CN104602479A - 带散热基板的电源模块的制造方法及其外壳、组装半成品、电源模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小功率的电源模块，尤其是一种带散热基板的电源模块，包括带散热基板的电源模块的组装半成品和外壳，所述组装半成品装入外壳后，固定柱与PIN针分别从外壳的定位孔与通孔中伸出，所述电源模块的灌胶孔位于侧面，所述外壳与作为盖板使用的散热基板通过胶水粘接进行预固定，所述控制基板的密封胶垫抵于外壳的底面上，所述散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙填满灌封胶水；所述外壳的骨位嵌入灌封胶水中，在灌封胶水固化后，骨位与灌封胶水固化形成加强连接结构。相对于现有技术，本发明不仅能使胶水灌满整个电源模块，且胶水不会从功能引脚的引出位置发生泄漏，又不影响电源模块功能引脚的装配。

Description

带散热基板的电源模块的制造方法及其外壳、组装半成品、电源模块

技术领域

本发明涉及一种小功率的电源模块，尤其是一种带散热基板的电源模块的制造方法及其外壳、组装半成品、电源模块产品。

背景技术

目前，大部分带有散热基板结构的电源模块，总体尺寸都较小，基本在2英寸以下。为使产品更小型化，电源结构常采用不灌满(半灌)工艺或不灌胶工艺。不灌满工艺只对包含大功率元器件的散热基板进行灌胶，有一部分元器件不被胶水包围密封。在环境较恶劣(高湿多尘)的条件下，裸漏的电子元器件容易失效，从而引起电源模块故障。

经改进，现常见灌胶的带散热基板的电源模块，包括散热基板、沿PIN针(中文常称为引脚、端子)与固定柱安装于散热基板之上的控制基板和外壳。如图1所示，为该电源模块的外壳的立体图，外壳为扁长方体结构，其顶面可扣盖散热基板，其底面开设有供PIN针伸出的通孔11、12和供固定柱伸出的定位孔13，底面还开设有供胶水灌入的灌胶孔14。由于控制基板对灌胶孔14所起档板的作用，虽然胶水可通过控制基板上的挖空结构进入下层空隙，但胶水的粘力使其难以均匀地填满于散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种不仅能使胶水灌满整个电源模块，且胶水不发生泄漏，起防潮防尘的作用；又不影响电源模块功能引脚的装配，提高电源模块的稳定性与可靠性的带散热基板的电源模块的制造方法。

与此相应，本发明还提供不仅能使胶水灌满整个电源模块，且胶水不发生泄漏，起防潮防尘的作用；又不影响电源模块功能引脚的装配，提高电源模块的稳定性与可靠性的带散热基板的电源模块的外壳、组装半成品及其电源模块。

本发明所采用的技术方案如下：

就方法而言，本发明提供一种带散热基板的电源模块的制造方法，包括如下步骤：备料步骤，选用带台阶的PIN针；选用侧边上开设有挖空结构的控制基板；固定柱与PIN针的固定连接步骤，将固定柱与PIN针通过回流焊焊接于散热基板上；控制基板的固定连接步骤，将相对固定柱与PIN针开有通孔的控制基板焊接在PIN针的台阶上，固定柱与PIN针分别从控制基板所开的通孔中伸出；密封胶垫装配步骤，在两排PIN针上各放置一片相对固定柱与PIN针开有过盈配合的通孔的密封胶垫，形成散热基板与控制基板的组装半成品；装壳预固定步骤，对外壳与作为盖板使用的散热基板进行胶水粘接预固定，即在外壳的限位台阶上涂上胶水，将散热基板与控制基板的组装半成品装入外壳，使散热基板扣合粘接于外壳的限位台阶上；调整外壳侧立步骤，待外壳与散热基板预固定后，侧立带侧面开孔的外壳，让外壳的侧面开孔朝上；灌封步骤，将胶水从外壳的侧面开孔注入，使外壳中的胶水顺着散热基板与控制基板的表面落入外壳底部，并通过控制基板的挖空结构贯通散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙，使胶水沿散热基板与控制基板自下而上逐渐填满散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙。

优选的，所述控制基板与散热基板之间的间距由PIN针的台阶高度决定，调节PIN针的台阶高度，即可调节控制基板与散热基板之间的间距，从而控制胶水灌入各空间间隙的速度。

