CN112097818B - 一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法 - Google Patents

一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及传感器封装技术，具体是一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法。本发明解决了现有传感器封装结构抗冲击能力较差的问题。一种仿生抗冲击传感器封装结构，包括圆杯形壳体、喇叭形基座、圆杯形盖体、传感器、第I阻尼层、第I粘合层、第II粘合层、第II阻尼层；所述圆杯形壳体包括杯口朝上的圆杯形外层壳体、杯口朝上的圆杯形中层壳体、杯口朝上的圆杯形内层壳体；所述喇叭形基座包括上细下粗的喇叭形外层基座、若干个条形连接筋板、上细下粗的喇叭形内层基座；所述圆杯形盖体包括杯口朝下的圆杯形外层盖体、杯口朝下的圆杯形中层盖体、杯口朝下的圆杯形内层盖体。本发明适用于传感器封装。

Description

一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及传感器封装技术，具体是一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法。
背景技术
随着传感器封装技术的发展，传感器的应用环境越来越多样。但是实践表明，当传感器应用于高冲击环境时，由于现有传感器封装结构的抗冲击能力较差，传感器极易在冲击载荷的作用下发生结构变形或元器件损坏，由此导致传感器的测量精度严重降低。基于此，有必要发明一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法，以解决现有传感器封装结构抗冲击能力较差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有传感器封装结构抗冲击能力较差的问题，提供了一种仿生抗冲击传感器封装结构及其制作方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种仿生抗冲击传感器封装结构，包括圆杯形壳体、喇叭形基座、圆杯形盖体、传感器、第I阻尼层、第I粘合层、第II粘合层、第II阻尼层；
所述圆杯形壳体包括杯口朝上的圆杯形外层壳体、杯口朝上的圆杯形中层壳体、杯口朝上的圆杯形内层壳体；圆杯形外层壳体、圆杯形中层壳体、圆杯形内层壳体由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层壳体的硬度大于圆杯形外层壳体的硬度；圆杯形外层壳体的硬度大于圆杯形中层壳体的硬度；
所述喇叭形基座包括上细下粗的喇叭形外层基座、若干个条形连接筋板、上细下粗的喇叭形内层基座；喇叭形外层基座同轴套设于喇叭形内层基座的外侧，且喇叭形外层基座与喇叭形内层基座之间留设有喇叭形间隙；各个条形连接筋板均位于喇叭形间隙内，且各个条形连接筋板沿周向等距排列；各个条形连接筋板的外端面均与喇叭形外层基座的内侧面固定；各个条形连接筋板的内端面均与喇叭形内层基座的外侧面固定；各个条形连接筋板的上端面、喇叭形外层基座的上端面、喇叭形内层基座的上端面均齐平；各个条形连接筋板的下端面、喇叭形外层基座的下端面、喇叭形内层基座的下端面均齐平；喇叭形内层基座的上端面内边缘开设有圆环形定位豁槽；
所述圆杯形盖体包括杯口朝下的圆杯形外层盖体、杯口朝下的圆杯形中层盖体、杯口朝下的圆杯形内层盖体；圆杯形外层盖体、圆杯形中层盖体、圆杯形内层盖体由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层盖体的硬度大于圆杯形外层盖体的硬度；圆杯形外层盖体的硬度大于圆杯形中层盖体的硬度；
传感器同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，且传感器的上端面低于喇叭形基座的上端面；第I阻尼层层叠固定于圆杯形内层壳体的内底面；喇叭形基座同轴设置于第I阻尼层的上端面，且喇叭形基座的上端面与圆杯形壳体的杯口齐平；第I粘合层填充于喇叭形内层基座的内腔；第I粘合层的上端面与传感器的下端面固定；第I粘合层的下端面与第I阻尼层的上端面固定；第II粘合层填充于喇叭形外层基座的外侧面与圆杯形内层壳体的内侧面之间；第II粘合层的上端面与喇叭形基座的上端面齐平；第II粘合层的下端面与第I阻尼层的上端面边缘固定；第II阻尼层层叠固定于圆杯形内层盖体的内底面，且第II阻尼层同轴封堵于圆杯形壳体的杯口上；圆杯形内层盖体的内侧面与圆杯形外层壳体的外侧面上端固定配合。
所述圆杯形外层壳体采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层壳体采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层壳体采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
所述喇叭形外层基座、各个条形连接筋板、喇叭形内层基座均采用6063铝合金制成，其洛氏硬度为5~6。
所述圆杯形外层盖体采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层盖体采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层盖体采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
