說相同的方法層合在絕緣基板301和覆蓋層305上。
[0086]貫通孔和導(dǎo)通孔導(dǎo)體被形成為穿過第二和第三絕緣層以連接到初級和次級變壓器繞組的輸入和輸出端子(未示出)。其中，穿過第二和第三絕緣層的導(dǎo)通孔定位成與穿過基板和覆蓋層305的導(dǎo)通孔分離開，在上繞組層上將需要金屬跡線來將輸入和輸出導(dǎo)通孔連接至初級和次級繞組中每一個(gè)繞組的第一和最后一個(gè)導(dǎo)通孔。其中輸入和輸出導(dǎo)通孔形成在重疊的位置上，然后導(dǎo)電帽或金屬帽可以添加至初級和次級繞組中每一個(gè)繞組的第一和最后一個(gè)導(dǎo)通孔。
[0087]圖3F-1和3F-2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一示例性實(shí)施例的成品嵌入式磁性部件裝置300。第一和第二隔離屏障309a和30%與變壓器的上或下繞組層308被形成于其上的相鄰的層(層305或基板301)—起形成緊密結(jié)合連接。第一和第二隔離屏障309a和309b因此沿著嵌入式磁性部件裝置的表面提供緊密絕緣邊界，大大減少了產(chǎn)生電弧或擊穿的機(jī)會，并允許初級和次級側(cè)繞組之間的隔離間距大大減少。
[0088]為了滿足EN/UL60950的絕緣要求，對于干線基準(zhǔn)電壓(250Vrms)，僅需要通過
0.4mm的實(shí)心絕緣體。
[0089]第一和第二隔離屏障309a和309b形成在基板301和覆蓋層305上而沒有任何空氣間隙殘留在層之間。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果裝置中存在空氣間隙，如在繞組層上方或下方存在，則將存在裝置產(chǎn)生電弧和失效的風(fēng)險(xiǎn)。第一和第二隔離屏障309a和309b、覆蓋層305和基板301因此形成絕緣材料的實(shí)心塊。
[0090]在上述圖中，第一和第二隔離屏障309a和309b被示出為覆蓋嵌入式磁性部件裝置300的整個(gè)覆蓋層305和基板301的底表面。然而，在替代的實(shí)施例中，如果第一和第二隔離屏障被施加到覆蓋層305和基板301的底部，使得它們至少覆蓋覆蓋層305的表面和基板301表面的僅位于初級和次級繞組之間、所述初級和次級繞組最接近的部分，則這可能是足夠的。例如在圖3G-1和3G-2中，第一和第二隔離屏障309a和309b可以設(shè)置為絕緣材料構(gòu)成的長條形，其平行于該裝置的短邊放置在表面上并至少覆蓋在初級側(cè)和次級側(cè)繞組之間的隔離區(qū)域430(參見下面的圖4)。在替代實(shí)施例中，因?yàn)槌跫墏?cè)和次級側(cè)繞組遵循繞組纏繞在其周圍的磁芯304的弧形，所以將隔離屏障309a和309b僅放置在初級側(cè)和次級側(cè)繞組最接近處是足夠的，所述最接近處在這種情況下是在12點(diǎn)鐘和6點(diǎn)鐘的位置。然而，如上所述，覆蓋嵌入式部件裝置的整個(gè)表面的309a和30%的完整層可能是有利的，因?yàn)樗峁┝擞糜趯⒉考M(jìn)一步安裝在裝置的表面上的位置。
[0091]現(xiàn)在將參照圖4A更詳細(xì)地描述形成該變壓器的上和下繞組層的貫通孔306、導(dǎo)電導(dǎo)通孔307和金屬跡線308的圖案。圖4A是上繞組層被露出的嵌入式磁性部件裝置的俯視圖。變壓器的初級繞組410顯示在裝置的左手側(cè)，而變壓器的次級繞組420顯示在右手側(cè)。也可以使用導(dǎo)電導(dǎo)通孔307和金屬跡線308形成一個(gè)或多個(gè)第三級或輔助變壓器繞組，但在這里沒有示出。在圖4A中，也省略了連接到變壓器繞組的輸入和輸出連接，以避免遮掩了細(xì)
-K-
T O
[0092]該變壓器的初級繞組410包括布置在含有磁芯304的環(huán)形空腔302的外周緣周圍的外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411。如這里所示，外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411緊密地吻合空腔302的外周或外周緣，并沿圓弧的一段沿徑向布置成一排。
[0093]內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412設(shè)置在基板的內(nèi)部區(qū)域或中心區(qū)域中。內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔被設(shè)置成緊密地吻合空腔302的內(nèi)周或內(nèi)周緣，并沿圓弧的一段沿徑向布置成一排。
