CN109640567B - 周界密封件 - Google Patents

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Abstract

密封系统包括第一外壳、第二外壳和密封件。第一外壳限定了配合表面；第二外壳限定了密封压盖，其具有内壁、底座和外壁。第二外壳具有周界凸缘。密封件包括被压缩在密封压盖内部的柔顺材料的连续梁。密封件限定了设置在密封压盖内的捕获端和延伸超出第二外壳的自由端。密封件限定了内凸缘、外凸缘、腹板和唇缘。唇缘从外凸缘的自由端径向向外延伸并大致与之垂直于，并且被设置在周界凸缘和部分配合表面之间。当第二外壳附接到第一外壳时，内凸缘和外凸缘强制地接合第一外壳的配合表面以及密封压盖的内壁、基座和外壁。唇缘被压缩在周界凸缘和部分配合表面之间。

Description

周界密封件
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年10月9日提交的美国专利申请第15/728,056号的优先权权益，其全部内容以参见的方式纳入本文。
技术领域
本申请总体上涉及用于电子封装的保持周界密封件，并且更具体地，涉及暴露于湿气的保持周界密封件。
背景技术
众所周知要使用保持周界密封件来密封电子封装以防止湿气侵入。典型的周界密封件保持在设置于外壳凸缘的凹槽中，并密封在附接到外壳的封壳上。封壳会在远离周界密封件的封壳和外壳凸缘之间的界面处产生缝隙，该界面会暴露在湿气中。湿气可能因毛细作用进入暴露出的凸缘的配合表面之间，并腐蚀缝隙内的外壳(即缝隙腐蚀)。一旦在凸缘之间建立了迁移路径，湿气也会因毛细作用围绕保留密封件而进入并腐蚀外壳内的内部电子部件。
在背景部分中论述的主题不应仅由于其在背景部分中被提及而被认定是现有技术。类似地，背景部分中提到的、或与背景部分的主题相关的问题不应当被认为之前已在现有技术中被发现。背景部分中的主题仅代表不同的方案，它们本身也可以是发明。
发明内容
本文描述了一种保持周界密封件，其被构造成当暴露于湿气时抑制可能在外壳的两个配套凸缘之间发生的缝隙腐蚀。
根据一个实施例，提供了一种密封系统。该密封系统包括第一外壳、第二外壳和密封件。第一外壳限定了配合表面。第二外壳限定了具有内壁、底座和外壁的密封压盖。第二外壳具有周界凸缘，该周界凸缘垂直于密封压盖的外壁延伸，并且覆盖配合表面的一部分。密封件包括被压缩在密封压盖内部的柔顺材料的连续梁。梁表征为通常具有H形截面。密封件限定了设置在密封压盖内的捕获端以及延伸超出第二外壳的自由端。密封件限定了内凸缘、外凸缘、设置在内凸缘和外凸缘之间的腹板以及唇缘。唇缘从外凸缘的自由端径向向外延伸并且大致垂直于外凸缘的自由端，并且被设置在周界凸缘和部分配合表面之间。当第二外壳附接到第一外壳时，内凸缘和外凸缘强制地接合第一外壳的配合表面和密封压盖的内壁、基座和外壁。唇缘被压缩在周界凸缘和由周界凸缘覆盖的部分配合表面之间。
腹板限定了多个空隙，这些空隙被设置在腹板的顶部表面和的腹板的底部表面中。多个空隙被构造成当密封件被压缩时体积减小。唇缘限定了一个相对于外凸缘的角度，该角度在75度至135度的范围内。唇缘近端处唇缘横截面的厚度相对于唇缘中间部分处唇缘横截面的厚度减小。唇缘远端＝处唇缘横截面的厚度相对于唇缘中间部分处唇缘横截面的厚度增大。唇缘的远端被压缩在约1％至约55％的范围内。梁被压缩在约20％至约35％的范围内。
当第一外壳附接到配合表面并且密封件被压缩时，密封压盖具有约80％至约95％的压盖填充率。密封件由硅酮基材料形成。
在另一实施例中，提供了一种密封件。该密封件包括柔顺材料的连续梁被配置成压缩在第一外壳的密封压盖内部。梁表征为通常具有H形截面。密封件限定了用于置于密封压盖内的捕获端和延伸超出第一外壳的自由端。密封件限定内凸缘、外凸缘、配置在内凸缘和外凸缘间的腹板以及唇缘。所述唇缘从外凸缘的自由端径向向外延伸并且大致垂直于外凸缘的自由端。唇缘被构造成被压缩在第一外壳和第二外壳的配合表面之间
腹板限定了多个空隙，这些空隙位于腹板的顶部表面和腹板的底部表面中。多个空隙被构造成当密封件被压缩时体积减小体积。唇缘限定了相对于外凸缘的角度，该角度在75度至135度的范围内。唇缘近端处唇缘横截面的厚度相对于唇缘中间部分处唇缘横截面的厚度减小。唇缘远端处唇缘横截面的厚度相对于唇缘中间部分处唇缘横截面的厚度有所增大。远端被压缩在约1％至约55％的范围内。连续梁被压缩在约20％至约35％的范围内。
