CN108015943A - 一种用于拖拽线列阵的电子模块的灌封模具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其包括：压板(1)，灌封模具底座(5)，若干个支撑垫块(6)，若干个支撑引脚(7)，电子模块(8)，若干条引线(3)，高强度环氧胶(4)和高韧性聚氨酯橡胶(2)；该灌封模具底座(5)的内部空间分为上层(5‑1)和下层(5‑2)，若干该支撑垫块(6)等间距分布在该灌封模具底座(5)的内部空间下层(5‑2)，每个该支撑引脚(7)分别固定在每个该支撑垫块(6)中孔处，该电子模块(8)放置在该若干支撑引脚(7)上并保持水平，在该下层(5‑2)灌注该高强度环氧胶(4)，在该上层(5‑2)灌注高韧性聚氨酯橡胶(2)，将该压板(1)盖在该灌封模具底座(5)之上。

Description

一种用于拖拽线列阵的电子模块的灌封模具及方法
技术领域
本发明涉及拖拽线列阵的技术领域，特别涉及一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具及方法。
背景技术
拖曳线列阵广泛用于海洋探测、石油勘探、地质考察等领域的信息采集设备。拖曳线列阵一般包括拖曳线、穿线，水听器，线列阵、传感器和电子模块。拖拽缆包括一个或若干个拖拽线列阵。其中，拖曳缆是承受拉力和传输信号的部件，线列阵是集成传感器和电子模块的组件。一般情况下线列阵里充有油性液体和柔性固体，有助于传递信号和弯曲缠绕。线列阵中的传感器和电子模块一般都要固定于线列阵中的穿线。线列阵中的水听器(检波器)以及电子模块往往由几十个或者百个水听器按一定间隔安装，长度达几十米到上百米。
其中，线列阵中的电子模块用于采集水听器(检波器)信号以及调理、传输信号，在整个线列阵中起着重要的作用，它是采集信号和传输信号的关键部件，其性能的优劣直接关系着后续信号的处理。因此，对线列阵中电子模块进行灌封、加屏蔽等工艺措施，确保元件安全可靠、干扰最小。
目前，通常的电子模块通过灌封模具进行灌封，选用环氧胶灌注，虽然能够满足强度要求，但是环氧胶的韧性较差，导致在电子模块的输出端，引线在安装、使用过程中很容易折断，使得模块的故障率很高，透声性能差，影响在实际中的使用。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决现有的灌封模具灌注出来的电子模块存在上述问题，本发明提供了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，该灌封模具包括：压板，灌封模具底座，若干个支撑垫块，若干个支撑引脚，电子模块，若干条引线，高强度环氧胶和高韧性聚氨酯橡胶；所述灌封模具底座的内部空间分为上层和下层，其上层和下层之间不设隔断且为一个整体，且其上层的横截面的横向长度大于其下层的横截面的横向长度，其下层的横截面均为U型；所述若干支撑垫块等间距分布在所述灌封模具底座的内部空间的下层，所述若干支撑引脚分别固定在每个所述支撑垫块的中孔处，所述电子模块放置在所述若干支撑引脚上并保持水平，将所述若干引线分别从该电子模块的两侧对称引出，在所述灌封模具底座的内部空间的下层灌注该高强度环氧胶，在所述灌封模具底座的内部空间的上层灌注高韧性聚氨酯橡胶，所述若干引线均有部分露在该灌封模具的外面，将该压板盖在该灌封模具底座之上。
所述高韧性聚氨酯橡胶采用硫化剂摩卡的配比调节聚氨酯橡胶的硬度和韧性，其中，摩卡在聚氨酯橡胶中含量控制在7-9％之间，固化温度为80-85℃，固化时间设定在6-8小时之內。
优选的，引出的所述若干引线的数量要左右一样，且露在该灌封模具外面的长度至少为4mm。
优选的，所述灌封模具采用聚四氟乙烯加工而成，所述灌封模具底座的内部空间的上层的沿水平方向的横向长度比其下层的横向长度大至少10mm，用于将所述若干引线搭在所述灌封模具底座的顶部的两端处。
所述电子模块到所述灌封模具内壁的前、后、左、右侧内壁的距离至少大于4mm。
所述支撑引脚的长度至少为4mm。
所述支撑垫块选用环氧材料，其厚度为1.5mm，直径为6mm；其中，所述中孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm。
