TW410353B - Transformer - Google Patents

Description

___4lC35g^ 一 玉·、發明說明（1) _ 本發明係基於一種變壓器，，包括一次繞組和至少一個 —-欠繞組：在一層或多層平坦載體上：尤其是薄膜或印刷 電路板上、配置成導電體軌道型。·此種變壓器例如用於具 有極高切換頻率’、由指50仟赫以上的開關模式電源，，使變 壓器可以保持很小型.β · 當變壓器減小尺寸時，若不要封裝，則一次繞組和二 次繞叙之間必須破保充分絕緣。此點對具有總電源絕緣的 開關模式電源尤其重要.，因為安全規則要求從一次繞組到 二次繞組的表面電瀹沿面途徑至少6毫米.，必須整個變壓 器保持如此。，以變壓器鐵心的指定尺寸：繞組可用容積因 此受到限制，.由於非反應性電阻增加，而磁耦合減少.，因 此，.安全規則導致組件較大且功率損失較高。 已知此種變壓器如圖la和圖lb所示，含有鐵心為二件 鐵心K1，、K2 ? —次和二次繞組係配置在其開孔内.。繞 組係以導電體執道L配置在平坦載體的非導電性層jr上， 各種情況下都有複數層重疊，視所需匝數而定。在此情況 下複數層Ρ是利用鍍著貫穿孔Τ2串聯：有二外部終端Τ1, Τ3。，為達成各種繞組間有充分長的沿面途徑.，層ρ的外緣 和内緣R必須維持游離，即不容許有任何導電體軌道。導 電體軌道L是例如使用侵钱技術，在層ρ上製成銅軌β圖 la和圖lb為斷面圖’·相當於變壓器的中央水平和中央直立 面。,

&發明之目的·，在於特定前述類型的精巧變壓 有改進電氣性能)

五、發明說明（2) 此目的是利用 點所達成。.本發明 限定.。 本發明變壓器 可容納繞組層。、繞 產生繞組間長距離 情況下，.腔室系統 此等零件相配製成 腔室系統可例 當於斷面不對稱Η 次繞组用的一封閉 在不同具體例中: 放在中央零件：以 組之用 腔室系統的零 寸可選擇成在外壁 情況下外壁可重 長距離\不必增加 腔室系統特別 ，以致繞組層可途 層間的接觸 '此外 體，.使相配零件藉 緣擴大沿面途徑。, ’結果同樣夺此可 44-0353 本發明在申請專利範圍第1項特定之 有益的進展則在申請專利範圍附屬' 貝内 包括線圈模型具備腔室系統，有脸~ 組係配置在至少二分開的腔室内， 室 »因而 - 的沿面電流，•不必將變壓器封襞t。 由至少二零件所形成，其形成方式θ 〜吃將 腔室。 ^ i由二零件形成其形狀在各情況下相 :其相配方式是在鐵心開孔區域產生__ 室.，以及一次繞組用的二相鄰開玫室了 腔室系統是由三零件形成？二零件係置 產生一封閉室’·在各情況下一室功二繞 件可例如由射出成型熱塑料製成，其尺 相配過程中：可彼此鎖定在一起在此 疊如像三明治因而產生沿面電流用的 腔室系統所需的任何空間/ 包圍鐵心的區域和開孔：並在兩側開放 經二侧外.，以便與終端接觸：遂行不同.、) .，腔室系統的外零件在其外緣設有延長 經鐵心呈現斷面Η形，，結果，在此等邊 诸層本身可在開放側充分擴，，如前所述 符合安全規定：由腔室系統形成接觸不

限於如此結果。 雖然腔室系統的零件本身佔有鐵心開孔内的部份空間 A值可以補彳貞；因為導電體軌道如今延伸於層全寬，達腔 至系統的壁，。結果，例如變壓功率約1 4 〇瓦特的變壓器〆 可利用的銅面積增加約45 %，電氣功率損失減少同比 率。' . 再者，，腔室用做組合助體，.減少幾何形變化•，因此.， 由於組合公差亦可減少電氣性能變化？另外，，由此可致 增加變壓器功率、或以預定功率減少變壓器尺寸气諸層可 例如為印刷電路板或薄膜.，例如財lar或以“⑽膜）。 如使用兩侧塗佈的载體層，·則鈐須有鍍著貫穿孔/該 孔連接載體層頂侧·和底侧所配置導電體軌道：此外，，必須 將複數載體層的導電體軌道彼此相連：因為只有一個或少 數導電體軌道是配置在載體層的一侧，.而變壓器繞組必須 達成預定匝數<*·然而，，此舉使此變壓器大為昂貴·，難以自 動生產： 為了與導電體軌道接觸L腔室系統宜具備基材，，具有 金屬化長孔：在載體頂侧和底側兩側塗佈配置的導電體軌 道間’‘或二相鄰载體層的導電體軌道間，.建立連接。尤其 是載體層亦可免鍍著貫穿孔.。在此例尹.，長孔有某種程度 像夹具：包圍塗在兩側的载體層邊緣，因而連接二導電體 執道在此情況下，，一端導至此邊緣，。 腔室系統的基材和金屬化長孔，，是利用二次MID(成型 相連接裝置）法連同腔室零件製成。祕丨!）法是—種射出成型

