CN116525272A - 磁性元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性元件，其特征在于，包括：磁柱，所述磁柱沿第一方向延伸；第一绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第一绕组连接于第一引脚，所述第一引脚位于所述磁性元件的第一侧，且所述第一引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影；第二绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第二绕组至少部分在所述第一绕组的外侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第二绕组第一投影之外，所述第二绕组为箔绕绕组，所述第一绕组的匝数大于等于所述第二绕组的匝数。本发明的磁性元件提高了磁性元件的可靠性，更好地平衡多层绕组的引脚损耗以及导通损耗。

Description

磁性元件

技术领域

本发明涉及供配电技术领域，特别涉及一种磁性元件。

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 ProcessingUnit，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)。

针对低压大电流应用的变压器来说，实现更高功率密度，更高转换效率是目前仍需解决的问题。

图1为现有技术提供的一种变压器模块的结构示意图。如图1所示，绕组R_01B和R_02B绕制于磁芯的两个磁柱上。该结构包含了至少两个方向：绕组的绕制方向1015以及平行于磁柱的绕组延展方向1016。设定绕组平行于磁柱长度方向的尺寸，也即绕组在其延展方向上的尺寸为W，绕组垂直于磁芯磁柱方向的尺寸为H，也即单层绕组的厚度为H。当H和W满足关系：W＞10H时，我们定义这种绕组绕制方式为箔绕结构绕组。图中， 1011，1012为绕组的引脚，1013，1014则是绕组在其延展方向16上形成的边界。在这种结构的变压器中，各个绕组与外界电路连接的引脚，如图中的1011，1012通常是从绕组的侧面引出的，也就是说，内层绕组的引脚是延伸出外层绕组在延展方向的边界后与外界电路进行连接的。这样的结构下，绕组上所有的电流都流经该引脚，这不仅使得绕组电流分布不均匀，还造成了该引脚上的巨大损耗。另外，该引脚通常比较长，这进一步的加剧了引脚上的损耗。

图2是现有技术中另一种变压器的立体图。绕组2021和2022围绕磁柱2020构成了该变压器的内外层绕组。外层绕组2022通过其两个出端 20221和20222与外界电路相连接；内层绕组2021通过两个出端例如出端20211和20212与外界电路相连接。2025显示的是内外层绕组围着磁柱绕制的方向，2026则是内外层绕组平行于磁柱的延展的方向。2023， 2024则为内或外层绕组在其延展方向上形成的边界。内外层绕组之间还存在一绝缘层(图中未显示)，内层绕组2021穿过该绝缘层在变压器表面形成了出端20211和20212，并且该出端20211，20212位于外层绕组的边界内。

图3为图2中变压器沿A01-A01’方向的截面图。如图3所示，阴影部分2020为一磁芯的截面图，其中，出端20211与20212分别通过连接装置，例如过孔202111与202121与内层绕组2021的两个端点20213及 20214进行连接。由图3中可知，内层绕组2021的连接装置穿过了外层绕组2022后与外界电路进行连接。其中，内层绕组2021的连接装置在外层绕组2022所在平面内的投影位于外层绕组2022的边界内。这样的好处在于，内层绕组2021的引脚长度大大减小，从而减少了引脚上的损耗。此外，该结构还有利于形成分布式的出端结构，也就是说，内层绕组2021 可以通过多个连接装置，如过孔，金属条等，穿透外层绕组2022在变压器的表面形成多个出端与外界电路相连接。分布式的出端结构有效地减少了每个连接装置/引脚上所流过的电流，大大地改善了每个连接装置/引脚上电流不均的问题，从而进一步提高了变压器的整体效率。

然而，这种结构的问题在于当内层绕组穿过内外层绕组之间的绝缘层，并在外层绕组边界内形成出端时，势必迫使外层绕组避让该出端，从而造成了外层绕组有效的通过电流的面积减小，增加了外层绕组的损耗。尤其是内层绕组通过多个连接装置穿过外层绕组形成多个出端，并且这多个连接装置在外层绕组表面的投影都位于外层绕组的边界内时，这势必在外层绕组上形成多个避让区域，影响外层绕组的完整性。当外层绕组流过的电流比较大的情况下，其损耗会明显增加。而当外层绕组为高压绕组时，也会极大地增加高低压绕组之间绝缘失效的可能性，从而影响变压器的可靠性。

当绕组个数更多时，比如三个以上绕组，如图4和图5所示。其中图 4所示的三层绕组为SPS的绕组结构，即原边绕组3023设置在副边绕组 3021、3022之间。副边绕组3021通过连接装置连接在变压器表面形成的与外部电路连接的引脚30211、30212。如图4所示，该连接装置的形成包含两步骤。其中一个步骤是绕组3021通过一部分连接装置例如过孔穿过3021及3023之间的绝缘层，并在原边绕组3023所在的布线层上形成转接引脚30213；另一步骤则是通过一部分连接装置例如过孔或者导电柱穿过3022、3023之间的绝缘层在3022所在的布线层上形成连接到外部电路的引脚30211和30212。整体说来，连接装置穿过了3021和3023之间的绝缘层，绕组3023，3023和3022之间的绝缘层，在绕组3022所在的布线层上形成了引脚30211、30212。当然，连接装置也可以穿过绕组3022 在绕组3022之外的布线层上形成引脚30211、30212。图4是基于图5沿着剖面线B01-B01’的剖面图，很明显可以看出，由于绕组3021的连接装置穿过中间层原边绕组3023，将原边绕组3023破坏的比较严重，使得原边绕组3023的通流面积减少，阻抗增大。

除此以外，在输入为高压输出为低压的应用中，原边绕组通常为高压绕组，并且匝数较多，而副边绕组通常为低压绕组且匝数较少。此时，内层副边绕组3021的连接装置在穿过原边绕组3023时，两绕组之间需要留出足够的距离以满足安规绝缘的要求，这具体表现在图5中转接引脚 30213的边缘距离绕组3023之间的距离需要满足一定的距离。从目前的制造工艺来看，当处于高压转低压的应用中，由于内层绕组的电压较低，内层绕组通常为低压大电流的输出绕组。为了减小输出侧的损耗，内层绕组通常会通过多个穿过外层绕组的连接装置与外部电路进行连接。在制程过程中，需要在绕组3022和绕组3023之间铺设一层绝缘介质层，后续通过压合工艺，将绝缘介质压入转接引脚30213和绕组3023之间的间隙，由于层和层之间绝缘介质的密实度能被很好的保证，但是被填充的间隙很大概率存在一些填胶不足的缺陷。为了追求更高功率密度，转接引脚30213 和绕组3023之间的间隙在满足安规要求的情况下会越来越接近工艺极限，那就更容易出现填胶不足的问题。这就使得原副边高低压之间的绝缘风险增大，也就是说变压器的可靠性降低。

为了降低绝缘风险，提升变压器的可靠性，以及为了更好地平衡多层绕组的引脚损耗以及导通损耗，本发明提供了一个新的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性元件、功率模块及磁性元件的制备方法，提高磁性元件的可靠性，更好地平衡多层绕组的引脚损耗以及导通损耗。

本发明的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的第一个方面，提供一种磁性元件，包括：

磁柱，所述磁柱沿第一方向延伸；

第一绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第一绕组连接于第一引脚，所述第一引脚位于所述磁性元件的第一侧，且所述第一引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影；

