CN107331499A - 电路结构的灌封方法及灌封电路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路结构的灌封方法及灌封电路结构。灌封方法包括：采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件；对电感器件脱模后，将灌封后的电感器件组装到待灌封的电路结构中；以及采用电路灌封胶灌封电路结构。灌封电路结构包括多个元器件，多个元器件中至少有一个电感器件，电感器件通过灌封被电感灌封胶包覆或覆盖，包覆有电感灌封胶的电感器件和其他元器件一起通过灌封被电路灌封胶包覆或覆盖。电感器件在与其他元器件一起进行灌封之前，已经通过一次灌封包覆有电感灌封胶；包覆的电感灌封胶可在电路结构的整体灌封中保护电感器件的磁芯不受电路灌封胶的应力冲击，从而防止电感感量下跌，确保EMC性能。
Description
技术领域
本发明涉及电路及电路灌封领域，尤其涉及一种电路结构的灌封方法及灌封电路结构。
背景技术
很多电路结构中包含电感器件，例如电源中的共模电感(也叫共模扼流圈Commonmode Choke)，常用于抑制电源中共模电磁干扰信号，使得电源符合相关的电磁干扰标准。共模电感的磁路形式有开磁的(两部分组成，如PK型、UU型、EE型等)，也有闭合磁路的(如T环、SQ型、ET型等)，其材质的磁导率通常为5000到15000。
以开磁共模电感为例，因其在成本上、体积上、以及可靠性等方面存在一定的优势而得到了广泛的运用，特别是小功率、小体积电源方面的应用。但是开磁共模电感是由两部分磁芯组成一个闭合磁路，且其高磁导率材质磁芯对外界环境非常敏感，尽管磁芯结合处经过镜面处理，也很难保证电感器件在受到外力冲击时，感量不跌落，这最终导致电磁干扰余量不足，严重时，导致电磁干扰超标。
感量跌落的原因，大部分是因为磁芯受灌封胶(例如电源灌封AB胶)应力冲击，磁芯位置发生变化，这种变化肉眼难以观察到，但可通过检测感量，反推有效磁导率来确认。例如，一个UU16共模电感的感量为13mH，圈数45Ts，在外力作用下感量降低至1mH。正常情况下，磁芯镜面接触良好，磁芯镜面的0.001mm缝隙可以忽略不计；若感量降低到1mH时，反推气息深度约为0.0652mm，缝隙变化量为0.0652-0.001＝0.0642mm，0.0642mm是非常细微的变化，但能直接导致感量降低了10余倍，因此，灌封电源中开磁共模电感感量跌落问题不容忽视。
另，因灌封胶同时需满足防水、散热、EMC、抗击应力等问题，在常规的灌封工艺流程中，需要抽真空以确保灌封胶将电路结构中的各元器件全部覆盖或包覆，但在抽真空环境中，磁芯结合处因真空压力挤压进了一部分灌封胶，胶体在高温阶段膨胀系数增长，在一定硬度下，对磁芯产生了应力冲击，最终导致电感感量下跌，EMC性能变差。
目前很多电感厂商采用单组份环氧树脂点在磁芯边柱结合部位进行固定，但因磁芯结构的不规则、点胶的位置的差异以及较高的工艺要求，固定效果不明显。而在高温区，环氧树脂同样会软化，固定效果会相应减弱。基于上述数据分析可知，微小的磁芯移动(0.06mm)也可能导致感量的严重下跌(降低10余倍)，因此当前采用环氧树脂来提高固定效果并不十分有效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中电感器件的磁芯结合处易受到灌封胶的挤压而导致灌封后感量跌落的缺陷，提供一种电路结构的灌封方法及灌封电路结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种电路结构的灌封方法，电路结构包括电感器件，所述灌封方法包括：
采用电感灌封胶、在电感模具中灌封所述电感器件；
对所述电感器件脱模后，将灌封后的所述电感器件组装到待灌封的所述电路结构中；以及
采用电路灌封胶灌封所述电路结构。
优选地，所述电感灌封胶的硬度小于所述电路灌封胶的硬度。
优选地，所述电感灌封胶的硬度为10-25，所述电路灌封胶的硬度至少为50。
