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WO2019048192A1 - PLANAR TRANSFORMER DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A PLANAR TRANSFORMER DEVICE - Google Patents

PLANAR TRANSFORMER DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A PLANAR TRANSFORMER DEVICE Download PDF

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Publication number
WO2019048192A1
WO2019048192A1 PCT/EP2018/071961 EP2018071961W WO2019048192A1 WO 2019048192 A1 WO2019048192 A1 WO 2019048192A1 EP 2018071961 W EP2018071961 W EP 2018071961W WO 2019048192 A1 WO2019048192 A1 WO 2019048192A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
outer board
motherboard
secondary winding
board
primary winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/071961
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Bosch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of WO2019048192A1 publication Critical patent/WO2019048192A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2819—Planar transformers with printed windings, e.g. surrounded by two cores and to be mounted on printed circuit

Definitions

  • the present approach relates to a planar transformer device and a method of manufacturing a planar transformer device according to the main claims.
  • Galvanic isolation transformers are typically manufactured with copper wire windings on both the primary and secondary sides around a ferrite core. Another possibility is the use of planar transformers, which windings are realized within the circuit board.
  • disadvantages of conventional standard transformers for example, a poor heat dissipation, a partially complex manufacturing process and a complex realization of the creepage distances and creeping be mentioned.
  • high AC losses can occur due to insufficient nesting of the primary and secondary windings.
  • planar transformers have some drawbacks, such as a need for a high number of layers of the circuit board to achieve high copper content for the current carrying capacity or the fulfillment of high demands on creepage distances when a high voltage potential is applied to a primary winding (ie corresponding Isolation distances are maintained).
  • the present invention provides a planar transformer device having the following features: a multilayer motherboard having at least a motherboard portion of a primary winding and a motherboard portion of a secondary winding; and
  • At least one multilayer outer board having at least one outer board portion of the primary winding and an outer board portion of the secondary winding
  • the base board portion of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion of the primary winding and the base board portion of a secondary winding is electrically connected to the outer board portion of the secondary winding and wherein the outer board has a main surface facing the motherboard which is smaller , as a main surface of the motherboard facing the outer board.
  • a multilayer printed circuit board can be understood as meaning a printed circuit board in which there are electrically conductive paths in at least two planes which are separated from one another by an insulating layer.
  • a circuit board Under a motherboard, a circuit board can be understood, which is extended flat and, for example, further electronic components such as integrated circuits, resistors, capacitors or the like, which are electrically contacted, for example, to the circuit board by means of a solder joint.
  • An outer circuit board can be understood, for example, as a circuit board which is applied to a region of the motherboard, for example adhesively bonded or otherwise mechanically connected in this area, for example by means of a riveted connection or a screw connection.
  • the approach presented here is based on the recognition that by using the outer board, which has a smaller main surface than the motherboard, a possibility is provided to arrange this outer board in that area of the motherboard in which a transformer is to be realized. In this way it can be avoided that the motherboard must be equipped with a high number of layers, only to a small portion of this board sufficient space or a sufficient number of layers to realize the Accommodate primary windings and secondary winding of a transformer.
  • the outer board to be mounted separately can now be intentionally provided for "increasing" the number of layers of the motherboard in that area of the motherboard in which the transformer in the form of the planar transformer is to be realized
  • the outer board to be mounted separately can now be intentionally provided for "increasing" the number of layers of the motherboard in that area of the motherboard in which the transformer in the form of the planar transformer is to be realized
  • only the ones where a transformer is to be realized in a cost-effective and integrated form of the planar transformer can be achieved by attaching the outer board to make the realization of this planar transformer advantageous increase of board layers efficiently and inexpensively.
  • a multilayer second outer board may be provided which has at least a second outer board portion of the primary winding and a second outer board portion of a secondary winding, wherein the motherboard between the first and second outer board is arranged.
  • a second outer board can be used to further increase the number of layers in the area of the motherboard in which the transformer is to be formed in the planar transformer device and, on the other hand, to dispose of the available space as far as possible by arranging the second outer board on an opposite side of the motherboard can be exploited efficiently because the possibility of "increasing the number of layers" of the motherboard is not realized only on one side of the motherboard.
  • a particularly favorable insulation effect, in particular when applying a high-voltage potential to the primary winding has an embodiment of the approach proposed here, in which the at least one outer board section of the secondary winding is closer to a main surface of the outer board facing away from the main board than the at least one outer board Part of the primary winding.
  • a sequence of the layers associated with the primary winding or the layers associated with the secondary winding in the outer board may correspond to a sequence of the layers in the second outer board assigned to the primary winding or the layers associated with the secondary winding or may correspond mirror-inverted.
  • the motherboard has at least one motherboard section of a further secondary winding and the outer board has at least one outer board section of the further secondary winding, wherein the at least one motherboard section of the further secondary winding and the at least one Outdoor board section of the other secondary winding are electrically connected together.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to tap a further voltage independent of the secondary winding on the planar transformer device already by the formation of the corresponding further secondary winding which is integrated in the motherboard and the outer board.
  • primary side contact connections can be arranged on a first side of the at least one outer board or motherboard and primary side contact connections on one of the first side opposite. overlying second side of the at least one outer board or the motherboard may be arranged.
  • a core element is provided, in particular the ferrite, wherein the core element at least partially surrounds the motherboard and the outer board as a housing, in particular wherein the core element, the motherboard, the outer board and the second outer board embraces.
  • a core element can be understood, for example, an element which acts as a yoke of a transformer unit for the bundling of magnetic field lines and is arranged through at least one turn of the primary winding and the secondary winding.
  • Such an embodiment offers the advantage of particularly efficient focusing of the electromagnetic field induced by the primary winding, so that the efficiency of such a planar trans-frictional device can be increased.
  • the multilayer motherboard having at least the motherboard subsection of the primary winding and the motherboard subsection of the secondary winding
  • the multilayer outer board having at least the outer board portion of the primary winding and the outer board portion of the secondary winding;
  • the motherboard subsection of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board subsection of the primary winding and that the motherboard subsection of the secondary winding is electrically conductively connected to the outer board subsection of the secondary winding, and the outer board has a main surface facing the motherboard, the smaller is, as the outer board facing main surface of the motherboard.
  • a device can be provided which is set up to execute the steps of a variant of the method presented here in corresponding units.
  • a device may be an electrical device that processes electrical signals, such as sensor signals, and outputs control signals in response thereto.
  • the device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces may be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.
  • 1 is a cross-sectional view of a planar transformer device according to an embodiment of the present invention
  • 2 shows schematic cross-sectional views through various circuit boards, as can be used in embodiments of the planar transformer device presented here;
  • FIG. 3 shows different partial representations, in which the sequence of different windings to assigned layers is shown in a respective cross-sectional representation of a planar transformer device
  • FIG. 4 shows two schematic partial representations in cross-sectional view (upper partial view) and in a supervisory view (lower partial view), which is the overall structure of a planar transformer device according to an embodiment of the approach presented here;
  • FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a device for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
  • the planar transformation Magnetizer 100 includes a motherboard 105, which has a plurality of layers 1 10, in which conductive structures 1 15, for example in the form of conductor tracks are formed. These conductive structures 15 are internally connected to connecting sections 120, so that a plurality of sections of windings, which form parts of a transformer 125, are formed in the motherboard 105.
  • a first group of conductive structures 15 may be interconnected by interconnect sections 120 to one motherboard subsection 130 of a primary winding, while a second group of conductive structures 15 are interconnected by other interconnect sections 120 to a motherboard subsection 135 of a secondary winding.
  • 10 insulating layers 140 are disposed between the individual conductive structures 1 15 on the layers 1, so that stacking of the individual conductive structures 1 15 in the Motherboard 105 is enabled.
  • the planar transformer device 100 comprises a multilayer outer board 145 which likewise has, for example, a plurality of electrically insulated layers 1 10 analogous to the motherboard 105, in which electrically conductive structures 1 15, for example likewise again in the form of printed conductors, are arranged. These conductive structures 15 are likewise electrically connected to one another again by means of connecting sections 120 such that, in turn, sections of the primary winding and the secondary winding are also formed in the outer board 145. For example, in the outer board 145, an outer board portion 150 of the primary winding and an outer board portion 155 of the secondary winding are provided.
  • a connecting element 160 for example, the base board section 130 of the primary winding is now electrically conductively connected to the outer board section 150, so that a primary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is thereby formed.
  • the base plate section 135 of the secondary winding can be electrically conductively connected to the outer board section 155 of the secondary winding, so that a secondary winding of the transformer 125 of the planar transformer can be connected.
  • Matorvoriques 100 is formed.
  • a core element 170 is provided, which in particular has ferrite and wherein the core element 170 at least partially surrounds the motherboard 105 and the outer board 145 as a housing. In this way, in particular, an efficient guidance of a magnetic flux through the core element 170 can be achieved.
  • the outer board 145 is designed such that it is smaller than the motherboard 105.
  • the outer board 145 has a main surface 175 facing the motherboard 105, which is smaller than a main surface 180 of the motherboard 105 facing the outer board 145.
  • material for the production of the outer board 145 can be saved, since only in the area 185 In which the transformer 125 of the planar transformer device 100 is to be formed, an increased number of layers is required and, outside this area 185, for example, an electrical circuit, not shown in FIG. 1, can be designed or implemented, for the realization of which a smaller number of layers 10 Motherboard 105 is sufficient.
  • the provision of the outer board 145 specifically serves to locally elevate layers 110 to realize a corresponding interlocking structure of portions of the primary winding and secondary winding of the transformer 125.
  • the planar transformer device 100 comprises a multilayer second outer board 145 'which likewise has, for example, analogously to the motherboard 105 a plurality of electrically insulated layers 1 10 in which electrically conductive structures 11 , For example, again in the form of tracks, are arranged. These conductive structures 1 15 are also electrically connected to each other again by means of connecting portions 120, which in turn Subsections of the primary winding and the secondary winding are also formed in the outer board 145. For example, a second outer board section 150 'of the primary winding and a second outer board section 155' of the secondary winding are provided in the second outer board 145 '.
  • the base board section 130 of the primary winding is electrically conductively connected to the second outer board section 150', so that the primary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is further improved.
  • the base plate section 135 of the secondary winding can be electrically conductively connected to the second outer board section 155' of the secondary winding, so that a secondary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is further improved.
  • the second outer board 145 ' is also smaller in its direction of extension than the motherboard 105 with the motherboard 105 between the outer board 145 and the second outer board 145' is arranged.
  • the second outer board 145 ' also has a main surface 175' facing the motherboard 105, which is smaller than a second main surface 180 'of the motherboard 105 facing the second outer board 145'.
  • the core element 170 is still attached in such a way that, in addition to the motherboard 105 and the outer board 145, it also surrounds the second outer board 145 'at least partially as a housing. In this way, in particular, an efficient guidance of a magnetic flux through the core element 170 can be achieved.
  • the outer board and / or second outer board conductive structures are introduced, which are connected to a second secondary winding.
  • the secondary winding and the second secondary winding can either be independent of one another, for example electrically insulated, or the second secondary winding can be connected as a series connection of the secondary winding, so that, for example, the secondary winding and the second secondary winding have a common point of application.
  • a winding ratio of primary winding to secondary winding to second secondary winding of, for example, 12: 1: 1 (at a Number of 6 layers on the outer board and the second outer board respectively), 14: 1: 1 (also with a number of 6 layers on the outer board and the second outer board respectively) or 16: 1: 1 (with a number of 8 layers on the outer board or the second outer board) can be realized.
  • exemplary embodiments of such embodiments of the planar transformer device are only described textually in FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration through various circuit boards, as they can be used in exemplary embodiments of the planar transformer device 100 presented here.
  • the left cross-sectional view of FIG. 2 shows a structure of the motherboard 105 with individual layers 1 10, which are assigned to the individual windings trainees transformer of Planartransformatorvorraum 100.
  • a nomenclature has been used in the left cross-sectional view from FIG. 2, in which the designation Prim is an assignment of the corresponding layer 110 to the primary winding, designation Sek1 an assignment the corresponding position 1 10 to the (first) secondary winding and the name Sek2 represents an assignment of the corresponding position 1 10 to the second secondary winding.
  • the motherboard 105 is composed of the stacked sequence of 16 layers 1 10, which are assigned to the windings as follows: Sek1, Prim, Prim, Sek2, Sek2, Prim, Prim, Sek1, Sek1 , Prim, Prim, Sec2, Sec2, Prim, Prim, Sec1. It can thus be seen that in the base plate 105 shown in the left cross-sectional representation of FIG. 2, two adjacent layers of a winding, for example the primary winding, the second secondary winding or the (first) secondary winding are assigned to the lowest layer.
  • the outer board 145 and the second outer board 145 'can each have a 6-layer structure, the sequence of the individual layers being defined by the nomenclature Sek1, Prim, Sek2, Sek1, Prim and Sek2 can be specified, as shown in detail in the Figure 2 in the position 200.
  • Both the outer board 145 and the second outer board 145 'can be constructed in such a way that the sequence Sek1, Prim, Sek2 of layers assigned to individual windings is repeated at least once.
  • the outer board 145 and / or the second outer board 145 'adjacent layers 1 10 associated with different windings can be very efficient, avoid creepage distances of currents and realize a good electrical insulation.
  • the 6-layer outer board 145 or the 6-layer second outer board 145 ' has a winding ratio of 12: 1: 1 another assignment of the layers 1 to 10 windings, as shown in FIG is shown in more detail at the position 210.
  • the layers 1 10 of the outer board 145 and the second outer board 145 ' are assigned to the different windings in the following sequence: Sek1, Sek2, Prim, Prim, Sek1, Sek2.
  • the inner adjacent layers 1 10 can be assigned to the primary winding, so that the primary winding can be designed for a high current density and a resulting from current flow in the primary winding electric field can very efficiently overcouple in the secondary winding and the second secondary winding.
  • the 6-layer outer board 145 and the 6-layered second outer board 145 'at a winding ratio of 14: 1: 1 have a different assignment of the layers 1 10 to windings, as shown in FIG Position 220 is shown in more detail.
  • the two inner, the primary winding associated layers 1 10 are now configured such that they, for example, not a turn, but form one and a half turns. As a result, two additional turns of the primary winding can then be realized with appropriate design of both outer boards, although both outer boards 145 and 145 'are each only 6-layered.
  • the construction of the outer board 145 or the second outer board 145 'shown at the position 230 in FIG. 2 now likewise comprises two adjacent layers 110 which are assigned to a common winding, namely here the primary winding and where now one (now mirrored) repetition of the sequence of an assignment of layers to corresponding windings in each of the outer board 145 or 145 'is realized.
  • an outer layer of the respective outer boards 145 and 145 'of the (first) secondary winding Sek1 assigned so that the above-mentioned advantages in terms of efficient electrical insulation, the avoidance of high leakage currents can be realized.
  • FIG. 3 shows, in different partial representations, the sequence of layers assigned to different windings in a respective cross-sectional illustration of a planar transformer device 100, which results when the motherboard 105 is connected to an outer board 145 and a second outer board 145 ', the second outer board 145' being on one of the outer board 145 opposite side is arranged.
  • FIG. 3 shows in the four cross-sectional representations those sequences of layers which, when the motherboard 105 is assembled with the outer board 145 and the second outer board 145 ', correspond to the representations at the different positions 200, 210, 220 and 230 in FIG Figure 2 result. It can be seen here that the values in the MMF diagrams for the (first) secondary winding Sek1 and the second secondary winding Sek2 mostly move in the (normalized) value from -2 to +2 and thus avoid an excessive magnetic force acting on the individual printed conductors can be, so that a planar transformer device 100 thus constructed is mechanically very stable and durable.
  • FIG. 4 shows in two schematic partial representations in cross-sectional view (upper partial view) and in a top view (lower partial view) of the overall structure of a planar transformer device 100 according to an exemplary embodiment of the approach presented here.
  • the motherboard 105 is significantly larger in a main direction of extent or has a significantly larger main surface 180 than a main surface 175 of the outer board 145 facing the motherboard 105 or a main surface 175 'of the second external board 145' facing the motherboard 105.
  • the core element 170 is still here can be seen in the form of a ferrite core in the figure 4, which forms a housing around a part of the motherboard 105 together with the outer board 145 and the second outer board 145 'in the region of the transformer 125 to be formed.
  • primary side contact terminals 410 for electrically contacting the primary winding on a first side 415 here the outer board 145 and the second outer board 145 '
  • secondary side contact terminals 420 for electrically contacting the (first) secondary winding and / or the second secondary winding on one of the first side 415 opposite second side 425 here the outer board 145 and the second outer board 145 '
  • a symmetrical current flow 430 can take place via the contact connections, in this case the secondary side contact connections 420 and the sinkers 105, 145 and / or 145 '.
  • the approach presented here enables symmetrical loading of the transformer windings by means of a sandwich arrangement of the printed circuit boards or printed circuit boards. Also, a reduction in the number of layers in the entire printed circuit board, that is, the circuit board referred to here as the motherboard 105 can be made possible by a partial increase in the number of layers by stacking printed circuit boards in an area in which the transformer 125 is to be formed. In addition, AC losses are reduced by the nesting of the primary and secondary windings (low values in the MMF diagram (Magnetomotive Force)). Furthermore, a better utilization of the winding window (ie, a higher degree of copper filling) can be achieved.
  • the approach presented here can be created by the fact that the boards to be connected as stacking boards can be connected by means of press-fit technology.
  • the defined layer structure presented here for example, there are no primary winding turns on the outer layers, which results in reduced requirements for clearance and creepage distances.
  • various turns ratios of the transformers can be realized, for example, center-tapped transformers having a turn ratio 12: 1: 1, 14: 1: 1, 16: 1: 1, and also transformers without center tapping and a turn ratio 12 : 1, 14: 1, 16: 1. It can be both transformers with odd Winding ratio be represented, in which case the symmetry in the MMF diagram is no longer given, resulting in this case, then slightly higher AC losses.
  • the clearance and creepage distances only refer to LV potential, i. h., to a voltage ⁇ 100V.
  • variants of the approach presented here can be implemented, which realize different Windungsiererion by different number of layers of printed circuit boards. In this case, both the number of layers of the motherboard and the number of layers of the outer board (s) can be varied. In this way, a plurality of Windungsiererion can then be displayed.
  • FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method 500 for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here.
  • the method 500 includes a step 510 of providing the multilayer motherboard having at least a motherboard subsection of the primary winding and a motherboard subsection of a secondary winding, a multilayer outer board having at least one outer board subsection of the primary winding, and an outer board subsection of the secondary winding , Furthermore, the method 500 comprises a step 520 of arranging the motherboard and the outer board in such a way that the motherboard Partial portion of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion of the primary winding and the motherboard portion of a secondary winding is electrically connected to the outer board portion of the secondary winding and the outer board has a main surface facing the motherboard, which is smaller than one of the outer board facing main surface of the motherboard.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a device 600 for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here, the device 600 having a device 610 for providing and a device 620 for arranging.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

