[發明專利]一種應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器

有效

• 申請號: 201610760303.2
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107799280B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 楊杰
• 申請（專利權）人: 楊杰
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/30;H01F27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器，包括由一組鐵鎳鉬金屬磁粉芯磁芯拼接而成的雙環狀封閉結構磁芯；設置有多組應用金屬敷接技術的陶瓷基板平面線圈，并且所有的平面線圈組件組成了變壓器的初級繞組和次級繞組。所述高溫平面變壓器使用的陶瓷基板上留有一個用于安置金屬磁粉芯材質磁芯的安裝孔，兩部分磁芯分別從陶瓷基板的兩側放入安裝孔，對接粘合為一個整體。本發明即一種應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器與傳統繞線變壓器和平面變壓器相比，具有以下幾個優勢：采用金屬敷接陶瓷基板可以大幅提高變壓器的功率密度，降低變壓器的漏感和分布電容，提高散熱效率，并且可以在200℃以上高溫環境中長時間工作，從而可以簡化變壓器的散熱設計，減小變壓器的尺寸和重量，同時也滿足了航空航天、石油鉆探等具有高溫環境行業對開關電源的設計要求。

技術領域

本發明設計的是平面變壓器，主要是應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器。

背景技術

傳統平面變壓器多采用扁平漆包線繞線工藝，PCB印刷電路工藝，或兩者混合結構。扁平漆包線繞線工藝體積較大，漏感高，一致性差；PCB印刷電路線圈結構緊湊，但無法在高頻和高溫下工作。PCB印刷電路工藝也可以用低溫共燒陶瓷LTCC工藝代替以增強高頻性能，但低溫共燒陶瓷工藝通過在生瓷帶上印刷金屬漿料共同燒結而成，由于金屬漿料與生瓷帶收縮率不一致，所印制的金屬導線寬度和厚度有限，無法承受較大電流。傳統開關電源使用的平面變壓器一般采用鐵氧體磁芯，居里溫度較低，高溫下磁導率降低導致無法正常工作，無法滿足在高溫環境下長時間工作，這樣就無法滿足航空航天、石油鉆探等具有高溫環境行業對開關電源模塊中平面變壓器的高溫及高功率密度的設計要求。

發明內容

本發明所要解決的問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種可滿足在高溫環境下以及由變壓器自身功率損耗導致的自發熱情況下正常工作的高溫、高功率密度、小型等要求的金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器。

本發明應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器由以下技術方案解決上述提到的技術缺陷。

這種應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器，包括：有一組鐵鎳鉬金屬磁粉芯雙環狀封閉結構的磁芯；還包括應用金屬敷接技術的陶瓷基板所構建的變壓器初級和次級繞組。

所述變壓器初級和次級繞組由多層金屬敷接陶瓷基板層疊構成。

所述金屬敷接陶瓷基板中間位置根據所述磁芯中柱尺寸采用激光切割工藝制作安裝孔，用于安裝磁芯，在陶瓷基板敷金屬面圍繞安裝孔加工繞組線圈。

所述由雙環狀封閉結構鐵鎳鉬金屬磁粉芯組成的兩部分磁芯的中柱穿過安裝孔并在結合面施加可以承受200℃以上的高溫磁性粘合劑粘合成為一個整體。所述兩部分磁芯可以使用EE型或EI、ER型等與之結構相似的磁芯。

本發明金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器由以下技術進一步解決上述提出的缺陷。

所述金屬敷接陶瓷基板采用直接敷銅（DBC）或直接敷鋁（DBA）技術的氧化鋁(Al₂O₃)或氮化鋁(AlN)陶瓷基板，可以承載大電流并在高溫下工作。

所述陶瓷基板中的金屬線圈圍繞放置磁芯中柱的安裝孔加工。

所述陶瓷基板中的金屬線圈上下層之間通過焊盤使用金屬柱結構連接，同時金屬柱還對陶瓷板實現固定和支撐，由多層陶瓷基板分別層疊組成變壓器的初級和次級繞組。

所述的高溫平面變壓器的初級繞組和次級繞組的引出端從陶瓷基板上線圈起始和終止處通過焊盤采用延長的金屬柱結構引出。

本發明應用金屬敷接陶瓷基板的高溫平面變壓器與傳統繞線式變壓器和傳統平面變壓器相比，具有以下有益效果。