CN104319266A - 车用电子元件的密封胶封装结构及胶封方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用电子元件的密封胶封装结构及胶封方法，包括：芯片，具有传感元和芯片PIN针组；电路板，包括基板、第二连接部、第一连接部和电子元件；内部注塑有PIN针组的主体，所述主体形成有一凹腔，该凹腔内形成有电子元件腔和芯片腔；芯片安装在芯片腔内，电路板安装在主体的凹腔内，基板底面与凹腔底面贴合，电子元件插在对应的电子元件腔内，第二连接部与芯片PIN针组连接，第一连接部与主体的PIN针组连接，分两次向凹腔内灌胶，第一次灌胶覆盖电路板并进行自然高温固化，第二次灌胶填满凹腔并进行抽真空高温固化。本发明可以有效防止密封胶流进电子元件腔覆盖电子元件而导致高温固化损坏电子元件，同时芯片安装位置准确，密封性好，结构简单且成本低。

Description

车用电子元件的密封胶封装结构及胶封方法

技术领域

本发明与电路板芯片连接装配后的封装结构有关，具体涉及车用电子元件密封胶封装模块的结构，该结构可用于汽车传感器、电子执行器等电子零部件。

背景技术

目前，汽车传感器、电子执行器等电子零部件中电路板和芯片的连接封装方式主要有注塑式和装配式两种。

注塑式封装方式是将电路板、芯片与接插PIN针或与包含接插头的线束连接在一起固定在一次注塑块上形成一次注塑组件，然后再通过二次注塑成型完整的电子产品。这种成型方式由于二次注塑压力大、温度高，所以电路板、芯片以及接插PIN针或线束很难牢固地固定在一次注塑块上；同时一次注塑组件在二次注塑时上下前后左右六个方向的限位也难以控制，造成芯片的安装位置难以控制，容易产生偏差，引起电子产品的电气参数输出。除此之外，一次注塑与二次注塑之间的气密性比较难保证，并且电气元件经过二次注塑的高温、高压作用后，容易造成物理损伤或产生内应力，出现失效或者存在潜在的失效，给产品可靠性带来隐患。

装配式封装方式是将电路板、芯片以及接插PIN针或与包含接插头的线束连接固定在次级组件上，然后将次级组件与外壳或盖板等装配在一起形成完整的电子产品，这种装配式封装结构往往需要采用密封件或者超声波、激光焊等连接工艺。装配式封装对密封件的性能要求较高，对被连接的两个零件的精度要求也较高，在汽车严酷恶劣的应用环境中易产生泄露失效，如公开号为CN 2896225Y的装配式封装结构在实际应用过程中就出现过泄漏失效的问题。而超声波和激光焊的连接结构对设计要求高，并且生产成本较高。此外，还有些产品对安装精度要求较高，同时要求相互装配的零件具有较高的精度，因此制造难度大大增加。

除了注塑式和装配式连接封装方式外，目前市面上有少量汽车电子零部件产品采用一次灌胶封装，这种一次灌胶封装方式由于胶水与电子元件直接接触造成胶水固化后易产生内应力造成电子元件失效或存在潜在失效的风险，如图1所示的公开号为CN101008660A的发明专利产品，为了连接支架和外壳而灌注的密封胶水固化过程中容易流动覆盖电路板上的电子元件，固化后产生内应力造成电子元件失效，这种失效在实车高温冲击、高频振动环境中表现更加明显。同时，一次灌胶在不规则的空间易发生填充不实、填充不均匀的情况，固化后导致产品表面产生缺陷或者内部空穴，从而产品易发生漏水、漏油、漏气的问题。

汽车发动机系统越来越复杂，对电子零部件的EMC要求越来越高，电子零部件中的电路板通常会集成有多个电阻、电容的等电子元件，无疑对电子元件的保护提出了更高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车用电子元件的密封胶封装结构，可以有效保护电路板上的电子元件，提高产品的可靠性和密封性，同时设计巧妙，结构简单，零件少，易于装配，制造工艺简单，可以作为通用模块灵活运用。此外，本发明还提供一种胶封方法，不但可以有效保护电路板上的电子元件，而且填充密实，防止发生漏水、漏油和漏气的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种车用电子元件的密封胶封装结构，包括：

