TW201526489A - 電源供應裝置、複合型電子組件，及具有複合型電子組件安裝於其上的板件 - Google Patents

Abstract

一種電源供應裝置可包含：恆壓供應單元，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器，連接至該恆壓供應單元之輸出級；控制單元，連接至該變壓器之一次繞組，以便控制流經該變壓器之該一次繞組的電流；第一端子，連接至該變壓器之該一次繞組的一個端子；阻尼器複合物，具有與該第一端子接觸的第一端面，以減少出現於該變壓器之該一次繞組中的突波電壓；以及第二端子，連接至該變壓器之該一次繞組的另一端子，並且與該阻尼器複合物的第二端面接觸。

Description

電源供應裝置、複合型電子組件，及具有複合型電子組件安裝於其上的板件 相關申請案交互參照

本申請案主張於2013年12月20日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2013-0160331號的優先權，其揭示內容併入本文作為參考資料。

本揭示內容係有關於電源供應裝置、複合型電子組件、及具有複合型電子組件安裝於其上的板件。

電源供應裝置可能發生電流的突然變化或其類似者。此外，由於有分布於電路中的阻抗分量(impedance component，例如，組件與變壓器之引線及接線的漏電感)而可能出現突波電壓，即所謂的尖波雜訊。

當發生此事時，突波電壓對組件施加嚴重的應力，甚至可造成組件斷裂。

為了此問題，電源供應裝置通常運用阻尼器電路。阻尼器電路用來抑制在開關時出現的突波電壓。

最近已要求電子裝置輕薄簡便及小型化同時保有高度的效能，以及也有多種功能。因此，裝入電源供應裝置的阻尼器電路也需要縮小尺寸。

本揭示內容之一方面可提供一種有減少之安裝面積的複合型電子組件以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

本揭示內容之一方面也可提供一種能夠抑制聲波雜訊的複合型電子組件以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

根據本揭示內容之一方面，一種電源供應 裝置可包含：恆壓供應單元，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器，連接至該恆壓供應單元之一輸出級；控制單元，連接至該變壓器的一次繞組(primary winding)，以便控制流經該變壓器之該一次繞組的電流；第一端子，連接至該變壓器之該一次繞組的一個端子；阻尼器複合物，具有與該第一端子接觸的第一端面，以減少出現於該變壓器之該一次繞組中的突波電壓；以及第二端子，連接至該變壓器之該一次繞組的另一端子，並且與該阻尼器複合物的第二端面接觸。

該阻尼器複合物可包含：電容器部件，出現於該變壓器之該一次繞組中的突波電壓在電容器部件中被充電；以及電阻器部件，其係配置於該電容器部件下面，並且充電於該電容器部件中的該電壓透過該電阻器部件被 放電。

該電容器部件可包含複數個相互堆疊的介電層及數個內部電極，該等介電層中之一者介於該等內部電極之間，並且該電阻器部件可包含形成於複數個介電層之間的電阻層。

該電阻器部件的厚度可在0.3毫米至0.7毫米之間。

可滿足數學表達式0.25Tr/Tm0.7，在此Tm表示該電容器部件的厚度，而Tr表示該電阻器部件的厚度。

根據本揭示內容之另一方面，一種複合型電子組件可包含：阻尼器複合物，包含電容器部件及電阻器部件，該電容器部件包含複數個相互堆疊的介電層及數個內部電極，該等介電層中之一者介於該等內部電極之間，而該電阻器部件係配置於該電容器部件上面，並且包含形成於複數個介電層之間的電阻層；第一端子，形成於該阻尼器複合物之第一端面上；以及第二端子，形成於該阻尼器複合物之第二端面上。

該電阻器部件的厚度可在0.3毫米至0.7毫米之間。

可滿足數學表達式0.25Tr/Tm0.7，在此Tm表示該電容器部件的厚度，以及Tr表示該電阻器部件的厚度。

根據本揭示內容之另一方面，一種有複合 型電子組件安裝於其上的板件可包含：印刷電路板，有多個電極墊在其上；該複合型電子組件，將會安裝於該印刷電路板上；以及焊接，以耦合該等電極墊至該複合型電子組件。