第二绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第二绕组至少部分在所述第一绕组的外侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第二绕组第一投影之外，所述第二绕组为箔绕绕组，所述第一绕组的匝数大于等于所述第二绕组的匝数。

本发明另一方面还提供一种功率模块，包括：

如上所述的磁性元件；

第一载板，至少部分覆盖所述磁性元件的第一侧表面；

第一整流开关管，位于所述第一载板背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板与所述第二绕组电连接；

第二整流开关管，位于所述第一载板背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板与所述第三绕组电连接。

本发明再一方面还提供一种磁性元件的制备方法，包括如下步骤：

提供一磁芯，所述磁芯包括至少一个磁柱；

在所述磁柱的表面形成第一金属布线层，得到磁芯组件，所述第一金属布线层形成第一绕组；

提供一可弯折基板，所述可弯折基板包括第二金属布线层，所述第二金属布线层至少部分形成第二绕组；

将所述可弯折基板与所述磁芯组件组合，使得所述第二绕组围绕所述第一绕组的外侧，得到磁性元件；

所述磁性元件中，所述第一绕组连接于第一绕组引脚，所述第一绕组引脚位于所述磁性元件的第一侧，且所述第一绕组引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分位于所述第二绕组第一投影之外。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下全部或部分有益的技术效果：

1、采用本发明的实施例中的磁性元件，可以避免匝数较多的绕组被穿透，降低磁性元件的损耗，提高整个功率模块的可靠性，同时提供了处理安规绝缘的可能性；

2、以连续完整的铜片替代PCB通孔，提高铺铜效率，降低损耗；

3、可折弯基板围绕磁芯的外表面折弯形成绕组，所形成的侧壁绕组之间的介质直接继承了折弯之前的介质厚度，这就降低了绕组层间的距离，减小了磁性元件的体积以及占地面积；

4、磁性元件中采用的都是现有的材料，降低了成本，简化了工艺。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这里的详细说明以及附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这里的详细说明以及附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为现有技术提供的一种变压器模块的结构示意图；

图2为现有技术中另一种变压器的立体图；

图3为图2中A01-A01’方向的剖视图；

图4为图5中B01-B01’方向的剖视图；

图5为现有技术中再一种变压器的结构示意图；

图6为本发明第一实施例的电压转换电路的示意图；

图7是本发明第一实施例的磁性元件的结构示意图；

图8是本发明第一实施例的功率模块的平面图；

图9(a)是图8中a1-a1’方向的剖视图；

图9(b)是图8中a2-a2’方向的剖视图；

图10是本发明第一实施例的另一种功率模块的结构示意图；

图11是图10中b-b’方向的剖视图；

图12是本发明第二实施例提供的一种磁性元件的结构；

图13是本发明第二实施例的磁芯的结构；

图14(a)～(f)是本发明第二实施例的第一金属层的制备过程示意图；

图15(a)～(c)是本发明第二实施例的可折弯基板的制备过程示意图；

图16是本发明第三实施例的磁性元件的结构示意图；

图17(a)～(c)是本发明第三实施例的可折弯基板的工艺路径的示意图；

图18是本发明第三实施例的增加补强层的磁性元件的结构示意图；

图19(a)是本发明第四实施例的功率模块的结构示意图；

图19(b)是图19(a)中沿c-c’方向的剖视图；

图20是本发明第四实施例的转接板包括绝缘层的示意图；

图21是本发明第四实施例的转接板剥离介质绝缘层后的立体图；

图22(a)是本发明第四实施例的功率模块增加被动元件的示意图；

图22(b)是图22(a)中沿d-d’方向的剖视图；

图23(a)是本发明第四实施例的采用另一种转接板的功率模块的示意图；

图23(b)是图23(a)中沿e-e’方向的剖视图；

图24是本发明第四实施例的另一种转接板包括绝缘层的示意图；

图25是本发明第四实施例的另一种转接板剥离介质绝缘层后的立体图；

图26是本发明第五实施例的磁性元件的结构示意图；

图27是本发明第六实施例的磁性元件的结构示意图。

附图标记：

1～16 引脚 59 被蚀刻铜箔

21～216 功率引脚 6 转接板

41，42 边界 61 第一金属布线层

43 绕组平行延展方向 62 第二金属布线层

44 绕组绕制方向 63 第三金属布线层

45 第一绕组 64 第四金属布线层

46 第二绕组 65 第五金属布线层

47 第三绕组 66 第一功率引脚

48 第四绕组 67 第二功率引脚

51 第一金属层 68 第三功率引脚

52 第二金属层 71 第一整流开关管

53 第三金属层 72 第二整流开关管

54 三层绝缘介质 81 第一载板

541 第一绝缘层 86 粘结胶

542 第二绝缘层 87 导电片

543 第三绝缘层 881～885 粘结层1～5

551 第一金属保护层 91 第一磁柱

561 第一金属布线层 911 第一磁柱上表面

562 第二金属布线层 92 第二磁柱

563 第三金属布线层 93 磁芯

571 基材 95 可弯折金属板

572 局部加强 951 第一端

573 刚性基材 952 第二端

574 柔性基材 96 被动元件

575 补强层 971 引脚

58 间隙 972 连接件

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的组件，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、组件或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、部件、步骤、方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知组件、部件或者操作以避免模糊本发明的各方面。

下面结合各个实施例具体介绍本发明的磁性元件和功率模块的结构以及制备方法。

图6所示为本发明第一实施例的一种电压转换电路。如图6所示，该电路包含了一原边绕组P构成的第一绕组，P1和P2表示原边绕组P的两个端子，和两个副边绕组S1，S2构成的第二、第三绕组，这三个绕组相互耦合形成变压器。绕组S1，S2串联连接于节点V0；绕组S1的另一个节点 D1与第二整流开关管72的一端连接，绕组S2的另一个节点D2与第一整流开关管71的一端，S1’表示第一整流开关管71的引脚，S2’表示第二整流开关管72的引脚；如图，绕组S1，S2，第一整流开关管71，第二整流开关管72以及电容连接形成了一个全波整流电路。其中，原副边绕组可以为单匝或者多匝。

图7为该实施例的一种磁性元件的部分立体图。其中磁性元件包括磁芯、第一绕组45、第二绕组46和第三绕组47。该立体图显示了磁芯的第一磁柱91以及绕制在该磁柱上第一绕组45、第二绕组46和第三绕组47。所述第二绕组46和第三绕组47可选为箔绕绕组。第一磁柱91沿第一方向 43延伸。所述第一绕组45围绕在所述第一磁柱91的外侧。所述第二绕组46至少部分围绕在所述第一绕组45的外侧，所述第二绕组46的匝数小于等于所述第一绕组45的匝数。所述第三绕组47至少部分围绕在所述第二绕组46的外侧，所述第三绕组47的匝数小于等于所述第一绕组46的匝数。如图7所示包覆在第一磁柱91表面由内向外设置了第一金属层51、第二金属层52和第三金属层53，各金属层之间设置有绝缘层。第一绕组45 形成于第一金属层51，第二绕组46、第三绕组47分别形成于第二金属层 52和第三金属层53。方向44显示的是各层绕组围着磁柱绕制的方向，方向43则是各层绕组平行于第一磁柱91的延展方向，即第一方向。41，42 则为最外层绕组例如第三绕组47在其延展方向上形成的边界。第一绕组45 的两端沿着延展方向43伸展出第二绕组46或第三绕组47的边界41， 42，并通过两金属连接件例如导电片87形成了第九功率引脚29和第十二功率引脚212；第三绕组47沿方向44绕制于第一磁柱91上，其两端形成了第一功率引脚21、第四功率引脚24；第二绕组46位于第三绕组47内侧，也沿方向44绕于第一磁柱91上，第二绕组46的两端通过穿过第二绕组46 及第三绕组47之间绝缘层的金属连接件在模块表面形成了第二功率引脚 22、第三功率引脚23。其中，第一功率引脚21至第四功率引脚24均位于边界41及42之间。此处定义图7中第一磁柱91的上表面为第一侧。