五、發明說明（4) 法’、由熱塑料和金屬化導電體軌道製成精細結構，可以取 代習用的印刷電路板。在此情況下.，基材可為製作長孔而 選擇性金屬化/ Λ 44CilSi 對於接觸電阻較低者：金屬化長孔可利用電鍍加強，。 在下游焊接操作應用焊劑膏有助於此觸點分佈於二或以 上基材間：以確保二長孔間有充分絕緣間隔的中間空間，。 以二次ΜID法而言、，例如在第一次可利用把核活化.，以改 進隨施加銅層的粘著性，。 對載體層特別寸用LCP (液晶聚合物）結構，，對此可例 如使用Futuron法施加導電體軌道。.可製成鋼厚35 "m或70 私m的導電體轨道，’供較高電流負載.，易言之，.利用「熱 沖壓」法無法製成導電體軌道厚度，。LCP有高度耐溫度性 ，因而使焊接法，，例如Re f 1 〇w法可用於配置有載體層的 腔室系統？ 本發明參照附圖為例詳述如下’v附圖中,： 圖la和圖lb表示前案的扁平變壓器.； 圖2a和圖2b表示本發明變壓器/有三零件和二腔室組 成的腔室系統； 圖3a和圖.3b表示本發明變壓器.，有二零件和三腔室組 成的腔室系統，； 圖4表示利用槽形長孔使導電器執道接觸之例； 圖5a表示以基材供接觸之腔室零件，； 圖5b表示圖5腔室零件的側視斷面圖> ; 圖6表示腔室零件上電鍍長孔之銅結構

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_410353 _____ 五、發明說明（5) 圖2 a所示變壓器包含鐵心·’具有二.鐵心零件K1 K 2， 呈E / E鐵心型.，一次繞組和至少一個二次繞組W2的阻圈 導引通過該鐵心之開扎*。在此情況下· ’繞組Η : W2配置在 三零件P1，,P2，P3構成的腔室系統内，，其方式是在斷面區域 内產生二密閉室C1，C2繞組W1，W2彼此分開配置於該腔室 内。.零件之一P2呈雙T型.，參玫開孔，•另外二零件P1 ·，P3 呈型 <；二零件PI，Ρ3製成套合中央零件P2 ·’相配製成密閉 腔室C1、C2 在此情況下.，U塑零件Ρ1，.Ρ2定置在Τ型零件 Ρ2内為了配置在+心的零件Ρ2之雙Τ型，二繞組W1和\Ρ2 間要產生長沿面途徑， 繞組Wl，，W2由被覆複數載體層F構成.，其間配置有絕 緣層。，在此具體例中.，載體層F在兩侧設有導電體軌道.。 然而，.只塗一側的載體層同樣可用.。由圖2b可見導電體軌 道L配置在載體層F上之例.，其中一側配置有5匝,，在導 電體執道開端有觸點ΤΙ ·;終端有觸點T2 導電體軌道T2終 端係途經鍍著貫穿孔，，至載體層F底側，·上面同樣配置數 匝，，並利用鍍著貫穿孔Τ3途經背面又回到頂側

圖2b表示圖2a變壓器：其斷面與圖2a斷面垂直.，斷面 通過鐵心零件K1。·層F和腔室系統連同零件Pl，P2.,完全填 滿鐵心K1的開孔：在此情況下，，腔室系統的腔室在鐵心内 開孔區域和鐵心内完全封閉；只有左、右兩侧的層F .，其 導電體L係途經室C1，C2外·，供繞組終端•。一繞組)π 的終端ΤΙ，· T3例如位在左側，.而另—繞組㈣的終端則位於 對立右侧’.以確保總電源絕緣有充分間隔 雙τ型零件P2