該印刷電路板可包含：恆壓供應單元，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器，連接至該恆壓供應單元之輸出級；以及控制單元，連接至該變壓器之一次繞組，以便控制流經該變壓器之該一次繞組的電流。

10‧‧‧整流單元

11‧‧‧介電層

21‧‧‧介電層

23‧‧‧電阻層

31、32‧‧‧第一、第二內部電極

31a、32a‧‧‧引線

100‧‧‧恆壓供應單元

200‧‧‧變壓器

300‧‧‧控制單元

400‧‧‧阻尼器單元

410‧‧‧阻尼器複合物

451‧‧‧第一端子

452‧‧‧第二端子

610‧‧‧印刷電路板

621、622‧‧‧電極墊

630‧‧‧焊接

C10‧‧‧平滑化電容器

C20‧‧‧輸出電容器

C30‧‧‧電容器部件

D20‧‧‧輸出二極體

L10‧‧‧電感器

L、T、W‧‧‧方向

R‧‧‧電阻器部件

SW‧‧‧開關元件

Tm‧‧‧電容器部件的厚度

Tr‧‧‧電阻器部件的厚度

Vin‧‧‧電壓源

由以下結合附圖的詳細說明可更清楚了解本揭示內容以上及其他的方面、特徵及其他優點。

第1圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示返馳變換器；第2A圖與第2B圖圖示在開關元件SW關掉時出現的突波電壓；第3圖及第4圖圖示出現於電源供應裝置中的振動及雜訊；第5圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示複合型電子組件的透視圖；第6圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示複合型電子組件的橫截面圖；第7圖為第5圖之複合型電子組件的展開透視圖；第8圖的一對上視圖圖示可應用於第5圖之複合型電子組件之多層陶瓷電容器的內部電極；以及 第9圖的透視圖裝在印刷電路板上的第5圖之複合型電子組件。

以下，用附圖詳述本揭示內容的具體實施例。不過，本揭示內容可實作成各種形式以及不應被視為受限於提及於本文的具體實施例。反而，提供該等具體實施例使得本揭示內容徹底及完整，以及會完整地傳達本揭示內容的範疇給熟諳此藝者。附圖中，為求清楚說明而可能誇大元件的形狀及尺寸，以及相同式類似的元件用相同的元件符號表示。

為了便於圖解說明，電源供應裝置的組態在專利說明書中用返馳變換器(flyback converter)說明。

不過，熟諳此藝者應瞭解，根據本揭示內容之示範具體實施例的組態可應用於順向變換器(forward converter)、半橋接變換器(half-bridge converter)、全橋接變換器、推挽變換器(push-pull converter)、共振變換器(resonant converter)及其類似者。

第1圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示返馳變換器。

請參考第1圖，該返馳變換器可包含電壓源Vin、恆壓供應單元100、變壓器200、控制單元300及阻尼器單元400。電壓源Vin可供應輸入電壓。該輸入電壓可為交流電(AC)電壓。

恆壓供應單元100可整流及平滑化來自電 壓源Vin的輸入電壓，以便將該輸入電壓供應給變壓器200。例如，恆壓供應單元100可包含整流單元10與平滑化電容器C10。整流單元10可接收AC電壓並予以整流。平滑化電容器C10可平穩化來自整流單元10的電壓輸出。恆壓供應單元100復可包含電感器L10。

變壓器200可連接至恆壓供應單元100的輸出級。變壓器200可包含一次繞組及與該一次繞組電感耦合的二次繞組。在此，一次區域係指該一次繞組所在的區域，而二次區域係指該二次繞組所在的區域。

