CN213412720U - 一种传感器抽真空封装保护成型模具、装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器封装保护技术领域，本实用新型涉及一种传感器抽真空封装保护成型模具、装置。成型装置包括成型模具、真空密封袋、引入管、引出管，真空密封袋包裹成型模具，引入管和引出管分别与成型模具连接，成型模具，包括模具、若干封端帽塞，模具包括上模和下模，上模或下模分别设置若干凹槽，上模和下模的凹槽相对配合设置，若干封端帽塞分别设置在模具的两侧，若干封端帽塞分别配合插入凹槽的内部；封端帽塞内部设置导线引出空腔和端头成型腔，端头成型腔的直径大于导线引出空腔的直径，端头成型腔的侧部设置注入通孔。解决了传感器在外部环境比如温度和湿度等因素变化的情况下，导致测量出现误差的问题。

Description

一种传感器抽真空封装保护成型模具、装置

技术领域

本实用新型属于传感器封装保护技术领域，具体涉及一种传感器抽真空封装保护成型模具、装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

为了能够准确获取被检测物的力、变形、温度、湿度等物理、力学参数，各式各样的传感器早已渗透到生活中的各个领域。尽管传感器的应用为生活与科研提供了极大地便利，但仍然存在与结构材料兼容性差、耐久性低、小范围检测精度不够、成活率低、工作寿命低于结构与材料服役时间等问题。

近年来，复合机敏材料的发展提供了一种成本低廉、可靠、耐久性好的应变检测思路。但复合机敏材料基传感器的应用受到其他非检测因素的影响较大，如进行应变监测过程中，外部环境的温度、湿度等因素同样会造成监测电信号的偏移，造成测量误差。为此机敏材料传感器需要进行封装保护后才能进行相关参数的监测，但传统的注塑、滴胶等封装保护方法不仅操作难度大而且容易导致气体掺入封装体系造成封装保护功能的失效。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种传感器抽真空封装保护成型模具、装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

第一方面，一种传感器抽真空封装保护成型模具，包括模具、若干封端帽塞，模具包括上模和下模，上模和下模的结构相同，上模或下模分别设置若干凹槽，上模和下模的凹槽相对配合设置，凹槽为半圆柱型，若干封端帽塞分别设置在模具的两侧，若干封端帽塞分别与若干凹槽的位置相对，若干封端帽塞分别配合插入凹槽的内部；

封端帽塞为圆柱型结构，内部设置导线引出空腔和端头成型腔，端头成型腔的直径大于导线引出空腔的直径，导线引出空腔位于靠近模具的一侧，端头成型腔的侧部设置注入通孔。

成型模具可以提供多个凹槽，每个凹槽中放入一个传感器，封装材料进入到凹槽中，填充凹槽，使传感器浸润在封装材料中，在两端的封端帽塞进行抽真空之后，传感器和封装材料之间的气泡排出，解决了传感器在外部环境比如温度和湿度等因素变化的情况下，导致测量出现误差的问题。

第二方面，一种传感器抽真空封装保护成型装置，包括上述的成型模具、真空密封袋、引入管、引出管，真空密封袋包裹成型模具，引入管和引出管分别与成型模具连接，引入管和引出管穿过真空密封袋，与真空密封袋的连接部分密封设置。

第三方面，一种传感器抽真空封装保护成型方法，具体步骤为：

打开第一阀门、真空泵、第二阀门，待封装材料流出真空密封封装模具的另一端后，保持真空泵开启使封装材料进入真空过滤瓶中一部分，关闭第一阀门，保持真空泵开启，然后关闭第二阀门、真空泵；