设定第三绕组47的第一投影的区域为第三绕组47在第一磁柱91的上表面911所在平面的垂直投影所形成的区域，该区域包含了两个边界即第三绕组47在其延展方向的边界41，42；同样地，第二绕组46的第一投影的区域也包含了两个边界，第二绕组第一投影的两个边界与第三绕组第一投影的两个边界可以重叠，也可以不重叠。由于图7中第二绕组46、第三绕组47的边界重叠，因此，第二绕组第一投影的边界也为41及42。此时第一绕组45连接的第一引脚(如第九功率引脚29和第十二功率引脚212) 形成于所述第三绕组第一投影的区域以外，也就是说第一绕组45的第一引脚位于第三绕组第一投影的边界41，42之外。所述第二绕组46的第二引脚和所述第三绕组47的第三引脚位于所述磁性元件的第一侧(例如图7中磁性元件的上表面)，第二绕组46的第二引脚(如第二功率引脚22和第三功率引脚23)及第三绕组47的第三引脚(如第一功率引脚21和第四功率引脚24)形成于所述第三绕组第一投影的区域内，也即第二绕组46的第二引脚及第三绕组47的第三引脚形成于第三绕组第一投影的边界41，42内。不仅如此，第二绕组46还穿过第二绕组46和第三绕组47之间的绝缘层在变压器表面形成了引脚。这样，该实施例中，三个绕组包含了从至少两个不同的方向引出的引脚。

不考虑各个绕组匝数的状况，不同绕组的引脚分别从延展方向伸出边界以及以在边界内出脚的方式也能够有效地减少内层绕组引脚对外层绕组导电面积的影响，并有效地改善外层绕组引脚的损耗。特别地，内层绕组例如第一绕组45的其中一个第一引脚(比如第十二功率引脚212)延伸出外层绕组(比如第二绕组46或第三绕组47)的边界，另外一个第一引脚(比如第九功率引脚)在外层绕组(比如第二绕组46或第三绕组47)的边界内引出(例如，以垂直第一磁柱91表面的方向，穿过第二绕组46所在的金属层，第二绕组46、第三绕组47的绝缘层在变压器表面引出)也能够减小对外层绕组导电面积的影响，从而减小外层的损耗。

在一般的输出为低压大电流变换电路中，第一绕组45通常为多匝绕组，第二绕组46、第三绕组47的匝数较少，常为一匝。并且第一绕组45上流过的电流相对较小，而为了提供大电流的输出，第二绕组46、第三绕组47 上流经的电流较大。因此，该实施例提供了一种磁性元件，从磁柱表面由内向外依次设置第一绕组45，第二绕组46和第三绕组47，第一绕组45的匝数比第二绕组46和第三绕组47的匝数多，第二绕组46的匝数比第三绕组 47的匝数多。相比图2和图3示出的现有技术，本实施例采用了匝数多的绕组在最内层，而匝数较少的两个绕组在中间层及外层的结构。在该结构下，如果采用匝数较多的绕组通过连接装置穿过匝数较少绕组后在表面引出引脚的方式，由于匝数少的绕组则通常为低压或大电流绕组，其引脚数量较多，而匝数多的绕组通常为高压绕组，其引脚数量少，则匝数较少绕组的虽然需要避让匝数较多绕组的连接装置，但避让的次数较少，造成绝缘失效的可能性较小，并且对外层绕组的有效导电面积影响也较小。并且，在该实施例中，匝数较多的最内层绕组通过在投影区域以外的连接装置引出引脚后与外部电路连接，这完全避免了第一绕组在边界内出引脚造成的绝缘失效的风险，同时也避免了第二绕组46、第三绕组47有效导电面积的减小，从而导致第二绕组46、第三绕组47上导通损耗的大幅度增加的问题。对比图1示出的现有技术，本实施例中的引脚引出方式又有效地减小了大电流绕组即第二绕组46、第三绕组47的第二引脚和第三引脚的长度，从而大幅度地减少了第二绕组46、第三绕组47的第二引脚和第三引脚上的损耗。

图9(a)和图9(b)为图8所示的功率模块分别沿第一截面(a1-a1’) 以及第二截面(a2-a2’)的截面图，图8为图6中所示的电压转换电路所对应的功率模块沿着a-a’的俯视图。如图8和图9所示，所述功率模块包括：图 7所示的磁性元件；第一载板81，至少部分覆盖所述磁性元件的第一侧表面；第一整流开关管71，位于所述第一载板81背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板81与所述第二绕组46电连接；第二整流开关管 72，位于所述第一载板81背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板81与所述第三绕组47电连接。具体地，U型磁芯的两个磁柱(第一磁柱91和第二磁柱92)上均绕制了第一绕组45、第二绕组46以及第三绕组47。第一整流开关管71与第二整流开关管72交错放置于第一载板81 上，并通过该第一载板81与第二绕组46、第三绕组47进行电气连接。

此外，结合图7、图8、图9(a)和图9(b)，第一至第四功率引脚21～24 从边界41延伸至边界42，引脚的长度变长；相应地，引脚的面积增加，各引脚所连接的开关元件第一整流开关管71、第二整流开关管72的数量增加，例如图8中的一个磁柱上，第一至第四功率引脚分别连接了两个第一整流开关管71以及两个第二整流开关管72，这使得各引脚上的电流分布较均匀，有效地减小了引脚上的损耗。并且，第一整流开关管71与第二整流开关管72在延展方向上交错排布就更进一步地使电流均匀分布，从而进一步地减小了引脚损耗。

可选地，第一绕组45亦可以直接水平引出，即无需引入导电片87。也就是说，第一绕组45沿延展方向直接引出引脚。

参考图8和图9(a)、图9(b)，该磁性元件还包括第二磁柱92，该功率模块包括前述实施例所述的磁性元件、第一载板81、以及位于第一载板上的器件。所述磁性元件、第一载81板以及器件在厚度方向堆叠。进一步观察可以看出，所述该磁性元件对应第一磁柱的副边绕组与对应第二磁柱的副边绕组之间通过粘结胶86连接，即彼此之间无电性连接。该磁性元件的副边绕组与副边整流开关管的电连接可通过第一载板81的金属布线层实现。由此可见，第一磁柱单元与可折弯基板弯折后组装、以及第二磁柱单元与可折弯基板弯折后组装，彼此之间可以独立进行，无需兼顾电气连接，因此制程工艺会较为简单。所述第一磁柱单元包括第一磁柱91和与之包覆的第一金属层，所述第二磁柱单元包括第二磁柱92和与之包覆的第一金属层。

