一、电源模块BMS电路板封装的概念

电源模块BMS（Battery Management System，电池管理系统）电路板封装是指将BMS电路板上的各种电子元件、芯片以及电路连接等，通过特定的材料和技术进行包裹、保护，并形成一个整体的物理结构的过程。其目的在于保护内部的电路元件免受外界环境（如湿度、灰尘、机械冲击等）的影响，同时提供电气连接、散热等功能，并且要满足一定的空间布局和装配要求。

BMS作为电池储能系统的核心子系统之一，负责监控电池储能单元内各电池运行状态，保障储能单元安全可靠运行。它能够实时监控、采集储能电池的状态参数，包括但不限于单体电池电压、电池极柱温度、电池回路电流等 。在电源模块中，BMS电路板封装的好坏直接影响到整个电源模块的性能、可靠性和使用寿命。

二、电源模块BMS电路板封装的常见类型

（一）嵌入式Micro System in Package（μSiP）

1. 结构特点

• 采用μSiP封装的模块将转换器集成电路 (IC) 嵌入基板内部，并在顶部安装一个电感器和一些无源器件。这种结构使得转换器IC不会占用任何额外空间，对于布板空间有限的应用非常有用。例如在一些小型化的移动设备电源管理中，如果BMS电路板采用μSiP封装，可以在有限的空间内集成更多的功能元件，而不会使电路板的体积过度增大 。

2. 性能优势

• 在空间利用方面，由于IC嵌入基板内部，能够有效节省电路板表面的空间，使得整个BMS电路板布局更加紧凑。在电气性能上，由于内部结构的紧凑性，信号传输路径相对较短，有助于减少信号干扰和传输延迟。例如，在高速信号处理的BMS电路中，这种封装方式可以提高信号的完整性，从而更准确地监测和控制电池状态。

（二）表面贴装封装（SMD）

1. 结构特点

• 表面贴装封装是现代电子设备中最常见的一种封装类型。这种封装方式使得电源模块可以直接焊接在电路板的表面。SMD封装的元件体积小、重量轻，通常具有标准化的外形尺寸，如常见的0603、0805等规格，适用于自动化的表面贴装技术（SMT）生产工艺。

2. 性能优势

• 在空间节省方面，SMD封装大幅度减小了电源模块占用的PCB空间，适合于空间受限的应用场合，比如便携式电子设备中的BMS电路板。在生产效率上，SMT可以实现快速的自动化焊接，提高生产效率和产品一致性。而且，SMD模块与PCB的直接接触可以改善散热性能，有助于维持电源模块的稳定性。例如，在智能手机的电池管理系统中，采用SMD封装的BMS电路板能够高效地管理电池的充放电，同时在狭小的手机空间内保持良好的散热和稳定的性能 。

（三）插件封装（Through - Hole）

1. 结构特点

• 插件封装是通过电路板的孔进行安装的传统方式。插件封装的元件通常具有较长的引脚，这些引脚穿过电路板上的孔，然后在电路板的另一面进行焊接或连接。对于电源模块中的BMS电路板来说，插件封装元件的尺寸相对较大，结构比较坚固。

2. 性能优势

• 由于其接触面积较大，插件封装提供了更好的电气连接和机械强度。这种封装方式通常适合于功率较大的电源模块中的BMS电路部分。例如，在一些工业级的大型电池储能系统中，需要处理较大的电流和电压，插件封装的BMS电路板元件能够更好地承受大电流的冲击，并且在长期运行中保持稳定的电气连接。不过，相比SMD封装，插件封装占用的电路板空间更大，并且不利于自动化生产，生产效率相对较低。

（四）Quad Flat No - lead（QFN）

1. 结构特点

• QFN模块系列有两种常用的封装配置：印刷电路板 (PCB) 基板上的开放式框架模块和引线框上的超模压模块。超模压QFN封装是采用传统铜引线框技术的热增强型塑料封装。这种封装形式的特点是没有传统的引脚，而是在封装底部有许多小的焊盘，这些焊盘直接与电路板进行焊接连接。

2. 性能优势

• 在电气性能方面，QFN封装可以提供较好的信号传输性能，因为其短的信号路径和低的电感特性。在热性能方面，由于其底部的大面积焊盘与电路板接触，散热效果较好。在一些对散热要求较高的BMS电路板应用中，如高性能的电动汽车电池管理系统，QFN封装可以有效地将芯片产生的热量散发出去，防止芯片过热而影响性能或造成损坏。同时，QFN封装的外形相对较小，可以在一定程度上节省电路板空间。

