[实用新型]集成磁性元件以及集成LED驱动电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁性元件制造领域，特别涉及一种基于PCB工艺制作的集成磁性元件以及集成LED驱动电源。

背景技术

磁性元件通常由绕组和磁芯构成，它是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件，主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。LED驱动电源上所需磁性元件主要有变压器、共模电感、功率电感等，这些对磁性元件的品质要求会比传统电源更高，因为LED灯要求的温度比普通灯要高。LED驱动电源要求变压器、电感等磁性元件体积小、性能好、稳定性高、损耗小等。变压器、电感器等磁性元件关键是要优化磁芯，提高磁芯的密度、参数等要求。

PCB集成磁性元件一般可分为无磁芯PCB元件和有磁芯PCB元件。无磁芯PCB变压器主要用于电力电子开关的隔离驱动，其功率较小。如需达到较高的电感量，需要比较高的绕组匝数，这样就会增加其绕组的电阻，从而影响其效率。为了提高单位面积的电感量，一般功率用PCB磁性元件普遍采用磁芯。目前的有磁芯PCB磁性元件，基本上都采用铁氧体导磁。但是由于铁氧体导磁性能较弱，工作点的磁感应强度低，从而限制了PCB磁性元件小体积和高功率密度优势的进一步发挥。

随着磁材料技术的发展，目前有多种磁材料拥有了比铁氧体更好的特性，许多薄膜磁性材料具有比如高饱和磁通密度、低矫顽力和高电阻率等特性。此类薄膜材料主要是针对硅片上集成电感的应用，受到微加工工艺的限制，沉积方法主要局限于电镀和溅射。通过电镀沉积的材料通常具有比较低的电阻率，但是由于受集肤效应的影响，所能应用的磁材料厚度受到很大的限制。另外，采用溅射的方法来沉积的材料就不受电阻率的影响，但是这种方法的缺点是沉积速度慢，成本高。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的不足，提供了一种厚度薄、效率高并且还同时提供系统组装衬底作用的基于PCB工艺制作的集成磁性元件及其制作方法。

本实用新型还提供了一种厚度薄、面积小、集成度高、成本低、加工重复度及可靠性高的集成LED驱动电源。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种集成磁性元件，包括PCB基板，在PCB基板内嵌入有磁芯、铜线圈以及引脚；所述的磁芯为铁基纳米晶磁带，其贴在或镀膜在PCB基板的内层板上；所述的铜线圈为薄铜层。

作为优选，所述集成磁性元件可以是电感、变压器或传感器。

一种集成LED驱动电源，包括上述集成磁性元件以及以该集成磁性元件为衬底组装在其上的其它电源元件。

相较于现有技术，本实用新型将铁基纳米晶磁带制成PCB嵌入式磁芯，从而得到厚度薄、效率高并且还同时提供系统组装衬底作用的集成磁性元件。另外，采用本实用新型基于PCB工艺制作的集成磁性元件作为衬底制作的集成LED驱动电源具有以下优点：厚度薄、面积小、集成度高、加工重复度及可靠性高，并且简化了系统组装工序，节省时间及成本。

附图说明

图1为本实用新型基于PCB工艺制作的集成磁性元件的示意图；

图2为本实用新型集成LED驱动电源的示意图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如下：

对于PCB磁元件来讲，磁材料的选择受工艺限制较小。近年来，铁基纳米晶技术获得了较大的发展，也可以作为磁元件磁芯的一种可能较好的选择。比如Finemet型纳米晶软磁合金，这是铁基纳米晶材料中的一种典型材料，其典型成分为：Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9。性能参数为：Bs=1.24T，Hc=0.53A/m,μr(1kHz)=1.0×105。铁基纳米晶材料制作工艺比较简便，具有相对高的饱和磁通密度、较高的电阻率、极小的矫顽力等优良的软磁性能。

因此，本实用新型采用电镀沉积软磁薄膜或采用熔体甩出法(melt spinning)制成的铁基纳米晶磁带，然后再将它们制成PCB嵌入式磁芯。并通过选用合理的现有材料与工艺技术融合方案，在所得材料特性的基础上，进行磁元件的数学建模，并进行优化设计，从而得到高性能又高度集成的磁性元件。上述涉及到的工艺通过现有技术即可实现。

如图1所示，本实用新型的集成磁性元件包括PCB基板5，在PCB基板5内嵌入有磁芯2、铜线圈3以及引脚4；所述的磁芯2为铁基纳米晶磁带，其贴在或镀膜在PCB基板5的内层板上；所述的铜线圈3为一层薄薄的高密度且细致的铜层。