CN107532926B - 封装电气装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置(100),可包括:电气组件(102),其具有至少一个电气部件;内壳(108),其包括围绕电气部件共形地设置的第一聚合材料,内壳(108)具有第一机械强度;以及外壳(110),其包括围绕内壳(108)共形地设置的第二聚合材料,外壳(110)包括大于第一机械强度的第二机械强度,其中电气部件包括第一热膨胀系数(CTE),内壳(108)包括第二CTE,外壳(110)包括第三CTE,其中第一CTE与第二CTE之间的差值小于第一CTE与第三CTE之间的差值。

Description

封装电气装置及其制造方法
技术领域
实施方案涉及电路保护装置领域,并且更具体地涉及用于电涌防护的金属氧化物变阻器。
背景技术
传感器和其他电气部件广泛应用于汽车、家庭、工业、公共设施、办公室以及其他环境中。在许多情况下,传感器被设计用于在一系列条件下使用,所述条件包括温度、湿度、灰尘和其他条件的变化。在汽车中,各种传感器可以部署在使用温度变化很大(诸如在-50℃至150℃之间变化)的环境中。在一些实例中,传感器和其他部件可以设置在印刷电路板(PCB)上作为印刷电路板组件(PCBA)。为了保护PCB部件,可以使用灌封来密封PCB部件,过程涉及分配液体材料,所述液体材料被配置成固化和凝固以在PCB或PCB上的部件周围形成涂层。不利的是,当使用灌封密封时,电气部件在汽车的恶劣操作环境中可能容易损坏。例如,PCB可以部署在汽车的引擎盖下,在该处温度可以在很大的范围内变化。温度变化可以导致由于PCB部件与灌封材料之间的热膨胀系数的差而导致的应力、分层和其他影响。PCB的其他密封方法包括使用热熔粘合剂施加低压。不利的是,粘合剂材料可能与灌封材料发生反应并导致密封材料劣化。
关于这些和其他问题,本改进可能是期望的。
发明内容
在一个实施方案中,装置可以包括具有至少一个电气部件的电气组件。所述装置还可以包括:内壳,所述内壳包括围绕电气组件设置并与电气组件接触的第一聚合材料,所述内壳具有第一机械强度;以及外壳,所述外壳包括围绕所述内壳共形地设置并与所述内壳接触的第二聚合材料,所述外壳具有大于所述第一机械强度的第二机械强度,其中所述电气部件包括第一热膨胀系数(CTE),所述内壳包括第二CTE,并且所述外壳包括第三CTE,并且其中所述第一CTE与所述第二CTE之间的差值小于所述第一CTE与所述第三CTE之间的差值。
在另一个实施方案中,形成电气装置的方法可以包括:提供具有至少一个电气部件的电气组件;形成包括围绕所述电气组件的第一聚合材料的内壳,所述内壳与所述电气组件接触;以及形成包括围绕所述内壳并与所述内壳接触的第二聚合材料的外壳,其中所述电气组件包括第一热膨胀系数(CTE),所述内壳包括第二CTE,并且所述外壳包括第三CTE,并且其中所述第二CTE与所述第一CTE之间的差值小于所述第三CTE与所述第一CTE之间的差值。
在另一实施方案中,传感器装置可以包括:印刷电路板;至少一个传感器,所述至少一个传感器附接到所述印刷电路板;内壳,所述内壳包括围绕所述印刷电路板和至少一个电气装置设置并且与所述印刷电路板和所述至少一个电气装置接触的第一聚合材料;以及外壳,所述外壳包括围绕所述内壳设置并且与所述内壳接触的第二聚合材料,其中所述电气部件具有第一热膨胀系数(CTE),所述内壳具有第二CTE,并且所述外壳具有第三CTE,并且其中所述第一CTE与所述第二CTE之间的差值小于所述第一CTE与所述第三CTE之间的差值。
附图说明
图1描绘了根据本公开的实施方案的装置;
图2A、图2B和图2C描绘了根据本公开的实施方案的装置的形成中的不同阶段;
图3A、图3B和图3C分别描绘了对应于图2A、图2B和图2C的装置的形成阶段的透明图;
图4A、图4B、图4C和图4D描绘了根据本公开的另外的实施方案的装置的不同视图;
图5描绘了根据另外的实施方案的示例性处理流程;
图6呈现用于形成根据本公开的实施方案的装置的内壳的属性的示例性列表;
图7A提供用于形成根据本公开的实施方案的装置的外壳的属性的列表;
图7B呈现用于通过注射模制来形成外壳的过程条件的列表;
图7C提供了用作根据本公开的实施方案的外壳的热塑性聚合物的示例性属性的列表。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更详细地描述本实施方案,在所属附图中示出了示例性实施方案。实施方案不应被理解为限于本文所阐述的实施方案。提供了这些实施方案从而本公开将是详尽和完整的,并且将其范围充分地告知本领域的技术人员。贯穿全文,在附图中,相同的数字指代相同的元件。