基于上述的灌封模具，本发明提供了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封方法，所述的方法包括：
步骤1采用去油污的清洗剂对该灌封模具进行去油污清洗处理，用于去除杂质；
步骤2在灌封模具底座的内壁上涂抹一层薄薄的环氧脱模剂；
步骤3将清洗好后的所述若干支撑垫块等间距地放在灌封模具底座的内部空间的下层，使其到所述灌封模具的相邻侧内壁的距离相等，再将所述若干支撑引脚插入并固定在所述若干支撑垫块的中孔处；将所述电子模块放置在所述若干支撑引脚上，使其保持水平；将所述若干引线接在所述电子模块的顶部，并将所述若干引线的一部分留在该灌封模具的外部；
步骤4配置常温环氧胶，并将其灌入该灌封模具底座的内部空间的下层，直至将所述电子模块完全覆盖，且略低于该灌封模具底座的内部空间的上层的底部的水平线；将烘箱余热至80℃后，再将该灌封模具放入烘箱中，80-85℃保温4-5小时直至所述环氧胶不在流动；
步骤5在没有完全固化前，将其取出，再配置常温的聚氨酯橡胶，并将其灌入该灌封模具底座的内部空间的上层，直至完全与该灌封模具底座的内部空间的上层的顶部所处的水平线平齐，或略高于该灌封模具底座的内部空间的上层的顶部所处的水平线；将该压板盖在所述灌封模具底座上；
步骤6将该灌封模具表面处多余的聚氨酯橡胶刮除，并放入烘箱中，按照聚氨酯固化温度在80℃-85℃条件下保温6-8小时进行固化；
步骤7完全固化后，将步骤6中的该灌封模具取出并冷却至室温，脱掉该灌封模具底座和该压板，取出封装好的电子模块，用丝绸或无尘纱布轻擦去除脱模剂油脂，得到灌封后的电子模块。
通过计算该灌封模具底座的下层的体积，再结合所述环氧胶的密度，来计算出所需配置环氧胶的用量。
通过计算该灌封模具底座的上层的体积，再结合所述聚氨酯橡胶的密度，来计算出所需配置聚氨酯橡胶的用量。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
采用环氧胶灌注密封电子模块，使得电子模块具有较高的强度；采用聚氨酯橡胶灌注密封及固化引线，具有高韧性、耐磨、耐油性，而且缓冲减震性好，尤其适用于弯曲、浅拉深条件下，使得电子模块的引线具有较高的韧性；确保电子模块在安装和使用过程中不易折断引线，
附图说明
图1是本发明的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具的结构示意图；
图2是图1的本发明的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具的俯视图；
图3是本发明的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具的支撑垫块的结构示意图；
图4是本发明一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具的支撑引脚的结构示意图；
图5是本发明一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具的灌封模具底座的横截面结构示意图；
1、压板 2、高韧性聚氨酯橡胶
3、引线 4、高强度环氧胶
5、灌封模具底座 6、支撑垫块
7、支撑引脚 8、电子模块
5-1、上层 5-2、下层
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1、2所示，本发明提供了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，该灌封模具包括：压板1，灌封模具底座5，四个支撑垫块6，四个支撑引脚7，电子模块8，四条引线3，高强度环氧胶4和高韧性聚氨酯橡胶2；如图5所示，所述灌封模具底座5的内部空间分为上层5-1和下层5-2，其上层5-1和下层5-2之间不设隔断且为一个整体，且其上层的横截面的横向长度大于其下层的横截面的横向长度，其下层的横截面均为U型；所述四个支撑垫块6等间距分布在所述灌灌封模具底座5的内部空间的下层5-2上，如图1、3和4所示，所述四个支撑引脚7分别固定在每个所述支撑垫块6的中孔处，所述电子模块8放置在所述四个支撑引脚7上并保持水平，将所述四条引线3分别从该电子模块8的两侧对称引出，在所述灌封模具底座5的下层5-2灌注该高强度环氧胶4，在所述灌封模具底座5的内部空间的上层5-1灌注高韧性聚氨酯橡胶2，所述四条引线3均有部分露在该灌封模具的外面，将该压板1盖在该灌封模具底座5之上。