所述第I阻尼层、第II阻尼层均采用橡胶制成。
所述第I粘合层、第II粘合层均采用环氧树脂胶制成。
具体工作过程如下：当传感器应用于高冲击环境时，圆杯形壳体模仿白蚬子壳的结构特性（软相材料与硬相材料层层交替分布），利用圆杯形外层壳体、圆杯形中层壳体、圆杯形内层壳体对冲击载荷进行逐级抵抗。圆杯形盖体同样模仿白蚬子壳的结构特性（软相材料与硬相材料层层交替分布），利用圆杯形外层盖体、圆杯形中层盖体、圆杯形内层盖体对冲击载荷进行逐级抵抗。喇叭形基座则模仿牛角组织的结构特性，利用喇叭形外层基座、各个条形连接筋板、喇叭形内层基座对冲击载荷的轴向分量进行进一步抵抗。在抵抗过程中，第I阻尼层、第II阻尼层、第I粘合层、第II粘合层能够部分吸收冲击产生的能量。基于圆杯形壳体、圆杯形盖体、喇叭形基座对冲击载荷的共同抵抗，本发明所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构能够承受强烈的冲击，由此有效防止传感器在冲击载荷的作用下发生结构变形或元器件损坏，从而充分保证传感器的测量精度。
一种仿生抗冲击传感器封装结构的制作方法（该方法用于制作本发明所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：分别制作圆杯形外层壳体、圆杯形中层壳体、圆杯形内层壳体，并将圆杯形外层壳体、圆杯形中层壳体、圆杯形内层壳体组装成为圆杯形壳体，然后在圆杯形内层壳体的内底面粘接第I阻尼层；
步骤二：分别制作圆杯形外层盖体、圆杯形中层盖体、圆杯形内层盖体，并将圆杯形外层盖体、圆杯形中层盖体、圆杯形内层盖体组装成为圆杯形盖体，然后在圆杯形内层盖体的内底面粘接第II阻尼层；
步骤三：分别制作喇叭形外层基座、各个条形连接筋板、喇叭形内层基座，并将喇叭形外层基座、各个条形连接筋板、喇叭形内层基座组装成为喇叭形基座，然后在喇叭形内层基座的细端端面内边缘铣出圆环形定位豁槽；
步骤四：将传感器同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，并将喇叭形基座的粗端朝上，然后向喇叭形内层基座的内腔灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第I粘合层；
步骤五：将圆杯形壳体的杯口朝上、喇叭形基座的粗端朝下，并将喇叭形基座和第I粘合层一起同轴放置于第I阻尼层的上端面，然后向喇叭形外层基座的外侧面与圆杯形内层壳体的内侧面之间灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第II粘合层；
步骤六：将圆杯形盖体和第II阻尼层一起封盖于圆杯形壳体的杯口上，由此制得一种仿生抗冲击传感器封装结构。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有传感器封装结构抗冲击能力较差的问题，适用于传感器封装。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明的部分结构示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是图5的A-A剖视图。
图中：101-圆杯形外层壳体，102-圆杯形中层壳体，103-圆杯形内层壳体，201-喇叭形外层基座，202-条形连接筋板，203-喇叭形内层基座，301-圆杯形外层盖体，302-圆杯形中层盖体，303-圆杯形内层盖体，4-传感器，5-第I阻尼层，6-第I粘合层，7-第II粘合层，8-第II阻尼层。
具体实施方式
一种仿生抗冲击传感器封装结构，包括圆杯形壳体、喇叭形基座、圆杯形盖体、传感器4、第I阻尼层5、第I粘合层6、第II粘合层7、第II阻尼层8；
所述圆杯形壳体包括杯口朝上的圆杯形外层壳体101、杯口朝上的圆杯形中层壳体102、杯口朝上的圆杯形内层壳体103；圆杯形外层壳体101、圆杯形中层壳体102、圆杯形内层壳体103由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层壳体103的硬度大于圆杯形外层壳体101的硬度；圆杯形外层壳体101的硬度大于圆杯形中层壳体102的硬度；
所述喇叭形基座包括上细下粗的喇叭形外层基座201、若干个条形连接筋板202、上细下粗的喇叭形内层基座203；喇叭形外层基座201同轴套设于喇叭形内层基座203的外侧，且喇叭形外层基座201与喇叭形内层基座203之间留设有喇叭形间隙；各个条形连接筋板202均位于喇叭形间隙内，且各个条形连接筋板202沿周向等距排列；各个条形连接筋板202的外端面均与喇叭形外层基座201的内侧面固定；各个条形连接筋板202的内端面均与喇叭形内层基座203的外侧面固定；各个条形连接筋板202的上端面、喇叭形外层基座201的上端面、喇叭形内层基座203的上端面均齐平；各个条形连接筋板202的下端面、喇叭形外层基座201的下端面、喇叭形内层基座203的下端面均齐平；喇叭形内层基座203的上端面内边缘开设有圆环形定位豁槽；
所述圆杯形盖体包括杯口朝下的圆杯形外层盖体301、杯口朝下的圆杯形中层盖体302、杯口朝下的圆杯形内层盖体303；圆杯形外层盖体301、圆杯形中层盖体302、圆杯形内层盖体303由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层盖体303的硬度大于圆杯形外层盖体301的硬度；圆杯形外层盖体301的硬度大于圆杯形中层盖体302的硬度；