当第一外壳附接到配合表面并且密封件被压缩时，密封压盖具有约80％至约95％的压盖填充率。密封件由硅酮基材料形成。
在又一实施例中，提供了一种密封系统。密封系统包括第一外壳、第二外壳和连续密封件。连续密封件由柔顺材料形成，其被压缩在第一外壳和第二外壳之间。连续密封件具有大致H形横截面，并且限定了从连续密封件径向向外延伸的唇缘，该唇缘被构造成用于抑制第一外壳和第二外壳之间的液体侵入。
通过阅读下面仅通过非限制性示例并参考附图给出的优选实施例的详细描述中，本发明进一步的特征和优点将会显得更清楚。
附图说明
现在将参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的密封系统的横截面图；
图2A是根据一个实施例的图1的密封系统的密封件的侧视图的图示；
图2B是根据一个实施例的图1的密封系统的密封件的俯视图的图示；
图2C是根据一个实施例的图2A的密封件的横截面视图的图示；
图2D是根据一个实施例的图2A的密封件的另一横截面视图的图示；
图3是根据一个实施例的图1的密封系统的横截面视图的图示；
图4是图2C的放大视图，示出了根据一个实施例的密封件的横截面；
图5A是根据一个实施例的处于未压缩状态的图2B的密封件的图示；
图5B是根据一个实施例的处于压缩状态的图2B的密封件的图示；以及
图6是根据一个实施例的图5A-5B的密封件的力与位移的关系图。
具体实施方式
图1示出了密封系统10的非限制性示例的截面图。密封系统10包括第一外壳12、第二外壳14和密封件16。第一外壳12限定了被构造成利用紧固件(未示出)附接到第二外壳14的配合表面18。紧固件可以是螺纹螺栓，这些螺栓穿过第一外壳12并且接合到加工在第二外壳14中的螺纹孔。配合表面18被构造成用来接合密封件16和第二外壳14的一部分，如下面将进一步详细说明的。
图2A-2D示出了从密封系统10分离出的密封件16的非限制性示例。如图2B所示，密封件16为连续材料环。密封件16可包括固位凸块19，其在密封件16和第二外壳14之间形成过盈配合。图2D示出了在固位凸块19的区域中的密封件16的横截面，表征为具有比图2C中的没有固位凸块19的密封件16的区域更宽的横截面。
图3是图1的密封系统10的放大图。第二外壳14限定了密封压盖20，其具有内壁22、底座24和外壁26。密封压盖20(由内壁22，基部24和外壁26限定的腔)被构造成保持密封件16直到第二外壳14附接到第一外壳12第二外壳14具有周界凸缘28，周界凸缘28垂直于密封盖20的外壁26延伸并覆盖配合表面18的部分。当第一外壳12连接到第二外壳14时，在周界凸缘28和配合表面18之间存在间隙，以容纳密封件16的唇缘30，如下面将更详细阐释那样。
密封件16包括在密封盖20内压缩的柔顺材料的连续梁32，并且其特征在于大致具有H形的横截面34。密封件16可以由聚合物材料形成，例如硅酮基材料。密封件16限定了设置在密封压盖20内的捕获端36和延伸超出第二外壳14的自由端38。密封件16还限定了内凸缘40、外凸缘42、设置在内凸缘40和外凸缘42之间的腹板44，以及唇缘30。唇缘30从外凸缘42的自由端38径向向外延伸并大致垂直于外凸缘42的自由端38，并且设置在周界凸缘28和部分配合表面18之间。也就是说，唇缘30被构造成当第一外壳12附接到第二外壳14并且密封件16被压缩时，填充周界凸缘28和配合表面18之间存在的间隙。
图4示出了图2C的密封件16在没有固位凸块19的区域中的横截面。唇缘30限定了一个相对于外凸缘42的、在75度至135度范围内的角度46。优选地，角度46是82度。角度46是有益的，因为角度46可以使外凸缘42在压缩期间保持与配合表面18对准。唇缘30的横截面在唇缘30的近端48处相对于唇缘30的中间部分50的厚度减小。也就是说，唇缘30的最靠近外凸缘42的部分被底切以减小压缩期间在唇缘30中引起的应变。发明人的分析发现底切使唇缘30的近端48中的主应变减小了大于30％。相反，唇缘30的横截面在唇缘30的远端52处相对于中间区段50的厚度增加。通过增加间隙内的唇缘30上的压缩力，远端52横截面的增加会抑制第一外壳12和第二外壳14之间的液体侵入。在密封件16被压缩期间，唇缘30的远端52可以不被完全约束，并且可以径向向外扩展到间隙中，这有助于减小在唇缘30的远端52中引起的主应变。