优选的，引出的所述四条引线3的数量要左右一样，均为两条，且该引线3露在该灌封模具外部的长度至少为4mm。
优选的，所述灌封模具采用聚四氟乙烯加工而成，所述灌封模具底座5的内部空间的上层的沿水平方向的横向长度比其下层的横向长度大至少10mm，用于将所述四条引线3搭在所述灌封模具底座5的顶部的两端处，避免折断。
所述电子模块8到所述灌封模具的前、后、左、右侧内壁的距离至少大于4mm。
如图4所示，所述支撑引脚7的长度至少为4mm。
所述支撑垫块6选用环氧材料，其厚度为1.5mm，直径为6mm；其中，所述中孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm。
基于上述的灌封模具，本发明提供了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封方法，所述的方法包括：
步骤1采用去油污的清洗剂对该灌封模具进行去油污清洗处理，用于去除杂质；
步骤2在灌封模具底座5的内壁上涂抹一层薄薄的环氧脱模剂；
步骤3将清洗好后的所述四个支撑垫块6放在所述灌封模具底座5的内部空间的下层5-2，使其到所述灌封模具的相邻侧内壁的距离相等，再将所述四个支撑引脚7插入并固定在所述四个支撑垫块6的中孔处；将所述电子模块8放置在所述四个支撑引脚7上，使其保持水平；将所述四条引线3接在所述电子模块8的顶部，并将所述四条引线3的一部分留在该灌封模具的外部；
步骤4配置常温高强度环氧胶4，并将其灌入该灌封模具底座5的内部空间的下层，直至将所述电子模块8完全覆盖，且略低于该灌封模具底座5的内部空间的上层的底部的水平线；将烘箱余热至80℃后，再将该灌封模具放入烘箱中，在80-85℃条件下保温进行加热4-5小时直至所述高强度环氧胶4不在流动；
步骤5在没有完全固化前，将其取出，再配置常温的高韧性聚氨酯橡胶2，并将其灌入该灌封模具底座5的内部空间的上层，直至完全与该灌封模具底座5的内部空间的上层的顶部所处的水平线平齐，或略高于该灌封模具底座5的内部空间的上层的顶部所处的水平线；将压板1盖在所述灌封模具底座5上；
步骤6将该灌封模具表面处多余的高韧性聚氨酯橡胶2刮除，并放入烘箱中，在80-85℃条件下保温6-8小时按照聚氨酯固化温度进行固化；
步骤7完全固化后，将步骤6中的该灌封模具取出并冷却至室温，脱掉该灌封模具底座5和该压板1，取出封装好的电子模块8，用丝绸或无尘纱布轻擦去除脱模剂油脂，得到灌封后的电子模块。
通过计算该灌封模具底座5的内部空间的下层的体积，再结合所述高强度环氧胶4的密度，来计算出所需配置高强度环氧胶4的用量。
通过计算该灌封模具底座5的内部空间的上层的体积，再结合所述高韧性聚氨酯橡胶2的密度，来计算出所需配置高韧性聚氨酯橡胶2的用量。
将经过上述方法得到的电子模块集成在拖曳阵中后，分别进行了缠绕实验和声学性能测试，缠绕实验在拖曳阵绞车上直径约80cm的辊子上进行，经20次缠绕、释放后，测试电子模块性能正常，观察电子模块引线无变化；声学性能实验是在拖曳缆中分别放置聚氨酯灌封和环氧灌封的电子模块，然后进行声性能测试，测试结果分别为-190.3dB和-191.8dB,实验结果表明聚氨酯橡胶灌封后的电子模块透声性能比环氧灌封的效果要好。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，该灌封模具包括：压板(1)，灌封模具底座(5)，若干个支撑垫块(6)，若干个支撑引脚(7)，电子模块(8)，若干条引线(3)，高强度环氧胶(4)和高韧性聚氨酯橡胶(2)；所述灌封模具底座(5)的内部空间分为上层(5-1)和下层(5-2)，其上层(5-1)和下层(5-2)之间不设隔断且为一个整体，若干所述支撑垫块(6)等间距分布在所述灌封模具底座(5)的内部空间的下层(5-2)，每个所述支撑引脚(7)分别固定在每个所述支撑垫块(6)的中孔处，所述电子模块(8)放置在所述若干支撑引脚(7)上并保持水平，将若干所述引线(3)分别从该电子模块(8)的两侧对称引出，在所述灌封模具底座(5)的内部空间的下层(5-2)灌注该高强度环氧胶(4)，在所述灌封模具底座(5)的内部空间的上层(5-2)灌注高韧性聚氨酯橡胶(2)，若干所述引线(3)均有部分露在该灌封模具的外面，将该压板(1)盖在该灌封模具底座(5)之上。