Der vorliegende Ansatz betrifft eine Planartransformatorvorrichtung (100) mit einer mehrlagigen Grundplatine (105), die zumindest einen Grundplatinen- Teilabschnitt (130) einer Primärwicklung und einen Grundplatinen-Teilabschnitt (135) einer Sekundärwicklung aufweist. Ferner umfasst die Planartransformatorvorrichtung (100) zumindest einer mehrlagigen Außenplatine (145), die zumindest einen Außenplatinen-Teilabschnitt (150) der Primärwicklung und einen Außenplatinen- Teilabschnitt (155) der Sekundärwicklung aufweist, wobei der Grundplatinen- Teilabschnitt (130) der Primärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt (150) der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und der Grundplatinen- Teilabschnitt (135) einer Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen- Teilabschnitt (155) der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und wobei die Außenplatine (145) eine der Grundplatine (105) zugewandte Hauptoberfläche (175) aufweist, die kleiner ist, als einer der Außenplatine (145) zugewandten Hauptoberfläche (180) der Grundplatine (105).The present approach relates to a planar transformer device (100) having a multilayer motherboard (105) having at least a motherboard subsection (130) of a primary winding and a motherboard subsection (135) of a secondary winding. Furthermore, the planar transformer device (100) comprises at least one multilayer outer board (145) having at least one outer board section (150) of the primary winding and an outer board section (155) of the secondary winding, wherein the base board section (130) of the primary winding with the An outer board portion (150) of the primary winding is electrically conductively connected and the motherboard portion (135) of a secondary winding to the outer board portion (155) of the secondary winding is electrically connected and wherein the outer board (145) one of the motherboard (105) facing Main surface (175) which is smaller than a main surface (180) of the motherboard (105) facing the outer board (145).

Description

Planartransformatorvorrichtunq und  Planar transformer device and

Verfahren zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtunq  Method for producing a planar transformer device

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Planartransformatorvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. The present approach relates to a planar transformer device and a method of manufacturing a planar transformer device according to the main claims.

Transformatoren mit galvanischer Trennung werden standardmäßig mit Kupferdrahtwicklungen auf der Primär- wie auch auf der Sekundärseite um einen Ferritkern hergestellt. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Planartransformatoren, denen Wicklungen innerhalb der Leiterplatte realisiert sind. Als Nachteile von herkömmlichen Standard-Transformatoren können beispielsweise eine schlechte Entwärmung, eine teilweise aufwändige Fertigungsweise und eine aufwändige Realisierung der Luft- und Kriechstrecken genannt werden. Auch besteht eine Notwendigkeit der Realisierung einer elektrischen Kontaktierung meist nur durch Verschraubungen oder Lötstellen und somit eine Notwendigkeit der Verwendung einer teuren Aufbau- und Verbindungtechnik im Speziellen bei Hochstromanwendungen. Zusätzlich können hohe AC-Verluste durch eine zu geringe Verschachtelung der Primär- und Sekundärwicklungen auftreten. Jedoch weisen auch Planartransformatoren einige Nachteile auf, wie beispielsweise einer Notwenigkeit einer hohen Lagenanzahl der Leiterplatte, um hohen Kupferanteil für die Stromtragfähigkeit zu erreichen oder die Erfüllung von hohen Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken, wenn auf einer Primärwicklung ein Hochvoltpotential anliegt (d. h. es sollten entsprechende Isolationsabstände eingehalten werden). Galvanic isolation transformers are typically manufactured with copper wire windings on both the primary and secondary sides around a ferrite core. Another possibility is the use of planar transformers, which windings are realized within the circuit board. As disadvantages of conventional standard transformers, for example, a poor heat dissipation, a partially complex manufacturing process and a complex realization of the creepage distances and creeping be mentioned. Also, there is a need to realize an electrical contact usually only by screwing or solder joints and thus a need to use an expensive construction and connection technology, especially in high-current applications. In addition, high AC losses can occur due to insufficient nesting of the primary and secondary windings. However, even planar transformers have some drawbacks, such as a need for a high number of layers of the circuit board to achieve high copper content for the current carrying capacity or the fulfillment of high demands on creepage distances when a high voltage potential is applied to a primary winding (ie corresponding Isolation distances are maintained).

Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz eine verbesserte Planartransformatorvorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present approach provides an improved planar transformer device and an improved method of fabricating a planar transformer device according to the main claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Planartransformatorvorrichtung mit den folgenden Merkmalen: einer mehrlagigen Grundplatine, die zumindest einen Grundplatinen-Teilabschnitt einer Primärwicklung und einen Grundplatinen-Teilabschnitt einer Sekundärwicklung aufweist; und The present invention provides a planar transformer device having the following features: a multilayer motherboard having at least a motherboard portion of a primary winding and a motherboard portion of a secondary winding; and

zumindest einer mehrlagigen Außenplatine, die zumindest einen Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung und einen Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist,  at least one multilayer outer board having at least one outer board portion of the primary winding and an outer board portion of the secondary winding,

wobei der Grundplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und der Grundplatinen-Teilabschnitt einer Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen- Teilabschnitt der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und wobei die Außenplatine eine der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche aufweist, die kleiner ist, als einer der Außenplatine zugewandten Hauptoberfläche der Grundplatine.  wherein the base board portion of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion of the primary winding and the base board portion of a secondary winding is electrically connected to the outer board portion of the secondary winding and wherein the outer board has a main surface facing the motherboard which is smaller , as a main surface of the motherboard facing the outer board.

Unter einer mehrlagigen Platine kann eine Leiterplatte verstanden werden, in der elektrisch leitfähige Bahnen in mindestens zwei Ebenen vorliegen, die durch eine isolierende Lage voneinander getrennt sind. Unter einer Grundplatine kann eine Leiterplatte verstanden werden, die flächig ausgedehnt ist und beispielsweise weitere elektronische Bauelemente wie integrierte Schaltkreise, Widerstände, Kondensatoren oder dergleichen aufweist, welche beispielsweise an der Leiterplatte mittels einer Lötverbindung elektrisch kontaktiert sind. Unter einer Außenplatine kann beispielsweise eine Leiterplatte verstanden werden, welche auf einen Bereich der Grundplatine aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt oder in diesem Bereich anderweitig mechanisch verbunden ist, beispielsweise mittels einer Nietverbindung oder einer Schraubverbindung. A multilayer printed circuit board can be understood as meaning a printed circuit board in which there are electrically conductive paths in at least two planes which are separated from one another by an insulating layer. Under a motherboard, a circuit board can be understood, which is extended flat and, for example, further electronic components such as integrated circuits, resistors, capacitors or the like, which are electrically contacted, for example, to the circuit board by means of a solder joint. An outer circuit board can be understood, for example, as a circuit board which is applied to a region of the motherboard, for example adhesively bonded or otherwise mechanically connected in this area, for example by means of a riveted connection or a screw connection.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung der Außenplatine, die eine kleinere Hauptoberfläche als die Grundplatine aufweist, eine Möglichkeit vorgesehen ist, diese Außenplatine in demjenigen Bereich der Grundplatine anzuordnen, in der ein Transformator realisiert sein soll. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Grundplatine mit einer hohen Anzahl von Lagen ausgestattet werden muss, nur um in einem kleinen Teilbereich dieser Platine einen ausreichenden Platz bzw. eine ausreichende Anzahl von Lagen zur Realisierung der Primärwicklungen und Sekundärwicklung eines Transformators unterbringen zu können. Vielmehr kann nun die separat anzubringende Außenplatine gezielt zu einer „Erhöhung" der Lagenanzahl der Grundplatine in denjenigen Bereich der Grundplatine vorgesehen werden, in welchem nun der Transformator in der Form des Planartransformators realisiert werden soll. Der hier vorgestellte Ansatz bietet den Vorteil, zum Aufbau einer gewünschten Schaltung eine Grundplatine mit einer geringeren Anzahl von Lagen verwenden zu können, wodurch Herstellungskosten und Material eingespart werden können. Lediglich an denjenigen stellen, an denen ein Transformator in einer kostengünstigen und integrierten Form des Planartransformators realisiert werden soll, lässt sich durch das Anbringen der Außenplatine die zur Realisierung dieses Planartransformators vorteilhafte Erhöhung von Platinenlagen effizient und kostengünstig vornehmen. The approach presented here is based on the recognition that by using the outer board, which has a smaller main surface than the motherboard, a possibility is provided to arrange this outer board in that area of the motherboard in which a transformer is to be realized. In this way it can be avoided that the motherboard must be equipped with a high number of layers, only to a small portion of this board sufficient space or a sufficient number of layers to realize the Accommodate primary windings and secondary winding of a transformer. Rather, the outer board to be mounted separately can now be intentionally provided for "increasing" the number of layers of the motherboard in that area of the motherboard in which the transformer in the form of the planar transformer is to be realized In order to be able to use a motherboard with a smaller number of layers, which can save manufacturing costs and material, only the ones where a transformer is to be realized in a cost-effective and integrated form of the planar transformer can be achieved by attaching the outer board to make the realization of this planar transformer advantageous increase of board layers efficiently and inexpensively.

Von Vorteil ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der sich eine Abfolge von Außenplatinen-Teilabschnitten der Sekundärwicklung und Außenplatinen-Teilabschnitten der Primärwicklung in der Außenplatine und/oder eine Abfolge der Grundplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung und Grundplatinen- Teilabschnitten der Primärwicklung in der Grundplatine zumindest einmal widerholt. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil eines sehr homogenen auszubildenden magnetischen Feldes innerhalb der Planar- transformatorvorrichtung, sodass eine sehr effiziente Arbeitsweise dieser Planar- transformatorvorrichtung gewährleistet werden kann. Advantageous is an embodiment of the approach proposed here, in which a sequence of outer board sections of the secondary winding and outer board sections of the primary winding in the outer board and / or a sequence of the motherboard section of the secondary winding and motherboard sections of the primary winding in the motherboard at least once repeated. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of a very homogeneous magnetic field to be formed within the planar transformer device, so that a very efficient operation of this planar transformer device can be ensured.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann eine mehrlagige zweite Außenplatine vorgesehen sein, die zumindest einen zweiten Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung und einen zweiten Außenplatinen- Teilabschnitt einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Grundplatine zwischen der ersten und zweiten Außenplatine angeordnet ist. Durch eine solche zweite Außenplatine kann einerseits eine weitere Erhöhung der Lagenanzahl im Bereich der Grundplatine erfolgen, in dem der Transformator in der Planartransformatorvorrichtung ausgebildet werden soll und andererseits durch die Anordnung der zweiten Außenplatine auf einer der Außenplatine gegenüberliegenden Seite der Grundplatine ein zur Verfügung stehender Bauraum möglichst effizient ausgenutzt werden kann, da die Möglichkeit zur„Erhöhung der Lagenanzahl" der Grundplatine nicht nur auf einer Seite der Grundplatine realisiert wird. According to a further embodiment of the approach proposed here, a multilayer second outer board may be provided which has at least a second outer board portion of the primary winding and a second outer board portion of a secondary winding, wherein the motherboard between the first and second outer board is arranged. On the one hand, such a second outer board can be used to further increase the number of layers in the area of the motherboard in which the transformer is to be formed in the planar transformer device and, on the other hand, to dispose of the available space as far as possible by arranging the second outer board on an opposite side of the motherboard can be exploited efficiently because the possibility of "increasing the number of layers" of the motherboard is not realized only on one side of the motherboard.

Technisch besonders kostengünstig einsetzbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die zweite Außenplatine eine der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche aufweist, die kleiner als die der zweiten Außenplatine zugewandten Hauptoberfläche der Grundplatine ist. Auf diese Weise lässt sich ein reduzierter Materialaufwand und reduzierte Herstellungskosten realisieren, da die Größe der zweiten Außenplatine auf einen Flächenbereich eingeschränkt werden kann, der zur Realisierung des Transformators in der Form des Planartrans- formators tatsächlich erforderlich ist. An embodiment of the approach proposed here, in which the second outer board has a main surface facing the motherboard, which is smaller than the main surface of the motherboard facing the second outer printed circuit, can also be used particularly economically. In this way, a reduced cost of materials and reduced manufacturing costs can be realized, since the size of the second outer board can be limited to a surface area that is actually required for the realization of the transformer in the form of the planar transformer.

Eine besonders günstige Isolationswirkung, insbesondere bei der Anlegung eines Hochvoltpotenzials an die Primärwicklung, weist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes auf, bei der der zumindest eine Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung einer der Grundplatine abgewandten Hauptoberfläche der Außenplatine näher liegt, als der zumindest eine Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung. A particularly favorable insulation effect, in particular when applying a high-voltage potential to the primary winding, has an embodiment of the approach proposed here, in which the at least one outer board section of the secondary winding is closer to a main surface of the outer board facing away from the main board than the at least one outer board Part of the primary winding.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann eine Abfolge der der Primärwicklung oder der der Sekundärwicklung zugeordneten Lagen in der Außenplatine einer Abfolge der der Primärwicklung oder der der Sekundärwicklung zugeordneten Lagen in der zweiten Außenplatine entsprechen oder spiegelbildlich entsprechen. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet einerseits die Möglichkeit einer technisch einfachen und somit kostengünstige Möglichkeit der Herstellung der Außenplatine als auch andererseits die Möglichkeit einer Realisierung einer hohen elektrischen Isolation zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung als auch einer homogenen Ausbildung eines elektromagnetischen Feldes im Bereich des zu bildenden Transformators. According to a further embodiment of the approach proposed here, a sequence of the layers associated with the primary winding or the layers associated with the secondary winding in the outer board may correspond to a sequence of the layers in the second outer board assigned to the primary winding or the layers associated with the secondary winding or may correspond mirror-inverted. Such an embodiment of the approach proposed here on the one hand offers the possibility of a technically simple and thus cost-effective way of producing the outer board and on the other hand, the possibility of realizing a high electrical isolation between the primary winding and the secondary winding as well as a homogeneous formation of an electromagnetic field in the region to be formed transformer.

Denkbar ist ferner auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der in der Grundplatine zumindest zwei benachbarte Lagen als Teil der Primärwicklung zusammengeschaltet sind und/oder zumindest zwei benachbarte Lagen als Teil der Sekundärwicklung zusammengeschaltet sind. Insbesondere im Bereich einer effizienten Stromführung durch die Wicklungen bietet eine solche Ausführungsform Vorteile, da sich hierdurch technisch einfach Zusammenschaltungen von unterschiedlichen elektrischen Lagen in einzelnen Ebenen der Platine realisieren lassen und so eine Strombelastung der in den einzelnen Lagen befindlichen Leiterbahnen reduziert werden können. Also conceivable is an embodiment of the approach proposed here, in which at least two adjacent layers are interconnected in the motherboard as part of the primary winding and / or at least two adjacent layers are interconnected as part of the secondary winding. Such an embodiment offers advantages in particular in the area of efficient current conduction through the windings, since this makes it technically easy to realize interconnections of different electrical layers in individual planes of the board, thus reducing the current load on the interconnects in the individual layers.

Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der in der zumindest einen Außenplatine zwei benachbarte Lagen zu unterschiedlichen Wicklungen verschaltet sind. Eine solche Ausführungsform bietet einerseits Vorteile in Bezug auf eine geringe elektromagnetische Abstrahlung des auszubildenden Planartransformators als auch einer effizienten Übertragung von elektrischer Energie in einem Außenbereich des in der Planartransformatorvorrichtung auszubildenden Transformators. Also particularly advantageous is an embodiment of the approach proposed here, in which two adjacent layers are connected to form different windings in the at least one outer board. Such an embodiment offers on the one hand advantages in terms of low electromagnetic radiation of the planar transformer to be formed as well as efficient transmission of electrical energy in an outer region of the transformer to be formed in the planar transformer device.

Besonders effizient ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die Grundplatine zumindest einen Grundplatinen-Teilabschnitt einer weiteren Sekundärwicklung aufweist und die Außenplatine zumindest einen Außenplatinen- Teilabschnitt der weiteren Sekundärwicklung aufweist, wobei der zumindest eine Grundplatinen-Teilabschnitt der weiteren Sekundärwicklung und der zumindest eine Außenplatinen-Teilabschnitt der weiteren Sekundärwicklung elektrisch leitfähig zusammengeschaltet sind. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, bereits durch die Ausbildung der entsprechenden weiteren Sekundärwicklung, die in die Grundplatine und die Außenplatine integriert ist, eine weitere, von der Sekundärwicklung unabhängige Spannung an der Planartransformatorvorrichtung abgreifen zu können. Particularly efficient is an embodiment of the approach presented here, in which the motherboard has at least one motherboard section of a further secondary winding and the outer board has at least one outer board section of the further secondary winding, wherein the at least one motherboard section of the further secondary winding and the at least one Outdoor board section of the other secondary winding are electrically connected together. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to tap a further voltage independent of the secondary winding on the planar transformer device already by the formation of the corresponding further secondary winding which is integrated in the motherboard and the outer board.

