CN109065081A

CN109065081A - 一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法

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Publication number: CN109065081A
Application number: CN201810974070.5A
Authority: CN
Inventors: 何琼; 王鑫
Original assignee: HUBEI SANJIANG SPACE XIANFENG ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd
Current assignee: HUBEI SANJIANG SPACE XIANFENG ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: CN109065081B

Abstract

本发明公开了一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法，该存储装置包括存储板、内壳体、第一灌封胶、第二灌封胶、外壳体、内盖板及外盖板，所述内壳体为中空壳体，其通过所述内盖板封盖后形成第一中空腔体，所述存储板容置于该第一中空腔体中，所述第一灌封胶体填充设置于该第一中空腔体中并充满该第一中空腔体剩余空隙，以将所述存储板包覆裹紧；所述外壳体为中空壳体，其通过所述外盖板封盖后形成第二中空腔体，包覆所述存储板的内壳体及内盖板整体容置于该第二中空腔体中，所述第二灌封胶填充设置于该第二中空腔体中并充满该第二中空腔体剩余空隙，以将所述内壳体及内盖板整体包覆裹紧，从而大幅度提高了存储装置的抗冲击性能，实现在高过载冲击环境中存储装置仍可保证存储数据的可靠性。

Description

一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法

技术领域

本发明属于存储器领域，具体涉及一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法。

背景技术

导弹控制系统中的数据存储装置用于记录导弹遥测信号及飞行数据，当装有数据存储装置的载体以较高的速度从高空落下，数据存储装置会经过非常复杂的动力学环境，会产生高强度瞬时冲击，过载峰值可达数万g。因此，载体的数据存储装置结构设计的核心就是要抗大过载冲击，以保证再入体落地时其可以经受多次高强度瞬时冲击后还能可靠读取数据。

如何将数据存储装置中的存储板悬空在数据存储装置的壳体内是数据存储装置生产的关键工艺技术。灌封就是把构成电子器件的各部分元件借助灌封材料，按规定要求进行合理的布置、组装、连接、密封和保护等操作，在常温或加温条件下固化成型的过程。将灌封材料填充到电子器件周围，使其和电子器件成为一个整体，不仅可以有效地防止水分、尘埃及有害气体对电子器件的侵入，而且可以减缓振动，防止外力损伤并稳定电子器件的参数，从而提高整个电路模块的抗冲击过载的能力。

目前常用数据存储装置使用的灌封胶为单一硅橡胶或单一的环氧树脂或单一的聚氨酯树脂或性能一般的硅橡胶与环氧树脂胶的组合胶，这些材料的特点如下：

(1)由于普通环氧树脂固化后邵氏硬度大于80度，脆性大、韧性差，在灌注过程中容易产生内应力，易损坏元器件，并有可能导致灌注件开裂，从而影响抗冲击能力。为了提高韧性，需在环氧树脂基体中加入增韧剂，使环氧树脂分子与改性剂分子链之间形成互穿网络和半互穿网络，起到应力分散的作用，从而改善环氧树脂的韧性。但是，韧性的增加也带来一些不足，最明显的就是降低耐热性和高温下的冲击强度。

(2)聚氨酯树脂常用于汽车点火线圈的封装，封装后点火线圈的环境适应能力强、抗震性能和耐冷热循环性能好。但聚氨酯在应用中存在着难以解决的问题，例如：聚氨酯表面过软、易起泡；固化不充分且高温固化时易发脆；聚氨酯表面有花纹现象；有些聚氨酯材料还具有低毒性。由于这些缺陷的存在，聚氨酯灌封材料也仅用于普通电器元件的灌封。在条件苛刻的工作环境中，聚氨酯灌封材料不仅拉伸强度和冲击强度指标相对环氧树脂较低，而且其粘度大，流动性较差，固化时间较快，可操作性很差，聚氨酯灌封材料往往难以满足要求。

(3)有机硅橡胶可在很宽的温度范围内长期保持弹性，硫化时不吸热、不放热，并具有优良的电气性能和化学稳定性能，但有机硅橡胶有强度低、粘合性差的弊端，且有机硅橡胶的拉伸强度和冲击强度指标较低，不能起到结构核心层的防护作用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法，该存储装置包括存储板、内壳体、第一灌封胶、第二灌封胶、外壳体、内盖板及外盖板，其通过两层灌封胶灌封以及核心层灌封胶利用改性灌封胶提高灌封胶性能，从而大幅度提高了存储装置的抗冲击性能，实现在高过载冲击环境中存储装置仍可保证存储数据的可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抗大过载冲击的存储装置，存储装置包括存储板、内壳体、第一灌封胶、第二灌封胶、外壳体、内盖板及外盖板，其中，

