CN103824821A - 一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法 - Google Patents

一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法，其特征在于，此装置包括线路板、焊盘、电子元件、导线、塑料封装体和输入输出引脚；所述焊盘安装于线路板的两个侧面上；所述电子元件、导线、输入输出引脚通过焊盘与线路板电气连通；所述线路板、电子元件、导线封装在塑料封装体内部。其制备方法为：将电子元件和导线焊接到线路板上，再用注塑工艺进行封装，同时露出开关电源模块的用于连接输入输出引脚的焊盘，将所有电子元件密封在塑料封装体内，再焊接输入输出引脚，构成塑料密闭封装的开关电源模块。本发明的开关电源模块具散热性好、机械强度高、组装自动化程度高、工作稳定性好的优点。

Description

一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法。
背景技术
作为电子***的能量供应器件，开关电源的稳定性至关重要，开关电源的稳定性包括热稳定性、耐腐蚀水平、机械强度等。常规的开关电源中的电子元件裸露在空气中，散热不均匀，元件不耐腐蚀，机械强度低。
目前许多开关电源模块采用金属或者塑料外壳封装，在外壳内部空间用树脂等灌封材料填充，仅仅露出模块的输入输出引脚，外壳能有效地保护内部的线路板和电子元件，提高耐腐蚀水平和机械强度。同时，内部的灌封材料的导热系数可以根据需求进行调整，以提高模块的导热能力。但是由于内部的灌封材料是热塑性材料，高温特性不好，固态遇高温容易变形，甚至融化，这种模块不能承受回流焊时的温度。
目前Linear等公司开发出了LGA封装的小功率开关电源模块，其线路板是BT基材的线路板，所有器件安装在线路板的一个面，线路板的另一个面裸露，其封装采用标准的半导体封装工艺。这种电源模块的限制在于：当线路复杂，且器件比较多时，将所有器件安装在一个面会使模块体积变得很大，不利于小型化，且热量集中，散热困难，且封装大多是针对单个线路板进行的，这不仅使封装效率低，还增加了封装的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种塑料密闭封装的开关电源模块及其制备方法，此装置改变原有的封装方式和制备方法，使得线路板两侧均固定有电子元件和接插件，不仅增了元器件的安装密度，还减小了开关电源的体积，采用热固塑料封装，大大提高了散热性能，从而提高开关电源模块的使用寿命和工作效率。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于，此装置包括线路板（1）、焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）、塑料封装体（5）和输入输出引脚（6）；所述焊盘（2）安装于线路板（1）的两个侧面上；所述电子元件（3）、导线（4）、输入输出引脚（6）通过焊盘（2）与线路板（1）电气连通；所述塑料封装体（5）由上注塑体（501）和下注塑体（502）组成，线路板（1）安装在上注塑体（501）和下注塑体（502）之间，线路板（1）上面板的焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）全部封装在上注塑体（501）的内部，线路板（1）下面板的部分焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）封装在下注塑体（502）的内部，露出线路板（1）下面板上的用于连接输入输出引脚（6）的焊盘（2）；所述输入输出引脚（6）连接于裸露出的焊盘（2）。
所述电子元件、接插件的边缘不超过线路板的边缘。
所述输入输出焊盘表面是镀锡的表面，或镀金的表面，或镀银的表面。
所述输入输出引脚是长方体金属块，或圆柱形金属，或“L”形金属块。
所述线路板（1）由树脂、或陶瓷、或硅制成。
一种塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法，其特征在于：
步骤1：将焊盘、电子元件、导线和接插件装配在线路板上，用于连接输入输出引脚的焊盘安装于单个线路板下侧的两端，若干个焊接好电子器件的线路板排成阵列；
步骤2：将线路板上用于连接输入输出引脚的焊盘贴上胶带，并且将用于连接输入输出引脚的焊盘对准下半模具的平台固定，固定之后安装上半模具，使得上半模具与下半模具模合，然后进行注塑；
步骤3：注塑完成后去掉模具，沿着切割线采用机械切割或激光切割的方法对开关电源模块阵列进行分离，分离成单个的开关电源模块，将输入输出引脚与线路板下侧两端的焊盘连接，即完成开关电源模块的塑料密闭封装。
所述注塑模具为上半模具和下半模具，上半模具为倒u型，下半模具设置有与线路板阵列数量相对应的用于支撑线路板的平台，下半模具的侧壁比上半模具的侧壁厚，下半模具的侧壁突出部分用于支撑线路板。
所述注塑材料为热固性塑料。
所述下半模具的平台位置正对用于连接输入输出引脚的焊盘。
本发明的有益效果：（1）本发明采用导热性的塑料作为封装材料，从而提高开关电源模块的散热性，且本装置采用全封闭封装，工作稳定性好，且注塑成型后的模块机械强度高。
（2）本发明将PCB板架空于封装壳体内，从而可使得PCB板的双面都可以放置耗能元件，不仅可以增加元器件的安装密度，减小体积，还更加有利于电源模块的散热设计，提高稳定性能。
（3）本发明采用半导体封装工艺，使得开关电源模块可以承受回流焊时的温度，便于模块的自动化焊接。
（4）本发明采用阵列式注塑封装代替原有的单个注塑封装，注塑完成后切割成单独的开关电源模块即可，这不仅提高了注塑封装的生产效率，还节约了封装成本。
（5）本发明的下半模具设置有平台，不仅起到支撑线路板的作用，还保护了焊盘不被封装到注塑体里面，焊盘就能裸露出来，以便引脚的焊接。
附图说明
图1是线路板的俯视图。
图2是线路板的结构示意图。
图3是单个电源模块的结构示意图。
图4是具有“L”形引脚的电源模块的结构示意图。
图5是线路板阵列的结构示意图。
图6是注塑模具的结构示意图。
