塑封的嵌入式金属螺纹PIN针的高导热/高可靠的封装结构及方法与流程

本发明属于封装，特别是塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构及方法。

背景技术：

1、在当今消费电子、汽车电子，以及要求更高的航空、航天及军工产业领域中，对电子产品具有小型化、模块化、高功率密度、高集成化以及高可靠性等特点的要求越来越高。为追求更高的散热效率，追求更小产品尺寸，越来越多的电源产品采用芯片的微电子封装工艺。

2、目前的高功率密度的模块电源产品工艺，采用模块侧边贴装焊接引脚组件的方式，侧边焊接引脚组件的模块尺寸相较塑封体模块的尺寸有所增加；且在塑封体模块侧边贴装焊接引脚组件的方式，引脚组件组件的焊接强度不高，不能完全满足航空、航天及军工产业领域等高可靠性特点的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供了一种塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠dc/dc电源的封装结构及其封装方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，所述封装结构包括pcba基板、塑封体、嵌入式金属螺纹pin针组件及外壳组件；其中，所述塑封体包裹在pcba基板的上下面；所述嵌入式金属螺纹pin针组件包括多组金属螺纹套筒和金属螺纹pin针，其中所述金属螺纹套筒焊接在pcba基板上且嵌入塑封体内部，同时其上端面与塑封体上表面平齐，所述金属螺纹pin针焊接在金属螺纹套筒中且其上端伸出；所述塑封体外装配所述外壳组件，所述金属螺纹pin针上端贯穿所述外壳组件上表面伸出。

3、进一步地，所述外壳组件包括金属底座和金属外壳，所述金属底座固定在塑封体下表面，所述金属外壳罩于塑封体外部且固定在所述金属底座上，形成腔体结构。

4、进一步地，所述金属外壳上与所述嵌入式金属螺纹pin针组件的对应位置处为绝缘外壳，并设有可伸出所述金属螺纹pin针的通孔。

5、进一步地，所述外壳组件替换为金属化镀层，包裹所述塑封体上下表面及侧壁孔槽。

6、进一步地，所述金属螺纹套pin针组件表面使用电镀镍金处理。

7、另一方面，提供了所述封装结构的封装方法，所述方法包括以下步骤：

8、步骤1，对pcb进行smt、焊接金属螺纹套筒，得到pcba基板；

9、步骤2，使用塑料螺帽对pcba基板上焊接的金属螺纹套筒进行填充，并对塑料螺帽与金属螺纹套筒的筒口进行粘接密封；

10、步骤3，对完成粘接的pcba基板进行双溶剂气相清洗与等离子清洗；

11、步骤4，对装配塑料螺帽的金属螺纹套筒与pcba基板同时进行塑封，pcba基板在塑封模具中注塑成型；

12、步骤5，对塑封后的塑封体进行上下双面研磨减薄，得到裸露表面的金属螺纹套筒及金属螺纹套筒内塑料螺帽残留废料；

13、步骤6，对金属螺纹套筒内的塑料螺帽残留废料进行剥离；

14、步骤7，对剥离塑料螺帽残留废料后的塑封体进行机械刀片切割，切割为单一的电源模块；

15、步骤8，切割后的单一电源模块，对其嵌入的、裸露空腔的金属螺纹套筒焊接金属螺纹pin针，得到带有嵌入式金属螺纹pin针组件的电源模块；

16、步骤9，对塑封体装配外壳组件，得到最终的电源模块产品。

17、进一步地，步骤2中塑料螺帽为耐高温peek材质。

18、进一步地，步骤2中使用有机硅密封胶水对塑料螺帽与金属螺纹套筒筒口进行粘接密封，所述胶水点涂应避开金属螺纹套筒筒口。

19、进一步地，步骤4中塑封后pcba基板下表面的塑封体的厚度，高于装配塑料螺帽的金属螺纹套筒表面。

20、进一步地，步骤5中研磨减薄的厚度超过金属螺套筒与塑料螺帽的粘接面。

21、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

22、(1)嵌入式金属螺纹pin针的封装形式，金属螺纹套筒完全嵌入塑封体内，减小了模块的尺寸，进一步降低了电子装配系统的体积。

23、(2)得益于塑封体的塑封效果，pin针焊接可靠性更高，加强了模块电源的焊接可靠性，增加了模块电源在恶劣环境中的抗物理冲击性能。

24、(3)在塑封体的封装工艺的基础上，装配金属外壳，pcb表面发热的器件可以通过顶底面的塑封体传导到金属外壳，继而通过金属外壳对外部环境释放热量，散热效率更高，可有效的降低pcb表面的器件温度；在满足高功率密度产品高性能散热的同时，大大提高电子产品在使用过程中的可靠性。