传感器4同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，且传感器4的上端面低于喇叭形基座的上端面；第I阻尼层5层叠固定于圆杯形内层壳体103的内底面；喇叭形基座同轴设置于第I阻尼层5的上端面，且喇叭形基座的上端面与圆杯形壳体的杯口齐平；第I粘合层6填充于喇叭形内层基座203的内腔；第I粘合层6的上端面与传感器4的下端面固定；第I粘合层6的下端面与第I阻尼层5的上端面固定；第II粘合层7填充于喇叭形外层基座201的外侧面与圆杯形内层壳体103的内侧面之间；第II粘合层7的上端面与喇叭形基座的上端面齐平；第II粘合层7的下端面与第I阻尼层5的上端面边缘固定；第II阻尼层8层叠固定于圆杯形内层盖体303的内底面，且第II阻尼层8同轴封堵于圆杯形壳体的杯口上；圆杯形内层盖体303的内侧面与圆杯形外层壳体101的外侧面上端固定配合。
所述圆杯形外层壳体101采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层壳体102采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层壳体103采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
所述喇叭形外层基座201、各个条形连接筋板202、喇叭形内层基座203均采用6063铝合金制成，其洛氏硬度为5~6。
所述圆杯形外层盖体301采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层盖体302采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层盖体303采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
所述第I阻尼层5、第II阻尼层8均采用橡胶制成。
所述第I粘合层6、第II粘合层7均采用环氧树脂胶制成。
一种仿生抗冲击传感器封装结构的制作方法（该方法用于制作本发明所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：分别制作圆杯形外层壳体101、圆杯形中层壳体102、圆杯形内层壳体103，并将圆杯形外层壳体101、圆杯形中层壳体102、圆杯形内层壳体103组装成为圆杯形壳体，然后在圆杯形内层壳体103的内底面粘接第I阻尼层5；
步骤二：分别制作圆杯形外层盖体301、圆杯形中层盖体302、圆杯形内层盖体303，并将圆杯形外层盖体301、圆杯形中层盖体302、圆杯形内层盖体303组装成为圆杯形盖体，然后在圆杯形内层盖体303的内底面粘接第II阻尼层8；
步骤三：分别制作喇叭形外层基座201、各个条形连接筋板202、喇叭形内层基座203，并将喇叭形外层基座201、各个条形连接筋板202、喇叭形内层基座203组装成为喇叭形基座，然后在喇叭形内层基座203的细端端面内边缘铣出圆环形定位豁槽；
步骤四：将传感器4同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，并将喇叭形基座的粗端朝上，然后向喇叭形内层基座203的内腔灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第I粘合层6；
步骤五：将圆杯形壳体的杯口朝上、喇叭形基座的粗端朝下，并将喇叭形基座和第I粘合层6一起同轴放置于第I阻尼层5的上端面，然后向喇叭形外层基座201的外侧面与圆杯形内层壳体103的内侧面之间灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第II粘合层7；
步骤六：将圆杯形盖体和第II阻尼层8一起封盖于圆杯形壳体的杯口上，由此制得一种仿生抗冲击传感器封装结构。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：包括圆杯形壳体、喇叭形基座、圆杯形盖体、传感器（4）、第I阻尼层（5）、第I粘合层（6）、第II粘合层（7）、第II阻尼层（8）；
所述圆杯形壳体包括杯口朝上的圆杯形外层壳体（101）、杯口朝上的圆杯形中层壳体（102）、杯口朝上的圆杯形内层壳体（103）；圆杯形外层壳体（101）、圆杯形中层壳体（102）、圆杯形内层壳体（103）由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层壳体（103）的硬度大于圆杯形外层壳体（101）的硬度；圆杯形外层壳体（101）的硬度大于圆杯形中层壳体（102）的硬度；
所述喇叭形基座包括上细下粗的喇叭形外层基座（201）、若干个条形连接筋板（202）、上细下粗的喇叭形内层基座（203）；喇叭形外层基座（201）同轴套设于喇叭形内层基座（203）的外侧，且喇叭形外层基座（201）与喇叭形内层基座（203）之间留设有喇叭形间隙；各个条形连接筋板（202）均位于喇叭形间隙内，且各个条形连接筋板（202）沿周向等距排列；各个条形连接筋板（202）的外端面均与喇叭形外层基座（201）的内侧面固定；各个条形连接筋板（202）的内端面均与喇叭形内层基座（203）的外侧面固定；各个条形连接筋板（202）的上端面、喇叭形外层基座（201）的上端面、喇叭形内层基座（203）的上端面均齐平；各个条形连接筋板（202）的下端面、喇叭形外层基座（201）的下端面、喇叭形内层基座（203）的下端面均齐平；喇叭形内层基座（203）的上端面内边缘开设有圆环形定位豁槽；
