电源模块及其制造方法与流程

1.本案关于一种电源模块及其制造方法，尤指一种电路板上具有凹槽的电源模块及其制造方法。


背景技术：

2.现有技术中，电源模块包含基板、电路板及元器件，元器件设置于电路板上，基板及电路板之间层叠设置，并利用固定于基板上的插脚插设于电路板的通孔内而相互连接。为了提升电源模块所输出的功率，传统电源模块的电路板的厚度对应上升，而传统电源模块根据自动化焊接工艺，例如波峰焊或选择焊，以利用焊接的方式连接插脚及电路板的通孔，然而，传统电源模块的电路板的厚度一但较厚，将使得电路板的通孔内的焊锡的填充率较差，且在焊接后容易产生锡珠或锡渣等残留物。此外，为了达到电源模块的小型化，元器件设置于电路板上的位置更加紧密，使得元器件设置于电路板上的闪距近，焊接过程中容易短接，又因为有些插脚需要采用根部焊接，从而与外部电路板固定并电连接，因此造成无法使用常规自动化焊接设备，只能采用人工焊接，使得焊接效率低，生产流程长等。
3.因此，如何发展一种克服上述缺点的电源模块，实为目前的迫切需求。


技术实现要素：

4.本案的目的为提供一种电源模块及其制造方法，其具有填充率较佳、焊接效率较佳且生产良率较高的优势。
5.为达上述目的，本公开的一实施方式提供一种电源模块，包含第一电子组件及第二电子组件。第一电子组件包括插脚。第二电子组件包括第一面与第二面，第一面与第二面相对设置，其中第一面相较于第二面而相邻于第一电子组件，第一面朝向第二面的方向定义为参考方向，第二电子组件还包括第一区域及第二区域。第一区域于参考方向上具有第一厚度。第二区域于参考方向上具有第二厚度，且第二厚度小于第一厚度，其中第二区域包括通孔，插脚通孔并且固定于第二电子组件。
6.为达上述目的，本公开的另一实施方式提供一种电源模块的制造方法。首先，提供第一电子组件，第一电子组件包括插脚。接著，提供第二电子组件，第二电子组件包括第一区域及第二区域，第二面具有至少一焊盘，第二区域还包括与焊盘的位置相对应的通孔，其中第二区域的第二厚度小于第一区域的第一厚度，插脚从第二区域的第一面穿设通孔并且固定于第二区域的第二面的至少一焊盘。接着，预热第一电子组件及第二电子组件。接着，提供焊料于第二电子组件的第二面，且焊料至少部分环绕插脚。接著，局部加热焊料，使插脚固定于第二电子组件并电性连接至至少一焊盘。
附图说明
7.图1为本案的第一实施例的电源模块的结构示意图；
8.图2a至图2d为图1所示的电源模块的部分结构的形成步骤剖面示意图；
9.图3a至图3d为图1所示的电源模块的另一实施例的部分结构的形成步骤剖面示意图；
10.图4为本案的第二实施例的电源模块的结构示意图；
11.图5为本案图1所示的电源模块的制造方法的步骤流程图。
12.【符号说明】
13.1、1a：电源模块
14.2：基板
15.21：第一面
16.22：第二面
17.3：插脚
18.31：第一端
19.32：第二端
20.4：第一电路板
21.41：第一面
22.42：第二面
23.43：第一通孔
24.44：凹槽
25.45：焊盘
26.5：焊料
27.6：元器件
28.r1：凹槽的直径
29.r2：第一通孔的直径
30.r3：插脚的截面直径
31.h1：第一通孔的深度
32.h2：第一电路板的厚度
33.71：点焊装置
34.72：外部激光束
35.s1-s5：步骤
具体实施方式
36.体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用于限制本公开。
