CN204103744U - 一种mcm封装的电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MCM封装的电源模块，其中电源模块包括：RCC电路，一端开口的管壳，以及与管壳使用平行缝焊接方式焊接的盖板，使管壳与盖板之间为气密性封装；该管壳内设有陶瓷基本，该陶瓷基板上组装有RCC电路的各个元器件和芯片，并且各个芯片均为裸芯片，设在陶瓷基板上；同时RCC电路的各个信号端，并与相对应的陶瓷基板上的焊盘连接，并且所有管脚穿过盖板。本实用新型的制备方法，将电源模块的体积小，并且为气密性封装，从而使本实用新型的应用范围广，移植方便快速。

Description

一种MCM封装的电源模块

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种MCM封装的电源模块。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源可由连续的脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成，也可由非周期性的脉冲来控制控制IC和MOSFET。同时开关电源根据DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式，借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔(Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。还有一种反激式自激变换器，该反激式自激变换器指的是RCC(Ringing Choke Converter)电路，变压器(储能电感)的工作模式处于临界连续状态，可以方便的实现电流型控制，在结构上是单极点系统，容易得到快速稳定的响应，广泛应用于50W以下的开关电源中。

但是，目前大部分采用RCC电路的电源模块均是在一块大面积的线路板上实现特定功能，其基本制备流程是，根据产品参数设计RCC电路原理图并选择元器件，然后按照设计完成的原理图绘制并制作PCB线路板，采用SMT表面组装技术将各个元器件焊接在PCB线路板上。通过上述方式设计的电源模块存在以下缺点：第一，因SMT表面组装技术使PCB线路板面积大，导致了电源模块的体积大；第二，需要配备专门设计的外壳来组装成电源模块成品或者将PCB线路板内嵌到其他产品中，使用不便；第三，因各个元器件采用的SMT表面组装技术为非气密性封装，使其易受外界干扰，因此仅适用于民用行业和一般工业领域如低压小功率模块、家用电气、手机充电器，使其应用范围窄。还存在一个缺点，当电源模块成熟应用时，不能方便转接移植、无法用于汽车、军工等高可靠性行业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种MCM封装的电源模块，该电源模块具有体积小的优点，同时本实用新型阻止了工作寿命期间封装周围潮气侵入，使本实用新型具有良好的可靠性，可应用于多领域。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种MCM封装的电源模块包括RCC电路，还包括：一端开口的管壳，所述管壳的开口端盖有盖板，所述管壳和所述盖板通过平行缝焊接固定；陶瓷基板，所述陶瓷基板设在所述管壳内；所述陶瓷基板上印刷有所述RCC电路的线路，所述线路上设有对应所述RCC电路各个元器件和芯片的焊盘；所有所述芯片均为裸芯片，所述元器件和所述芯片设置在对应的所述焊盘上；多个管脚，所述管脚的一端固定在所述管壳的内壁上，所述管脚分设在所述陶瓷基板的外侧；所述管脚通过金线与所述陶瓷基板上对应的所述焊盘电连接；所有所述管脚均穿过并伸出所述管壳之外。

优选方式为，所述RCC电路包括芯片单元、滤波电容和变压器，所述芯片单元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒装在所述焊盘上；所述变压器的输入端和输出端均通过引线与对应的所述焊盘连接；所述滤波电容焊接在对应的所述焊盘上。

优选方式为，所述陶瓷基板和所述变压器与所述管壳均采用有机粘结膜粘接固定，所述有机粘结膜使所述陶瓷基板和所述变压器均与所述管壳之间留有距离。

优选方式为，所述陶瓷基板与所述管壳之间的留有距离与所述变压器和管壳之间的留有距离相同。

优选方式为，所述管壳选用陶瓷管壳。

优选方式为，所述金线的直径为25-26um。

优选方式为，所述管脚的数量为8个、10个或14个。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：由于本实用新型所述的MCM封装的电源模块包括RCC电路，该RCC电路的线路印制在陶瓷基板上，该线路上设有RCC电路各个元器件和芯片对应的焊盘，所有芯片均为裸芯片，并且元器件和芯片设置在对应的焊盘上；由于所有芯片均为裸芯片，使RCC电路所需的陶瓷基板面积小，从而使本实用新型的整体体积小，也使各个元器件和芯片之间实现了最短信号连接；而陶瓷基板的七层结构很好的避免了信号干扰，使本实用新型的性能稳定。陶瓷基板组装后固定在管壳的内侧，并使RCC电路的各个信号端通过金线管脚连接。其中管壳的开口端盖有盖板，盖板与管壳之间采用平行缝焊接固定，该固定方式使管壳与盖板之间为气密性封装，该气密性封装将电子元器件与外界的潮气隔开，阻止了工作寿命期间封装周围潮气侵入，使本实用新型具有良好的可靠性，与现有电源模块相比增大了使用范围。同时本实用新型使用时通过管脚与外界来固定，使其能够方便快速的移植。

