CN109534281A - 一种注胶件的气泡去除方法和气泡去除装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及注胶件的气泡去除方法和气泡去除装置。所述气泡去除方法，包括以下步骤：提供具有壳体的待注胶件；从壳体的开口向待注胶件的壳体内注入胶体得到注胶件；将待注胶件或注胶件放置于密闭腔室中；密闭腔室内的压力升至大于常压的第一预设压力；密闭腔室内的压力由第一预设压力降至常压；密闭腔室内的压力在第一预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。

Description

一种注胶件的气泡去除方法和气泡去除装置

技术领域

本公开属于产品封装技术领域，更具体地，本公开涉及一种注胶件的气泡去除方法和气泡去除装置。

背景技术

MEMS的英文全称为Micro-Electro-Mechanical System，中文名称为微机电系统，是一个独立的智能系统。MEMS技术因具有微型化、智能化、高度集成化和可批量生产的优点，已广泛应用于电子、医学、工业、汽车和航空航天系统等领域。现有的MEMS环境传感器，如MEMS麦克风、MEMS气压计、MEMS温湿度计、MEMS气体传感器等，为了保证其结构的可靠性，通常会在其壳体内进行注胶封装，同时还能够起到防水的作用。

在现有技术中，向壳体内注胶，如附图5中所示的，胶体不可避免的会包裹部分气泡留在壳体中，对于要求低的产品，这些气泡可以不予考虑，但对MEMS环境传感器等对灵敏性要求较高的产品来说，这些气泡的存在会严重影响其灵敏度，使得胶体外界的压力传导至MEMS环境传感器中的芯片上时会存在误差，影响产品的可靠性和精准性。注胶后内部气泡越少，MEMS环境传感器的精度越高。但现有技术中的气泡去除方法在面对MEMS环境传感器这种微型结构时，能够去除部分直径较大的气泡，不能够将其内部的直径极小的微小气泡也去除。

因此，有必要提供一种注胶件的气泡去除方法来改善上述的技术问题。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种注胶件的气泡去除方法。

根据本公开的一个方面，提供一种注胶件的气泡去除方法，包括以下步骤：

提供具有壳体的待注胶件；

从壳体的开口向待注胶件的壳体内注入胶体得到注胶件；

将待注胶件或注胶件放置于密闭腔室中；

密闭腔室内的压力升至大于常压的第一预设压力；

密闭腔室内的压力由第一预设压力降至常压；

密闭腔室内的压力在第一预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。

可选地，还包括以下步骤：

将注胶件加热至预设温度。

可选地，先将待注胶件放置于密闭腔室内；

再将密闭腔室内的压力升至大于常压的第二预设压力；

再从所述壳体的开口向待注胶件的壳体内注入胶体。

可选地，所述第二预设压力等于或小于所述第一预设压力。

可选地，所述第二预设压力小于所述第一预设压力，还包括以下步骤：

先将密闭腔室内的压力由第二预设压力降至常压；

再将密闭腔室内的压力在第一预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。

可选地，通过向密闭腔室注入气体，使密闭腔室内的压力由常压升至预设压力；

或者，通过压缩密闭腔室的体积，使密闭腔室内的压力由常压升至预设压力。

可选地，注胶后的待注胶件加热至预设温度，所述气体在进入密闭腔室前被加热至预设温度。

可选地，还包括以下步骤：

密闭腔室内的压力由第一预设压力降至常压时，或/和在升压至第一预设压力前，振动所述注胶件。

根据本公开的另一个方面，本公开还提供一种应用上述气泡去除方法的气泡去除装置，包括内部设置有密闭腔室的设备主体，所述密闭腔室连接有气体加压部件，所述密闭腔室还连接有泄压部件。

可选地，所述设备主体内还设置有能够加热所述密闭腔室或注胶件的加热部件。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是实施例1的步骤示意图。