结合图6和图8，原边绕组P在该磁性元件上表面形成原边引脚：第九功率引脚29、第十功率引脚210、第十一功率引脚211和第十二功率引脚 212，副边绕组S1在该磁性元件上表面形成副边引脚：第三功率引脚23、第四功率引脚24、第七功率引脚27、第八功率引脚28；副边绕组S2在该磁性元件上表面形成第一功率引脚21、第二功率引脚22、第五功率引脚25、第六功率引脚26。原边绕组P对应第一绕组45，副边绕组S1对应第二绕组46，副边绕组S2对应第三绕组47。所述磁性元件的第一侧表面还设置有多个信号引脚，所述信号引脚在所述磁性元件的第一侧表面的投影与所述第一引脚第一投影、所述第二绕组第一投影和所述第三绕组第一投影均不重合。即如图8所示，该磁性元件上表面还包括引脚1～16，该引脚可以用来走信号、驱动、控制、功率等。

在另一可替代的实施方式中，且所述第二引脚和所述第三引脚分别设置于所述磁性元件的第二侧。此处所述磁性元件的第二侧为与第一侧不同的一侧表面。例如，在图7的视角中，所述磁性元件的第一侧为上表面，所述磁性元件的第二侧为除上表面之外的另一侧，例如所述第一磁柱的下表面。并且在所述磁性元件的第二侧分别具有第二引脚第二投影和第三引脚第二投影，所述第二绕组和所述第三绕组在所述磁性元件的第二侧表面分别具有第二绕组第二投影和第三绕组第二投影。所述第二引脚第二投影位于所述第二绕组第二投影之内，所述第二绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第二引脚第二投影从所述第二绕组第二投影的一条边界延伸至另一条边界。所述第三引脚第二投影位于所述第三绕组第二投影之内，所述第三绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第三引脚第二投影从所述第三绕组第二投影的一条边界延伸至另一条边界。

所述磁性元件还可以包括一导电件(如图7所示的导电片87)，所述导电件表贴于所述第一绕组45上，使得所述导电件的上表面、所述第二引脚的上表面和所述第三引脚的上表面共面。具体地，由于第一绕组45形成于第一金属层，第二绕组46、第三绕组47形成于第二、第三金属层，并至少部分包覆了第一金属层，因此在厚度截面方向上各绕组必然存在高度差。为解决第一绕组45的第一引脚与第二绕组46的第二引脚、第三绕组47的第三引脚的共面问题，可以通过导电件29和212表贴于第一绕组35上，形成第一绕组引脚，以借用导电件的高度来弥补高度差，实现位于磁性元件上表面所有引脚共面，如图7所示。引脚共面度提升，可以有效提升焊接良率。

继续参考图8、图9(a)和图9(b)，可以看出该磁性元件的第二功率引脚22与第一载板81的下表面连接，并通过第一载板81的金属布线层与第一整流开关管71的引脚D1连接；第四功率引脚24与第一载板81的下表面连接，并通过第一载板81的金属布线层与第一整流开关管71的引脚 S1’连接；第三功率引脚23与第一载板81的下表面连接，并通过第一载板81的金属布线层与第二整流开关管72的引脚D2连接；第一功率引脚21与第一载板81的下表面连接，并通过第一载板81的金属布线层与第二整流开关管72的引脚S2’连接。对比图9(a)和图9(b)，亦可以明显看出用于连接D1和D2的金属布线层在第一载板81内实现交错。该第一载板81 可以是PCB工艺实现，工艺较为成熟，且走线灵活。类似地，位于第二磁柱92上方的引脚通过第一载板81的金属布线层与第一整流开关管71和第二整流开关管72连接，具体连接方式可参考第一磁柱91，这里不再赘述。将交错走线设置在第一载板81可以大大降低对磁性元件的要求，进而降低该磁性元件的制作难度。

继续参考图9(b)，由于第二绕组46和第三绕组47交错排布，使得部分第二绕组46在第三绕组47外侧。继续参考图8，在第一载板81上表面的第一整流开关管71和第二整流开关管72沿着第一磁柱91、第二磁柱92 的长边呈线性化交错排列，该交错排布可以使流经第一整流开关管71和第二整流开关管72的电流较为均匀，不会有较大的电流集聚，损耗会更小。

为了进一步实现更加均匀的电流分布，如图10和图11所示，该实施例还提供了另一种功率模块的堆叠结构。其中图10为另一功率模块的堆叠结构，图11为图10中沿着b-b’方向的俯视图。参考图10和11，与图8、图9(a)和图9(b)不同之处在于，在第一磁柱91上表面设置第一整流开关管71和第二整流开关管72，且第一整流开关管71与第二整流开关管72分属两列。同样地，在第二磁柱92上方设置第一整流开关管71和第二整流开关管72，且第一整流开关管71与第二整流开关管72分属两列。对比图图8、图9(a)和图9(b)所示的第一整流开关管71和第二整流开关管 72的分布特点，图10和图11所示的设置方式使得电流沿着磁性元件的绕组，并通过第一载板81的金属布线层近似平均的分配到位于同一列的4个第一整流开关管71上，同样地，电流通过第一载板81的金属布线层近似平均的分配到位于同一列的4个第二整流开关管72上，横向电流走的很少，因此图10和图11所示第一整流开关管71和第二整流开关管72的排布可以实现更佳的均流效果，损耗亦会进一步降低。

对应于第一实施例的磁性元件的结构。第一绕组、第二绕组、第三绕组的制作方法多种多样，可以采用PCB板的工艺进行制作，可以通过磁芯表面的激光直写工艺进行制作，也可以通过铜皮直接绕制，当然也可以采用混合工艺进行制作。可选地，所述副边绕组S1的部分绕组位于可折弯基板的第二金属层，另外部分绕组位于可折弯基板的第三金属层。同样地，副边绕组S2亦有同样的分布特征，不再赘述。或者副边绕组S1只位于第二金属层，副边绕组S2只位于第三金属层。可选地，所述副边绕组S1和S2的形成方式不限于可折弯基板结构，也可以是形成于铜皮，进行包覆。本发明另一方法还提供一种磁性元件的制备方法，包括如下步骤：提供一磁芯，所述磁芯包括至少一个磁柱；在所述磁柱的表面形成第一金属布线层，得到磁芯组件，所述第一金属布线层形成第一绕组；提供一可弯折基板，所述可弯折基板包括第二金属布线层和第三金属布线层，所述第二金属布线层和所述第三金属布线层形成第二绕组和第三绕组，所述第二绕组和所述第三绕组的匝数均小于所述第一绕组的匝数；将所述可弯折基板与所述磁芯组件组合，使得所述第二绕组至少部分围绕所述第一绕组的外侧，所述第三绕组至少部分围绕所述第二绕组的外侧，得到磁性元件。