就产品而言，本发明提供一种外壳，为扁长方体结构，其顶面敞口，其底面开设有供PIN针通过的通孔，以及供固定柱使用的定位孔，其特征在于：外壳的一个侧壁上开设有灌胶孔，外壳侧壁的内表面上设有向外凸的骨位，外壳的敞口表面设有沉槽台阶。

优选的，所述外壳底面的内表面上自侧壁的内表面向内凹设有可供密封胶垫定位的凹槽。

本发明还提供一种带散热基板的电源模块的组装半成品，用于装入上述的外壳中，包括散热基板与控制基板，散热基板上焊接有固定柱和PIN针；控制基板上开设有供PIN针通过的通孔，以及供固定柱使用的定位孔；散热基板与控制基板组装后，固定柱与PIN针分别从控制基板的定位孔与通孔中伸出，其特征在于，还包括扁平形密封胶垫，密封胶垫上与固定柱对应的位置处开设有定位孔，密封胶垫上与PIN针对应的位置处开设有通孔，密封胶垫的定位孔与通孔的尺寸采用过盈配合尺寸，控制基板装上密封胶垫后，固定柱与PIN针分别从密封胶垫的定位孔与通孔中伸出；所述控制基板的侧边上开设有供胶水贯通流动的挖空结构；所述PIN针为阶梯结构，控制基板焊接在PIN针的台阶上。

本发明再提供一种带散热基板的电源模块，包括权利要求5所述的带散热基板的电源模块的组装半成品和权利要求3所述的外壳，所述组装半成品装入外壳后，固定柱与PIN针分别从外壳的定位孔与通孔中伸出，其特征在于：所述电源模块的灌胶孔位于侧面；所述外壳与作为盖板使用的散热基板通过胶水粘接进行预固定，用以防止灌封胶水自外壳与散热基板之间泄漏；所述控制基板的密封胶垫抵于外壳的底面上，用以防止灌封胶水自外壳的通孔与定位孔溢出；所述散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙填满灌封胶水；所述外壳的骨位嵌入灌封胶水中，在灌封胶水固化后，骨位与灌封胶水固化形成加强连接结构，用以防止外壳因胶水热膨胀与散热基板脱离。

本发明的有益效果是，结构简单，不仅能使胶水灌满整个电源模块，且胶水不会从功能引脚的引出位置发生泄漏，又不影响电源模块功能引脚的装配。另一方面，胶水灌满整个电源模块，对电源模块起防潮防尘的作用，从而提高电源模块的稳定性与可靠性。

附图说明

图1是现有的电源模块的外壳的立体结构图；

图2是本发明电源模块的立体爆炸图；

图2-1是本发明电源模块的外壳的立体图；

图2-2是本发明电源模块的外壳的另一视角的立体图；

图3是本发明电源模块的PIN针的立体图；

图4是本发明电源模块的控制基板的立体图；

图5是本发明电源模块的散热基板与控制基板装配后的立体图；

图6是本发明电源模块的散热基板与控制基板的组装半成品的立体爆炸图；

图7-1是本发明电源模块的装配成品未灌封前的立体图；

图7-2是本发明电源模块的装配成品未灌封前的立体剖面图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进，在对本发明的具体实施方式进行详细说明之前，先对背景技术部分所提到的现有技术结合附图加以说明。

图1示出了现有常见的带散热基板结构的电源模块的外壳，为扁长方体结构，其顶面可扣盖散热基板，其底面开设有供PIN针伸出的通孔11、12，底面还开设有供胶水灌入的灌胶孔14。

遵循上述初始技术方案的结构，当灌胶孔14开设在底面，胶水需经控制基板灌入下层空隙，由于控制基板对灌胶孔所起档板的作用，虽然胶水可通过控制基板上的挖空结构进入下层空隙，但胶水的粘力使其难以均匀地填满于散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙。即便借助外部旋转力，边转边灌胶，由于电子器件在外壳内的分布没有规律，旋转对胶水所产生的力必不完全均衡，因此胶水沉降的均匀性较差，胶水膨胀对各器件的所产生的应力不可控。在变压器等对压应力敏感的器件上，极易因灌封造成性能不良。另，由于胶水的粘力，使空隙中的小气泡难以在快速旋转灌胶的过程中排出，也会造成一定的灌封问题。这一系列问题中最根本的问题就是，底部灌封时胶水难以发挥自然力的作用，而必须依靠外力的辅助作用。