图2是实施例2的步骤示意图。

图3是实施例3的步骤示意图。

图4是实施例4的步骤示意图。

图5是现有技术的注胶件示意图。

图6是实施例5的结构示意图。

图中：1注胶件，2壳体，3胶体，4密闭腔室，5第一阀门，6气体加压部件，7第二阀门，8气泡。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本公开提供的一种注胶件的气泡去除方法，在一些实施例中，参照图1-4所示的实施例1-4，包括以下步骤：

提供具有壳体2的待注胶件。注胶后的产品可以是能够直接销售的工业制成品，也可以是工业制成品内的一个元器件，或者是生产过程中的工业半成品，只要其需要注胶即可，本公开对此并不限制。

从壳体2的开口向待注胶件的壳体2内注入胶体3，完成注胶，得到注胶件1。所述胶体3可以是果冻胶、硅胶等液体胶，在凝固后依然具有弹性以及舒适的柔软性。将其注胶在气压计等压力传感器时，包裹内部的感应器时，可以具有良好的保护性能和防水性能，并且能够通过弹性将外界压力变化传递至感应器。

将待注胶件或注胶件1放置于内部压力可调节的密闭腔室4中，该步骤可在注胶之前，也可在注胶之后，本领域技术人员需要根据实际工艺情况进行安排，本公开对此并不限制，后续可调整顺序的步骤也不再赘述。密闭腔室4设置有可打开的密封传递门等设置为本领域的常规设置。

密闭腔室4内的压力升至大于常压的第一预设压力。由常压升至大于常压的正压，气体压差越大，其作用力绝对值也就越强，气体流速相对越快。

首次将密闭腔室4内的压力升至第一预设压力，可以是在待注胶件注胶操作后，也可以是在待注胶件注胶操作前。正压状态或加压过程中的作用力，对已经完成注胶的壳体2内的胶体3具有挤压作用，能够将常压的在胶体3与壳体2之间、或胶体3与其它结构之间的气泡8全部或者部分被挤压出来，挤出的空间被具有流动性的胶体3进行填充，实现气泡的去除。可以在到达第一预设压力后，保压第一预设时间，为气泡的排出过程留下时间。而不能被挤压排出的气泡基本为一些直径较小的微小气泡，对胶体3的挤压不敏感，胶体3对其的束缚力大于这些气泡在受到挤压时的作用力，但也会在胶体3的挤压下具有大于常压的压力。所述微小气泡通常为在直径小于0.2mm的气泡，但随着胶体3本身的材料以及粘稠度的不同，这一直径也会发生些变化，粘度越大，不能被排出的微小气泡直径相对越大。

若注胶压力大于第一预设压力，那么未完成注胶的壳体2也可以在第一预设压力环境下注胶，能够使得形成的气泡均具有大于常压的正压。

密闭腔室4内的压力由第一预设压力降至常压。此时，壳体2内的气泡均具有大于常压的正压，通过外界的泄压操作引起的压差变化，能够引导气泡向胶体3的表面方向移动。具有正压的气泡由于外界压力变化导致与外界之间具有压差，会产生一个明显的冲力或者是膨胀力，力的方向也就是胶体3压力变化的方向，即胶体3的表面方向，使得气泡向胶体3的表面膨胀延伸，拉伸气泡的内壁，在距离胶体3的表面足够近时，能够被排出；在膨胀至常压时，依然未被排出，则由于气泡表面张力的影响，会向圆形变化，在胶体3的重力作用下，向圆形变化的气泡下方受力较大，进而相对于原先位置会整体上移，使得其整体是朝向胶体3的表面方向靠近的。

