一種mcm封裝的電源模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種MCM封裝的電源模塊，其中電源模塊包括：RCC電路，一端開口的管殼，以及與管殼使用平行縫焊接方式焊接的蓋板，使管殼與蓋板之間為氣密性封裝；該管殼內(nèi)設(shè)有陶瓷基本，該陶瓷基板上組裝有RCC電路的各個元器件和芯片，并且各個芯片均為裸芯片，設(shè)在陶瓷基板上；同時RCC電路的各個信號端，并與相對應(yīng)的陶瓷基板上的焊盤連接，并且所有管腳穿過蓋板。本實用新型的制備方法，將電源模塊的體積小，并且為氣密性封裝，從而使本實用新型的應(yīng)用范圍廣，移植方便快速。
【專利說明】一種MCM封裝的電源模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種MCM封裝的電源模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源可由連續(xù)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制1C和M0SFET構(gòu)成，也可由非周期性的脈沖來控制控制1C和M0SFET。同時開關(guān)電源根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式，借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾(Royer)轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式DC/DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。還有一種反激式自激變換器，該反激式自激變換器指的是RCC (Ringing Choke Converter)電路,變壓器(儲能電感)的工作模式處于臨界連續(xù)狀態(tài)，可以方便的實現(xiàn)電流型控制，在結(jié)構(gòu)上是單極點系統(tǒng)，容易得到快速穩(wěn)定的響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于50W以下的開關(guān)電源中。
[0003]但是，目前大部分采用RCC電路的電源模塊均是在一塊大面積的線路板上實現(xiàn)特定功能，其基本制備流程是，根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計RCC電路原理圖并選擇元器件，然后按照設(shè)計完成的原理圖繪制并制作PCB線路板，采用SMT表面組裝技術(shù)將各個元器件焊接在PCB線路板上。通過上述方式設(shè)計的電源模塊存在以下缺點:第一，因SMT表面組裝技術(shù)使PCB線路板面積大，導(dǎo)致了電源模塊的體積大;第二，需要配備專門設(shè)計的外殼來組裝成電源模塊成品或者將PCB線路板內(nèi)嵌到其他產(chǎn)品中，使用不便；第三，因各個元器件采用的SMT表面組裝技術(shù)為非氣密性封裝，使其易受外界干擾，因此僅適用于民用行業(yè)和一般工業(yè)領(lǐng)域如低壓小功率模塊、家用電氣、手機充電器，使其應(yīng)用范圍窄。還存在一個缺點，當電源模塊成熟應(yīng)用時，不能方便轉(zhuǎn)接移植、無法用于汽車、軍工等高可靠性行業(yè)。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種MCM封裝的電源模塊，該電源模塊具有體積小的優(yōu)點，同時本實用新型阻止了工作壽命期間封裝周圍潮氣侵入，使本實用新型具有良好的可靠性，可應(yīng)用于多領(lǐng)域。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種MCM封裝的電源模塊包括RCC電路，還包括:一端開口的管殼，所述管殼的開口端蓋有蓋板，所述管殼和所述蓋板通過平行縫焊接固定；陶瓷基板，所述陶瓷基板設(shè)在所述管殼內(nèi)；所述陶瓷基板上印刷有所述RCC電路的線路，所述線路上設(shè)有對應(yīng)所述RCC電路各個元器件和芯片的焊盤；所有所述芯片均為裸芯片，所述元器件和所述芯片設(shè)置在對應(yīng)的所述焊盤上；多個管腳，所述管腳的一端固定在所述管殼的內(nèi)壁上，所述管腳分設(shè)在所述陶瓷基板的外側(cè)；所述管腳通過金線與所述陶瓷基板上對應(yīng)的所述焊盤電連接；所有所述管腳均穿過并伸出所述管殼之外。
