Pg电子平台：电源模块及其制作方法
(74)专利代理机构深圳市威世博知识产权代理事务所(普通合伙)44280专利代理师刘桂兰
本申请公开了一种电源模块及其制作方法,电源模块包括,基板,电子元件,设置于基板的两侧表面上,插针,设置于基板的一侧表面上,且垂直于基板的表面延伸,塑封体,设置于基板的两侧表面上,封装电子元件与插针,其中插针的部分暴露于塑封体外,以实现电源模块的对外连接。本技术方案通过在基板两侧设置电子元件,从而有效提高了模块电源的功率密度。
2.根据权利要求1所述的电源模块,其特征在于,所述电子元件包括电阻、电感、电容、线圈、控制芯片或裸芯片。
3.根据权利要求2所述的电源模块,其特征在于,所述塑封体暴露所述控制芯片或所述裸芯片远离所述基板一侧的表面。
4.根据权利要求3所述的电源模块,其特征在于,所述插针与暴露一侧表面的所述控制芯片或所述裸芯片位于所述基板的不同侧面上。
进行塑封,以使塑封体封装所述电子元件与所述插针,其中所述插针的部分暴露于所述塑封体外,以实现所述电源模块的对外连接。
7.根据权利要求6所述的电源模块的制作方法,其特征在于,所述第一电子元件与所述第二电子元件包括电阻、电感、电容、线圈、控制芯片或裸芯片。
8.根据权利要求7所述的电源模块的制作方法,其特征在于,在进行塑封的步骤之后,所述制作方法还包括,
将所述塑封体进行研磨,以将所述控制芯片或所述裸芯片远离所述基板一侧的表面暴露于所述塑封体外。
9.根据权利要求8所述的电源模块的制作方法,其特征在于,所述插针与暴露一侧表面的所述控制芯片或所述裸芯片位于所述基板的不同侧面上。
10.根据权利要求6所述的电源模块的制作方法,其特征在于,所述基板为有机基板。
[0002]电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。
[0003]尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广,模块电源的增幅已经超出了一次电源。模块电源具有隔离作用,抗干扰能力强,自带保护功能,便于集成。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用,转换效率越来越高,应用也越来越简单。
[0004]然而,现有的模块电源是在电路板的一面设置电子元器件,模块电源的功率密度较小。
[0005]本申请提供一种电源模块,能够解决上述模块电源的功率密度较小的问题。
[0006]为解决上述技术问题,本申请提供一种电源模块及其制作方法,电源模块包括,基板,电子元件,设置于基板的两侧表面上,插针,设置于基板的一侧表面上,且垂直于基板的表面延伸,塑封体,设置于基板的两侧表面上,封装电子元件与插针,其中插针的部分暴露于塑封体外,以实现电源模块的对外连接。
[0007]其中,电子元件包括电阻、电感、电容、线圈、控制芯片或裸芯片。
[0009]其中,插针与暴露一侧表面的控制芯片或裸芯片位于基板的不同侧面上。
[0011]一种电源模块的制作方法,制作方法包括,获取基板,在基板的一侧表面上布置第一电子元件,在基板的另一侧表面上布置第二电子元件与插针,进行塑封,以使塑封体封装电子元件与插针,其中插针的部分暴露于塑封体外,以实现电源模块的对外连接。
[0012]其中,第一电子元件与第二电子元件包括电阻、电感、电容、线圈、控制芯片或裸芯片。
[0013]其中,在进行塑封的步骤之后,制作方法还包括,将塑封体进行研磨,以将控制芯片或裸芯片远离基板一侧的表面暴露于塑封体外。
[0014]其中,插针与暴露一侧表面的控制芯片或裸芯片位于基板的不同侧面上。
[0016]本申请的有益效果是,区别于现有技术的情况,本申请提供了一种电源模块,电源
模块包括,基板,电子元件,设置于基板的两侧表面上,插针,设置于基板的一侧表面上,且垂直于基板的表面延伸,塑封体,设置于基板的两侧表面上,封装电子元件与插针,其中插针的部分暴露于塑封体外,以实现电源模块的对外连接。本技术方案通过在基板两侧设置电子元件,从而有效提高了模块电源的功率密度。
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,其中,
[0019]图2是本申请提供的电源模块的制作方法的一实施例的流程示意图,
[0023] 图6为本申请提供的电源模块的制作方法的另一实施例的电源模块截面结构示意图,
[0024] 图7为本申请提供的电源模块的制作方法中基板的截面结构示意图。
[0025] 为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述。
[0026] 在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0027] 参阅图1 ,图1是本申请提供的电源模块的一实施例的结构示意图。该电源模块包括基板10、电子元件、插针16以及塑封体15。
