CN110154292A - 基于3d打印的可拆卸灌封模具及灌封方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于3D打印的可拆卸灌封电路组件模具，解决了现有技术装配拆卸过程繁琐、结构复杂、加工成本高的问题，其包括：板1，后板3，左板4，右板2，底板5和定位板6；定位板6设有圆柱孔61，用于安装压铆螺柱8，前板1设有四个定位安装孔11且侧部和底部设有安装孔12，后板3的侧部和底部设有安装孔31，右板2的侧部和底部设有安装孔21，左板4设有出线孔41且侧部和底部设有安装孔42，底板5设有一凸台52，且四周设有安装孔51；前板1、后板3、左板4和右板2通过其各自的安装孔与底板5的安装孔通过螺钉进行组装，定位板6通过定位安装孔与前板1组装。

Description

基于3D打印的可拆卸灌封模具及灌封方法

技术领域

本发明属于电子产品封装技术领域，进一步涉及一种电路组件的灌封模具及灌封方法，可用于一些复杂电路组件和电子产品的灌封。

背景技术

电子产品在生产、运输、贮存和使用过程中会受到如下个因素的影响：

一是机械因素产生的影响，如在生产过程中，刀、剪等器具容易损伤电子产品的引线、导线、接线柱和插头；同时电子产品在运输、使用过程中由于还会受到加速、冲击、震动的作用，会在应力集中处出现损伤、裂缝甚至损坏。

二是热因素产生的影响，如电子产品在生产、运输、贮存和使用过程中会受到高温环境以及通电使用过程中产生的高温，使得电子产品产生热应力，造成电子产品的损坏。

三是物理化学因素产生的影响，如电子产品在生产使用过程中使用的助焊剂、清洗剂、操作人员的手汗、空气中的尘埃、纤维、金属颗粒以及空气中的水分等，会使电子产品受到损害而造成脱层、断裂、生锈、腐蚀、短路、断路直至损坏。

为了防止上述因素对电子产品的影响和损害，提高电子产品的质量和可靠性，必须对电子组件使用灌封的方法，以固定支撑电子元器件，提高电子元器件的抗冲击、防震的能力，提高绝缘强度，

夏金东所申请的专利“一种用于拖拽线列阵的电子模块的灌封模具及方法”(申请号CN201610966606.X，申请日2016-10-28)公开了一种用于拖拽线列阵的电子模块灌封模具和基于该模具的灌封方法。该灌封模具包括：压板，灌封模具底座，若干个支撑垫块，若干个支撑引脚，电子模块，若干条引线，高强度环氧胶和高韧性聚氨酯橡胶。通过清洗模具、涂抹脱模剂、安装模具，配置灌封胶，灌封，刮除多余灌封胶、烘箱固化，脱模完成灌封。应用该工艺方法使得灌封后的电子模块具有较高的强度；采用聚氨酯橡胶灌注密封及固化引线，具有高韧性、耐磨、耐油性，而且缓冲减震性好，确保电子模块在安装和使用过程中不易折断引线。

胡健辉所申请的专利“灌封模具与灌封方法”(申请号CN201711461346.1，申请日2017-12-28)公开了一种***波束鱼探仪换能器匹配层灌封模具及其灌封方法。灌封模具包含模具主体与隔条。该专利提供一种使用上述的灌封模具的灌封方法，通过安装换能器振子、隔条，灌注去耦材料，拆除隔条、换能器，修正去耦材料表面，喷砂处理，再次安装换能振子、隔条，预热，灌注匹配层，脱模完成灌封。应用该方法可以对换能器振子进行有效定位，使得换能器振子间距保持一致，可使得换能器辐射面分成4等份，适用于***波束换能器匹配层灌封。

但是由于被灌封物件的结构与要求不同，上述灌封模具及灌封方法只能适用于其特定物件的灌封，当灌封对象或灌封对象的需求、尺寸、形状、引线引出位置发生变化时，当前的灌封磨具与灌封方法就不再适用，无法实现内嵌螺纹孔的要求；同时上述灌封模具的加工成本较高，且结构复杂，装配和拆卸过程较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于3D打印的可拆卸灌封模具及灌封方法，以改进模具结构，简化装配过程，减小加工成本，实现灌封后具有内嵌螺纹孔的需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