[0006]優(yōu)選方式為，所述RCC電路包括芯片單元、濾波電容和變壓器，所述芯片單元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒裝在所述焊盤上；所述變壓器的輸入端和輸出端均通過引線與對應(yīng)的所述焊盤連接；所述濾波電容焊接在對應(yīng)的所述焊盤上。
[0007]優(yōu)選方式為，所述陶瓷基板和所述變壓器與所述管殼均采用有機粘結(jié)膜粘接固定，所述有機粘結(jié)膜使所述陶瓷基板和所述變壓器均與所述管殼之間留有距離。
[0008]優(yōu)選方式為，所述陶瓷基板與所述管殼之間的留有距離與所述變壓器和管殼之間的留有距離相同。
[0009]優(yōu)選方式為，所述管殼選用陶瓷管殼。
[0010]優(yōu)選方式為，所述金線的直徑為25_26um。
[0011]優(yōu)選方式為，所述管腳的數(shù)量為8個、10個或14個。
[0012]采用上述技術(shù)方案后，本實用新型的有益效果是:由于本實用新型所述的MCM封裝的電源模塊包括RCC電路，該RCC電路的線路印制在陶瓷基板上，該線路上設(shè)有RCC電路各個元器件和芯片對應(yīng)的焊盤，所有芯片均為裸芯片，并且元器件和芯片設(shè)置在對應(yīng)的焊盤上；由于所有芯片均為裸芯片，使RCC電路所需的陶瓷基板面積小，從而使本實用新型的整體體積小，也使各個元器件和芯片之間實現(xiàn)了最短信號連接；而陶瓷基板的七層結(jié)構(gòu)很好的避免了信號干擾，使本實用新型的性能穩(wěn)定。陶瓷基板組裝后固定在管殼的內(nèi)側(cè)，并使RCC電路的各個信號端通過金線管腳連接。其中管殼的開口端蓋有蓋板，蓋板與管殼之間采用平行縫焊接固定，該固定方式使管殼與蓋板之間為氣密性封裝，該氣密性封裝將電子元器件與外界的潮氣隔開，阻止了工作壽命期間封裝周圍潮氣侵入，使本實用新型具有良好的可靠性，與現(xiàn)有電源模塊相比增大了使用范圍。同時本實用新型使用時通過管腳與外界來固定，使其能夠方便快速的移植。
[0013]由于所述RCC電路包括芯片單元、濾波電容和變壓器，所述芯片單元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒裝在所述焊盤上；所述變壓器的輸入端和輸出端均通過引線與對應(yīng)的所述焊盤連接；所述濾波電容焊接在對應(yīng)的所述焊盤上；使本實用新型的體積小，并且各個元器件之間最短距離電信號傳遞，使本實用新型的性能好。
[0014]由于所述陶瓷基板與所述管殼之間的留有距離與所述變壓器和管殼之間的留有距離相同；使變壓器與陶瓷基板上的焊盤不會因受力不均而脫落。
[0015]由于所述管殼選用陶瓷管殼，使本實用新型的散熱性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型MCM封裝的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1去掉蓋板的俯視圖；
[0018]圖3是本實用新型MCM封裝的電源模塊的制備方法的流程圖；
[0019]圖4是本實用新型MCM封裝的電源模塊的RCC電路原理圖；
[0020]圖中:1一管殼、2—蓋板、3—管腳、4一陶瓷基板、5—金線、6—變壓器、7—濾波電容、8—焊盤、9一引線、Vin+—輸入電源正極、Vin-—輸入電源負極、Vout+—輸出電源正極、Vout--輸出電源負極。

【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，且不用于限定本實用新型。