（五）MagPackTM封装技术

1. 结构特点

• MagPack封装技术是TI最新的电源模块封装类型。这些模块利用特有的集成磁性封装技术，无需依赖第三方电感器。模块内部集成了磁性元件，使得整个封装结构更加紧凑。

2. 性能优势

• 除了具有比前几代产品更高的功率密度外，这些模块（如TPSM82816）还具有更好的导热性和更低的电磁干扰。在一些对功率密度、散热和电磁兼容性要求较高的电源模块BMS电路板中，如数据中心的电源管理系统，MagPack封装技术可以提供更好的性能表现。这种封装技术有助于提高整个电源系统的效率，减少电磁干扰对其他电子设备的影响，并且在有限的空间内实现更高的功率输出和更精确的电池管理功能 。

• 
  

三、电源模块BMS电路板封装的制作工艺

（一）材料准备

1. 基板材料

• 基板是BMS电路板封装的基础，常用的基板材料有FR - 4（玻璃纤维增强环氧树脂覆铜板）等。FR - 4具有良好的机械性能、电气绝缘性能和低成本的特点，适用于大多数BMS电路板封装。在一些高性能要求的应用中，可能会使用陶瓷基板，陶瓷基板具有更高的热导率和更好的电气性能，例如在高功率密度的电源模块BMS电路板中，陶瓷基板可以更有效地散热，提高电路板的可靠性。

2. 芯片和元件材料

• 对于BMS电路板中的芯片，如电池监测芯片、控制芯片等，通常采用硅等半导体材料制作。这些芯片在制造过程中需要经过光刻、蚀刻、掺杂等复杂工艺来形成电路结构。而其他的无源元件，如电阻、电容等，其材料根据不同的功能和性能要求而有所不同。例如，陶瓷电容具有高电容密度和良好的高频性能，适用于BMS电路板中的滤波电路；金属膜电阻具有高精度和低温度系数，可用于精确的电压检测电路。

（二）电路制造

1. 印刷电路板（PCB）制作

• 首先是电路板的设计，根据BMS的功能要求，确定电路板的布局、布线以及各元件的位置。然后进行PCB的制作，包括内层线路制作、外层线路制作等步骤。在内层线路制作中，通过光刻和蚀刻工艺将设计好的电路图案转移到内层铜箔上；在外层线路制作时，先进行钻孔，使内层线路与外层线路连接，然后再进行外层铜箔的光刻和蚀刻。在整个过程中，要严格控制电路的精度和电气性能，例如线宽、线距等参数要符合设计要求，以确保信号传输的准确性和避免电路短路或断路等问题。

2. 元件安装

• 对于表面贴装元件（SMD），采用表面贴装技术（SMT）进行安装。SMT生产线通常包括印刷锡膏、元件贴装、回流焊等步骤。印刷锡膏是将适量的锡膏通过钢网印刷到PCB板上相应的元件焊盘位置；元件贴装是使用贴片机将SMD元件精确地贴装到印有锡膏的焊盘上；回流焊则是通过加热使锡膏熔化，从而将元件焊接到PCB板上。对于插件封装元件，先将元件的引脚插入PCB板上的孔中，然后在PCB板的另一面进行波峰焊或手工焊接，确保引脚与电路板之间形成良好的电气连接。

（三）封装成型

1. 灌封

• 灌封是一种常用的BMS电路板封装工艺，即将一种具有良好绝缘性、导热性和密封性的灌封材料填充到电路板周围。常用的灌封材料有环氧树脂等。灌封可以保护电路板免受外界湿气、灰尘、化学物质等的侵蚀，同时还可以提高电路板的机械强度和散热性能。在灌封过程中，要注意灌封材料的填充量和填充均匀性，避免出现气泡或空洞等缺陷，影响灌封效果。

2. 模塑封装

• 模塑封装是将BMS电路板放入模具中，然后注入塑料等封装材料，通过加热和加压使其成型。这种封装方式可以精确地控制封装的外形尺寸和形状，并且可以在封装材料中添加一些特殊的功能材料，如散热填料等，以提高封装的散热性能。例如，在一些对散热要求较高的BMS电路板封装中，可以在模塑封装材料中添加金属氧化物等散热填料，增强封装的散热能力。

四、电源模块BMS电路板封装的质量检测方法

（一）电气性能检测

1. 输出电压精度检测

• 在标称输入电压、满载输出条件下，测量输出设定电压与实际输出电压。例如，对于一个输出设定电压为Voutnom的电源模块，在额定负载下实测输出电压为Vout，通过比较两者的差值来判断输出电压精度是否符合要求。如模块WRB1212S - 1WR2，输出设定电压为Voutnom = 12V，额定负载为144Ω，实测输出电压Vout = 12.039V，通过计算两者的偏差来评估输出电压精度 。