图5A-5B分别示出了以未压缩和压缩状态保持于第二外壳14的密封压盖20中的密封件16。配合表面18已经被移除以便更清楚地示出密封件16在压缩期间的变形。当第二外壳14附接到第一外壳12并且密封件16被压缩时，内凸缘40和外凸缘42强制地接合第一外壳12的配合表面18以及密封压盖20的内壁22、底座24和外壁26。唇缘30在周界凸缘28和由周界凸缘28覆盖的部分配合表面18之间被压缩。连续梁32可以在约20％至约35％的范围内被压缩，并且当密封件16被压缩时连续梁32可以导致密封压盖20具有约80％至约95％的压盖填充率。基于周界凸缘28和配合表面18的平坦度，唇缘30的远端52可以被压缩在其原始厚度的约1％至约55％的范围内。
腹板44限定了多个空隙54，这些空隙54被设置在腹板44的顶部表面56和腹板44的底部表面58中。空隙54被构造成当密封件16被压缩时体积减小。也就是说，当密封件16被压缩时，围绕空隙54的密封件16的材料会延展进入空隙54并且减小空隙54的体积。在图2B中所示的密封件16的非限制性示例中，与没有多个空隙54的密封件16相比，多个空隙54导致密封件16使用的总材料减少2.8％。。发明人的分析发现添加多个空隙54有利于减小密封件16的腹板44内的主应变。
图6示出了当密封件16被压缩时施加到密封件16的力相对于密封件16的位移的曲线图。曲线图的原点在图5A中表示，在该位置施加力为零会导致密封件16的位移为零。曲线图里线的末端端点表示将密封件16压缩在如图5B所示的位移所施加的力。
因此，提供了密封系统10。密封系统10是对其他密封系统的改进，因为密封系统10包括唇部30，该唇部30用于抑制第一外壳12和第二外壳14之间的缝隙腐蚀。密封件16还被构造成减小压缩期间的内应力，这可以改善密封件16的耐久性。
尽管已就其优选实施例描述了本发明，但本发明不意在受此限制，而是仅限制于在随后的权利要求中提出的范围。此外，术语第一、第二等的使用不标示任何重要性次序，而是用术语第一、第二等于来区别不同的构件。此外，一、一个等的使用不表示对数量的限制，而是标示存在至少一个所参考的物件。另外，诸如上部、下部等的方向术语不表示任何特定的取向，而是术语上、下等用于将一个元件与另一个元件区分开，并且在各个元件之间建立位置关系。

Claims (17)

1.一种密封系统(10)，包括：
第一外壳(12)，所述第一外壳限定了配合表面(18)；
第二外壳(14)，所述第二外壳限定了具有内壁(22)、基部(24)和外壁(26)的密封压盖(20)，所述第二外壳(14)具有周界凸缘(28)，所述周界凸缘垂直于密封压盖(20)的外壁(26)延伸并且覆盖配合表面(18)的一部分；以及
密封件(16)，所述密封件包括在所述密封压盖(20)内被压缩的柔顺材料的连续梁(32)，所述连续梁(32)被表征为具有大致H形横截面(34)，所述密封件(16)限定了设置在所述密封压盖(20)内的捕获端(36)和延伸超出所述第二外壳(14)的自由端(38)，所述密封件(16)限定内凸缘(40)、外凸缘(42)、设置在所述内凸缘和所述外凸缘之间的腹板(44)、和唇缘(30)，所述唇缘(30)从所述外凸缘的所述自由端(38)径向向外延伸并大致垂直于所述外凸缘(42)的所述自由端(38)，并且所述唇缘设置在所述周界凸缘(28)和所述配合表面(18)的所述一部分之间，其中当所述第二外壳(14)附接到所述第一外壳(12)时，所述内凸缘(40)和所述外凸缘(42)强制地接合所述第一外壳(12)的所述配合表面(18)以及所述密封压盖(20)的所述内壁(22)、所述基部(24)和所述外壁(26)，并且所述唇缘(30)被压缩在所述周界凸缘(28)和所述配合表面(18)的所述一部分之间，
所述唇缘(30)的远端(52)处唇缘(30)的横截面的厚度相对于所述唇缘(30)的中间部分(50)处唇缘横截面的厚度增加。