在下面的描述和/或权利要求中,术语“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”以及“在……之上”可以在下面的描述和权利要求书中使用。“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”以及“在……之上”可以用来指示两个或更多个元件彼此直接物理接触的情况。术语“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”以及“在……之上”也可以意味着两个或更多个元件彼此不直接接触。例如,“在……之上”可以意味着一个元件在另一个元件上方但不彼此接触并且在这两个元件之间可以具有另外的一个或多个元件。此外,术语“和/或”可以意味着“和”,其可以意味着“或”,其可以意味着“异或”,其可以意味着“一个”,其可以意味着“一些,但不是全部”,其可以意味着“都不”和/或其可以意味着“两者都”,尽管所要求保护的主题的范围不限于此方面。
示例性实施方案涉及电气部件,诸如包括传感器的PCB部件,以及用于保护这种部件的改进方法。例如,汽车发动机之中、之上或附近所使用的电气部件可能遭受有害气体、灰尘、液体和温度的大幅变化。本实施方案具体地涉及这样的装置,例如由涂层或壳体保护的其他电气装置的传感器。
各种实施方案提供了由封装保护的新颖的装置,所述封装使用多个层或壳体以保护电气部件或电气组件。这种电气组件的实例包括支撑或容纳至少一个电气部件的印刷电路板(PCB)。根据本实施方案,所述装置可以包括第一聚合物材料的内壳和第二聚合物材料的外壳,其中内壳围绕电气组件设置并与电气组件接触,并且外壳围绕内壳设置并与内壳接触。如下详述,内壳和外壳可以被定制以产生诸如抗机械应力、抗裂、抗分层和抗其他物理劣化以及抗装置外部的材料穿过等属性的组合。这种布置可以提供各种优点,包括更好地保护诸如传感器的电气装置、改进的性能以及装置增加了的寿命。
在各种实施方案中,改进的汽车传感器被提供用于至少在-50℃至150℃的范围内操作。在特定实施方案中,针对与待保护的电气组件(诸如被配置成支撑至少一个电气部件的PCB)的兼容性来定制内壳的属性。外壳可以被定制成用于保护电气组件免受外部机械扰动。此外,内壳和外壳可以有利地被布置以增加对来自气体、液体、灰尘和其他环境元素的外部攻击的保护。
图1描绘了根据本公开的实施方案的装置100。在一些实现方式中,装置100可以用作汽车中的传感器。实施方案不限于此上下文。装置100包括由内壳108和外壳110封装的电气组件102。在一个实例中,电气组件102可以包括PCB 104和检测器芯片106。内壳108可以包括围绕电气组件102设置并与电气组件102接触的第一聚合材料。换句话说,内壳108可以是具有与电气组件102的外表面形成交界面的内表面的固体材料。如下详述,内壳108可以通过注射模制过程来形成,在所述注射模制过程中,电气组件102和内壳108的液体前体被放置在第一模具中并被施加压力和温度。该过程使得液体前体在形成内壳108的过程中涂覆电气组件102。因此,在固化之后,内壳108的内表面122可以匹配诸如PCB 104和检测器芯片106的电气组件102的部分的外表面。以这种方式,内壳108可以结合到电气组件102。
在装置100中,外壳110可以围绕内壳108设置并与内壳108接触,其中外壳110的内表面匹配内壳108的外表面。例如,表面120可以用作外壳110的内表面和内壳108的外表面。类似于内壳108,外壳110可以是固体材料。如下详述,外壳110也可以通过注射模制过程来形成,在所述注射模制过程中,电气组件102和内壳108以及外壳110的液体前体被放置在第二模具中并被施加压力和温度。
根据本公开的各种实施方案,内壳108和外壳110可以在至少一种因素上彼此不同,所述因素包括物理属性、成分和形成条件。与用于保护这种电气部件的已知方法相比,内壳108和外壳110的组合可以有利地为电气组件102提供更坚固的保护。在一个方面中,可以针对与电气组件102的兼容性定制内壳108的物理和机械属性。例如,与使用热塑性材料的已知注射模制方法相比,内壳108可以包括适合于通过以相对较低的温度和较低压力注射模制形成的材料。用于注射模制以形成内壳108的合适的温度范围的实例包括150℃与200℃之间的温度范围。合适的压力范围的实例包括20kgf/cm2与100kgf/cm2之间的压力范围,并且在一些实例中为30kgf/cm2与60kgf/cm2之间的压力范围,其中1kgf/cm2=98.0665千帕(kPa)。通过在相对较低的温度和压力下形成内壳108,可以保护电气组件102的电气部件免受损坏,而否则如果经受更高的温度或更高的压力可能造成这种损坏。