对于这种电源模块，一味通过外力来改善灌封的填充效果，会导致灌封工艺实施难度的不断增大。若不增设工艺，胶水仅通过自身流动来填充于小型电源模块的外壳中，则在胶水粘力及控制基板阻挡力的双重作用下，极易造成灌封填充不够的问题。也就是说，不突破灌封制造方法，就难以改善带散热基板结构的电源模块的灌封问题。

本发明的具体实施方式，就是针对现有技术中的带散热基板结构的电源模块所作出的改进。本发明的基本改进思路是，打破传统的底部灌封工艺，创新为侧立灌封，并从工艺的角度，重新对电源模块的组成构件进行功能拆解和再设计。

据此思路，本发明首先创新电源模块灌封的工艺方法，一种电源模块的制造方法，包括如下步骤：

备料步骤，选用带台阶的PIN针；选用侧边上开设有挖空结构的控制基板；

固定柱与PIN针的固定连接步骤，将固定柱与PIN针通过回流焊焊接于散热基板上；

控制基板的固定连接步骤，将相对固定柱与PIN针开有通孔的控制基板焊接在PIN针的台阶上，固定柱与PIN针分别从控制基板所开的通孔中伸出；

密封胶垫装配步骤，在两排PIN针上各放置一片相对固定柱与PIN针开有过盈配合的通孔的密封胶垫，形成散热基板与控制基板的组装半成品；

装壳预固定步骤，采用胶水粘接对外壳与作为盖板使用的散热基板进行预固定，即在外壳的限位台阶上涂上胶水，将散热基板与控制基板的组装半成品装入外壳，使散热基板扣合粘接于外壳的限位台阶上；

调整外壳侧立步骤，待外壳与散热基板预固定后，侧立带侧面开孔的外壳，让外壳的侧面开孔朝上；

灌封步骤，将胶水从外壳的侧面开孔注入，使外壳中的胶水顺着散热基板与控制基板的表面落入外壳底部，并通过控制基板的挖空结构贯通散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙，使胶水沿散热基板与控制基板自下而上逐渐填满散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙。

再基于此种创新的电源模块的制造方法的工艺需求，改进实现该制造方法的相关构件的结构，包括PIN针、控制基板、外壳以及散热基板与控制基板组装的半成品。其中，PIN针需选用阶梯式PIN针。控制基板需在侧边上开设挖空结构，尤其在对应灌胶孔的侧边上需开设挖空结构，以通过挖空结构使控制基板两边的空腔构成连通器结构，即可借助大气压强对胶水面的作用力，驱使胶水在两个空腔中的填充面相平，不相平时就相互流动。

外壳需在一个侧壁上开设有灌胶孔，以便胶水从基板的侧面灌入，而非正对着基板面灌入。

一种电源模块的组装半成品，用于装入上述外壳中，包括散热基板与控制基板，散热基板上焊接有固定柱和PIN针；控制基板上开设有供PIN针通过的通孔，以及供固定柱使用的定位孔；散热基板与控制基板组装后，固定柱与PIN针分别从控制基板的定位孔与通孔中伸出，还包括扁平形密封胶垫，密封胶垫上与固定柱对应的位置处开设有定位孔，密封胶垫上与PIN针对应的位置处开设有通孔，密封胶垫的定位孔与通孔的尺寸采用过盈配合尺寸，控制基板装上密封胶垫后，固定柱与PIN针分别从密封胶垫的定位孔与通孔中伸出；控制基板的侧边上开设有供胶水贯通流动的挖空结构；PIN针为阶梯结构，控制基板焊接在PIN针的台阶上。从而通过密封胶垫，对外壳上除灌胶孔外的其他开孔进行全面密封。

