一种陶瓷封装型数字隔离器的制作方法

1.本发明涉及电子封装领域，尤其涉及一种陶瓷封装型数字隔离器。


背景技术：

2.隔离器，其可用于电路中以确保不同电压场域下的安全性和讯号传输的稳定性。最早的隔离器是采用光耦合组件，以光为媒介传输信号，通过输入端发出光线实现电——光——电的转换，再将信号耦合至输出端。
3.但随着科技的进步，光电耦合器由于尺寸大、速度慢、功耗高、衰减快等缺陷，逐渐被数字隔离器所替代。而目前数字隔离器普遍采用塑料进行封装，引脚会从封装的两侧伸出以连接信号的输入与输出端，其中塑料材料拥有的良好绝缘性可将数字隔离器的输入端与输出端通道进行隔离，但塑料材料在使用一段时间后或处于潮湿及恶劣环境下时不可避免地会受到湿气或化学物等的破坏和腐蚀，进而造成胶体膨胀甚至是裂解，结果便是会导致塑料体所封装数字隔离器不能正常工作。
4.所以针对上述情况有必要设计出更好的数字隔离器，以让数字隔离器具有更优异的机械性能、散热性能和更长的使用寿命，甚至在恶劣条件下长时间使用也能显著减少耐压能力下降、表面漏电爬电及击穿等不良现象的发生。


