领域应用广泛，但是其隔离耐压能力受到片上集成的隔离电容或者隔离变压器的限制，因此产品的可靠性、抗雷击、抗浪涌能力难以进一步提高。

目前的隔离器中的隔离变压器中，其共同点是通过晶圆制造的后道工艺，将微型隔离变压器集成在芯片的表面。导致隔离变压器尺寸较小，绝缘层厚度较小，辐射能力较弱，抗干扰能力较低，隔离变压器的性能较差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种隔离变压器及电子元件，以改善现有技术中存在的隔离变压器性能较差的问题。

为了解决上述问题，第一方面，本申请实施例提供了一种隔离变压器，包括：第一线圈组、第二线圈组、塑封体、第一衬底和第二衬底；

所述第一衬底和所述第二衬底设置在所述塑封体内；

所述第一线圈组至少有一部分设置在所述塑封体内位于第一区域和第二区域之外的区域，所述第二线圈组至少有一部分设置在所述塑封体内位于所述第一区域和所述第二区域之外的区域，所述第一区域为所述第一衬底在预设方向上的投影范围区域，所述第二区域为所述第二衬底在所述预设方向上的投影范围区域；

所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一线圈组和/或所述第二线圈组电性连接。

在上述实现方式中，通过将两个线圈组设置在隔离变压器的塑封体内，使两个线圈组至少有一部分位于第一衬底和第二衬底对应的第一区域和第二区域之外，两个芯片衬底通过第一线圈组和/或第二线圈组进行电性连接，以将隔离变压器设置在芯片封装的塑封体内，以塑封体为基础为线圈组提供物理支撑进行隔离设计，有效地增大了隔离层厚度和隔离变压器的尺寸，提高了隔离变压器的性能。

可选地，所述隔离变压器还包括第一金属层和第二金属层；

所述第一金属层位于所述塑封体内的第一高度处；

所述第二金属层位于所述塑封体内的第二高度处；

所述第一金属层和所述第二金属层，用于放置所述第一线圈组和/或所述第二线圈组。

在上述实现方式中，通过在隔离变压器中设置不同高度的两层金属层，能够对第一线圈组和第二线圈组进行放置，以使第一线圈组和第二线圈组中的多个线圈位于芯片封装的塑封体内，在两个金属层的基础上对两个线圈组进行隔离设计。能够将线圈组中的多个线圈设置在不同高度的金属层上形成双层结构，通过双层结构形成的重叠区域形成变压器，充分利用了塑封体的塑封料在各个方向的耐压能力，实现更加进修的线圈绕线设计，提高了隔离变压器的耐压能力。

可选地，所述第一线圈组包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈设置在所述第一金属层上，所述第二线圈设置在所述第二金属层上；

所述第二线圈组包括：第三线圈和第四线圈，所述第三线圈设置在所述第一金属层上，所述第四线圈设置在所述第二金属层上。

在上述实现方式中，分别在第一线圈组中设置两个线圈，使两个线圈分别位于第一金属层和第二金属层上，以形成主绕边线圈组；在第二线圈组中设置两个线圈，使两个线圈分别位于第一金属层和第二金属层上，以形成副绕边线圈组，有利于形成双层的线圈结构，有效地提高了隔离变压器的尺寸。

可选地，所述第一线圈从第一外部端口到第一内部端口的旋向为第一方向；

所述第二线圈从第二外部端口到第二内部端口的旋向为第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向；

所述第三线圈从第三外部端口到第三内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第四线圈从第四外部端口到第四内部端口的旋向为所述第二方向。

在上述实现方式中，同一线圈组中的两个线圈，从线圈的外部端口至内部端口的旋向相反，以此为两个线圈组分别提供相反方向的电流，产生两种相反方向的磁偶极，两个线圈的磁场互相抵消，实现在同一层金属层上，连接的到不同的芯片衬底的线圈的旋向一致，有利于两个线圈组的耦合，在不同层金属层上，同一线圈组内的线圈旋向相反，增加了同一线圈组内部线圈的耦合，有效地提高了线圈组对外部电磁场干扰的抗干扰能力。