變壓器200可把來自電壓源的一次電流轉換成二次電流。

控制單元300可連接至變壓器200的一次繞組。控制單元300可允許或不允許一次電流流經變壓器200的一次繞組。為此目的，控制單元300可包含開關元件SW與用於控制開關元件SW的IC。

開關元件SW可為絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOS-FET)及雙極接面電晶體(BJT)中之一者。

該電源供應裝置復可包含輸出二極體D20與輸出電容器C20。輸出二極體D20可連接至變壓器200之二次繞組的輸出級，以便整流二次電壓。此外，輸出電容器C20可平滑化來自輸出二極體D20的電壓。

阻尼器單元400可降低出現於變壓器200之一次繞組中的突波電壓。例如，阻尼器單元400可包含 電容器部件C30與電阻器部件R。阻尼器單元400復可包含二極體。

由於突波電壓在開關元件SW關掉時出現，因此，電容器部件C30可立即充電，而電阻器部件R可造成電容器部件C30的電荷被緩慢地釋放。

亦即，可用阻尼器單元400抑制在開關元件SW關掉時出現的諧振電壓(ringing voltage)。

第2A圖與第2B圖的曲線圖示在開關元件SW關掉時出現的突波電壓。

第2A圖圖示沒有阻尼器單元的突波電壓，而第2B圖圖示有阻尼器單元的突波電壓。

如第2圖所示，突波電壓在設有阻尼器單元400時被箝制。

電容器部件C30可為多層陶瓷電容器(MLCC)。

MLCC可包含陶瓷介電物質層、在該等陶瓷介電物質層之間的多個電極，以及並聯連接至該等電極的外部電極。此一MLCC的優點在於它很小但是有大容量，但是缺點是由於介電材料的壓電反應特性(piezo response characteristic)而發生振動。

第3圖及第4圖圖示出現於電源供應裝置中的振動及雜訊。

如第3圖所示，控制單元300可允許或不允許電流流經變壓器200的一次繞組。此電流在電容器部件 C30中造成振動。

亦即，當電容器部件C30為MLCC時，由於介電物質的壓電特性，電容器部件C30的介電物質層可能隨著電磁場改變而物理變形(膨脹或收縮)。

此外，電容器部件C30本身會物理變形而產生振動從而產生雜訊。

亦即，如第4圖所示，最終印刷電路板本身也由於電容器部件C30的振動而產生振動。此類雜訊被稱為聲波雜訊。

由於電容器部件C30的振動落在可聽到頻帶(在20Hz、20KHz之間)的範圍內，因此聲波雜訊為嚴重的問題。

請參考第4圖，在電容器部件C30四周流動的電流改變，以及作用於電容器部件C30的電磁場也相應地改變，而使得電容器部件C30振動。此時，電容器部件C30可衝擊印刷電路板，從而產生聲波雜訊。

第5圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示複合型電子組件的透視圖。該複合型電子組件為圖示於第1圖的阻尼器單元400。

請參考第5圖，在根據本揭示內容之示範具體實施例的複合型電子組件中，長度方向用第5圖的L方向表示，寬度方向用第5圖的W方向表示，而厚度方向用第5圖的T方向表示。在此，厚度方向可與電容器之介電層的堆疊方向相同，亦即，堆疊方向。

在以下說明中，定義複合型電子組件的長度、寬度及厚度為電容器部件和電阻器部件的長度、寬度及厚度。

在本發明的示範具體實施例中，該複合型電子組件可具有相反的上、下表面，第一及第二側表面，以及連接上表面與下表面的第一及第二端面。複合型電子組件的形狀沒有特別限制，反而可具有六面體形狀，如圖示。

此外，在以下說明中，用語複合型電子組件的第一及第二側表面和第一及第二端面一般指稱電容器及電感器兩者的第一及第二側表面和第一及第二端面。

在這點上，複合型電子組件是藉由組合電容器部件及電阻器部件來實現。複合型電子組件的上表面指電容器部件的上表面而複合型電子組件的下表面指電阻器部件的下表面。

此外，複合型電子組件的第一及第二側表面指在複合型電子組件之寬度方向彼此相反的表面，複合型電子組件的第一及第二端面指在複合型電子組件之長度方向彼此相反的表面，以及複合型電子組件的上、下表面指在複合型電子組件厚度方向彼此相反的表面。

