CN115190706A - 一种电子产品的双面封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子产品的双面封装结构。本发明的封装结构包括封装PCBA、塑封体、内部引脚组件、外部引脚、壳体、底板；其中PCBA上固定有功率管、芯片、磁芯、内部引脚组件等器件；PCBA上下面通过塑封工艺整体覆盖塑封体；塑封后的产品，进行切割以及打磨后，漏出PCBA的内部引脚腿，然后进行外部引脚的焊接；将焊接好的PCBA上下面涂敷导热硅脂或导热胶，装入壳体和底板组装后形成的腔体内；壳体和底板装配前需要在两者配合的止口的凹槽内涂敷锡膏，采用高温回流焊接为一体。本发明的封装结构具有体积小、散热优良、安装简单可靠、引脚强度高、屏蔽性能优越、环境适应性好等优点，能够提高电子产品在使用过程中的可靠性。

Description

一种电子产品的双面封装结构

技术领域

本发明属于电子产品的塑封技术领域，特别是一种电子产品的双面封装结构。

背景技术

在当今消费电子、汽车电子，以及要求更高的航空、航天及军工产业领域中，对电子产品具有小型化、模块化、高功率密度、高集成化以及高可靠性等特点的要求越来越高。目前的高功率密度的PCBA在需要散热的情况下，一般使用灌封胶进行整体灌封，但是灌封胶存在导热系数较低、狭小空间无法注满等缺陷，限制了发展前景。同时越来越多的PCBA采用芯片的微电子封装工艺，使用热固性和热塑性材料塑封形成模块，虽然在一定范围内可以提供热、机械性能、隔绝外部环境等方面进行保护，但是在高功率密度、严苛的使用环境下，却保护有限。

塑封工艺生产的产品，一般采用底面基板或者框架的结构，无法整体包覆塑封模块。现有技术下的塑封模块，在客户端使用时一般采用单面传导散热方式，无法克服PCBA另外一侧器件存在的热阻大、温升高的缺陷。且塑封模块的框架上常见的引脚一般为芯片设计，无法满足高电流、大重量的塑封模块固定强度的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出一种电子产品的双面封装结构，提供了一种电子产品塑封后的引脚焊接、外表面包覆金属壳体的方法，能显著改善散热途径的热阻，具有塑封工艺简单、散热效果良好、体积小、安装方便、环境适应性好、引脚强度高、高电磁屏蔽性能等特点，从而显著提高电子产品的可靠性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电子产品的双面封装结构，包括PCBA、底板、壳体、塑封体、内部引脚组件和外部引脚；其中PCBA上固定有需要散热的功率管、芯片和磁芯，且PCBA上焊接有内部引脚组件；PCBA安装于塑封体的腔体内，且PCBA上下面通过塑封体包裹；塑封后的产品模块可被切割成所需的形状并打磨漏出内部引脚组件，内部引脚组件铆接外部引脚，并回流焊接；塑封后的产品模块安装于壳体内，壳体下表面装配底板对产品模块进行固定。

进一步地，所述内部引脚组件包括引脚帽和引脚腿，所述引脚腿的顶部中间位置设有凹槽，焊接引脚帽之后，在两者之间形成密封的空腔，便于后期焊接外部引脚。

进一步地，所述塑封体包括由下至上设置的塑封下模具和塑封上模具，焊接有内部引脚组件的PCBA放置于塑封下模具的腔体内，塑封上模具与塑封下模具进行合模以对PCBA进行压紧固定；塑封上模具上设有进胶口，塑封上模具与塑封下模具内设有进胶流道，通过进胶口和进胶流道对PCBA上下面同时进行塑封，形成塑封的产品模块。

进一步地，所述外部引脚底部采用正方形，引脚腿顶部的凹槽采用圆孔；外部引脚底部正方形的四个直角与圆孔通过过盈铆接、回流焊接的方式进行固定。

进一步地，塑封后的产品模块上下面涂覆导热材料后与壳体、底板接触。

进一步地，所述壳体与底板之间采用锡膏、高温回流的方式进行固定。

针对上述封装结构的装配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，组装焊接引脚帽和引脚腿形成内部引脚组件，之后将内部引脚组件焊接到PCBA上；