通过以上各构件的改进，即可支持外壳侧立灌封工艺的实现，并保证胶水不发生泄漏。而由该侧立灌封制造方法亦可获得一种新的电源模块，电源模块的灌胶孔位于侧面；外壳与作为盖板使用的散热基板通过胶水粘接进行预固定，用以防止灌封胶水自外壳与散热基板之间泄漏；控制基板的密封胶垫抵于外壳的底面上，用以防止灌封胶水自外壳的通孔与定位孔溢出；散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙填满灌封胶水；外壳的骨位嵌入灌封胶水中，在灌封胶水固化后，骨位与灌封胶水固化形成加强连接结构，用以防止外壳因胶水热膨胀与散热基板脱离。

本发明通过对电源模块的灌封制造方法进行创新，并综合考虑灌封制造方法的实现条件后，对电源模块的各个组成构件进行功能拆解，再巧妙地依拆解功能设计出具体的结构，以让胶水借助自然力，通过连通器原理，依靠大气压强对胶水面的作用力，驱使胶水在两个空腔中的填充面相平，不相平时就相互流动，直到相平时即停止流动。如此就可很好地实现胶水在外壳中的均匀填充。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图2，为本发明电源模块的立体爆炸图。一种带散热基板的电源模块，包括防护外壳1、密封胶垫2、控制基板3、散热基板4、固定螺母柱5、连接PIN针6。

具体地，参考图2-1，为本发明电源模块的外壳的立体图。防护外壳1采用一体化注塑成型，具备一定的塑性，可以与散热基板4使用过盈配合而不破裂。防护外壳1顶部设置有供输入PIN针使用的通孔11、供输出PIN针使用的通孔12、定位孔13、灌胶孔14。通孔11与通孔12为电源模块功能引脚的伸出孔位，连接PIN针6可从通孔11、通孔12穿过，固定螺母柱5可从定位孔13穿过。

进一步地，参考图2-2，为本发明电源模块的外壳的另一视角的立体图。灌胶孔14设置在防护外壳侧面，防护外壳1内腔设置有限位台阶15和倒扣骨位16。限位台阶15主要控制散热基板4的装配距离，倒扣骨位16用于防止防护外壳1因胶水热膨胀与散热基板4脱离，当胶水灌满整个电源模块后，倒扣骨位16嵌入胶水中，在胶水固化后，倒扣骨位16与固化后的胶水形成加强连接。外壳底面的内表面上自侧壁的内表面向内凹设有可供密封胶垫2定位的凹槽17。

进一步地，参考图3，为本发明电源模块的PIN针的立体图。连接PIN针6为铜质PIN针，连接PIN针表层镀金，连接PIN针6带有台阶61，台阶61用于限制控制基板3的高度。

具体地，参考图4与图5，图4为本发明电源模块的控制基板的立体图，图5为本发明电源模块的散热基板与控制基板装配后的立体图。控制基板3为FR4基板，控制基板3设置有供输入PIN针焊接的通孔31、供输出PIN针焊接的通孔32、基板定位孔33。优选地，散热基板4为铝质基板，上面布有电气连接线路与元器件焊盘，固定螺母柱5与连接PIN针6使用回流焊工艺焊接于散热基板4上面，然后，控制基板3焊接在连接PIN针6的台阶61之上，固定螺母柱5从控制基板3的基板定位孔33穿过，连接PIN针6分别从控制基板3的通孔31、通孔32穿过。

优选地，参考图6，为本发明电源模块的散热基板与控制基板的组装半成品的立体爆炸图，其中示出密封胶垫的立体结构。密封胶垫2为绝缘弹性硅胶，具有弹性，可扩展，可压缩。密封胶垫2设置有供输入PIN针使用的通孔21、供固定螺母柱使用的定位孔22，定位孔22为通孔结构，密封胶垫的通孔21、定位孔21的尺寸比PIN针6和固定螺母柱5的截面尺寸小，使用过盈配合尺寸。其装配方法是，PIN针6从通孔21穿过，固定螺母柱5从定位孔22穿过，密封胶垫2放置于控制基板3上面。控制基板3的电气输入端与输出端分别放置1片密封胶垫2。然后，在防护外壳1的限位台阶15使用自动点胶机涂上固定胶水，最后把散热基板4与控制基板3组装的半成品装入防护外壳1，待胶水固化后，把电源模块侧立，参考图7-1和图7-2，其防护外壳1的灌胶孔14朝上，使用自动灌胶机从灌封通孔14灌注胶水，胶水即可填满散热基板4与控制基板3的空间间隙，由于密封胶垫2的扩展密封保护，胶水不会从防护外壳1的通孔11、12及定位孔13中漏出。可见，本发明的结构可以满足电源模块的密封需求，电子元器件在胶水的保护下，可在环境较恶劣(高湿多尘)的条件下延长使用寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带散热基板的电源模块的制造方法，包括如下步骤：

