專利名稱：：基板、磁性器件集成型dc-dc變換器及其制備工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及電子電力領域，具體涉及一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器及其制備工藝。背景技木隨著電子技術的飛速發(fā)展，各種電子系統(tǒng)體積越來越小，供電系統(tǒng)的隨之不斷地往小型化、高功率密度發(fā)展。在整機的各小功率模塊(如電腦中的CPU)和便攜式設備中，都通過二次電源供電，如何減小二次電源的體積也成了實現(xiàn)系統(tǒng)小型化的一個課題。隨著集成電路的發(fā)展，一塊芯片能實現(xiàn)很多功能，使電源模塊的控制電路實現(xiàn)了高度的集成化；但是在有較大功率的部分，必須依靠分離的器件來處理。在各種分離器件中，又屬磁性器件最大。電感或變壓器包括磁芯和線圈兩個部分，傳統(tǒng)的做法是將線圈繞制在分離的磁芯上，這樣造成整個器件的體積比較大。目前解決磁性器件體積過大的方法主要是采用PCB平板變壓器，特點是用PCB板上印刷線圈，再將扁平狀的磁芯安裝在線圈上，從而實現(xiàn)線圈的集成。但這種方式仍然需要獨立的磁芯，而鐵氧體磁芯又占據了較大的體積，使小型化遇到了瓶頸。<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>表l市面上的小功率模塊參數(shù)上表是市面上的小功率電源模塊參數(shù)，從表中可以看出，小功率模塊仍然有較大的厚度。通過對變換器器件分析可知，制約整體厚度的因素是其中的磁性元器件，因此，使磁性器件扁平化或者避免磁性器件的使用是使DC-DC變換器片式化的關4建。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器及其制備工藝，實現(xiàn)了磁芯器件和電路基板的無源集成，使基板同時具有磁性器件的功能，裝配過程中不再需要安裝分離的電感或變壓器，大大減小了電源模塊的整體體積。本發(fā)明所提出的技術問題是這樣解決的提供一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器，其特征在于，在變換器電路基板內集成磁性器件，表面電子線路設置在基板表面上，其中基板為鐵氧體基板，磁性器件為"回，，字型導體線圈，并與其周圍的鐵氧體構成一個閉合式電感，導體線圈兩端延長至基板的側面，通過側面的封端將導體線圈和表面電子線路相連接。一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟①在低溫燒結鐵氧體粉料中添加分散劑、塑型劑和粘合劑，球磨均勻，用濕法工藝流延成30um厚的膜，然后裁切成規(guī)定尺寸的單張膜片；②在膜片上設計好的位置打盲埋孔，作為層與層間的電氣連接孔；③在盲埋孔中填上純銀導體；④在膜片上設計好的位置用絲網印刷導體，形成導體線圏和表面電子線路，其中導體線圈為"回"字型結構，為純銀材料，厚度小于10um，它與周圍的鐵氧體構成一個閉合式電感，并將其兩端線圈延長至基板側面；⑤將若干張膜片按設計好的順序疊成一個整體，有表面電子線路的在上面，有導體線圈的膜片在中間；⑥通過等靜壓將這個整體壓成一個致密的巴塊(俗稱)；⑦將步驟⑥所得的巴塊切割成實際需要的尺寸，排膠以去除添加劑，溫度370~390°C,時間36~38小時；⑧通過燒結，將步驟⑦排膠后的巴塊燒成致密而集成了磁性器件的基板，通過封端，將導體線圈延長至基板側面導體引線與表面電子線路連接起來。按照本發(fā)明所提供的基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，步驟①中鐵氧體材料為NiZnCu鐵氧體，燒結溫度低于960。C。按照本發(fā)明所提供的基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，步驟⑥中等靜壓的條件為壓力22MPa,溫度5557。C，時間25~35分鐘。按照本發(fā)明所提供的基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，步驟⑧中燒結條件為升溫5小時，保溫2小時，燒結溫度900930。C本發(fā)明的有益效果笫一，本發(fā)明實現(xiàn)了磁芯器件和電路基板的無源集成，使基板同時具有磁性器件的功能，裝配過程中不再需要安裝分離的電感或變壓器，大大減小了電源模塊的整體體積；第二，在基板內集成磁性器件，能實現(xiàn)磁性器件的超薄化，增加器件的相對表面積而改善其散熱條件，與此同時，還能P爭低整個電源的高度；第三，用絲網印刷的線圈，厚度可以做到小于IO微米，這樣一方面增加了線圏與基板的接觸面積，有利于線圏散熱；另一方面能使導線圈完全忽略開關頻率下的趨膚效應，降低銅損、保i正線圈的通流能力；第四，用LTCC工藝實現(xiàn)功率磁性器件，實現(xiàn)了完全自動化的生產，能有效避免手工繞制造成的器件誤差，顯著提高生產效率。