外壳110可以包括被配置成提供优异的机械和热保护的材料,并且可以适用于使用以相对较高的温度和压力注射模制来形成。用于形成外壳110的适当温度范围的实例包括275℃与315℃之间的温度以及700kgf/cm2与1100kgf/cm2之间的压力。
在各种实施方案中,内壳108可以由热固性聚合物形成,其中如本文所用的“热固性”或“热固性聚合物”是指经历不可逆固化的材料,其特征在于聚合物链之间的交联。通过液体前体的注射模制而形成的热固性材料可以在注射模制过程中通过施加热量来固化。一旦固化,热固性材料就可以保持模具的形状。随后施加的热量不会熔化热固性材料,并且热固性材料倾向于保持在固化过程中所形成的形状。用于内壳108的合适的热固性材料的实例包括环氧基材料,诸如环氧模塑化合物。合适的环氧模塑化合物的实例包括EME 1200D和EMEE500HAC(供应商:台湾,新竹303,Hu-Kou工业园,Fong Shan村,Chung Hua路,ChangChun塑料有限公司(新竹工厂)8)。在各种实施方案中,环氧基材料可以包括环氧树脂和二氧化硅填料,其中环氧树脂浓度可以在10%至30%的范围内,并且二氧化硅浓度在60%至90%之间,而酚醛树脂浓度在5%与20%之间变化。实施方案不限于此上下文。
在各种实施方案中,外壳110可以由热塑性材料形成,其中如本文所用的“热塑性材料”或“热塑性聚合物”是指能够以固体形成为给定形状并且能够通过施加热量将其重新形成为不同形状的固体的聚合物材料。许多热塑性材料的特征在于熔化行为,并且其特征还在于聚合物链之间的低度或零度的交联。用于外壳110的合适的热塑性材料的实例包括聚酰胺聚合物,包括玻璃增强聚酰胺聚合物。合适的热塑性材料的实例包括
Figure BDA0001421808070000061
70G33HS1L BK031或
Figure BDA0001421808070000062
70G30HSLRBK099(Zytel是Dupont公司的注册商标)的实例。
在各种实施方案中,内壳108的属性可以被进一步定制以匹配电气组件102的属性。在一些实例中,电气组件102可以具有与内壳108的第二热膨胀系数(CTE)密切匹配的第一热膨胀系数(CTE)。提供其中电气组件102的第一CTE与内壳的第二CTE之间的差值较小或为零的内壳108的优点在于当装置100经受较大的温度变化时形成的应力减小。例如,当被实现为汽车中的传感器装置时,装置100可以有利地在200℃的温度范围内进行操作。在一种情况下,装置100可以被配置来在-50℃与150℃之间的温度范围内操作,从而使得所述装置特别适合于在汽车发动机附近的环境中操作。由于电气组件102的第一CTE与内壳的第二CTE密切匹配,当装置100的温度升高或降低时,电气组件102和内壳108的膨胀或收缩差异可以较小。膨胀的这种较小的差异减小了存在于电气组件102与内壳108之间的界面处的热应力。减小的热应力进而降低了内壳108与电气组件102之间的分层倾向,减少了内壳108中的开裂和其他缺陷,并且减少了由应力产生的对电气组件102的损坏。因为装置100可能经受不同温度之间的重复的循环,所以与已知的传感器装置相比,这种减小的热应力可以相应地增加装置100的可靠性或寿命。
外壳110可以具有与电气组件102的第一CTE不太匹配的第三CTE。因为外壳110不直接接触电气组件102,所以第一CTE与第三CTE之间的CTE的差值不会在电气组件102附近产生有害的应力。
图2A、图2B和图2C描绘了根据本公开的实施方案的装置200的形成中的不同阶段。在一些实现方式中,装置200用作汽车中的传感器。装置200及其前体以透视图示出以有助于理解。为了进一步有助于理解,图3A、图3B和图3C分别描绘了对应于图2A、图2B和图2C的装置200的形成阶段的透明图。在图2A和图3A中,示出电气组件202。电气组件202包括PCB204。检测器芯片206、电容器208、电容器210和电阻器212附接到PCB 204。此外,引脚组件214附接到PCB 204并向外(向下)延伸,以提供到外部装置的电连接。
为了保护,电气组件202分别经历如图2B、3B和图3B、3C所建议的两个模制操作。在图2B、3B中,示出了围绕电气组件202设置的内壳220,从而保护PCB 204和电气部件,所述电气部件包括检测器芯片206、电容器208、电容器210和电阻器212。内壳220可以通过注射模制过程来形成。例如,电气组件202可以放置在具有对应于内壳220的外表面226的形状的第一注塑模具(未示出)中。注塑模制机(未示出)可以被配置成将内壳220的液体前体(未示出)注入到第一注塑模具中。内壳220的液体前体可以随后与电气组件202接触并且可以涂覆电气组件202。当施加温度和压力时,液体前体可以随后固化,从而导致内壳220具有如图所示的外表面226。尽管在图2B中不可见,内壳220的内表面可以与电气组件202接触,并且可以因此结合到电气组件202。
