RU176671U1

RU176671U1 - FLAT TRANSFORMER

Info

Publication number: RU176671U1
Application number: RU2017112339U
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Любимов; Евгений Андреевич Иванов; Геннадий Викторович Коровин; Александр Николаевич Королев
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к плоским трансформаторам и дросселям на основе многослойных печатных плат (МПП). Задачей полезной модели является требование - уменьшение массогабаритных параметров. Поставленная задача решается тем, что в плоском трансформаторе, состоящем из ферромагнитного сердечника и обмоток, ферромагнитный сердечник выполнен в виде набора плоских прямоугольных рамок, расположенных друг над другом и встроенных во внутренние слои многослойной печатной платы, а обмотки образованы отрезками печатных проводников, сформированных на внешних поверхностях платы и соединенных между собой с помощью металлизированных отверстий. При этом обмотки образуют замкнутый контур вокруг одной из сторон сердечника. Благодаря размещению ферромагнитного сердечника внутри печатной платы удается ограничить размеры трансформатора размерами печатной платы, что позволяет решить поставленную задачу по снижению массогабаритных параметров трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to radio engineering, in particular to flat transformers and chokes based on multilayer printed circuit boards (MPP). The objective of the utility model is the requirement - the reduction of overall dimensions. The problem is solved in that in a flat transformer consisting of a ferromagnetic core and windings, the ferromagnetic core is made in the form of a set of flat rectangular frames located one above the other and built into the inner layers of the multilayer printed circuit board, and the windings are formed by pieces of printed conductors formed on the outer board surfaces and interconnected by means of metallized holes. In this case, the windings form a closed loop around one of the sides of the core. Due to the placement of the ferromagnetic core inside the printed circuit board, it is possible to limit the size of the transformer to the dimensions of the printed circuit board, which allows us to solve the problem of reducing the overall dimensions of the transformer. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к плоским трансформаторам и дросселям на основе многослойных печатных плат (МПП).The utility model relates to radio engineering, in particular to flat transformers and chokes based on multilayer printed circuit boards (MPP).

Известен плоский трансформатор, обмотки которого выполнены в виде многослойной печатной платы, содержащей изолирующие слои, токопроводящие детали, пакет диэлектрических подложек с отверстиями и односторонней металлизацией, выполненной в виде рисунка проводников и контактных площадок. Металлизированные слои соединены между собой по входным и выходным контактным площадкам методом пайки оловянным припоем. Ферромагнитный сердечник вставляется в отверстия платы так, чтобы магнитный поток был перпендикулярен плоскости платы (патент на изобретение №2149526, Н05К 3/46 2000 г.).Known flat transformer, the windings of which are made in the form of a multilayer printed circuit board containing insulating layers, conductive parts, a package of dielectric substrates with holes and one-sided metallization, made in the form of a pattern of conductors and pads. Metallized layers are interconnected at the input and output contact pads by tin soldering. The ferromagnetic core is inserted into the holes of the board so that the magnetic flux is perpendicular to the plane of the board (patent for invention No. 2149526, H05K 3/46 of 2000).

Недостатком такого трансформатора является его низкая надежность и большая трудоемкость изготовления, обусловленная сложностью сборки, связанной с необходимостью осуществлять соединение слоев между собой путем пайки оловянным припоем, и производить межслойную герметизацию трансформатора путем вакуумной пропитки герметиком с целью защиты медных проводников от коррозии и пробоев.The disadvantage of such a transformer is its low reliability and the high complexity of manufacturing, due to the complexity of the assembly, associated with the need to connect the layers together by soldering with tin solder, and to perform interlayer sealing of the transformer by vacuum impregnation with a sealant to protect copper conductors from corrosion and breakdowns.

Наиболее близким техническим решением является плоский трансформатор, обмотки которого представляют собой многослойную печатную плату, выполненную в виде пакета изолированных друг от друга диэлектрических слоев с отверстиями и металлизацией в виде рисунка проводников и контактных площадок. Проводники в слоях выполнены в виде витков и соединены между собой через металлизированные отверстия и образуют обмотки трансформатора. Соединение печатных плат в пакет осуществляется с помощью прокладок из полуотвердевшей смолы. Ферромагнитный сердечник вставляется в отверстия, предусмотренные в печатной плате (патент РФ на полезную модель №16318, МКИ Н05К 3/46, 2000 г.).The closest technical solution is a flat transformer, the windings of which are a multilayer printed circuit board, made in the form of a package of insulated layers of dielectric with holes and metallization in the form of a pattern of conductors and contact pads. The conductors in the layers are made in the form of turns and are interconnected through metallized holes and form the transformer windings. The connection of the printed circuit boards in the package is carried out using semi-hardened resin gaskets. The ferromagnetic core is inserted into the holes provided in the printed circuit board (RF patent for utility model No. 16318, MKI N05K 3/46, 2000).

Недостатком конструкции данного плоского трансформатора являются большие массогабаритные параметры, т.к. масса и основные габаритные размеры изделия в основном определяются массой и размерами сердечника.The disadvantage of the design of this flat transformer is the large weight and size parameters, because the mass and basic overall dimensions of the product are mainly determined by the mass and dimensions of the core.

Задачей полезной модели является требование - уменьшение массогабаритных параметров.The objective of the utility model is the requirement - the reduction of overall dimensions.

