CN108022736A - 一种微功率电源模块 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微功率电源模块，包括具有上腔和下腔的绝缘底座，所述上腔和所述下腔之间相互绝缘隔离，所述上腔内容纳有磁环变压器，所述绝缘底座还内嵌有贯穿所述上腔的外周部和所述下腔的外周部的引脚，所述引脚的上部具有用于绕制所述磁环变压器的绕线端，所述引脚的下部利用贴片端连接至PCB板，所述PCB板上的元器件位于所述下腔中。上述微功率电源模块，能够简化制作工艺，实现磁环变压器与元器件之间的有效隔离，提高生产效率和可靠性，降低劳动成本。
Description
技术领域
本发明属于电源转换技术领域，特别是涉及一种微功率电源模块。
背景技术
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。目前，数字电视、LED、IT、安防、高铁、智能工厂等新兴领域的智能化应用也将大大推进开关电源市场的发展。开关电源模块是新一代开关电源产品，主要用于民用、工业和军用等领域，包括交换设备、接入设备、移动通信、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，模块电源的应用越来越广泛，尤其是近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，模块电源的增幅已经超出了一次电源。目前市面上微功率DC-DC电源模块有表面贴装(SMD)、单列直插(SIP)和双列直插(DIP)三种封装形式，其中SIP和DIP封装需要人工进行插装，不能满足自动化生产，另一方面随着社会技术的发展，产品要求更加小型化，SMD封装将会成为主流。目前微功率DC-DC电源模块的SMD封装有两种结构形式：1、PCB+引脚+外壳；2、框架+塑封体。第一种封装制作工艺流程：引脚与底壳一体成型，PCB焊接在引脚上，然后进行变压器组装，最后与上盖完成组装，形成成品，此工艺的难点在于引脚与PCB互连焊接以及变压器的组装，目前引脚与PCB互连采用手工焊接，效率慢，焊点一致性差，返修率高，变压器也采用手工焊接方式进行组装，焊点可靠性差；第二种封装制作工艺相对复杂，对组装后的框架、元器件及变压器进行封装后切筋、成型，由于框架和元器件被塑封体包裹，没有裸露在空气中，避免湿气的影响，但带来成品过回流焊时封装体内部陶瓷电容端头连锡短路的风险，因为陶瓷电容端头为纯锡，熔点为232℃，SMT回流峰值温度在245-260℃范围，已经超过锡的熔点。陶瓷电容与其它元器件经SMT组装在框架上后封装成型，形成SMD封装形式，成品在过回流焊时，陶瓷电容端头的锡发生熔融，由于陶瓷电容与塑封料的膨胀系数不一致，导致两者发生分层，在热应力和机械应力的作用下，熔融的锡沿分层处发生流动，造成陶瓷电容两端连锡短路，最终导致整个产品失效。
综合来说，外壳式SMD封装存在变压器组装和引脚焊接工艺复杂问题，不利于实现自动化生产，产能受到限制，还存在变压器组装和引脚焊接人工成本高问题；塑封SMD封装工序复杂，塑封后要进行后固化、切筋、成型等工序，人工成本高，且成品回流存在电容两端连锡短路的风险，降低产品的可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种微功率电源模块，能够简化制作工艺，实现磁环变压器与元器件之间的有效隔离，提高生产效率和可靠性，降低劳动成本。
本发明提供的一种微功率电源模块，包括具有上腔和下腔的绝缘底座，所述上腔和所述下腔之间相互绝缘隔离，所述上腔内容纳有磁环变压器，所述绝缘底座还内嵌有贯穿所述上腔的外周部和所述下腔的外周部的引脚，所述引脚的上部具有用于绕制所述磁环变压器的绕线端，所述引脚的下部利用贴片端连接至PCB板，所述PCB板上的元器件位于所述下腔中。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述绝缘底座的上部还可拆卸式连接有上盖。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述绝缘底座和所述上盖之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述绝缘底座的外周部包围有可拆卸式连接的绝缘外壳。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述绝缘底座与所述绝缘外壳之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述上腔和所述下腔之间利用EMC塑料、LCP塑料或DAP塑料实现相互绝缘隔离。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述引脚为邮票孔式引脚、LGA式引脚或BGA式引脚。