[0028] 基板10优选为有机基板。电子元件包括电阻11、电容12、裸芯片13和线的一侧设置有电阻11、电容
[0029] 塑封体15设置于基板10的两侧表面上,封装各电子元件与部分插针16。
[0030] 插针16优选为铜针。在本实施例中,插针16包括圆柱状的铜柱以及围绕铜柱一端设置的保护层。包裹有保护层的一侧的铜柱与基板10连接,具体连接于基板10的引脚处,从而使基板10通过插针16与外部电连接。或者,插针16为两端直径不同的铜柱,其直径较大的一端连接基板10,直径较小的一端远离基板10且位于塑封体15外,用于与外部部件电连接。
[0031] 插针16的设置使得基板10的两侧表面均可进行塑封,并且不需要留出基板10的引脚与外部部件进行电连接,并且插针16还可以承担一部分散热的作用,提高基板10的散热
效率。塑封体15为高导热塑封料制成,保护电子元件以及插针16的保护层或插针16直径较大的部分不外露,并且起到绝缘、防水等作用。
[0032] 在本实施例中塑封体15暴露裸芯片13远离基板10一侧的表面。在其他实施例中,也可以是塑封体15暴露控制芯片18远离基板10一侧的表面。此种设置是为了提高裸芯片13或控制芯片18的散热速度。并且,插针16与暴露一侧表面的裸芯片13位于基板10的不同侧面上,以保证插针16的保护层或直径较大的部分位于塑封体15中。
[0033] 在其他实施例中,电子元件可以根据需求来进行设置,可进行适当的增加或删减,也可根据需要来调整其位置,本实施例仅为示例,并非限定电子元件的种类、数量与排列方式。
[0034] 通过以上结构,增加了基板10连接的电子元件数量,有效提高了电源模块功率密度。
[0035] 参阅图2,图2是本申请提供的电源模块的制作方法的一实施例的流程示意图。
[0038] 本步骤中,基板优选为有机基板,且基板的两面相同,即,在加工过程中当一面设置为第一面时,另一面自动设置为第二面。
[0039] 另外,基板的材料包括环氧树脂类、聚酰亚胺类、BT类、ABF类、陶瓷基类等,在本实施例中基板承载第一电子元件、第二电子元件和插针。
[0041] 具体地,如图3所示,图3为图2中步骤S102完成后的电源模块截面结构示意图,电源模块包括基板30,基板30上设置有第一电子元件。在本实施例中,第一电子元件包括,电阻31、电容32、裸芯片33和线] 其中,第一电子元件电阻31、电容32、裸芯片33和线的第一面连接,具体地,连接方式包括粘接、铆接、焊接、过盈连接和螺栓连接等。
[0044] 为了方便在基板30的第二面上设置第二电子元件与插针,将基板30的第一面上的电阻31、电容32、裸芯片33和线进行翻转,从而实现能够较轻松地在基板30的第二面进行操作。
[0045] 具体地,如图4所示,图4为图2中步骤S103完成后的电源模块截面结构示意图,电源模块包括基板30,基板30的第一面设置有第一电子元件电阻31、电容32、裸芯片33和线的第二面设置有第二电子元件控制芯片42、电感43以及插针41。
[0046] 其中,第一电子元件电阻31、电容32、裸芯片33和线的第一面固定连接,第二电子元件控制芯片42、电感43分别与基板30的第二面固定连接,插针41设置于基板30的第二面上,且垂直于基板30第二面的表面延伸。
[0047] 其中,第一电子元件、第二电子元件以及插针41与基板30连接方式包括但不限于粘接、铆接、焊接、过盈连接和螺栓连接。
[0048] 插针41优选为丁字型铜针。在本实施例中,插针41包括圆柱状的铜柱以及围绕铜柱一端设置的保护层。包裹有保护层的一侧的铜柱与基板30连接,具体连接于基板30的引脚处,从而使基板30通过插针41与外部电连接。或者,插针41为两端直径不同的铜柱,其直
径较大的一端连接基板30,直径较小的一端远离基板30且位于塑封体35外,用于与外部部件电连接。
[0049] 特别地,插针41在基板30的第二面设置两排且插针41垂直于基板30的第二面延伸。本实施例中,基板30的第二面设置两个插针41 ,在其他实施例中,插针41还可以设置更多个。
[0050] 通过在基板30的第一面和第二面分别设置第一电子元件、第二电子元件和插针
[0051] S104,进行塑封,以使塑封体封装电子元件与插针,其中插针的部分暴露于塑封体外,以实现电源模块的对外连接。
[0052] 具体地,如图5所示,图5为图2中步骤S104完成后的电源模块截面结构示意图,电源模块包括基板30,基板30的第一面设置有第一电子元件电阻31、电容32、裸芯片33和线的第二面设置有第二电子元件控制芯片42、电感43以及插针41,塑封体35设置于基板30的两侧表面上,完全封装第一电子元件和第二电子元件,封装部分插针41。