1、一种基于3D打印的可拆卸灌封电路组件模具，包括前板，后板，左板，右板，底板和定位板，其特征在于，

定位板与电路组件组装，设有圆柱孔，用于安装压铆螺柱，以实现灌封后的螺纹孔功能；

所前板设有四个定位安装孔，用于通过定位螺钉将含有定位板的灌封对象安装于模具中，且侧部和底部设有安装孔，用于与左板、右板和底板组装；

后板的侧部和底部设有安装孔，用于与左板、右板和底板组装；

右板的侧部和底部设有安装孔，用于与前板、后板和底板组装；

左板设有出线孔，用于引出被灌封件的引线，且侧部和底部设有安装孔，用于与前板、后板和底板组装；

底板设有一凸台，用于组装模具时起定位作用，且四周设有安装孔，用于与前板，后板，左板，右板组装；

前板，后板，左板，右板，底板的内表面均粘贴有厚度为0.2-0.4mm的PVC透明胶片，以提高脱模成功率和脱模后的表面质量。

作为优选，所述的前板，后板，左板，右板、底板和定位板均为采用聚乳酸PLA树脂材料的非标零件，其根据电路组件尺寸及功能要求，由三维建模软件设计并建模，使用3D打印技术制造。

作为优选，所述前板的定位安装孔与定位板的圆柱孔采用配做设计，同时保证被灌封件安装后其底部距底板上表面的距离不小于2mm。

2、一种利用上述模具进行电路组件灌封的方法，其特征在于，包括如下：

1)清洗灌封电路组件，并烘干；

2)将前板，后板，右板、底板依次采用牌号由低到高的砂纸对其安装面进行打磨直至其表面粗糙度达到Ra3.2为止，打磨后进行组装，再在其内表面均匀涂抹凡士林脱模剂；

3)将胶粘剂均匀涂抹在压铆螺柱表面，并与定位板的圆柱孔按照紧配合装配，胶粘剂固化后将定位板与电路组件粘接并组装；

4)通过定位螺钉将含有定位板的电路组件安装在模具上，使用纸胶带将电路组件的引线缠绕包覆成长度为8-10mm的圆柱形，其直径略小于左板出线孔直径，打磨左板使其表面粗糙度达到Ra3.2，在左板的内表面涂抹脱模剂，将电路组件的引线穿过左板出线孔并组装；

5)使用石蜡熔化浇注在模具上各外表面和孔缝处，进行模具堵漏；

6)将环氧树脂灌封料的两种胶A和B搅拌均匀，按重量比5:1配比，混合搅拌均匀，并静置脱泡，形成灌封胶；

7)使用注射器吸取灌封胶，从模具上方对电路组件进行一次灌封浇注，即灌封胶不能浇到电路组件的光电传感器和指示灯，当灌封胶高度距模具上方约5mm时，停止灌封，常温下静置24小时；

8)重复步骤6)-7)进行二次灌封浇注，直到灌封胶与模具顶部持平时，停止灌封，常温下静置24小时；

9)脱模，拆卸模具：首先拧出前板处的定位螺钉，然后继续拆卸底板，前板，后板，右板，最后拆卸左板，使电路组件的引线顺着左板的出线孔脱出，得到灌封件，再采用细砂纸打磨，去除灌封件表面凹凸物，完成灌封。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明采用3D打印技术制作模具，在工艺上比金属模具难度小，易实现较难的非标模具，极大降低成本，特别适用于研究阶段和小批量生产。

2、模具为可拆卸式模具，具有更高的脱模效率和成功率，便于组件通过定位孔与模具进行组装，解决了组装时引线与模具的干涉问题。

3、本发明对模具内表面进行二次处理，采用光滑的胶片贴合在模具内壁并涂抹脱模剂，解决了脱模困难的问题，经试验，采用此方法后脱模成功率与脱模后组件的表面质量显著提高。