Um eine möglichst effiziente elektrische Isolierung zwischen den der Primärwicklung und der Sekundärwicklung realisieren zu können, können gemäß einer anderen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes Primärseitenkontaktanschlüsse auf einer ersten Seite der zumindest einen Außenplatine oder der Grundplatine angeordnet sein und Primärseitenkontaktanschlüsse auf einer der ersten Seite gegen- überliegenden zweiten Seite der zumindest einen Außenplatine oder der Grundplatine angeordnet sein. In order to be able to realize the most efficient electrical insulation between the primary winding and the secondary winding, according to another embodiment of the approach proposed here, primary side contact connections can be arranged on a first side of the at least one outer board or motherboard and primary side contact connections on one of the first side opposite. overlying second side of the at least one outer board or the motherboard may be arranged.

Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem ein Kernelement vorgesehen ist, insbesondere das Ferrit aufweist, wobei das Kernelement die Grundplatine und die Außenplatine zumindest teilweise als Gehäuse umgreift, insbesondere wobei das Kernelement die Grundplatine, die Außenplatine und die zweite Außenplatine umgreift. Unter einem Kernelement kann beispielsweise ein Element verstanden werden, welches als Joch einer Transformatoreinheit zur Bündelung von magnetischen Feldlinien wirkt und durch zumindest eine Windung der Primärwicklung und der Sekundärwicklung hindurch angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer besonders effizienten Bündelung des durch die Primärwicklung induzierten elektromagnetischen Feldes, sodass die Effizienz einer solchen Planartransofrmatorvorrichtung erhöht werden kann. Another advantage is an embodiment of the approach presented here, in which a core element is provided, in particular the ferrite, wherein the core element at least partially surrounds the motherboard and the outer board as a housing, in particular wherein the core element, the motherboard, the outer board and the second outer board embraces. By a core element can be understood, for example, an element which acts as a yoke of a transformer unit for the bundling of magnetic field lines and is arranged through at least one turn of the primary winding and the secondary winding. Such an embodiment offers the advantage of particularly efficient focusing of the electromagnetic field induced by the primary winding, so that the efficiency of such a planar trans-frictional device can be increased.

Von Vorteil ist weiterhin Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes als Verfahren zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Another advantage is the embodiment of the proposed approach as a method for producing a planar transformer device according to one of the preceding claims, wherein the method comprises the following steps:

Bereitstellen der mehrlagigen Grundplatine, die zumindest den Grundplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung und den Grundplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist, sowie  Providing the multilayer motherboard having at least the motherboard subsection of the primary winding and the motherboard subsection of the secondary winding, and

Bereitstellen der mehrlagigen Außenplatine, die zumindest den Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung und den Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist; und  Providing the multilayer outer board having at least the outer board portion of the primary winding and the outer board portion of the secondary winding; and

Anordnen der Grundplatine und der Außenplatine derart,  Arranging the motherboard and the external board in such a way

dass der Grundplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung mit dem Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und dass der Grundplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und dass die Außenplatine eine der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche aufweist, die kleiner ist, als die der Außenplatine zugewandten Hauptoberfläche der Grundplatine. Auch durch eine solche Ausführungsform lassen sich die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes einfach und effizient realisieren. in that the motherboard subsection of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board subsection of the primary winding and that the motherboard subsection of the secondary winding is electrically conductively connected to the outer board subsection of the secondary winding, and the outer board has a main surface facing the motherboard, the smaller is, as the outer board facing main surface of the motherboard. Even by such an embodiment, the advantages of the approach described here can be realized easily and efficiently.

Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes eine Vorrichtung vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einheiten auszuführen. Furthermore, according to a further embodiment of the approach presented here, a device can be provided which is set up to execute the steps of a variant of the method presented here in corresponding units.

Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem MikroController neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. A device may be an electrical device that processes electrical signals, such as sensor signals, and outputs control signals in response thereto. The device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software. For example, in a hardware configuration, the interfaces may be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented. The interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 schematische Querschnittsdarstellungen durch verschiedene Platinen, wie sie in Ausführungsbeispielen der hier vorgestellten Planartransformatorvorrichtung verwendet werden können; 1 is a cross-sectional view of a planar transformer device according to an embodiment of the present invention; 2 shows schematic cross-sectional views through various circuit boards, as can be used in embodiments of the planar transformer device presented here;

Fig. 3 unterschiedlichen Teildarstellungen, in der die Abfolge von unterschiedlichen Wicklungen zu zugeordneten Lagen in je einer Querschnittsdarstellung einer Planartransformatorvorrichtung dargestellt ist; 3 shows different partial representations, in which the sequence of different windings to assigned layers is shown in a respective cross-sectional representation of a planar transformer device;

Fig. 4 zwei schematische Teildarstellungen in Querschnittsansicht (obere Teildarstellung) und in Aufsichtsansicht (untere Teildarstellung), die den Gesamtaufbau einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes wiedergeben ist; 4 shows two schematic partial representations in cross-sectional view (upper partial view) and in a supervisory view (lower partial view), which is the overall structure of a planar transformer device according to an embodiment of the approach presented here;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsvariante; und 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here; and

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsvariante. 6 shows a block diagram of a device for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present approach, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Planartransformatorvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Planartransfor- matorvorrichtung 100 umfasst eine Grundplatine 105, welche mehrere Lagen 1 10 aufweist, in denen leitfähige Strukturen 1 15, beispielsweise in der Form von Leiterbahnen ausgebildet sind. Diese leitfähigen Strukturen 1 15 sind intern mit Verbindungsabschnitten 120 verbunden, sodass in der Grundplatine 105 mehrere Teilabschnitte von Wicklungen ausgebildet werden, die Teile eines Transformators 125 darstellen. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von leitfähigen Strukturen 1 15 durch Verbindungsabschnitte 120 zu einem Grundplatinen-Teilabschnitt 130 einer Primärwicklung zusammengeschaltet sein, wogegen eine zweite Gruppe von leitfähigen Strukturen 1 15 durch andere Verbindungsabschnitte 120 zu einem Grundplatinen-Teilabschnitt 135 einer Sekundärwicklung zusammengeschaltet sind. Um eine elektrische Isolation zwischen dem Grundplatinen-Teilabschnitt 130 der Primärwicklung und dem Grundplatine-Teilabschnitt 135 der Sekundärwicklung sicherzustellen, sind zwischen den einzelnen leitfähigen Strukturen 1 15 auf den Lagen 1 10 Isolationsschichten 140 angeordnet, sodass ein Übereinanderstapeln der einzelnen leitfähigen Strukturen 1 15 in der Grundplatine 105 ermöglicht wird. 1 shows a cross-sectional view of a planar transformer device 100 according to an embodiment of the present invention. The planar transformation Magnetizer 100 includes a motherboard 105, which has a plurality of layers 1 10, in which conductive structures 1 15, for example in the form of conductor tracks are formed. These conductive structures 15 are internally connected to connecting sections 120, so that a plurality of sections of windings, which form parts of a transformer 125, are formed in the motherboard 105. For example, a first group of conductive structures 15 may be interconnected by interconnect sections 120 to one motherboard subsection 130 of a primary winding, while a second group of conductive structures 15 are interconnected by other interconnect sections 120 to a motherboard subsection 135 of a secondary winding. In order to ensure an electrical insulation between the motherboard section 130 of the primary winding and the motherboard section 135 of the secondary winding, 10 insulating layers 140 are disposed between the individual conductive structures 1 15 on the layers 1, so that stacking of the individual conductive structures 1 15 in the Motherboard 105 is enabled.

Weiterhin umfasst die Planartransformatorvorrichtung 100 eine mehrlagige Außenplatine 145, die beispielsweise analog zur Grundplatine 105 ebenfalls wieder mehrere elektrisch voneinander isolierte Lagen 1 10 aufweist, in denen elektrisch leitfähige Strukturen 1 15, beispielsweise ebenfalls wieder in der Form von Leiterbahnen, angeordnet sind. Diese leitfähigen Strukturen 1 15 sind ebenfalls wieder mittels Verbindungsabschnitten 120 derart miteinander elektrisch verbunden, dass wiederum Teilabschnitte der Primärwicklung und der Sekundärwicklung auch in der Außenplatine 145 ausgebildet sind. Beispielsweise sind in der Außenplatine 145 ein Außenplatinen-Teilabschnitt 150 der Primärwicklung und ein Außenplatinen-Teilabschnitt 155 der Sekundärwicklung vorgesehen. Mittels eines Verbindungselementes 160 ist nun beispielsweise der Grundplatinen-Teilabschnitt 130 der Primärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt 150 elektrisch leitfähig verbunden, sodass hierdurch eine Primärwicklung des Transformators 125 der Planartransformatorvorrichtung 100 gebildet ist. Andererseits kann mittels eines Verbindungselementes 165 der Grundplatinen-Teilabschnitt 135 der Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen- Teilabschnitt 155 der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden werden, sodass hierdurch eine Sekundärwicklung des Transformators 125 der Planartransfor- matorvorrichtung 100 gebildet ist. Schließlich ist noch ein Kernelement 170 vorgesehen, welches insbesondere Ferrit aufweist und wobei das Kernelement 170 zumindest die Grundplatine 105 und die Außenplatine 145 zumindest teilweise als Gehäuse umgreift. Hierdurch lässt sich insbesondere eine effiziente Führung eines magnetischen Flusses durch das Kernelement 170 bewerkstelligen. Furthermore, the planar transformer device 100 comprises a multilayer outer board 145 which likewise has, for example, a plurality of electrically insulated layers 1 10 analogous to the motherboard 105, in which electrically conductive structures 1 15, for example likewise again in the form of printed conductors, are arranged. These conductive structures 15 are likewise electrically connected to one another again by means of connecting sections 120 such that, in turn, sections of the primary winding and the secondary winding are also formed in the outer board 145. For example, in the outer board 145, an outer board portion 150 of the primary winding and an outer board portion 155 of the secondary winding are provided. By means of a connecting element 160, for example, the base board section 130 of the primary winding is now electrically conductively connected to the outer board section 150, so that a primary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is thereby formed. On the other hand, by means of a connecting element 165, the base plate section 135 of the secondary winding can be electrically conductively connected to the outer board section 155 of the secondary winding, so that a secondary winding of the transformer 125 of the planar transformer can be connected. Matorvorrichtung 100 is formed. Finally, a core element 170 is provided, which in particular has ferrite and wherein the core element 170 at least partially surrounds the motherboard 105 and the outer board 145 as a housing. In this way, in particular, an efficient guidance of a magnetic flux through the core element 170 can be achieved.

Um nun die Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes nutzen zu können, wird die Außenplatine 145 derart ausgestaltet, dass sie kleiner als die Grundplatine 105 ist. In order to be able to use the advantages of the approach presented here, the outer board 145 is designed such that it is smaller than the motherboard 105.