芯片，具有传感元和芯片PIN针组；

电路板，包括基板、第二连接部、第一连接部和电子元件；

主体，其内部注塑封装有PIN针组，所述主体形成有一凹腔，该凹腔内形成有电子元件腔和芯片腔；

其中，芯片安装在芯片腔内，电路板安装在主体的凹腔内，所述基板底面与凹腔底面贴合，电子元件插在对应的电子元件腔内，第二连接部与芯片PIN针组连接，电路板的第一连接部与主体的PIN针组连接，所述凹腔内灌装有用于封装芯片和电路板的绝缘密封胶。

在上述封装结构中，所述芯片腔的侧面形成有若干凸筋，该凸筋与芯片的对应侧面过盈配合。

其中，所述电路板为硬电路板，其压装在凹腔内。

在上述结构中，所述传感元位于芯片的头部，所述芯片PIN针组的固定端靠近传感元，自由端则向芯片尾部弯折；所述第二连接部插在弯曲的芯片PIN针组下方，且第二连接部与芯片PIN针组对应焊接。所述芯片安装到芯片腔后，芯片顶面与凹腔底面在同一平面内。

优选的，所述绝缘密封胶分两次灌装，其中第一次灌装的绝缘密封胶覆盖电路板并进行自然高温固化，第二次灌装的绝缘密封胶填满凹腔并进行抽真空高温固化。

优选的，所述主体的凹腔中形成有限制电路板位置的定位扣，所述定位扣为两个对称的双楔形扣，每个双楔形扣包括上楔形扣和下楔形扣，两个下楔形扣的内侧面之间的最小距离小于电路板的宽度，所述电路板卡在下楔形扣和凹腔底面之间。

进一步地，所述下楔形扣的内侧面均与凹腔底面垂直，两内侧面之间的距离小于基板的宽度。其中，所述上楔形扣的下底面与凹腔底面之间成锐角，所述下楔形扣的下底面与凹腔底面之间也成锐角，且上楔形扣的下底面与凹腔底面所成的锐角小于下楔形扣的下底面与凹腔底面所成的锐角。

此外，本发明还提供车用电子元件的密封胶封装结构的胶封方法，分两次向凹腔内灌装绝缘密封胶，其中第一次灌装的绝缘密封胶覆盖电路板并进行自然高温固化，这样可以防止密封胶覆盖电路板电子元件造成胶水固化后将其损坏，第二次灌装的绝缘密封胶填满凹腔并进行抽真空高温固化，可以防止填充不实或内部存在气泡。

本发明的有益之处在于：

1)本发明电路板上的电子元件插装在对应的电子元件腔中，同时通过定位扣保证电路板底面与主体的凹腔底面紧密贴合，有效地防止了绝缘密封胶流进电子元件腔并覆盖电路板上的电子元件，避免了高温固化内应力损坏电子元件；

2)本发明的绝缘密封胶可以起到固定作用，使芯片通过较小的压装力安装，不但有效防止了压装力过大损坏芯片和芯片腔，而且保证了芯片的安装位置；

3)本发明采用一次自然高温固化和一次抽真空高温固化的密封胶封装方式，既避免了胶水覆盖电路板电子元件固化后将其损坏，同时保证了胶水固化后填充密实，有效地保证了产品的密封性；

4)本发明采用胶水封装固化后可以裸露单独使用，也可以作为传感器或执行器等汽车电子零部件中的次级组件使用，零件少，结构简化小巧，制造装配工艺简单，成本低，可靠性好。

附图说明

图1是现有的灌胶封装传感器的结构示意图；

图2是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构的立体示意图；

图3是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构中主体的立体示意图；

图4是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构中芯片的立体示意图；

图5是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构中电路板的立体示意图；

图6是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构中电路板的侧视图；

图7是本发明的车用电子元件的密封胶封装结构中的剖视图；

图8是图7的局部放大图。

其中附图标记说明如下：

1 主体                   11PIN 针组

12 电子元件腔            13 芯片腔

131 凸筋                 14 凹腔

19 双楔形扣              191 上楔形扣

1911 上楔形扣的下底面    192 下楔形扣

1921 下楔形扣的下底面    1922 下楔形扣的内侧面

2 芯片                   21 传感元

22 芯片PIN针组

3 电路板                 31 基板

32 第二连接部            33 第一连接部

34 电子元件

4O型圈

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的车用电子元件的密封胶封装结构，如图2所示，包括主体1、芯片2(在本实施例中以霍尔芯片为例进行说明)和电路板3。

