TWI658481B - 變壓器線路板的製作方法及其變壓器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種變壓器線路板的製作方法，其包含以下步驟:模板沖壓，複數金屬線路板分別藉由一模具沖壓形成；初次堆疊，兩外絕緣層之間疊合有相互對準之金屬線路板，且相鄰之兩金屬線路板間分別又設置有一內絕緣層；一初次壓合，以熱壓方式將使金屬線路板熱熔固定在兩外絕緣層之間；二次堆疊，在兩外絕緣層之外側對準內側之金屬線路板的相對位置設再次堆疊有一金屬線路板；二次壓合，同樣使用熱壓方式，將位於兩外絕緣層外側上的金屬線路板作緊密結合，並在熱壓後的各外絕緣層上印刷形成一防焊綠漆層，最後裁切成形一低漏感、高電磁干擾屏蔽的變壓器線路板。

Description

變壓器線路板的製作方法及其變壓器

本發明尤指一種變壓器線路板的製作方法及其變壓器。

一般來說，變壓器的製程是依據所需功率、電壓、電流、感量、漏感、磁飽和效率等特性以及線路布局需求，進而設計所需使用的銅線徑、線路圈數與多個不同繞組。

然而，習知一種變壓器線路板在線路製作是以照相技術來製作線路，其線路製作過程則為在銅箔上進行曝光、顯影、蝕刻、鑽孔、電鍍製作出每個層間需要線路，然後在把各個層間線路以壓合技術壓合成為一個完整的印刷電路板，在與磁芯組裝；但線路的製作過程中，是使用化學藥液在銅箔表面上進行蝕刻，而在蝕刻時容易出現側蝕效應，也就是說，線路的上層因受腐蝕的時間較長而底部時間較短，所以線路容易出現上窄下寬的現象，其中，銅箔的線路因側蝕效應導致線徑的變異進而影響變壓器的特性。

具體來說，銅箔表面的側蝕效應會導致壓合製程容易出現膠流量不均勻現象，進而造成各層間的銅箔有凹陷，嚴重者層間有氣泡或貼合不良，甚至導致層間分離而報廢，無法達到穩定製程的效果。

而且，銅箔的線路製程繁瑣，且需要運用多種不同的化學藥劑，反而會增加製程環境的危險性；再者，運用化學藥劑蝕刻無法有效控制線路的製成，甚至會造成銅箔上產生側蝕效應，反而影響變壓器線路板的製成效率及良率。

為了解決習知變壓器線路板在製程缺失，本發明提供一種變壓器線路板的製作方法，其銅箔上的線路透過模具沖壓成型，不用化學藥劑進行曝光、顯影、蝕刻等步驟，解決銅箔產生側蝕效應的問題為目的，提升變壓器線路板製程的良率。

為達到上述目的，本發明提供一種變壓器線路板的製作方法，其包含模板沖壓、初次堆疊、初次壓合、二次堆疊及二次壓合。模板沖壓，複數金屬線路板分別藉由一模具沖壓形成，各金屬線路層同軸設有一軸孔，且各金屬線路板的形狀可為相同或不同；初次堆疊，兩外絕緣層之間疊合有金屬線路板，並以所設之各軸孔對準，且相鄰之兩金屬線路板間分別又設置有一內絕緣層，以形成有複數層交錯疊合之金屬線路板和內絕緣層；初次壓合，以熱壓方式將相鄰之各外絕緣層與各內絕緣層熱融結合，而使金屬線路板固定在兩外絕緣層之間；二次堆疊，於初次壓合步驟後，在各外絕緣層的外側於內側之各金屬線路板的軸孔對準位置再次堆疊有一金屬線路板；二次壓合，同樣使用熱壓方式，將位於兩外絕緣層上的金屬線路板作緊密結合，且熱壓後並在各外絕緣層上進行網版印刷，形成有一防焊綠漆層，最後裁切成形一變壓器線路板。