Hierzu weist die Außenplatine 145 eine der Grundplatine 105 zugewandte Hauptoberfläche 175 auf, die kleiner ist, als einer der Außenplatine 145 zugewandten Hauptoberfläche 180 der Grundplatine 105. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise Material für die Herstellung der Außenplatine 145 einsparen, da lediglich im Bereich 185, in welchem der Transformator 125 der Planartransformatorvorrichtung 100 auszubilden ist, eine erhöhte Lagenanzahl erforderlich ist und außerhalb dieses Bereichs 185 beispielsweise eine in der Figur 1 nicht dargestellte elektrische Schaltung entworfen werden oder implementiert sein kann, für deren Realisierung eine geringere Anzahl von Lagen 1 10 der Grundplatine 105 ausreichend ist. Insofern dient das Vorsehen der Außenplatine 145 speziell der lokalen Erhöhung von Lagen 1 10, um eine entsprechende ineinandergreifende Struktur von Teilen der Primärwicklung und Sekundärwicklung des Transformators 125 realisieren zu können. Es kann somit auf eine Grundplatine 105 verzichtet werden, welche über ihre gesamte Ausdehnung eine Anzahl von Lagen für leitfähige Strukturen 1 15 aufweisen müsste, die der Anzahl von Lagen der Grundplatine 105 plus der Anzahl von Lagen der Außenplatine 145 entspricht. Auf diese Weise lassen sich somit Herstellungskosten und ein Materialaufwand für die Planartransformatorvorrichtung 100 einsparen. For this purpose, the outer board 145 has a main surface 175 facing the motherboard 105, which is smaller than a main surface 180 of the motherboard 105 facing the outer board 145. In this way, for example, material for the production of the outer board 145 can be saved, since only in the area 185 In which the transformer 125 of the planar transformer device 100 is to be formed, an increased number of layers is required and, outside this area 185, for example, an electrical circuit, not shown in FIG. 1, can be designed or implemented, for the realization of which a smaller number of layers 10 Motherboard 105 is sufficient. As such, the provision of the outer board 145 specifically serves to locally elevate layers 110 to realize a corresponding interlocking structure of portions of the primary winding and secondary winding of the transformer 125. It is therefore possible to dispense with a motherboard 105, which over its entire extent would have to have a number of layers for conductive structures 15, which corresponds to the number of layers of the main board 105 plus the number of layers of the outer board 145. In this way, manufacturing costs and a cost of materials for the planar transformer device 100 can thus be saved.

Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel, wie es in der Figur 1 gezeigt ist, umfasst die Planartransformatorvorrichtung 100 eine mehrlagige zweite Außenplatine 145', die beispielsweise analog zur Grundplatine 105 ebenfalls wieder mehrere elektrisch voneinander isolierte Lagen 1 10 aufweist, in denen elektrisch leitfähige Strukturen 1 15, beispielsweise ebenfalls wieder in der Form von Leiterbahnen, angeordnet sind. Diese leitfähigen Strukturen 1 15 sind ebenfalls wieder mittels Verbindungsabschnitten 120 derart miteinander elektrisch verbunden, dass wiederum Teilabschnitte der Primärwicklung und der Sekundärwicklung auch in der Außenplatine 145 ausgebildet sind. Beispielsweise sind in der zweiten Außenplatine 145' ein zweiter Außenplatinen-Teilabschnitt 150' der Primärwicklung und ein zweiter Außenplatinen-Teilabschnitt 155' der Sekundärwicklung vorgesehen. Mittels eines zweiten Verbindungselementes 160' ist nun beispielsweise der Grundplatinen- Teilabschnitt 130 der Primärwicklung mit dem zweiten Außenplatinen- Teilabschnitt 150' elektrisch leitfähig verbunden, sodass hierdurch die Primärwicklung des Transformators 125 der Planartransformatorvorrichtung 100 nochmals verbessert weitergebildet ist. Andererseits kann mittels eines anderen Verbindungselementes 165' der Grundplatinen-Teilabschnitt 135 der Sekundärwicklung mit dem zweiten Außenplatinen-Teilabschnitt 155' der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden werden, sodass hierdurch eine Sekundärwicklung des Transformators 125 der Planartransformatorvorrichtung 100 nochmals verbessert weitergebildet ist. Die zweite Außenplatine 145' ist ebenfalls in ihrer Erstreckungsrichtung kleiner als die Grundplatine 105 wobei die Grundplatine 105 zwischen der Außenplatine 145 und der zweiten Außenplatine 145' angeordnet ist. Die zweite Außenplatine 145' weist ebenfalls eine der Grundplatine 105 zugewandte Hauptoberfläche 175' auf, die kleiner als eine der zweiten Außenplatine 145' zugewandten zweite Hauptoberfläche 180' der Grundplatine 105 ist. Schließlich ist noch das Kernelement 170 derart angebracht, dass es neben der Grundplatine 105 und der Außenplatine 145 auch die zweite Außenplatine 145' zumindest teilweise als Gehäuse umgreift. Hierdurch lässt sich insbesondere eine effiziente Führung eines magnetischen Flusses durch das Kernelement 170 bewerkstelligen. According to a particularly advantageous exemplary embodiment, as shown in FIG. 1, the planar transformer device 100 comprises a multilayer second outer board 145 'which likewise has, for example, analogously to the motherboard 105 a plurality of electrically insulated layers 1 10 in which electrically conductive structures 11 , For example, again in the form of tracks, are arranged. These conductive structures 1 15 are also electrically connected to each other again by means of connecting portions 120, which in turn Subsections of the primary winding and the secondary winding are also formed in the outer board 145. For example, a second outer board section 150 'of the primary winding and a second outer board section 155' of the secondary winding are provided in the second outer board 145 '. By means of a second connection element 160 ', for example, the base board section 130 of the primary winding is electrically conductively connected to the second outer board section 150', so that the primary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is further improved. On the other hand, by means of another connecting element 165 ', the base plate section 135 of the secondary winding can be electrically conductively connected to the second outer board section 155' of the secondary winding, so that a secondary winding of the transformer 125 of the planar transformer device 100 is further improved. The second outer board 145 'is also smaller in its direction of extension than the motherboard 105 with the motherboard 105 between the outer board 145 and the second outer board 145' is arranged. The second outer board 145 'also has a main surface 175' facing the motherboard 105, which is smaller than a second main surface 180 'of the motherboard 105 facing the second outer board 145'. Finally, the core element 170 is still attached in such a way that, in addition to the motherboard 105 and the outer board 145, it also surrounds the second outer board 145 'at least partially as a housing. In this way, in particular, an efficient guidance of a magnetic flux through the core element 170 can be achieved.

Weiterhin ist es auch denkbar, dass in der Grundplatine, der Außenplatine und/oder zweite Außenplatine leitfähige Strukturen eingebracht sind, die zu einer zweiten Sekundärwicklung geschaltet sind. Hierbei kann die Sekundärwicklung und die zweite Sekundärwicklung entweder voneinander unabhängig, beispielsweise elektrisch isoliert sein oder die zweite Sekundärwicklung kann als Reihenschaltung der Sekundärwicklung nach geschaltet sein, sodass beispielsweise die Sekundärwicklung und die zweite Sekundärwicklung einem gemeinsamen Angriffspunkt haben. In einem solchen Fall kann beispielsweise ein Wicklungsverhältnis von Primärwicklung zu Sekundärwicklung zu zweiter Sekundärwicklung von beispielsweise 12:1 :1 (bei einer Anzahl von 6 Lagen auf der Außenplatine bzw. der zweiten Außenplatine), 14:1 :1 (bei ebenfalls einer Anzahl von 6 Lagen auf der Außenplatine bzw. der zweiten Außenplatine) oder 16:1 :1 (bei einer Anzahl von 8 Lagen auf der Außenplatine bzw. der zweiten Außenplatine) realisiert sein. Ausführungsbeispiele für solche Ausgestaltungen der Planartransformatorvorrichtung sind jedoch in der Figur 1 nur textlich beschrieben. Furthermore, it is also conceivable that in the motherboard, the outer board and / or second outer board conductive structures are introduced, which are connected to a second secondary winding. In this case, the secondary winding and the second secondary winding can either be independent of one another, for example electrically insulated, or the second secondary winding can be connected as a series connection of the secondary winding, so that, for example, the secondary winding and the second secondary winding have a common point of application. In such a case, for example, a winding ratio of primary winding to secondary winding to second secondary winding of, for example, 12: 1: 1 (at a Number of 6 layers on the outer board and the second outer board respectively), 14: 1: 1 (also with a number of 6 layers on the outer board and the second outer board respectively) or 16: 1: 1 (with a number of 8 layers on the outer board or the second outer board) can be realized. However, exemplary embodiments of such embodiments of the planar transformer device are only described textually in FIG.

Fig. 2 zeigt schematische Querschnittsdarstellung durch verschiedene Platinen, wie sie in Ausführungsbeispielen der hier vorgestellten Planartransformatorvorrichtung 100 verwendet werden können. Die linke Querschnittsdarstellung aus der Fig. 2 zeigt hierbei einen Aufbau der Grundplatine 105 mit einzelnen Lagen 1 10, die die einzelnen Wicklungen auszubildenden Transformators der Planartransformatorvorrichtung 100 zugeordnet sind. Um die Bezeichnung bzw. Zuordnung der jeweiligen Lage 1 10 zu einer Wicklung näher kennzeichnen, ist in der linken Querschnittsdarstellung aus der Figur 2 eine Nomenklatur verwendet worden, bei der die Bezeichnung Prim eine Zuordnung der entsprechenden Lage 1 10 zur Primärwicklung, Bezeichnung Sek1 eine Zuordnung der entsprechenden Lage 1 10 zur (ersten) Sekundärwicklung und die Bezeichnung Sek2 eine Zuordnung der entsprechenden Lage 1 10 zur zweiten Sekundärwicklung repräsentiert. Folglich ist die Grundplatine 105 gemäß der linken Querschnittsdarstellung aus Figur 2 durch die übereinandergesta- pelte Abfolge von 16 Lagen 1 10 zusammengesetzt, die wie folgt den Wicklungen zugeordnet sind: Sek1 , Prim, Prim, Sek2, Sek2, Prim, Prim, Sek1 , Sek1 , Prim, Prim, Sek2, Sek2, Prim, Prim, Sek1 . Zu erkennen ist also, dass in der in der linken Querschnittsdarstellung aus Figur 2 dargestellten Grundplatine 105 bis auf die oberste die unterste Lage je zwei benachbarte Lagen einer Wicklung, beispielsweise der Primärwicklung, der zweiten Sekundärwicklung oder der (ersten) Sekundärwicklung zugeordnet sind. Hierdurch lässt sich einerseits die Stromführungsfähigkeit der einzelnen Lagen verbessern, da die Stromdichte in diesen Lagen 1 10 verringert werden kann und zugleich lässt sich ein solcher Aufbau der Grundplatine 105 technisch einfach herstellen, da wenige aufwändigen Durchkontaktierungen mehrere Lagen 1 10 erforderlich ist. Die rechten vier Querschnittsdarstellungen aus Figur 2 zeigen den Aufbau bzw. die Zuordnung von Lagen zu Wicklungen in der Außenplatine 145 (obere Reihe) bzw. zweiten Außenplatine 145' (untere Reihe), wie sie für unterschiedlichen Wicklungsverhältnisse von Primärwicklung zu (erste) Sekundärwicklung zu zweiter Sekundärwicklung realisiert werden kann. Beispielsweise kann die Außenplatine 145 und die zweite Außenplatine 145' im Falle des vorstehend genannten Wicklungsverhältni- ses von 12:1 :1 jeweils 6-lagig aufgebaut sein, wobei die Abfolge der einzelnen Lagen durch die Nomenklatur Sek1 , Prim, Sek2, Sek1 , Prim und Sek2 angegeben werden kann, wie dies in der Figur 2 in der Position 200 näher dargestellt ist. Sowohl die Außenplatine 145 als auch die zweite Außenplatine 145' können dabei derart aufgebaut sein, dass sich die Abfolge Sek1 , Prim, Sek2 von einzelnen Wicklungen zugeordneten Lagen zumindest einmal wiederholt. Zugleich sind dann in der Außenplatine 145 und/oder der zweiten Außenplatine 145' benachbarte Lagen 1 10 unterschiedlichen Wicklungen zugeordnet. Wird jedoch eine der (ersten) Sekundärwicklung zugeordnete Lage einer Außenseite der Außenplatine 145 bzw. bei einem Stapel mit der Grundplatine 105 angeordnet, lassen sich sehr effizient, Kriechstrecken von Strömen vermeiden und eine gute elektrische Isolierung realisieren. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration through various circuit boards, as they can be used in exemplary embodiments of the planar transformer device 100 presented here. The left cross-sectional view of FIG. 2 shows a structure of the motherboard 105 with individual layers 1 10, which are assigned to the individual windings trainees transformer of Planartransformatorvorrichtung 100. In order to further characterize the designation or assignment of the respective layer 110 to a winding, a nomenclature has been used in the left cross-sectional view from FIG. 2, in which the designation Prim is an assignment of the corresponding layer 110 to the primary winding, designation Sek1 an assignment the corresponding position 1 10 to the (first) secondary winding and the name Sek2 represents an assignment of the corresponding position 1 10 to the second secondary winding. Consequently, according to the left-hand cross-sectional illustration of FIG. 2, the motherboard 105 is composed of the stacked sequence of 16 layers 1 10, which are assigned to the windings as follows: Sek1, Prim, Prim, Sek2, Sek2, Prim, Prim, Sek1, Sek1 , Prim, Prim, Sec2, Sec2, Prim, Prim, Sec1. It can thus be seen that in the base plate 105 shown in the left cross-sectional representation of FIG. 2, two adjacent layers of a winding, for example the primary winding, the second secondary winding or the (first) secondary winding are assigned to the lowest layer. On the one hand, this makes it possible to improve the current-carrying capability of the individual layers, since the current density in these layers can be reduced and, at the same time, such a construction of the motherboard 105 can be produced in a technically simple manner, since a few complex plated-through holes of several layers 110 are required. The right four cross-sectional views of Figure 2 show the structure or the assignment of layers to windings in the outer board 145 (top row) and second outer board 145 '(lower row), as for different winding ratios of primary winding to (first) secondary winding to second secondary winding can be realized. For example, in the case of the aforementioned winding ratio of 12: 1: 1, the outer board 145 and the second outer board 145 'can each have a 6-layer structure, the sequence of the individual layers being defined by the nomenclature Sek1, Prim, Sek2, Sek1, Prim and Sek2 can be specified, as shown in detail in the Figure 2 in the position 200. Both the outer board 145 and the second outer board 145 'can be constructed in such a way that the sequence Sek1, Prim, Sek2 of layers assigned to individual windings is repeated at least once. At the same time then in the outer board 145 and / or the second outer board 145 'adjacent layers 1 10 associated with different windings. However, if one of the (first) secondary winding associated position of an outer side of the outer board 145 or arranged in a stack with the motherboard 105, can be very efficient, avoid creepage distances of currents and realize a good electrical insulation.