2. 线性电压调节率检测

• 对于宽电压输入稳压输出系列，在标称电压输入、额定负载下，测得输出电压记为Voutnom，然后分别在输入电压上限、额定负载下，以及输入电压下限、额定负载下测得输出电压，记为Vouth和Voutl。计算线性调节率 = (Vmdev - Voutnom)×100%/Voutnom，其中Vmdev取Vouth、Voutl中偏离Voutn最大值。通过该指标可以评估电源模块在输入电压变化时输出电压的稳定性。

3. 负载调节率检测

• 在标称电压输入下，分别测量10%负载、100%负载下的输出电压，记为Vb1和Vb2，标称电压输入、50%负载下输出电压标称值记为Vb0，Vb取Vb1、Vb2中偏离Vb0最大值。该指标反映了电源模块在不同负载情况下输出电压的变化情况，对于BMS电路板封装来说，良好的负载调节率可以确保在电池不同充放电状态下（对应不同负载），对电池的管理和监测功能的准确性。

4. 交叉调整率检测

• 对于双路或是多路输出的模块，主路带载不同比例（如50%、100%、10%）时，测量其他路的输出电压（如分别记为V2(50%)、V2(100%)、V2(10%)）。由于辅路电压是通过变压器耦合得到的，主路、辅路负载电流变化都会导致辅路输出电压的变化相差比较大。通过检测交叉调整率，可以确保在多输出的BMS电路板中，各路输出之间的相互影响在可接受范围内，避免因为一路输出的变化而对其他路输出造成过大影响，影响电池管理的准确性。

5. 纹波和噪声检测

• 纹波和噪声是叠加在直流输出上的周期性和随机性交流成分，它也影响着输出精度。一般对纹波和噪声采用峰 - 峰值计量(mVP - P)。检测时，先将示波器带宽设置为20MHz，可以有效防止高频噪声；然后采用平行线测试法、双绞线或靠测法。例如，在采用平行线测试法时，要注意C1（高频陶瓷电容，一般容值为1uF）、C2（宽电压输入系列C2容值为10uF电解电容，耐压值高于模块输出电压2倍以上即可）的参数设置，以及两平行线铜箔带之间的距离（为2.5mm）、两平行铜箔带的电压降之和（应小于输出电压值的2%）等条件，通过测量纹波和噪声的值来判断是否符合要求 。

6. 动态负载检测

• 当负载出现突变时，所有的电源都有一个相应的响应时间。在突变响应期间内，电源的输出电压会出现瞬间的过冲，然后回到正常输出状态。通过电子负载来模拟负载电流的突变（通常负载设置为输出额定电流的25% - 50% - 25%和50% - 75% - 50%，电流跳变的上升和下降斜率选:0.08 - 0.1A/us），用示波器测量其输出电压的最大偏差和响应时间，以此来评估电源模块在动态负载情况下的性能。对于BMS电路板封装，良好的动态负载性能可以确保在电池充放电过程中，特别是在电流突变（如电池突然接入或断开负载）时，BMS系统能够及时准确地进行管理和控制。

7. 启动时间检测

• 启动时间为输入开启后输出相对于输入达到目标电压值时响应延迟的时间，一般在额定满负载下测得。外接滤波器（包括输入输出电容）均会大大延迟启动的时间，实际设计要与纹波噪声要求权衡考虑。通过测量启动时间，可以评估电源模块在启动过程中的性能，对于BMS电路板封装来说，合适的启动时间有助于在电池系统启动时，BMS能够及时开始对电池进行监测和管理。

8. 隔离及绝缘特性检测

• 耐压测试方法是按照耐压的测试标准，将耐压值从0开始慢慢往上调，耐压值调至设定的最高耐压并在最高耐压值维持一分钟时间。绝缘强度是在输入输出间加隔离电压（直流或交流的峰值）测试1分钟。绝缘电阻是在输入输出间加500VDC，测的输入输出间绝缘电阻大于1GOhm。在产品技术手册中的隔离电压仅在一分钟的快速测试内有效，如果需要更长的耐压时间或在长期的高耐压的状态下工作，额定工作电压就必须参考相关标准。通过这些测试可以确保BMS电路板封装在电气隔离和绝缘方面的性能，防止电池电路与其他电路之间发生短路或漏电等问题，保障电池系统的安全性和可靠性 。

（二）物理性能检测

1. 外观检查

• 通过直接观察法检查BMS电路板封装的外观。查看封装是否有破损、裂缝、变形等情况。检查元件引脚是否连接正确，有无接错、漏接和互碰等情况。同时，观察印刷板是否有短线、断线，电阻电容有无烧焦和炸裂等现象。外观检查可以初步判断电路板在封装过程中是否存在明显的物理缺陷，这些缺陷可能会影响电路板的性能和可靠性。