可选地，所述第一外部端口与和所述第二外部端口与所述第二衬底连接；

所述第一内部端口和所述第二内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第一通孔连接；

所述第三外部端口和所述第四外部端口与所述第一衬底连接；

所述第三内部端口和所述第四内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第二通孔连接。

在上述实现方式中，通过第一金属层和第二金属层之间的第一通孔，对第一线圈组中的第一线圈和第二线圈进行连接，通过第一金属层和第二金属层之间的第二通孔，对第二线圈组中的第三线圈和第四线圈进行连接，实现了同组多个线圈之间的互相连接。并且第一线圈组中的两个线圈的外部端口指向第二衬底，与第二衬底连接；第一线圈组中的两个线圈的外部端口指向第一衬底，与第一衬底连接。将同一组线圈中的多个外部端口集中在同一侧，通过两个线圈组实现了走线的功能，减少了芯片中走线的线路长度，有利于第一衬底和第二衬底进行连接。

可选地，所述第一线圈组包括：第五线圈、第六线圈、第七线圈和第八线圈；

所述第五线圈和所述第八线圈设置在所述第二金属层上，所述第六线圈和所述第七线圈设置在所述第一金属层上；

所述第二线圈组包括：第九线圈、第十线圈、第十一线圈和第十二线圈；

所述第九线圈和所述第十二线圈设置在所述第二金属层上，所述第十线圈和所述第十一线圈设置在所述第一金属层上。

在上述实现方式中，第一线圈组中包含四个线圈，通过位于第二金属层的第五线圈和第八线圈，以及位于第一金属层的第六线圈和第七线圈组成主绕边线圈组。第二线圈组中包含四个线圈，通过位于第二金属层的第九线圈和第十二线圈，以及位于第一金属层的第十线圈和第十一线圈组成副绕边线圈组。在不同的金属层上设置同一线圈组中的多个线圈，有利于形成双层的线圈结构，有效地提高了隔离变压器的尺寸。

可选地，所述第五线圈从第五外部端口到第五内部端口的旋向为第一方向；

所述第六线圈从第六外部端口到第六内部端口的旋向为第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向；

所述第七线圈从第七外部端口到第七内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第八线圈从第八外部端口到第八内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第九线圈从第九外部端口到第九内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第十线圈从第十外部端口到第十内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第十一线圈从第十一外部端口到第十一内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第十二线圈从第十二外部端口到第十二内部端口的旋向为所述第一方向。

在上述实现方式中，同一线圈组中，位于同一金属层上的两个线圈的旋向相同，位于不同金属层上的两个线圈的旋向相反，以在同一线圈组内，对位于不同金属层的线圈提供相反方向的电流。不同的线圈组中，位于统一金属层上的多个线圈的旋向相同，位于不同金属层上的多个线圈旋向相反，产生两种相反方向的磁偶极。以在第一线圈组和第二线圈组的多个线圈中实现同向耦合和反向耦合，通过同向耦合增加第一线圈组和第二线圈组的互感值，通过反向耦合对线圈之间产生的磁场互相抵消，减少线圈组受到的外界干扰。增加了同一线圈组内部线圈的耦合，有效地提高了线圈组对外部电磁场干扰的抗干扰能力。

可选地，所述第五内部端口和所述第六内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第三通孔连接；

所述第七内部端口和所述第八内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第四通孔连接；

所述第六外部端口和所述第七外部端口连接；

所述第五外部端口和所述第八外部端口，与所述第一衬底连接。

在上述实现方式中，在第一线圈组中多个内部线圈的连接方式中，通过第一金属层和第二金属层之间的第三通孔，对第五线圈和第六线圈进行连接，通过第一金属层和第二金属层之间的第四通孔，对第七线圈和第八线圈进行连接，实现同组多个线圈之间的互相连接。第五线圈和第八线圈的外部端口都指向第一衬底，与第一衬底连接，将同一组线圈中的多个外部端口集中在同一侧，通过线圈组实现了走线的功能，减少了芯片中走线的线路长度，有利于第一衬底和第二衬底进行连接。

可选地，所述第九内部端口和所述第十内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第五通孔连接；

所述第十一内部端口和所述第十二内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第六通孔连接；

所述第十外部端口和所述第十一外部端口连接；

所述第九外部端口和所述第十二外部端口，与所述第二衬底连接。

在上述实现方式中，在第二线圈组中多个内部线圈的连接方式中，通过第一金属层和第二金属层之间的第五通孔，对第九线圈和第十线圈进行连接，通过第一金属层和第二金属层之间的第六通孔，对第十一线圈和第十二线圈进行连接，实现同组多个线圈之间的互相连接。第九线圈和第八线圈的外部端口都指向第二衬底，与第二衬底连接，将同一组线圈中的多个外部端口集中在同一侧，通过线圈组实现了走线的功能，减少了芯片中走线的线路长度，有利于第一衬底和第二衬底进行连接。