根据本公开的各种实施方案,内壳220可以由具有与PCB 204的CTE匹配的热膨胀系数(CTE)的聚合材料制成。例如,指定为FR4的商业级玻璃环氧树脂印刷电路板可以具有1.3X10-5/K的平均平面内CTE。在各种实施方案中,内壳220可以具有1X10-5至1.5X 10-5范围内的CTE,并且在特定实施方案中,内壳220的CTE可以是1.3X10-5。值得注意的是,可以选择精确的聚合物材料和剂型以及用于内壳220的填充材料的浓度,以提供内壳220的CTE与PCB204的材料的密切匹配。例如,许多热固性聚合物可能具有与PCB 204的CTE不密切匹配的CTE,并且可能具有太高或可能太低的CTE以至于不能提供与PCB 204的CTE的良好匹配。在本实施方案中,用作内壳220的合适材料包括热固性材料,诸如EME 1200D或EME E500HAC或者其他复合材料,包括热固性聚合物和诸如二氧化硅的填料。有利地,内壳220与PCB 204的CTE之间的这种匹配可以避免或最小化当装置200在一定温度范围内操作时所产生的热应力。因此,例如,装置200可以提供作为汽车中的传感器装置的改进性能。
如图2B、3B进一步所示,内壳220可以包括所形成的具有用于形成内壳的模具形状的各种结构。具体地,用于形成内壳220的模具可以被设计成在内壳220的外侧上形成结构以改进电气组件202的性能、寿命或可靠性。例如,内壳220可以包括结构222和结构224,这些结构向外突出。这种结构或其他结构可以用于增加内壳220与外壳230之间的机械联接,以增加内壳220与外壳230之间的密封,或者用于其他原因。
现在转到图2C和图3C,示出了在形成外壳230之后的完整装置,装置200。外壳230也可以通过注射模制过程来形成。例如,电气组件202和内壳220可以被认为构成单独封装的装置229。单独封装的装置229可以随后放置在具有对应于外壳230的外表面238的形状的第二注塑模具(未示出)中。注塑模制机(未示出)可以被配置成将外壳230的液体前体(未示出)注入到第二注塑模具中。外壳230的液体前体可以随后与内壳220接触并且可以涂覆内壳220。当施加温度和压力时,液体前体可以随后固化,从而导致形成具有如图所示的外表面238的外壳230。值得注意的是,外壳230的外表面238可以具有与内壳228的外表面226的外形不同的外形,如通过图2B和图2C的比较可以看出的。此外,外壳230的内表面可以与内壳220的外表面226接触,因而可以因此结合到内壳220。
根据本公开的各种实施方案,外壳230可以由机械强度大于内壳220的机械强度的聚合材料制成。如本文所使用的,术语“机械强度”可以指包括弯曲强度和冲击强度的材料属性。这种更大的机械强度可以保护装置200免受冲击、应力和其他扰动。在一些实例中,外壳230可以具有250MPa至300MPa的弯曲强度以及在23℃下的10-15kJ/m2的有切口的夏氏切口冲击强度。实施方案不限于该上下文。内壳220可以具有相对较小的机械强度,诸如140MPa至170Mpa的弯曲强度。
值得注意的是,在各种实施方案中,用于外壳230的合适材料可以包括热塑性聚合物。在外壳230由热塑性聚合物形成的一些实例中,外壳230的CTE可以在从5X 10-5/K至1.2X10-4/K的范围内。这形成外壳230与电气组件202的约为4X 10-5/K至11X 10-5/K的CTE差值。有利地,由于外壳230不直接结合到电气组件202,所以CTE的此差值可能不会不利地影响装置200的性能。
装置200的两个壳体可以因此提供属性的组合以相对于已知传感器增加装置200的性能、寿命或可靠性。例如,在已知传感器中,电气组件可以仅封装在一个包衣或壳体中,例如壳体的CTE与电气组件的CTE不匹配的热塑性材料或其他材料。如上所述,由于热塑性材料与PCB之间的CTE的差异,热应力可能产生这种装置的电气部件的开裂、分层或劣化。在本实施方案中,电气组件由内壳封装,所述内壳的CTE可以与电气组件的PCB的CTE密切或精确匹配。CTE的这种密切匹配消除或减少上述问题。此外,外壳提供更好的机械强度的益处,从而为本实施方案的双重封装装置形成更坚固的保护。