[0022]如圖1和圖2所示，一種MCM封裝的電源模塊包括RCC電路，其中MCM(mult1-chipmodule)是一種由兩個或兩個以上裸芯片或者芯片尺寸封裝的IC組裝在一個基板上的模塊，模塊組成一個電子系統(tǒng)或子系統(tǒng)。還包括:
[0023]—端開口的管殼1，該管殼I表面鍍有一層金，本實施例選用陶瓷來制成管殼I，使管殼I的導(dǎo)熱性、散熱性好；該管殼I的開口端蓋有蓋板2，該管殼I和蓋板2通過平行縫焊接來焊接固定，該平行縫焊接使管殼I和蓋板2之間的空間為氣密性封裝，使RCC電路各個元器件與外界潮氣隔離；
[0024]陶瓷基板4，該陶瓷基板4通過有機粘結(jié)膜粘接在管殼I內(nèi)，該有機粘結(jié)膜的厚度使陶瓷基板4與管殼I內(nèi)壁之間留有距離，該距離使散熱效果好；
[0025]該陶瓷基板4上印刷有RCC電路的線路，按照如圖4所示的芯片單元、濾波電容7和變壓器6的電路原理圖印制，線路上設(shè)有各個元器件和芯片對應(yīng)的焊盤8。其中RCC電路的芯片單元包括多片裸芯片，每片裸芯片均倒裝在對應(yīng)的焊盤8上；其中變壓器6的輸入端和輸出端均通過引線9與陶瓷基板4上對應(yīng)的焊盤8連接，該變壓器6也與管殼I采用有機粘結(jié)膜粘接固定，該有機粘結(jié)膜的厚度使變壓器6與管殼I之間留有距離，利于變壓器6散熱；該距離與陶瓷基板4與管殼I之間的距離相同；使變壓器6與焊盤8焊接處不易脫落；其中濾波電容7焊接在對應(yīng)的焊盤8上。
[0026]該陶瓷基板4與PCB線路板功能相同，但是陶瓷基板4包括七層，該七層結(jié)構(gòu)提高了陶瓷基板4上各個元器件之間的信號抗干擾能力。并且陶瓷基板4的熱傳導(dǎo)效果好，利于本實用新型的氣密性封裝；
[0027]本實施例的管殼I內(nèi)的管腳3直接與管殼I 一起制作出來；管腳3的一端設(shè)在管殼I內(nèi)，另一端穿過并伸到管殼I之外；總共設(shè)有8個管腳3，并且分成兩排排列在陶瓷基本4的兩側(cè)，每排為四個管腳3 ;其中第一管腳3與輸入電源正極Vin+連接、第二管腳3與輸入電源負極Vin-連接、第七管腳3與輸出電源正極Vout+連接、第八管腳3與輸出電源負極Vout-連接，其余的第三管腳3、第四管腳3、第五管腳3和第六管腳3均留著備用；每個管腳3均通過一根直徑為25.4um的金線5與陶瓷基板4上對應(yīng)的焊盤8電連接；管腳3穿過并伸出蓋板2之外。本實用新型可通過管腳3與使用環(huán)境進行電連接，因此本實用新型的移植非常方便快速。
[0028]如圖3所示，該圖為每個步驟的具體操作流程；本實用新型的MCM封裝的電源模塊的制備方法，包括以下步驟為:以下所有步驟的操作者均要戴好防靜電手環(huán)、手指套或防靜電手套；
[0029]S10、按RCC電路的電氣連接關(guān)系在陶瓷基板上印刷線路，并在線路上設(shè)置有RCC電路的各個元器件和芯片對應(yīng)的焊盤；
[0030]S20、將RCC電路各個元器件和芯片設(shè)置在對應(yīng)的焊盤上；
[0031]S21、漆包線去皮、整形、清洗:漆包線作為引線，將漆包線根據(jù)變壓器所需焊接位置進行彎折，再用高溫膠帶將漆包線固定在圓柱形的變壓器外殼上；然后在實際需要漆包線的長度處標記，將該處的漆包線去皮，并將去皮的漆包線用酒精清洗；再重新將去皮的漆包線固定在圓柱體的外表，將變壓器和陶瓷基板的位置固定好后，將漆包線拉至焊盤；將漆包線去皮處均勻上錫，再將帶上錫漆包線的變壓器和陶瓷基板的焊盤位置放好后，使漆包線的去皮線頭在焊盤的中心位置；
[0032]S22、上錫:將固定好的陶瓷基板和變壓器放在顯微鏡下，用牙簽沾取錫膏涂抹于焊盤上，錫膏要將變壓器引線完全覆蓋，錫膏要均勻覆蓋在焊盤上，略小于焊盤；
[0033]S24、陶瓷基板點錫膏、貼裝濾波電容:將濾波電容對應(yīng)的陶瓷基板上的焊盤點上錫膏，避免出現(xiàn)移位、錫少、塌陷、錫橋；用鑷子或真空吸筆吸夾取裸濾波電容，按陶瓷基板上的元件分布圖指定的位置和方向貼裝在陶瓷基板焊盤位置的正上方；在貼裝過程中，不可碰到周圍元件，貼裝要一步到位，貼裝后只要符合要求，盡量不要調(diào)整，以免引起爐后產(chǎn)品缺陷；檢查元件位置，方向是否正確，元件是否翹起；