可选地，所述第一线圈组设置在所述第二金属层上，所述第二线圈组设置在所述第二金属层上；

所述第一线圈组为第十三线圈，所述第十三线圈的第十三外部端口与所述第一衬底连接，所述第十三线圈的第十三内部端口与所述第一金属层连接，以与所述第一衬底连接；

所述第二线圈组为第十四线圈，所述第十四线圈的第十四外部端口与所述第二衬底连接，所述第十四线圈的第十四内部端口与所述第一金属层连接，以与所述第二衬底连接。

在上述实现方式中，将两个线圈组设置在同一金属层上，第一线圈组和第二线圈组中分别包含一个线圈，两个线圈组都设置在第一金属层上。第一线圈组中的线圈的外部端口直接与第一衬底相连，通过内部端口与第一金属层连接，以将内部端口分别与第一衬底相连；第二线圈组中的线圈的外部端口直接与第二衬底相连，通过内部端口与第一金属层连接，以将内部端口分别与第二衬底相连。实现线圈的环绕和走线，有利于线圈与衬底之间的连接，减小走线成本和非电感结构走线带来的寄生效应。

可选地，所述第一线圈组或所述第二线圈组中的任意一个线圈与对应的相邻线圈之间的间距不小于所述隔离变压器的击穿电压与所述塑封体的塑封介质介电强度的比值。

在上述实现方式中，通过对第一线圈组或第二线圈组中的任意一个线圈与位于同层金属层上对应的相邻线圈之间的间距进行限制，减少了线圈之间间距太小造成的击穿现象，有效地提高了隔离变压器的稳定性和实用性。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电子元件，所述电子元件中包括上述任意一项所述的隔离变压器。

综上所述，本申请提供了一种隔离变压器及电子元件，隔离变压器的结构进行了优化，将隔离变压器设置在芯片封装的塑封体中，有效地增加了隔离变压器的尺寸、隔离层厚度和耐压能力，提高了隔离变压器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种隔离变压器的结构示意图；

图2a为本申请实施例提供的一种隔离变压器的立体结构示意图；

图2b为本申请实施例提供的一种第一线圈组40的具体结构示意图；

图2c为本申请实施例提供的一种第二线圈组50的具体结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的另一种隔离变压器的立体结构示意图；

图3b为本申请实施例提供的另一种第一线圈组40的具体结构示意图；

图3c为本申请实施例提供的另一种第二线圈组50的具体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种隔离变压器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种隔离变压器制造方法的流程示意图。

图标：10-塑封体；20-第一衬底；21-第一区域；30-第二衬底；31-第二区域；40-第一线圈组；41-第一线圈；411-第一外部端口；412-第一内部端口；42-第二线圈；421-第二外部端口；422-第二内部端口；43-第五线圈；431-第五外部端口；432-第五内部端口；44-第六线圈；441-第六外部端口；442-第六内部端口；45-第七线圈；451-第七外部端口；452-第七内部端口；46-第八线圈；461-第八外部端口；462-第八内部端口；47-第十三线圈；471-第十三外部端口；472-第十三内部端口；50-第二线圈组；51-第三线圈；511-第三外部端口；512-第三内部端口；52-第四线圈；521-第四外部端口；522-第四内部端口；53-第九线圈；531-第九外部端口；532-第九内部端口；54-第十线圈；541-第十外部端口；542-第十内部端口；55-第十一线圈；551-第十一外部端口；552-第十一内部端口；56-第十二线圈；561-第十二外部端口；562-第十二内部端口；57-第十四线圈；571-第十四外部端口；572-第十四内部端口；60-焊盘；70-第一金属层；80-第二金属层；A-预设方向；h1-第一高度，h2-第二高度；V1-第一通孔；V2-第二通孔；V3-第三通孔；V4-第四通孔；V5-第五通孔；V6-第六通孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。