如上所述,在本公开的各种实施方案中,双重封装装置的内壳和外壳可以相互配置成在内壳与外壳之间提供增强的机械联接以及提供增强的密封。图4A、图4B、图4C和图4D描绘了根据本公开的另外的实施方案的装置400的不同视图。在一些情况下,装置400可以被配置成类似于装置200。在图4A中,显示了示出内壳404和外壳402的俯视透明图。由内壳封装的电气组件未示出。然而,例如,电气组件可以类似于图3A描绘的电气组件202。
如图4A和图4B所示,外壳402包括从外壳402的圆柱形部分412向外延伸的特征部406。现在转到图4C,示出了内壳404的支柱部分408的透视图。内壳404可以包括多于一个的支柱部分408,其中所述支柱部分可以联接到外壳402并且用于相对于外壳402定向内壳404。支柱部分408可以包括密封组件410,所述密封组件410包括示出为密封肋414的密封肋组件。图4D呈现沿着图4B所示的方向A-A的剖视图。如图所示,支柱部分408的密封肋414有助于支柱部分408互锁到外壳402。这可以特别增加装置400的密封,以防止灰尘、气体、液体、水分和其他材料侵入设置在装置400内的电气组件。
图5描绘了根据另外的实施方案的示例性处理流程500。在方框502处,提供具有至少一个电气部件的电气组件。在一些实例中,电气组件可以包括PCB,所述PCB具有设置在其上的至少一个电气部件。电气组件可以具有第一热膨胀系数(CTE)。
在方框504处,围绕电气组件形成包括第一聚合材料的内壳,其中内壳与电气组件接触。在一些实施方案中,内壳可以包括与第一热膨胀系数密切匹配的第二热膨胀系数。例如,在一些情况下,第二热膨胀系数与第一热膨胀系数之间的差值可以小于1x 10-5/K,并且在特殊情况下可以小于2x 10-6/K。在一些实施方案中,内壳可以通过注射模制来形成,在所述注射模制中,电气组件被放置在第一模具中并经历在第一温度和第一压力下注入内壳的液体前体。在一些实例中,第一温度可以在150℃与200℃之间的范围内,并且第一压力可以在20kg/cm2至100kg/cm2的范围内。
在方框506处,围绕电气组件形成包括第二聚合材料的外壳,其中内壳与电气组件接触。在一些实施方案中,外壳可以通过注射模制形成,在所述注射模制中,由内壳和电气组件制成的单独封装装置被放置在第二模具中。在一些实施方案中,外壳可以包括不与第一热膨胀系数密切匹配的第三热膨胀系数。例如,在某些情况下,第三热膨胀系数与第一热膨胀系数之间的差值可以大于5x 10-5/K。单独封装的装置可以在第二温度和第二压力下经历外壳的液体前体的注入,其中第二温度和第二压力中的至少一个大于第一温度和第一压力。在一些实施方案中,第二温度可以在275℃与315℃之间的范围内,并且第二压力可以在700kg/cm2与1100kg/cm2之间的范围内。在一些实例中,第二注射模制过程中的模具温度可以与液体的温度不同。在一些实例中,注入模具中的液体的温度可以在275℃与315℃之间的范围内,并且特别是在285℃与315℃之间,而在一些实例中,模具温度可以在从285℃至305℃的范围内。
有利地,图5的示例性方法借助于用于形成封装电气组件的内壳的过程来提供另外的优点。如上所述,用于形成内壳的第一形成过程可以是在150℃与200℃之间的温度范围内形成热固性聚合物的注射模制过程。此较低的温度范围远低于用于形成外壳的第二温度范围。用于形成内壳的较低温度范围可以足够低,以避免损坏被封装的电气组件。同样,使用20kg/cm2至100kg/cm2的较低压力范围以形成内壳可以通过避免电气组件暴露于用于形成外壳的更高压力来保护电气组件免受损坏。随后,当在注射模制过程中使用更高的温度和更高的压力以形成外壳时,内壳可以用作护罩以防止电气组件损坏。此外,由于内壳的CTE可以与电气组件的CTE相同,所以在用于形成外壳的更高温度注射模制过程中,在内壳与电气组件之间的界面处避免或最小化热应力。
图6呈现根据本公开的实施方案的用于形成装置的内壳的属性的示例性列表600。在图6的实例中,内壳的材料是热固性聚合物。图6还呈现用于通过注射模制来形成内壳的过程条件的列表602。图6的材料的组成可以在约5%至20%的酚醛树脂、60%至90%的二氧化硅填料以及10%至30%的环氧树脂之间的范围内。
如图所示,用于形成内壳的温度不超过195℃,并且压力不超过100kg/mm2
图7A提供用于形成根据本公开的实施方案的装置的外壳的属性的列表700。在图7A的实例中,外壳的材料是热塑性聚合物。很明显,CTE(CLTE)高于PCB的1.3x 10-5的通常值。图7B呈现用于通过注射模制来形成外壳的过程条件的列表702。如图所示,用于形成外壳的熔化温度为约295℃,并且压力不超过100kg/mm2
图7C提供了用于用作根据本公开的实施方案的外壳的热塑性聚合物的示例性属性的列表710。很明显,模量和冲击强度提供了有助于保护装置免受外部应力的优异的机械属性。