Denkbar ist auch ein Ausführungsbeispiel, bei dem die 6-lagige Außenplatine 145 bzw. die 6-lagige zweite Außenplatine 145' einem Wicklungsverhältnis von 12:1 :1 eine andere Zuordnung der Lagen 1 10 zu Wicklungen aufweist, wie dies in der Fig. 2 an der Position 210 näher dargestellt ist. Hierbei sind die Lagen 1 10 der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145' in der folgenden Abfolge den unterschiedlichen Wicklungen zugeordnet: Sek1 , Sek2, Prim, Prim, Sek1 , Sek2. Auf diese Weise können die inneren benachbarten Lagen 1 10 der Primär Wicklung zugeordnet sein, sodass die Primärwicklung für eine hohe Stromdichte ausgelegt werden kann und ein durch Stromfluss in der Primärwicklung entstehendes elektrisches Feld sehr effizient in die Sekundärwicklung bzw. die zweite Sekundärwicklung überkoppeln kann. Dennoch kann durch das Vorsehen der äußeren Lage der Außenplatine 145 für die (erste) Sekundärwicklung eine gute elektrische Isolation sowie eine Vermeidung von hohen Kriechströmen realisiert werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die 6-lagige Außenplatine 145 bzw. die 6-lagige zweite Außenplatine 145' bei einem Wicklungsverhältnis von 14:1 :1 eine andere Zuordnung der Lagen 1 10 zu Wicklungen aufweisen, wie dies in der Fig. 2 an der Position 220 näher dargestellt ist. Hierbei sind die Lagen 1 10 der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145' in der folgenden Abfolge den unterschiedlichen Wicklungen zugeordnet: Sek1 , Sek2, 1 ,5 Prim, 1 ,5 Prim, Sek1 , Sek2. Im Unterschied zu den Querschnittsdarstellungen der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145' an der Position 210 für das Wicklungsverhältnis 12:1 :1 werden nun die beiden inneren, der Primärwicklung zugeordneten Lagen 1 10 derart ausgestaltet, dass sie beispielsweise nicht eine Windung, sondern eineinhalb Windungen ausbilden. Hierdurch lassen sich dann bei entsprechender Ausgestaltung beider Außenplatinen zwei zusätzliche Windungen der Primärwicklung realisieren, obwohl beide Außenplatinen 145 bzw. 145' jeweils nur 6-lagig aufgebaut sind. Also conceivable is an embodiment in which the 6-layer outer board 145 or the 6-layer second outer board 145 'has a winding ratio of 12: 1: 1 another assignment of the layers 1 to 10 windings, as shown in FIG is shown in more detail at the position 210. Here, the layers 1 10 of the outer board 145 and the second outer board 145 'are assigned to the different windings in the following sequence: Sek1, Sek2, Prim, Prim, Sek1, Sek2. In this way, the inner adjacent layers 1 10 can be assigned to the primary winding, so that the primary winding can be designed for a high current density and a resulting from current flow in the primary winding electric field can very efficiently overcouple in the secondary winding and the second secondary winding. Nevertheless, by providing the outer layer of the outer board 145 for the (first) secondary winding good electrical insulation and avoidance of high leakage currents can be realized. In another embodiment, the 6-layer outer board 145 and the 6-layered second outer board 145 'at a winding ratio of 14: 1: 1 have a different assignment of the layers 1 10 to windings, as shown in FIG Position 220 is shown in more detail. In this case, the layers 110 of the outer board 145 and the second outer board 145 'are assigned to the different windings in the following sequence: Sek1, Sek2, 1, 5 Prim, 1, 5 Prim, Sek1, Sek2. In contrast to the cross-sectional representations of the outer board 145 and the second outer board 145 'at the position 210 for the winding ratio 12: 1: 1, the two inner, the primary winding associated layers 1 10 are now configured such that they, for example, not a turn, but form one and a half turns. As a result, two additional turns of the primary winding can then be realized with appropriate design of both outer boards, although both outer boards 145 and 145 'are each only 6-layered.

In wieder einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine 8-lagige Außenplatine 145 bzw. eine 8-lagige zweite Außenplatine 145' bei einem Wicklungsverhältnis von 16:1 :1 eine Zuordnung der Lagen 1 10 zu Wicklungen aufweisen, wie dies in der Fig. 2 an der Position 230 näher dargestellt ist. Hierbei sind die Lagen 1 10 der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145' in der folgenden Abfolge den unterschiedlichen Wicklungen zugeordnet: Sek1 , Prim, Prim, Sek2, Sek2, Prim, Prim Sek1 . In yet another embodiment, an 8-layer outer board 145 and an 8-layer second outer board 145 'at a winding ratio of 16: 1: 1, an assignment of the layers 1 10 to windings, as shown in FIG Position 230 is shown in more detail. In this case, the layers 110 of the outer board 145 and the second outer board 145 'are assigned to the different windings in the following sequence: Sek1, Prim, Prim, Sec2, Sec2, Prim, Prim Sek1.

Es ist erkennbar, dass der Aufbau der an der Position 230 in der Figur 2 dargestellten Außenplatine 145 bzw. zweiten Außenplatine 145' nun ebenfalls zwei benachbarte Lagen 1 10 umfasst, die einer gemeinsamen Wicklung, nämlich hier der Primärwicklung zugeordnet sind und wobei nun noch eine (nun gespiegelte) Wiederholung der Abfolge einer Zuordnung von Lagen zu entsprechenden Wicklungen in jeder der Außenplatine 145 bzw. 145' realisiert ist. Wiederum ist jedoch eine äußere Lage der jeweiligen Außenplatinen 145 bzw. 145' der (ersten) Sekundärwicklung Sek1 zugeordnet, sodass sich die vorstehend bereits genannten Vorteile in Bezug auf eine effiziente elektrische Isolierung die Vermeidung von hohen Kriechströmen realisieren lässt. Fig. 3 zeigt nun in unterschiedlichen Teildarstellungen die Abfolge von unterschiedlichen Wicklungen zugeordneten Lagen in je eine Querschnittsdarstellung einer Planartransformatorvorrichtung 100, die sich bei einem Verbinden der Grundplatine 105 mit einer Außenplatine 145 und einer zweiten Außenplatine 145' ergibt, wobei die zweite Außenplatine 145' auf einer der Außenplatine 145 gegenüberliegenden Seite angeordnet wird. Hierbei wird ferner auch ein MMF-Diagramm (MMF = Magnetomotive Force = Magnetkraft) für die jeweilige Anordnung von Lagen angegeben, welches die Kraftwirkung der einzelnen Lagen zueinander bei einem Beaufschlagen der Primärwicklung mit einer Spannung repräsentiert. Weiterhin sind in der Figur 3 in den vier Querschnittsdarstellungen diejenigen Abfolgen von Lagen dargestellt, die sich bei einem Zusammensetzen der Grundplatine 105 mit der Außenplatine 145 und der zweiten Außenplatine 145' entsprechend den Darstellungen an den unterschiedlichen Positionen 200, 210, 220 und 230 aus der Figur 2 ergeben. Erkennbar ist hierbei, dass die Werte in den MMF-Diagrammen für die (erste) Sekundärwicklung Sek1 und die zweite Sekundärwicklung Sek2 sich meist im (normierten) Wert von -2 bis +2 bewegt und hierdurch eine zu große magnetische Kraftwirkung auf die einzelnen Leiterbahnen vermieden werden kann, sodass eine derart aufgebaute Planartransformatorvorrichtung 100 mechanisch sehr stabil und langlebig ist. It can be seen that the construction of the outer board 145 or the second outer board 145 'shown at the position 230 in FIG. 2 now likewise comprises two adjacent layers 110 which are assigned to a common winding, namely here the primary winding and where now one (now mirrored) repetition of the sequence of an assignment of layers to corresponding windings in each of the outer board 145 or 145 'is realized. Again, however, an outer layer of the respective outer boards 145 and 145 'of the (first) secondary winding Sek1 assigned, so that the above-mentioned advantages in terms of efficient electrical insulation, the avoidance of high leakage currents can be realized. 3 shows, in different partial representations, the sequence of layers assigned to different windings in a respective cross-sectional illustration of a planar transformer device 100, which results when the motherboard 105 is connected to an outer board 145 and a second outer board 145 ', the second outer board 145' being on one of the outer board 145 opposite side is arranged. In this case, an MMF diagram (MMF = Magnetic Force = Magnetkraft) for the respective arrangement of layers is also given, which represents the force effect of the individual layers to each other in a loading of the primary winding with a voltage. Furthermore, FIG. 3 shows in the four cross-sectional representations those sequences of layers which, when the motherboard 105 is assembled with the outer board 145 and the second outer board 145 ', correspond to the representations at the different positions 200, 210, 220 and 230 in FIG Figure 2 result. It can be seen here that the values in the MMF diagrams for the (first) secondary winding Sek1 and the second secondary winding Sek2 mostly move in the (normalized) value from -2 to +2 and thus avoid an excessive magnetic force acting on the individual printed conductors can be, so that a planar transformer device 100 thus constructed is mechanically very stable and durable.

