CN112004318B - 一种封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子件制造技术领域，具体涉及一种封装结构及其制作方法，旨在解决现有技术中金属层的生长会保存在凹槽侧壁，侧壁处的金属层同电路板的热膨胀系数差异大，工作时两者受热膨胀容易挤压出现裂缝，并不利于后续再生长金属法兰的问题，其技术要点在于包括印刷电路板，设置于所述印刷电路板上的凹槽，镶嵌于所述凹槽内的金属法兰，以及设置于所述金属法兰上的若干个电子件，所述凹槽侧壁生长有树脂层，所述树脂层相对凹槽的侧壁一侧生长有金属层，所述金属层将所述金属法兰紧固于所述凹槽内并在两者接触部位进行升温加热处理使其紧密连接。本发明可有效提高封装可靠性及良品率。

Description

一种封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及电子件制造技术领域，具体涉及一种封装结构及其制作方法。

背景技术

通常，电子件贴装或者插装在印刷电路板(PrintCircuitBoard，下文简称PCB)上，例如通过PCB上的通孔焊接到PCB上。在这种情况下，电子件工作时所产生的热量通过电子件周围空气和PCB板向外界传输，实现自身散热。由于PCB和空气导热能力较差，所以这种结构不利于电子件散热，尤其对于功率较大的电子件而言，散热效果更差。因此需要通过优化插装器件组装设计，提高电子件的散热能力。

现有技术中，印刷电路板上刻蚀有安装金属法兰的凹槽，金属法兰通过金属层与印刷电路板连接。由于印刷电路板与金属法兰的热膨胀系数差异大，电子件在工作时产生的热量会使得金属层与印刷电路板之间出现裂缝，甚至会影响凹槽侧壁电路板的金属信号的传输，从而造成信号延迟，严重的话会出现信号干扰。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中金属层的生长会保存在凹槽侧壁，侧壁处的金属层同电路板的热膨胀系数差异大，工作时两者受热膨胀容易挤压出现裂缝，从而提供一种封装结构及其制作方法。

本发明第一种方案提供了一种封装结构，包括印刷电路板，设置于印刷电路板上的凹槽，镶嵌于凹槽内的金属法兰，以及设置于金属法兰上的若干个电子件，凹槽侧壁生长有树脂层，树脂层相对凹槽的侧壁一侧生长有金属层，金属层将金属法兰紧固于凹槽内。

可选地，树脂层的厚度大于金属层的厚度；或

树脂层的厚度二倍于金属层的厚度。

可选地，金属层与印刷电路板之间具有空隙。

可选地，在金属层与金属法兰的接触部位进行升温加热处理使其紧密连接，升温加热处理具有加热区间，加热区间为100-200℃。

可选地，印刷电路板为一块单独的板材，其大小满足对金属法兰及电子件的安装要求。

可选地，印刷电路板的上方设有临近金属法兰的保护罩，保护罩对电子件进行覆盖保护。

可选地，金属法兰的材质为铜、钨化铜或钼化铜；或

树脂层覆盖部分印刷电路板的侧壁。

本发明第二种方案提供了一种基于上述封装结构的制作方法，包括以下步骤：

在印刷电路板上开设凹槽，该凹槽的尺寸大于金属法兰的尺寸；

在凹槽的槽壁上覆盖一层树脂材料，形成树脂层，进行图案化处理，刻蚀出电子件引线所需要的窗口；

在树脂层相对凹槽的侧壁上覆盖一层金属材料，形成金属层，该金属层连同树脂层的厚度使得凹槽的槽口尺寸与金属法兰相匹配，且树脂层的厚度大于金属层的厚度；

将金属法兰嵌入凹槽，并使金属法兰与金属层紧密连接；

在印刷电路板上制作分布于金属法兰两侧的输入电极和输出电极，在金属法兰上安装若干电子件；

通过引线工艺将各个电子件连接，并将电子件的输入端和输出端连接到位于印刷电路板上的输入电极和输出电极上；

在设有电子件区域的上方安装保护罩。

可选地，在金属层与金属法兰的接触部位进行升温加热处理使其紧密连接，升温加热处理具有加热区间，加热区间为100-200℃。

可选地，在印刷电路板上制作分布于金属法兰两侧的输入电极和输出电极时，印刷电路板的下方对应输入电极和输出电极的位置处设有两个电极焊盘，两个电极焊盘与金属法兰之间绝缘。