现有技术的隔离器中，将分离的芯片衬底置于塑封体内，芯片上制造有收发器电路，隔离电容或隔离变压器位于芯片衬底表面的金属互连层，通过键合线将位于两个芯片衬底表面的导体连接从而形成隔离电容或隔离变压器。或者，在具有三个芯片衬底时，其中隔离电容或隔离变压器位于中间的芯片衬底表面，收发器电路制造于两侧的芯片衬底上。通过键合线将中心的芯片分别和两侧的芯片衬底表面的导体连接从而形成隔离电容或隔离变压器。现有的隔离器的隔离耐压结构都位于芯片表面，且在芯片衬底的范围之内。但芯片在制造完成后，进行封装前需要将芯片减薄到300um左右，绝缘介质层作为在芯片衬底表面的薄膜，其厚度必须足够小，否则芯片衬底表面会在超厚介质层作用下形成极大应力，导致芯片分层、碎裂，或者集成电路在应力作用下工作异常，对隔离器的隔离层厚度和尺寸大小进行了限制。且芯片衬底表面的介质层一般通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，正硅酸四乙酯(TEOS)沉积、或者旋涂聚亚酰胺(polyimide)的方法形成，这些方法一般需要真空、高温等条件促进反应或者进行固化，所以形成较厚的介质层速度非常缓慢、成本高昂。

因此，由于上述原因，现有的隔离变压器的隔离层厚度较薄、尺寸较小且难以增加，耐压能力较低，导致隔离变压器的性能较差。

本申请实施例提供的一种隔离变压器，对隔离变压器的结构进行了优化，将隔离变压器的线圈组设置在塑封体内。利用塑封体本身具有较大厚度以及塑封体本身时绝缘材料的性质，将芯片表面导体延伸进入到塑封体内部。以塑封体本身为多个线圈组提供物理支撑，能够对线圈组进行更灵活的设计和绕线，增加隔离层厚度和隔离变压器尺寸，提高隔离变压器的隔离性能。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种隔离变压器的结构示意图。图1所示的实施例中，包括：塑封体10，第一衬底20、第二衬底30，第一线圈组40，第二线圈组50。

其中，第一线圈组40和第二线圈组50设置在塑封体10内，第一线圈组40为主绕边线圈组，第二线圈组50为副绕边线圈组。第一衬底20和第二衬底30也设置在塑封体10内。

如图1所示，本实施例提供的隔离变压器还可以包括焊盘60。焊盘60可以为外露IO焊盘，与第一衬底20和第二衬底30电性连接。可选地，第一衬底20和第二衬底30的表面可以包括收发器电路，以与两个线圈组进行连接。

值得说明的是，第一衬底20在预设方向上的投影范围区域为第一区域21，第二衬底30在预设方向上的投影范围区域为第二区域31。预设方向A可以为垂直于芯片衬底的方向。第一线圈组40至少有一部分位于第一区域21和第二区域31之外，第二线圈组50至少有一部分位于第一区域21和第二区域31之外。第一线圈组40和第二线圈组50形成的隔离部分中至少有一部分位于第一区域21和第二区域31之外。以塑封体之内、芯片衬底之外的区域作为两个线圈组部分区域的放置位置，能够以塑封体为基础，在芯片衬底之外形成尺寸较大、具有较厚隔离层的隔离变压器。

可选地，第一线圈组40和第二线圈组50中任意一个线圈与位于同一层金属层的对应的相邻线圈之间的间距，不小于隔离变压器的击穿电压与塑封体10的塑封介质介电强度的比值，减少了线圈之间间距太小造成的击穿现象，有效地提高了隔离变压器的稳定性和实用性。

可选地，第一线圈组40和第二线圈组50中的多个线圈，形状可以为外形为圆形的螺旋形，也可以为外形为矩形，圆角矩形，或者其他凸多边形、凸圆角多边形的图形等多种形状。附图中，图2a-图2c中的线圈为矩形的螺旋线圈，图3a-图3c中的线圈为圆角矩形的螺旋线圈，图4中的线圈为圆形的螺旋线圈，关于其他形状不再示出。在各个形状的线圈中，线圈的较长边的延展方向可以沿着第一衬底20到第二衬底30的方向，有效利用了第一衬底20和第二衬底30之间的爬电距离，用线圈部分实现了走线的功能，将走线和线圈融为一体，减少了走线成本和非电感结构走线带来的寄生效应。

值得说明的是，隔离变压器中还可以包括第一金属层70和第二金属层80，设置两层金属层能够利用塑封体10的塑封料在各个方向上的耐压能力。第一金属层70和第二金属层80分别设置在塑封体10内的第一高度h1处和第二高度h2处。第一金属层70和第二金属层80可以与第一衬底20和第二衬底30连接，第一金属层70和第二金属层80用于放置第一线圈组40和/或第二线圈组50，在塑封体10中为第一线圈组40和第二线圈组50提供设计载体，以形成两个线圈组在预设方向A上的双层结构，通过双层结构的重叠区域形成变压器，两个线圈组中的多个线圈在第一高度h1和第二高度和之间被塑封体10的填充材料所隔离，塑封体10的填充材料可以根据芯片的封装需求进行选择。