第6圖根據本揭示內容之示範具體實施例圖示複合型電子組件的橫截面圖。

第7圖為第5圖之複合型電子組件的展開透視圖。

第8圖的一對上視圖圖示可應用於第5圖之複合型電子組件之多層陶瓷電容器的內部電極。

請參考第5圖至第8圖，根據本揭示內容之示範具體實施例的複合型電子組件可包含阻尼器複合物410，該阻尼器複合物410的形成係藉由耦合有陶瓷體(包含相互堆疊的多個介電層11及有該等介電層11中之一者介於其間的第一、第二內部電極31、32)的電容器部件C30，以及配置於電容器部件下面電阻層23的電阻器部件R包含形成於多個介電層21之間的電阻層23。

在該示範具體實施例中，阻尼器複合物410可具有相反的上、下表面，第一及第二側表面，以及連接上表面與下表面的第一及第二端面。

阻尼器複合物410的形狀沒有特別限制，反而可具有六面體形狀，如圖示。

阻尼器複合物410的下表面上有電阻器部件R以及在上表面上有電容器部件C30。形成阻尼器複合物410的方法沒有特別限制。

例如，形成阻尼器複合物410可用導電黏著劑或樹脂組合個別製備的電容器部件C30與電阻器部件R，以及可相繼堆疊對應至電容器部件C30的陶瓷體以及對應至電阻器部件R的陶瓷體。不過，形成阻尼器複合物410的方法不限於此。

以下，詳述組態阻尼器複合物410的電容器部件C30及電阻器部件R。

形成對應至電容器部件C30的陶瓷體可藉由使多個介電層11相互堆疊、以及可具有相互堆疊以及有多個介電層11中之一者介於兩者之間的多個第一及第二內部電極31及32。

形成該等介電層11可藉由燒結含有陶瓷粉末、有機溶劑及有機黏結劑的陶瓷坯片(ceramic green sheet)。該陶瓷粉末為高k材料以及可包含但不限於：基於鈦酸鋇(barium titanate，BaTiO₃)的材料，基於鈦酸鍶(strontium titanate，SrTiO₃)的材料或其類似者。

根據本揭示內容之一示範具體實施例，該內部電極s可包含第一內部電極31及第二內部電極32，第一內部電極31有暴露於阻尼器複合物410之第一端面之引線31a，而第二內部電極32有暴露於阻尼器複合物410之第二端面之引線32a。不過，本發明不受限於此。

根據本揭示內容之示範具體實施例，第一及第二內部電極31及32可由含有導電金屬的導電膠形成。

該導電金屬可為但不限於：鎳(Ni)，銅(Cu)，鈀(Pd)或彼等之合金。

可用導電膠以印刷法(例如，網印法或凹版印刷法)印刷內部電極31及32於形成介電層11的陶瓷坯片上。

替換地，可堆疊及燒製有內部電極形成於其上的陶瓷坯片以便形成該陶瓷體。

第6圖圖示第一及第二內部電極31及32 的圖案形狀，但是該圖案形狀不受限於此而可以各種方式修改。

形成對應至電阻器部件R的陶瓷體可藉由堆疊多個介電層21，並且其中可具有電阻層23。

根據本揭示內容之示範具體實施例，電阻層23可包含用作電阻器的典型材料。例如，電阻層23可包含不限於：銅-鎳(Cu-Ni)，銅-鎳-錳(Cu-Ni-Mn)，以及鎳-鉻(Ni-Cr)。