虽然已经参考某些实施方案公开了本实施方案,但是在不背离所附权利要求限定的本公开的广度和范围的情况下,可以对所描述的实施方案进行许多修改、更改和改变。因此,意图是,本实施方案并不限于所描述的实施方案,而是本实施方案具有由所附权利要求书的语言以及其等效物限定的全部范围。

Claims (17)

1.一种电气装置,包括:
电气组件,所述电气组件具有至少一个电气部件;
内壳,所述内壳包括围绕所述电气组件设置并与所述电气组件接触的第一聚合材料,所述内壳具有第一机械强度;以及
外壳,所述外壳包括围绕所述内壳共形地设置并与所述内壳接触的第二聚合材料,所述外壳具有大于所述第一机械强度的第二机械强度,
其中,所述电气部件包括具有第一热膨胀系数的印刷电路板材料,所述第一热膨胀系数处于1.3x10-5/K的范围内,所述内壳包括第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数处于1x10-5/K至1.5x10-5/K的范围内,
并且所述外壳包括第三热膨胀系数,并且第三热膨胀系数超过第一热膨胀系数4x10-5/K至11x10-5/K。
2.如权利要求1所述的电气装置,其中,所述电气组件具有限定第一外部形状的第一外表面,所述内壳包括限定与所述第一外部形状不同的第二外部形状的第二外部表面;并且其中所述外壳包括限定与所述第一外部形状不同的第三外部形状的第三外表面。
3.如权利要求1所述的电气装置,其中,所述内壳包括热固性材料,并且所述外壳包括热塑性材料。
4.如权利要求1所述的电气装置,其中,所述电气组件包括印刷电路板和设置在所述印刷电路板上的至少一个电气部件。
5.如权利要求1所述的电气装置,其中,所述内壳和所述外壳被配置成在-50℃至150℃的温度范围内操作。
6.如权利要求2所述的电气装置,其中,所述内壳的所述第二外表面包括密封肋组件,所述密封肋组件被配置成通过机械地联接到所述外壳来增加所述内壳与所述外壳之间的密封。
7.如权利要求2所述的电气装置,其中,所述第三外部形状与所述第二外部形状不同。
8.如权利要求1所述的电气装置,其中,所述内壳包括被配置成联接到所述外壳的支柱部分。
9.一种形成电气装置的方法,所述方法包括:
提供具有至少一个电气部件的电气组件;
形成内壳,所述内壳包括围绕所述电气组件的第一聚合材料,所述内壳与所述电气组件接触;以及
形成外壳,所述外壳包括第二聚合材料,所述第二聚合材料围绕所述内壳并与所述内壳接触,
其中,所述电气组件包括具有第一热膨胀系数的印刷电路板材料,所述第一热膨胀系数处于1.3x10-5/K的范围内,所述内壳具有第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数处于1x10-5/K至1.5x10-5/K的范围内,
并且所述外壳包括第三热膨胀系数,并且第三热膨胀系数超过第一热膨胀系数4x10-5/K至11x10-5/K,
其中,形成内壳包括:
在第一模具中提供所述电气组件;
将所述内壳的第一液体前体分配到所述第一模具中;以及
在第一温度和第一压力下对第一液体前体和电气部件执行第一注射模制处理,其中,单独封装的装置被形成为包括内壳和电气组件,并且
其中,形成外壳包括:
在第二模具中提供所述单独封装的装置;
将所述第二聚合材料的第二液体前体分配到所述第二模具中;以及
在第二温度和大于第一压力的第二压力下,对所述单独封装的装置执行第二注射模制处理。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述第二温度高于所述第一温度。
11.如权利要求9所述的方法,其中,所述内壳包括热固性材料,并且其中,所述外壳包括热塑性材料。
12.如权利要求9所述的方法,其中,所述第一温度在150℃与200℃之间,并且所述第一压力在20kgf/cm2与100kgf/cm2之间。
13.如权利要求9所述的方法,其中,所述第二温度在275℃与315℃之间,并且所述第二压力在700kgf/cm2与1100kgf/cm2之间。
14.一种传感器装置,包括:
印刷电路板;
至少一个传感器,所述至少一个传感器附接到所述印刷电路板;
内壳,所述内壳包括第一聚合材料,所述第一聚合材料围绕印刷电路板和至少一个电气装置设置并且与所述印刷电路板和所述至少一个电气装置接触;以及
外壳,所述外壳包括第二聚合材料,所述第二聚合材料围绕所述内壳设置并与所述内壳接触,所述内壳具有第一机械强度;并且外壳具有大于所述第一机械强度的第二机械强度,