Fig. 4 zeigt in zwei schematische Teildarstellungen in Querschnittsansicht (obere Teildarstellung) und in Aufsichtsansicht (untere Teildarstellung) den Gesamtaufbau einer Planartransformatorvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes. Hierbei ist erkennbar, dass die Grundplatine 105 in einer Haupterstreckungsrichtung deutlich größer ist bzw. eine deutlich größere Hauptoberfläche 180 aufweist, als eine der Grundplatine 105 zugewandte Hauptoberfläche 175 der Außenplatine 145 oder eine der Grundplatine 105 zugewandte Hauptoberfläche 175' der zweiten Außenplatine 145'. Zugleich ist erkennbar, dass die Außenplatine 145 und/oder die zweite Außenplatine 145' über (je) eine TIM-Schicht 400 mit der Grundplatine 105 verbunden, beispielsweise verklebt, ist, wobei diese TIM- Schicht 400 eine Wärmeleitschicht sein kann oder ein entsprechendes Material aufweist, um Wärme beim Betrieb der Planartransformatorvorrichtung 100 aus einem Innenbereich der Grundplatine 105 bzw. der Außenplatine 145 und/oder der zweiten Außenplatine 145' ableiten zu können. Zugleich ist noch das Kernelement 170, hier in der Form eines Ferritkerns in der Figur 4 erkennbar, der ein Gehäuse um einen Teil der Grundplatine 105 samt der Außenplatine 145 sowie der zweiten Außenplatine 145' im Bereich des auszubildenden Transformators 125 bildet. Aus den Darstellungen der Figur 4 kann ebenfalls erkannt, dass Primärseitenkontaktanschlüsse 410 zum elektrischen Kontaktieren der Primärwicklung auf einer ersten Seite 415 (hier der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145') und Sekundärseitenkon- taktanschlüsse 420 zum elektrischen Kontaktieren der (ersten) Sekundärwicklung und/oder der zweiten Sekundärwicklung auf einer der ersten Seite 415 gegenüberliegenden zweiten Seite 425 (hier der Außenplatine 145 bzw. der zweiten Außenplatine 145') angeordnet sind. Ferner ist auch aus der oberen Teildarstellung der Fig. 4 durch die Pfeile angedeutet erkennbar, dass ein symmetrischer Stromfluss 430 über die Kontaktanschlüsse, hier am Beispiel der Sekundärseitenkontaktanschlüsse 420, und die Platinen 105,145 und/oder 145' erfolgen kann. 4 shows in two schematic partial representations in cross-sectional view (upper partial view) and in a top view (lower partial view) of the overall structure of a planar transformer device 100 according to an exemplary embodiment of the approach presented here. It can be seen here that the motherboard 105 is significantly larger in a main direction of extent or has a significantly larger main surface 180 than a main surface 175 of the outer board 145 facing the motherboard 105 or a main surface 175 'of the second external board 145' facing the motherboard 105. At the same time it can be seen that the outer board 145 and / or the second outer board 145 'via (one) TIM layer 400 connected to the motherboard 105, for example, glued, this TIM layer 400 may be a heat conducting layer or a corresponding material in order to be able to dissipate heat during operation of the planar transformer device 100 from an inner area of the motherboard 105 or the outer board 145 and / or the second outer board 145 '. At the same time, the core element 170 is still here can be seen in the form of a ferrite core in the figure 4, which forms a housing around a part of the motherboard 105 together with the outer board 145 and the second outer board 145 'in the region of the transformer 125 to be formed. It can also be seen from the representations of FIG. 4 that primary side contact terminals 410 for electrically contacting the primary winding on a first side 415 (here the outer board 145 and the second outer board 145 ') and secondary side contact terminals 420 for electrically contacting the (first) secondary winding and / or the second secondary winding on one of the first side 415 opposite second side 425 (here the outer board 145 and the second outer board 145 ') are arranged. Furthermore, it can also be seen from the upper partial view of FIG. 4 indicated by the arrows that a symmetrical current flow 430 can take place via the contact connections, in this case the secondary side contact connections 420 and the sinkers 105, 145 and / or 145 '.

Zusammenfassend lässt sich anmerken, dass durch den hier vorgestellten Ansatz eine symmetrische Belastung der Trafowindungen durch eine Sandwichanordnung der Leiterplatten bzw. Platinen ermöglicht wird. Auch kann eine Reduzierung der Lagenanzahl in der Gesamt-Leiterplatte d. h., der hier als Grundplatine 105 bezeichneten Platine durch eine partielle Erhöhung der Lagenanzahl durch Stapelung von Leiterplatten in einem Bereich, in dem der Transformator 125 ausgebildet werden soll, ermöglicht werden. Zudem werden AC- Verluste durch die Verschachtelung der Primär- und Sekundärwicklungen reduziert (geringe Werte im MMF- Diagramm (Magnetomotive Force)). Ferner kann auch eine bessere Ausnutzung des Wickelfensters (d.h., ein höherer Kupferfüllgrad) erreicht werden. Technisch einfach lässt sich der hier vorgestellte Ansatz dadurch schaffen, dass die als Stapelplatinen zu verbindenden Platinen mittels Einpresstechnik verbunden werden können. Durch den hier vorgestellten definierten Lagenaufbau befinden sich auf den Außenlagen beispielsweise keine Primärsicklungswindungen, was reduzierte Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken bewirkt. Auch können verschiedene Windungszahlverhältnisse der Transformatoren realisiert werden, beispielsweise Transformatoren mit Mittelanzapfung und einem Windungs- bzw. Wicklungsverhältnis 12:1 :1 , 14:1 :1 , 16:1 :1 sowie auch Transformatoren ohne Mittelanzapfung und einem Windungs- bzw. Wicklungsverhältnis 12:1 , 14:1 , 16:1 . Es können sowohl auch Transformatoren mit ungeradem Windungszahlverhältnis dargestellt werden, wobei hierbei die Symmetrie im MMF- Diagramm nicht mehr gegeben ist, wobei sich in diesem Fall dann etwas höhere AC- Verluste ergeben. In summary, it can be noted that the approach presented here enables symmetrical loading of the transformer windings by means of a sandwich arrangement of the printed circuit boards or printed circuit boards. Also, a reduction in the number of layers in the entire printed circuit board, that is, the circuit board referred to here as the motherboard 105 can be made possible by a partial increase in the number of layers by stacking printed circuit boards in an area in which the transformer 125 is to be formed. In addition, AC losses are reduced by the nesting of the primary and secondary windings (low values in the MMF diagram (Magnetomotive Force)). Furthermore, a better utilization of the winding window (ie, a higher degree of copper filling) can be achieved. Technically simple, the approach presented here can be created by the fact that the boards to be connected as stacking boards can be connected by means of press-fit technology. By the defined layer structure presented here, for example, there are no primary winding turns on the outer layers, which results in reduced requirements for clearance and creepage distances. Also, various turns ratios of the transformers can be realized, for example, center-tapped transformers having a turn ratio 12: 1: 1, 14: 1: 1, 16: 1: 1, and also transformers without center tapping and a turn ratio 12 : 1, 14: 1, 16: 1. It can be both transformers with odd Winding ratio be represented, in which case the symmetry in the MMF diagram is no longer given, resulting in this case, then slightly higher AC losses.

Ein wichtiger Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes kann darin gesehen werden, dass die für Transformatoren mit hohen Windungszahlen notwendige Lagenanzahl durch Stapeln von Leiterplatten bzw. Platinen in Sandwichanordnung erreicht werden kann, ohne dass auf der gesamten Leiterplatte die volle Anzahl der Lagen notwendig sind. Als Vorteile lassen sich hierzu nennen, dass eine Reduzierung der Leiterplatten Gesamtlagenanzahl um den Faktor 2 möglich wird und eine symmetrische Strombelastung der Leiterplattenlagen und Sekundärkontaktierung durch die Platinen- Sandwichanordnung ebenfalls ermöglicht wird. Auch treten geringe AC- Verluste (insbesondere Skin- und vor allem Proximity- Verluste) durch optimale bzw. günstige Verschachtelung von Primär- und Sekundärwindungen auf, was zu einem geringen Wert im MMF-Diagramm führt. Ferner können durch die bestimmte Lagenanordnung auf den Außenlagen nur Sekundärwicklungswindungen vorgesehen werden, d. h., die Luft- und Kriechstrecken beziehen sich nur auf LV- Potential, d. h., auf eine Spannung < 100V. Weiterhin können auch Varianten des hier vorgestellten Ansatzes implementiert werden, die unterschiedliche Windungszahlverhältnisse durch unterschiedliche Lagenanzahlen der Leiterplatten realisieren. Hierbei kann sowohl die Anzahl an Lagen der Grundplatine als auch die Anzahl der Lagen der Außenplatine(n) variiert werden. Auf diese Weise kann dann auch eine Vielzahl von Windungszahlverhältnissen dargestellt werden. An important aspect of the approach presented here can be seen in the fact that the number of layers required for transformers with high numbers of turns can be achieved by stacking printed circuit boards in a sandwich arrangement, without the full number of layers being necessary on the entire printed circuit board. As advantages can be mentioned this, that a reduction of the total number of printed circuit boards by a factor of 2 is possible and a symmetrical current load on the printed circuit board layers and secondary contacting is also made possible by the board sandwich assembly. Also occur low AC losses (especially skin and especially proximity losses) by optimal or favorable nesting of primary and secondary windings, resulting in a low value in the MMF diagram. Furthermore, only secondary winding turns can be provided by the particular layer arrangement on the outer layers, d. h., the clearance and creepage distances only refer to LV potential, i. h., to a voltage <100V. Furthermore, variants of the approach presented here can be implemented, which realize different Windungszahlverhältnisse by different number of layers of printed circuit boards. In this case, both the number of layers of the motherboard and the number of layers of the outer board (s) can be varied. In this way, a plurality of Windungszahlverhältnissen can then be displayed.

Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsvariante. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 510 des Bereitstellens der mehrlagigen Grundplatine, die zumindest einen Grundplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung und einen Grundplatinen-Teilabschnitt einer Sekundärwicklung aufweist, einer mehrlagigen Außenplatine, die zumindest einen Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung und einen Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist. Ferner umfasst das Verfahren 500 einen Schritt 520 des Anordnens der Grundplatine und der Außenplatine derart, dass der Grundplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und der Grundplatinen-Teilabschnitt einer Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und die Außenplatine eine der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche aufweist, die kleiner ist, als einer der Außenplatine zugewandten Hauptoberfläche der Grundplatine. FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method 500 for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here. The method 500 includes a step 510 of providing the multilayer motherboard having at least a motherboard subsection of the primary winding and a motherboard subsection of a secondary winding, a multilayer outer board having at least one outer board subsection of the primary winding, and an outer board subsection of the secondary winding , Furthermore, the method 500 comprises a step 520 of arranging the motherboard and the outer board in such a way that the motherboard Partial portion of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion of the primary winding and the motherboard portion of a secondary winding is electrically connected to the outer board portion of the secondary winding and the outer board has a main surface facing the motherboard, which is smaller than one of the outer board facing main surface of the motherboard.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 600 zur Herstellung einer Planar- transformatorvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsvariante, wobei die Vorrichtung 600 eine Einrichtung 610 zum Bereitstellen und eine Einrichtung 620 zum Anordnen aufweist. 6 shows a block diagram of a device 600 for producing a planar transformer device according to an embodiment variant presented here, the device 600 having a device 610 for providing and a device 620 for arranging.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS

100 Planartransformatorvorrichtung 100 planar transformer device

105 Grundplatine  105 motherboard

1 10 Lagen  1 10 layers

1 15 leitfähige Strukturen  1 15 conductive structures

120 Verbindungsabschnitte  120 connecting sections

125 Transformator  125 transformer

130 Grundplatinen-Teilabschnitt einer Primärwicklung  130 motherboard section of a primary winding

135 Grundplatinen-Teilabschnitt einer Sekundärwicklung  135 motherboard section of a secondary winding

140 Isolationsschichten  140 insulation layers

145 Außenplatine  145 external board

150 Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung  150 outer board section of the primary winding

155 Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung  155 outer board section of the secondary winding

160 Verbindungselement  160 connection element

165 Verbindungselement  165 connecting element

170 Kernelement  170 core element

175 der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche der Außenplatine  175 main surface of the outer board facing the motherboard

