[发明专利]一种应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器

说明书

一种应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器，包括由一组铁镍钼金属磁粉芯磁芯拼接而成的双环状封闭结构磁芯；设置有多组应用金属敷接技术的陶瓷基板平面线圈，并且所有的平面线圈组件组成了变压器的初级绕组和次级绕组。所述高温平面变压器使用的陶瓷基板上留有一个用于安置金属磁粉芯材质磁芯的安装孔，两部分磁芯分别从陶瓷基板的两侧放入安装孔，对接粘合为一个整体。本发明即一种应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器与传统绕线变压器和平面变压器相比，具有以下几个优势：采用金属敷接陶瓷基板可以大幅提高变压器的功率密度，降低变压器的漏感和分布电容，提高散热效率，并且可以在200℃以上高温环境中长时间工作，从而可以简化变压器的散热设计，减小变压器的尺寸和重量，同时也满足了航空航天、石油钻探等具有高温环境行业对开关电源的设计要求。

技术领域

本发明设计的是平面变压器，主要是应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器。

背景技术

传统平面变压器多采用扁平漆包线绕线工艺，PCB印刷电路工艺，或两者混合结构。扁平漆包线绕线工艺体积较大，漏感高，一致性差；PCB印刷电路线圈结构紧凑，但无法在高频和高温下工作。PCB印刷电路工艺也可以用低温共烧陶瓷LTCC工艺代替以增强高频性能，但低温共烧陶瓷工艺通过在生瓷带上印刷金属浆料共同烧结而成，由于金属浆料与生瓷带收缩率不一致，所印制的金属导线宽度和厚度有限，无法承受较大电流。传统开关电源使用的平面变压器一般采用铁氧体磁芯，居里温度较低，高温下磁导率降低导致无法正常工作，无法满足在高温环境下长时间工作，这样就无法满足航空航天、石油钻探等具有高温环境行业对开关电源模块中平面变压器的高温及高功率密度的设计要求。

发明内容

本发明所要解决的问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种可满足在高温环境下以及由变压器自身功率损耗导致的自发热情况下正常工作的高温、高功率密度、小型等要求的金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器。

本发明应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器由以下技术方案解决上述提到的技术缺陷。

这种应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器，包括：有一组铁镍钼金属磁粉芯双环状封闭结构的磁芯；还包括应用金属敷接技术的陶瓷基板所构建的变压器初级和次级绕组。

所述变压器初级和次级绕组由多层金属敷接陶瓷基板层叠构成。

所述金属敷接陶瓷基板中间位置根据所述磁芯中柱尺寸采用激光切割工艺制作安装孔，用于安装磁芯，在陶瓷基板敷金属面围绕安装孔加工绕组线圈。

所述由双环状封闭结构铁镍钼金属磁粉芯组成的两部分磁芯的中柱穿过安装孔并在结合面施加可以承受200℃以上的高温磁性粘合剂粘合成为一个整体。所述两部分磁芯可以使用EE型或EI、ER型等与之结构相似的磁芯。

本发明金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器由以下技术进一步解决上述提出的缺陷。

所述金属敷接陶瓷基板采用直接敷铜（DBC）或直接敷铝（DBA）技术的氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)陶瓷基板，可以承载大电流并在高温下工作。

所述陶瓷基板中的金属线圈围绕放置磁芯中柱的安装孔加工。

所述陶瓷基板中的金属线圈上下层之间通过焊盘使用金属柱结构连接，同时金属柱还对陶瓷板实现固定和支撑，由多层陶瓷基板分别层叠组成变压器的初级和次级绕组。

所述的高温平面变压器的初级绕组和次级绕组的引出端从陶瓷基板上线圈起始和终止处通过焊盘采用延长的金属柱结构引出。

本发明应用金属敷接陶瓷基板的高温平面变压器与传统绕线式变压器和传统平面变压器相比，具有以下有益效果。