根據本揭示內容之示範具體實施例的複合型電子組件可包含形成於阻尼器複合物410之第一端面上的第一端子451，以及形成於阻尼器複合物410之第二端面上的第二端子452。亦即，阻尼器複合物410的第一端面可與第一端子451接觸。此外，阻尼器複合物410的第二端面可與第二端子452接觸。

第一端子451可連接至電容器部件C30的第一內部電極31以及電阻器部件R的電阻層23。

此外，第二端子452可連接至電容器部件C30的第二內部電極32以及電阻器部件R的電阻層23。

第一及第二端子451及452可由含有導電金屬的導電膠形成。

該導電金屬可為鎳(Ni)，銅(Cu)，錫(Sn)或彼等之合金，但不受限於此。

該導電膠復可包含絕緣材料。該絕緣材料例如可為玻璃，但不受限於此。

形成第一及第二端子451及452的方法沒有特別限制。亦即，藉由浸漬該陶瓷體或諸如印刷或電鍍之類的其他方法可形成第一及第二端子451及452。

請參考第1圖及第5圖，第一端子451可連接至變壓器200之一次繞組的一端子。第二端子452可連接至變壓器200之一次繞組的另一端子。

藉由利用根據本揭示內容之示範具體實施例的複合型電子組件作為阻尼器電路，電容器部件C30所造成的振動會被電阻器部件R阻擋，藉此可抑制聲波雜訊。亦即，根據本揭示內容的示範具體實施例，讓對應至電阻器部件R之厚度的間隙在有複合型電子組件安裝於其上的PCB與電容器部件C30的內部電極之間，使得電容器部件C30所造成的振動不會到達PCB從而可抑制聲波雜訊。

以下第1表根據電容器部件C30及電阻器部件R的厚度列示聲波雜訊的數值。在該表中，有1nF之電容及630V的額定電壓的電容器係用作電容器部件C30。300K之阻抗的電阻器用作電阻器部件R。

在此，Tm表示電容器部件C30的厚度，而Tr表示電阻器部件R的厚度。

如第1表所示，當電阻器部件的厚度低於0.3毫米時，出現大量的聲波雜訊(第1至4號實施例)。此外，可看到，當電阻器部件的厚度超過0.7毫米時，電容器部件的電壓特性劣化(第14至17號實施例)。

因此，在本揭示內容的示範具體實施例中，電阻器部件R的厚度Tr可由0.3毫米至0.7毫米(第5至13號實施例)。當電阻器部件的厚度Tr在0.3毫米至0.7毫米之間時，可抑制阻尼器複合物的聲波雜訊而阻尼器複合物的電氣特性不會劣化。

此外，由第1表可見，當電阻器部件之厚度Tr與電容器部件之厚度Tm的比例Tr/Tm低於0.25時，出現大量的聲波雜訊(第1至4號實施例)。此外，可見，當電阻器部件之厚度Tr與電容器部件之厚度Tm的比例Tr/Tm高於0.7時，電容器部件的電壓特性劣化(第14至17號實施例)。

因此，在本揭示內容的示範具體實施例中，電阻器部件之厚度Tr與電容器部件之厚度Tm的比例Tr/Tm可由0.3至0.7(第5至13號實施例)。當電阻器部件之厚度Tr與電容器部件之厚度Tm的比例Tr/Tm在0.3至0.7之間時，可抑制阻尼器複合物的聲波雜訊而阻尼器複合物的電氣特性不會劣化。

第9圖的透視圖圖示安裝在印刷電路板上 的第5圖之複合型電子組件。

請參考第9圖，有根據示範具體實施例之複合型電子組件400安裝於其上的板件可包含要安裝複合型電子組件400於其上的印刷電路板610，以及形成於印刷電路板610上的多個電極墊621及622。