180 der Außenplatine zugewandte Hauptoberfläche der Grundplatine  180 of the outer board facing main surface of the motherboard

185 Bereich, in welchem der Transformator der Planartransformatorvorrichtung auszubilden ist  185 area in which the transformer of the planar transformer device is to be formed

145' zweite Außenplatine  145 'second outer board

150' zweiter Außenplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung  150 'second outer board portion of the primary winding

155' zweiter Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung  155 'second outer board portion of the secondary winding

160' zweites Verbindungselement  160 'second connecting element

165' anderes Verbindungselement  165 'other connection element

175' der Grundplatine zugewandte Hauptoberfläche der zweiten Außenplatine 175 'of the motherboard facing main surface of the second outer board

180' der zweiten Außenplatine zugewandte zweiten Hauptoberfläche der Grundplatine 180 'of the second outer board facing the second main surface of the motherboard

Prim Teilabschnitt der Primärwicklung Prim section of the primary winding

Sek1 Teilabschnitt der (ersten) Sekundärwicklung  Sec1 subsection of the (first) secondary winding

Sek2 Teilabschnitt der zweiten Sekundärwicklung 200 Position zur Benennung einer Anordnung von Lagen der Außenplatine bzw. zweiten Außenplatine Sek2 subsection of the second secondary winding 200 position for designating an arrangement of layers of the outer board and the second outer board

210 Position zur Benennung einer Anordnung von Lagen der Außenplatine bzw. 210 position for naming an arrangement of layers of the outer board or

zweiten Außenplatine  second outer board

220 Position zur Benennung einer Anordnung von Lagen der Außenplatine bzw. 220 position for naming an arrangement of layers of the outer board or

zweiten Außenplatine  second outer board

230 Position zur Benennung einer Anordnung von Lagen der Außenplatine bzw. 230 position for naming an arrangement of layers of the outer board or

zweiten Außenplatine  second outer board

400 TIM-Schicht 400 TIM layer

410 Primärseitenkontaktanschlüsse  410 primary side contact connections

415 erste Seite  415 first page

420 Sekundärseitenkontaktanschlüsse  420 secondary side contact connections

425 zweite Seite  425 second page

430 symmetrischer Stromfluss  430 symmetrical current flow

500 Verfahren zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung 500 Method for producing a planar transformer device

510 Schritt des Bereitstellens  510 step of providing

520 Schritt des Anordnens  520 step of arranging

600 Vorrichtung zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung 600 Device for producing a planar transformer device

610 Einrichtung zum Bereitstellen  610 Deployment facility

620 Einrichtung zum Anordnen  620 Arranging device

Claims

Patentansprüche claims 1 . Planartransformatorvorrichtung (100) mit den folgenden Merkmalen: 1 . Planar transformer device (100) having the following features: - einer mehrlagigen Grundplatine (105), die zumindest einen Grundplatinen- Teilabschnitt (130) einer Primärwicklung und einen Grundplatinen- Teilabschnitt (135) einer Sekundärwicklung aufweist; und  - A multi-layer motherboard (105) having at least a base board portion (130) of a primary winding and a motherboard portion (135) of a secondary winding; and - zumindest einer mehrlagigen Außenplatine (145), die zumindest einen Außenplatinen-Teilabschnitt (150) der Primärwicklung und einen Außenplatinen- Teilabschnitt (155) der Sekundärwicklung aufweist,  at least one multilayer outer board (145) having at least one outer board section (150) of the primary winding and an outer board section (155) of the secondary winding, wobei der Grundplatinen-Teilabschnitt (130) der Primärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt (150) der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und der Grundplatinen-Teilabschnitt (135) einer Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt (155) der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden ist und  wherein the base board portion (130) of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion (150) of the primary winding and the base board portion (135) of a secondary winding is electrically conductively connected to the outer board portion (155) of the secondary winding and wobei die Außenplatine (145) eine der Grundplatine (105) zugewandte Hauptoberfläche (175) aufweist, die kleiner ist, als einer der Außenplatine (145) zugewandten Hauptoberfläche (180) der Grundplatine (105).  wherein the outer board (145) has a main surface (175) facing the motherboard (105) that is smaller than a main surface (180) of the motherboard (105) facing the outer board (145). 2. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich 2. Planar transformer device (100) according to claim 1, characterized in that - eine Abfolge von Außenplatinen-Teilabschnitten (155) der Sekundärwicklung und Außenplatinen-Teilabschnitten (150) der Primärwicklung in der Außenplatine (145)  a sequence of outer board subsections (155) of the secondary winding and outer board subsections (150) of the primary winding in the outer board (145) und/oder and or - eine Abfolge der Grundplatinen-Teilabschnitte (135) der Sekundärwicklung und Grundplatinen-Teilabschnitten (130) der Primärwicklung in der Grundplatine (105)  a sequence of the motherboard subsections (135) of the secondary winding and motherboard subsections (130) of the primary winding in the motherboard (105) zumindest einmal widerholt. at least once repeated. 3. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mehrlagige zweite Außenplatine (145'), die zumindest einen zweiten Außenplatinen-Teilabschnitt (150') der Primärwicklung und einen zweiten Außenplatinen-Teilabschnitt (155') einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Grundplatine (105) zwischen der ersten (145) und zweiten (145) Außenplatine angeordnet ist. 3. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized by a multilayer second outer board (145 ') having at least a second outer board portion (150') of the primary winding and a second outer board portion (155 ') of a secondary winding, wherein the motherboard (105) is disposed between the first (145) and second (145) outer boards. 4. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Außenplatine (145') eine der Grundplatine (105) zugewandte Hauptoberfläche (175') aufweist, die kleiner als die der zweiten Außenplatine (145') zugewandten Hauptoberfläche (180') der Grundplatine (105) ist. 4. A planar transformer device (100) according to claim 3, characterized in that the second outer board (145 ') has a main board (105) facing the main surface (175'), which is smaller than the second outer board (145 ') facing the main surface (180 ') of the motherboard (105). 5. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Außenplatinen- Teilabschnitt (155, Sek1 ) der Sekundärwicklung einer der Grundplatine (105) abgewandten Hauptoberfläche der Außenplatine (145) näher liegt, als der zumindest eine Außenplatinen-Teilabschnitt (150) der Primärwicklung. 5. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outer board portion (155 Sek1) of the secondary winding of the main board (105) facing away from the main surface of the outer board (145) is closer than the at least one outer boards Portion (150) of the primary winding. 6. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abfolge der der Primärwicklung oder der der Sekundärwicklung zugeordneten Lagen (1 10, 150, 155) in der Außenplatine (145) einer Abfolge der der Primärwicklung oder der der Sekundärwicklung zugeordneten Lagen (1 10, 150', 155') in der zweiten Außenplatine (145') entspricht oder spiegelbildlich entspricht. 6. planar transformer device (100) according to one of claims 3 to 5, characterized in that a sequence of the primary winding or the secondary winding associated layers (1 10, 150, 155) in the outer board (145) of a sequence of the primary winding or the the secondary winding associated layers (1 10, 150 ', 155') in the second outer board (145 ') corresponds or corresponds in mirror image. 7. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundplatine (105) 7. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the motherboard (105) - zumindest zwei benachbarte Lagen (1 10, Prim) als Teil der Primärwicklung zusammengeschaltet sind  - At least two adjacent layers (1 10, Prim) are interconnected as part of the primary winding und/oder and or - zumindest zwei benachbarte Lagen (1 10, Sek1 ) als Teil der Sekundärwicklung zusammengeschaltet sind.  - At least two adjacent layers (1 10, Sek1) are interconnected as part of the secondary winding. 8. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen Außenplatine zwei benachbarte Lagen zu unterschiedlichen Wicklungen verschaltet sind. 8. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the at least one outer board two adjacent layers are connected to different windings. 9. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatine (105) zumindest einen Grundplatinen-Teilabschnitt (Sek2) einer weiteren Sekundärwicklung aufweist und die Außenplatine (145) zumindest einen Außenplatinen-Teilabschnitt (Sek2) der weiteren Sekundärwicklung aufweist, 9. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the motherboard (105) has at least one motherboard section (Sek2) of another secondary winding and the outer board (145) at least one outer board section (Sek2) of the further secondary winding having, wobei der zumindest eine Grundplatinen-Teilabschnitt (Sek2) der weiteren Sekundärwicklung und der zumindest eine Außenplatinen-Teilabschnitt (Sek2) der weiteren Sekundärwicklung elektrisch leitfähig zusammengeschaltet sind. wherein the at least one motherboard subsection (Sek2) of the further secondary winding and the at least one outer board subsection (Sek2) of the further secondary winding are interconnected in an electrically conductive manner. 10. Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that - Primärseitenkontaktanschlüsse (410) auf einer ersten Seite (415) der zumindest einen Außenplatine (145) oder der Grundplatine (105) angeordnet sind und  - Primary side contact terminals (410) on a first side (415) of the at least one outer board (145) or the motherboard (105) are arranged and - Sekundärseitenkontaktanschlüsse (420) auf einer der ersten Seite (415) gegenüberliegenden zweiten Seite (423) der zumindest einen Außenplatine (145) oder der Grundplatine (105) angeordnet sind.  - Secondary side contact terminals (420) on one of the first side (415) opposite the second side (423) of the at least one outer board (145) or the motherboard (105) are arranged. 1 1 . Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Kernelement (170), das insbesondere Ferrit aufweist, 1 1. Planar transformer device (100) according to one of the preceding claims, characterized by a core element (170) which in particular has ferrite, wobei das Kernelement (170) die Grundplatine (105) und die Außenplatine (145) zumindest teilweise als Gehäuse umgreift, wherein the core element (170) at least partially surrounds the motherboard (105) and the outer board (145) as a housing, insbesondere wobei das Kernelement (175) die Grundplatine (105), die Außenplatine (145) und die zweite Außenplatine (145') umgreift. in particular, wherein the core element (175) engages around the motherboard (105), the outer board (145) and the second outer board (145 '). 12. Verfahren (500) zur Herstellung einer Planartransformatorvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte aufweist: 12. A method of manufacturing a planar transformer device according to claim 1, wherein the method comprises the following steps: - Bereitstellen (510) der mehrlagigen Grundplatine (105), die zumindest den Grundplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung und den Grundplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist,  - providing (510) the multilayer motherboard (105) having at least the motherboard subsection of the primary winding and the motherboard subsection of the secondary winding, sowie der mehrlagigen Außenplatine (145), die zumindest den Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung und den Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung aufweist; und and the multilayer outer board (145), which at least the outer board Part of the primary winding and the outer board section of the secondary winding has; and - Anordnen (520) der Grundplatine (105) und der Außenplatine (145) derart, dass der Grundplatinen-Teilabschnitt der Primärwicklung mit dem Außenplatinen- Teilabschnitt der Primärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und - arranging (520) the motherboard (105) and the outer board (145) such that the motherboard portion of the primary winding is electrically conductively connected to the outer board portion of the primary winding and dass der Grundplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung mit dem Außenplatinen-Teilabschnitt der Sekundärwicklung elektrisch leitfähig verbunden wird und dass die Außenplatine (145) die der Grundplatine (105) zugewandte Hauptoberfläche (175) aufweist, die kleiner ist, als die der Außenplatine (145) zugewandten Hauptoberfläche (180) der Grundplatine (105).  the motherboard subsection of the secondary winding is electrically connected to the outer board subsection of the secondary winding, and the outer board (145) has the main surface (175) facing the motherboard (105) that is smaller than that of the outer board (145) Main surface (180) of the motherboard (105). 13. Vorrichtung (600), die eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 12 in entsprechenden Einrichtungen (610, 620) auszuführen. 13. Apparatus (600) arranged to perform the steps of the method according to claim 12 in corresponding means (610, 620). 14. Computerprogrammprodukt, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (500) gemäß Anspruch 12 auszuführen. A computer program product configured to perform the method (500) of claim 12.
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