可选地，还可以对金属层数进行增加，设置第N层金属层以对第一线圈组40和第二线圈组50进行设计，例如设计三层金属层，以设计线圈构成三层结构；设计四层金属层，以设计线圈构成四层结构等。金属层所在的第一高度h1和第二高度h2等也可以根据设计的实际需求进行选择和调整，本申请实施例提供的附图中仅示出第一金属层位于较低的第一高度h1处，第二金属层位于较高的第二高度h2处，对于其他情况不再示出。

对线圈进行多层结构的设计，能够增大隔离变压器的尺寸，提高隔离变压器的性能。

在图1所示的实施例中，通过将两个线圈组设置在塑封体内，以塑封体为基础为线圈组提供物理支撑进行隔离设计，有效地增大了隔离层厚度和隔离变压器的尺寸，提高了隔离变压器的性能。

请参阅图2a-图2c，图2a为本申请实施例提供的一种隔离变压器的立体结构示意图，图2b为本申请实施例提供的一种第一线圈组40的具体结构示意图，图2c为本申请实施例提供的一种第二线圈组50的具体结构示意图。图2a-图2c所示的实施例中，第一线圈组40中包括第一线圈41和第二线圈42，第二线圈组50中包括第三线圈51和第四线圈52。

其中，第一线圈41设置在第一金属层70上，第二线圈42设置在第二金属层80上，第三线圈51设置在第一金属层70上，第四线圈52设置在第二金属层80上。

在图2b中，第一线圈41的第一外部端口411到第一内部端口412，由外而内进行绕线旋转的旋向可以为第一方向；第二线圈42的第二外部端口421到第二内部端口422，由外而内进行绕线旋转的旋向为与第一方向相反的第二方向。

在图2c中，第三线圈51的第三外部端口511到第三内部端口512，由外而内的旋向与第一线圈41的旋向相同，为第一方向，第四线圈52的第四外部端口521到第四内部端口522，由外而内的旋向与第二线圈42的旋向相同，为第二方向。

由于同一线圈组中的两个线圈，从线圈的外部端口至内部端口的旋向相反，以此为两个线圈组分别提供相反方向的电流，产生两种相反方向的磁偶极，两个线圈的磁场互相抵消，实现在同一层金属层上，连接的到不同的芯片衬底的线圈的旋向一致，有利于两个线圈组的耦合，在不同层金属层上，同一线圈组内的线圈旋向相反，增加了同一线圈组内部线圈的耦合，有效地提高了线圈组对外部电磁场干扰的抗干扰能力。

示例地，图2a-图2c中仅示出第一方向为逆时针旋转方向，第二方向顺时针方向的一种情况，第一方向与第二方向的方向相反即可，对第一方向和第二方向的方向并不限定，对其他情况不再示出。

值得说明的是，第一外部端口411与第二外部端口421指向第二衬底30，与第二衬底30进行连接，第三外部端口511和第四外部端口521指向第一衬底20，与第一衬底20进行连接。第一内部端口412和第二内部端口422，通过第一金属层70和第二金属层80之间的第一通孔V1连接，第三内部端口512和第四内部端口522，通过第一金属层70和第二金属层80之间的第二通孔V2连接。将同一组线圈中的多个外部端口集中在同一侧，通过两个线圈组实现了走线的功能，减少了芯片中走线的线路长度，有利于第一衬底和第二衬底进行连接。

可选地，第一线圈组40和第二线圈组50中的四个线圈的端口之间的连接方式可以通过通孔，也可以通过连接线等多种连接方式进行连接。四个线圈中的任意一个线圈，对于位于其外部的线圈、内部的线圈以及在预设方向A上在其顶部和底部的线圈的导线耐压，增加了线圈在各个方向上的耐压能力。

在图2a-图2c所示的实施例中，在两个线圈组中分别设置两个金属线圈，形成双层的线圈结构，通过双层的线圈构成变压器，有效地增加了线圈耦合能力和抗干扰能力，提高了隔离变压器的尺寸和性能。