如图3所示，主体1内部注塑封装有PIN针组11，所述主体1形成有一凹腔14，该凹腔14内形成有电子元件腔12和芯片腔13。在本实施例中，凹腔14内具有三个电子元件腔12和一个芯片腔13。

芯片2具有传感元21和芯片PIN针组22，如图4所示。在本实施例中，以传感元21位于芯片2头部为例，芯片PIN针组22的固定端靠近传感元21，自由端则向芯片尾部弯折。当然，传感元的位置并不局限于芯片的头部，也可以设置在芯片的底部或者顶部，具体可以根据该封装结构的应用环境设置。

电路板3包括基板31、第二连接部32、第一连接部33和三个电子元件34(如电容、电阻等)，如图5、图6所示，该电路板3为硬电路板。

芯片2安装在芯片腔13内，芯片腔13中除与芯片头部接触的侧面外的其余侧面形成有若干凸筋131，该凸筋131与芯片2的对应侧面小过盈配合，使得在安装过程中芯片2既易于安装又可以准确保证其安装位置。较佳的是，芯片2安装到芯片腔13后芯片顶面与凹腔14底面在同一平面内。由于芯片2安装后还要经过绝缘密封胶水高温固化，因此安装时施加较小的压装力即可，这样既有效防止了压装力过大损坏芯片或主体或传感器，又保证了芯片的安装位置，可以起到很好的密封效果。

电路板3安装在主体1的凹腔14内，其中基板31底面与凹腔14底面贴合。每个电子元件34插在对应的一个电子元件腔12内，第二连接部32与芯片PIN针组22对应焊接，第一连接部33与主体1的PIN针组11对应连接。所述凹腔14内灌装有用于封装芯片2和电路板3的绝缘密封胶。电路板3的第一连接部33和第二连接部32可以为金属连接孔组，也可以为金属PIN针组或者焊锡点组，可以根据连接对象和位置具体设置。

凹腔14内的绝缘密封胶通过注胶机灌装，该绝缘密封胶为环氧树脂(浓度可以根据实际需要改变)，最优的是分两次灌装绝缘密封胶，其中第一次向凹腔14内灌装部分绝缘密封胶以覆盖电路板3并进行自然高温固化，待绝缘密封胶冷却固化后再第二次灌装绝缘密封胶以填满凹腔14，并进行抽真空高温固化。

第一次灌胶是封装电路板3，由于电路板3的基板31底面与凹腔14底面贴合，且环氧树脂胶水有一定浓度，即便电路板3底面与凹腔14底面有小量间隙，采用一次环氧树脂胶水覆盖电路板3并自然高温固化也不会造成胶水渗入电子元件腔12覆盖电路板3底部的电子元件34，因此避免了胶水固化后产生应力造成电子元件损坏，同时具有一定流动性的环氧树脂又可以很好地填充覆盖电路板3。第二次灌胶是进一步封装电路板3以及芯片2，抽真空的目的是为了防止环氧树脂绝缘密封胶在固化过程中少量气泡残留造成空穴或缺陷.当然，为了保证绝缘密封胶填充饱满，抽真空后可进一步补灌少许胶水。

在本实施例中，允许电路板3的基板31底面与主体1的凹腔14底面存在间隙，最大间隙不超过0.25mm，当然若电路板3被限位与凹腔14底面紧密接触更好，这样可以有效保证第一次灌胶过程中胶水不会流入电子元件腔12。

凹腔14中还形成有对称的定位扣，在本实施例中，定位扣为两个对称的双楔形扣19，如图7所示，每个双楔形扣19包括上楔形扣191和下楔形扣192，两个下楔形扣的内侧面1922之间的最小距离小于基板31的宽度。优选的，两个内侧面1922均垂直于凹腔14底面。所述基板31卡在下楔形扣192和凹腔14底面之间。上楔形扣191的下底面1911与凹腔14底面之间成锐角，所述下楔形扣192的下底面1921与凹腔14底面之间也成锐角，且上楔形扣191的下底面1911与凹腔14底面所成锐角小于下楔形扣192的下底面1921与凹腔14底面所成锐角，如图8所示。利用双楔形扣19的塑料弹性强行脱模，上楔形扣191向上向外移动的过程中带动下楔形扣192向上向外移动，从而保证了下楔形扣192顺利脱模。由于双楔形扣19具有一定的弹性，电路板3的基板31能顺利压入两对称双楔形扣19并被下楔形扣192牢牢扣住，同时两楔形扣192还对电路板3进行了有效的横向限位。当然，该定位扣的结构和形状可以采用如楔形扣的其它变形，只要可以实现对电路板3横向限位以及垂直方向限位即可。