於其中一項實施例中，於初次堆疊步驟中，各層的金屬線路板具 自黏性而係透過人工方式堆疊，其將所需鋪設的相對位置透過紅外線以線路圖像1：1投射在對應各內絕緣層上進行定位，再由人工對位將具自黏性之各金屬線路板貼合在各該內絕緣層之指定位置上，最後再鋪設各該外絕緣層。

於其中一項實施例中，於二次堆疊步驟中，各金屬線路板具自黏性而係透過人工方式堆疊，其將需要鋪設的相對位置透過紅外線以線路圖像1：1投射在對應各外絕緣層上進行定位，再由人工對位將具自黏性之各金屬線路板貼合在各外絕緣層之指定位置上，並且對準各外絕緣層內側之金屬線路板的相對位置。

於其中一項實施例中，於初次堆疊步驟中，各層的金屬線路板具自黏性而係透過自動化設備方式堆疊，其藉由自動化設備上的機械手夾取具自黏性各金屬線路板，並放置黏貼在對應設定在各內絕緣層的相對位置，最後再鋪設各外絕緣層。

於其中一項實施例中，於二次堆疊步驟中，各金屬線路板具自黏性而係透過自動化設備方式堆疊，其藉由自動化設備上的機械手夾取具自黏性各金屬線路板，並放置黏貼在對應設定在各外絕緣層的相對位置，並對準各外絕緣層內側之金屬線路板的相對位置。

於其中一項實施例中，於二次堆疊步驟中，第一金屬線路板的線路分布相同於第四金屬線路板的線路分布，而第二金屬線路板的線路分布相同於第三金屬線路板的線路分布，但第一金屬線路板的線路分布與第二金屬線路板的線路分布互不相同，而於所述金屬線路板與所述內絕緣層交錯疊合時，第一金屬線路板與第四金屬線路板之疊合結構互為相反，且第二金屬線路板與第三金屬線路板之疊合結構互為相反。

於其中一項實施例中，於初次堆疊步驟與二次堆疊步驟中，各層的金屬線路板彼此對準堆疊，並以X光定位檢驗各層間之金屬線路板的線路是否偏移。

本發明另一實施例提供一種變壓器，其包含利用上述之變壓器線路板的製作方法所獲得變壓器線路板。

藉此，本發明的金屬線路板係透過對應的模具沖壓成型，進而取代習知製成運用化學藥劑進行曝光、顯影、蝕刻等步驟，防止銅箔產生側蝕效應的目的，提升變壓器線路板製程的良率，而且各金屬線路板上的線路一致性更高，還可進一步提升整體的生產效率。

再者，本發明在堆疊過程經過精密的校正對位，使得各層間的金屬線路板相互對準，以防止金屬線路板的位置產生偏移，又，金屬線路板的製程方式有效排除側蝕效應的問題，如此一來，更能明確提升製程變壓器線路板的穩定性。

10‧‧‧金屬線路板

101‧‧‧軸孔

11‧‧‧第一金屬線路板

12‧‧‧第二金屬線路板

13‧‧‧第三金屬線路板

14‧‧‧第四金屬線路板

20‧‧‧外絕緣層

21‧‧‧內絕緣層

30‧‧‧防焊綠漆層

40‧‧‧熱壓機

50‧‧‧固定柱

51‧‧‧導流槽

100‧‧‧變壓器線路板

S1‧‧‧模板沖壓

S2‧‧‧初次堆疊

S3‧‧‧初次壓合

S4‧‧‧二次堆疊

S5‧‧‧二次壓合

S6‧‧‧鑽孔

圖1係為本發明之實施步驟流程圖。

圖2係為本發明之單一變壓器線路板示意圖。

圖3係為本發明之各層金屬線路板的結構示意圖。

圖4係為本發明初次堆疊步驟之實施動作圖，表示第二金屬線路板與第三金屬線路板疊合在內絕緣層的兩側。

圖5係為本發明初次堆疊步驟之實施動作圖，表示兩外絕緣層分別鋪設在第二金 屬線路板與第三金屬線路板上。

圖6係為本發明初次壓合步驟之實施動作圖。

圖7係為本發明初次壓合步驟後之成型剖面圖。

圖8係為本發明二次堆疊步驟之實施動作圖，表示第一金屬線路板與第四金屬線路板分別疊合在外絕緣層上。

圖9係為本發明二次壓合步驟之實施動作圖。

圖10係為本發明鑽孔步驟之實施動作圖。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖10所示，本發明提供一種變壓器線路板的製作方法及其變壓器，其製作方法包含模板沖壓S1、初次堆疊S2、初次壓合S3、二次堆疊S4、二次壓合S5及鑽孔S6等多項步驟。