37.请参阅图1、图2a至图2d，其中图1为本案的第一实施例的电源模块的结构示意图，图2a至图2d为图1所示的电源模块的部分结构的形成步骤剖面示意图。本实施例的电源模块1包含第一电子组件(包括图1所示的基板2及设置于基板2上的元器件)及多个插脚3、第二电子组件(包括第一电路板4及设置于第一电路板4上的多个元器件6)、多个焊料5。基板2可为但不限为由散热板所构成，以使电源模块1利用基板2进行散热，且基板2包含第一面21及第二面22，其中基板2的第一面21及第二面22相对设置。每一插脚3包含第一端31及第二
端32，每一插脚3的第二端32固定设置于基板2上，或者每一插脚3的第二端32穿过第二面22设置于基板2上，且每一插脚3的第一端31朝向远离基板2的方向延伸，于本实施例中，多个插脚3与基板2以铆接的方式相互连接，而为了简化附图，图2a至图2d中仅绘制出插脚3的结构而隐藏了基板2的结构，上述固定设置方式包括但不限于压铆结构。
38.如图1及图2a所示，第一电路板4的厚度可为但不限为大于或等于2mm，且第一电路板4包含第一面41、第二面42、多个第一通孔43、多个凹槽44及多个焊盘45。为了便于理解，图2a至图2d中以单一插脚3(图中都省略了基板2)、单一第一通孔43及单一凹槽44进行说明，且图1中的电源模块4的每一插脚3、每一第一通孔43及每一凹槽44皆相似于图2a至图2d中的插脚3、第一通孔43及凹槽44，当然，相似的，图2a至图2d中亦以单一焊盘45及单一焊料5进行说明。于本实施例中，第一电路板4的第一面41及第二面42相对设置，第一电路板4的第一面41位于第一电路板4的第二面42及基板2的第二面22之间，而使第一电路板4的第一面41相较于第二面42而相邻于基板2。于本实施例中，第一电路板4的第一面41朝向第二面42的方向定义为参考方向，第一电路板4根据参考方向上的不同厚度而包含至少两个区域，例如第一区域及第二区域，其中第一区域为第一电路板4上包含完整板体的区域，而第一区域于参考方向上具有第一厚度，第二区域则为第一电路板4上具有凹槽44的区域，而第二区域于参考方向上具有第二厚度，第二区域的第二厚度小于第一区域的第一厚度。
39.第二区域包含凹槽44及第一通孔43，其中凹槽44由第一电路板4的第一面41内凹所构成，即代表第二区域及第一区域于第一电路板4的第一面41的一侧位于不同水平面，而第二区域及第一区域于第一电路板4的第二面42的一侧位于同一水平面。当然，除了第一电路板4的第一面41上可设置凹槽44结构外，第一电路板4的第二面42上亦可设置另一凹槽结构，而使得第二区域及第一区域于第一电路板4的第一面41的一侧位于不同水平面，且第二区域及第一区域于第一电路板4的第二面42的一侧亦位于不同水平面，其设置方式皆相似，故于此不再赘述。第一通孔43经由第一电路板4的第二面42而穿设于第一电路板4的第二区域，且与对应的凹槽44相连通，而相连通的凹槽44及第一通孔43更共同贯穿第一电路板4，其中第一通孔43全部设置于凹槽44上，且凹槽44的面积大于第一通孔43的面积，凹槽44的设置位置可如图1所示而与第一电路板4的边缘处相连通，亦可位于第一电路板4上而未与第一电路板4的边缘处相连通，凹槽设置的位置与其形状及大小并不作限定，依据实际设计即可，其中图2a至图2d中为了清楚示意凹槽44，以凹槽44的设置位置未与第一电路板4的边缘处相连通为例。且于本实施例中，第一电路板4的第一区域的第一厚度h2为第一电路板4的第一面41及第二面42之间的厚度，其中第一厚度h2例如但不限于大于或等于2mm，第一通孔43的深度h1(即第一电路板4的第二区域的第二厚度)小于第一电路板4的第一区域的第一厚度h2，例如第一通孔43的深度h1(即第一电路板4的第二区域的第二厚度)介于1至1.8mm之间。焊盘45设置于第一电路板4的第二面42，且焊盘45的设置位置对应于通孔43的设置位置，例如焊盘45环绕于第一通孔43设置，焊盘45的大小和形状并不作限定，依据实际设计即可。