[0094]在上繞組層308中的每個(gè)外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411通過金屬跡線413連接到一個(gè)單獨(dú)的內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412。金屬跡線413形成在覆蓋層305的表面上，因此不能彼此重疊。雖然所述內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔不必嚴(yán)格地排列成行，但這樣做是有幫助的，因?yàn)閮?nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412的有序排列有助于布置金屬跡線413，以便它們將外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411連接到內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412。
[0095]變壓器的次級繞組420也包括通過相應(yīng)的金屬跡線423以與初級繞組相同的方式彼此連接的外導(dǎo)電導(dǎo)通孔421和內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔422。
[0096]變壓器的下繞組層308被以相同的方式布置，并示于圖4B中。導(dǎo)電導(dǎo)通孔被以與在上繞組層中的那些導(dǎo)電導(dǎo)通孔相同或互補(bǔ)的位置布置。然而，在下繞組層308中，金屬跡線413、423被形成為將每個(gè)外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411、421連接到與在上繞組層中與該外導(dǎo)電導(dǎo)通孔連接的內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412、422相鄰的內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412、422上。以這種方式，在上和下繞組層308上的外導(dǎo)電導(dǎo)通孔411、421和內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔421、422、以及金屬跡線413、423在磁芯304周圍形成線圈形式的導(dǎo)體。這通過實(shí)例在圖4C中示出，該圖借助于點(diǎn)劃線或虛線示出在內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域中相鄰導(dǎo)通孔之間的連接。應(yīng)當(dāng)理解的是，分配給初級和次級繞組中的每一個(gè)的導(dǎo)電導(dǎo)通孔的數(shù)量決定了變壓器的繞組比。
[0097]在圖4A和4B中，也示出形成在所述裝置的基板301中的可選端子440。它們可以采取邊緣堞(edge castellat1n)的形式，提供從該裝置到安裝該裝置的印刷電路板的表面貼裝應(yīng)用(Surface Mount Applicat1n，SMA)連接。
[0098]例如在隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，變壓器的初級繞組410和次級繞組412必須彼此充分地隔離。在圖4A中，基板的中心區(qū)域、由空腔302的內(nèi)壁限制的區(qū)域形成初級和次級繞組之間的隔離區(qū)域430。初級和次級繞組410和420的內(nèi)導(dǎo)電導(dǎo)通孔412和422之間的最小距離是絕緣距離，并通過箭頭432示出在圖4A中。
[0099]由于本實(shí)施例中設(shè)置的第二和第三絕緣層，所述初級和次級側(cè)之間的距離432可以減小至0.4mm，允許生產(chǎn)顯著地更小的裝置，以及具有更高數(shù)目的變壓器繞組的裝置。在上下文中，初級和次級繞組之間的間距可以被測量作為在初級側(cè)411、412和次級側(cè)421、422中的最接近的導(dǎo)電導(dǎo)通孔之間和/或它們相關(guān)聯(lián)的金屬跡線之間的距離。
[0100]第二和第三層僅需要位于裝置的頂部和底部上在初級和次級繞組之間的中心區(qū)域中。然而，在實(shí)踐中，有利的是使第二和第三絕緣層覆蓋與它們形成在其上的第一層305和基板301的區(qū)域相同的區(qū)域。如將在下面描述的，這提供了用于在頂部上的安裝板的支撐層，并提供在該板上的部件和下方的變壓器繞組之間的附加的絕緣。