2.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述灌封模具底座(5)的内部空间的上层(5-1)的横截面的横向长度比其下层(5-2)的横截面的横向长度长至少10mm，用于将所述若干引线(3)搭在所述灌封模具底座(5)的顶部的两端处；其下层(5-2)的横截面为U型。
3.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述高韧性聚氨酯橡胶(2)采用硫化剂摩卡的配比，其中，摩卡在聚氨酯橡胶中含量控制在7-9％之间，固化温度为80-85℃，固化时间设定在6-8小时之內。
4.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，引出的所述若干引线(3)的数量要左右一样，且露在该灌封模具外面的长度至少为4mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述灌封模具采用聚四氟乙烯加工而成。
6.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述电子模块(8)到所述灌封模具的前、后、左、右侧内壁的距离至少大于4mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述支撑引脚(6)的长度至少为4mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，所述支撑垫块(7)选用环氧材料，其厚度为1.5mm，直径为6mm；其中，所述中孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm。
9.一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封方法，该方法基于权利要求1-8所述的任意一条的一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具，其特征在于，该方法包括：
步骤1采用去油污的清洗剂对该灌封模具进行去油污清洗处理，用于去除杂质；
步骤2在该灌封模具底座(5)的内壁上涂抹一层薄薄的环氧脱模剂；
步骤3将清洗好后的所述若干支撑垫块(7)等间距地放在灌封模具底座(5)的内部空间的下层(5-2)，使其到所述灌封模具的相邻侧内壁的距离相等，再将所述若干支撑引脚(6)插入并固定在所述若干支撑垫块(7)的中孔处；将所述电子模块(8)放置在所述若干支撑引脚(6)上，使其保持水平；将所述若干引线(3)接在所述电子模块(8)的顶部，并将所述若干引线(3)的一部分分别留在该灌封模具底座(5)的顶部的两端处；
步骤4配置常温环氧胶，并将其灌入该灌封模具底座(5)的内部空间的下层，直至将所述电子模块完全覆盖，且略低于该灌封模具底座(5)的内部空间的上层的底部的水平线；将烘箱余热至80℃后，再将该灌封模具放入烘箱中，80-85℃保温4-5小时直至所述环氧胶不在流动；
步骤5在没有完全固化前，将其取出，再配置常温的聚氨酯橡胶，并将其灌入该灌封模具底座(5)的内部空间的上层，直至完全与该灌封模具底座(5)的内部空间的上层的顶部所处的水平线平齐，或略高于该灌封模具底座(5)的内部空间的上层的顶部所处的水平线；将该压板(1)盖在所述灌封模具底座(5)上；
步骤6将该灌封模具表面处多余的聚氨酯橡胶刮除，并放入烘箱中，按照聚氨酯固化温度在80℃-85℃条件下保温6-8小时进行固化；
步骤7完全固化后，将步骤6中的该灌封模具取出并冷却至室温，脱掉该灌封模具底座(5)和该压板(1)，取出封装好的电子模块(8)，用丝绸或无尘纱布轻擦去除脱模剂油脂，得到灌封后的电子模块(8)。
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