下面结合第二实施例具体介绍该磁性元件的制备方法的实现过程。该制备方法可以用于制备上述第一实施例的图7～11中示出的磁性元件。

如图12所示的一种磁性元件结构，该磁性元件包括：

一磁芯组件，该磁芯包含第一磁柱91，且在第一磁柱91表面预置第一金属层51，第一金属层51与第一磁柱91之间设置第一绝缘层541；

一可折弯基板，该可折弯基板包含第二金属层52和第三金属层53，第二金属层52与第三金属层53之间设置第三绝缘层543；

将磁芯组件与可折弯基板后组装并通过粘结层形成一磁性元件，所述磁芯组件与可折弯基板之间设置第二绝缘层542。

针对图7、图8、图9(a)和图9(b)所示的结构，接下来首先介绍第一金属层51的制作流程：

步骤1：在第一磁柱91表面形成第一绝缘层541，如图14(a)所示。

在本实施例中，该磁芯93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。如图13所示，该磁芯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，该磁芯包含了一个口字型的窗口。磁芯93可以由复数个磁柱一体成型，也可以由复数个磁柱分开制作拼接而成。在制作磁芯的过程中，可以首先在磁芯93上设置一窗口，该窗口可以在磁芯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，但本发明并不以此为限。

该工艺过程仅以一段磁柱为例，即可定义为第一磁柱91，在第一磁柱 91表面所形成第一绝缘层541，例如可以通过喷涂、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第一磁柱 91的表面，形成第一绝缘层541。该第一绝缘层541通常具有如下功能： (1)绝缘功能，例如：当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，可以通过增加一过度层以降低匝间漏电；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(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。

步骤2：在第一绝缘层541表面形成第一金属层51，如图14(b)所示。

在第一绝缘层541表面通过金属化工艺形成由铜或铜合金构成的第一金属层51，所述金属化工艺包括了电镀和化镀，如果所需第一金属层51 的厚度较薄时(如10-20um)，可以通过化学镀的方法实现，但通流需求较小；当通流需求较大时，该第一金属层51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，可以在磁芯的至少一段磁柱的表面通过电镀或者化学镀技术，形成第一金属层51。需要说明的是，也可以只在一段磁柱的表面或者部分侧面形成第一金属层51，本发明并不以此为限。

步骤3：在上述部分第一金属层51上形成第一金属保护层551，如图 14(c)所示。

在一种可能的实施方式中，可以通过电镀或化学镀技术在第一金属层 51上，形成由锡、锡合金、金或金合金构成的第一金属保护层551。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，实施例中可以选用电镀或化学镀等工艺设置第一金属保护层551，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，第一金属保护层551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，对第一金属层51的金属进行蚀刻通常采用溶液蚀刻工艺，在完成布线金属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金属保护层551。

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，调整第一金属保护层551的厚度，例如若第一金属保护层551的材料为锡或锡合金，第一金属保护层551的厚度范围为1-20um；或者，若第一金属保护层551的材料为金或金合金，第一金属保护层551的厚度范围为0.1-2um。

步骤4：通过直写技术去除部分第一金属保护层551，以露出需要被蚀刻掉的第一金属层51，如图14(d)所示。

在本实施例中，图14(d)为直写技术去除部分第一金属保护层551 的截面图，通过直写技术对第一金属保护层551的一表面进行了图形定义，从而露出部分的第一金属层51，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，该直写技术例如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，由于第一金属保护层 551被设置在第一金属层51之上，在激光直写的过程中第一金属层51可以起到很好的热隔离的作用，以避免对磁性材料的影响。

步骤5：对露出的第一金属层51进行蚀刻，以形成第一金属层51所需的结构，如图14(e)所示。

步骤6：去除剩余的第一金属保护层551，如图14(f)所示。

具体地，可以根据第一金属保护层551的材料，选择是否进行去除该第一金属保护层551。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。

紧接着，介绍可折弯基板的制作工艺，如图15(a)～(c)所示。

步骤1：预成型部分的第二金属布线层562和第三金属布线层563，如图15(a)所示。选择一有胶基材571，该基材571的结构是由铜箔、胶、和聚酰亚胺(PI)组成。即在PI双面附上胶体后再双面压入铜箔以形成双面有胶基材571。根据通流需求，可以自由选择压入铜箔的厚度。

可选地，所述基材571可以为无胶基材571，相对于普通有胶基材571 而言，少了中间的胶层，只有铜箔和PI两部分组成，比有胶基材571具有更薄、更好的尺寸稳定性、更高的耐热性、更高的耐弯折性，更好的耐化学性等优点。

步骤2：形成第二金属布线层562和第三金属布线层563间过孔连通，如图15(b)所示。

在图15(a)的基础上，通过钻孔工艺和金属化工艺，使得第二金属布线层562和第三金属布线层563通过连接孔连接，后续对第三金属布线层563通过蚀刻工艺形成图15(b)所示的结构。

步骤3：形成第二金属保护层和第三金属保护层，如图15(c)所示。

具体的，可以通过压合的方式形成该第二金属保护层和第三金属保护层，压合的材料可以为柔性油墨，亦或者环氧树脂，这里不做限制。

在制作完磁芯组件和可折弯基板后，将可折弯基板与磁芯组件通过后组装形成一磁性元件，如图12的截面示意图，所述可折弯基板的两个自由端，即第一端和第二端，均位于磁芯组件上方，可折弯基板与磁芯组件之间通过粘结层1-5粘结在一起，粘结层1-5在图中标记为881～885，形成磁性元件。该粘结层材质可以为热固性材质，如有机硅树脂、环氧树脂等。此时可折弯基板的第二金属布线层562形成该磁性元件的第二金属层 52，可折弯基板的第三金属布线层563形成该磁性元件的第三金属层53，可折弯基板的第二金属保护层形成该磁性元件的第二绝缘层542，可折弯基板的基材571形成该磁性元件的第三绝缘层543。所述第二绝缘层542 和所述第三绝缘层543中的至少一者的第一端在第二端下方。

图16～18为本发明第三实施例的磁性元件及制备方法的示意图。本实施例是在实施例二的基础上，将第三绝缘层做局部补强572，而且该局部补强572位于该磁性元件的上、下表面。基于该磁芯元件上、下表面会形成焊盘，用于连接外部结构，因此需要保证足够好的平整度。本实施例在能确保可折弯基板能够折弯的基础上，将第三绝缘层做局部钢化可以有效提升位于该磁性元件上、下表面可折弯基板的刚度，进而保证良好的平整度。

该可折弯基板的工艺路径，如图17(a)～(c)所示：

具体地，选择一单面覆铜板，该覆铜板的基材571为刚性基材573，通过去除工艺将刚性基材573的部分区域去除，可以采用物理方式或者化学方式去除，例如激光雕刻工艺，这里不做限制。

选择另一单面覆铜板，该覆铜板的基材571为柔性基材，亦通过去除工艺将柔性基材574的部分区域去除。

将两个单面覆铜板压合形成一覆有双面铜箔的基板，该基板包含了第二金属布线层562和第三金属布线层563，在该第二金属布线层562和第三金属布线层563之间的基材包含了刚性基材573和柔性基材574。

后续通过可折弯工艺，与第一磁柱91进行后组装形成如图16所示的磁性元件的结构。此时所述第二金属布线层562形成了该磁性元件的第二金属层52，该第三金属布线层563形成了该磁性元件的第三金属层53，位于该第二金属层52和第三金属层53之间的第三绝缘层543包含了刚性区域和柔性区域。

