CN101854777A - 电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，特征是专用功率电子线路板的制作包括通用功率电线路板基板的制作，包括基板反面带锡铆钉功率铜线和基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线的制作及它们的合并，专用功率模块的制作包括在专用功率电子线路板上焊接市售功率电子元件，保护电子元件、部分控制电子元件并与导热绝缘胶金属板封装，包括在专用功率电子线路板带导热绝缘胶的承载金属板上用集成电路法制作功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件并与线路板相联接和用导热绝缘胶封装。本专用功率电子线板制作简单，适用性强，本专用功率模块集成度高，功率大，可双面冷却和插装。

Description

电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法

技术领域

本发明涉及功率电子线路板和功率模块的制作方法，尤其是涉及一种电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法。

技术背景

目前，功率模块多是将几个耐高电压、大电流的电子元件及保护电子元件集成在一块绝缘金属板上，垂直引线，螺丝联接，密封胶封装，不用功率电子线路板，或用DCB陶瓷覆铜板作简单功率电子线路板。其缺点是：密封胶很厚，只能单面冷却，集成度不高，各厂家生产出来的同种功率模块形状不一，对一个需要多种功率模块的电源来说，设计起来有不少不方便之处。如铜泊板较厚，用DCB陶瓷覆铜板制作功率电子线路板不容易，还有过孔金属化问题不好办。

发明内容

本发明的目的是提供一种电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，以获得功率大、形状规则、两边平整、集成度较高、可以在铝槽中双面冷却并具有某一功能的功率模块。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括单、双面电子线路板的制作，在线路板上加装铜铆钉，在铜铆钉上加焊功率铜线，用铜铆钉铆接线路板两边功率铜线，在无功率电子线路板的绝缘金属板上集成功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件、封装等，特征是它还包括A型、B型、C型、D型、E型、F型通用功率子线路板基板的制作，A型、B型、C型、D型、E型、F型专用功率电子线路板的制作，电源专用功率模块的制作；A型、B型、C型、D型、E型、F型通用功率电子线路板基板的制作通常外包；A型、B型、C型、D型、E型、F型专用功率电子线线路板的制作又包括基板反面带锡铆钉功率铜线及基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线的制作，包括基板反面带锡铆钉功率铜线通过锡铆钉和基板过线孔与基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线、普通铜线、带过锡铆钉孔铜箔相联，包括一次浇铸专用功率电子线路板正反面功率联线；电源专用功率模块的制作包括在长方形功率电子线路板两侧焊接市售功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件并封装，包括在长方环形通用功率电子线路板内侧或两外侧焊接市售功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件并封装，包括在长方形专用功率电子线路板两侧的绝缘承载金属板上用集成电路法制作功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件并与专用功率电子线路板相联接及封装，包括在长方环形专用功率电子线路板内侧或两外侧的绝缘承载金属板上用集成电路法制作功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件并与专用功率电子线路板相联接及封装，前者属厚膜电路法，后者属集成电路法；