Поставленная задача решается тем, что в плоском трансформаторе, состоящем из ферромагнитного сердечника и обмоток, выполненных в виде многослойной печатной платы, представляющей собой пакет изолированных друг от друга диэлектрических слоев с металлизированными отверстиями и металлизацией в виде рисунка проводников и контактных площадок, ферромагнитный сердечник выполнен в виде набора плоских прямоугольных рамок, расположенных друг над другом и встроенных во внутренние слои многослойной печатной платы, а обмотки образованы отрезками печатных проводников, сформированных на внешних поверхностях платы и соединенных между собой с помощью металлизированных отверстий. При этом обмотки образуют замкнутый контур вокруг одной из сторон сердечника.The problem is solved in that in a flat transformer consisting of a ferromagnetic core and windings made in the form of a multilayer printed circuit board, which is a package of insulated layers of dielectric layers with metallized holes and metallization in the form of conductors and contact pads, the ferromagnetic core is made in as a set of flat rectangular frames located one above the other and built into the inner layers of a multilayer printed circuit board, and the windings are formed by segments and printed conductors formed on the outer surfaces of the board and interconnected by means of metallized holes. In this case, the windings form a closed loop around one of the sides of the core.

Конструкция сердечника и его расположение внутри многослойной печатной платы позволяют существенно снизить габаритные размеры и массу трансформатора.The core design and its location inside the multilayer printed circuit board can significantly reduce the overall dimensions and weight of the transformer.

Фиг. 1-3 иллюстрируют предлагаемую конструкцию.FIG. 1-3 illustrate the proposed design.

На фиг. 1 показана плоская прямоугольная рамка из ферромагнитного материала, используемая в качестве составной части сердечника.In FIG. 1 shows a flat rectangular frame of ferromagnetic material used as an integral part of a core.

На фиг. 2 изображено сечение плоского трансформатора. Плоский трансформатор представляет собой многослойную печатную плату, состоящую из диэлектрических слоев 1, соединенных в пакет с помощью прокладок из полуотвердевшей смолы (препрега) 2. Во внутренних слоях платы размещены друг над другом прямоугольные рамки из ферромагнитного материала, образующие сердечник 3. На внешних слоях платы сформированы обмотки в виде отрезков печатных проводников 4, соединенных между собой сквозными металлизированными переходными отверстиями 5. Обмотки 4 образуют замкнутый контур вокруг одной из сторон сердечника 3.In FIG. 2 shows a cross section of a planar transformer. A flat transformer is a multilayer printed circuit board consisting of dielectric layers 1 connected in a package using semi-hardened resin gaskets (prepreg) 2. In the inner layers of the board are placed rectangular frames of ferromagnetic material on top of each other that form the core 3. On the outer layers of the board windings are formed in the form of segments of printed conductors 4, interconnected through metallized vias 5. Windings 4 form a closed loop around one of the sides of the heart nick 3.

На фиг. 3 изображен плоский трансформатор (вид сверху).In FIG. 3 shows a flat transformer (top view).

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

В заготовках внутренних слоев из стеклотекстолита прорезаются сквозные отверстия под прямоугольные рамки сердечника. Одновременно из стеклотекстолита вырезаются прямоугольные вкладыши под размер окна в рамках сердечника. Собирают пакет из внешних слоев, выполненных из фольгированного медью стеклотекстолита, и внутренних слоев. При сборке внутренних слоев в каждой стеклотекстолитовой заготовке размещают ферромагнитную рамку сердечника, в отверстие которой в свою очередь помещают стеклотекстолитовый вкладыш. Между всеми слоями пакета размещают прокладки из полуотвердевшей смолы. Пакет подвергают горячему прессованию. В сформированном пакете методом сверления изготавливают переходные отверстия. Проводят их металлизацию. Методом фотолитографии на внешних сторонах платы формируют проводники и контактные площадки обмоток трансформатора. После чего наносят паяльную маску. Во внутренних слоях, при необходимости, возможно формирование дополнительных коммутационных цепей.Through blanks of fiberglass are cut through holes for the rectangular frames of the core. At the same time, rectangular liners are cut from fiberglass to fit the window size within the core. A bag is assembled from the outer layers made of copper foil-clad fiberglass and inner layers. When assembling the inner layers in each fiberglass blank, a ferromagnetic core frame is placed, in the hole of which, in turn, a fiberglass liner is placed. Semi-cured resin gaskets are placed between all layers of the bag. The bag is hot pressed. In the formed bag, the vias are made by drilling. Spend their metallization. The method of photolithography on the outer sides of the board form the conductors and contact pads of the transformer windings. Then apply a solder mask. In the inner layers, if necessary, the formation of additional switching circuits is possible.

Таким образом, благодаря размещению ферромагнитного сердечника внутри печатной платы удается ограничить размеры трансформатора размерами печатной платы, что позволяет решить поставленную задачу по снижению массогабаритных параметров трансформатора.Thus, due to the placement of the ferromagnetic core inside the printed circuit board, it is possible to limit the dimensions of the transformer to the dimensions of the printed circuit board, which allows us to solve the problem of reducing the overall dimensions of the transformer.

Claims

A flat transformer consisting of a ferromagnetic core and windings made in the form of a multilayer printed circuit board, which is a package of insulated layers of dielectric layers with metallized holes and metallization in the form of a pattern of conductors and contact pads, characterized in that the ferromagnetic core is made in the form of a set of flat rectangular frames located one above the other and built into the inner layers of the multilayer printed circuit board, and the windings are formed by pieces of printed wire Cove, formed on outer surfaces of the board and interconnected via metallized holes, wherein the coil form a closed loop around one of the core sides.