优选地，在所述采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件中，一个所述电感模具中灌封一个所述电感器件。
优选地，在所述采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件中，在非真空条件下灌封所述电感器件；
在所述采用电路灌封胶灌封所述电路结构中，在真空条件下灌封所述电路结构。
优选地，所述电感模具采用耐热温度不高于60℃的塑料制成。
优选地，在所述对所述电感器件脱模中，采用高于所述耐热温度的烘烤温度对灌封有所述电感器件的所述电感模具进行烘烤，以对所述电感器件脱模。
优选地，所述烘烤温度至少为110℃。
本发明还提供了一种灌封电路结构，包括多个元器件，所述多个元器件中至少有一个电感器件，所述电感器件通过灌封包覆电感灌封胶，包覆电感灌封胶的所述电感器件和其他元器件一起通过灌封包覆电路灌封胶。
优选地，所述电感灌封胶的硬度小于所述电路灌封胶的硬度。
实施本发明具有以下有益效果：在上述灌封方法及由此灌封方法获得的灌封电路结构中，电感器件在与其他元器件一起进行灌封之前，已经通过一次灌封包覆有电感灌封胶；包覆的电感灌封胶可在电路结构的整体灌封中保护电感器件的磁芯不受电路灌封胶的应力冲击，从而防止电感感量下跌，确保EMC性能。另，包覆有电感灌封胶的电感器件已被电感灌封胶固定，不再需要使用环氧树脂在磁芯边柱结合部位进行固定，省去了该固定步骤，简化了工艺流程，也避免了该固定过程带来的工艺不确定性，提高了电路结构的可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的一种电路结构的灌封方法的流程图；
图2是本发明一实施例的电感模具组件的结构示意图；
图3是采用现有的常规灌封方法对电路结构进行灌封后的电路结构中的多个电感器件的电感-温度10组曲线；
图4采用本发明的灌封方法对相同的电路结构进行灌封后的电路结构中的多个电感器件的电感-温度10组曲线；
图5是图3中相同的电路结构的传导发射测试结果；
图6是图4中相同的电路结构的传导发射测试结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了依据本发明一实施例的一种电路结构的灌封方法的流程图，该电路结构包括多个元器件，多个元器件中至少有一个电感器件。该灌封方法包括：步骤S100、采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件；步骤S200、对电感器件脱模后，将灌封后的电感器件组装到待灌封的电路结构中；以及步骤S300、采用电路灌封胶灌封电路结构。
采用上述灌封方法灌封获得的灌封电路结构包括多个元器件，多个元器件中至少有一个电感器件，其中，电感器件通过灌封被电感灌封胶包覆或覆盖，包覆有电感灌封胶的电感器件和其他元器件一起通过灌封被电路灌封胶包覆或覆盖。上述电路结构可以是电源，上述电路中的电感可以是共模电感。例如，具体应用中电路结构为LED设备的电源，该电源中至少包括2个高导共模电感，具体为开磁结构的高导共模电感，因电感器件事先通过电感灌封胶灌封包覆得到保护，由此可对电磁干扰中的共模干扰起到抑制作用，从而满足相关的电磁干扰标准。
在上述灌封方法及由此灌封方法获得的灌封电路结构中，电感器件在与其他元器件一起进行灌封之前，已经通过一次灌封包覆有电感灌封胶；包覆的电感灌封胶可在电路结构的整体灌封中保护电感器件的磁芯不受电路灌封胶的应力冲击，从而防止电感感量下跌，确保EMC性能。另，包覆有电感灌封胶的电感器件已被电感灌封胶固定，不再需要使用环氧树脂在磁芯边柱结合部位进行固定，省去了该固定步骤，简化了工艺流程，也避免了该固定过程带来的工艺不确定性，提高了电路结构的可靠性。