步骤2，清洗PCBA，之后将其装配入塑封体内并进行注胶塑封，形成双面塑封产品模块。

步骤3，按照需求对塑封产品模块进行打磨、切割；

步骤4，对步骤3处理后的模块铆接、回流焊接外部引脚；

步骤5，在焊接好的模块上下面涂覆导热材料，并在底板与壳体配合的止口凹槽内里涂覆锡膏，之后依次将焊接好的模块与壳体、底板进行装配；

步骤6，对通过上述步骤组装好的模块进行回流焊接

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1)本发明整体具有塑封工艺简单、散热效果良好、体积小、安装方便、环境适应性好、引脚强度高、高电磁屏蔽性能等特点，能显著提高电子产品的可靠性。

2)壳体与底板之间采用锡膏、高温回流的方式进行固定，进一步降低壳体与底板之间的热阻，从而显著改善PCBA上表面的发热器件通过塑封体—壳体—底板路径的散热能力。

3)外部引脚底部正方形四个直角与圆孔通过过盈铆接、回流焊接的方式进行固定，保证了产品引脚基本的机械强度。

4)产品模块的引脚采用前期埋入塑封体内，后期打磨漏出来，再铆接、焊接加长引脚的方式，克服了最终的产品引脚前期直接焊接到PCBA给塑封模具及工艺带来的一系列的问题，如每一块PCBA的引脚的外形尺寸、焊接一致性要求高，另外塑封模具通过与PCB上的引脚精密配合形成的细小间隙(一般要求小于0.03mm)以保护塑封过程中用的环氧胶不会污染超出塑封体的引脚表面。

5)塑封体的壳体能够有效隔绝外部环境，比如高湿、盐雾等严苛环境对产品内部的影响，另外也可以显著提高电磁屏蔽性能，从而提高产品的可靠性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明PCBA示意图。

图2为本发明内部引脚组件示意图。

图3为本发明PCBA塑封模过程示意图，其中图(a)为塑封过程爆炸图，图(b)为塑封过程中的剖视图。

图4为本发明PCBA塑封后示意图。

图5为本发明塑封体打磨/切割后示意图。

图6为本发明产品焊接外部引脚示意图。

图7为本发明产品组装壳体示意图。

图8为本发明产品最终剖面图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在一个实施例中，提供了一种电子产品的双面封装结构，包括PCBA 1、底板10、壳体9、塑封体6、内部引脚组件2/3和外部引脚7/8；其中PCBA 1上固定有需要散热的功率管、芯片和磁芯，且PCBA上焊接有内部引脚组件2/3；塑封过程中PCBA放置于塑封模具4/5的腔体内，且PCBA上下面通过塑封体6包裹；塑封后的产品模块可被切割成所需的形状并打磨漏出内部引脚组件，内部引脚组件铆接外部引脚，并回流焊接；塑封后的产品模块安装于壳体内，壳体下表面装配底板对产品模块进行固定。

结合图2，所述内部引脚组件2包括引脚帽2.1和引脚腿2.2，所述引脚腿2.2的顶部中间位置设有凹槽，焊接引脚帽2.1之后，在两者之间形成密封的空腔，便于后期焊接外部引脚7/8。将焊接好的内部引脚组件2与PCBA1进行焊接，如图1所示。

这里，引脚帽2.1和引脚腿2.2之间采用锡焊的方式进行固定。

这里，根据产品实际外界引脚的需求，可设置相适应的不同外径和数量的内部引脚。

结合图3，所述塑封体包括由下至上设置的塑封下模具4和塑封上模具5，焊接有内部引脚组件的PCBA 1放置于塑封下模具4的腔体内，塑封上模具5与塑封下模具4进行合模以对焊接有内部引脚组件的PCBA 1进行固定；塑封上模具上设有进胶口，塑封上模具5与塑封下模具4内设有进胶流道，通过进胶口和进胶流道对PCBA上下面同时进行塑封，形成塑封的产品模块如图4所示。按照需求对塑封产品模块进行打磨，漏出模块上的磁芯、内部引脚腿2.2/3.2，使用切割机将打磨完的产品切割成所需外形，例如，将打磨后的模块按照图4中的A-A、B-B、C-C、D-D方向进行切割，留下PCBA的最终塑封体外形，如图5所示。