相比第一实施例，结合本实施例工艺过程，可以明显看出本实施例所述结构的厚度与第一实施例相同，并没有因第三绝缘层局部钢化导致磁性元件厚度增加。

可选地，基于第一实施例，在可折弯基板的表面设置补强层575，如图18所示。该补强575层可以在形成可折弯基板后在可折弯基板表面设置补强层，该补强层的材质可以与第三绝缘层的材质完全相同，只是补强层575会比第三绝缘层543更厚，例如PI材质。该补强层575亦可以为玻纤增强的半固化片(PP)材质，或者金属材质，这里不做限制。

图19(a)和图19(b)为第四实施例所述的另一功率模块的结构示意图，其中图19(a)为该功率模块沿着厚度方向的截面图，图19(b)为沿着c-c’的俯视图。图20和图21为该功率模块包括的转接板结构示意图，其中图20为包含介质绝缘层的立体图，图21为剥离介质绝缘层后的立体图。

对比前三个实施例，可以明显看出可折弯基板95的第一端951和第二端952均位于磁性元件的上表面。从组装精度的角度考量，由于第一端 951和第二端952是互不约束，在组装的过程中位于第一端951的引脚和位于第二端952的引脚必然存在相对位置公差，因此所形成的磁性元件的引脚尺寸精度相对较差。因此，为进一步优化引脚尺寸精度，本实施例将第一端951和第二端952设置在第一磁柱91(第二磁柱92)的侧边，如此一来该磁性元件上表面的所有引脚均位于可折弯基板95的同一端，使得引脚之间的相对位置公差缩小，引脚的尺寸精度提升。此处将所述第一端951和第二端952所在的一侧定义为所述磁性元件的第三侧。在同样的平面尺寸下，引脚尺寸精度提升，可以将焊盘的尺寸做的更大，同时将引脚的间距做的更小，因此增大了电流从磁性元件到第一载板之间的过流面积，从而减少功率损耗，提升模块的供电效率。在该实施例中，所述第二绕组46连接于第二引脚(图19b中的第二功率引脚22和第三功率引脚 23)，所述第三绕组47连接于第三引脚(图19b中的第一功率引脚21和第四功率引脚24)，所述第二引脚和所述第三引脚分别和第一过渡引脚和第二过渡引脚电气连接，第一过渡引脚和第二过渡引脚位于所述磁性元件的第三侧。在该实施例中，所述第二引脚包括图19(b)中示出的第二功率引脚22和第三功率引脚23，所述第三引脚包括图19(b)中示出的第一功率引脚21和第四功率引脚24。所述第一过渡引脚包括图19(a)中示出的第十四功率引脚214和第十五功率引脚215，所述第二过渡引脚包括图19(a)中示出的第十三功率引脚213和第十六功率引脚216。

参考图19(a)所示的截面图，由于将可折弯基板95的第一端951和第二端952设置在第一磁柱91或第二磁柱92的侧面，需要引入一转接板 6来连接第一端951和第二端952，因此基于前述实施例，本实施例的磁性元件还包括一转接板6。更进一步，该第一磁柱91和第二磁柱92对应的可折弯基板95的第一端951和第二端952可以共用同一转接板6。其中，位于第一端951和第二端952的用于与转接板6连接的引脚即使有较大的相对位置公差，可以将转接板6上与之对应的引脚设置的尽量大，以此来包络第一端951和第二端952的相对位置公差。如图20和图21所示，可以将转接板6的第一功率引脚66和第三功率引脚68分别与可折弯基板95的第一端951与第二端952上的第十三功率引脚213和第十六功率引脚216连接，将转接板6的第二功率引脚67与可折弯基板95的第一端951与第二端952上的第十四功率引脚214和第十五功率引脚215连接。由于转接板6的第一功率引脚66和第二功率引脚67位于转接板6的第一金属布线层61且相互独立，因此需要通过转接板6的第二金属布线层62连接在一起。类似的，通过转接板6的第三金属布线层63和第四金属布线层64连接第二磁柱92对应的可折弯基板95的第一端951和第二端952，也可以有其他连接方式，并不限于图20所示的连接方式。

对比前述实施例，两层副边绕组的交错走线是在第一载板81上实现，本实施例由于将磁性元件的第一功率引脚21、第二功率引脚22、第三功率引脚23、第四功率引脚24设置在同一端，因此可以在可折弯基板95上实现绕组交错，然后通过第一载板81的布线直接引出，无需再通过第一载板81进行交错走线，因此可以有效节约第一载板81的资源。

可选地，设置转接板6高度低于该磁性元件的上表面，因此可以在镂空位置设置一些被动元件96，例如电阻、电容等，如图22(a)和图22 (b)所示。其中，图22(a)为该功率模块沿厚度方向的截面图，图22 (b)为该功率模块沿d-d’的俯视图。通过该功率模块实现电压转化，需要一定数量的输入电容，将输入电容设置在转接板和第一载板81之间，相比将输入电容设置在系统板上，可以有效减少输入-输出回路，阻抗降低，效率得到提升。

可选地，可以在转接板6的上、下表面设置引脚，如图23(a)和图 23(b)所示。其中，图23(a)为该功率模块沿厚度方向的截面图，图23 (b)为该功率模块沿着e-e’的俯视图。参考图23(b)，可以将引脚1～13 用于走驱动、控制等信号线，亦或者走功率，即转接板6上可以设置多个信号引脚，多个信号引脚沿第一方向排列。如此一来，可折弯基板95上只需要设置副边的绕组走线，在可折弯基板95上仅形成副边的功率引脚，原边绕组的引脚仍通过导电件引出，其余所需引脚均可以设置在转接板6 上，使得本实施例所述可折弯基板95的制作会更加简单，后续组装亦更加便捷。而且，通过充分利用转接板6的空间，为引出电极提供便利。

本发明提供的磁性元件和功率模块，可以用于一种高压绝缘的场合。下面以图26中示出的第五实施例的磁性元件为例说明，从磁芯由内向外依次设置第一金属层51、第二金属层52和第三金属层53。原边绕组位于第一金属层，两个副边绕组位于第二金属层52和第三金属层53，其中两层副边绕组形成于一可折弯基板上，原边绕组直接通过铜皮箔绕于磁柱，亦或者通过金属化工艺形成于磁柱表面。由于原副边的电压比较高，例如高达3KV，因此需要在原副边之间做有效的绝缘处理。一种可能的处理方式，在可折弯基板的表面压合三层绝缘介质54，这样能充分满足原副边之间的层间绝缘。考虑到可折弯基板两自由端之间的区域是敞开的，副边直接暴露于空气中，因此为了增大原副边的爬电距离L，可以将可折弯基板一端的绝缘层延伸至另一端的下方。本发明的处理方式并不限于上述方法，亦可以在第一金属层表面涂覆绝缘介质来满足原副边的绝缘要求。