将得到的带有真空密封袋的模具在常温下固化成型，然后再将模具置于烘箱中，干燥处理。

本实用新型一个或多个技术方案具有以下有益效果：

传感器抽真空封装保护成型装置，将两端带电极的圆柱结构聚合物基导电复合材料经组装埋置于封装材料固化成型模具，再经连通抽真空装置同时实现注胶、脱泡及成型的封装保护传感器功能。成型模具主体由上下带半圆弧内模两板构成，通过穿插螺丝与螺母拧紧的方式实现成型模具与传感器的一体组装。成型模具两端由帽塞状的结构实现密封成型模具、引出传感器两端电极以及封装材料的注入和流出的功能。连接真空负压环境后封装材料经负压驱动排除成型模具空腔内部气体并浸润、填充整个空腔。使圆柱结构传感器封装层厚均匀，封装件表面光滑平整，电极导线完整性不受损坏，传感器完全隔绝外部水环境的影响。

传感器抽真空封装保护成型装置和方法在制备传感器的过程中具有脱泡的作用，解决气泡残余缺陷的问题。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为成型模具的上模的结构图；

图2为封端帽塞的结构示意图；

图3为传感器抽真空封装保护成型装置的结构图；

其中，1.上模，2.凹槽，3.螺丝孔，4.封端帽塞，5.注入通孔，6.端头成型腔， 7.导线引出腔，8.储料装置，9.第一阀门，10.真空密封袋，11.真空负压表，12.真空过滤瓶，13.真空泵，a.传感器，b.环氧树脂封装层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，一种传感器抽真空封装保护成型模具，包括模具、若干封端帽塞，模具包括上模和下模，上模和下模的结构相同，上模或下模分别设置若干凹槽，上模和下模的凹槽相对配合设置，凹槽为半圆柱型，若干封端帽塞分别设置在模具的两侧，若干封端帽塞分别与若干凹槽的位置相对，若干封端帽塞分别配合插入凹槽的内部；

封端帽塞为圆柱型结构，内部设置导线引出空腔和端头成型腔，端头成型腔的直径大于导线引出空腔的直径，导线引出空腔位于靠近模具的一侧，端头成型腔的侧部设置注入通孔。

在本实用新型的一些实施方式中，凹槽的直径为1.00mm-10mm。凹槽的直径根据封装层的厚度进行调整。凹槽用于埋置圆柱型结构机敏材料基传感器。

在本实用新型的一些实施方式中，上模或下模的凹槽两侧分别设置一排螺丝孔，上模和下模的螺丝孔相对配合设置。上模和下模通过螺丝孔进行紧密连接。

在本实用新型的一些实施方式中，上模和下模为聚乙烯、环氧板、聚四氟乙烯、尼龙、聚醚醚酮PPEK、铝合金、亚克力、硅橡胶、玻璃或不锈钢材的一种。成型模具材料具有一定的强度可以保证在真空压力作用下不发生显著的形变，影响封装件的外部形态。

在本实用新型的一些实施方式中，导线引出空腔的直径为0.10mm-10mm，大于导线直径0.1-0.2mm。保证导线与导线引出孔内壁嵌挤尽量密实。

在本实用新型的一些实施方式中，注入通孔的直径为0.6mm-5.0mm。

封端帽塞的导线引出空腔作为封装材料汇集及流出的空间位置，端头成型腔靠近导线引出空腔位置设圆柱状封装材料注入孔。封装材料注入后填充端头成型腔和导线引出空腔，具有较高的密实度减少气泡进入。

第二方面，一种传感器抽真空封装保护成型装置，包括上述的成型模具、真空密封袋、引入管、引出管，真空密封袋包裹成型模具，引入管和引出管分别与成型模具连接，引入管和引出管穿过真空密封袋，与真空密封袋的连接部分密封设置。

在本实用新型的一些实施方式中，还包括储料装置，储料装置与引入管连接。

在本实用新型的一些实施方式中，还包括真空过滤瓶、真空泵，真空过滤瓶与真空泵连接，真空过滤瓶与引出管连接。

在本实用新型的一些实施方式中，引入管上设置第一阀门，引出管上设置第二阀门和真空负压表。

第三方面，一种传感器抽真空封装保护成型方法，具体步骤为：

打开第一阀门、真空泵、第二阀门，待封装材料流出真空密封封装模具的另一端后，保持真空泵开启使封装材料进入真空过滤瓶中一部分，关闭第一阀门，保持真空泵开启，然后关闭第二阀门、真空泵；