由于所述RCC电路包括芯片单元、滤波电容和变压器，所述芯片单元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒装在所述焊盘上；所述变压器的输入端和输出端均通过引线与对应的所述焊盘连接；所述滤波电容焊接在对应的所述焊盘上；使本实用新型的体积小，并且各个元器件之间最短距离电信号传递，使本实用新型的性能好。

由于所述陶瓷基板与所述管壳之间的留有距离与所述变压器和管壳之间的留有距离相同；使变压器与陶瓷基板上的焊盘不会因受力不均而脱落。

由于所述管壳选用陶瓷管壳，使本实用新型的散热性好。

附图说明

图1是本实用新型MCM封装的电源模块的结构示意图；

图2是图1去掉盖板的俯视图；

图3是本实用新型MCM封装的电源模块的制备方法的流程图；

图4是本实用新型MCM封装的电源模块的RCC电路原理图；

图中：1—管壳、2—盖板、3—管脚、4—陶瓷基板、5—金线、6—变压器、7—滤波电容、8—焊盘、9—引线、Vin+—输入电源正极、Vin-—输入电源负极、Vout+—输出电源正极、Vout-—输出电源负极。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，且不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示，一种MCM封装的电源模块包括RCC电路，其中MCM(multi-chip module)是一种由两个或两个以上裸芯片或者芯片尺寸封装的IC组装在一个基板上的模块，模块组成一个电子系统或子系统。还包括：

一端开口的管壳1，该管壳1表面镀有一层金，本实施例选用陶瓷来制成管壳1，使管壳1的导热性、散热性好；该管壳1的开口端盖有盖板2，该管壳1和盖板2通过平行缝焊接来焊接固定，该平行缝焊接使管壳1和盖板2之间的空间为气密性封装，使RCC电路各个元器件与外界潮气隔离；

陶瓷基板4，该陶瓷基板4通过有机粘结膜粘接在管壳1内，该有机粘结膜的厚度使陶瓷基板4与管壳1内壁之间留有距离，该距离使散热效果好；

该陶瓷基板4上印刷有RCC电路的线路，按照如图4所示的芯片单元、滤波电容7和变压器6的电路原理图印制，线路上设有各个元器件和芯片对应的焊盘8。其中RCC电路的芯片单元包括多片裸芯片，每片裸芯片均倒装在对应的焊盘8上；其中变压器6的输入端和输出端均通过引线9与陶瓷基板4上对应的焊盘8连接，该变压器6也与管壳1采用有机粘结膜粘接固定，该有机粘结膜的厚度使变压器6与管壳1之间留有距离，利于变压器6散热；该距离与陶瓷基板4与管壳1之间的距离相同；使变压器6与焊盘8焊接处不易脱落；其中滤波电容7焊接在对应的焊盘8上。

该陶瓷基板4与PCB线路板功能相同，但是陶瓷基板4包括七层，该七层结构提高了陶瓷基板4上各个元器件之间的信号抗干扰能力。并且陶瓷基板4的热传导效果好，利于本实用新型的气密性封装；

本实施例的管壳1内的管脚3直接与管壳1一起制作出来；管脚3的一端设在管壳1内，另一端穿过并伸到管壳1之外；总共设有8个管脚3，并且分成两排排列在陶瓷基本4的两侧，每排为四个管脚3；其中第一管脚3与输入电源正极Vin+连接、第二管脚3与输入电源负极Vin-连接、第七管脚3与输出电源正极Vout+连接、第八管脚3与输出电源负极Vout-连接，其余的第三管脚3、第四管脚3、第五管脚3和第六管脚3均留着备用；每个管脚3均通过一根直径为25.4um的金线5与陶瓷基板4上对应的焊盘8电连接；管脚3穿过并伸出盖板2之外。本实用新型可通过管脚3与使用环境进行电连接，因此本实用新型的移植非常方便快速。

如图3所示，该图为每个步骤的具体操作流程；本实用新型的MCM封装的电源模块的制备方法，包括以下步骤为：以下所有步骤的操作者均要戴好防静电手环、手指套或防静电手套；