2. 尺寸精度检测

• 使用量具（如卡尺等）测量BMS电路板封装的外形尺寸，包括长度、宽度、厚度等。确保封装后的尺寸符合设计要求，因为准确的尺寸对于电路板的安装、与其他部件的配合以及在设备中的布局都非常重要。如果尺寸偏差过大，可能会导致电路板无法正确安装或与其他部件发生干涉，影响整个电池管理系统的正常运行。

3. 机械强度测试

• 通过施加一定的机械力（如拉力、压力、弯曲力等）来测试BMS电路板封装的机械强度。例如，在拉力测试中，可以检测元件引脚与电路板之间的连接强度，确保在正常使用过程中不会因为受到外力（如振动、碰撞等）而导致引脚松动或脱落。在压力和弯曲力测试中，可以评估封装材料对电路板的保护能力，防止电路板在受到一定的机械应力时发生损坏。

（三）环境适应性检测

1. 温度适应性检测

• 将BMS电路板封装放置在不同的温度环境下（如高温环境、低温环境以及温度循环环境），测试其性能。在高温环境下，检查电路板上的元件是否会因为过热而出现性能下降、失效等情况，例如芯片的工作温度过高可能会导致运算错误或功能异常。在低温环境下，观察电路的启动性能、信号传输性能等是否受到影响。温度循环测试可以模拟实际使用中可能遇到的温度变化情况，检测电路板封装在反复的温度变化下是否会出现裂缝、脱焊等问题，确保BMS电路板在不同的温度条件下都能正常工作，从而保证电池管理系统在各种环境温度下对电池的有效管理。

2. 湿度适应性检测

• 将BMS电路板封装置于高湿度环境中，检测其防潮性能。高湿度环境可能会导致电路板上的元件受潮，从而引发电化学腐蚀、电迁移等问题，影响电路板的电气性能。通过湿度适应性检测，可以评估封装材料的防潮能力，如封装是否能够有效阻止外界湿气进入电路板内部，保护元件和电路不受潮，确保BMS电路板在潮湿环境下也能可靠运行。

3. 电磁兼容性（EMC）检测

• 进行电磁干扰（EMI）发射测试和电磁抗扰度（EMS）测试。EMI发射测试是检测BMS电路板封装在工作时是否会向外发射过多的电磁干扰，影响周围其他电子设备的正常工作。EMS测试则是检测电路板封装在受到外界电磁干扰时的抗干扰能力，例如在受到手机信号、无线电信号等干扰时，BMS电路板是否能够正常工作，保证对电池的准确管理和监测。良好的电磁兼容性是确保BMS

PCBA电路板/线路板清洗剂W3000介绍

电路板/线路板清洗剂W3000 是针对 PCBA 焊后清洗开发的一款碱性水基清洗剂，是一款环保洗板水。能够快速有效的去除焊后锡膏、助焊剂及油污、灰尘等残留物质。适用于超声波和喷淋清洗工艺。该产品采用我公司专利技术研发，清洗力强，气味清淡，不含卤素，无闪点。温和的配方使其对敏感金属合金具有良好的材料兼容性，是一款理想的环保型水基清洗剂。

电路板/线路板清洗剂W3000的产品特点：

1、清洗负载能力高，可过滤性好，具有超长的使用寿命，维护成本低。

2、能够有效清除元器件底部细小间隙中的残留物，清洗之后焊点保持光亮。

3、配方温和，特别适用于较长接触时间的清洗应用。对 PCBA 上各种零器件无影响，材料兼容性好。

4、不含卤素，无闪点，使用安全，不需要额外的防爆措施。

5、无泡沫，适合用在喷淋清洗工艺中。

6、不含固态物质，被清洗件和清洗设备上无残留，无发白现象。

电路板/线路板清洗剂W3000的适用工艺：

W3000环保洗板水适用在超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺中。

电路板/线路板清洗剂W3000产品应用：

W3000环保洗板水主要用于去除PCBA 焊接工艺后的锡膏、助焊剂残留。对油污也有一定的溶解性。

超声波清洗工艺：

W3000用在超声波清洗工艺中，可批量清洗结构复杂的电子组装件，对于底座低间隙的助焊剂残留物也能达到很好的清洗效果。在超声波清洗工艺中，将待清洗件浸没在清洗槽中，利用超声波在清洗剂中的空化作用、加速度作用及直进流作用，和清洗剂对污垢的超强溶解性相结合，使污垢层被溶解、分散、乳化，或剥离而达到清洗目的。