将得到的带有真空密封袋的模具在常温下固化成型，然后再将模具置于烘箱中，干燥处理。

在本实用新型的一些实施方式中，储料装置中封装材料为环氧树脂、多硫聚合物、丁基橡胶、硅丁基橡胶、PE的一种，封装材料粘度为100mPa·S-500mPa·S。封装材料必须具有适当的粘度，粘度过高需要较大的真空负压才能驱动，而且容易造成传感器浸润不充分。粘度过低，粘流态封装体系流速过快，容易造成体系内空气残余无法完全排出，产生封装缺陷。

在本实用新型的一些实施方式中，抽真空后的真空的气压为0.5-1MPa。

在本实用新型的一些实施方式中，在常温下固化成型的时间为24h-48h。

在本实用新型的一些实施方式中，在烘箱中的处理温度为100℃-150℃。

如图1和图2所示，传感器抽真空封装保护成型模具，包括模具、若干封端帽塞，模具包括上模和下模，上模和下模的结构相同，上模或下模分别设置若干凹槽，上模和下模的凹槽相对配合设置，凹槽为半圆柱型，若干封端帽塞分别设置在模具的两侧，若干封端帽塞分别与若干凹槽的位置相对，若干封端帽塞分别配合插入凹槽的内部；

封端帽塞为圆柱型结构，内部设置导线引出空腔和端头成型腔，导线引出空腔位于靠近模具的一侧，端头成型腔的侧部设置注入通孔。

如图1所示，上模1的结构可以看到，凹槽2为半圆柱型结构，当上模1和下模对合后，形成一个圆柱型结构，封端帽塞插入这个圆柱型结构中，可以封住圆柱型结构的一端，并实现向圆柱型结构的内部注料。

凹槽2的直径为1.00mm-10mm。据封装层的厚度进行调整。

上模1或下模的凹槽2两侧分别设置一排螺丝孔3，上模1和下模通过螺丝孔进行紧密连接。

封端帽塞4的结构如图2所示，其中包括导线引出空腔7和端头成型腔6，端头成型腔6的直径大于导线引出空腔7的直径，形成变径的结构，端头成型腔6的侧部设置注入通孔。

封装材料通过注入通孔5进入导线引出腔7和端头成型腔6，然后进入上模1和下模之间形成的圆柱型结构内，包覆传感器。

如图3所示，关于传感器抽真空封装保护成型装置。利用成型模具、真空密封袋、引入管、引出管形成一个注入封装材料的整体。成型模具放置在真空密封袋10中，引入管和引出管穿过真空密封袋10，并且与真空密封袋之间保持密封。

还包括储料装置8，储料装置8与引入管连接。储料装置8中放置封装材料，封装材料通过引入管导入到成型模具中。

还包括真空过滤瓶12、真空泵13，真空过滤瓶12与真空泵13连接，真空过滤瓶12与引出管连接。通过真空泵13提供动力，真空泵13将引出管中的封装材料抽出，引入到成型模具中。

在抽真空注入封装材料的过程中，气泡被抽出，封装材料填充上模和下模形成的圆柱型结构中，封装材料包覆传感器，解决了气泡残余缺陷的问题，气泡残余缺陷少，传感器的使用性能更好。

