玻璃基隔离变压器芯片的设计制备及性能研究

发布时间：2020-04-09 06:11

【摘要】：在工业、汽车、医疗、通信、能源等各个领域均可以发现隔离器件的身影。隔离器件主要分为光电隔离器件、电容隔离器件以及变压器隔离器件。其中,变压器隔离器件中的片上隔离变压器由于其在尺寸、功耗等方面的优势,被广泛的研究与应用。近年来,无论是片上信号隔离变压器还是片上功率隔离变压器都有许多研究成果,研究人员们希望通过对结构、材料等的改进与创新,最终提高片上变压器的性能。目前,大多数片上变压器都是硅基的,硅由于其较小的电阻率与较大的相对介电常数,导致片上变压器存在着较大的衬底损耗与衬底寄生电容,会影响片上变压器的性能。并且大多数片上变压器采用BCB、聚酰亚胺、二氧化硅等材料制备初次级线圈间隔离层,以使片上变压器有较强的隔离能力,但隔离层的制备增加了工艺的复杂度。玻璃衬底相较于硅衬底,有更大的电阻率与更小的相对介电常数,能减小衬底损耗与衬底寄生电容,由此提高片上变压器的性能,且玻璃衬底本身有较大的击穿场强,也可以作为隔离层。本文提出了玻璃基双面隔离变压器芯片,也即是玻璃基双面片上隔离变压器,其在提高片上变压器性能的同时,以玻璃衬底自身为初次级线圈间的隔离层,简化了工艺,并具有较强的隔离能力。本文首先设计了玻璃基双面片上隔离变压器基础结构,解释了其中重要参数的意义。通过HFSS软件仿真研究了各参数对变压器性能的影响。随后,根据实际应用需求,基于玻璃基双面片上隔离变压器基础结构,设计了加入pad的简易型玻璃基双面片上隔离变压器并进行了相应的仿真研究。紧接着,为了降低后期封装的工艺复杂度,本文将次级线圈底层pad引到初级线圈层,在简易型玻璃基双面片上隔离变压器的基础上,设计了使用光敏玻璃制备玻璃通孔的带通孔型玻璃基双面片上隔离变压器并进行了相应的仿真研究。对于简易型玻璃基双面片上隔离变压器和带通孔型玻璃基双面片上隔离变压器,本文分别设计了其工艺制备流程,设计并绘制了版图,并进行了实验制备。
【图文】：

光电隔离器模型

电容隔离器原理
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM40;TN40

【参考文献】

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本文编号：2620401