存储板包括印制板，存储芯片焊接在该印制板，形成存储功能器件；

内壳体为中空壳体，其通过内盖板封盖后形成第一中空腔体，存储板容置于该第一中空腔体中，第一灌封胶体填充设置于该第一中空腔体中并充满该第一中空腔体剩余空隙，以将存储板包覆裹紧；

外壳体为中空壳体，其通过外盖板封盖后形成第二中空腔体，包覆存储板的内壳体及内盖板整体容置于该第二中空腔体中，第二灌封胶填充设置于该第二中空腔体中并充满该第二中空腔体剩余空隙，以将内壳体及内盖板整体包覆裹紧；

且外盖板、内盖板以及所述内壳体对应位置处分别设置有开孔，用于存储功能器件线缆穿出。

作为本发明的进一步改进，第一灌封胶的组成成分为PFK-008与PFK-009双组份阻燃性改性环氧树脂，PFK-008与PFK-009的混合比例范围为：100：15～100：25。

作为本发明的进一步改进，第一灌封胶或第二灌封胶的灌封过程为：

S1.按预设的配比配置PFK-008与PFK-009的混合均匀的第一灌封胶；

S2.将混合均匀的第一灌封胶放入脱泡装置中进行3min～5min的抽真空脱泡处理；

S3.以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将存储板固定在第一中空腔体，用混合均匀的第一灌封胶将存储板灌封在第一中空腔体内，室温固化24h；

S4.以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将内壳体固定在第二中空腔体，采用分层灌封工艺在第二中空腔体中灌封第二灌封胶。

作为本发明的进一步改进，第二灌封胶的组成成分为扯断伸长率大于200％的绝缘材料。

作为本发明的进一步改进，存储板固定在内壳体腔体的居中位置且内壳体固定在外壳体腔体的居中位置。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，包括如下步骤：

将由印制板及焊接在该印制板上的存储芯片形成的存储功能器件容置在内部具有中空空腔的壳体结构内；

对该第一中空腔体剩余空隙进行灌封胶，具体为以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将存储板固定在第一中空腔体，用第一灌封胶将存储板灌封在第一中空腔体内；

将灌封第一灌封胶后的整体结构容置于内部具有第二中空空腔的壳体结构内；

对该第二中空腔体剩余空隙进行灌封，具体为以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将内壳体固定在第二中空腔体，采用分层灌封工艺在第二中空腔体中灌封第二灌封胶。

作为本发明的进一步改进，第一灌封胶的灌封过程为：

S3.以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将存储板固定在第一中空腔体，用混合均匀的第一灌封胶将存储板灌封在第一中空腔体内，室温固化24h。

通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法，该存储装置包括存储板、内壳体、第一灌封胶、第二灌封胶、外壳体、内盖板及外盖板，其通过两层灌封胶进行灌封，利用外围第一灌封胶的变形和破坏来吸收当高过载冲击发生时所产生的能量，作为核心灌封层的第二灌封胶则将电路板和器件耦合成一个整体，保护其不受到冲击应力波的损坏，从而显著地降低了冲击峰值，从而大幅度提高了存储装置的抗冲击性能，实现在高过载冲击环境中存储装置仍可保证存储数据的可靠性，实现存储装置抗过载能力从以前无法满足高过载冲击环境的几百g提高到现在的50000g以上。

本发明的一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法，其在灌封过程中进一步使用固化的第二灌封胶作为柔性支撑架以固定存储板和内壳体，使得存储板可以固定在内壳体腔体的居中位置，内壳体可以固定在外壳体腔体的居中位置，从而使得存储板的受力均匀，进一步提高了存储装置的抗冲击性能和可靠性。

本发明的一种抗大过载冲击的存储装置及其制备方法，其核心层灌封胶利用改性灌封胶PFK008与PFK009提高灌封胶性能，其通过适量控制PFK008与PFK009比例使得灌封胶的耐热性和韧性能同时达到要求，从而达到其电性能方面绝缘强度和绝缘电阻高，介质损耗和介质常数小，电参数随温度和频率的变化小，机械性能方面拉伸强度大，冲击强度和热变形温度高，线膨胀系数和收缩率小，工艺性能方面粘度小，适用期长，从而进一步保障了存储装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种抗大过载冲击的存储装置结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-外壳体、2-第二灌封胶、3-内壳体、4-第一灌封胶、5-存储板、6-内盖板、7-外盖板、8-螺钉、9-弹垫圈、10-平垫圈及11-电缆线束插座。

