一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器的制作方法

本实用新型涉及芯片变压器技术领域，具体为一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器。

背景技术：

目前，小功率型芯片变压器，如100瓦以下的芯片变压器，广泛应用于航空航天、军工、电力电子、生物医疗等领域，不同领域的应用对于芯片变压器的电气特性、紧凑结构和电磁屏蔽性能出了新的要求。

市场上的芯片变压器中，电磁屏蔽层是由半导体材料、金属材料、绝缘材料等异质材料组成，导致变压器内部的电磁环境相当恶劣，此外，由于外部复杂电磁环境，将引起封装芯片中的电磁干扰(emi)的问题，为此，我们提出一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器，以解决上述背景技术中提出现有的芯片变压器中，电磁屏蔽层是由半导体材料、金属材料、绝缘材料等异质材料组成，导致变压器内部的电磁环境相当恶劣，此外，由于外部复杂电磁环境，将引起封装芯片中的电磁干扰(emi)的问题，为此，我们提出一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器，包括树脂封装层、第一金属栅格和第二金属栅格，所述树脂封装层的外侧设置有金属粉末膜，所述树脂封装层的边侧设置有导体，所述第一金属栅格设置于树脂封装层的内部，且第一金属栅格的外壁开设有第一圆孔，所述第二金属栅格设置于树脂封装层的内部，且第二金属栅格的外壁开设有第二圆孔，所述树脂封装层的外侧设置有磁性颗粒，所述树脂封装层的外侧设置有磁性纤维。

优选的，所述金属粉末膜沿树脂封装层的外壁均匀设置，且树脂封装层的外壁与金属粉末膜的内壁紧密贴合。

优选的，所述导体与树脂封装层之间相互垂直，且导体与树脂封装层之间紧密贴合装配。

优选的，所述第一金属栅格关于树脂封装层的内部环形均匀设置，且第一圆孔沿第一金属栅格的水平面等距离均匀设置，并且第一金属栅格的第一圆孔及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间。

优选的，所述第二圆孔关于第二金属栅格的中心线等距离环形均匀设置，且第二金属栅格的第二圆孔及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间。

优选的，所述磁性颗粒沿树脂封装层的外侧均匀设置，且磁性颗粒的主要成分为铁、镍、铁氧体等。

优选的，所述磁性纤维沿树脂封装层的外侧均匀设置，且磁性纤维的主要成分为铁氧体短纤维等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在变压器封装层内及金属粉末膜，分别采用四层不同的复合电磁屏蔽封装结构，以保护电路元件及减少电磁波对外界环境的影响，适用于各种不同的复杂环境高要求的应用场合；

1、该一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器设置有树脂封装层，变压器的屏蔽结构是在树脂封装层中，添加金属性粉末，如铁、铬和镍。其中铁的含量占5%，铬的含量占3%，镍的含量占2%，使得铁、铬和镍的复合金属粉末的电磁屏蔽性能达到最好；

2、该一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器设置有金属粉末膜，变压器的屏蔽结构，是在变压器的封装表面电镀或者喷镀上一层金属粉末膜，膜的厚度和材料随屏蔽频率和范围决定，该金属粉末为导电性良好的铜、铝的复合金属，其中粉末颗粒的尺寸为数十纳米-数百纳米，粉末的厚度可为1-3微米，屏蔽效果最好；

3、该一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器设置有金属栅格，变压器采用的屏蔽结构，是嵌入金属化的薄层栅格，金属化栅格的孔及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间，致力于减小变压器的电磁干扰，金属化栅格的形状可以是圆形、三角形、四边形、五边形、六边形，形成密密麻麻的蜂窝形网格，这样只有极少数的电磁干扰信号可以透过金属化栅格结构向外传递，进一步实现芯片变压器的电磁屏蔽功能；

4、该一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器设置有磁性颗粒，变压器屏蔽结构是采用电镀或喷镀工艺在芯片变压器元件的封装表面沉积磁性膜；磁性颗粒和磁纤维膜层，是较好的二维结构，并且有着良好的磁导特性，因此具有优越的电磁干扰屏蔽性能，制成磁性膜可有效吸收反射电磁波，降低emi，比电屏蔽材料更可靠，而且吸收材料具有低密度、高强度、耐高温、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优点；同时可以在不改变芯片变压器内部绕组和磁芯结构的前提下，实现良好的电磁屏蔽效果。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型树脂封装层立体结构示意图；

图3为本实用新型金属粉末膜立体结构示意图；

图4为本实用新型第一金属栅格正视结构示意图；

图5为本实用新型第二金属栅格正视结构示意图；

图6为本实用新型磁性颗粒与磁性纤维膜局部放大结构示意图。

图中：1、树脂封装层；2、金属粉末膜；3、导体；4、第一金属栅格；5、第一圆孔；6、第二金属栅格；7、第二圆孔；8、磁性颗粒；9、磁性纤维。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种具备电磁屏蔽的小功率型芯片变压器，包括树脂封装层1、金属粉末膜2、导体3、第一金属栅格4、第一圆孔5、第二金属栅格6、第二圆孔7、磁性颗粒8和磁性纤维9，树脂封装层1的外侧设置有金属粉末膜2，树脂封装层1的边侧设置有导体3，第一金属栅格4设置于树脂封装层1的内部，且第一金属栅格4的外壁开设有第一圆孔5，第二金属栅格6设置于树脂封装层1的内部，且第二金属栅格6的外壁开设有第二圆孔7，树脂封装层1的外侧设置有磁性颗粒8，树脂封装层1的外侧设置有磁性纤维9；