请参阅图3a-图3c，图3a为本申请实施例提供的另一种隔离变压器的立体结构示意图，图3b为本申请实施例提供的另一种第一线圈组40的具体结构示意图，图3c为本申请实施例提供的另一种第二线圈组50的具体结构示意图。在图3a-图3c所示的实施例中，第一线圈组40中包括：第五线圈43、第六线圈44、第七线圈45和第八线圈46；第二线圈组50中包括：第九线圈53、第十线圈54、第十一线圈55和第十二线圈56。

其中，第一线圈组40中，第五线圈43和第八线圈46设置在第二金属层80上，第六线圈44和第七线圈45设置在第一金属层70上；第二线圈组50中，第九线圈53和第十二线圈56设置在第二金属层80上，第十线圈54和第十一线圈55设置在第一金属层70上。

在图3a中，第五线圈43的第五外部端口431到第五内部端口432，由外而内进行绕线旋转的旋向可以为第一方向；第六线圈44的第六外部端口441到第六内部端口442，由外而内进行绕线旋转的旋向为与第一方向相反的第二方向；第七线圈45的第七外部端口451到第七内部端口452，由外而内的旋向与第五线圈43的旋向相同；第八线圈46的第八外部端口461到第八内部端口462，由外而内的旋向与第六线圈44的旋向相同。

在图3b中，第九线圈53的第九外部端口531到第五内部端口432，由外而内进行绕线旋转的旋向可以与第五线圈43相同；第十线圈54的第十外部端口541到第十内部端口542，由外而内的旋向与第六线圈44的旋向相同；第十一线圈55的第十一外部端口551到第十一内部端口552，由内外而内进行绕线旋转的旋向可以与第九线圈53相同；第十二线圈56的第十二外部端口561到第十二内部端口562，由外而内的旋向与第十线圈54的旋向相同。

值得说明的是，同一线圈组中，位于同一金属层上的两个线圈的旋向相同，位于不同金属层上的两个线圈的旋向相反，以在同一线圈组内，对位于不同金属层的线圈提供相反方向的电流。不同的线圈组中，位于统一金属层上的多个线圈的旋向相同，位于不同金属层上的多个线圈旋向相反，产生两种相反方向的磁偶极。以在第一线圈组和第二线圈组的多个线圈中实现同向耦合和反向耦合，通过同向耦合增加第一线圈组和第二线圈组的互感值，通过反向耦合对线圈之间产生的磁场互相抵消，减少线圈组受到的外界干扰。增加了同一线圈组内部线圈的耦合，有效地提高了线圈组对外部电磁场干扰的抗干扰能力。

在耐压方面，同一金属层内属于不同线圈组的线圈具有横向耐压；不同金属层间属于不同线圈组的线圈具有纵向耐压。因此对于图3a-图3c所示的实施例中的线圈组整体，两个线圈组之间既有横向耐压，又有纵向耐压。从而在三维空间中充分利用了塑封料的耐压特性，实现了更紧凑的变压器设计。

值得说明的是，第五内部端口432和第六内部端口442，通过第一金属层70与第二金属层80之间的第三通孔V3连接；第七内部端口452和第八内部端口462，通过第一金属层70与第二金属层80之间的第四通孔V4连接；第六外部端口441与第七外部端口451连接；第五外部端口431和第八外部端口461指向第一衬底20，与第一衬底20进行连接。第九内部端口532与第十内部端口542，通过第一金属层70与第二金属层80之间的第五通孔V5连接；第十一内部端口552和第十二内部端口562，通过第一金属层70与第二金属层80之间的第六通孔V6连接；第十外部端口541和第十一外部端口551连接，第九外部端口531和第十二外部端口561指向第二衬底30，与第二衬底30连接。将同一组线圈中的多个外部端口集中在同一侧，通过线圈组实现了走线的功能，减少了芯片中走线的线路长度，有利于第一衬底和第二衬底进行连接。

可选地，第一线圈组40和第二线圈组50中的八个线圈的端口之间的连接方式可以通过通孔，也可以通过连接线等多种连接方式进行连接。八个线圈中的任意一个线圈，对于位于其外部的线圈、内部的线圈以及在预设方向A上在其顶部和底部的线圈的导线耐压，增加了线圈在各个方向上的耐压能力。