A型通用功率电子线路板基板用长方形单面铜箔板腐蚀而成，反面无铜箔，正面全是宽度相同走向不同的长方形铜箔，分为五个区，第1铜箔区是基板正面中间一条与基板长边平行短边垂直贯穿全板的条形铜箔区，由若干个隔离小长方形铜箔构成，基板中间条形铜箔区左侧是第2、3铜箔区，右侧是第4、5铜箔区，第2、4铜箔区均是两边到达基板边缘、两边分别与第1、3和第1、5铜箔区平行和隔开的铜箔区，且均由若干个与基板长边垂直短边平行局部或全部一分为二的小长方形铜泊构成，第3、5铜箔区均是两边到达基板边缘、两边分别与第2、4和第1铜箔区平行和隔开的铜箔区，且均由若干个与基板长边平行短边垂直的小长方形铜箔构成，在3、5铜箔区的对边边缘与2、4铜箔区之间还可以扩展与3、5铜箔区相同的铜箔区，视需要而定，第1铜箔区也作相应扩展，各铜箔区间距、各小块铜箔间距、各小块铜泊大小、孔位、孔径视需要而定；B型通用功率电子线路板基板正面铜箔区的形状与构造与A形通用功率电子线路板基板正面铜箔区的形状与构造相同，B型通用功率电子线路板基板反面有数目与输出引脚数相等、与基板长边平行短边垂直的条形间断铜箔，条形间断铜箔的大小、间距、间断位置、孔位、孔径视需要而定，基板正面第1、3、5铜箔区条形铜箔的垂直投影一定全部与基板反面条形间断铜箔相重合；C型通用功率电子线路板基板有C1型、C2型、C3型三种，均由耐热塑料加导热硅酯用散热良好填料模压而成，包括正面槽区、反面槽区和中位槽底，C1型基板正面槽位、孔位、孔径与B型基板正面相关铜箔位、孔位、孔径相同，C1型基板反正面槽位与B型基板反面条形间断铜箔位相同，但是无间断，C2型基板正面槽分为两部份，一部份槽位与B型基板正面第2、4铜箔区铜箔及相应平行连线同位，另一部份槽与B型基板正面第3、5铜箔区铜箔及3、5铜箔之间的第1铜箔区部份铜箔同位，C2型基板反面槽与C1型基板反面槽相同；C3型基板正面槽分为两部份，一部份与C2型基板正面槽位相同，另一部份与B型基板正面第3、5铜箔区相应槽是无外侧凸边半槽或有外侧凸边全槽，且与C2型基板短边平行，C3型基板反面槽与C2型基板反面槽相同；D型通用功率电子线路板基板构造与C1型基板相同但用陶瓷材料制成，以适应浇铸而产生的高温；C型、D型基板正反面槽深、中位槽底厚度视需要而定，槽中孔位、孔径同B型基板；E型通用功率电子线路基板是用双面铜箔板制作的由内外长方形环界定的环形线路板，基板正面有四个铜箔区，第1、2铜箔区位于基板的两个长边上，长度等于基板内环长边长度，宽度等于内外环间的距离，铜箔区中铜箔为若干条与基板长边垂直短边平行且局部或全部一分为二的条形铜箔，第3铜箔区位于基板长短边上，长度等于外环的宽度，宽度等于内外环间的距离，铜箔区铜箔为若干条与基板短边平行长边垂直的条形间断铜箔，各条形铜箔宽度、间距、孔位、孔径视需要而定，第4铜箔区位于第3铜箔区对面基板长短边上，长度等于外环短边的宽度，宽度等于内外环间的距离，铜箔区铜箔为若干条与基板长边平行短边垂直且一分为二或一分为三的条形间断铜箔，各条形铜箔大小、间距、孔位、孔径视需要而定，基板反面全是与基板长边平行短边垂直的条形间断铜箔、条形间断铜箔的条数与输出引脚数相等，铜箔的长度、宽度、间距视需要而定，基板正面第4铜箔区的条形间断铜箔的垂直投影一定与基板反面的条形间断铜箔相重合；E型通用功率电子线路基板也可以是外长方形和内圆环界定的双面铜箔板；F型通用功率电子线路板基板外形与E型基板相同，由陶瓷材料制造，分为上槽区、下槽区和中位槽底，上下槽的位置和E形基板正反面条形间断铜箔的位置相同，但下槽无间断，槽的深度、孔位、孔径、中位槽底厚度视需要而定。

本发明是在传统电子线路板、面包板的基础上作改进而得到的发明，有以下特点：

1、专用功率电子线路板上装有带锡铆钉功率铜线和带镀锡过锡铆钉孔功率铜线，可以承载大电流，克服了传统单、双面电子线路板薄铜箔和金属化孔不能承受大电流的弱点；

2、采用专用功率电子线路板用厚膜电路法和集成电路法制作功率模块对功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件的数量及功率大小没有限制，容易扩充功率模块的集成度和容量，克服了目前市售功率模块集成度不高容量不大的弱点；

3、通用功率电子线路板基板具有通用性，改变基板孔位、带锡铆钉功率铜线上锡铆钉位置、基板正面功率铜线带镀锡过锡铆钉孔的位置及功率电子元件、保护电子元件、部分控制电子元件的性质和联接点即改变功率模块的功能；

