CN102548312B - 一种高过载记录仪局部分割灌封的方法 - Google Patents

Abstract

一种高过载记录仪局部分割灌封的方法，该方法包括：根据印制件的结构，设计合理的小钢体结构；根据实际需要，设计合理的钢体外壳；将印制件灌封于小钢体中；将小钢体固定在钢体外壳的中间位置并灌封完成四大步骤。本发明，通过采用独特配方的双组分环氧树脂按先将记录仪灌封于小钢体结构中，然后再将该小壳体置于大壳体中进行二次灌封，在达到整体灌封效果的前提下，降低环氧树脂在固化过程或高低温环境下对印制电路板及电子元器件的应力作用，提高产品成品率。

Description

一种高过载记录仪局部分割灌封的方法

技术领域

本发明涉及一种高过载记录仪的工艺结构设计方法,具体涉及一种高过载记录仪局部分割灌封的方法，它在现有灌封工艺的基础上，在保证抗过载缓冲能力的前提下减少灌封原料-环氧树脂对印制电路板及电子元器件的应力影响。

背景技术

 近年来，随着可控箭弹技术的发展，嵌入式***以其低功耗、高性能、实时性强等特点在这些产品中得到广泛的应用。但是，这些产品的试验监测或运行因其工作环境的局限性使技术人员无法实时现场跟踪和记录,于是一种弹上记录仪便成为箭弹实时监测的必选装置。

  要成为箭弹的装置必须具备以下特点：

1）很高的抗过载能力。

2）独立供电的能力。

3）独立的数据存储和回收能力。

4）长时间的待机储存能力。

在现在电子技术日新月异发展的今天，随着低功耗MCU和电源管理电路的出现，以上2-4条均可以得到比较好的实现,这里不再说明，但是抗过载能力往往由于产品本身工艺结构、电子线路印制板、电子元器件、焊接工艺等诸多因素的影响得不到很好的实现。

为了提高过载能力，一般的做法是将调试、试验合格的记录仪密闭灌封于钢体结构中。灌封物一般为双组分环氧树脂，但往往由于环氧树脂在固化过程或高低温环境试验下对印制电路板及电子元器件产生水平或垂直方向的应力作用，导致印制板上焊点、元器件等受到一定程度的损伤，影响产品的正常工作，产品的成品率很低。

发明内容

 本发明的目的在于提供一种高过载记录仪局部分割灌封的方法，其降低环氧树脂在固化过程或高低温环境下对印制电路板及电子元器件的应力作用。

  本发明的技术解决方案是：

一种高过载记录仪局部分割灌封的方法，其特殊之处在于，该方法包括：

1】根据印制件的结构，设计合理的小钢体结构；

2】根据实际需要，设计合理的钢体外壳；

3】将印制件灌封于小钢体中；

4】将小钢体固定在钢体外壳的中间位置并灌封完成。

上述灌封是用双组分环氧树脂灌封；其双组分环氧树脂配方为环氧树脂与芳香胺固化剂以重量配比为1.8～2.2﹕1的比例配比。

上述印制件最大限度地减小单板印制电路板的面积，其设计为圆形使其最大限度减小来自各个方向的应力。

上述环氧树脂与芳香胺固化剂以重量配比为2﹕1的比例配比为佳。

上述印制电路板为多块，印制电路板之间采用镀银丝连接，印制电路板之间的通讯信号尽量为低速信号且尽量地减少接口数量。

本发明用独特配方的双组分环氧树脂按先将记录仪灌封于小钢体结构中，然后再将该小壳体置于大壳体中进行二次灌封，在达到整体灌封效果的前提下，降低环氧树脂对印制电路板及电子元器件的影响，提高产品成品率。

本发明优点在于：

1)采用分隔灌封工艺及双组分环氧树脂独特配方，可以大大减少环氧树脂在固化过程或高低温环境下对印制电路板及电子元器件的应力作用。

2)外加壳体大大提高了记录仪整机的外在受冲击能力，提高了产品整机的实际生存能力。

3)采用整体灌封工艺技术，使整机具有承受高过载性能的能力，同时也提高了记录仪的密封、防潮、防震等性能，提高了产品的可靠性。

 经验证本发明制作的一种高过载纪录仪可以承受10000G的高过载。

附图说明

图1为本发明嵌套式结构示意图；

图2为一次灌封物理模型；

图3为两次灌封物理模型；

图4为本发明印制电路板结构通讯示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明外壳采用嵌套式结构设计，减少环氧树脂固化过程或高低温环境中对印制电路板及电子元器件的应力影响。