引入管上设置第一阀门9，引出管上设置第二阀门和真空负压表11。第一阀门和第二阀门可以为真空阀。

在关闭第一阀门后，保持打开真空泵13，可以使传感器再次被浸润，减少细微的气泡，减少气泡残余缺陷。

传感器抽真空封装保护成型装置的组装方法为：

将传感器放置在成型模具的凹槽内，将导线从封端帽塞4的导线引出腔中引出，扣合上模1和下模，使上模1和下模通过螺纹孔连接；

成型模具分别和引入管、引出管连接；

将成型模具放入真空密封袋10中进行密封，真空密封袋10设置开口，引入管和引出管穿过开口，利用密封胶封住开口；

引入管与储料装置8连接；

引出管与真空过滤瓶12连接。

实施例1

打开进料口处的三通阀使粘流态封装材料在真空负压驱动下注入密封完全的成型模具。调整左右两三通阀的开合大小,使注入过程中真空体系气压维持在0.7MPa左右,压力包括但不限于此，可根据封闭成型模具尺寸适当调整。压力过大会导致流速过快，难以完整浸润传感器表面；压力过小不能维持真空体系，气泡无法排出，封装材料难以驱动。

待封装材料流出真空密封封装模具的另一端后，保持真空泵开启使封装材料进入抽滤瓶一部分，从而使传感器内芯在成型模具内得到重复浸润。待无可见气泡排出时，关闭进料口处的三通阀，真空泵保持开启一段时间，保证密封体系为完全真空，使封装材料制备过程中掺入材料体系内的微小气泡在真空条件下被引出封装体系进入真空过滤瓶，实现完全除泡的效果。

封装件固化成型的方法为：抽真空完成后关闭两个三通阀，保持成型模具内的真空环境，移除两端的储料瓶、抽滤瓶、真空泵等。浇注封装材料后的模具置于常温条件下24h-48h使其固化成型，再将封装模具置于烘箱中高温100℃-150℃维持一定时间，使其完全固化。

封装材料固化后成型模具脱除方法为：待样品固化后，移除真空密封袋。松开螺丝打开成型模具的上下板，然后缓慢脱除两端帽塞并取出封装好的传感器。

得到的传感器，两端设置环氧树脂封装层b。本实用新型封装的传感器a表面光滑平整，封装层厚度均匀，避免了传感器服役过程中各方向受力不均匀、防水性差的弊端。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：包括模具、若干封端帽塞，模具包括上模和下模，上模和下模的结构相同，上模或下模分别设置若干凹槽，上模和下模的凹槽相对配合设置，凹槽为半圆柱型，若干封端帽塞分别设置在模具的两侧，若干封端帽塞分别与若干凹槽的位置相对，若干封端帽塞分别配合插入凹槽的内部；

封端帽塞为圆柱型结构，内部设置导线引出空腔和端头成型腔，端头成型腔的直径大于导线引出空腔的直径，导线引出空腔位于靠近模具的一侧，端头成型腔的侧部设置注入通孔。

2.如权利要求1所述的传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：凹槽的直径为1.00mm-10mm。

3.如权利要求1所述的传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：上模或下模的凹槽两侧分别设置一排螺丝孔，上模和下模的螺丝孔相对配合设置。

4.如权利要求1所述的传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：上模和下模为聚乙烯、环氧板、聚四氟乙烯、尼龙、聚醚醚酮PPEK、铝合金、亚克力、硅橡胶、玻璃或不锈钢材的一种。

5.如权利要求1所述的传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：导线引出空腔的直径为0.10mm-10mm，大于导线直径0.1-0.2mm。

6.如权利要求1所述的传感器抽真空封装保护成型模具，其特征在于：注入通孔的直径为0.6mm-5.0mm。

7.一种传感器抽真空封装保护成型装置，其特征在于：包括权利要求1-4任一所述的成型模具、真空密封袋、引入管、引出管，真空密封袋包裹成型模具，引入管和引出管分别与成型模具连接，引入管和引出管穿过真空密封袋，与真空密封袋的连接部分密封设置。

8.如权利要求7所述的传感器抽真空封装保护成型装置，其特征在于：还包括储料装置，储料装置与引入管连接。

9.如权利要求7所述的传感器抽真空封装保护成型装置，其特征在于：还包括真空过滤瓶、真空泵，真空过滤瓶与真空泵连接，真空过滤瓶与引出管连接。

10.如权利要求7所述的传感器抽真空封装保护成型装置，其特征在于：引入管上设置第一阀门，引出管上设置第二阀门和真空负压表。

Images