由于线圈中的电流方向相反，因此多个线圈中存在同向耦合和反向耦合，旋向相同的多个线圈之间为同向耦合，旋向相反并连接在一起的两个线圈之间为反向耦合。通过同向耦合增加两个线圈组之间的互感值，由于反向耦合的两个线圈串联且电流相等，通过反向耦合抵消两个线圈之间的磁场。在同向耦合和反向耦合的基础上，第五线圈43、第六线圈44、第九线圈53和第十线圈54形成第一磁偶极，第七线圈45、第八线圈46、第十一线圈55和第十二线圈56形成第二磁偶极。第一磁偶极与第二磁偶极的方向相反，磁场互相抵消，减小因线圈面积变大后造成的辐射对隔离变压器的不利干扰。

在图3a-图3c所示的实施例中，在两个线圈组中分别设置四个金属线圈，形成双层的线圈结构，通过双层的线圈构成变压器，有效地增加了线圈耦合能力和抗干扰能力，提高了隔离变压器的尺寸和性能。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的另一种隔离变压器的结构示意图。在图4所示的实施例中，第一线圈组中包括第十三线圈47，第二线圈组中包括第十四线圈57。

其中，第一线圈组40与第二线圈组50都设置在第二金属层80上，第十三线圈47和第十四线圈57都设置在第二金属层80上进行缠绕。

可选地，第十三线圈47的第十三外部端口471与第一衬底20直接连接，第十三内部端口472与第一金属层70连接，以通过第一金属层70与第一衬底20连接；第十四线圈57的第十四外部端口571与第二衬底30直接连接，第十四内部端口572与第一金属层70连接，以通过第一金属层70与第二衬底30连接。

示例地，线圈端口与金属层之间可以通过通孔进行连接，也可以通过连接线等连接方式进行连接。

在图4所示的实施例中，将两个线圈组设置在同一金属层上，通过另一层金属层实现两个线圈组分别与两个衬底之间的连接，进行线圈的环绕和走线，有利于线圈与衬底之间的连接。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种隔离变压器制造方法的流程示意图，包括以下步骤：

步骤S1，起始塑封体基底，将芯片固定在塑封体中。

其中，在进行芯片封装时，对芯片的塑封体进行基底塑封，将芯片的第一衬底与第二衬底固定在塑封体中。

步骤S2，在塑封体内设置线圈结构，其中，线圈结构包括第一线圈组和第二线圈组，第一线圈组和/或第二线圈组设置在第一金属层和第二金属层上。

其中，第一线圈组和第二线圈组至少有一部分在芯片衬底之外，通过两层不同高度的金属层，以在塑封体以内形成双层结构，通过双层结构中线圈的重叠区域，以塑封体为基础为线圈组提供物理支撑进行隔离设计，形成变压器，有效地增大了隔离变压器的尺寸、隔离层厚度和耐压能力，提高了隔离变压器的性能。

步骤S3，对塑封料进行固化。

其中，对塑封体进行填充的塑封料进行压膜或者回固化。

步骤S4，对塑封体进行激光开孔、填充以及第一金属层的图形化。

其中，可以采用激光对塑封体进行开孔，以进行填充和图形化。

可选地，由于隔离变压器中具有多层金属层和塑封料层，可以对第一层塑封料进行固化后，对塑封体进行激光开孔、填充和第一金属层的图形化，再对第二层塑封料进行固化，对塑封体进行激光开孔、填充和第二金属层的图形化，以此对多层金属层和塑封料层进行图形化和固化。

步骤S5，对塑封体进行平坦化，得到隔离变压器。

其中，对最后一层金属层进行开孔、填充、图形化等操作后，能够塑封体进行平坦化，以得到隔离变压器。

在图5所示的实施例中，通过在塑封体之内设置双层结构的线圈组，能够增大隔离变压器的尺寸、隔离层厚度和耐压能力，提高制造得到的隔离变压器的性能。

本申请实施例还提供了一种电子元件，所述电子元件中包括隔离变压器。

本实施例中的隔离变压器可以与前述隔离变压器实施例提供的隔离变压器类似，关于本申请实施例中的隔离变压器的其它细节，可以参阅前述实施例中的描述，在此不再赘述。

本申请实施例提供的一种隔离变压器及电子元件，隔离变压器的结构进行了优化，将隔离变压器设置在芯片封装的塑封体中，有效地增加了隔离变压器的尺寸、隔离层厚度和耐压能力，提高了隔离变压器的性能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (12)