4、本发明通过在电路组件中安装具有压铆螺柱的定位板，使得电路组件在灌封后具有内嵌螺纹孔。

5、本发明采用了两次灌封，避免了一次灌封后因灌封胶渗透、固化而产生的灌封面下沉问题，提高了灌封后电路组件灌封体的上表面质量。

附图说明

图1是本发明的灌封模具结构示意图；

图2是本发明的灌封模具的剖视图；

图3是本发明的灌封模具俯视图；

图4是本发明灌封模具的定位板结构示意图；

图5是本发明灌封方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

参见图1、图2、图3和图4，本发明的灌封模具包括，前板1，后板3，左板4，右板2，底板5和定位板6，每个板上设有安装孔。其中：

前板1为一种侧部和底部设有外伸薄板结构的非标零件，中部设有四个定位安装孔11，尺寸根据定位板圆柱孔61配做设计，用于通过定位螺钉7将含有定位板6的电路组件安装于模具中，保证被灌封件安装后其底部距底板上表面的距离不小于2mm，且侧部和底部的外伸薄板均设有六个安装孔12，用于与左板4、右板2和底板5组装；

右板2为一种侧部和底部设有外伸薄板结构的非标零件，且侧部和底部的外伸薄板均设有六个安装孔21，用于与前板1、后板3和底板5组装；

后板3为一种侧部和底部设有外伸薄板结构的非标零件，且侧部和底部的外伸薄板均设有六个安装孔31，用于与左板4、右板2和底板5组装；

左板4为一种侧部和底部设有外伸薄板结构的非标零件，其主体的平断面为不规则六边形，其端面由两个不共线且成一定角度的平面构成，中部设有出线孔41，满足电路组件的出线孔要求，用于引出被灌封件的引线，且侧部和底部的外伸薄板均设有六个安装孔41，用于与前板1、后板3和底板5组装；

底板5为一种形状不规则的薄板非标零件，设有一凸台52，且四周设有八个安装孔51，凸台尺寸根据前板1、后板3、左板4和右板2组装后其内表面围成的尺寸设计，四周分布的安装孔51的位置根据前板1、后板3、左板4和右板2组装后配做设计；

定位板6为一种形状复杂的非标零件，其设有四个圆柱孔61，其尺寸利用电路组件的内部不均匀剩余空间进行设计，用于安装压铆螺柱8，其中部有一不规则外伸肋板结构，起到支撑固定的作用，将具有压铆螺柱8的定位板6与电路组件进行组装，实现电路组件灌封后的内嵌螺纹孔功能。

所述前板1、后板3、左板4、右板2、底板5的内表面均均粘贴有厚度为0.2-0.4mm的PVC透明胶片，以提高脱模成功率和脱模后的表面质量。且前板1，后板3，左板4，右板2、底板5和定位板6均采用聚乳酸PLA树脂材料，其根据电路组件尺寸及功能要求，由三维建模软件设计并建模，使用3D打印技术制造。

以上零件在使用时进行组装，形成灌封模具，脱模后拆卸，成为单独的零件。

在灌封模具使用时，前板1、后板3、左板4和右板2通过其各自的安装孔与底板5的安装孔通过螺钉进行组装，定位板6通过定位安装孔与前板1组装，模具在脱模拆卸时，应先拆卸前板1，后板3，右板2，底板5，然后再拆卸左板4。

参见图5，用上述模具对电路组件进行灌封的方法，其实现步骤如下：

步骤1，清洗烘干电路组件。

对电路组件进行清洗，去除其表面杂质，并进行烘干。

步骤2，打磨模具并涂抹脱模剂。

将前板1，后板3，右板2、底板5依次采用牌号由低到高的砂纸对其安装面进行打磨，直至其表面粗糙度达到Ra3.2为止，再将前板1，后板3，右板2、底板5进行组装，然后再各板内表面涂抹脱模剂，为了保证电路组件可以顺利安装至组装好的模具内，本步骤的组装不包括左板4。

步骤3，安装定位板。

将胶粘剂均匀涂抹在压铆螺柱8表面，并与定位板6的圆柱孔61按照紧配合装配，胶粘剂固化后将定位板6与电路组件粘接并组装，其中定位板6在电路组件上的安装位置是根据电路组件的剩余空间进行选择的。