具体地，在步骤S100中，采用的电感灌封胶不同于电路灌封胶，一般相对电路灌封胶为较软的灌封胶。电感灌封胶的硬度通常为10-25，例如可以是深圳市华天启科技有限公司生产的、品牌为华天启、型号为CS-9812G-T20的灌封AB胶，其中T20代表邵氏硬度为20。硬度相对较小的电感灌封胶因为硬度较软，高温后膨胀，胶体会吸收一部分压力，对磁芯产生的应力冲击相对较小，不会在灌封中造成电感器件的感量跌落。而若采用硬度为50或以上的灌封胶直接灌封电感，即使不抽真空，经过验证，电感器件的感量还是有不同程度的跌落。
参见图2，其示出了电感模具组件1的结构示意图，电感模具组件1包括多个电感模具11，每个电感模具11适于容纳一个电感器件，可针对不同型号的电感器件确定电感模具11的尺寸和形貌，并基于此开模，由此可实现在一个电感模具11中灌封一个电感器件。电感模具11可采用耐热温度不高于60℃的塑料制成，例如耐热温度约为60℃的PVC材料。
灌封过程中，首先将电感模具放在治具上固定，精确定位，并防止胶液黏在电感的PIN脚上；随后配置电感灌封胶，采用自动化灌胶机，控制灌胶速度与流量，灌1/3模具高度，使得电感模具底部有充分余量的胶体；继而将电感器件依次放入灌了胶的电感模具内，继续用自动点胶机灌胶，直到胶体刚好没过线包；灌胶结束后常温固化，从而完成电感器件的灌封。因后续还会对整体电路结构进行灌封，因此此次针对单个电感器件的灌封对防水、散热、EMC、抗击应力的要求相对较低，无需抽真空，在非真空环境中灌封即可。灌封过程中不抽真空可防止磁芯结合部位浸胶，而只要磁芯内部没有受到应力冲击，磁芯位置就不发生变化，感量也就不会下跌。
步骤S200中，可采用各种任意适合的方法将电感器件从电感模具中脱模。例如，若电感模具采用耐热温度不高于60℃的塑料制成，如耐热温度约为60℃的PVC材料，则可采用高于上述耐热温度的烘烤温度对灌封有电感器件的电感模具进行烘烤，以对电感器件脱模。该脱模方式利用了塑料耐温较低的特性，具体地，可将灌封在电感模具中的电感器件放置于高温环境中，该烘烤高温可以至少为110℃，该环境温度高于塑料的耐热温度，从而使得塑料快速变形塌陷，而电感灌封胶耐温相对较强而不会变形，由此利用这一特性有助于电感器件与电感模具自然分离。采用该脱模方法可以避免人工剥离塑料时导致的产品伤害；且一次可以剥离多个产品，大大节省人工，提高效率；另，脱模后电感模具将不占用PCB空间，可以最大程度地减小灌胶体积，节省产品空间；另，可促使灌封电感的电感灌封胶与灌封整个电路结构的电路灌封胶在两者的交接处充分融合，中间没有塑胶模具的隔离，进一步提高了散热效果。脱模后的电感器件被电感灌封胶包覆，并与其他元器件一起组装成电路结构。
步骤S300中，采用的电路灌封胶不同于电感灌封胶，一般相对电感灌封胶为较硬的灌封胶。电感灌封胶的硬度通常为10-25，而电路灌封胶的硬度至少为50，例如，可采用深圳市华天启科技有限公司生产的、品牌为华天启、型号为CS-9812G-T54的灌封AB胶作为电路灌封胶，其中T54表示邵氏硬度为54。
可采用现有的任意适合的方法来灌封整个电路结构；另，当电路结构本身具有外壳时(例如电源)，无需使用附加模具，可直接在其外壳中进行灌封，若电路结构无外壳，则可采用现有的适于整体电路结构的模具进行灌封。在抽真空的条件下对整个电路结构进行灌封，该待灌封的电路结构包括包覆有电感灌封胶的电感器件，因电感器件在进行抽真空灌封之前已经通过包覆有电感灌封胶，即使在电路结构中与其他元器件一起进行抽真空灌封，在电感灌封胶的保护作用下，可避免磁芯结合处因真空压力挤压进了一部分灌封胶，从而避免了胶体在高温阶段对磁芯产生的应力冲击。
灌封完成后的电路结构包括多个元器件，多个元器件中至少有一个电感器件，其中，电感器件通过灌封被电感灌封胶包覆或覆盖，包覆有电感灌封胶的电感器件和其他元器件一起通过灌封被电路灌封胶包覆或覆盖。在一具体实施方式中，电感灌封胶的硬度小于电路灌封胶的硬度，且电感灌封胶的硬度为10-25，电路灌封胶的硬度至少为50。
对比分析