优选的，在上述微功率电源模块中，所述绝缘底座为一体成型式形成上腔和下腔的绝缘底座。
通过上述描述可知，本发明提供的上述微功率电源模块，由于包括具有上腔和下腔的绝缘底座，所述上腔和所述下腔之间相互绝缘隔离，所述上腔内容纳有磁环变压器，所述绝缘底座还内嵌有贯穿所述上腔的外周部和所述下腔的外周部的引脚，所述引脚的上部具有用于绕制所述磁环变压器的绕线端，所述引脚的下部利用贴片端连接至PCB板，所述PCB板上的元器件位于所述下腔中，因此能够简化制作工艺，实现磁环变压器与元器件之间的有效隔离，提高生产效率和可靠性，降低劳动成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种微功率电源模块的示意图；
图2为本申请实施例提供的第四种微功率电源模块的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种微功率电源模块，能够简化制作工艺，实现磁环变压器与元器件之间的有效隔离，提高生产效率和可靠性，降低劳动成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的第一种微功率电源模块如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种微功率电源模块的示意图，该模块包括具有上腔1和下腔2的绝缘底座3，所述上腔1和所述下腔2之间相互绝缘隔离，所述上腔1内容纳有磁环变压器4，所述绝缘底座3还内嵌有贯穿所述上腔1的外周部和所述下腔2的外周部的引脚5，所述引脚5的上部具有用于绕制所述磁环变压器4的绕线端6，所述引脚5的下部利用贴片端7连接至PCB板8，所述PCB板8上的元器件9位于所述下腔中，以避免元器件碰到内壁。
需要说明的是，该模块可用于电源转换器，在该模块中，引脚5内嵌于绝缘底座3内，引脚5的上端作为磁环变压器的绕线端6，下端设计为贴片式，方便自动化贴装，节省人力，降低生产成本，实现自动化生产，整个引脚起到磁环变压器4和元器件9电气连接的桥梁作用，这些引脚5在绝缘底座3中以一定的相对位置固定地摆放，从而形成一个整体。其制作过程如下：首先将绕制完漆包线的磁环变压器4放入绝缘底座3的上腔1中，再将磁环变压器4线头缠绕在绝缘底座3相应的绕线端6上，然后将缠绕好的绕线端6浸锡去除漆包线漆层，且使得磁环变压器4的绕组线与绕线端6实现电气连接，然后将组装好的绝缘底座3和元器件9经贴片机贴装到PCB板8上，经过一次回流焊接可实现PCB板8、元器件9、磁环变压器4与引脚5的电气连接，完成成品制作，此种制作方法结构简单，可实现自动化生产，提高生产效率，降低生产成本和产品不良率。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种微功率电源模块，由于包括具有上腔和下腔的绝缘底座，所述上腔和所述下腔之间相互绝缘隔离，所述上腔内容纳有磁环变压器，所述绝缘底座还内嵌有贯穿所述上腔的外周部和所述下腔的外周部的引脚，所述引脚的上部具有用于绕制所述磁环变压器的绕线端，所述引脚的下部利用贴片端连接至PCB板，所述PCB板上的元器件位于所述下腔中，因此能够简化制作工艺，实现磁环变压器与元器件之间的有效隔离，提高生产效率和可靠性，降低劳动成本。
本申请实施例提供的第二种微功率电源模块，是在上述第一种微功率电源模块的基础上，还包括如下技术特征：
继续参考图1，所述绝缘底座3的上部还可拆卸式连接有上盖10。
需要说明的是，本实施例添加了这种上盖10之后，能够提高操作的便利性和自动化，提高工作效率。
本申请实施例提供的第三种微功率电源模块，是在上述第二种微功率电源模块的基础上，还包括如下技术特征：
所述绝缘底座和所述上盖之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接，这样操作方便又不影响整体的美观。
本申请实施例提供的第四种微功率电源模块，是在上述第一种微功率电源模块的基础上，还包括如下技术特征：
所述绝缘底座的外周部包围有可拆卸式连接的绝缘外壳。
参考图2，图2为本申请实施例提供的第四种微功率电源模块的示意图，在这种方案中，不采用上盖，而是利用绝缘外壳11实现包围式封装，将所有元器件都包裹在其内部，同样能够提高可靠性，需要说明的是，这种绝缘外壳11与绝缘底座相连接，而并不与PCB板连接，绝缘外壳与PCB板之间可以存在一些缝隙，此处并不限制，毕竟PCB板与绝缘底座之间是通过引脚固定的。
本申请实施例提供的第五种微功率电源模块，是在上述第四种微功率电源模块的基础上，还包括如下技术特征：
所述绝缘底座与所述绝缘外壳之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接，这样操作方便，又不影响整体的美观。