其中,所述印刷电路板具有第一热膨胀系数,所述第一热膨胀系数处于1.3x10-5/K的范围内,所述内壳包括第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数处于1x10-5/K至1.5x10-5/K的范围内,
并且所述外壳包括第三热膨胀系数,并且第三热膨胀系数超过第一热膨胀系数4x10-5/K至11x10-5/K。
15.如权利要求14所述的传感器装置,其中,所述内壳包括热固性材料,并且所述外壳包括热塑性材料。
16.如权利要求14所述的传感器装置,其中,所述内壳和所述外壳被配置成在-50℃至150℃的温度范围内操作。
17.如权利要求14所述的传感器装置,其中,所述内壳包括:
密封肋组件,所述密封肋组件被配置成通过机械地联接到所述外壳来增加所述内壳与所述外壳之间的密封;以及
支柱部分,所述支柱部分被配置成联接到所述外壳。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11395414B1 (en) * 2020-04-09 2022-07-19 General Atomics Method to manufacture potted electronic assemblies for extreme mechanical and thermal environments

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04307760A (ja) * 1991-04-04 1992-10-29 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止形半導体装置
JP3671563B2 (ja) * 1996-12-09 2005-07-13 株式会社デンソー モールドicをケースに固定した構造の半導体装置
JP3316449B2 (ja) 1997-07-03 2002-08-19 三洋電機株式会社 混成集積回路装置およびその製造方法
US6307749B1 (en) * 2000-10-23 2001-10-23 Delphi Technologies, Inc. Overmolded electronic module with underfilled surface-mount components
JP2004198240A (ja) * 2002-12-18 2004-07-15 Denso Corp センサ装置
WO2005004563A1 (ja) 2003-07-03 2005-01-13 Hitachi, Ltd. モジュール装置及びその製造方法
DE102005043928B4 (de) 2004-09-16 2011-08-18 Sharp Kk Optisches Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4585828B2 (ja) * 2004-10-06 2010-11-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 制御装置およびその製造方法
US7279910B2 (en) 2004-12-13 2007-10-09 Anderson Instruments Co., Inc. Sanitary probe seal
US7952108B2 (en) * 2005-10-18 2011-05-31 Finisar Corporation Reducing thermal expansion effects in semiconductor packages
US7375406B2 (en) * 2005-12-20 2008-05-20 Honeywell International Inc. Thermoplastic overmolding for small package turbocharger speed sensor
US7589401B2 (en) 2006-08-09 2009-09-15 Sri Hermetics Inc. Lightweight, hermetically sealed package having auxiliary, selectively contoured, low mass, pseudo wall insert for surface-mounting and dissipating heat from electronic circuit components
WO2008039504A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-03 Tk Holdings Inc. Vehicle sensor