进一步的，金属粉末膜2沿树脂封装层1的外壁均匀设置，且树脂封装层1的外壁与金属粉末膜2的内壁紧密贴合，使用电镀沉积法在芯片外壳上电镀一层金属膜，针对非导电塑料外壳，使用喷镀沉积法在芯片外壳上喷镀一层金属粉末膜，提升芯片变压器的电磁屏蔽功能；

进一步的，导体3与树脂封装层1之间相互垂直，且导体3与树脂封装层1之间紧密贴合装配，多个导体3的设置，有利于稳定设备使用时的电磁传导性；

进一步的，第一金属栅格4关于树脂封装层1的内部环形均匀设置，且第一圆孔5沿第一金属栅格4的水平面等距离均匀设置，并且第一金属栅格4的第一圆孔5及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间，横竖排列的圆孔，形成密密麻麻的蜂窝形网格，这样只有极少数的电磁干扰信号可以透过金属化栅格结构向外传递，进一步实现芯片变压器的电磁屏蔽功能；

进一步的，第二圆孔7关于第二金属栅格6的中心线等距离环形均匀设置，且第二金属栅格6的第二圆孔7及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间，环形排列的圆孔，形成密密麻麻的蜂窝形网格，这样只有极少数的电磁干扰信号可以透过金属化栅格结构向外传递，进一步实现芯片变压器的电磁屏蔽功能；

进一步的，磁性颗粒8沿树脂封装层1的外侧均匀设置，且磁性颗粒8的主要成分为铁、镍、铁氧体等，具有优越的电磁干扰屏蔽性能，制成磁性膜可有效吸收反射电磁波，降低emi，比电屏蔽材料更可靠，而且吸收材料具有低密度、高强度、耐高温、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优点；

进一步的，磁性纤维9沿树脂封装层1的外侧均匀设置，且磁性纤维9的主要成分为铁氧体短纤维等，具有优越的电磁干扰屏蔽性能，制成磁性膜可有效吸收反射电磁波，降低emi，比电屏蔽材料更可靠，而且吸收材料具有低密度、高强度、耐高温、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优点。

工作原理：对于这类的芯片变压器，在本例中，根据图1-2所示，变压器的屏蔽结构是在树脂封装层1中，添加金属性粉末，如铁、铬和镍；其中铁的含量占5%，铬的含量占3%，镍的含量占2%，使得铁、铬和镍的复合金属粉末的电磁屏蔽性能达到最好；根据不同应用场合变压器元件的电磁屏蔽的要求，金属性粉末的含量可进行调整，比如金属性粉末的体积含量可占封装层总体积的50%；另外，树脂封装层中也可以加入有磁性的如石墨烯颗粒，形成树脂和屏蔽物的复合材料封装；可以采用溶剂热法制备四氧化三铁/石墨烯粉末，然后与树脂共混制备四氧化三铁/石墨烯/树脂复合材料；特别的，四氧化三铁/石墨烯粉末的含量占3-20%时屏蔽效果最好；同时也可以采用喷雾干燥-高温煅烧制备镍/石墨烯粉末，再与树脂共混制备石墨烯/镍/树脂复合材料；特别的，镍/石墨烯粉末的含量占5-18%时屏蔽效果最好；

在本例中，根据图1-3所示，变压器的屏蔽结构，是在变压器的封装表面电镀或者喷镀上一层金属粉末膜2；膜的厚度和材料随屏蔽频率和范围决定，芯片变压器的表面材料分为导电塑料和非导电塑料；针对导电塑料，采用电镀工艺在芯片变压器表面电镀沉积金属膜；针对非导电塑料，采用喷镀工艺在芯片变压器表面喷镀沉积金属粉末膜；该金属粉末为导电性良好的铜、铝的复合金属，其中粉末颗粒的尺寸为数十纳米-数百纳米，粉末的厚度可为1-3微米，屏蔽效果最好；

在本例中，根据图1、图2、图4和图5所示，变压器采用的屏蔽结构，是嵌入金属化的薄层栅格；金属化栅格的孔及金属栅网的尺寸为几微米到十几微米之间，致力于减小变压器的电磁干扰；金属化栅格的形状可以是圆形、三角形、四边形、五边形、六边形，形成密密麻麻的蜂窝形网格，这样只有极少数的电磁干扰信号可以透过金属化栅格结构向外传递，进一步实现芯片变压器的电磁屏蔽功能；如图5所示，为圆孔形不同排列方式下的金属薄层栅格；特别的，第一圆孔5与第二圆孔7为几微米到十几微米直径的圆孔，圆孔的排列方式分别是矩形排列和同圆心排列

在本例中，根据图1和图6所示，变压器屏蔽结构是采用电镀或喷镀工艺在芯片变压器元件的封装表面沉积磁性膜；磁性膜吸收材料涂层的尺寸和覆盖范围可以自由定义；喷镀工艺制备的磁性膜，磁性膜层的主要成分是磁性颗粒8，如铁合金、镍合金、铁氧体等，颗粒尺寸为纳米级颗粒，成膜致密性良好；磁性膜层的主要成分也可是磁性纤维9，如铁氧体短纤维；不管是磁性纳米颗粒膜，还是短纤维磁性膜，膜层的厚度，根据电磁屏蔽的要求，可为1-10微米的厚度，电磁屏蔽效果较好；磁性颗粒8和磁性纤维9，是较好的二维结构，并且有着良好的磁导特性，因此具有优越的电磁干扰屏蔽性能，制成磁性膜可有效吸收反射电磁波，降低emi，比电屏蔽材料更可靠，而且吸收材料具有低密度、高强度、耐高温、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优点；同时可以在不改变芯片变压器内部绕组和磁芯结构的前提下，实现良好的电磁屏蔽效果，就这样完成整个芯片变压器的使用过程。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。