本发明涉及一种塑封电子模块及其制作方法。
背景技术：
目前的塑封电子模块在制备时，陶瓷电容与其它元器件经smt组装在线路板上后封装成型，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。以常见的塑封电源模块为例，微功率塑封smd(表面贴装器件)电源模块，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、工业和军用等众多领域，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，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简单，针脚与底壳一体成型，pcb焊接在针脚上，最后与上盖完成组装。虽然pcb和元器件置于外壳内，但壳体内不进行灌胶处理，pcb和元器件裸露在空气中，避免不了湿气的影响，降低产品的可靠性。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，提高了产品的可靠性。虽然第二种封装能避免湿气的影响，但却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。
对于该技术问题，传统的解决方法为：陶瓷电容经smt组装后，用烙铁对陶瓷电容两端进行手工加高铅锡(合金成分：sn5pb92.5ag2.5，熔点为287～296℃)处理，高铅锡与电容端头的锡(熔点为232℃)发生融合，形成新的化合物，目的是为了提高电容两端锡的熔点，防止塑封模块成品回流焊时电容连锡短路。
但是，传统的解决方法存在以下缺陷：手工烙铁加高铅锡，效率慢，人工成本高，陶瓷电容加锡后还会存在连锡短路的风险、不可靠；手工烙铁加高铅锡，高温易造成对电容损伤，降低产品的可靠性。
因此，亟待研发一种高可靠性、高效率的塑封电子模块的制作方法。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的是提供一种性能可靠的、高效率的塑封电子模块的制作方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种塑封模块的制作方法，包括如下步骤：
将包括陶瓷电容的电器元件经smt组装在引线框架上；
在所述陶瓷电容表面涂覆耐高温绝缘涂料，该耐高温绝缘涂料的耐受温度不低于260℃；
对耐高温绝缘涂料进行固化；
采用环氧树脂封料进行封装；
切筋或切割、成型。
在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂料耐受不低于260℃的温度的时间不低于5min，所述耐高温绝缘涂料的长期耐受温度范围为-50～200℃。
在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂料的黏度为(1.19～1.5)×10-3m2/s。
在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂料的线膨胀系数≤40×10-6cm/cm/℃。
在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂料固化所得固化层与所述陶瓷电容表面的剥离强度大于4mpa。
在其中一个实施例中，所述耐高温绝缘涂料为绝缘陶瓷涂料。
本发明的目的还在于提供一种上述制作方法获得的塑封电子模块。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
在制作塑封电子模块的过程中，发明人创造性在陶瓷电容的表面涂覆耐受温度不低于260℃耐高温绝缘涂料，该涂料在固化后能够在陶瓷电容表面形成紧紧的包裹层，防湿防潮，并且所得塑封模块成品在过回流焊时，涂料层性能稳定，能够阻断陶瓷电容两端的熔融锡互连，防止陶瓷电容发生短路，有效避免因陶瓷电容连锡引起产品性能不良，非常巧妙地解决了塑封电子模块成品过回流焊时陶瓷电容发生连锡短路的问题，产品可靠性非常高。并且，该技术手段操作起来非常的简单，大大提高生产效率和节约人力成本，非常容易实现自动化。