2.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述腹板(44)限定了多个空隙(54)，所述空隙(54)被设置在所述腹板(44)的顶部表面(56)和所述腹板(44)的底部表面(58)中，所述多个空隙(54)被配置成当密封件(16)被压缩时减小体积。
3.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述唇缘(30)限定了相对于所述外凸缘(42)的、在75度至135度范围内的角度(46)。
4.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述唇缘(30)的近端(48)处唇缘(30)横截面的厚度相对于所述唇缘(30)的中间部分(50)处唇缘横截面的厚度减小。
5.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述远端(52)被压缩在约1％至约55％的范围内。
6.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述连续梁(32)被压缩在约20％至约35％的范围内。
7.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述第一外壳(12)附接到配合表面(18)并且主密封件(16)被压缩时，所述密封压盖(20)具有约80％至约95％的压盖填充率。
8.根据权利要求1所述的密封系统(10)，其特征在于，所述密封件(16)由有硅酮基材料形成。
9.一种密封件(16)，包括：
连续梁(32),所述连续梁由柔顺材料构成，被构造成被压缩在第一外壳(12)的密封压盖(20)内，所述连续梁(32)表征为具有大致H形的横截面(34)， 所述密封件(16)限定了用于置于所述密封压盖(20)内部的捕获端(36)和延伸超出所述第一外壳(12)的自由端(38)，所述密封件(16)限定了内凸缘(40)、外凸缘(42)、设置在它们之间的腹板(44)；和
唇缘(30)，所述唇缘(30)从外凸缘(42)的自由端(38)径向向外延伸并且大致垂直于所述外凸缘(42)的所述自由端(38)，所述唇缘(30)被构造成被压缩在所述第一外壳(12)和第二外壳(14)的配合表面(18)之间，
所述唇缘(30)的远端(52)处唇缘(30)的横截面的厚度相对于所述唇缘(30)的中间部分(50)处唇缘横截面的厚度增加。
10.根据权利要求9所述的密封件(16)，其特征在于，所述腹板(44)在所述腹板(44)的顶部表面(56)和所述腹板(44)的底部表面(58)中限定了多个空隙(54)，所述多个空隙(54)被配置成当所述密封件(16)被压缩时体积减小。
11.根据权利要求9所述的密封件(16)，其特征在于，唇缘(30)限定了相对于所述外凸缘(42)的、在75度至135度范围内的角度(46)。
12.根据权利要求10所述的密封件(16)，其特征在于，所述唇缘(30)的近端(48)处唇缘(30)横截面的厚度相对于唇缘(30)中间部分(50)处唇缘横截面的厚度减小。
13.根据权利要求9所述的密封件(16)，其特征在于，所述远端(52)被压缩到约1％至约55％的范围内。
14.根据权利要求9所述的密封件(16)，其特征在于，所述连续梁(32)被压缩到约20％至约35％的范围内。
15.根据权利要求9所述的密封件(16)，其特征在于，所述第一外壳(12)附接到配合表面(18)并且所述密封件(16)被压缩时，所述密封压盖(20)具有约80％至约95％的压盖填充率。
16.根据权利要求10所述的密封件(16)，其特征在于，所述密封件(16)由硅酮基材料形成。
17.一种密封系统(10)，包括：
第一外壳(12)；
第二外壳(14)，和
连续密封件(16)，所述密封件由柔顺材料构成，被压缩在所述第一外壳(12)和所述第二外壳(14)之间，所述连续密封件(16)具有大致H形横截面(34)并且限定了从所述连续密封件(16)径向向外延伸的唇缘(30)，所述唇缘(30)被构造成用于抑制所述第一外壳(12)和所述第二外壳(14)之间的液体侵入，
其中，所述唇缘(30)限定了相对于所述连续密封件的角度(46)为约82度。
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