模板沖壓S1：如圖1至圖3所示，複數金屬線路板10分別藉由一模具沖壓形成，各金屬線路板10的形狀可為相同或不同，於本實施例中，各金屬線路板10係為自黏性的銅箔且概為問號之符號，且各金屬線路板10的模具係透過CNC車床或雷射雕刻設計而成，其中，各金屬線路板10的中心同軸設有一軸孔101，且不同的金屬線路板10而其線路分布會依據堆疊順序而有所不同。

初次堆疊S2：如圖1至圖5所示，各層的金屬線路板10在水平方向等距鋪設數量為複數個，且相鄰層的金屬線路板10彼此對準堆疊，以一次製成 複數個變壓器線路板100而提升製程效率，但本實施例係以製備單一變壓器線路板100的樣態進行說明。首先，將在兩外絕緣層20之間縱向疊合有複數金屬線路板10，而各金屬線路板10以所設之各軸孔101對準彼此，且相鄰之兩金屬線路板10間分別又設置有一內絕緣層21，以形成有複數層交錯疊合之金屬線路板10和內絕緣層21；於本實施例中，兩外絕緣層20之間的金屬線路板10堆疊有兩層，且兩金屬線路板10之間設置有單一內絕緣層21，但本發明不限於此，兩外絕緣層20之間的金屬線路板10可依需求亦可設計堆疊有兩層以上，而外絕緣層20與內絕緣層21係為面積及厚度互為一致的玻璃纖維樹脂膠片。

值得說明的是，每個層間金屬線路板10的上下對位非常重要，若有偏差將導致線路間無法導通，因此本發明各層的金屬線路板10具自黏性而係透過人工方式或自動化設備方式堆疊，其中，人工方式堆疊係將需要鋪設的相對位置透過紅外線以線路圖像1：1投射在對應內絕緣層21之兩側面上進行定位，再由人工對位將具自黏性之各金屬線路板10貼合在各內絕緣層21之指定位置上，最後在各金屬線路板10上各別鋪設外絕緣層20，以使各金屬線路板10依序疊設在兩外絕緣層20間；自動化設備堆疊方式係藉由自動化設備上的機械手夾取具自黏性之各金屬線路板10，並放置黏貼在對應設定在各內絕緣層21的相對位置上，讓兩金屬線路板10能夠精準對位疊合，最後再由機械手在各金屬線路板10上鋪設外絕緣層20。

初次壓合S3：如圖1及圖6所示，隨之，所疊合在兩外絕緣層20間的金屬線路板10藉由一熱壓機40以熱壓方式將相鄰之外絕緣層20與內絕緣層21的間隙熱融結合，而使金屬線路板10固定在兩外絕緣層20之間，並確保熱融結合的外絕緣層20與內絕緣層21分布均勻。

二次堆疊S4：如圖1、圖7及圖8所示，於初次壓合步驟後，繼續藉由上述人工方式或自動化設備方式，在兩外絕緣層20的外側於內側之各金屬線路板10的軸孔101對準再次疊設有一金屬線路板10，且不用再次鋪設絕緣層，以使金屬線路板10堆疊形成四層結構，本實施例為進一步提升各層的金屬線路板10疊合位置的準確性，在堆疊之後，會以X光校正定位各層間之金屬線路板10的堆疊位置及線路是否偏移，進而精準提升各層間金屬線路板10的堆疊位置。