[0034]S25、氮氣保護共晶焊接:將共晶爐打開，將已經(jīng)組裝完畢并涂抹錫膏的陶瓷基板放入共晶爐內(nèi)，關(guān)好爐門，檢查無誤后，點擊抽真空，等真空度到達10帕以下時，關(guān)閉抽真空，同時點擊充氣，充氮氣保護，點擊加熱；結(jié)束后打開排氣，在氮氣保護下降溫，等溫度降到120度時，可以打開爐門將物件取出；
[0035]S26、清洗、檢查:用鑷子夾取少量脫脂棉沾取洗板水輕輕的擦拭焊盤，以洗去助焊劑等雜質(zhì)；用鑷子輕輕的將陶瓷基板和變壓器底部的高溫膠撕去；用棉棒浸取少量酒精擦拭陶瓷基板和變壓器底部，洗去附著的高溫膠殘余部分；撕高溫膠和清潔陶瓷基板和變壓器底部，注意變壓器和陶瓷基板高度保持一致，避免陶瓷基板和變壓器焊接部位因受力不均脫落；用棉棒浸取少量酒精清潔管殼的粘結(jié)表面；
[0036]S30、陶瓷基板和變壓器與管殼的粘接，用金線將管腳與陶瓷基板上對應(yīng)的焊盤連接;
[0037]S31、將管殼放于夾具上，用鑷子將有機粘結(jié)膜的兩層保護膜除去，將有機粘結(jié)膜按預(yù)定的區(qū)域放于管殼內(nèi)，將陶瓷基板和變壓器放于有機粘結(jié)膜之上，變壓器和陶瓷基板不得接觸管殼內(nèi)壁；將粘貼好管殼放于恒溫加熱臺，溫度設(shè)定為60°C，使薄膜與管殼間的空氣受熱逸出，用防靜電樹脂鑷子輕輕按壓陶瓷管殼和變壓器，使之與管殼粘結(jié)區(qū)域接觸良好；
[0038]S32、真空烤箱固化:將已粘貼陶瓷基板和變壓器的管殼放入真空烤箱；烤箱參數(shù)設(shè)置如下:將參數(shù)設(shè)置為時間4分鐘抽真空至lOOmb，溫度設(shè)定為153°C，烘烤固化時間為1小時；固化完畢后，打開倉門，等溫度降至100°C以下時取出物品；
[0039]S33、等離子清洗:將固化好的管殼放入等離子反應(yīng)倉，關(guān)好倉門；工藝啟”按鈕，開始清洗；清洗完畢，等離子清洗機發(fā)出提示，點擊“確定”后，關(guān)閉提示，取出已清洗品；
[0040]S34、點銀漿、貼裝芯片:將銀漿取出置于常溫下解凍一個小時；將解凍后的銀漿放于點膠機滴筒內(nèi)，設(shè)定氮氣氣壓為0.1MPa，點膠時間為0.01s ;將纏繞變壓器引線的高溫膠帶輕輕的去掉，將管殼等離子清洗后放于顯微鏡下，將銀漿點于所需焊盤，銀漿量要適宜不可將銀漿弄出焊盤；銀漿總面積占芯片總面積> 80%，銀漿無氣泡產(chǎn)生，點與點之間應(yīng)緊密相連無斷膠；打開真空吸放臺，用真空吸筆小心的吸起裸片并正確放于已點銀漿的焊盤之上，不要放錯方向，位置要正；
[0041]S35、真空烤箱固化:將管殼放入真空烤箱之內(nèi)，再設(shè)定真空烤箱的參數(shù)為時間4分鐘抽真空至lOOmb，溫度設(shè)定為153°C，烘烤固化時間為1小時(溫度升至153°C開始計時)；固化好后等溫度降至100°C以下時戴好防靜電手套取出物品；
[0042]S36、等離子清洗:將管殼放入等離子反應(yīng)倉，關(guān)好倉門；設(shè)定參數(shù)為，基礎(chǔ)壓力設(shè)置為30pa，射頻功率設(shè)置為lOOwatts，氬氣流量設(shè)置為100ml/min，射頻時間設(shè)置為300seconds ;清洗完畢，等離子清洗機發(fā)出提示，點擊“確定”后，關(guān)閉提示，等大約一分鐘開啟倉門，戴好防靜電手套取出已清洗品；
[0043]S37、金線鍵合和拉力測試:按《金線鍵合作業(yè)指導(dǎo)書》操作請；用拉力測試表測試抽樣物品的金線焊接強度，本測試為破壞性試驗，金線拉力應(yīng)在3克以上；
[0044]S38、管殼和蓋板清洗、檢查:用棉棒浸取少量酒精清潔管殼的封蓋邊緣表面；蓋板使用等離子清潔，工藝同步驟S26 ;在顯微鏡下檢查管殼內(nèi)部有無雜物，檢查金線焊接是否完好，檢查管殼封蓋邊緣是否干凈；
[0045]S39、管殼和蓋板烘烤:將蓋板蓋在管殼上，放入平行封焊機真空烤箱內(nèi)烘烤，溫度設(shè)定為100°c，真空度1Pa以下，烘烤時間為12小時；