技术实现要素：

5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种陶瓷封装型数字隔离器，包括焊盘、聚酰亚胺模压层、双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板、聚酰亚胺阻焊层、第一变压器芯片、第二变压器芯片和键合金线，其特征在于，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板上设置有焊盘，其中所述焊盘共有十六个，为对称、等距排列，且每个焊盘上均开设有贯穿式导电孔；所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板通过光刻工艺将聚酰亚胺涂覆于其底面的焊盘之间，进而形成聚酰亚胺阻焊层；所述第一变压器芯片和第二变压器芯片通过纳米银胶固定于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面，且通过使用键合金线来对两者与双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板之间进行电性导通；其中所述第一变压器芯片和第二变压器芯片亦通过键合金线分别与其相邻近的八个焊盘电性导通；所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的顶部采用聚酰亚胺进行膜压包覆，于固化后形成聚酰亚胺模压层。优选的，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面设计有电器隔离区。
6.优选的，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板具体是采用氧化铝作为陶瓷基材的，而所述氧化铝需先在其上下两面电镀上65um
±
15um的铜，然后在上下两层铜的表面再电镀以一层厚度≥3um的镍，最后在上下两层镍的表面亦电镀一层厚度≥0.05um的金，成型的双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板整体约厚630um左右。
7.优选的，设置在所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板上的十六个焊盘，在固装时应突出、高于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的底面。
8.优选的，所述第一变压器芯片具体是通过键合金线与第九焊盘至第十六焊盘相电性导通，而第二变压器芯片则是通过键合金线与第一焊盘至第八焊盘相电性导通。
9.优选的，与所述第二变压器芯片相连接的八个焊盘的作用分别是为vdd1、gnd1、ina、inb、outc、outd、en1和gnd1。
10.优选的，与所述第一变压器芯片相连接的八个焊盘的作用分别是为gnd2、en2、ind、inc、outb、outa、gnd2和vdd2。
11.优选的，所述聚酰亚胺阻焊层是将聚酰亚胺光刻胶涂覆于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的整个底面，并预留焊盘固定尺寸的图形暗区进行光固化，固化后使用有机溶剂进行清晰所得，其中聚酰亚胺阻焊层的厚度为30um
±
5um，而聚酰亚胺阻焊层与每个焊盘之间的相隔宽度不得超过50um。
12.优选的，所述第一变压器芯片和第二变压器芯片固定所使用的纳米银胶在受压后不得超出这两者的覆盖面积，亦不得外溢至电器隔离区。
13.优选的，所述一种陶瓷封装型数字隔离器在固化完成后贴合于uv膜的黏合面上，通过切割机按设计尺寸进行切割来形成单颗的、完整的数字隔离器，然后再将uv膜过光固化机以取用。
14.本发明的有益效果为：1）本发明于数字隔离器原有贴片类的封装结构基础上进行改进，取消原贴片类金属引脚导通的输入端与输出端，本发明采用双面厚膜镀镍陶瓷基板进行封装，可在内部变压器芯片与隔离通道距离尺寸不变的情况下缩小封装体尺寸，且陶瓷封装型数字隔离器可增大焊脚，让后续数字隔离器与pcb基板贴片面积增加，进而提高焊接性能和贴片良率，使贴装更加方便快捷，且同时具备更优异的散热效果；2）为了进一步提高电器绝缘性，本发明使用了光刻工艺将聚酰亚胺材料在底面形成聚酰亚胺阻焊层，另外还通过模压工艺将聚酰亚胺材料在双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面形成聚酰亚胺模压层，从而让本发明具有高绝缘、可耐高电流及电压的优点，这样的设计不仅能有效保护键合金线和变压器芯片，还能在不改变变压器芯片与隔离通道尺寸的情况下将输出置于高阻抗状态，并取消原贴片类金属引脚导通的输入端与输出端，可在保证数字隔离器所能承受的最大电压的前提下缩小数字隔离器封装体整体尺寸，实现更为优异的机械性能、散热性能，亦进而提高使用寿命；3）陶瓷材料电器绝缘强度大于2kv，而以陶瓷材料制作而成的双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板亦具有抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和震动的优点，在拥有良好的热稳定性的同时工作温度范围可达-40℃~125℃，而与其配合的聚酰亚胺材料亦有显著的特点，具体是它也具备高热稳定性、玻璃化转变温度可达260℃、机械稳定性强、抗拉强度超过120mpa、杨氏模量约为3.3gpa、不易产生形变、介电常数低和esd耐受性高，能承受15kv的eos和esd，相互配合能显著减少耐压能力下降、表面漏电爬电及击穿等不良现象的发生。
附图说明
15.图1为本发明的正视图；图2为本发明未涂覆聚酰亚胺阻焊层的仰视图结构示意图；图3为本发明未膜压聚酰亚胺模压层的俯视结构图示意图；
图4为本发明涂覆了聚酰亚胺阻焊层的仰视图结构示意图；图5为本发明的电路图；图6为本发明的参数表；图7为本发明的输出状态表。
16.其中附图中的标记分别代表：1～16是第一焊盘～第十六焊盘、17是聚酰亚胺模压层、18是双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板、19是聚酰亚胺阻焊层、21是第一变压器芯片、22是第二变压器芯片、23是键合金线、24是电器隔离区。
具体实施方式
17.为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，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。
18.参照图1至图5，本具体实施方式采用以下技术方案一种陶瓷封装型数字隔离器，包括焊盘、聚酰亚胺模压层、双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板、聚酰亚胺阻焊层、第一变压器芯片、第二变压器芯片和键合金线，其特征在于，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板上设置有焊盘，其中所述焊盘共有十六个，为对称、等距排列，且每个焊盘上均开设有贯穿式导电孔；所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板通过光刻工艺将聚酰亚胺涂覆于其底面的焊盘之间，进而形成聚酰亚胺阻焊层；所述第一变压器芯片和第二变压器芯片通过纳米银胶固定于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面，且通过使用键合金线来对两者与双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板之间进行电性导通；其中所述第一变压器芯片和第二变压器芯片亦通过键合金线分别与其相邻近的八个焊盘电性导通；所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的顶部采用聚酰亚胺进行膜压包覆，于固化后形成聚酰亚胺模压层。其中，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面设计有电器隔离区。
19.其中，所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板具体是采用氧化铝作为陶瓷基材的，而所述氧化铝需先在其上下两面电镀上65um
±
15um的铜，然后在上下两层铜的表面再电镀以一层厚度≥3um的镍，最后在上下两层镍的表面亦电镀一层厚度≥0.05um的金，成型的双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板整体约厚630um左右。
20.其中，设置在所述双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板上的十六个焊盘，在固装时应突出、高于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的底面。
21.其中，所述第一变压器芯片具体是通过键合金线与第九焊盘至第十六焊盘相电性导通，而第二变压器芯片则是通过键合金线与第一焊盘至第八焊盘相电性导通。
22.其中，与所述第二变压器芯片相连接的八个焊盘的作用分别是为vdd1、gnd1、ina、inb、outc、outd、en1和gnd1。
23.其中，与所述第一变压器芯片相连接的八个焊盘的作用分别是为gnd2、en2、ind、inc、outb、outa、gnd2和vdd2。
24.其中，所述聚酰亚胺阻焊层是将聚酰亚胺光刻胶涂覆于双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的整个底面，并预留焊盘固定尺寸的图形暗区进行光固化，固化后使用有机溶剂进行清晰所得，其中聚酰亚胺阻焊层的厚度为30um
±
5um，而聚酰亚胺阻焊层与每个焊盘之间的相隔宽度不得超过50um。
25.其中，所述第一变压器芯片和第二变压器芯片固定所使用的纳米银胶在受压后不得超出这两者的覆盖面积，亦不得外溢至电器隔离区。
26.其中，所述一种陶瓷封装型数字隔离器在固化完成后贴合于uv膜的黏合面上，通过切割机按设计尺寸进行切割来形成单颗的、完整的数字隔离器，然后再将uv膜过光固化机以取用。
27.本具体实施例以上述方案为例，并结合图6和图7进行说明。
28.从图6和图7可知，当信号传输速率为150mbps，宽电源电压范围在2.5v～5.5v，低功耗：1.5ma/通道（1mbps时）， 低传输延迟：典型值 11ns，高 cmit:50kv/us，esd:hbm
±
8kv mm
±
400v，具有失效安全模式，本发明在输入电源失电的情况下，可将输出恢复到默认状态。
29.另外本发明于数字隔离器原有贴片类的封装结构基础上进行改进，取消原贴片类金属引脚导通的输入端与输出端，本发明采用双面厚膜镀镍陶瓷基板进行封装，可在内部变压器芯片与隔离通道距离尺寸不变的情况下缩小封装体尺寸，且陶瓷封装型数字隔离器可增大焊脚，让后续数字隔离器与pcb基板贴片面积增加，进而提高焊接性能和贴片良率，使贴装更加方便快捷，且同时具备更优异的散热效果。
30.还有就是为了进一步提高电器绝缘性，本发明使用了光刻工艺将聚酰亚胺材料在底面形成聚酰亚胺阻焊层，另外还通过模压工艺将聚酰亚胺材料在双面氧化铝厚膜镀镍陶瓷基板的上表面形成聚酰亚胺模压层，从而让本发明具有高绝缘、可耐高电流及电压的优点，这样的设计不仅能有效保护键合金线和变压器芯片，还能在不改变变压器芯片与隔离通道尺寸的情况下将输出置于高阻抗状态，并取消原贴片类金属引脚导通的输入端与输出端，可在保证数字隔离器所能承受的最大电压的前提下缩小数字隔离器封装体整体尺寸，实现更为优异的机械性能、散热性能，亦进而提高使用寿命，避免像现有塑料封装数字隔离器，虽塑料材料然有着良好的耐压性能，但是在长时间使用后，塑料材料会吸收空气中的水份发生膨胀，一旦严重到一定程度影响到封装体内部结构后就无法达到设计耐压值，造成击穿。
31.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。