[0101]隔離屏障309a和309b的優(yōu)選厚度可取決于裝置所需的安全認(rèn)證以及預(yù)期的工作條件。例如，F(xiàn)R4具有約每密耳(0.0254mm)750V的介電強(qiáng)度，而且如果電場強(qiáng)度試驗(yàn)中使用的電場的相關(guān)聯(lián)的幅值為3000V，例如這可能是UL60950-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，則對于屏障309a和309b將需要0.102mm的最小厚度。第一和第二隔離屏障的厚度可大于這個(gè)，但受制于最終裝置的期望的尺寸。類似地，對于1500V和2000V的測試電壓，如果由FR4形成，第二和第三層的最小厚度將分別是0.051mm和0.068mm。
[0102]雖然阻焊劑可以添加到第二和第三絕緣層的外表面，但是鑒于由層本身所提供的絕緣這是可選的。
[0103]雖然在上述的實(shí)例中，基板301、覆蓋層305、第一和第二隔離屏障309a和309b由FR4制成，但是可以包括具有足夠的介電強(qiáng)度以提供所需的絕緣的任何合適的PCB層合系統(tǒng)。非限制性示例包括FR4-08、G11和FR5。
[0104]除了材料本身的這些絕緣性能，覆蓋層305以及第一和第二隔離屏障305和309必須與基板301良好結(jié)合以形成緊密結(jié)合連接。術(shù)語緊密結(jié)合連接是指在兩種材料之間具有小的空隙的緊密的一致結(jié)合連接或接合。這種連接將在相關(guān)的環(huán)境條件之后仍應(yīng)保持其一體性，例如，在高溫或低溫、熱沖擊、潮濕等。應(yīng)當(dāng)指出的是，已知的PCB基板上的阻焊層不能形成這樣的緊密結(jié)合連接，因此，絕緣層305和309與這樣的阻焊層不同。出于這個(gè)原因，用于附加的層的材料優(yōu)選地與基板相同，因?yàn)檫@改善了它們之間的結(jié)合。然而，層305、309和基板301可以由不同的材料制成，從而在它們之間提供充分的結(jié)合，以形成實(shí)心體。所選的任何材料也需要具有良好的熱循環(huán)性能，以便在使用期間不破裂，且優(yōu)選地是疏水的，以便水不會影響裝置的性能。
[0105]在其他實(shí)施例中，絕緣基板301可以由其它絕緣材料，例如陶瓷、熱塑性塑料和環(huán)氧樹脂形成。它們可形成為其中磁芯嵌入內(nèi)部的實(shí)心塊。和之前一樣，然后覆蓋層305以及第一和第二隔離屏障309a和309b將被層合在基板301上，以提供附加的絕緣。
[0106]磁芯304優(yōu)選為鐵氧體芯，因?yàn)檫@為裝置提供所需的電感。在替代實(shí)施例中，其他類型的磁性材料也是可能的。雖然在上面的示例中，磁芯是環(huán)形的，但是在其他實(shí)施例中，它可以具有不同的形狀。非限制性示例包括，橢圓形或細(xì)長的環(huán)形形狀、具有間隙的環(huán)形形狀、EE、E1、1、Ero、EP、UI和UR芯形。在本示例中，圓形芯形狀被認(rèn)為是最穩(wěn)定的，從而導(dǎo)致降低生產(chǎn)過程中裝置的失敗率。磁芯304可以涂覆有絕緣材料以減小在導(dǎo)電磁芯和導(dǎo)電導(dǎo)通孔307或金屬跡線308之間發(fā)生擊穿的可能性。磁芯還可以具有倒角邊緣，從而提供圓形的輪廓或橫截面。
[0107]此外，雖然以上示出的嵌入式磁性部件裝置使用導(dǎo)電導(dǎo)通孔307來連接上下繞組層308，但是應(yīng)當(dāng)理解，在替代實(shí)施例中，可使用其它連接，例如導(dǎo)電管腳。導(dǎo)電管腳可以插入到貫通孔306中，或者可以被預(yù)先形成在絕緣基板301和覆蓋層305中適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>[0108]在本說明書中，術(shù)語頂部、底部、上、下僅用于相對于彼此并根據(jù)在附圖中所示的取向限定裝置的特征的相對位置，即假想的z軸從頁面的底部延伸到頁面的頂部。這些術(shù)語并不因此意在表示裝置特征在使用時(shí)的必要位置，或限制一般意義上的特征位置。
[0109]實(shí)施例2
[0110]將參考圖5描述第二實(shí)施例。
[0111]在實(shí)施例1中，變壓器初級繞組410和次級繞組412的下繞組層被直接形成在絕緣基板301的下側(cè)，并且第二隔離屏障30%隨后層合到絕緣