4.本电源功率模块两面平整，可在铝槽中双面冷却，可插装，克服了市售功率模块只能单面冷却的弱点；

5、本发明可以应用于电源以外的功率模块的制作。

附图说明

图1a为A型、B型通用功率电子线路板基板正面铜箔分布图，A型基板反面没有铜箔；

图1b为B型基板反面铜箔分布图；

图1c为一种A型专用功率电子线路板基板正面铜箔分布图；

图2a为C1型、D型通用功率电子线路板基板正面布线槽分布图；

图2b为C2型通用功率电子线路板基板正面布线槽分布图；

图2c为C3型基板正面布线槽分布图；

图2d为C1型、C2型、C3型、D型基板反面布线槽分布图；

图3a为E型通用功率电子线路板基板正面铜箔分布图；

图3b为E型通用功率电子线路板基板反面铜箔分布图；

图4a为四小基板拼焊而成的E型通用功率电子线路板基板图；

图4b为两小基板和功率联线拼焊而成的E型通用功率电子线路板基板图；

图5a为F型通用功率电子线路板基板正面布线槽分布图；

图5b为F型功率电子线路板基板反面布线槽分布图；

图6a为采用A型、B型专用功率电子线路板用厚膜电路法制作的电源专用功率模块半成品示意图；

图6b为市售功率电子元件的示意图；

图7为采用两小基板和功率联线拼焊而成的E型线路板用厚膜电路法制作的专用功率模块半成品示意图；

图8为通过导热绝缘胶放在金属板上的E型专用功率电子线路板示意图；

图9为采用专用功率电子线路板用集成电路法制作的电源功率模块成品示意图；

图10a为置于铝冷却槽中并有冷却液体冷却的电源功率模块示意图；

图10b为带有电源功率模块插座、控制集成电路、功率联线及输入、输出功率接线柱的功率电子线路板示意图；

图11a、b、c为制作带锡铆钉功率铜线的带槽、带下小上大、圆柱形注锡凹坑和固定螺丝的铝板及恒温电炉示意图；

图11d为横截面为长方形或圆形带锡铆钉功率铜线的示意图；

图11e、11f、11g为专用功率电子线路板正反面功率铜线与基板及基板正面功率铜线过线孔中锡铆钉联接关系示意图；

图11h为基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线示意图；

图12a为制作D型、F型专用功率电子线路板的浇铸盒示意图；

图12b为浇铸盒中带功率铜线槽填充块示意图；

图12c为浇铸盒中不带功率铜线槽填充块示意图；

图12d为布线槽因需要而外加的隔堵示意图；

图13a为基板上下功率铜线焊在基板过孔铜铆钉上的结构示意图；

图13b为基板过孔铜铆钉穿过基板上下功率铜线而联合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但应理解本发明的范围并非仅限于这些实施例的范围。

实施例1.以A型、B型、E型通用功率电子线路板基板制作A型、B型、E型专用功率电子线板

以A型、B型、E型通用功率电子线路板基板制作A型、B型、E型专用功率电子线路板的制作方法如下：

1.画出各种电源功率模块元件排列、布线图，确定通用元件排列、布线图和A型、B型、E型通用功率电子线路板基板正反面铜泊分布图，外包定制A型、B型、E型通用功率电子线路板基板，基板上通用孔为直径1毫米的孔位，不打通，到制作A型、B型、E型专用功率电子线路板时再打成直径合适的孔，如图1a、图1b、图3a、图3b、图4a和图4b；

2.制作基板反面带锡铆钉功率铜线：

a.在5毫米以上的铝板上加工与对应功率模块引脚数目相等的n排槽，每一排槽的长、宽、深及槽底的孔位、孔径、孔深视需要而定，孔的直径是下小上大，孔深一般要比基板厚加基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线厚多1.5-2.5毫米，如图11a、图11b、图11c；

b在每一排槽的两端打两个固定基板反面功率铜线的螺孔，基板反面功率铜线的长度视需要而定，对控制性引脚可在引脚部份用功率铜线，其他部份用细线，如图11a、图11b、图11c；

c.把铝板放在恒温电炉上加热至200度并在孔中熔入焊剂和焊锡；

d.把基板反面功率铜线或细铜线置于每一排孔的焊锡上并两端用螺丝垫片固定；

e.功率铜线上锡后连同铝板一起冷却就制得基板反面带锡铆钉功率铜线，如图11d；

3.制作基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线，如图11h；

4.把带锡铆钉功率铜线放在基板反面并让锡铆钉穿过相应基板过线孔；

5.把基板正面功率铜线放在基板正面相应地方，让锡铆钉通过基板正面功率铜线和铜箔相应过线孔并快速焊接，也可以用类似模具用浇铸法制作带铜铆钉功率铜线，但线槽要用耐高温材料制作，铜铆钉要镀锡；