CN101231933A (zh) 2007-01-25 2008-07-30 台达电子工业股份有限公司 冷阴极灯管
US20090004557A1 (en) 2007-06-26 2009-01-01 Nokia Corporation Protecting a functional component and a protected functional component
JP4518127B2 (ja) * 2007-10-01 2010-08-04 株式会社デンソー 電子回路装置の製造方法および電子回路装置
US7739791B2 (en) * 2007-10-26 2010-06-22 Delphi Technologies, Inc. Method of producing an overmolded electronic module with a flexible circuit pigtail
CN201149495Y (zh) 2008-01-04 2008-11-12 潘劲松 一种测量相对温湿度的传感装置
CN101307773B (zh) 2008-05-26 2010-09-08 北京航空航天大学 一种航空电子燃油泵的密封方法
JP5038273B2 (ja) * 2008-09-17 2012-10-03 三菱電機株式会社 樹脂モールド半導体センサ及び製造方法
US8234034B2 (en) * 2009-06-26 2012-07-31 Autoliv Asp, Inc. Enhanced electronic assembly
US8578770B2 (en) * 2010-11-02 2013-11-12 Cantolino Industries, Inc. Encapsulated liquid level sensor device
KR101449271B1 (ko) * 2013-04-19 2014-10-08 현대오트론 주식회사 오버몰딩을 이용한 차량의 전자 제어 장치 및 그 제조 방법
DE102014212720A1 (de) 2013-07-01 2015-01-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor mit abdichtender Beschichtung
CN203375991U (zh) 2013-07-29 2014-01-01 杭州瑞利声电技术公司 一种声压水压组合传感器
CN103529311B (zh) 2013-09-30 2015-09-30 清华大学 一种适用于高潮湿环境的憎水双重密封光电电场传感器
US20150092360A1 (en) 2013-10-01 2015-04-02 Nike, Inc. Battery overmolding
US10305529B2 (en) * 2013-10-10 2019-05-28 Intel Corporation Using materials to increase structural rigidity, decrease size, improve safety, enhance thermal performance and speed charging in small form factor devices
US9284981B2 (en) * 2014-05-15 2016-03-15 GM Global Technology Operations LLC Expansion reduction of metal component assemblies using composites
WO2016051454A1 (ja) * 2014-09-29 2016-04-07 日本碍子株式会社 センサノード用パッケージ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ADVANCED CERAMIC MATERIALS: APPLICATIONS OF ADVANCED MATERIALS IN A HIGH-TECH SOCIETY I;Mostaghaci等;《Key Engineering Materials》;19961231;全文 *
红外焦平面探测器封装结构热应力分析;陈星等;《激光与红外》;20140630;第44卷(第6期);第645-648页 *

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