更進一步說明，本發明的金屬線路板10包含一第一金屬線路板11、一第二金屬線路板12、一第三金屬線路板13及一第四金屬線路板14，第一金屬線路板11與第四金屬線路板14分別位在兩外絕緣層20之外側上，第二金屬線路板12與第三金屬線路板13則依序設在兩外絕緣層20之內側，而位在內絕緣層21上間，使得內絕緣層21設在第二金屬線路板12與第三金屬線路板13間，其中，第一金屬線路板11的線路分布相同於第四金屬線路板14的線路分布，而第二金屬線路板12的線路分布相同於第三金屬線路板13的線路分布，但第一金屬線路板11的線路分布與第二金屬線路板12的線路分布互不相同；如圖2、圖3及圖8所示，而當金屬線路板10與各外絕緣層20及各內絕緣層21交錯疊合時，第一金屬線路板11與第四金屬線路板14之疊合結構互為相反，且第二金屬線路板12與第三金屬線路板13之疊合結構互為相反。

二次壓合S5：如圖1及圖9所示，同樣使用熱壓機40的加工確保第一金屬線路板11與第四金屬線路板14分別緊密黏貼在兩外絕緣層20上。

按需求於層間設計數個電路傳輸的穿孔之鑽孔S6步驟：如圖10所示，透過自動鑽孔機對各金屬線路板10的線路結構鑽透有穿孔，並利用水平電鍍設備技術對各層金屬線路板10的穿孔進行電鍍，接著各外側之絕緣層上塗有 防焊油墨以進行網版印刷，使得各外側之絕緣層形成有一防焊綠漆層30，以保護外露在外絕緣層20之外側上的金屬線路板10，以避免因刮傷造成短路、斷路現象和達成防焊功能；後續，可進一步在防焊綠漆層30上鍍有抗氧化層，以防止外露的防焊綠漆層30及穿孔受到氧化，而有利於焊接作業；再來，經由成型機對整體的金屬線路板10板裁切出所設計尺寸之一變壓器線路板100。

之後，對各穿孔焊錫有一固定柱50，於本實施例中，各固定柱50採用概呈上窄下寬的圓柱型態，且各固定柱50的表面螺旋有利於鍍錫而流動進入各穿孔之一導流槽51。

最後，利用所述的變壓器線路板100與對應匹配的一磁芯以膠黏方式組成一變壓器，接著將所述的變壓器經過各項檢驗儀器測試電感、圈數比、漏感、電壓值、耐高壓等特性，以獲得低漏感、高電磁干擾屏蔽的變壓器。

藉此，本發明具有以下功效：

1.本發明的金屬線路板10係透過對應的模具沖壓成型，進而取代習知運用化學藥劑進行曝光、顯影、蝕刻等步驟，防止銅箔產生側蝕效應的目的，提升變壓器線路板100製程的良率，而且各金屬線路板10上的線路一致性更高，還可進一步提升整體的生產效率。

2.再者，本發明在堆疊過程經過精密的校正對位，使得各層間的金屬線路板10相互對準，以防止金屬線路板10的位置產生偏移，又，金屬線路板10的線路製程方式有效排除側蝕效應的問題，如此一來，更能明確提升製程變壓器線路板100的穩定性，而且所述的變壓器線路板100與對應的磁芯組成變壓器，其具有低漏感及高電磁干擾屏蔽的特性。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範 圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

Claims (10)