如图27所示，为本发明第六实施例的磁性元件的结构示意图。该实施例与第一实施例的区别在于：所述磁性元件包括第一绕组45、第二绕组 46和第四绕组48，所述第四绕组48围绕在所述第一磁柱91的外侧，且至少部分位于所述第一绕组45内侧，所述第四绕组48为箔绕绕组，所述第四绕组48的匝数小于等于第一绕组45的匝数，所述第四绕组48在所述磁性元件的第一侧表面具有第四绕组第一投影，所述第四绕组第一投影具有沿所述第一方向排列的两条边界410、420，所述第四引脚第一投影从所述第四绕组第一投影的一条边界410延伸至另一条边界420。所述第一绕组45连接于第一引脚212、29，所述第一引脚212、29在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第四绕组第一投影之外。

所述第四绕组48连接于第四引脚241、242，所述第四引脚241、242 位于所述磁性元件的第一侧(如在图27的视角中，所述磁性元件的上表面)，所述第四引脚241、242在所述磁性元件的第一侧表面具有第四引脚第一投影，所述第四绕组48在所述磁性元件的第一侧表面具有第四绕组第一投影，所述第四引脚第一投影位于所述第四绕组第一投影之内。在另一种实施方式中，所述第四引脚位于所述磁性元件的第二侧(例如，在图 27的视角中，所述磁性元件的下表面)，所述第四引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第四引脚第二投影，所述第四绕组48在所述磁性元件的第二侧表面具有第四绕组第二投影，所述第四绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第四引脚第二投影从所述第四绕组第二投影的一条边界延伸至另一条边界，所述第四引脚第二投影位于所述第四绕组第二投影之内。

如图27所示，所述第二绕组46全部位于所述第四绕组48外侧，所述第二绕组46连接于第二引脚22、23，所述第二引脚22、23在所述磁性元件的第一侧表面具有第二引脚第一投影。所述第四引脚第一投影位于两个所述第二引脚第一投影之间。在再一实施方式中，所述第四引脚和所述第二引脚分别位于所述磁性元件的第二侧，所述第二引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第二引脚第二投影。所述第四引脚第二投影位于两个所述第二引脚在所述磁性元件的第二侧表面的第二引脚第二投影之间。在另一实施方式中，所述第四绕组48在所述磁性元件的第一侧表面的第四绕组第一投影和所述第二绕组46在所述磁性元件的第一侧表面的第二绕组 46第一投影重合，和/或，所述第四绕组48在所述磁性元件的第二侧表面的第四绕组第二投影和所述第二绕组46在所述磁性元件的第二侧表面的第二绕组46第二投影重合。

在另一实施方式中，所述第四绕组48至少部分位于所述第二绕组46 外侧。两个所述第四引脚与两个所述第二引脚交错排布。在再一实施方式中，所述第二绕组46连接于第二引脚22、23，所述第四绕组48的两端分别与所述第二引脚22、23的两端电连接，且所述第四绕组48与所述第二引脚22、23的连接处在所述磁性元件的第一侧表面的投影至少部分位于所述第二绕组46第一投影之外，所述第二引脚22、23同时作为所述第四绕组48的引脚。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下全部或部分有益的技术效果：

1、采用本发明的实施例中的磁性元件，可以避免匝数较多的绕组被穿透，降低磁性元件的损耗，提高整个功率模块的可靠性，同时提供了处理安规绝缘的可能性；

2、以连续完整的铜片替代PCB通孔，提高铺铜效率，降低损耗；

3、可折弯基板围绕磁芯的外表面折弯形成绕组，所形成的侧壁绕组之间的介质直接继承了折弯之前的介质厚度，这就降低了绕组层间的距离，减小了磁性元件的体积以及占地面积；

4、磁性元件中采用的都是现有的材料，降低了成本，简化了工艺。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (45)

1.一种磁性元件，其特征在于，包括：

磁柱，所述磁柱沿第一方向延伸；

第一绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第一绕组连接于第一引脚，所述第一引脚位于所述磁性元件的第一侧，且所述第一引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影；

第二绕组，围绕在所述磁柱的外侧，所述第二绕组至少部分在所述第一绕组的外侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第二绕组第一投影之外，所述第二绕组为箔绕绕组，所述第一绕组的匝数大于等于所述第二绕组的匝数。

2.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组为原边绕组，所述第二绕组为副边绕组。

3.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组第一投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第一绕组连接于两个所述第一引脚，两个所述第一引脚的第一引脚第一投影分别至少部分位于所述第二绕组第一投影的两条边界的外侧。

4.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组连接于两个所述第一引脚，一个第一引脚的第一引脚第一投影至少部分位于所述第二绕组第一投影之外，另一个第一引脚的第一引脚第一投影位于所述第二绕组第一投影之内。

5.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第二引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第二引脚第一投影，所述第二引脚第一投影位于所述第二绕组第一投影之内。

6.根据权利要求5所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组第一投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第二引脚第一投影从所述第二绕组第一投影的一条边界延伸至另一条边界。

7.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第二侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第二侧表面具有第二绕组第二投影，所述第二引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第二引脚第二投影，所述第二引脚第二投影位于所述第二绕组第二投影之内。

8.根据权利要求7所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第二引脚第二投影从所述第二绕组第二投影的一条边界延伸至另一条边界。

9.根据权利要求5所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组引脚的表面设置有导电件，使得所述导电件的上表面和所述第二绕组引脚的上表面共面。

10.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，还包括第三绕组，所述第三绕组至少部分围绕在所述第二绕组的外侧，所述第三绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第三绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第三绕组第一投影之外,所述第三绕组为箔绕绕组，所述第三绕组的匝数小于等于第一绕组的匝数。

11.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第二引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第二引脚第一投影，所述第三绕组连接于第三引脚，所述第三引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第三引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第三引脚第一投影，所述第三引脚第一投影位于所述第三绕组第一投影之内。

12.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第二侧，所述第二绕组在所述磁性元件的第二侧表面具有第二绕组第二投影，所述第二引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第二引脚第二投影，所述第三绕组连接于第三引脚，所述第三引脚位于所述磁性元件的第二侧，所述第三引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第三引脚第二投影，所述第三绕组在所述磁性元件的第二侧表面具有第三绕组第二投影，所述第三引脚第二投影位于所述第三绕组第二投影之内。

13.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组至少部分位于所述第三绕组外。

14.根据权利要求13所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于两个第二引脚，所述第三绕组连接于两个第三引脚，所述两个第二引脚与所述两个第三引脚交错排布。

15.根据权利要求11所述的磁性元件，其特征在于，所述第三绕组第一投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第三引脚第一投影从所述第三绕组第一投影的一条边界延伸到另一条边界。

16.根据权利要求12所述的磁性元件，其特征在于，所述第三绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第三引脚第二投影从所述第三绕组第二投影的一条边界延伸到另一条边界。

17.根据权利要求11所述的磁性元件，其特征在于，所述第三绕组全部位于所述第二绕组外侧，所述第二引脚第一投影位于两个所述第三引脚第一投影之间。

18.根据权利要求12所述的磁性元件，其特征在于，所述第三绕组全部位于所述第二绕组外侧，所述第二引脚第二投影位于两个所述第三引脚第二投影之间。

19.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第二绕组第一投影和所述第三绕组第一投影至少部分重合。

20.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组连接于两个所述第一绕组引脚，所述第三绕组第一投影具有沿所述第一方向的两条边界，两个所述第一引脚第一投影分别至少部分位于所述第三绕组第一投影的两条边界的外侧。