本申请实施例提供的第六种微功率电源模块，是在上述第一种至第五种微功率电源模块中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述上腔和所述下腔之间利用EMC塑料、LCP塑料或DAP塑料实现相互绝缘隔离。
其中，所述EMC塑料就是Epoxy Molding Compound，即环氧树脂模塑料，LCP塑料就是Liquid Crystal Polymer，即液晶聚合物塑料，DAP塑料就是聚邻苯二甲酸二稀丙脂塑料，当然这些材质仅是优选方案，实际上还可以根据需要选用其他类似的绝缘材料，此处并不限制。
本申请实施例提供的第七种微功率电源模块，是在上述第一种至第五种微功率电源模块中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述引脚为邮票孔式引脚、LGA式引脚或BGA式引脚。
其中，当采用邮票孔使引脚时，SMT焊接模块后可进行AOI外观检；当采用LGA式引脚时，制作方法较简单，PCB板底部焊盘就是LGA，不需要进行后期加工，当采用BGA式引脚时可增强模块的散热。
本申请实施例提供的第八种微功率电源模块，是在上述第一种至第五种微功率电源模块中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述绝缘底座为一体成型式形成上腔和下腔的绝缘底座。
在这种情况下，绝缘底座通过包括塑料在内的绝缘材料加热融化后一体注入模具内注塑而成，中间绝缘部分和腔体为一体，这样能够保证没有任何缝隙，绝缘效果更好。当然这也仅是一种优选方案，此处并没有排除其他类型的绝缘构造。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种微功率电源模块，其特征在于，包括具有上腔和下腔的绝缘底座，所述上腔和所述下腔之间相互绝缘隔离，所述上腔内容纳有磁环变压器，所述绝缘底座还内嵌有贯穿所述上腔的外周部和所述下腔的外周部的引脚，所述引脚的上部具有用于绕制所述磁环变压器的绕线端，所述引脚的下部利用贴片端连接至PCB板，所述PCB板上的元器件位于所述下腔中。
2.根据权利要求1所述的微功率电源模块，其特征在于，所述绝缘底座的上部还可拆卸式连接有上盖。
3.根据权利要求2所述的微功率电源模块，其特征在于，所述绝缘底座和所述上盖之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接。
4.根据权利要求1所述的微功率电源模块，其特征在于，所述绝缘底座的外周部包围有可拆卸式连接的绝缘外壳。
5.根据权利要求4所述的微功率电源模块，其特征在于，所述绝缘底座与所述绝缘外壳之间为内扣式连接、外扣式连接、点胶连接或超声波焊接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的微功率电源模块，其特征在于，所述上腔和所述下腔之间利用EMC塑料、LCP塑料或DAP塑料实现相互绝缘隔离。
7.根据权利要求1-5任一项所述的微功率电源模块，其特征在于，所述引脚为邮票孔式引脚、LGA式引脚或BGA式引脚。
8.根据权利要求1-5任一项所述的微功率电源模块，其特征在于，所述绝缘底座为一体成型式形成上腔和下腔的绝缘底座。
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| CN112740401A (zh) * | 2018-09-20 | 2021-04-30 | 三菱电机株式会社 | 功率半导体模块以及复合模块 |
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| CN109509631A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-03-22 | 中山市设科电子有限公司 | 一种一体成型电感的线圈生产设备 |
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| CN113507778A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-15 | 广州市爱浦电子科技有限公司 | 一种适用于贴片机自动化生产的贴片微功率电源模块 |
| CN113507778B (zh) * | 2021-07-07 | 2022-08-16 | 广州市爱浦电子科技有限公司 | 一种适用于贴片机自动化生产的贴片微功率电源模块 |
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