第12頁 _410353____ 五、發明說明（6) 在邊緣另含延伸體P 2 L ’·以供沿面途徑年此區域擴大^此 項配置可使導電體軌道L延伸超過層F在鐵心開孔區域内的 全寬？ 圖3a和圖3b表示變壓器的腔室系統含内件p4和外件p 5 ’形成密閉室C4和二開放室C3、C5 :在圖3a斷面.，二零件 P4, P5具有不對稱Η形.，尺寸稍有不同.，故其一可放在另一-件内。、如此可將二次繞組W2配置在密閉中央腔室(^内.，而 一次繞組W2分成二半，·放在二外腔室C3，.C5内·β亦可將一 次繞組W1配置在中i腔室C4内.，二次繞組在二外腔室C3 ，C5内。，外壁像不對稱Η形表示在此情況下·，繞組界丨和…間I 同樣含有長沿面途徑，》 ^ 圖3b表示圖3a的變壓器·’其斷面與圊2b相當在此情 況下、層F的導電體軌道L同樣延伸完全超過零件？5内腔室 的寬度。.在此情況下，.具有零件p4和”的腔室系統同樣只 在鐵心區域和其内開孔周園封閉！而兩侧開口 ·，以供铢端 Τ1和Τ3接觸a '' 腔室零件P4和P5的壁厚可保持很小.，例如〇. 4 mm。載 體層F可從腔室系統突出於鐵心零件K2的開孔外，；_如 上述，.例如以便遂行終端T1和73的接觸。在此可利用載體 層F上的充分邊緣R製成所需絕緣間隔，.而無缺點尸 φ 變壓器可例如用於開關模式的電源.，其中一次繞組w丨 f至切換電晶體，.並經由電橋式整流器，.至總電源？供應 栽的複數二次繞組.，可肩配置在有總電源絕緣的二次側 無總電源絕緣的一次側。·總電源絕緣在電路板上進行，

---______ 五、發明說明（7) 上面有變壓器配置在裝置内，4於其鐵心下面。此二次繞組 疋否具有總電源絕緣的問題：視二次繞組終端是向左或向 右接出而定。繞組可以相對應方式分佈在腔室系統的腔室 間。然而！同樣可有其他構型 ' 尤其是其他鐵心形狀/

在較佳具體例中’.為免鍍著貫穿孔，.腔室系統包含有 金屬化長孔N的基材S 如圖4所示：在載體層F的頂侧和底 側之導電體L間建立連接？基材s配置在腔室壁ρκ (，在此具 體例中，'壁是從腔室零件的底件B直立：長孔N可設計成槽 形’·一如本具體例j或缺口形.，使載體層F可藉邊緣鎖定 位置。.在此情況下，·金屬化長孔N包圍邊緣如像夾具，，因 而在相關載體層F頂側的導電體轨道和底侧的導電體軌道L 和底側的導電體軌道L間建立電氣接觸。，在區域内的長孔 深度值例如〇, 5 m m .。 所用載體層特別可用厚〇· 05 mia的LCP結構.，可具有厚 或70/zm的導電體軌道：為支持載體層的頂侧和底 侧的導電體執道L間之接觸）另外亦可使用焊劑膏lp .，引 進長孔N内：例如Re f 1 ow法中，適當加熱可使焊劑膏與導 電體軌道L和長孔N的金屬化層炼化：亦可用導電性粘膠代 替此焊接法，。

絕緣層IS配置在載體層F之間：以免導電體軌道間短 路 '尤其是基材S每二載體層F才含有金屬化長孔n因而 在二長孔間產生充分的絕緣間隔。 圖5a表示腔室内件P4的平面圖，，载體層f，例如二次 繞組W2 :以疊層方式插入腔室件内。腔室内件含有底件b

第14頁 41C353 五、發明說明（8) ’上面載有最底面載體層F ’，盡量平坦還有側壁pK .，決 定載體的寬度^。此腔室零件Ρ4可例如用於Ε /Ε鐵心，鐵心 的中央鐵心股通過腔室零件Ρ4的開孔〇Ε,。 配置在腔室零件Ρ4内的練組•，在鐵心區域其内開孔，， 利用第二腔室零件（圖上未示）完全封閉，，故載體層F上的 導電體執道可用腔室壁p]{間的全寬：腔室零件ρ4和相關終 止的腔室外件，、與圖3a的腔室零件Ρ4和Ρ5類似，但具有側 面延長件。結果，.γ在腔室内件P4内配置其他基材；圖53 的具體例内的基材S1^S2和S5，.S6·。基材S3和S4亦可由侧面 通過切口 A S處理.。 基材S3，，S4只建立載體層頂侧和底側的導電體軌道接 觸’，以免鍍著貫穿孔，。本發明同樣可建立載體層間的接觸 ’但在此具體例内•，旨在連同繞組終端實施於載體層的外 緣。· 圖茳放大詳細表示基材S3、，S4的長孔Nl - N5。·圖5b未見 的銅結構KS，、另見於此：此銅結構遂行電氣連接至長孔 -N5，.藉此在生產中於銅浴内電鍍，，可強化長孔Ni — N5的 金屬化電鍍後再除去銅軌道KS ,。銅層KS可直接應用於壁 PK。. 使用同樣LCP結構於載體層F和腔室零件P4, P5和/或零 件P1-P3 即可使變壓器完全回收。.以LCP結構情況而言， 業已證明塑膠和金屬可以令人滿意的純度分離。材料回收 對電視機特別重要：因其含有大量的塑膠零件。