40.接著，如图2b所示，插脚3的截面直径r3小于第一通孔43的直径r2，其中插脚3的第一端31经由第一电路板4的第一面41而穿设对应的第一通孔43，且插脚3的第一端31凸出于第一电路板4的第二面42，而插脚3的第二端32则凸出于第一电路板4的第一面41。接著，如图2c所示，焊料5的材质可为但不限为锡膏，且焊料5系由点焊装置71(例如点锡膏装置)所
提供，并设置于第一电路板4的第二面42的焊盘45上。
41.接著，如图2d所示，外部激光束72利用局部加热的焊接方式(例如激光焊接)将焊料5进一步熔解以部分设置填充于第一通孔43的内壁面及插脚3之间的间隙，且另外部分的焊料5设置于第一电路板4的第二面42的焊盘45上，以至少部分环绕插脚3，更进一步，部分的焊料5可凸出于第一电路板4的第一面41，而将插脚3固定于第一电路板4上，其中局部加热的定义为外部激光束72直接对准焊料5，而使得第一电路板4上仅焊料5被外部激光束72进行加热工艺，第一电路板4上的其余部件则未被加热。当然，焊盘45不仅可设置于第一电路板4的第二面42上，亦可设置于基板2(即第一电子组件)上，使得插脚3亦可采用局部加热的焊接方式固定于基板2上，其设置方式相似于设置于第一电路板4的第二面42上，故于此不再赘述。
42.而如图1所示，多个元器件6设置于第一电路板4的第二面42上，其中多个元器件6及第一电路板4的热能可经由插脚3而传递至基板2，以进行散热。使用激光焊工艺，可以有效地解决因为焊接点与周围元器件的闪距过近或者器件需要根部焊接，从而无法使用传统自动焊接工艺(譬如波峰焊或选择焊等工艺)的问题，更避免了使用人工焊接所带来的工程周期长，焊接良品率低的问题。当然，于一些实施例中，多个元器件6可不仅设置于第一电路板4的第二面42上，多个元器件6更可分别设置于第一电路板4的第一面41及第二面42上，局部加热工艺更可以有效地避免以上所有实施例中的该多个元器件6在再次焊接时，发生掉件或者移位的问题，从而有效地降低电源模块在生产过程中的产品失效率。
43.由上可知，本案的电源模块1的第一通孔43的深度h1(即第一电路板4的第二区域的第二厚度)小于第一电路板4的厚度h2(即第一电路板4的第一区域的第一厚度)，且插脚3经由第一通孔43而穿设于第一电路板4，且部分的焊料5设置于第一通孔43的壁面与插脚3之间的间隙，且另外部分的焊料5凸出于第一电路板4的第一面41及第二面42，因此本案的电源模块4的第一通孔43的深度h1较短，而降低焊料5填充于第一通孔43的壁面与插脚3之间的间隙的热量的散失，即增加了焊料5于第一电路板4上的焊接区域的热能，使得焊料5较容易填充于第一通孔43的壁面与插脚3之间的间隙，即代表焊料5的填充率较佳且焊接效率较佳，且不易产生残留物，提升了焊接品质与焊接效率。此外，本案的电源模块1利用局部加热的焊接方式将焊料5部分设置于第一通孔43及插脚3之间的间隙，且另外部分的焊料5设置于第一电路板4第二面42的焊盘45上，更进一步，部分的焊料5突出于第一电路板4的的第一面41，实现了针对闪距过近的器件或需要根部焊接的器件的自动焊接工艺，更避免了焊接时，其它器件的掉件和移位问题，更避免了器件之间的短接问题，提升了电源模块的生产效率和成品率。
44.于一些实施例中，基板2具有第二通孔(未图示)，而插脚3的第二端32需先经由对应的第二通孔而穿设于基板2，并以铆接或者smt焊接的方式连接于基板2，但不以此为限。第一电路板4的第一面41先形成凹槽44后，再将插脚3的第一端31经由对应的第一通孔43而穿设于第一电路板4，并以上述的焊接方式连接于第一电路板4。在另一实施例中，插脚3更可与基板2为一体成型的结构。
45.于一些实施例中，基板可不仅限为散热板所构成，请参阅图4，其为本案的第二实施例的电源模块的结构示意图。本实施例的电源模块1a相似于图1所示的电源模块1，但本实施例的基板2由可类比第一电路板4的第二电路板所构成，亦包含第一面、第二面、多个第