所述圆杯形盖体包括杯口朝下的圆杯形外层盖体（301）、杯口朝下的圆杯形中层盖体（302）、杯口朝下的圆杯形内层盖体（303）；圆杯形外层盖体（301）、圆杯形中层盖体（302）、圆杯形内层盖体（303）由外向内依次层叠固定在一起，且三者的杯口均齐平；圆杯形内层盖体（303）的硬度大于圆杯形外层盖体（301）的硬度；圆杯形外层盖体（301）的硬度大于圆杯形中层盖体（302）的硬度；
传感器（4）同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，且传感器（4）的上端面低于喇叭形基座的上端面；第I阻尼层（5）层叠固定于圆杯形内层壳体（103）的内底面；喇叭形基座同轴设置于第I阻尼层（5）的上端面，且喇叭形基座的上端面与圆杯形壳体的杯口齐平；第I粘合层（6）填充于喇叭形内层基座（203）的内腔；第I粘合层（6）的上端面与传感器（4）的下端面固定；第I粘合层（6）的下端面与第I阻尼层（5）的上端面固定；第II粘合层（7）填充于喇叭形外层基座（201）的外侧面与圆杯形内层壳体（103）的内侧面之间；第II粘合层（7）的上端面与喇叭形基座的上端面齐平；第II粘合层（7）的下端面与第I阻尼层（5）的上端面边缘固定；第II阻尼层（8）层叠固定于圆杯形内层盖体（303）的内底面，且第II阻尼层（8）同轴封堵于圆杯形壳体的杯口上；圆杯形内层盖体（303）的内侧面与圆杯形外层壳体（101）的外侧面上端固定配合。
2.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：所述圆杯形外层壳体（101）采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层壳体（102）采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层壳体（103）采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
3.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：所述喇叭形外层基座（201）、各个条形连接筋板（202）、喇叭形内层基座（203）均采用6063铝合金制成，其洛氏硬度为5~6。
4.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：所述圆杯形外层盖体（301）采用TC4钛合金制成，其洛氏硬度为28~32；所述圆杯形中层盖体（302）采用铝制成，其洛氏硬度为2~2.9；所述圆杯形内层盖体（303）采用TC11钛合金制成，其洛氏硬度为35~38。
5.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：所述第I阻尼层（5）、第II阻尼层（8）均采用橡胶制成。
6.根据权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：所述第I粘合层（6）、第II粘合层（7）均采用环氧树脂胶制成。
7.一种仿生抗冲击传感器封装结构的制作方法，该方法用于制作如权利要求1所述的一种仿生抗冲击传感器封装结构，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：分别制作圆杯形外层壳体（101）、圆杯形中层壳体（102）、圆杯形内层壳体（103），并将圆杯形外层壳体（101）、圆杯形中层壳体（102）、圆杯形内层壳体（103）组装成为圆杯形壳体，然后在圆杯形内层壳体（103）的内底面粘接第I阻尼层（5）；
步骤二：分别制作圆杯形外层盖体（301）、圆杯形中层盖体（302）、圆杯形内层盖体（303），并将圆杯形外层盖体（301）、圆杯形中层盖体（302）、圆杯形内层盖体（303）组装成为圆杯形盖体，然后在圆杯形内层盖体（303）的内底面粘接第II阻尼层（8）；
步骤三：分别制作喇叭形外层基座（201）、各个条形连接筋板（202）、喇叭形内层基座（203），并将喇叭形外层基座（201）、各个条形连接筋板（202）、喇叭形内层基座（203）组装成为喇叭形基座，然后在喇叭形内层基座（203）的细端端面内边缘铣出圆环形定位豁槽；
步骤四：将传感器（4）同轴镶嵌于圆环形定位豁槽内，并将喇叭形基座的粗端朝上，然后向喇叭形内层基座（203）的内腔灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第I粘合层（6）；
步骤五：将圆杯形壳体的杯口朝上、喇叭形基座的粗端朝下，并将喇叭形基座和第I粘合层（6）一起同轴放置于第I阻尼层（5）的上端面，然后向喇叭形外层基座（201）的外侧面与圆杯形内层壳体（103）的内侧面之间灌装粘合剂；待粘合剂灌满后，用真空脱泡机去除粘合剂中的气泡，并将其进行自然风干，由此形成第II粘合层（7）；
步骤六：将圆杯形盖体和第II阻尼层（8）一起封盖于圆杯形壳体的杯口上，由此制得一种仿生抗冲击传感器封装结构。
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