本发明选用黏度为(1.19～1.5)×10-3m2/s的耐高温绝缘材料，该特性的耐高温绝缘材料能够很好的敷在陶瓷电容的表面，形成均匀表层，并且流动性能良好，滴涂后能自由流动，迅速(2s时间)将陶瓷电容全覆盖，提高工艺效率。
本发明选用线膨胀系数≤40×10-6cm/cm/℃的耐高温绝缘材料，选用该参数的耐高温绝缘材料，能够使获得的材料层与环氧树脂塑封料同步热胀、冷缩，确保塑封电子模块成品在后续过回流焊时不会出现开裂。
本发明选用的耐高温绝缘涂料固化所得固化层与所述陶瓷电容表面的剥离强度优选大于4mpa，能够保证固化层与陶瓷电容结合良好，封装后依然能紧紧地包裹住陶瓷电容，在后续操作步骤中不会出现涂料层和陶瓷电容分离。
附图说明
图1为实施例1所得塑封电源模块半成品的结构示意图；
图2为实施例1制备塑封电源模块成品的流程图；
图3、图4、图5为不同回流条件下对实施例1产品的回流检测图；
1是引线框架，2是针脚，3是陶瓷电容，4是锡膏层，5是变压器，6是漆包线，7是其他必要的电源模块元器件，8是针管。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面以制备塑封电源模块为例对本发明的制作工艺进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种塑封电源模块及其制作方法，该制作方法包括如下步骤：
步骤一，引线框架1前处理：先将引线框架1上的针脚2进行折弯；其中，折弯的目的有两个：1、便于后段工序将引线框架1固定于载具上，起到定位的作用；2、漆包线6挂线支点。
步骤二，smt组装：采用最常见的smt组装工艺，首先将引线框架1固定于载具上，通过钢网对引线框架进行刷锡膏，刷锡膏层4后利用贴片机吸取陶瓷电容3放在相应的位置上，最后过回流完成焊接。
步骤三，变压器5组装：将变压器5的漆包线6的线头绕在相应的针脚2上，然后进行焊接，形成电气连通，最后进行点凡立水和硅胶操作。其他必要的电源模块元器件7例如三极管等，按照常规方法组装即可。
步骤四，滴涂电容：对陶瓷电容3进行滴涂处理，滴涂的方式采用半自动滴涂，将针管8的针嘴定位陶瓷电容3的正上方，针管8的针嘴距离陶瓷电容3上方1～2mm，滴涂适量的耐高温绝缘涂料即可。因为滴涂的耐高温绝缘涂料流动性好，耐高温绝缘涂料借助自身的重力，将会向陶瓷电容3的底部流动，快速地包裹住陶瓷电容3。本实施例采用的耐高温绝缘涂料为市售的陶瓷涂料，短期耐受温度为260℃、耐受时间为5min，长期耐受温度范围为-50～200℃，黏度为(1.19～1.5)×10-3m2/s，线膨胀系数≤40×10-6cm/cm/℃，剥离强度大于4mpa。
步骤五，涂料烘干：滴涂陶瓷电容3后，放在130℃的烤箱里烘烤，烘烤时间为45分钟，加速涂料的固化，制备获得塑封电源模块半成品，见图1。
步骤六，封装成形：对塑封电源模块半成品进行环氧树脂封料封装。
步骤七，切筋、成型。
步骤八，测试包装。
本实施例的制备流程见图2。
实施例2
本实施例提供一种塑封电源模块及其制作方法，该制作方法包括如下步骤：
步骤一，引线框架1前处理：先将引线框架1上的针脚2进行折弯；其中，折弯的目的有两个：1、便于后段工序将引线框架1固定于载具上，起到定位的作用；2、漆包线6挂线支点。
步骤二，smt组装：采用最常见的smt组装工艺，首先将引线框架1固定于载具上，通过钢网对引线框架进行刷锡膏，刷锡膏层4后利用贴片机吸取陶瓷电容3放在相应的位置上，最后过回流完成焊接。
步骤三，变压器5组装：将变压器5的漆包线6的线头绕在相应的针脚2上，然后进行焊接，形成电气连通，最后进行点凡立水和硅胶操作。其他必要的电源模块元器件7例如三极管等，按照常规方法组装即可。