二通孔、多个凹槽及多个焊盘，其中多个元器件可以分别设置于第二电路板的第一面和/或第二面上，多个凹槽及多个焊盘设置于第一电路板4的第二区域上。基板2与第一电路板4经由插脚3相互连接，更进一步，其中元器件6所产生的信号可依序经由第一电路板4及插脚3而传递至基板2，以进行信号传递。部分的焊料5可设置于第二通孔的壁面与插脚3之间的间隙，且另外部分的焊料5凸出于基板2的表面，而使插脚3固定于基板2，其设置方法相似于焊料5设置于第一通孔43的壁面与插脚3之间的间隙的设置方式，故于此不再赘述。
46.于一些实施例中，为了精准控制焊料5的用量，焊料5可不仅限于为锡膏所构成，亦可为锡环或锡丝所构成且不以此为限。请参阅图3a至3d，其中图3a至图3d为图1所示的电源模块的另一实施例的部分结构的形成步骤剖面示意图。本实施例的图3a、3b及3d相似于图2a、2b及2d，但本实施例的焊料5为锡环所构成，焊料5具有位于中心位置的中心孔，其中，中心孔的直径大于等于插脚3的截面直径r3，当焊料5设置于第一电路板4的第二面42上的焊盘45时，焊料5的中心孔的位置对应于第一电路板4的第一通孔43的位置，而当插脚3的第一端31经由对应的第一通孔43而穿设于第一电路板4时，焊料5环绕于插脚3设置。焊料5亦可为锡丝所构成，将其设置于第一通孔43的壁面与插脚3之间的间隙上方，并与第一电路板4的第二面42的焊盘45接触，由不限于点焊装置71或者外部激光束72对其进行加热。
47.请参阅图5，其为本案图1所示的电源模块的制造方法的步骤流程图。首先，执行步骤s1，提供第一电子组件(包括图1所示的基板2及设置于基板2上的元器件)，第一电子组件包括插脚3。接著，执行步骤s2，提供第二电子组件(包括图1所示的第一电路板4及设置于第一电路板4上的元器件)，第二电子组件包括第一面41与第二面42、第一区域及第二区域，第二面42具有至少一焊盘45，第二区域还包括与焊盘45的位置相对应的通孔43，其中第二区域的第二厚度小于第一区域的第一厚度，插脚3从第一面41穿设通孔43并且固定于第二面41的焊盘45。接著，执行步骤s3，预热第一电子组件及第二电子组件。接著，执行步骤s4，提供焊料5于第二电子组件的第二面42，且焊料5至少部分环绕插脚3。接著，执行步骤s5，局部加热焊料5，使插脚3固定于第二电子组件并电性连接至焊盘45。
48.综上所述，本案的电源模块的第一通孔的深度小于第一电路板的厚度，且插脚经由第一通孔而穿设于第一电路板，且部分的焊料设置于第一通孔的壁面与插脚之间的间隙，且另外部分的焊料设置于第一电路板第二面的焊盘上，更进一步，部分焊料可凸出于第一电路板第一面，因此本案的电源模块的第一通孔的深度较短，而降低焊料填充于第一通孔的壁面与插脚之间的间隙的热量的散失，即增加了焊料于第一电路板上的焊接区域的热能，使得焊料较容易填充于第一通孔的壁面与插脚之间的间隙，即代表焊料的填充率较佳且焊接效率较佳，且不易产生残留物，提升了焊接品质与焊接效率。此外，本案的电源模块利用局部加热的焊接方式实现了针对闪距过近的器件或需要根部焊接的器件的自动焊接工艺，故本案的电源模块的元器件的其他焊接点不会被加热而重融使得元器件产生掉件、移位问题，或者元器件之间的短接问题，故电源模块的生产效率和生产良率较高。

技术特征：