可选地，金属层形成后，对部分树脂层进行刻蚀，以使金属层与印刷电路板之间具有间隙。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.印刷电路板内的凹槽侧壁上具有树脂层，树脂层通过金属层与金属法兰连接，由于印刷电路板的材质也是环氧树脂和铜层，从而树脂层与印刷电路板的热膨胀系数差异不大，在电子件工作散热时，树脂层与印刷电路板之间不会出现裂缝，从而避免了信号的干扰。

2.本发明的封装结构，将金属法兰直接固定在印刷电路板中，使得金属法兰不会存在位置偏移，提高了产品的一致性。

3.本发明的封装结构，将金属法兰填入凹槽中，进行升温，使二层金属间进一步融合，形成一个整体，使金属法兰与金属层之间结合更加的紧密，有助于提高后续封装的可靠性

4.本发明的封装结构，既可以作为中间产品配合外接的电路板进行使用，也可以直接制作成终端产品，比如表面贴装元件、射频器件等，因此大大提高了产品的设计自由度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的封装结构的结构示意图；

图2为本发明的一种实施方式的封装结构的结构示意图；

图3为本发明另一种实施方式的流程图。

附图标记说明：

1、印刷电路板；11、凹槽；12、金属法兰；13、电子件；2、树脂层；21、金属层；22、输入电极；23、输出电极；3、保护罩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1示出了现有技术中的一种电子件安装结构。该电子件安装结构包括印刷电路板1，金属法兰12以及设置在该金属法兰12上的若干个电子件13，印刷电路板1上设有凹槽11，凹槽11的槽壁上覆有金属层21，金属法兰12受限于槽壁上的金属层21从而被紧固于凹槽11中。

在上述方案中，电子件13在工作时会产生热量，由于金属层21与印刷电路板1的热膨胀系数差异大，可能会因此出现裂缝，甚至会影响凹槽11侧壁电路板的金属(印刷电路板中有金属布线)信号的传输，从而造成信号延迟，严重地甚至会出现信号干扰。并且，后续生长的金属法兰并没有很好地与金属层21融合，因此可能会出现可靠性方面的问题。

实施例1：

一种封装结构，如图2所示，包括印刷电路板1，在印刷电路板1上开设凹槽11，该凹槽11内嵌设有金属法兰12，金属法兰12上安装了若干个电子件13，这些电子件13彼此之间按照电路功能通过引线连接，形成具有一定功能的电路。在该实施方式中，印刷电路板1上设置了外围的电路器件，这些外围的电路器件相对金属法兰12上的电子件13来说，起到连接、匹配或者输出/输出的作用。举例来说，在该外围电路器件中设置了信号输入电路，提供给电子件13一个输入信号，电子件13则将接收到的信号进行处理，比如放大、滤波、变压等等。又比如说在外围电路器件中搭载负载电路，根据电子件13提供的电压、电流信号进行运作。又或者为单纯的连接电路，将电子件13提供的输出信号传输给设置于印刷电路板1之外的电路中去。上述无论哪种形式的外围电路器件，在邻近金属法兰12的印刷电路板1部分，都至少设有一个输入电极22和一个输出电极23，该输入电极22和输出电极23与电子件13设置在印刷电路板1的同一侧，输入电极22和输出电极23分别通过引线与这些安装在金属法兰12上的电子件13连接，同时输入电极22和输出电极23又与外围的器件电路具有电性连接的关系。通常情况下，这两个电极需要与金属法兰12绝缘，否则容易引起短路。