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。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1为本发明的一种抗大过载冲击的存储装置结构示意图。如图1所示，该存储装置包括外壳体1、第二灌封胶2、内壳体3、第一灌封胶4、存储板5、内盖板6、外盖板7、螺钉8、弹垫圈9、平垫圈10及电缆线束插座11，其中，存储板5设置在整个存储装置的中心位置，存储板5中部为一块长方形的印制板，印制板的上部和下部均可以用于焊接存储芯片，存储芯片的大小及个数按照存储的需求进行设置，存储板5的外部通过第一灌封胶4固化为存储板组件，存储板5被设置在存储板组件的中心位置，存储器组件的外部设置有整个存储装置的内壳体3，内壳体3的中空腔体内填满了第一灌封胶4，内壳体3的外部设置有整个存储装置的外壳体1，外壳体1和内壳体3之间的腔体填满了第二灌封胶2，第二灌封胶2将该存储板组件进一步固化在数据存储器外壳体1中。内壳体3外部设置有内盖板6，外壳体1嵌入设置有与内盖板6位置相对应的外盖板7，外盖板7、内盖板6及内壳体3与内盖板6贴合面的中部分别对应设置有预设尺寸的小孔供存储板5的电缆线穿出，其中，外盖板7还对应设置从存储板5上穿出的电缆线束插座11，电缆线束插座11的两端各设置有预设尺寸的小孔，其中螺钉依次通过叠层放置的弹垫圈9、平垫圈10及小孔将电缆线束插座11紧固在外盖板7上。

采用多层灌封胶配合可以达到抗大过载的缓冲效果，原因在于，当高过载冲击作用在存储装置上时，会产生具有很大冲击峰值过载的冲击应力波，应力波通过不同材料界面时会同时发生反射和透射，然而多层介质(灌封胶)配合可以使应力波得到有效地衰减，从而显著地降低了冲击峰值，采用多层复合材料搭配可以获得比单层均质材料更明显的缓冲效果。

利用外围灌封层材料的变形和破坏来吸收当高过载冲击发生时所产生的能量，以达到降低冲击脉冲峰值和展宽冲击脉冲时间的目的，外围灌封层材料对拉伸强度、冲击强度和耐冲击性指标要求不高，但对扯断伸长率和弹性要求较高，因此，第二灌封胶2选用扯断伸长率大、硬度较高的材质，第二灌封胶2选择扯断伸长率大于200％的绝缘材料，有机硅橡胶可在很宽的温度范围内长期保持弹性，硫化时不吸热、不放热，并具有优良的电气性能和化学稳定性能，但有机硅橡胶有强度低、粘合性差的弊端，因此优选有机硅橡胶GD401；

作为核心灌封层的材料第一灌封胶4则将电路板和器件耦合成一个整体，保护其不受到冲击应力波的损坏，第一灌封胶4则可以适当降低硬度，但其冲击强度和弯曲强度均有提高，可以有效对冲击波进行充分衰减，更有利于高过载冲击防护。因此，核心灌封层材料对拉伸强度、冲击强度和耐冲击性指标要求高，对扯断伸长率和弹性要求不高。第一灌封胶4的材料的拉伸强度≥20MPa且冲击强度≥10KJ/m²，优选拉伸强度大、冲击强度和热变形温度高的PFK-008/009双组份阻燃性改性环氧树脂。

表1为普通环氧树脂与改性环氧树脂性能对比表。如表1所示，改性环氧树脂PFK-008/009虽然硬度有所降低，但其冲击强度和弯曲强度均有提高，可以有效对冲击波进行充分衰减，更有利于高过载冲击防护。因此，核心灌封层优选硅改性环氧树脂PFK-008/009。

表1普通环氧树脂与改性环氧树脂性能对比表

表2为PFK-008/009环氧树脂固化后特性表。如表2所示，PFK-008/009环氧树脂固化后具有优良的耐冲击性、阻燃性和极低的吸水率，主要指标及优点如下：

a)机械性能好，其拉伸强度为21.4MPa、冲击强度为0.128KJ/m²，拉伸强度高，粘结性好；

b)电气性能优良，体积电阻率1.3×10¹⁵Ω·cm；

c)尺寸稳定性好，线膨胀系数2.28×10^-5L/K；

d)具有良好的耐候性，灌封元件在-50℃～+150℃条件下10次温度循环后该环氧树脂本身不开裂，材料与元器件粘接处未见裂纹。

表2PFK-008/009环氧树脂固化后特性表

作为本发明优选的一个实施例，一种抗大过载冲击的存储装置优选的灌封过程如下：

a)改性环氧树脂PFK-008/009系双组份灌封材料，008料为白色或黑色粘稠液体，009料为棕色液体，PFK-008/009配制的比例范围为100：15～100：25，最佳比例为100:20；

b)用电缆纸折叠成方盒并放在电子天平上，使天平归零(电缆纸折叠成方盒,容量为胶液的3～5倍)；

c)以一次配胶所用008料份量为基准，按规定的配比计算009料的重量。将一定量008料徐徐倒入电缆纸折叠成的方盒中，当电子天平显示到预定值时停止，根据008料称取的重量，按规定的配比值计算009料的重量并徐徐倒入008料杯中，电子天平显示计算值时停止。如008料出现少量沉降，使用前先搅拌均匀后，再与009料按配比混合，用玻璃棒顺时针快速搅拌使之均匀目测无气泡；