圖1是本發(fā)明的基d反、磁性器件集成型DC-DC變換器的內埋電感的示意圖；圖2是本發(fā)明的1^反、磁性器件集成型DC-DC變換器的工藝流程圖；圖3是基板/磁性器件集成型DC-DC變換器的結構示意圖；圖4是加裝了封裝蓋板的基板/磁性器件集成型DC-DC變換器的側面結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明對基板、磁性器件集成型DC-DC變換器制作具有通用性。1.結構設計本發(fā)明中線圈是回字形線圈，線圈與其周圍的鐵氧體構成了一個閉合式的電感如圖1所示，并將兩端線圈延長至基板側面，通過側面封端將線圈與基板上的電子線路連接起來。2.工藝實現(xiàn)本發(fā)明采用的是LTCC(低溫共燒陶瓷)工藝，如圖2，具體流程如下。在低溫燒結鐵氧體粉料中添加分散劑、塑型劑和粘合劑，型號分別為M1135、M1125和B75702,球磨均勾，用濕法工藝流延成30um厚的膜，然后裁切成規(guī)定尺寸的單張膜片；在膜片上設計好的位置打盲埋孔，作為層與層間的電氣連接孔；在盲埋孔中填上純銀導體；在膜片上設計好的位置用絲網印刷導體，形成導體線圈和表面電子線路；將若干張膜片按設計好的順序疊成一個整體，有線圈的膜片在中間；通過等靜壓將這個整體壓成一個更致密的整體(俗稱巴塊)，23MPa,溫度56。C,時間39分鐘；將巴塊切割成實際需要的尺寸；排膠以去除添加劑，溫度37039(TC,時間36~38小時；通過燒結，將巴塊燒成致密而集成了磁性器件的基板，升溫5小時，保溫2小時，燒結溫度900930°C;通過封端，將側面的導體引線與表面電子線路連接起來。該基板、磁性器件集成型DC-DC變換器，包括LTCC基板、內埋線圈以及表貼元件，采用NiZnCu鐵氧體作為基板材料，內埋導體線圈，再在表面印刷可焊電路，用LTCC技術一次燒成集成了磁性器件的電路基板，用可焊材料進行封端，通過二次燒銀實現(xiàn)磁性器件與電路的連接?；搴痛判静牧线x用NiZnCu鐵氧體，屬于低溫共燒鐵氧體(LTCF),其燒結溫度要低于960。C。內埋導體線圏用純銀材料，保證與NiZnCu鐵氧體共燒匹配性，同時增加導線圈的電導率，降^f氐導線直流電阻。內埋導體線圈是一臣的回字形的結構，這樣能增加中柱的磁通量，增加磁芯的儲能；導線厚度小于10um，有利于增加其與基板接觸面積，有利于減小寄生參數(shù)。內埋導體線圈的引出采用側面引出的方式，這樣避免了銀通孔太厚而導致的共燒失敗。為了使14l表面可焊元件，基板表面印刷電路材料選用純銀材料，采用絲網印刷的方式印刷電路。上述得到的基^l/磁性器件集成型DC-DC變換器具有如下特點1、開關頻率1MHz;2、輸出功率1.3W;3、溫升<10°C;4、體積10mmxl0mmx2匪，5、無需分離電感，無需散熱設備。權利要求1、一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器，其特征在于，在變換器電路基板內集成磁性器件，表面電子線路設置在基板表面上，其中基板為鐵氧體基板，磁性器件為“回”字型導體線圈，并與其周圍的鐵氧體構成一個閉合式電感，導體線圈兩端延長至基板的側面，通過側面的封端將導體線圈和表面電子線路相連接。2、一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟①在低溫燒結鐵氧體粉料中添加分散劑、塑型劑和粘合劑，球磨均勻，用濕法工藝流延成30um厚的膜，然后裁切成規(guī)定尺寸的單張膜片；②在膜片上設計好的位置打盲埋孔，作為層與層間的電氣連接孔；③在盲埋孔中填上純銀導體；④在膜片上設計好的位置用絲網印刷導體，形成導體線圏和表面電子線路，其中導體線圈為"回"字型結構，為純銀材料，厚度小于10um，它與周圍的鐵氧體構成一個閉合式電感，并將其兩端線圏延長至^側面；⑤將若干張膜片按設計好的順序疊成一個整體，有表面電子線路的在上面，有導體線圈的膜片在中間；通過等靜壓將這個整體壓成一個致密的巴塊；⑦將步驟⑥所得的巴塊切割成實際需要的尺寸，排膠以去除添加劑，溫度370~390°C,時間36~38小時；⑧通過燒結，將步驟⑦排膠后的巴塊燒成致密而集成了磁性器件的基板，通過封端，將導體線圏延長至基板側面導體引線與表面電子線路連接起來。3、根據權利要求2所述的基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，步驟①中鐵氧體材料為NiZnCu鐵氧體，燒結溫度低于960。C。4、根據權利要求2所述的基板、磁性器件集成型DC-DC變換器的制備工藝，其特征在于，步驟⑥中等靜壓的條件為壓力22MPa，溫度55~57°C，時間25~35分鐘。全文摘要本發(fā)明公開了一種基板、磁性器件集成型DC-DC變換器，在變換器電路基板內集成磁性器件，表面電子線路設置在基板表面上，其中基板為鐵氧體基板，磁性器件為“回”字型導體線圈，并與其周圍的鐵氧體構成一個閉合式電感，導體線圈兩端延長至基板的側面，通過側面的封端將導體線圈和表面電子線路相連接。該變換器導體線圈內埋在基板內，基板是磁性器件和表面電子線路的載體，實現(xiàn)了磁芯器件和電路基板的無源集成，使基板同時具有磁性器件的功能，裝配過程中不再需要安裝分離的電感或變壓器，大大減小了電源模塊的整體體積。文檔編號H02M1/00GK101651404SQ20091005906公開日2010年2月17日申請日期2009年4月24日優(yōu)先權日2009年4月24日發(fā)明者周立文,兵孫,尉旭波,海朱,玉石,郭海平申請人:電子科技大學