为了解决现有技术中金属层的生长会保存在凹槽11侧壁，侧壁处的金属层同印刷电路板1的热膨胀系数差异大，工作时两者受热膨胀容易挤压出现裂缝，并不利于后续再生长金属法兰12的缺陷，如图2所示，凹槽11侧壁生长有树脂层2，树脂层2覆盖部分印刷电路板1的侧壁，树脂层2相对凹槽11的侧壁一侧生长有金属层21，金属层21将金属法兰12紧固于凹槽11内并在两者接触部位进行升温加热处理使其紧密连接。树脂层2可以为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等，由于印刷电路板1侧壁直接接触的是树脂材料，同时印刷电路板1的材质也是为环氧树脂材料和铜层，因此两者的热膨胀系数差异不大，从而在工作时最大限度的避免了信号干扰。另外，在将金属法兰12填入凹槽11中时，对金属法兰12和金属层21的接触部位进行升温加热处理，升温加热处理具有加热区间，该加热区间为100-200℃，加热处理会使得二者金属间的粒子会相互扩散，从而使金属法兰12和金属层21进一步融合，形成一个结合更加紧密的整体，有助于提高后续封装的可靠性。需要说明的是，树脂层2的厚度大于金属层21的厚度，因为金属的热膨胀系数比树脂的热膨胀系数大得多，如果树脂层2的厚度大于金属层21的厚度，那么即使电子件工作产生热量使金属层21发生膨胀，也能将对印刷电路板1的影响降到最小，从而最大程度避免可能出现的电信号受损的情况。在本实施例中，优选为树脂层2的厚度二倍于金属层21的厚度。树脂层2可以进一步地被蚀刻，例如将树脂层2的中上部给蚀刻掉，从而在金属层21与印刷电路板1之间形成空隙，该方案同样可以达到本发明的效果，并且可以使得最终的产品具有阻抗低、电容小等特点。

如图2所示，印刷电路板1为一块单独的板材，其大小满足对金属法兰12及电子件13的安装要求。金属法兰12被紧固在凹槽11中，该金属法兰12可以对电子件13起到散热的作用，同时在一些有源器件的应用中，该金属法兰12还起到接地的作用。金属法兰12的材质视电子件13而定，比如电子件13的功率和发热较大时，可以选取散热性能较好的金属材质，而当电子件13为小功率器件时，则可以选取普通的金属材料，以节约成本。一般地，该金属法兰的材料可以为铜、钨化铜、钴化铜等等。制作时，可以先将凹槽11的槽口开设的略大一点，通过在凹槽11的槽壁上设置树脂层2和金属层21，调节开槽的大小，使槽口的尺寸与金属法兰12匹配，然后将该金属法兰12嵌入到该槽口中，从而对于安装在金属法兰12上的电子件13来说，就不存在位置偏移的问题，提高了工艺的稳定性，使得制作出来的电子器件具有很好的一致性。

如图2所示，在印刷电路板1上邻近金属法兰12的区域增加一个保护罩3，将电子件13覆盖进去，从而起到保护电子件13的目的。较佳地，该保护罩3设置成可拆卸式的结构，如此一来，当需要对电子件13进行修理、更换或者增加新的电子件从而改变运用功能时，只需拆卸或打开该保护罩3即可，从而增加了产品设计的灵活性，同时使得本发明的电子件安装结构具有可重复利用的价值。需要指出的，在本发明中的保护罩3，区别于传统的封装技术，其覆盖的内部空间中填充的是空气而非其它绝缘介质。相对来说，空气具有较低的节电系数，在一些大功率器件比如射频器件中，可以降低封装介质产生的寄生电容。

实施例2：

一种封装结构的制作方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、在印刷电路板1上开设凹槽11，该凹槽11的尺寸大于金属法兰12的尺寸，其中，开槽时，可采用机械钻孔或激光开孔的方式进行；

S2、在凹槽11的槽壁上覆盖一层树脂材料，形成树脂层2，之后进行图案化处理，刻蚀出电子件13引线所需要的窗口；

S3、在树脂层2相对凹槽11的侧壁上覆盖一层金属材料，形成金属层21，该金属层21连同树脂层2的厚度使得凹槽11的槽口尺寸与金属法兰12相匹配；

在上述步骤中，树脂层2的厚度大于金属层21的厚度，例如树脂层2的厚度是金属层21的厚度的两倍或三倍。通过对树脂层2及金属层21厚度的控制，实现对凹槽11的槽口尺寸的精确控制。并且，在金属层形成后，可以对树脂层2进行部分蚀刻，例如蚀刻掉树脂层2的中上部，从而使金属层21与印刷电路板1之间具有空隙。

S4、将金属法兰12嵌入凹槽11，并使金属法兰12与金属层21紧密连接；

在上述步骤中，对金属法兰12与金属层21的接触部位进行升温加热处理，升温加热会促进二者金属间的粒子相互扩散，进而形成一个整体，升温加热处理具有一个加热区间，加热区间的温度为100-200℃。