d)将混合均匀的密封胶放入脱泡装置中进行3min～5min的脱泡处理。抽真空过程采用抽-放-抽的操作过程，脱泡时应密切注意胶液反应，当气泡过多时及时泄压，避免胶液溢出，目测胶液内基本无气泡即可；

e)将存储板放置在内壳体内,将固化的GD401硅橡胶(事先制作的特定尺寸的小薄片)作为矩形柔性支撑架，并用柔性支撑架将存储板安装固定在内壳体中，调整其位置，保证存储板在内壳体型腔内居中(即存储板与内壳体型腔内壁距离均匀)，存储板上电缆线束插座上端面与内壳体上表面平齐，同时存储板的器件不能与内壳体接触。用配制好的环氧树脂PFK-008/009将存储板灌封在内壳体型腔内，固化成存储板组件，室温固化24h。用蘸有无水乙醇的脱脂棉及时清除多余环氧树脂；

f)将固化的GD401硅橡胶修剪成合适的矩形柔性支撑架(事先制作的特定尺寸的小薄片)，并用柔性支撑架将存储板组件安装固定在外壳体中。为确保灌封固化完全，采用分层灌封工艺。每次仅仅灌封2mm～3mm厚度的硅橡胶，待固化3h～4h后，再进行下一次灌封，多层灌封固化直至将型腔填充满。操作过程应及时清除胶液内气泡及非灌封面上多余的胶，要求灌满后胶液端面平整、无气泡及非灌封面上无多余胶。通过调整柔性支撑架位置来保证存储板组件在外壳体型腔内居中，存储板上电缆线束插座上端面与内壳体上表面平齐，同时存储板组件不能与外壳体接触。灌封完毕后，将外壳体内硅橡胶室温固化48h。用蘸有无水乙醇的脱脂棉及时清除多余物。

作为本发明优选的实施例，一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，包括如下步骤：

对该第一中空腔体剩余空隙进行灌封胶，具体为以固化的第二灌封胶作为柔性支撑架将存储板固定在第一中空腔体的居中位置。

用第一灌封胶将存储板灌封在第一中空腔体的居中位置，室温固化24h；

其中，第一灌封胶的组成成分为PFK-008与PFK-009双组份阻燃性改性环氧树脂，PFK-008与PFK-009的混合比例范围为：100：15～100：25；第二灌封胶的组成成分为扯断伸长率大于200％的绝缘材料；。

第一灌封胶的灌封过程为：

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种抗大过载冲击的存储装置，其特征在于，所述存储装置包括存储板、内壳体、第一灌封胶、第二灌封胶、外壳体、内盖板及外盖板，其中，

所述内壳体为中空壳体，其通过所述内盖板封盖后形成第一中空腔体，所述存储板容置于该第一中空腔体中，所述第一灌封胶体填充设置于该第一中空腔体中并充满该第一中空腔体剩余空隙，以将所述存储板包覆裹紧；

所述外壳体为中空壳体，其通过所述外盖板封盖后形成第二中空腔体，包覆所述存储板的内壳体及内盖板整体容置于该第二中空腔体中，所述第二灌封胶填充设置于该第二中空腔体中并充满该第二中空腔体剩余空隙，以将所述内壳体及内盖板整体包覆裹紧；

且所述外盖板、内盖板以及所述内壳体对应位置处分别设置有开孔，用于所述存储功能器件线缆穿出。

2.根据权利要求1所述的一种抗大过载冲击的存储装置，其特征在于，第一灌封胶的组成成分为PFK-008与PFK-009双组份阻燃性改性环氧树脂，PFK-008与PFK-009的混合比例范围为：100：15～100：25。

3.根据权利要求2所述的一种抗大过载冲击的存储装置，其特征在于，第一灌封胶或第二灌封胶的灌封过程为：

4.根据权利要求1所述的一种抗大过载冲击的存储装置，其特征在于，第二灌封胶的组成成分为扯断伸长率大于200％的绝缘材料。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种抗大过载冲击的存储装置，其特征在于，存储板固定在内壳体腔体的居中位置且内壳体固定在外壳体腔体的居中位置。

6.一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，其特征在于，第一灌封胶的组成成分为PFK-008与PFK-009双组份阻燃性改性环氧树脂，PFK-008与PFK-009的混合比例范围为：100：15～100：25。

8.根据权利要求7所述的一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，其特征在于，第一灌封胶的灌封过程为：

9.根据权利要求6所述的一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，其特征在于，第二灌封胶的组成成分为扯断伸长率大于200％的绝缘材料。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的一种抗大过载冲击的存储装置的制备方法，其特征在于，存储板固定在内壳体腔体的居中位置且内壳体固定在外壳体腔体的居中位置。