图3示出了采用现有的常规灌封方法对电路结构(此处为应用于LED设备的电源)进行灌封后的电路结构中的10组电感器件的电感-温度曲线，纵坐标感量单位为mH，该灌封方法中在电感器件的磁芯结合处点环氧树脂进行固定；图4示出了采用本发明的灌封方法对与图3中相同的电路结构进行灌封后的电路结构中的10组电感器件的电感-温度曲线，纵坐标感量单位为mH，图中的每条曲线代表一个电感器件的电感-温度曲线。从图3可以看出，尽管在55℃以前，感量随着温度的升高而增大，但在60℃左右，感量急剧下跌，原因是环氧树脂在高温下自身性能变差，而磁通量为15000的高导材质相对比较敏感，受到内应力冲击下感量大幅跌落。从图4可以看出，在相同的温区范围内，感量随着温度的升高而增加，无明显感量跌落现象发生。从上述电感-温度曲线的对比可以明显看出，采用本发明的灌封方法以及由该灌封方法获得的灌封电路结构可有效避免电感器件因灌封导致的感量跌落现象。
图5示出了图3中相同的电路结构的传导发射测试结果，图6示出了图4中相同的电路结构的传导发射测试结果，两者均为通电启动后1小时开始测试，此时电源经过1个小时的开机后温度上升到一个稳定的值，实现了热机测试，确保所测得的数据较为准确。参见图5，圈入部分的结果表明，采用现有灌封方法获得的电路结构在180KHz频率点左右的峰值是-1.88dB,平均值是4.36dB,不符合要求的产品；而参见图6，采用本发明的灌封方法获得的电路结构在180KHz频率点左右的峰值是-8.46dB，平均值是-5.18dB，满足标准要求。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种电路结构的灌封方法，电路结构包括电感器件，其特征在于，所述灌封方法包括：
采用电感灌封胶、在电感模具中灌封所述电感器件；
对所述电感器件脱模后，将灌封后的所述电感器件组装到待灌封的所述电路结构中；以及
采用电路灌封胶灌封所述电路结构。
2.根据权利要求1所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，所述电感灌封胶的硬度小于所述电路灌封胶的硬度。
3.根据权利要求2所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，所述电感灌封胶的硬度为10-25，所述电路灌封胶的硬度至少为50。
4.根据权利要求1所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，在所述采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件中，一个所述电感模具中灌封一个所述电感器件。
5.根据权利要求1所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，
在所述采用电感灌封胶、在电感模具中灌封电感器件中，在非真空条件下灌封所述电感器件；
在所述采用电路灌封胶灌封所述电路结构中，在真空条件下灌封所述电路结构。
6.根据权利要求1所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，所述电感模具采用耐热温度不高于60℃的塑料制成。
7.根据权利要求6所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，在所述对所述电感器件脱模中，采用高于所述耐热温度的烘烤温度对灌封有所述电感器件的所述电感模具进行烘烤，以对所述电感器件脱模。
8.根据权利要求7所述的电路结构的灌封方法，其特征在于，所述烘烤温度至少为110℃。
9.一种灌封电路结构，其特征在于，包括多个元器件，所述多个元器件中至少有一个电感器件，所述电感器件通过灌封包覆电感灌封胶，包覆电感灌封胶的所述电感器件和其他元器件一起通过灌封包覆电路灌封胶。
10.根据权利要求9所述的灌封电路结构，其特征在于，所述电感灌封胶的硬度小于所述电路灌封胶的硬度。
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