1. 一種變壓器線路板的製作方法，其包含下列步驟：模板沖壓：複數金屬線路板分別藉由一模具沖壓形成，各該金屬線路層同軸設有一軸孔，且各該金屬線路板的形狀可為相同或不同；初次堆疊：兩外絕緣層之間疊合有該等金屬線路板，並以所設之各該軸孔對準，且相鄰之兩金屬線路板間分別又設置有一內絕緣層，以形成有複數層交錯疊合之所述金屬線路板和所述內絕緣層；初次壓合：以熱壓方式將相鄰之各該外絕緣層與各該內絕緣層熱融結合，而使該等金屬線路板固定在該兩外絕緣層之間；二次堆疊：於該初次壓合步驟後，在各該外絕緣層的外側於內側之各該金屬線路板的軸孔對準位置再次堆疊有一金屬線路板；二次壓合：同樣使用熱壓方式，將位於該兩外絕緣層上的該等金屬線路板作緊密結合，且熱壓後並在各該外絕緣層上進行網版印刷，形成有一防焊綠漆層，最後裁切成形一變壓器線路板；以及鑽孔步驟：於該二次壓合步驟後，在各該外絕緣層上印刷該防焊綠漆層前，各該金屬線路板的線路結構鑽透有一電路傳輸的穿孔，並對各該穿孔焊錫有一固定柱，各該固定柱概呈上窄下寬之圓柱型態，且各該固定柱的表面設有一利於鍍錫流動進入各該穿孔之導流槽。
2. 如請求項1所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該初次堆疊步驟中，各層的該金屬線路板具自黏性而係透過人工方式堆疊，其將所需鋪設的相對位置透過紅外線以線路圖像1：1投射在對應各該內絕緣層上進行定位，再由人工對位將具自黏性之各該金屬線路板貼合在各該內絕緣層之指定位置上，最後再鋪設各該外絕緣層。
3. 如請求項2所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該二次堆疊步驟中，各該金屬線路板具自黏性而係透過人工方式堆疊，其將需要鋪設的相對位置透過紅外線以線路圖像1：1投射在對應各該外絕緣層上進行定位，再由人工對位將具自黏性之各該金屬線路板貼合在各該外絕緣層之指定位置上，並且對準各該外絕緣層內側之金屬線路板的相對位置。
4. 如請求項1所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該初次堆疊步驟中，各層的該等金屬線路板具自黏性而係透過自動化設備方式堆疊，其藉由自動化設備上的機械手夾取具自黏性之各該金屬線路板，並放置黏貼在對應設定在各該內絕緣層的相對位置，最後再鋪設各該外絕緣層。
5. 如請求項4所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該二次堆疊步驟中，各該金屬線路板具自黏性而係透過自動化設備方式堆疊，其藉由自動化設備上的機械手夾取具自黏性之各該金屬線路板，並放置黏貼在對應設定在各該外絕緣層的相對位置，並對準各該外絕緣層內側之金屬線路板的相對位置。
6. 如請求項3或5所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該二次堆疊步驟中，該等金屬線路板包括一第一金屬線路板、一第二金屬線路板、一第三金屬線路板及一第四金屬線路板，該第一金屬線路板與該第四金屬線路板分別位在該兩外絕緣層之外側上，而該第二金屬線路板與該第三金屬線路板則設在該兩外絕緣層之內側，而依序疊設在該兩外絕緣層間，該內絕緣層設在該第二金屬線路板與該第三金屬線路板間。
7. 如請求項6所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該二次堆疊步驟中，該第一金屬線路板的線路分布相同於該第四金屬線路板的線路分布，而該第二金屬線路板的線路分布相同於該第三金屬線路板的線路分布，而該第一金屬線路板的線路分布與該第二金屬線路板的線路分布互不相同，於所述金屬線路板與所述外絕緣層及所述內絕緣層交錯疊合時，該第一金屬線路板與該第四金屬線路板之疊合結構互為相反，且該第二金屬線路板與該第三金屬線路板之疊合結構互為相反。
8. 如請求項7所述之變壓器線路板的製作方法，其中，於該初次堆疊步驟與該二次堆疊步驟中，各層的該等金屬線路板彼此對準堆疊，並以X光校正定位各層間之該金屬線路板的相對位置及線路是否偏移。
9. 如請求項1所述之變壓器線路板的製作方法，其中，所述複數層交錯疊合之所述金屬線路板和所述外絕緣層級所述內絕緣層中，各層的金屬線路板在水平方向等距鋪設數量為複數個，且相鄰層的該等金屬線路板彼此對準堆疊，以一次製成複數個變壓器線路板。
10. 一種變壓器，其包含利用如請求項1至9中任一項所述之變壓器線路板的製作方法所獲得變壓器線路板。