該等電極墊可包含各自連接至第一及第二端子451及452的第一及第二電極621及622。

複合型電子組件400的第一及第二端子451及452在各自與第一及第二電極墊621及622接觸時，可藉由焊接630而電性連接至印刷電路板610。

根據本揭示內容之另一示範具體實施例的複合型電子組件也可安裝於該印刷電路板上；因此，不重覆贅述。

另外，該印刷電路板可裝上：恆壓供應單元100，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器200，連接至恆壓供應單元100之輸出級；以及控制單元300，連接至該變壓器的一次繞組，以便控制流經該變壓器之一次繞組的電流，這些都圖示於第1圖。

用此組態，可提供一種有減少之安裝面積的複合型電子組件以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

此外，用此組態，可提供一種能夠抑制聲波雜訊的複合型電子組件以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

如前述，根據本揭示內容的示範具體實施例，可提供一種有減少之安裝面積的複合型電子組件以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

此外，根據本揭示內容的示範具體實施例，可提供一種能夠抑制聲波雜訊的複合型電子組件，以及一種有該複合型電子組件安裝於其上的板件。

儘管上文已圖示及描述數個示範具體實施例，然而熟諳此藝者明白不脫離如隨附申請專利範圍所定義的本揭示內容之精神及範疇下，仍可做出修改及變體。

23‧‧‧電阻層

31、32‧‧‧第一、第二內部電極

410‧‧‧阻尼器複合物

451‧‧‧第一端子

452‧‧‧第二端子

C30‧‧‧電容器部件

R‧‧‧電阻器部件

Tm‧‧‧電容器部件的厚度

Tr‧‧‧電阻器部件的厚度

Claims (10)

1. 一種電源供應裝置，其係包含：恆壓供應單元，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器，連接至該恆壓供應單元之輸出級；控制單元，連接至該變壓器之一次繞組，以便控制流經該變壓器之該一次繞組的電流；第一端子，連接至該變壓器之該一次繞組的一個端子；阻尼器複合物，具有與該第一端子接觸的第一端面，以減少出現於該變壓器之該一次繞組中的突波電壓；以及第二端子，連接至該變壓器之該一次繞組的另一端子並且與該阻尼器複合物的第二端面接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中，該阻尼器複合物包含：電容器部件，出現於該變壓器之該一次繞組中的突波電壓在該電容器部件中被充電；以及電阻器部件，配置於該電容器部件下面，而充電於該電容器部件中的該電壓透過該電阻器部件而被放電。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置，其中，該電容器部件包含多個相互堆疊的介電層及內部電極，其中，該等介電層中之一者介於該等內部電極之 間，並且該電阻器部件包含形成於複數個介電層之間的電阻層。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置，其中，該電阻器部件的厚度在0.3毫米至0.7毫米之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置，其中，該電容器部件的厚度為Tm，而該電阻器部件的厚度為Tr，並且滿足0.25Tr/Tm0.7。
6. 一種複合型電子組件，其係包含：阻尼器複合物，包含電容器部件及電阻器部件，該電容器部件包含複數個相互堆疊的介電層及內部電極，其中，該等介電層中之一者介於該等內部電極之間，而該電阻器部件配置於該電容器部件上面並且包含形成於複數個介電層之間的電阻層；第一端子，配置於該阻尼器複合物之第一端面上；以及第二端子，配置於該阻尼器複合物之第二端面上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之複合型電子組件，其中，該電阻器部件的厚度在0.3毫米至0.7毫米之間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之複合型電子組件，其中，該電容器部件的厚度為Tm，而該電阻器部件的厚度為Tr，並且滿足0.25Tr/Tm0.7。
9. 一種有複合型電子組件安裝於其上的板件，該板件係包含：印刷電路板，有多個電極墊在其上； 將會安裝至該印刷電路板上的如申請專利範圍第6項至第8項中之任一項所述之複合型電子組件；以及焊接，以耦合該等電極墊至該複合型電子組件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之板件，其中，該印刷電路板包含：恆壓供應單元，整流及平滑化輸入電壓以供應恆壓；變壓器，連接至該恆壓供應單元之輸出級；以及控制單元，連接至該變壓器之一次繞組，以便控制流經該變壓器之該一次繞組的電流。