1.一种隔离变压器，其特征在于，包括：第一线圈组、第二线圈组、塑封体、第一衬底和第二衬底；

所述第一衬底和所述第二衬底设置在所述塑封体内；

所述第一线圈组至少有一部分设置在所述塑封体内位于第一区域和第二区域之外的区域，所述第二线圈组至少有一部分设置在所述塑封体内位于所述第一区域和所述第二区域之外的区域，所述第一区域为所述第一衬底在预设方向上的投影范围区域，所述第二区域为所述第二衬底在所述预设方向上的投影范围区域；

所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一线圈组和/或所述第二线圈组电性连接。

2.根据权利要求1所述的隔离变压器，其特征在于，所述隔离变压器还包括第一金属层和第二金属层；

所述第一金属层位于所述塑封体内的第一高度处；

所述第二金属层位于所述塑封体内的第二高度处；

所述第一金属层和所述第二金属层，用于放置所述第一线圈组和/或所述第二线圈组。

3.根据权利要求2所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一线圈组包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈设置在所述第一金属层上，所述第二线圈设置在所述第二金属层上；

所述第二线圈组包括：第三线圈和第四线圈，所述第三线圈设置在所述第一金属层上，所述第四线圈设置在所述第二金属层上。

4.根据权利要求3所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一线圈从第一外部端口到第一内部端口的旋向为第一方向；

所述第二线圈从第二外部端口到第二内部端口的旋向为第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向；

所述第三线圈从第三外部端口到第三内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第四线圈从第四外部端口到第四内部端口的旋向为所述第二方向。

5.根据权利要求4所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一外部端口与和所述第二外部端口与所述第二衬底连接；

所述第一内部端口和所述第二内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第一通孔连接；

所述第三外部端口和所述第四外部端口与所述第一衬底连接；

所述第三内部端口和所述第四内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第二通孔连接。

6.根据权利要求2所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一线圈组包括：第五线圈、第六线圈、第七线圈和第八线圈；

所述第五线圈和所述第八线圈设置在所述第二金属层上，所述第六线圈和所述第七线圈设置在所述第一金属层上；

所述第二线圈组包括：第九线圈、第十线圈、第十一线圈和第十二线圈；

所述第九线圈和所述第十二线圈设置在所述第二金属层上，所述第十线圈和所述第十一线圈设置在所述第一金属层上。

7.根据权利要求6所述的隔离变压器，其特征在于，所述第五线圈从第五外部端口到第五内部端口的旋向为第一方向；

所述第六线圈从第六外部端口到第六内部端口的旋向为第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向；

所述第七线圈从第七外部端口到第七内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第八线圈从第八外部端口到第八内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第九线圈从第九外部端口到第九内部端口的旋向为所述第一方向；

所述第十线圈从第十外部端口到第十内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第十一线圈从第十一外部端口到第十一内部端口的旋向为所述第二方向；

所述第十二线圈从第十二外部端口到第十二内部端口的旋向为所述第一方向。

8.根据权利要求7所述的隔离变压器，其特征在于，所述第五内部端口和所述第六内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第三通孔连接；

所述第七内部端口和所述第八内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第四通孔连接；

所述第六外部端口和所述第七外部端口连接；

所述第五外部端口和所述第八外部端口，与所述第一衬底连接。

9.根据权利要求7所述的隔离变压器，其特征在于，所述第九内部端口和所述第十内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第五通孔连接；

所述第十一内部端口和所述第十二内部端口，通过所述第一金属层与所述第二金属层之间的第六通孔连接；

所述第十外部端口和所述第十一外部端口连接；

所述第九外部端口和所述第十二外部端口，与所述第二衬底连接。

10.根据权利要求2所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一线圈组设置在所述第二金属层上，所述第二线圈组设置在所述第二金属层上；

所述第一线圈组为第十三线圈，所述第十三线圈的第十三外部端口与所述第一衬底连接，所述第十三线圈的第十三内部端口与所述第一金属层连接，以与所述第一衬底连接；

所述第二线圈组为第十四线圈，所述第十四线圈的第十四外部端口与所述第二衬底连接，所述第十四线圈的第十四内部端口与所述第一金属层连接，以与所述第二衬底连接。

11.根据权利要求1所述的隔离变压器，其特征在于，所述第一线圈组或所述第二线圈组中的任意一个线圈与对应的相邻线圈之间的间距不小于所述隔离变压器的击穿电压与所述塑封体的塑封介质介电强度的比值。

12.一种电子元件，其特征在于，所述电子元件中包括权利要求1-11中任意一项所述的隔离变压器。

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