21.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组连接于两个所述第一绕组引脚，一个第一引脚第一投影至少部分位于所述第三绕组第一投影之外，另一个第一引脚第一投影位于所述第三绕组第一投影之内。

22.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，还包括第四绕组，所述第四绕组围绕在所述磁柱的外侧，且至少部分位于所述第一绕组内侧，所述第四绕组为箔绕绕组，所述第四绕组的匝数小于等于第一绕组的匝数,所述第四绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第四绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分在所述第四绕组第一投影之外。

23.根据权利要求22所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组连接于第四引脚，所述第四引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第四引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第四引脚第一投影，所述第四绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第四绕组第一投影，所述第四引脚第一投影位于所述第四绕组第一投影之内。

24.根据权利要求22所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组连接于第四引脚，所述第四引脚位于所述磁性元件的第二侧，所述第四引脚在所述磁性元件的第二侧表面具有第四引脚第二投影，所述第四绕组在所述磁性元件的第二侧表面具有第四绕组第二投影，所述第四引脚第二投影位于所述第四绕组第二投影之内。

25.根据权利要求22所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组至少部分位于所述第二绕组外侧。

26.根据权利要求23或24所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，两个所述第四引脚与两个所述第二引脚交错排布。

27.根据权利要求23所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组第一投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第四引脚第一投影从所述第四绕组第一投影的一条边界延伸至另一条边界。

28.根据权利要求24所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组第二投影具有沿所述第一方向排列的两条边界，所述第四引脚第二投影从所述第四绕组第二投影的一条边界延伸至另一条边界。

29.根据权利要求23所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第二绕组全部位于所述第四绕组外侧，所述第四引脚第一投影位于两个所述第二引脚在所述磁性元件的第一侧表面的第二引脚第一投影之间。

30.根据权利要求24所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第二引脚位于所述磁性元件的第一侧，所述第二绕组全部位于所述第四绕组外侧，所述第四引脚第二投影位于两个所述第二引脚在所述磁性元件的第二侧表面的第二引脚第二投影之间。

31.根据权利要求22所述的磁性元件，其特征在于，所述第四绕组在所述磁性元件的第一侧表面的第四绕组第一投影和所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面的第二绕组第一投影重合，或者所述第四绕组在所述磁性元件的第二侧表面的第四绕组第二投影和所述第二绕组在所述磁性元件的第二侧表面的第二绕组第二投影重合。

32.根据权利要求22所述的磁性元件，其特征在于，所述第二绕组连接于第二引脚，所述第四绕组的两端分别与所述第二引脚的两端电连接，且所述第四绕组与所述第二引脚的连接处在所述磁性元件的第一侧表面的投影至少部分位于所述第二绕组第一投影之外。

33.一种功率模块，其特征在于，包括：

如权利要求10所述的磁性元件；

第一载板，至少部分覆盖所述磁性元件的第一侧表面；

第一整流开关管，位于所述第一载板背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板与所述第二绕组电连接；

第二整流开关管，位于所述第一载板背离所述磁性元件的一侧表面，且通过所述第一载板与所述第三绕组电连接。

34.根据权利要求33所述的功率模块，其特征在于，包括至少两个所述第一整流开关管和至少两个所述第二整流开关管，所述至少两个第一整流开关管和所述至少两个第二整流开关管沿所述第一方向交错分布于所述第一载板背离所述磁性元件的一侧表面。

35.根据权利要求33所述的功率模块，其特征在于，所述第一整流开关管沿所述第一方向分布形成第一整流开关管列，所述第二整流开关管沿所述第一方向分布形成第二整流开关管列，所述第一整流开关管列和所述第二整流开关管列并排设置。

36.根据权利要求33所述的功率模块，其特征在于，还包括转接板，所述转接板位于所述磁性元件的第三侧，所述第二绕组的引脚和所述第三绕组的引脚分别位于所述磁性元件的第三侧，所述第二绕组的引脚和所述第三绕组的引脚分别通过所述转接板和所述第一载板连接至所述第一整流开关管的第二绕组引脚和所述第二整流开关管的第三绕组引脚。

37.根据权利要求36所述的功率模块，其特征在于，所述转接板的侧面还设置有多个信号引脚，所述信号引脚沿所述第一方向排列。

38.根据权利要求36所述的功率模块，其特征在于，所述转接板的高度低于所述磁性元件的第一侧表面的高度，且所述转接板与所述第一载板之间设置有至少一个被动元件。

39.一种磁性元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一磁芯，所述磁芯包括至少一个磁柱；

在所述磁柱的表面形成第一金属布线层，得到磁芯组件，所述第一金属布线层形成第一绕组；

提供一可弯折基板，所述可弯折基板包括第二金属布线层，所述第二金属布线层至少部分形成第二绕组；

将所述可弯折基板与所述磁芯组件组合，使得所述第二绕组围绕所述第一绕组的外侧，得到磁性元件；

所述磁性元件中，所述第一绕组连接于第一绕组引脚，所述第一绕组引脚位于所述磁性元件的第一侧，且所述第一绕组引脚在所述磁性元件的第一侧表面具有第一引脚第一投影，所述第二绕组在所述磁性元件的第一侧表面具有第二绕组第一投影，所述第一引脚第一投影至少部分位于所述第二绕组第一投影之外。

40.根据权利要求39所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，所述可弯折基板还包括第三金属布线层，所述第二金属布线层和所述第三金属布线层形成第二绕组和第三绕组，所述第三绕组至少部分围绕所述第二绕组的外侧。

41.根据权利要求39所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，在所述磁柱的表面形成第一金属布线层，包括如下步骤：

在所述磁柱的表面形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层的表面形成第一金属层；

在所述第一金属层的表面形成第一金属保护层；

去除部分所述第一金属保护层，露出需要被蚀刻的第一金属层；

对露出的第一金属层进行蚀刻，形成第一金属布线层；

去除剩余的第一金属保护层。

42.根据权利要求40所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，所述提供一可弯折基板，包括如下步骤：

提供一基材，在所述基材的两侧分别形成第二金属布线层和第三金属布线层，所述基材作为第三绝缘层；

形成所述第二金属布线层和所述第三金属布线层之间的过孔连通；

分别在所述第二金属布线层和所述第三金属布线层背离所述基材的一侧形成第二金属保护层和第三金属保护层。

43.根据权利要求39所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，所述提供一基材，在所述基材的两侧分别形成第二金属布线层和第三金属布线层，包括如下步骤：

提供一刚性基材，将所述刚性基材的部分区域去除，在所述刚性基材的一侧形成第二金属布线层；

选择一柔性基材，将所述柔性基材的部分区域去除，在所述柔性基材的一侧形成第三金属布线层；

将所述刚性基材与所述柔性基材进行组合，得到一整体基材，所述整体基材的两侧分别形成有所述第二金属布线层和所述第三金属布线层。

44.根据权利要求43所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，将所述可弯折基板与所述磁芯组件组合之后，所述刚性基材至少部分位于所述磁性元件的上表面和下表面。

45.根据权利要求39所述的磁性元件的制备方法，其特征在于，将所述可弯折基板与所述磁芯组件组合，包括如下步骤：

将所述可弯折基板与所述磁性组件通过粘结层组合；

在所述第一金属布线层和所述第二金属布线层之间形成第二绝缘层。