25、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

技术特征：

1.一种塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括pcba基板(1)、塑封体(2)、嵌入式金属螺纹pin针组件及外壳组件；其中，所述塑封体(2)包裹在pcba基板(1)的上下面；所述嵌入式金属螺纹pin针组件包括多组金属螺纹套筒(3.1)和金属螺纹pin针(3.2)，其中所述金属螺纹套筒(3.1)焊接在pcba基板(1)上且嵌入塑封体(2)内部，同时其上端面与塑封体(2)上表面平齐，所述金属螺纹pin针(3.2)焊接在金属螺纹套筒(3.1)中且其上端伸出；所述塑封体(2)外装配所述外壳组件，所述金属螺纹pin针(3.2)上端贯穿所述外壳组件上表面伸出。

2.根据权利要求1所述的塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，其特征在于，所述外壳组件包括金属底座(4.1)和金属外壳(4.2)，所述金属底座(4.1)固定在塑封体(2)下表面，所述金属外壳(4.2)罩于塑封体(2)外部且固定在所述金属底座(4.1)上，形成腔体结构。

3.根据权利要求2所述的塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，其特征在于，所述金属外壳(4.2)上与所述嵌入式金属螺纹pin针组件的对应位置处为绝缘外壳(4.3)，并设有可伸出所述金属螺纹pin针(3.2)的通孔。

4.根据权利要求1所述的塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，其特征在于，所述外壳组件替换为金属化镀层(6)，包裹所述塑封体(2)上下表面及侧壁孔槽。

5.根据权利要求1所述的塑封的嵌入式金属螺纹pin针的高导热/高可靠的封装结构，其特征在于，所述金属螺纹套pin针组件(3)表面使用电镀镍金处理。

6.基于权利要求1至5任意一项所述封装结构的封装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于，步骤2中塑料螺帽(5)采用耐高温peek材质。

8.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于，步骤2中使用有机硅密封胶水对塑料螺帽(5)与金属螺纹套筒(3.1)筒口进行粘接密封，所述胶水点涂应避开金属螺纹套筒(3.1)筒口。

9.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于，步骤4中塑封后pcba基板(1)下表面的塑封体(2)的厚度，高于装配塑料螺帽(5)的金属螺纹套筒(3.1)表面。

10.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于，步骤5中研磨减薄的厚度超过金属螺套筒(3.1)与塑料螺帽(5)的粘接面。

技术总结
本发明公开了一种塑封的嵌入式金属螺纹PIN针的高导热/高可靠的封装结构及方法。封装结构包括PCBA基板、塑封体、嵌入式金属螺纹PIN针组件、外壳组件。PCBA基板上焊接金属螺纹套筒，塑封前使用塑料螺帽填充并粘接密封整个套筒空腔；PCBA基板在塑封模具中注塑形成；塑封体包裹PCBA基板的上下表面，并完全覆盖金属螺纹套筒；塑封后的塑封体经过研磨，剥离塑料螺帽废料，得到裸露的嵌入式金属螺纹套筒；对螺纹套筒装配金属螺纹PIN针；最后装配外壳组件得到最终的电源模块产品。本发明具有尺寸小、塑封体及金属外壳散热效率高，嵌入式的金属螺纹PIN针焊接强度高，抗物理冲击性能强等优点，大大提高电子产品在使用过程中的可靠性。

技术研发人员：杨涛,集博腾,孙娟,汪思群,杨立鹏,季文皓,祝青,周钢,黄坤
受保护的技术使用者：上海杰瑞兆新信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4