集成磁性元件以及集成led驅動電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種集成磁性元件以及集成LED驅動電源，該集成磁性元件，包括PCB基板，在PCB基板內嵌入有磁芯、銅線圈以及引腳；所述的磁芯為鐵基納米晶磁帶，其貼在或鍍膜在PCB基板的內層板上；所述的銅線圈為薄銅層。本實用新型將鐵基納米晶磁帶制成PCB嵌入式磁芯，從而得到厚度薄、效率高并且還同時提供系統組裝襯底作用的集成磁性元件。另外，采用本實用新型基于PCB工藝制作的集成磁性元件作為襯底制作的集成LED驅動電源具有以下優點：厚度薄、面積小、集成度高、加工重復度及可靠性高，并且簡化了系統組裝工序，節省時間及成本。
【專利說明】集成磁性元件以及集成LED驅動電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及磁性元件制造領域，特別涉及一種基于PCB工藝制作的集成磁性元件以及集成LED驅動電源。
【背景技術】
[0002]磁性元件通常由繞組和磁芯構成，它是儲能、能量轉換及電氣隔離所必備的電力電子器件，主要包括變壓器和電感器兩大類。幾乎所有電源電路中，都離不開磁性元器件，磁性元件是電力電子技術最重要的組成部分之一。LED驅動電源上所需磁性元件主要有變壓器、共模電感、功率電感等，這些對磁性元件的品質要求會比傳統電源更高，因為LED燈要求的溫度比普通燈要高。LED驅動電源要求變壓器、電感等磁性元件體積小、性能好、穩定性高、損耗小等。變壓器、電感器等磁性元件關鍵是要優化磁芯，提高磁芯的密度、參數等要求。
[0003]PCB集成磁性元件一般可分為無磁芯PCB元件和有磁芯PCB元件。無磁芯PCB變壓器主要用于電力電子開關的隔離驅動，其功率較小。如需達到較高的電感量，需要比較高的繞組匝數，這樣就會增加其繞組的電阻，從而影響其效率。為了提高單位面積的電感量，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，基本上都采用鐵氧體導磁。但是由于鐵氧體導磁性能較弱，工作點的磁感應強度低，從而限制了 PCB磁性元件小體積和高功率密度優勢的進一步發揮。
[0004]隨著磁材料技術的發展，目前有多種磁材料擁有了比鐵氧體更好的特性，許多薄膜磁性材料具有比如高飽和磁通密度、低矯頑力和高電阻率等特性。此類薄膜材料主要是針對硅片上集成電感的應用，受到微加工工藝的限制，沉積方法主要局限于電鍍和濺射。通過電鍍沉積的材料通常具有比較低的電阻率，但是由于受集膚效應的影響，所能應用的磁材料厚度受到很大的限制。另外，采用濺射的方法來沉積的材料就不受電阻率的影響，但是這種方法的缺點是沉積速度慢，成本高。
實用新型內容
[0005]本實用新型針對上述現有技術中存在的不足，提供了一種厚度薄、效率高并且還同時提供系統組裝襯底作用的基于PCB工藝制作的集成磁性元件及其制作方法。
[0006]本實用新型還提供了一種厚度薄、面積小、集成度高、成本低、加工重復度及可靠性高的集成LED驅動電源。
[0007]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0008]一種集成磁性元件，包括PCB基板，在PCB基板內嵌入有磁芯、銅線圈以及引腳；所述的磁芯為鐵基納米晶磁帶，其貼在或鍍膜在PCB基板的內層板上；所述的銅線圈為薄銅層。
[0009]作為優選，所述集成磁性元件可以是電感、變壓器或傳感器。
[0010]一種集成LED驅動電源，包括上述集成磁性元件以及以該集成磁性元件為襯底組裝在其上的其它電源元件。