S10、按RCC电路的电气连接关系在陶瓷基板上印刷线路，并在线路上设置有RCC电路的各个元器件和芯片对应的焊盘；

S20、将RCC电路各个元器件和芯片设置在对应的焊盘上；

S21、漆包线去皮、整形、清洗：漆包线作为引线，将漆包线根据变压器所需焊接位置进行弯折，再用高温胶带将漆包线固定在圆柱形的变压器外壳上；然后在实际需要漆包线的长度处标记，将该处的漆包线去皮，并将去皮的漆包线用酒精清洗；再重新将去皮的漆包线固定在圆柱体的外表，将变压器和陶瓷基板的位置固定好后，将漆包线拉至焊盘；将漆包线去皮处均匀上锡，再将带上锡漆包线的变压器和陶瓷基板的焊盘位置放好后，使漆包线的去皮线头在焊盘的中心位置；

S22、上锡：将固定好的陶瓷基板和变压器放在显微镜下，用牙签沾取锡膏涂抹于焊盘上，锡膏要将变压器引线完全覆盖，锡膏要均匀覆盖在焊盘上，略小于焊盘；

S24、陶瓷基板点锡膏、贴装滤波电容：将滤波电容对应的陶瓷基板上的焊盘点上锡膏，避免出现移位、锡少、塌陷、锡桥；用镊子或真空吸笔吸夹取裸滤波电容，按陶瓷基板上的元件分布图指定的位置和方向贴装在陶瓷基板焊盘位置的正上方；在贴装过程中，不可碰到周围元件，贴装要一步到位，贴装后只要符合要求，尽量不要调整，以免引起炉后产品缺陷；检查元件位置，方向是否正确，元件是否翘起；

S25、氮气保护共晶焊接：将共晶炉打开，将已经组装完毕并涂抹锡膏的陶瓷基板放入共晶炉内，关好炉门，检查无误后，点击抽真空，等真空度到达10帕以下时，关闭抽真空，同时点击充气，充氮气保护，点击加热；结束后打开排气，在氮气保护下降温，等温度降到120度时，可以打开炉门将物件取出；

S26、清洗、检查：用镊子夹取少量脱脂棉沾取洗板水轻轻的擦拭焊盘，以洗去助焊剂等杂质；用镊子轻轻的将陶瓷基板和变压器底部的高温胶撕去；用棉棒浸取少量酒精擦拭陶瓷基板和变压器底部，洗去附着的高温胶残余部分；撕高温胶和清洁陶瓷基板和变压器底部，注意变压器和陶瓷基板高度保持一致，避免陶瓷基板和变压器焊接部位因受力不均脱落；用棉棒浸取少量酒精清洁管壳的粘结表面；

S30、陶瓷基板和变压器与管壳的粘接，用金线将管脚与陶瓷基板上对应的焊盘连接；

S31、将管壳放于夹具上，用镊子将有机粘结膜的两层保护膜除去，将有机粘结膜按预定的区域放于管壳内，将陶瓷基板和变压器放于有机粘结膜之上，变压器和陶瓷基板不得接触管壳内壁；将粘贴好管壳放于恒温加热台，温度设定为60℃，使薄膜与管壳间的空气受热逸出，用防静电树脂镊子轻轻按压陶瓷管壳和变压器，使之与管壳粘结区域接触良好；

S32、真空烤箱固化：将已粘贴陶瓷基板和变压器的管壳放入真空烤箱；烤箱参数设置如下：将参数设置为时间4分钟抽真空至100mb,温度设定为153℃，烘烤固化时间为1小时；固化完毕后，打开仓门，等温度降至100℃以下时取出物品；

S33、等离子清洗：将固化好的管壳放入等离子反应仓，关好仓门；工艺启”按钮，开始清洗；清洗完毕，等离子清洗机发出提示，点击“确定”后，关闭提示，取出已清洗品；

S34、点银浆、贴装芯片：将银浆取出置于常温下解冻一个小时；将解冻后的银浆放于点胶机滴筒内，设定氮气气压为0.1MPa，点胶时间为0.01s；将缠绕变压器引线的高温胶带轻轻的去掉，将管壳等离子清洗后放于显微镜下，将银浆点于所需焊盘，银浆量要适宜不可将银浆弄出焊盘；银浆总面积占芯片总面积≥80％,银浆无气泡产生，点与点之间应紧密相连无断胶；打开真空吸放台，用真空吸笔小心的吸起裸片并正确放于已点银浆的焊盘之上，不要放错方向，位置要正；