装配有电路板3和芯片2的主体1在PIN针组引出固化后可以作为电子零部件(如传感器)直接裸露应用于外部环境，也可以作为次级组件应用于其他电子零部件中(如传感器、电子执行器等)。

在本实施例中，虽然以霍尔芯片为例进行说明，但是由于其它类型的芯片即使原理不同，但芯片结构也大同小异，因此对本领域技术人员来说，可以在上述结构的基础上根据不同芯片的细微差别稍加修改即可适用。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对主体的形状和结构、凹腔和电子元件腔及芯片腔的结构和形状等方面通过任何修改、等同替换、改进等方式所获得的所有其它实施例，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，包括：

芯片(2)，具有传感元(21)和芯片PIN针组(22)；

电路板(3)，包括基板(31)、第二连接部(32)、第一连接部(33)和电子元件(34)；

主体(1)，其内部注塑封装有PIN针组(11)，所述主体(1)形成有一凹腔(14)，该凹腔(14)内形成有电子元件腔(12)和芯片腔(13)；

其中，芯片(2)安装在芯片腔(13)内，电路板(3)安装在主体(1)的凹腔(14)内，所述基板(31)底面与凹腔(14)底面贴合，电子元件(34)插在对应的电子元件腔(12)内，第二连接部(32)与芯片PIN针组(22)连接，电路板(3)的第一连接部(33)与主体(1)的PIN针组(11)连接，所述凹腔(14)内灌装有用于封装芯片(2)和电路板(3)的绝缘密封胶。

2.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述芯片腔(13)的侧面形成有若干凸筋(131)，该凸筋(131)与芯片(2)的对应面过盈配合。

3.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述电路板(3)为硬电路板。

4.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述传感元(21)位于芯片(2)的头部，所述芯片PIN针组(22)的固定端靠近传感元(21)，自由端则向芯片尾部弯折；所述第二连接部(32)插在弯曲的芯片PIN针组(22)下方，且第二连接部(32)与芯片PIN针组(22)对应焊接。

5.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述芯片(2)安装到芯片腔(13)后，芯片顶面与凹腔(14)底面在同一平面内。

6.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述绝缘密封胶分两次灌装，其中第一次灌装的绝缘密封胶覆盖电路板(3)并进行自然高温固化，第二次灌装的绝缘密封胶填满凹腔(14)并进行抽真空高温固化。

7.根据权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述主体(1)的凹腔(14)中形成有限制电路板(3)位置的定位扣，所述定位扣为两个对称的双楔形扣(19)，每个双楔形扣(19)包括上楔形扣(191)和下楔形扣(192)，两个下楔形扣的内侧面(1922)之间的最小距离小于电路板(3)的宽度，所述电路板(3)卡在下楔形扣(192)和凹腔(14)底面之间。

8.根据权利要求7所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述下楔形扣的内侧面(1922)均与凹腔(14)底面垂直，两内侧面(1922)之间的距离小于基板(31)的宽度。

9.根据权利要求7所述的车用电子元件的密封胶封装结构，其特征在于，所述上楔形扣(191)的下底面(1911)与凹腔(14)底面之间成锐角，所述下楔形扣(192)的下底面(1921)与凹腔(14)底面之间也成锐角，且上楔形扣(191)的下底面(1911)与凹腔(14)底面所成的锐角小于下楔形扣(192)的下底面(1921)与凹腔(14)底面所成的锐角。

10.一种如权利要求1所述的车用电子元件的密封胶封装结构的胶封方法，其特征在于，分两次向凹腔(14)内灌装绝缘密封胶，其中第一次灌装的绝缘密封胶覆盖电路板(3)并进行自然高温固化，第二次灌装的绝缘密封胶填满凹腔(14)并进行抽真空高温固化。