[0046]S40、將蓋板蓋在管殼的開口端，然后采用平行縫焊接將管殼與蓋板焊接固定形成氣密性密封，制得MCM封裝的電源模塊；
[0047]S41、壓氦:將封好的管殼放于氟油平臺氦氣壓力艙內(nèi)，擰緊蓋板；將壓力值設(shè)定為0.413MPa;開啟機械泵，打開抽氣閥門，當真空度降至50Pa以下時，關(guān)閉機械泵和抽氣閥門。同時打開氦氣閥，通入氦氣，當氦氣氣壓達到設(shè)定值時，設(shè)備自動關(guān)閉氦氣閥。在此壓力下保持2小時。在此期間,如果壓力值小于設(shè)定值時,打開氦氣閥,補充氦氣；當壓氦時間達到時間時，打開放氣閥，排凈氦氣。等氦氣排凈時，打開氦氣壓力倉，取出器件；器件用氮氣或其他氣體清洗一分鐘，清洗流量應(yīng)小于60升每分鐘,或放于空氣中5分鐘,除去管殼附著的氦氣。但不可在空氣中放置超過15分鐘，以免壓入的氦氣泄露而影響檢測結(jié)果；
[0048]S42、氦質(zhì)譜檢漏；
[0049]S43、包裝出貨。
[0050]本實用新型的電源模塊的主要技術(shù)參數(shù)為:輸入電源電源為AC180-250V ;輸入頻率為50Hz ;輸出電壓為5V，電流0.3A ;穩(wěn)壓精度為5% ;工作效率大于75% ;電磁兼容符合GB17743-1999要求；功率器件過流保護功能；模塊化、低成本。
[0051]以上所述本實用新型的較佳實施例而已，且不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同一種MCM封裝的電源模塊及制備方便和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種MCM封裝的電源模塊，包括RCC電路，其特征在于，還包括: 一端開口的管殼，所述管殼的開口端蓋有蓋板，所述管殼和所述蓋板通過平行縫焊接固定； 陶瓷基板，所述陶瓷基板設(shè)在所述管殼內(nèi)；所述陶瓷基板上印刷有所述RCC電路的線路，所述線路上設(shè)有對應(yīng)所述RCC電路各個元器件和芯片的焊盤；所有所述芯片均為裸芯片，所述元器件和所述芯片設(shè)置在對應(yīng)的所述焊盤上； 多個管腳，所述管腳的一端固定在所述管殼的內(nèi)壁上，所述管腳分設(shè)在所述陶瓷基板的外側(cè)；所述管腳通過金線與所述陶瓷基板上對應(yīng)的所述焊盤電連接；所有所述管腳均穿過并伸出所述管殼之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述RCC電路包括芯片單元、濾波電容和變壓器，所述芯片單元包括多片裸芯片，每片所述裸芯片均倒裝在所述焊盤上；所述變壓器的輸入端和輸出端均通過引線與對應(yīng)的所述焊盤連接；所述濾波電容焊接在對應(yīng)的所述焊盤上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述陶瓷基板和所述變壓器與所述管殼均采用有機粘結(jié)膜粘接固定，所述有機粘結(jié)膜使所述陶瓷基板和所述變壓器均與所述管殼之間留有距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述陶瓷基板與所述管殼之間的留有距離與所述變壓器和管殼之間的留有距離相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述管殼選用陶瓷管殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述金線的直徑為25_26um0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MCM封裝的電源模塊，其特征在于，所述管腳的數(shù)量為8個、10個或14個。
【文檔編號】H01L23/498GK204103744SQ201420552190
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】于會慶, 牛停舉, 于示強, 徐獻增 申請人:山東歐龍電子科技有限公司