S35、真空烤箱固化：将管壳放入真空烤箱之内，再设定真空烤箱的参数为时间4分钟抽真空至100mb,温度设定为153℃，烘烤固化时间为1小时(温度升至153℃开始计时)；固化好后等温度降至100℃以下时戴好防静电手套取出物品；

S36、等离子清洗：将管壳放入等离子反应仓，关好仓门；设定参数为，基础压力设置为30pa,射频功率设置为100watts,氩气流量设置为100ml/min,射频时间设置为300seconds；清洗完毕，等离子清洗机发出提示，点击“确定”后，关闭提示，等大约一分钟开启仓门，戴好防静电手套取出已清洗品；

S37、金线键合和拉力测试：按《金线键合作业指导书》操作请；用拉力测试表测试抽样物品的金线焊接强度，本测试为破坏性试验，金线拉力应在3克以上；

S38、管壳和盖板清洗、检查：用棉棒浸取少量酒精清洁管壳的封盖边缘表面；盖板使用等离子清洁，工艺同步骤S26；在显微镜下检查管壳内部有无杂物，检查金线焊接是否完好，检查管壳封盖边缘是否干净；

S39、管壳和盖板烘烤：将盖板盖在管壳上，放入平行封焊机真空烤箱内烘烤，温度设定为100℃，真空度10Pa以下，烘烤时间为12小时；

S40、将盖板盖在管壳的开口端，然后采用平行缝焊接将管壳与盖板焊接固定形成气密性密封，制得MCM封装的电源模块；

S41、压氦：将封好的管壳放于氟油平台氦气压力舱内，拧紧盖板；将压力值设定为0.413MPa；开启机械泵，打开抽气阀门，当真空度降至50Pa以下时，关闭机械泵和抽气阀门。同时打开氦气阀，通入氦气，当氦气气压达到设定值时，设备自动关闭氦气阀。在此压力下保持2小时。在此期间，如果压力值小于设定值时，打开氦气阀，补充氦气；当压氦时间达到时间时，打开放气阀，排净氦气。等氦气排净时，打开氦气压力仓，取出器件；器件用氮气或其他气体清洗一分钟，清洗流量应小于60升每分钟，或放于空气中5分钟，除去管壳附着的氦气。但不可在空气中放置超过15分钟，以免压入的氦气泄露而影响检测结果；

S42、氦质谱检漏；

S43、包装出货。

本实用新型的电源模块的主要技术参数为：输入电源电源为AC180-250V；输入频率为50Hz；输出电压为5V，电流0.3A；稳压精度为5％；工作效率大于75％；电磁兼容符合GB17743-1999要求；功率器件过流保护功能；模块化、低成本。

以上所述本实用新型的较佳实施例而已，且不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种MCM封装的电源模块及制备方便和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种MCM封装的电源模块，包括RCC电路，其特征在于，还包括：

一端开口的管壳，所述管壳的开口端盖有盖板，所述管壳和所述盖板通过平行缝焊接固定；

陶瓷基板，所述陶瓷基板设在所述管壳内；所述陶瓷基板上印刷有所述RCC电路的线路，所述线路上设有对应所述RCC电路各个元器件和芯片的焊盘；所有所述芯片均为裸芯片，所述元器件和所述芯片设置在对应的所述焊盘上；

多个管脚，所述管脚的一端固定在所述管壳的内壁上，所述管脚分设在所述陶瓷基板的外侧；所述管脚通过金线与所述陶瓷基板上对应的所述焊盘电连接；所有所述管脚均穿过并伸出所述管壳之外。

2.根据权利要求1所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述RCC电路包括芯片单元、滤波电容和变压器，所述芯片单元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒装在所述焊盘上；所述变压器的输入端和输出端均通过引线与对应的所述焊盘连接；所述滤波电容焊接在对应的所述焊盘上。

3.根据权利要求2所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述陶瓷基板和所述变压器与所述管壳均采用有机粘结膜粘接固定，所述有机粘结膜使所述陶瓷基板和所述变压器均与所述管壳之间留有距离。

4.根据权利要求3所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述陶瓷基板与所述管壳之间的留有距离与所述变压器和管壳之间的留有距离相同。

5.根据权利要求4所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述管壳选用陶瓷管壳。

6.根据权利要求5所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述金线的直径为25-26um。

7.根据权利要求6所述的MCM封装的电源模块，其特征在于，所述管脚的数量为8个、10个或14个。