在待注胶件在第一预设压力环境下注胶后还未排出气泡的情况，进行泄压，能够引导气泡中的气体向胶体3的表面方向膨胀，导致气泡内壁被拉伸，与相邻的气泡之间胶体3的结构强度会相对降低，由于气泡距离胶体3表面的距离不一，并且存在相对于微小气泡较大的气泡，使得气泡之间的压差变化也具有快慢，由于气泡之间压差的存在，使得气泡会对相邻的气泡具有吸引作用。并且较大的气泡由于体积大，空间及压力变化上更占优势，使得其对相邻微小气泡的吸引作用尤为明显，微小气泡会向较大的气泡处靠拢，打通内壁与其连通，进而一次性的排出尽可能多的，甚至是全部气泡。相对缓慢的泄压也能够防止由于没有排出过气泡，而导致较大的气泡快速膨胀而引起胶体3飞溅的情况。当然，在满足使用要求的情况下，也可以是采用更为剧烈的压力变化方式，本公开对此并不限制。本领域技术人员能够根据实际步骤的调整，根据实际情况来选择出压力由第一预设压力降至常压的泄压速率，能够防止胶体3飞溅以及使得微小气泡克服束缚力即可，本公开对此并不限制。

进一步地，可以在常压下放置第二预设时间，为微小气泡的形变移动留出时间。

密闭腔室4内的压力在预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。该步骤能够尽可能的将全部气泡排出，尤其是对微小气泡的排出具有显著的作用。通过反复的压力变化，对胶体3起到揉捏的作用，并且压差的作用力使得气泡的移动方向一致，均向胶体3的表面方向聚集；在聚集过程中，由于其距离开口处的距离不一，气泡内壁压强的减小快慢不一，使得一部分微小气泡在到达胶体3表面前就能够融合，进而提高其对压力变化的敏感性，增大其对胶体3的束缚力的克服能力，加快其被排出的速率。对于气泡排出的标准根据不同的产品的需求不同，其要求也不同，例如，将目测无气泡视为将气泡完全排出，那么当目测无气泡时即可。然后将压力调整至常压，在常压下将注胶件1从密闭腔室中取出。

采用本公开的气泡去除方法，应用在MEMS注胶封装时，能够将其内部的气泡尽可能的排出，保证产品的灵敏性和可靠性。

正压的极限压力值可以很高，可以达到多个大气压，也就能够节省压力变化时间，使得单位时间内的压力变化剧烈。例如，密闭腔室4通过足够粗的管道与高压气体的储存容器相连接，高压储存容器的体积远大于密闭腔体，储存容器内储存的高压气体压力为10Mpa，而第一预设压力为1Mpa，使密闭腔体内压力由常压变化至第一预设压力所需要的时间就远小于高压气体压力为2Mpa，而第一预设压力为1Mpa的实施例，能够在很短的时间内使密闭腔室达到所需要的压力，提升单位时间内的压差作用力，得到更为剧烈的挤压作用。本领域技术人员能够根据需要来设置由常压升至第一预设压力的升压速率，本公开对此并不限制。

在泄压时，气泡与胶体3外界的气体压差越大，其作用力也就越强，从而能够提高壳体2内部的气泡对压力向减压变化的敏感度，增大气泡克服胶体3对其的束缚的作用力。在泄压时，外界压力变化与气泡内压力变化是一个动态过程，可以在防止胶体3飞溅的情况下尽可能快的提高泄压速度，增强压差作用力。

相反的，使用负压的压力变换方式，负压的形成过程相对于能够通过可以预先存储的高压气体进行快速传递的正压变换过程较为缓慢，需要的时间更长，压力变换效率低，单位时间内的压力变化波动不够剧烈；并且，存在极限值，最大只能够得到1个大气压的作用力，作用力的极限值相比于正压小很多，使得当气泡较小时，受到胶体本身弹性的束缚，气压变化产生的作用力较弱，要实现气泡的完全去除需要耗费较多的时间，一些起泡甚至不能够克服胶体3的束缚力，也就不能够完全的排出气泡。

在一些实施例中，所述密闭腔室4内的压力在常压与预设压力之间周期性变换预设次数，满足在实际生产过程中的标准化和流程化。所述预设次数根据实际测试得到，确定在预设次数内能够将气泡排出至满足产品要求的程度。所述预设次数通常大于两次，在一些具体地实施例中，所述预设次数可以具体为3-4次。但在一次即可满足产品使用要求的情况下，也可以只设置一次，本公开对此并不限制。