6.焊接其它细联线后，一块A型、B型专用功率电子线路板就制作好了。

实施例2.以C型、D型、F型通用功率电子线路板基板制作C型、D型、F型专用功率电子线路板

以C型、D型、F型通用功率电子线路板基板制作C型、D型、F型专用功率电子线路板的制作方法如下：

1、画出C型、D型、F型通用功率电子线路板基板构造图，外包定制C型、D型、F型基板，如图2a、图2b、图2c、图2d、图5a和图5b；

2、步骤2、3、4、5同实施例1。

实施例3.采用D型、F型通用功率电子线路板基板用浇铸法制作D型、F型专用功率电子线路板

采用D型、F型通用功率电子线路板基板用浇铸法制作D型、F型专用功率电子线路板方法如下：

1.画出D型、F型基板、浇铸盒、带功率铜线槽填充块、无线槽填充块构造图，外包定制D型、F型基板、浇铸盒、带功率铜线槽填充块、无线槽填充块，如图12a、图12b、图12c、图12d；

2.把D型或F型基板正面朝上放入浇铸盒；

3.把带功率铜线槽填充块线槽朝下放入浇铸盒并使填充块线槽与基板反面功率铜线槽输出端的延长线相重合，对F型基板还要在中间放入无线槽填充块；

4.在基板线槽中注入熔化铜水，铜水顺着基板过线孔先填满基板反面线槽和填充块线槽，后填满基板过线孔和基板正面线槽；

5.让装了基板、填充块、铜水的浇铸盒自然冷却，并焊接其它细联线，即得D型、F型全铜专用功率电子线路板。

实施例4.用厚膜电路法制作电源专用功率模块

用厚膜电路法制作电源专用功率模块的方法如下：

1.根据电源功率模块的功能选择合适的通用功率电子线路板基板制作适合本电源专用功率模块的专用功率电子线路板；

2.在线路板的两外侧或内侧及线路板上焊接市售功率电子元件、保护电子元件及部分控制电子元件，如图6a、图6b、图7；

3.在通用冷却工作台上检测功率模块半成品功能达标情况，可用的分类送往封装处；

4.把可用功率模块半成品直接用电子密封胶封装或先通过导热绝缘胶放在金属板上再用电子密封胶封装；

5.对电源功率模块分类打标送库，市售功率电子元件功率小的，既可以先通过另外的专用功率电子线路板做成率大的功率电子元件，再进行本实施例的第二步操作，也可以在同一块专用功率电子线路板上直接合小为大进行本实施例的第二步操作，如图7。

实施例5.用集成电路法制作电源专用功率模块的方法

用集成电路法制作电源功率模块中第1、3、5步与实施例4相同；

第2步为把适合本电源专用功率模块的专用功率电子线路板通过导热绝缘胶放在金属板上，在线路板两外侧或内侧的绝缘承载金属板上用集成电路的方法制作功率电子元件、保护电子元件及部分控制电子元件并与专用功率电子线路板相联接，第4步为把电源功率模块半成品直接用电子密封胶封装。

上述实施例中的电子密封胶可用导热绝缘胶代替；专用功率电子线路板的制作可在专用功率电子线路板基板上进行，如图1c；专用功率电子线路板基板上的功率铜线也可以是曲线，专用功率电子线路板的制作可采取先固定功率电子元件位置，引出线位置再用电子线路板制板软件在计算机上画功率子元件、保护电子元件及部分控制电子元件的联接图，要用功率铜线的地方用功率铜线，其它地方用铜箔或细导线。这里基板正反面功率铜线的制作可以用实施例1的办法，也可以用普通制电子线路板的方法制以DCB陶瓷双面覆厚铜板底材为底的专用功率电子线路板，过孔联线用锡铆钉或铜铆钉，引线另焊。

Claims (5)

1.一种电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，其特征在于：它属于以A型、B型、E型通用功率电子线路板基板制作A型、B型、E型专用功率电子线路板的制作方法，方法如下：

(1).画出各种电源功率模块元件排列、布线图，确定通用元件排列、布线图和A型、B型、E型通用功率电子线路板基板正反面铜泊分布图，外包定制A型、B型、E型通用功率电子线路板基板，基板上通用孔为直径1毫米的孔位，不打通，到制作A型、B型、E型专用功率电子线路板时再打成直径合适的孔；