[0011]相較于現有技術，本實用新型將鐵基納米晶磁帶制成PCB嵌入式磁芯，從而得到厚度薄、效率高并且還同時提供系統組裝襯底作用的集成磁性元件。另外，采用本實用新型基于PCB工藝制作的集成磁性元件作為襯底制作的集成LED驅動電源具有以下優點:厚度薄、面積小、集成度高、加工重復度及可靠性高，并且簡化了系統組裝工序，節省時間及成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型基于PCB工藝制作的集成磁性元件的示意圖；
[0013]圖2為本實用新型集成LED驅動電源的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的【具體實施方式】如下:
[0015]對于PCB磁元件來講，磁材料的選擇受工藝限制較小。近年來，鐵基納米晶技術獲得了較大的發展，也可以作為磁元件磁芯的一種可能較好的選擇。比如Finemet型納米晶軟磁合金，這是鐵基納米晶材料中的一種典型材料，其典型成分為:Fe73.5CulNb3Sil3.5B9。性能參數為:Bs=l.24T，Hc=0.53A/m, μ r (IkHz) =1.0 X 105。鐵基納米晶材料制作工藝比較簡便，具有相對高的飽和磁通密度、較高的電阻率、極小的矯頑力等優良的軟磁性能。
[0016]因此，本實用新型采用電鍍沉積軟磁薄膜或采用熔體甩出法(melt spinning)制成的鐵基納米晶磁帶，然后再將它們制成PCB嵌入式磁芯。并通過選用合理的現有材料與工藝技術融合方案，在所得材料特性的基礎上，進行磁元件的數學建模，并進行優化設計，從而得到高性能又高度集成的磁性元件。上述涉及到的工藝通過現有技術即可實現。
[0017]如圖1所示，本實用新型的集成磁性元件包括PCB基板5，在PCB基板5內嵌入有磁芯2、銅線圈3以及引腳4 ;所述的磁芯2為鐵基納米晶磁帶，其貼在或鍍膜在PCB基板5的內層板上；所述的銅線圈3為一層薄薄的高密度且細致的銅層。
[0018]另外，本實用新型的集成磁性元件作為襯底，可用作LED驅動電源組裝基板，通過組裝加工，制成所設計新型微型化的PCB上LED集成驅動電源，從而減少LED驅動電源面積，達到LED驅動電源微型化和高集成度的要求。如圖2所示，在本實施例中，本實用新型的集成磁性元件可為集成電感、集成變壓器或傳感器，如圖2所示，本實用新型集成LED驅動電源6包括集成磁性元件5以及以集成磁性元件5為襯底組裝在其上的其它電源元件7。
[0019]基于所用磁性材料的磁特性特征參數及嵌入式磁芯損耗模型，建立PCB集成數學分析模型，進行電磁特性、熱特性分析研究，研究采用不同結構的情況下設計對象的工作特性，以提高設計對象容量和減少體積為目標進行優化設計。與此同時，在元件設計優化過程中，同時考慮其應具有的襯底功能，與選擇的最終LED驅動電源組裝方案結合，最后得出最佳設計方案。
[0020]本實用新型集成LED驅動電源具有以下優點:厚度薄、面積小、集成度高、加工重復度及可靠性高，并且簡化了系統組裝工序，節省時間及成本。
[0021]本實用新型優選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該實用新型僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種集成磁性元件，其特征是:包括PCB基板，在PCB基板內嵌入有磁芯、銅線圈以及引腳；所述的磁芯為鐵基納米晶磁帶，其貼在或鍍膜在PCB基板的內層板上；所述的銅線圈為薄銅層。
2.根據權利要求1所述的集成磁性元件，其特征是:所述集成磁性元件可以是電感、變壓器或傳感器。
3.一種集成LED驅動電源，其特征是:包括如權利要求1或2所述的集成磁性元件以及以該集成磁性元件為襯底組裝在其上的其它電源元件。
【文檔編號】H05B41/00GK203562272SQ201320700782
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】沈錦祥, 王寧寧 申請人:浙江生輝照明有限公司