1.一种电源模块，其特征在于，包括：一第一电子组件，包括一插脚；一第二电子组件，包括一第一面与一第二面，所述第一面与所述第二面相对设置，其中所述第一面相较于所述第二面而相邻于所述第一电子组件，所述第一面朝向所述第二面的方向定义为一参考方向，所述第二电子组件还包括：一第一区域，于所述参考方向上具有一第一厚度；以及一第二区域，于所述参考方向上具有一第二厚度，且所述第二厚度小于所述第一厚度，其中所述第二区域包括一通孔，所述插脚穿设所述通孔并且固定于所述第二电子组件。2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一电子组件或者第二电子组件还包含至少一焊盘，所述焊盘的设置位置对应于所述通孔的设置位置，且设置于所述第一电子组件上或者第二电子组件的所述第二面上。3.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一电子组件为散热装置，所述第二电子组件包含一电路板。4.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一电子组件和所述第二电子组件分别包含一电路板。5.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一厚度大于或等于2mm。6.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述第二厚度介于1mm至1.8mm之间。7.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在所述第二电子组件的第二面的一侧位于同一水平面，所述第一区域和所述第二区域在所述第二电子组件的第一面的一侧位于不同水平面。8.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在所述第二电子组件的第二面的一侧位于不同平面，所述第一区域和所述第二区域在所述第二电子组件的第一面的一侧位于不同平面。9.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述插脚采用局部加热一焊料的焊接方式固定于所述第一电子组件或者第二电子组件或者两者上。10.根据权利要求9所述的电源模块，其特征在于，所述焊料的材质为锡丝、锡环或锡膏。11.根据权利要求10所述的电源模块，其特征在于，所述焊料设置于所述第二电子组件的第二面且至少部分环绕所述插脚。12.根据权利要求10所述的电源模块，其特征在于，所述焊料填充于所述通孔的一内壁面与所述插脚之间的间隙。13.根据权利要求9所述的电源模块，其特征在于，所述局部加热的所述焊料的焊接方式包括激光焊接。14.一种电源模块的制造方法，其特征在于，包含：(a)提供一第一电子组件，所述第一电子组件包括一插脚；(b)提供一第二电子组件，所述第二电子组件包括一第一区域及一第二区域，所述第二区域具有至少一焊盘，所述第二区域还包括与所述焊盘的位置相对应的一通孔，其中所述第二区域的一第二厚度小于所述第一区域的一第一厚度，所述插脚从所述第二区域的一第一面穿设所述通孔并且固定于所述第二区域的一第二面的所述至少一焊盘；
(c)预热所述第一电子组件及所述第二电子组件；(d)提供一焊料于所述第二电子组件的所述第二面，且所述焊料至少部分环绕所述插脚；(e)局部加热所述焊料，使所述插脚固定于所述第二电子组件并电性连接至所述至少一焊盘。

技术总结
本案关于一种电源模块及其制造方法，电源模块包含第一电子组件及第二电子组件。第一电子组件包括插脚。第二电子组件包括第一面与第二面，第一面与第二面相对设置，其中第一面相较于第二面而相邻于第一电子组件，第一面朝向第二面的方向定义为参考方向，第二电子组件还包括第一区域及第二区域。第一区域于参考方向上具有第一厚度。第二区域于参考方向上具有第二厚度，且第二厚度小于第一厚度，其中第二区域包括通孔，插脚穿设通孔并且固定于第二电子组件。组件。组件。


技术研发人员：陈建新 姜坤 罗泉松
受保护的技术使用者：台达电子工业股份有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2023/8/23