步骤四，滴涂电容：对陶瓷电容3进行滴涂处理，滴涂的方式采用全自动滴涂，将针管8的针嘴定位陶瓷电容的正上方，针嘴距离电容上方1～2mm，滴涂适量的耐高温绝缘涂料即可。因为滴涂的耐高温绝缘涂料流动性好，涂料借助自身的重力，将会向电容的底部流动，快速地(2s)包裹住电容。本实施例采用的耐高温绝缘涂料为市售的陶瓷涂料，短期耐受温度为260℃、耐受时间为5min，长期耐受温度范围为-50～200℃，黏度为(1.19～1.5)×10-3m2/s，线膨胀系数≤40×10-6cm/cm/℃，剥离强度大于4mpa。
步骤五，涂料烘干：滴涂陶瓷电容3后，放在130℃的烤箱里烘烤，烘烤时间为45分钟，加速涂料的固化，制备获得塑封电源模块半成品。
步骤六，封装成形：对塑封电源模块半成品进行环氧树脂封料封装。
步骤七，切筋、成型。
步骤八，测试包装。
实施例3～5
实施例3～5是实施例1的变化例，变化之处仅在于：
实施例3中：耐高温绝缘涂料的短期耐受温度为260℃、耐受时间为5min，长期耐受温度范围为-50～200℃，黏度为2.0×10-3m2/s，线膨胀系数≤40×10-6cm/cm/℃，剥离强度大于4mpa。
实施例4中：耐高温绝缘涂料的短期耐受温度为260℃、耐受时间为5min，长期耐受温度范围为-50～200℃，黏度为(1.19～1.5)×10-3m2/s，线膨胀系数为50×10-6cm/cm/℃，剥离强度大于4mpa。
对比例1
本对比例是实施例1的对比例，对比之处仅在于没有在陶瓷电容的表面涂覆耐高温绝缘涂料，即制作方法不包括步骤四、步骤五。
性能测试
1、取实施例1、实施例2、对比例1所得塑封电源模块，在指定条件下进行测试，结果见下表1至表3。
(1)抽取同批次实施例1和对比例1的塑封电源模块样品各80件，对实施例1样品依次进行250℃、260℃、260℃三次高温回流，对对比例1样品先进行250℃回流再260℃回流，然后统计短路样品个数。
同样的，再抽取另一批次的实施例1、对比例1样品各120件，对实施例1样品依次进行250℃、260℃、260℃三次高温回流，对对比例1样品先进行260℃一次回流，然后统计短路样品个数。
结果显示，实施例1样品即便进行三次高温回流，也不会出现短路，而对比例1样品即便是仅一次260℃就会导致样品出现短路。
表1
(2)抽取同批次实施例2和对比例1的塑封电源模块样品各80件，对实施例2样品依次进行250℃、260℃、260℃三次高温回流，对对比例1样品先进行250℃回流再260℃回流，然后统计短路样品个数。
同样的，再抽取另一批次的实施例2、对比例1样品各120件，对实施例2样品依次进行250℃、260℃、260℃三次高温回流，对对比例1样品先进行260℃一次回流，然后统计短路样品个数。
结果显示，实施例2样品即便进行三次高温回流，也不会出现短路，而对比例1样品即便是仅一次260℃就会导致样品出现短路。
表2
(3)抽取同批次实施例1塑封电源模块样品812件，对实施例1样品依次进行245℃、250℃、260℃三次高温回流，对实施例1样品先进行250℃回流再260℃回流，未出现短路样品。
抽取同批次实施例1塑封电源模块样品812件，参照表3检测条件对实施例1进行低温存贮检、耐高低温冲击、耐老化测试，结果见表3，说明在对陶瓷电容进行滴涂涂料之后，塑封电源模块低温存贮性能、耐高低温冲击性能、耐老化进行良好。
表3
2、对实施例3～5样品的性能评价
实施例3采用的陶瓷涂料粘度偏大，在滴涂时相对于实施例1产率有所下降、制备单一样品的时间明显延长，特别是粘度偏大时，陶瓷涂料无法很好的渗入到陶瓷电容表层与之结合，在后续的工艺中，个别样品会出现陶瓷涂料层与陶瓷电容分离导致回流连锡，短路样品的概率约为0.05％。
实施例4采用的陶瓷涂料线膨胀系数偏高，制备的样品在后期经历高温回流后，环氧树脂塑封材料容易被撑裂，从而影响样品的温存贮性能、耐高低温冲击性能。
实施例5采用的陶瓷涂料线膨胀系数偏高，制备的样品在后期经历高温回流后，环氧树脂塑封材料剥离强度强度偏低，个别样品会出现陶瓷涂料层与陶瓷电容分离、或者，陶瓷涂料层与环氧树脂塑封料的分离，出现间隙，导致回流连锡，短路样品的概率约为0.08％。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。