在一些实施例中，参照图2所示实施例2，将注胶件1加热至预设温度，保持胶体3的流动性。防止由于胶体3流动性差将气泡封在壳体2内无法将气泡内的气体排出；或者排出气泡时气泡周围的胶体3由于没有流动性无法填充满该气泡空间而导致最终形成一个连通的通道，这样会破坏胶体3的整体结构，影响凝固后胶体3在受压时的形变量。最基本的，如果室温下一定时间内胶体3依然具有流动性，那么也可以不进行加热操作。

在一些实施例中，所述预设温度范围为30℃-200℃。进一步地，所述预设温度范围为40℃-120℃。例如在具体的实施例中，预设温度为40℃。所述本领域技术人员可以根据胶体的材料特性进行试验选择，使得胶体获得合适的流动性。

在一些实施例中，注胶可以是在常压的条件下进行，也可以在正压的条件下进行。参照图4中所示的实施例4，先将待注胶件放置在密闭腔室4内，再将密闭腔室4内升压至大于常压的第二预设压力，并在第二预设压力环境下，从所述壳体2的开口向待注胶件1的壳体2内注胶，在后续降压时，有利于大气泡排出的同时带出微小气泡。本领域技术人员可以理解，第二预设压力不大于注胶压力，使得注胶操作得以进行。当设置的第一预设压力大于常规的注胶操作压力时，注胶难以进行，在该压力下注胶，对设备要求高，设备成本投资大，我们可以先升压至小于常规注胶操作压力的第二预设压力，完成注胶操作。当然，在第一预设压力下能够进行注胶时，第二预设压力可以与第一预设压力相等。

进一步地，在第二预设压力小于第一预设压力时，可以先进行降压，使气泡排出，然后再升压至第一预设压力。避免由于气泡具有第二预设压力的情况下，在第一预设压力环境，相对于常压较小，使得较大的气泡对微小气泡的吸引能力和效果减弱。如果进一步升至与常压下的同等压差，则要求第一预设压力更大，对设备的要求也就更高，不利于节能。当然，本公开的技术方案并不排除由第二预设压力直接升至第一预设压力、甚至更高压力的技术方案。

在一些实施例中，所述预设压力一般大于0.2MPa，加速气泡的排出。所述预设压力可以在0.2MPa-10MPa的范围内设定。例如，在首次预设压力(第二预设压力)下进行注胶，压力范围可以设定为0.3-0.5MPa，使得注胶过程得以进行；二次之后的预设压力(第一预设压力)变为1MPa，使得微小气泡的去除得以高效进行。也可以是前后已保持一致，例如预设压力恒定选择0.4MPa。本公开对此并不限制。

在一些其他实施例中，参照图1和2所示的实施例1和2，在常压下从所述壳体2的开口向待注胶件1的壳体2内注胶，可以不需要在密闭腔室4内进行注胶，降低对注胶的条件要求，方便操作。相对在正压环境下注胶，也就不需要对密闭腔室4进行改造增设密封连接单向输出的注胶头。

在一些实施例中，可以是通过向密闭腔室4注入高压气体，使密闭腔室4内的压力由常压升至预设压力。所述高压气体可以是压缩空气、压缩氮气等。相对来说，使用气体更为快捷简单，连通管道即可。但本公开并不排除其他能够改变压力的方式，例如通过压缩密闭腔室4的体积，使密闭腔室4内的压力由常压升至预设压力；所述密闭腔室4的结构可以为活塞机构，通过活塞的移动即可实现压力的变化。

在一些实施例中，在注胶件加热至预设温度的情况下，所述气体在进入密闭腔室前被加热至预设温度，能够保证气泡的去除效率；防止由于气体温度低而导致密闭腔室内的温差变化，影响胶体的流动性，降低气泡的去除效率。

在一些实施例中，所述气体的气流方向在进入密闭腔室4时，可以全部或者部分朝向注胶件1的壳体2内的胶体3，挤压所述胶体3，使得胶体3直接受力，加快其压力变化，使得其压力变化剧烈程度更强与整个腔室的压力变化。进一步地，相比较于气流方向不朝向胶体3，本公开能够在较小的气体压力下在一定时间内得到更大的气体压力效果，降低能耗，提高效率。