[0053] 其中,塑封体35的材料可以包括但不限于高绝缘导热环氧材料,插针41包括铜柱以及围绕铜柱一端设置的保护层。
[0054] 并且在封装过程中,采用专用双面塑封模具进行封装,双面塑封模具中对应连接基板30第二面的模具设置有插针固定机构座,用于保护插针41一端露出塑封体35表面。插针41包裹有保护层的一侧的铜柱连接基板30,塑封体35封装保护层,未包裹有保护层的一侧的铜柱暴露于塑封体35外,即,塑封体35与插针41的丁字形插头平齐,能够实现插针41的丁字形插头外露,从而实现满足电源模块与外部连接的需要。
[0055] 另外,封装过程中使用的塑封体35温度较高,具体地,高绝缘导热环氧材料在封装过程中为液态,从而保证塑封体35能够有效封装基板30,达到封装目的。
[0056] 在其他实施例中,第一电子元件还可以包括电感、控制芯片,第二电子元件也还可以包括电阻、电容、裸芯片,可以根据需求来进行设置,可进行适当的增加或删减,也可根据需要来调整其位置,本实施例仅为示例,并非限定电子元件的种类、数量与排列方式。
[0057] 通过利用塑封体35对基板30进行封装,实现了基板30上的第一电子元件和第二电子元件与插针41能够防水,防止短路,从而保护电源模块,维持电源模块生命周期的稳定性。
[0058] 基于以上电源模块的制作方法,通过设置插针41延伸至塑封体35外部,从而不需要留出基板30的引脚与外部部件进行电连接,并且插针41还可以承担一部分散热的作用,提高基板30的散热效率,通过在基板30两面设置第一电子元件、第二电子元件和插针41,提高了基板30的功率密度,通过塑封体35对基板30进行封装,并且塑封体35为高导热塑封料制成,保护第一电子元件、第二电子元件以及插针41的保护层或插针41直径较大的部分不外露,起到绝缘、防水等作用。
[0059] 进一步地,为了提高裸芯片的散热效率,本申请提出电源模块的制作方法的另一实施例。具体地,如图6所示,图6为本申请提供的电源模块的制作方法的另一实施例的电源模块截面结构示意图。电源模块包括基板50,基板50上设置有第一电子元件电阻51、电容
52、裸芯片53和线,第二电子元件控制芯片63、电感62以及插针61,其中,第一电子元件电阻51、电容52、裸芯片53和线CN 115279025 A
二电子元件控制芯片63、电感62以及插针61均匀地分布在基板50的第二面并与基板50固定连接。塑封体55设置于基板50的第一面和第二面上,完全封装第一电子元件和第二电子元件,塑封体55与插针61的丁字形插头平齐,能够实现插针61的丁字形插头外露。
[0060] 本实施例中对塑封体55进行研磨,以实现露出裸芯片53远离基板50的表面,从而提高裸芯片53的散热效率。具体地,如图5所示,利用机械研磨设备对塑封体55进行研磨,直至露出裸芯片53远离基板50一侧的表面后,结束研磨。为保证塑封体55第二面的平整,研磨过程中对塑封体55第二面的其他位置也进行研磨,获取平滑的塑封体55第二面,在其他实施例中,还可以只研磨裸芯片53对应的塑封体55的位置。
[0061] 通过上述研磨操作,裸芯片53远离基板50一侧的表面直接暴露在外部,也就是说裸芯片53在工作过程中能直接将部分热量散发在外部,而不会传导至塑封体55,从而能够实现有效提高裸芯片53的散热效率。
[0062] 基于上述技术方案,通过在基板50的两面分别设置第一电子元件、第二电子元件和插针61,能够实现提高模块电源的功率密度,同时结合研磨工艺,能够有效提高裸芯片53的散热效率。
[0063] 在其他实施例中,若需要提高控制芯片63的散热效率,还可以对控制芯片63远离基板50一侧的塑封体55进行研磨处理,从而实现控制芯片63远离基板50的表面露出。
[0064] 再进一步地,电源模块的需求量较大,目前采用自动化生产工艺进行批量生产,为了提高电源模块的生产效率,本申请将基板在加工前进行区域划分,在完成封装后按照划分区域切割基板,从而实现能够一次性生产多个电源模块。
[0065] 如图7所示,图7为本申请提供的电源模块的制作方法中基板的截面结构示意图,基板70上划分为多个区域并做好标记,每个区域内均包括电源模块必须的第一电子元件、第二电子元件和插针,且第一电子元件均匀地分布在基板70的第一面并与基板70固定连接,第二电子元件和插针均匀地分布在基板70的第二面并与基板70固定连接,完成封装工艺后,按照标记对基板70切割,从而获取电源模块单颗产品。
[0066] 通过对基板70进行区域划分,并在完成封装后切割基板70获取多个电源模块单颗产品,从而实现一次性获取成型多个电源模块,提高了电源模块的生产效率。
[0067] 以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