图7是注塑完成后的电源模块阵列的结构示意图。
在说明书附图中所述的数字标注表示为：1、线路板；2、焊盘；3、电子元件；4、导线；5、塑料封装体；501、上注塑体；502、下注塑体；6、输入输出引脚；7、上半模具；8、平台；9、下半模具；10、切割线。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
参看图1、图2、图3、图4，一种塑料密闭封装的开关电源模块，此装置包括线路板1、焊盘2、电子元件3、导线4、塑料封装体5和输入输出引脚6。焊盘2安装于线路板1的两个侧面上，电子元件3、导线4、输入输出引脚6通过焊盘2与线路板1电气连通。
塑料封装体5由上注塑体501和下注塑体502组成，线路板1安装在上注塑体501和下注塑体502之间，线路板1上面板的焊盘2、电子元件3、导线4全部封装在上注塑体501的内部，线路板1下面板的部分焊盘2、电子元件3、导线4封装在下注塑体502的内部，露出线路板1下面板上的用于连接输入输出引脚6的焊盘2，输入输出引脚6采用“L”的引脚连接于裸露出的焊盘2上，“L”形引脚具有焊接面积更大的优点，更适合表贴焊接。
参看图4、图5、图6、图7，塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法为：
步骤1：将焊盘、电子元件、导线和接插件装配在线路板上，用于连接输入输出引脚的焊盘安装于单个线路板下侧的两端，将焊接好电子器件的4个线路板排成阵列。
步骤2：将线路板上用于连接输入输出引脚的焊盘贴上胶带，并且将用于连接输入输出引脚的焊盘对准下半模具的平台固定，固定之后安装上半模具，使得上半模具与下半模具模合，然后采用热固性材料进行注塑。
步骤3：注塑完成后去掉模具，沿着切割线采用机械切割或激光切割的方法对开关电源模块阵列进行分离，分离成单个的开关电源模块，将输入输出引脚与线路板下侧两端的焊盘连接，即完成开关电源模块的塑料密闭封装。
注塑模具为上半模具7和下半模具9，上半模具7为倒u型，下半模具9设置有与线路板阵列数量相对应的用于支撑线路板的平台8，下半模具9的侧壁比上半模具7的侧壁厚，下半模具9的侧壁突出部分用于支撑线路板。
下半模具9的平台8位置正对用于连接输入输出引脚的焊盘，由于有平台，焊盘就不会被封装到注塑体里面，焊盘就能裸露出来，以便引脚的焊接。
在实际设计时，应根据线路板尺寸、注塑模具设计要求以及成本等方面综合考虑，合理设计线路板阵列中线路板的数量。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于，此装置包括线路板（1）、焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）、塑料封装体（5）和输入输出引脚（6）；所述焊盘（2）安装于线路板（1）的两个侧面上；所述电子元件（3）、导线（4）、输入输出引脚（6）通过焊盘（2）与线路板（1）电气连通；所述塑料封装体（5）由上注塑体（501）和下注塑体（502）组成，线路板（1）安装在上注塑体（501）和下注塑体（502）之间，线路板（1）上面板的焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）全部封装在上注塑体（501）的内部，线路板（1）下面板的部分焊盘（2）、电子元件（3）、导线（4）封装在下注塑体（502）的内部，露出线路板（1）下面板上的用于连接输入输出引脚（6）的焊盘（2）；所述输入输出引脚（6）连接于裸露出的焊盘（2）。
2.根据权利要求1所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于：所述电子元件（3）的边缘不超过线路板（1）的边缘。
3.根据权利要求1所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于，所述焊盘（2）表面是镀锡的表面，或镀金的表面，或镀银的表面。
4.根据权利要求1所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于，所述输入输出引脚（6）是长方体金属块，或圆柱形金属，或“L”形金属块。
5.根据权利要求1所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块，其特征在于，所述线路板（1）由树脂、或陶瓷、或硅制成。
6.根据权利要求1-5所述的任意一种塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法，其特征在于：
步骤1：将焊盘、电子元件、导线和接插件装配在线路板上，用于连接输入输出引脚的焊盘则安装于单个线路板下侧的两端，将若干个焊接好电子器件的线路板排成阵列；
步骤2：将线路板上用于连接输入输出引脚的焊盘贴上胶带，并将用于连接输入输出引脚的焊盘对准下半模具的平台固定，固定之后安装上半模具，使得上半模具与下半模具模合后，然后进行注塑；
步骤3：注塑完成后去掉模具，沿着切割线采用机械切割或激光切割的方法对开关电源模块阵列进行分离，分离成单个的开关电源模块，将输入输出引脚与单个开关电源模块的线路板下侧两端的焊盘连接，即完成开关电源模块的塑料密闭封装。
7.根据权利要求6所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法，其特征在于，所述注塑模具为上半模具和下半模具，上半模具为倒u型，下半模具设置有与线路板阵列数量相对应的用于支撑线路板的平台，下半模具的侧壁比上半模具的侧壁厚，下半模具的侧壁突出部分用于支撑线路板。
8.根据权利要求6所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法，其特征在于，所述注塑材料为热固性塑料。
9.根据权利要求6所述的一种塑料密闭封装的开关电源模块的制备方法，其特征在于，所述下半模具的平台位置正对用于连接输入输出引脚的焊盘。
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