在一些实施例中，第一预设时间或/和所述第二预设时间范围可以再1s-300s内设定。在具体的实施例中，所述第一预设时间或/和所述第二预设时间可以设定为120s-180s。所述第一预设时间和所述第二预设时间可以相同，也可以不同，本领域技术人员根据实际过程进行选择。

在一些实施例中，密闭腔室内的压力在常压与预设压力之间周期性变换时，随着次数的变化，所述第一预设时间和/或所述第二预设时间可以渐小，也可以为恒定值。

在一些实施例中，参照图1和2所示的实施例1和实施例2，还包括以下步骤：在密闭腔室4内振动注胶件1，为气泡8和胶体3提供额外的作用力，能够加快胶体3的流动，加速气泡的排出，使得本公开的气泡排出效率更加高效，加快胶体3的平复。

本公开还提供了一种应用上述的气泡去除方法的气泡去除装置，参照图5所示实施例5，包括内部设置有密闭腔室4的设备主体。所述密闭腔室4与气体加压部件6连接，可以通过第一阀门5连通，如气动开关阀。所述气体加压部件6通常为压缩空气储罐，或者密闭腔室4与与空气压缩机直接连接也是可以的。所述密闭腔室4还连接有泄压部件，所述泄压部件可以为第二阀门，如气动开关阀，通过第二阀门与外界直接连通；也可以是通过第二阀门与气体收集部件连通，如气体缓冲罐等，本公开对此不做限制。

进一步地，所述设备主体上还设置有能够加热所述密闭腔室4或注胶件1的加热部件，用来加热到预设温度，保持胶体3的流动性。所述加热部件可以为电阻丝等加热部件。

进一步地，还包括有控制处理器，压力传感器、温度传感器等部件，用以控制所述第一阀门和第二阀门的开关、开启大小、开启时间等参数，控制加热部件的开关等，实现自动化控制，提高控制精度，减少人工。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种注胶件的气泡去除方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供具有壳体的待注胶件；

从壳体的开口向待注胶件的壳体内注入胶体得到注胶件；

将待注胶件或注胶件放置于密闭腔室中；

密闭腔室内的压力升至大于常压的第一预设压力；

密闭腔室内的压力由第一预设压力降至常压；

密闭腔室内的压力在第一预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。

2.根据权利要求1所述的气泡去除方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将注胶件加热至预设温度。

3.根据权利要求1所述的气泡去除方法，其特征在于，

先将待注胶件放置于密闭腔室内；

再将密闭腔室内的压力升至大于常压的第二预设压力；

再从所述壳体的开口向待注胶件的壳体内注入胶体。

4.根据权利要求3所述的气泡去除方法，其特征在于，所述第二预设压力等于或小于所述第一预设压力。

5.根据权利要求4所述的气泡去除方法，其特征在于，所述第二预设压力小于所述第一预设压力，还包括以下步骤：

先将密闭腔室内的压力由第二预设压力降至常压；

再将密闭腔室内的压力在第一预设压力与常压之间周期性变换至气泡排出。

6.根据权利要求1所述的气泡去除方法，其特征在于，通过向密闭腔室注入气体，使密闭腔室内的压力由常压升至预设压力；

或者，通过压缩密闭腔室的体积，使密闭腔室内的压力由常压升至预设压力。

7.根据权利要求6所述的气泡去除方法，其特征在于，注胶后的待注胶件加热至预设温度，所述气体在进入密闭腔室前被加热至预设温度。

8.根据权利要求1所述的气泡去除方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在密闭腔室内振动所述注胶件。

9.一种应用权利要求1-8任一所述的气泡去除方法的气泡去除装置，其特征在于，包括内部设置有密闭腔室的设备主体，所述密闭腔室连接有气体加压部件，所述密闭腔室还连接有泄压部件。

10.根据权利要求9所述的气泡去除装置，其特征在于，所述设备主体内还设置有能够加热所述密闭腔室或注胶件的加热部件。