1）根据印制件的结构，设计合理的小钢体结构。

2）根据实际需要，设计合理的钢体外壳。

3）将印制件灌封于小钢体中。

4）将小钢体固定在钢体外壳的中间位置并灌封。

  假设灌封用环氧树脂的总体积为V，单位体积对应的膨胀比为K，那么一次灌封产生的膨胀体积为V△ = V*K，单位体积膨胀产生的应力系数为M,则其最终产生的应力F=M*V△。

  根据一次灌封的方法可建立物理模型参见图2：

  如果采用局部分割灌封，由于钢体外壳的分隔，假设第一次灌封的环氧树脂体积为V1, 第二次灌封的环氧树脂体积为V2，则其膨胀体积为V1△=V1*K，V2△=V2*K，其最终产生的应力为F1=M*V1△，F2=M*V2△。

由于V=V1+V2，则V1△<V△，那么从F=M*V△、F1=M*V1△ 可以得出以下结论：

 F1<F

    即第一次灌封的环氧树脂对印制电路板及电子元器件产生的应力小于一次灌封中环氧树脂对印制电路板及电子元器件产生的应力，而且第二次灌封所产生的应力对印制电路板及电子元器件几乎无影响。

根据两次分割灌封的方法可建立物理模型参见图3。

假设两次分割灌封与一次灌封中环氧树脂对印制电路板及电子元器件产生的应力之比为S，则S=F1/F=V1/V，很显然，S越小，环氧树脂对印制电路板及电子元器件产生的应力越小。

采用应变片对以上两种灌封方法进行应变对比试验，通过分析不同方法下应变片所受环氧树脂的应力变化量来验证以上推理，试验方法及分析数据如下：

    试验方法：

1）将应变片安装在试验支架上，要求在水平面、垂直面分别安装应变片。

2）将应变片安装支架放置在壳体内。

3）按环氧树脂双组分配比比例配制环氧树脂胶。

4）按两种不同方法将配比好的环氧树脂灌入到不同壳体中，将应变片引线引出到壳体外，在环氧树脂固化过程、高低温试验中用仪器对应变片进行测量，通过应变片阻值变化推导出应变片的应变量。

试验中采用同一种应变片（R=1000Ω，K=2.18），从公式△R / R = K* ε（ε为应变量，K为应变系数）可以推导出ε=△R /（R*K），从而计算出两种灌封工艺中环氧树脂产生的应变量，试验数据见表1。

表1 两种灌封工艺中应变量对比试验数据

    从试验数据可以看到，环氧树脂两次分割灌封比一次灌封对印制电路板及电子元器件产生的应力明显减小。

对环氧树脂双组分进行最佳比例的调配，使固化后的凝固物抗过载能力达到最大，环氧树脂硬度>70 ShoreD，冲击强度>13KJ/m²，同时对印制电路板及电子元器件的应力影响较小。

通过对环氧树脂双组分不同配比比例进行试验，选择双组分最佳重量比可以达到以上要求，试验方法及试验数据如下：

试验方法：

1）将应变片安装在试验支架上，要求在水平面、垂直面分别安装应变片。

2）将应变片安装支架放置在壳体内。

3）按环氧树脂双组分配比比例配制H1、H2两种环氧树脂胶。

4）将H1、H2环氧树脂密封胶灌入到同一种壳体中，将应变片引线引出到壳体外，在胶固化过程、高温试验、低温试验中用仪器对应变片进行测量，并通过应变片阻值变化推导出应变片的应变量。

    试验中采用同一种应变片（R=1000Ω，K=2.18），从ε=△R /（R*K）可以计算出不同环氧树脂在不同状态下产生的应变量，试验数据见表2。

        表2双组分不同配比比例环氧树脂应变量试验数据

在产品结构允许的范围内，最大限度地减小单板印制电路板的面积，并且将其设计为圆形使其最大限度减小来自各个方向的应力。如果一块印制电路板无法满足器件布局，可将印制电路板设计为多块，印制电路板之间采用镀银丝连接，印制电路板之间的通讯信号尽量为低速信号且尽量地减少接口数量,参见图4。

Claims (1)

1.一种高过载记录仪局部分割灌封的方法，其特征在于，该方法包括：

1】根据印制件的结构，设计合理的小钢体结构；

2】根据实际需要，设计合理的钢体外壳；

3】将印制件灌封于小钢体中；

4】将小钢体固定在钢体外壳的中间位置并灌封完成；

所述印制件最大限度地减小单板印制电路板的面积，其设计为圆形使其最大限度减小来自各个方向的应力；

所述灌封是用双组分环氧树脂灌封；其双组分环氧树脂配方为环氧树脂与芳香胺固化剂以重量配比为2︰1的比例配比；

所述印制电路板为多块，印制电路板之间采用镀银丝连接，印制电路板之间的通讯信号尽量为低速信号且尽量地减少接口数量。