如图6所示，将外部引脚7/8与图5所示的塑封体组件进行焊接。为了保证焊接强度，外部引脚7/8底部采用正方形，内部引脚组件引脚腿2.2/3.2顶部的中间凹槽采用圆孔，所述正方形的四个直角与圆孔通过过盈铆接、回流焊接的方式进行固定，保证了产品引脚基本的机械强度。

如图7、图8所示，在图6所示的组件上表面涂覆导热硅脂或导热胶11，然后放入壳体9的腔体内；接着在组件下表面涂覆导热硅脂或导热胶11，并在底板10与壳体9配合的止口凹槽内涂覆锡膏12，之后在壳体9的下表面组装底板10。最后将组装好的模块回流，将壳体9和底板10焊接为一体。

这里，底板、壳体采用高导热系数的金属作为材料。壳体能够有效隔绝外部环境，比如高湿、盐雾等严苛环境对产品内部的影响，另外也可以显著提高电磁屏蔽性能，从而提高产品的可靠性。

针对上述封装结构的装配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，组装焊接引脚帽和引脚腿形成内部引脚组件，之后将内部引脚组件焊接到PCBA上；

步骤2，清洗PCBA，之后将其装配入塑封体内并进行注胶塑封，形成双面塑封产品模块。

步骤3，按照需求对塑封产品模块进行打磨、切割；

步骤4，对步骤3处理后的模块铆接、回流焊接外部引脚；

步骤5，在焊接好的模块上下面涂覆导热材料，并在底板与壳体配合的止口凹槽内里涂覆锡膏，之后依次将焊接好的模块与壳体、底板进行装配；

步骤6，对通过上述步骤组装好的模块进行回流焊接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电子产品的双面封装结构，其特征在于，包括PCBA、底板、壳体、塑封体、内部引脚组件和外部引脚；其中PCBA上固定有需要散热的功率管、芯片和磁芯，且PCBA上焊接有内部引脚组件；PCBA通过塑封工艺将上下面通过塑封体包裹；塑封后的产品模块被切割、打磨形成所需的形状并漏出内部引脚组件，内部引脚组件铆接外部引脚，并回流焊接；塑封后的产品模块安装于壳体内，壳体下表面装配底板对产品模块进行固定。

2.根据权利要求1所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，所述内部引脚组件包括引脚帽和引脚腿，所述引脚腿的顶部中间位置设有凹槽，焊接引脚帽之后，在两者之间形成密封的空腔，便于后期焊接外部引脚。

3.根据权利要求1所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，所述塑封体包括由下至上设置的塑封下模具和塑封上模具，焊接有内部引脚组件的PCBA放置于塑封下模具的腔体内，塑封上模具与塑封下模具进行合模以对PCBA进行压紧固定；塑封上模具上设有进胶口，塑封上模具与塑封下模具内设有进胶流道，通过进胶口和进胶流道对PCBA上下面同时进行塑封，形成塑封的产品模块。

4.根据权利要求1或2所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，所述外部引脚底部采用正方形，引脚腿顶部的凹槽采用圆孔；外部引脚底部正方形的四个直角与圆孔通过过盈铆接、回流焊接的方式进行固定。

5.根据权利要求1所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，塑封后的产品模块上下面涂覆导热材料后与壳体、底板接触。

6.根据权利要求5所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，所述导热材料采用导热硅脂或导热胶。

7.根据权利要求1所述的电子产品的双面封装结构，其特征在于，所述壳体与底板之间采用锡膏、高温回流的方式进行固定。

8.针对权利要求1至7任意一项所述封装结构的装配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，组装焊接引脚帽和引脚腿形成内部引脚组件，之后将内部引脚组件焊接到PCBA上；

步骤2，清洗PCBA，之后将其装配入塑封体内并进行注胶塑封，形成双面塑封产品模块；

步骤3，按照需求对塑封产品模块进行打磨、切割；

步骤4，对步骤3处理后的模块铆接、回流焊接外部引脚；

步骤5，在焊接好的模块上下面涂覆导热材料，并在底板与壳体配合的止口凹槽内里涂覆锡膏，之后依次将焊接好的模块与壳体、底板进行装配；

步骤6，对通过上述步骤组装好的模块进行回流焊接。

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