备料步骤，选用带台阶的PIN针；选用侧边上开设有挖空结构的控制基板；

固定柱与PIN针的固定连接步骤，将固定柱与PIN针通过回流焊焊接于散热基板上；

控制基板的固定连接步骤，将相对固定柱与PIN针开有通孔的控制基板焊接在PIN针的台阶上，固定柱与PIN针分别从控制基板所开的通孔中伸出；

密封胶垫装配步骤，在两排PIN针上各放置一片相对固定柱与PIN针开有过盈配合的通孔的密封胶垫，形成散热基板与控制基板的组装半成品；

装壳预固定步骤，对外壳与作为盖板使用的散热基板进行胶水粘接预固定，即在外壳的限位台阶上涂上胶水，将散热基板与控制基板的组装半成品装入外壳，使散热基板扣合粘接于外壳的限位台阶上；

调整外壳侧立步骤，待外壳与散热基板预固定后，侧立带侧面开孔的外壳，让外壳的侧面开孔朝上；

灌封步骤，将胶水从外壳的侧面开孔注入，使外壳中的胶水顺着散热基板与控制基板的表面落入外壳底部，并通过控制基板的挖空结构贯通散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙，使胶水沿散热基板与控制基板自下而上逐渐填满散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙。

2.按照权利要求1所述的电源模块的制造方法，其特征在于：所述控制基板与散热基板之间的间距由PIN针的台阶高度决定，调节PIN针的台阶高度，即可调节控制基板与散热基板之间的间距，从而控制胶水灌入各空间间隙的速度。

3.一种外壳，为扁长方体结构，其顶面敞口，其底面开设有供PIN针通过的通孔，以及供固定柱使用的定位孔，其特征在于：外壳的一个侧壁上开设有灌胶孔，外壳侧壁的内表面上设有向外凸的骨位，外壳的敞口表面设有沉槽台阶。

4.按照权利要求3所述的外壳，其特征在于：所述外壳底面的内表面上自侧壁的内表面向内凹设有可供密封胶垫定位的凹槽。

5.一种带散热基板的电源模块的组装半成品，用于装入权利要求3或4所述的外壳中，包括散热基板与控制基板，散热基板上焊接有固定柱和PIN针；控制基板上开设有供PIN针通过的通孔，以及供固定柱使用的定位孔；散热基板与控制基板组装后，固定柱与PIN针分别从控制基板的定位孔与通孔中伸出，其特征在于，还包括扁平形密封胶垫，密封胶垫上与固定柱对应的位置处开设有定位孔，密封胶垫上与PIN针对应的位置处开设有通孔，密封胶垫的定位孔与通孔的尺寸采用过盈配合尺寸，控制基板装上密封胶垫后，固定柱与PIN针分别从密封胶垫的定位孔与通孔中伸出；所述控制基板的侧边上开设有供胶水贯通流动的挖空结构；所述PIN针为阶梯结构，控制基板焊接在PIN针的台阶上。

6.一种带散热基板的电源模块，包括权利要求5所述的带散热基板的电源模块的组装半成品和权利要求3或4所述的外壳，所述组装半成品装入外壳后，固定柱与PIN针分别从外壳的定位孔与通孔中伸出，其特征在于：所述电源模块的灌胶孔位于侧面；所述外壳与作为盖板使用的散热基板通过胶水粘接进行预固定，用以防止灌封胶水自外壳与散热基板之间泄漏；所述控制基板的密封胶垫抵于外壳的底面上，用以防止灌封胶水自外壳的通孔与定位孔溢出；所述散热基板、控制基板与外壳之间的空间间隙填满灌封胶水；所述外壳的骨位嵌入灌封胶水中，在灌封胶水固化后，骨位与灌封胶水固化形成加强连接结构，用以防止外壳因胶水热膨胀与散热基板脱离。