I 由於LCP結構的優異射出成型性能.，腔室零件可用壁

五、發明說明（9) 厚0.4龍區域U二”厚可保持鐵心開孔的面積損 失低:/與以前變壓器相車交栽體層上可利用面積擴大 以減少載體層的被覆數；結果引起額外成本，為σ · 省繞組被覆可補統^卜.，由心 利用：變壓器具有改進電氣性能，。 參照圖2至圖8所說明的腔室系铽，坡| β ^ ^ η至糸統 '基本上是關於Ε/Ε 鐵心或ΕΑ鐵心^而*，同樣可有其他構型，尤其 鐵心形狀'此種變歷器可例如用於器式 源，，在遠超過100瓦特的區域，如L兩政办 吊關棋式尾 u %、例如電漿電視機或具有大 型映像管的電視機·，可提供较高功率輸出U .有

Claims (1)

1. 1. 一種變壓器，•包括鐵心（Jn , κ2)、· 一次繞組和 至少一個二次繞組（ff2)，·在一層或多層的平坦載體會邙） 上配置成導電體（L)其特徵為（變壓器包括線圈模型.， 具有腔室系統（Ρ1 - Ρ5)，，容納具有繞組（in，W2)之層 者‘ 〇 2. 如申請專利範圍第i項之變壓器，，其中腔室系統包 括至少二腔室（n_C5)，·繞組（W1，W2)配置於其内•，一次和 二次繞組（W1，W 2 )係配置在不同腔室内者。

   3. 如申請專利&圍第2項之變壓器.，其中線圈模型包 括至少二零件（P卜P5):其形成方式是由零件（pi p2 p3 ; P4，P5)相配製成至少二腔室（C1，C2 ;C3_C5)·，且至少有一 腔室（C1 -C5 )是在至少鐵心區域封閉者。 4. 如申請專利範圍第3項之變壓器，其中二零件（p4 P5)係相配製成在鐵心（κΐ，Κ2)區域封閉的二次繞組（ffl)用 之一内腔室（C4);和一次繞組用之二相鄰開放腔室（C3 C5 )者。 ’ 5. 如申請專利範圍第3項之變壓器、其中腔室系統含

   有三個零件（PI-P3)，、相配成在鐵心（Kl，K2)區域封閉的1 腔室（C1，C2)，、一供一次繞組（W1)用.，另一供至少一個二 次繞組（W2)用者、。 — 6.如申請專利範圍第3項之變壓器，，其中腔室系統之 零件（P卜P5)包圍鐵心（K1，K2)的開孔，以致引導通過腔室 開孔的導電體軌道（L)可以擴張，，在製程中就考慮到總電 源絕緣者/

   410353 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項之變壓器，其中線圈模型的 零件（P卜P5)係由射出成型熱塑料構成，而諸層（F)係印刺 電路板或印刷電路膜者 8. 如申請專利範圍第1項之變壓器：其中具有金屬化 長孔（N)的基材（S)係配置在腔室系統（p4)内，以便與導電 體軌道（L)接觸者.。 9. 如申請專利範圍第8項之變壓器：其中基材係由二 次M ID法以選擇性金屬化製成者。 10. 如申請專利範圍第8項之變壓器.，其中基材（3)提 供雙面載體層（F)的頂側和底侧所配置導電體軌道間之 連接和/或提供二不同载體層（F)的導電體軌道（L)間之 如申請專利範圍第10項之變磨器，其中長孔（们以 夾^方式包圍兩侧所塗佈载體層（幻的邊緣 接 的者。t ρ12·Λ1 請專利範圍第81貝之變壓器.，其中觸·點分佈於 二由長孔(Ν)間有充分絕緣間隔者,。 13‘如申請專利範圍第8項之 主要由具有LCP結構的塑膠製成，^ 戰遐層 統（{54，？5)者。 成.而同樣塑膠用於腔室系 1 4 ‘如申請專利範圍第8項之缴膝π 配置在腔室系統（Ρ1，Ρ2，Ρ3)^變二:·，其中基材⑻係 各情況下將其一邊緣：在各情二)，，而載體層⑺在 者'。 月^兄下鎖定於一長孔（Ν)内

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