(2).制作基板反面带锡铆钉功率铜线：

a.在5毫米以上的铝板上加工与对应功率模块引脚数目相等的n排槽，每一排槽的长宽、深及槽底的孔位、孔径、孔深视需要而定，孔的直径是下小上大，孔深一般要比基板厚加基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线厚多1.5-2.5毫米；

b在每一排槽的两端打两个固定基板反面功率铜线的螺孔，基板反面功率铜线的长度视需要而定，对控制性引脚可在引脚部份用功率铜线，其他部份用细线；

c.把铝板放在恒温电炉上加热至200度并在孔中熔入焊剂和焊锡；

d.把基板反面功率铜线或细铜线置于每一排孔的焊锡上并两端用螺丝垫片固定；

e.功率铜线上锡后连同铝板一起冷却就制得基板反面带锡铆钉功率铜线；

(3).制作基板正面带镀锡过锡铆钉孔功率铜线；

(4).把带锡铆钉功率铜线放在基板反面并让锡铆钉穿过相应基板过线孔；

把带锡铆钉功率铜线放在基板反面并让锡铆钉穿过相应基板过线孔；

(5).把基板正面功率铜线放在基板正面相应地方，让锡铆钉通过基板正面功率铜线和铜箔相应过线孔并快速焊接，也可以用类似模具用浇铸法制作带铜铆钉功率铜线，但线槽要用耐高温材料制作，铜铆钉要镀锡；

(6).焊接其它细联线后，一块A型、B型专用功率电子线路板就制作好了。

2.如权利要求1所述的电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，其特征在于：它属于以C型、D型、F型通用功率电子线路板基板制作C型、D型、F型专用功率电子线路板的制作方法，方法如下：

(1)、画出C型、D型、F型通用功率电子线路板基板构造图，外包定制C型、D型、F型基板；

(2)、步骤2、3、4、5同权利要求1。

3.如权利要求1所述的电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，其特征在于：它属于采用D型、F型通用功率电子线路板基板用浇铸法制作D型、F型专用功率电子线路板方法，方法如下：

(1).画出D型、F型基板、浇铸盒、带功率铜线槽填充块、无线槽填充块构造图，外包定制D型、F型基板、浇铸盒、带功率铜线槽填充块、无线槽填充块；

(2).把D型或F型基板正面朝上放入浇铸盒；

(3).把带功率铜线槽填充块线槽朝下放入浇铸盒并使填充块线槽与基板反面功率铜线槽输出端的延长线相重合，对F型基板还要在中间放入无线槽填充块；

(4).在基板线槽中注入熔化铜水，铜水顺着基板过线孔先填满基板反面线槽和填充块线槽，后填满基板过线孔和基板正面线槽；

(5).让装了基板、填充块、铜水的浇铸盒自然冷却，并焊接其它细联线，即得D型、F型全铜专用功率电子线路板。

4.如权利要求1所述的电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，其特征在于：它属于用厚膜电路法制作电源专用功率模块的方法，方法如下：

(1).根据电源功率模块的功能选择合适的通用功率电子线路板基板制作适合本电源专用功率模块的专用功率电子线路板；

(2).在线路板的两外侧或内侧及线路板上焊接市售功率电子元件、保护电子元件及部分控制电子元件；

(3).在通用冷却工作台上检测功率模块半成品功能达标情况，可用的分类送往封装处；

(4).把可用功率模块半成品直接用电子密封胶封装或先通过导热绝缘胶放在金属板上再用电子密封胶封装；

(5).对电源功率模块分类打标送库，市售功率电子元件功率小的，既可以先通过另外的专用功率电子线路板做成率大的功率电子元件，再进行本权利要求的第二步操作，也可以在同一块专用功率电子线路板上直接合小为大进行本权利要求的第二步操作。

5.如权利要求1所述的电源专用功率电子线路板和功率模块的制作方法，其特征在于：它属于用集成电路法制作电源功率模块的方法，方法中第1、3、5步与权利要求4相同；

方法中的第2步为把适合本电源专用功率模块的专用功率电子线路板通过导热绝缘胶放在金属板上，在线路板两外侧或内侧的绝缘承载金属板上用集成电路的方法制作功率电子元件、保护电子元件及部分控制电子元件并与专用功率电子线路板相联接；

方法中的第4步为把电源功率模块半成品直接用电子密封胶封装。

上述权利要求中的电子密封胶可用导热绝缘胶代替；专用功率电子线路板基板上的功率铜线也可以是曲线，专用功率电子线路板的制作可采取先固定功率电子元件位置，引出线位置再用电子线路板制板软件在计算机上画功率子元件、保护电子元件及部分控制电子元件的联接图，要用功率铜线的地方用功率铜线，其它地方用铜箔或细导线，这里基板正反面功率铜线的制作可以用权利要求1的办法，也可以用普通制电子线路板的方法制以DCB陶瓷双面覆厚铜板底材为底的专用功率电子线路板，过孔联线用锡铆钉或铜铆钉，引线另焊。

Images