S5、在印刷电路板1上制作分布于金属法兰12两侧的输入电极22和输出电极23，在金属法兰12上安装若干电子件13；

在上述步骤中，印刷电路板1的下方对应输入电极22和输出电极23的位置处设有两个电极焊盘，两个电极焊盘与金属法兰12之间绝缘；电子件13通常为多个电子件的组合，具有一定的电功能，可以充当完整的电路，也可以充当一个电路中的某个模块，甚至还可以作为某个电子元件使用，另外，将电子件13安装到金属法兰12上时，考虑到印刷电路板1的性质，应当选择温度低于250℃的焊接工艺进行安装，比如低温银焊工艺。

S6、通过引线工艺将各个电子件13连接，并将电子件13的输入端和输出端连接到位于印刷电路板1上的输入电极22和输出电极23上；

S7、在设有电子件13区域的上方安装保护罩3。该保护罩3具有防撞、防潮、防尘等功能，以保护里面的电子件13不受外部环境的破坏。

在上述实施方式标明的步骤S1-S7中，并不限制该制作方法必须严格按照上述步骤顺序来进行，各步骤之间的顺序可进行合理的变换。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种封装结构，包括印刷电路板(1)，设置于所述印刷电路板(1)上的凹槽(11)，镶嵌于所述凹槽(11)内的金属法兰(12)，以及设置于所述金属法兰(12)上的若干个电子件(13)，其特征在于，所述凹槽(11)侧壁生长有树脂层(2)，所述树脂层(2)相对凹槽(11)的侧壁一侧生长有金属层(21)，所述金属层(21)将所述金属法兰(12)紧固于所述凹槽(11)内；

其中，所述树脂层(2)的厚度大于所述金属层(21)的厚度，所述金属层(21)与所述印刷电路板(1)之间具有空隙；在所述金属层(21)与所述金属法兰(12)的接触部位进行升温加热处理使其紧密连接。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述树脂层(2)的厚度二倍于所述金属层(21)的厚。

3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述升温加热处理具有加热区间，所述加热区间为100-200℃。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述印刷电路板(1)的上方设有临近金属法兰(12)的保护罩(3)，所述保护罩(3)对所述电子件(13)进行覆盖保护。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的封装结构，其特征在于，所述金属法兰(12)的材质为铜、钨化铜或钼化铜；或

所述树脂层(2)覆盖部分所述印刷电路板(1)的侧壁。

6.一种封装结构的制作方法，其特征在于，基于如权利要求1-5任一所述的封装结构，包括以下步骤：

在印刷电路板(1)上开设凹槽(11)，该凹槽(11)的尺寸大于金属法兰(12)的尺寸；

在凹槽(11)的槽壁上覆盖一层树脂材料，形成树脂层(2)，进行图案化处理，刻蚀出电子件(13)引线所需要的窗口；

在树脂层(2)相对凹槽(11)的侧壁上覆盖一层金属材料，形成金属层(21)，该金属层(21)连同树脂层(2)的厚度使得凹槽(11)的槽口尺寸与金属法兰(12)相匹配，且树脂层的厚度大于金属层的厚度；

将金属法兰(12)嵌入凹槽(11)，并使金属法兰(12)与金属层(21)紧密连接，在所述金属层(21)与所述金属法兰(12)的接触部位进行升温加热处理使其紧密连接；

在印刷电路板(1)上制作分布于金属法兰(12)两侧的输入电极(22)和输出电极(23)，在金属法兰(12)上安装若干电子件(13)；

通过引线工艺将各个电子件(13)连接，并将电子件(13)的输入端和输出端连接到位于印刷电路板(1)上的输入电极(22)和输出电极(23)上；

在设有电子件(13)区域的上方安装保护罩(3)；

所述金属层(21)形成后，对部分所述树脂层(2)进行刻蚀，以使所述金属层(21)与所述印刷电路板(1)之间具有间隙。

7.根据权利要求6所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述升温加热处理具有加热区间，所述加热区间为100-200℃。

8.根据权利要求6所述的封装结构的制作方法，其特征在于，在印刷电路板(1)上制作分布于金属法兰(12)两侧的输入电极(22)和输出电极(23)时，所述印刷电路板(1)的下方对应所述输入电极(22)和输出电极(23)的位置处设有两个电极焊盘，所述两个电极焊盘与所述金属法兰(12)之间绝缘。

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