步骤4，安装电路组件。

通过定位螺钉7将含有定位板6的电路组件安装在模具上，使用纸胶带将电路组件的引线缠绕包覆成长度为8-10mm的圆柱形，其直径略小于左板4出线孔41直径，打磨左板4且使其表面粗糙度达到Ra3.2，再在左板4的内表面涂抹脱模剂，将电路组件的引线穿过左板4出线孔41并组装左板4；

步骤5，模具堵漏。

使用石蜡熔化浇注在模具上各外表面和孔缝处，进行模具堵漏，确保所有的孔缝都被完整覆盖、固化牢固。

步骤6，配置灌封胶。

将环氧树脂灌封料的两种胶A和B搅拌均匀，按重量比5:1配比，在配比时首先将器皿放置在电子秤上后进行清零，将A胶倒入器皿中，倒入提前计算好所需重量的六分之五，然后倒入B胶，直至电子秤读书达到所需中的重量，混合搅拌均匀，并静置脱泡，形成灌封胶。

步骤7，一次灌封。

使用注射器吸取灌封胶，从模具上方对电路组件进行一次灌封浇注，即灌封胶不能浇到电路组件的光电传感器和指示灯，当灌封胶高度距模具上方约5mm时，停止灌封，常温下静置24小时。

步骤8，二次灌封。

重复步骤6-7进行二次灌封浇注，直到灌封胶与模具顶部持平时，停止灌封，常温下静置24小时。

步骤9，脱模，拆卸模具。

首先拧出前板1处的定位螺钉7，然后继续拆卸底板5，前板1，后板3，右板2，最后拆卸左板4，使电路组件的引线顺着左板4的出线孔41脱出，得到灌封件，再采用细砂纸打磨，去除灌封件表面凹凸物，完成灌封。

综上所述，本发明提供了一套完整的基于3D打印的可拆卸灌封模具设计制造方法和灌封方法，即根据灌封对象的形状和尺寸，使用CAD建模软件设计可拆卸模具并绘制三维模型，使用3D打印技术制造模具并进行模具的处理，基于灌封模具使用所述灌封方法对灌封对象完成灌封。除了本发明所述的灌封对象之外，本发明所述的方法也可以根据某一非标件的具体形状、尺寸，利用CAD建模软件设计灌封模具，通过3D打印制作，采用本发明所述灌封方法灌封。同时，若灌封对象有内嵌螺纹孔需求，定位板可以根据灌封对象内部剩余空间进行灵活设计，并不局限本发明所述定位板的尺寸。

以上描述和实施例，仅为本发明的优选实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解本发明的内容和设计原理后，都可能在基于本发明的原理和结构的情况下，进行形式上和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于3D打印的可拆卸灌封电路组件模具，包括前板(1)，后板(3)，左板(4)，右板(2)，底板(5)和定位板(6)，其特征在于，

定位板(6)与电路组件组装，设有圆柱孔(61)，用于安装压铆螺柱(8)，以实现灌封后的螺纹孔功能；

前板(1)设有四个定位安装孔(11)，用于通过定位螺钉(7)将含有定位板(6)的灌封对象安装于模具中，且侧部和底部设有安装孔(12)，用于与左板(4)、右板(2)和底板(5)组装；

后板(3)的侧部和底部设有安装孔(31)，用于与左板(4)、右板(2)和底板(5)组装；

右板(2)的侧部和底部设有安装孔(21)，用于与前板(1)、后板(3)和底板(5)组装；

左板(4)设有出线孔(41)，用于引出被灌封件的引线，且侧部和底部设有安装孔(42)，用于与前板(1)、后板(3)和底板(5)组装；

底板(5)设有一凸台(52)，用于组装模具时起定位作用，且四周设有安装孔(51)，用于与前板(1)，后板(3)，左板(4)，右板(2)组装；

前板(1)，后板(3)，左板(4)，右板(2)，底板(5)的内表面均粘贴有厚度为0.2-0.4mm的PVC透明胶片，以提高脱模成功率和脱模后的表面质量。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述的前板(1)，后板(3)，左板(4)，右板(2)、底板(5)和定位板(6)均为采用聚乳酸PLA树脂材料的非标零件，其根据电路组件尺寸及功能要求，由三维建模软件设计并建模，使用3D打印技术制造。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述前板(1)的定位安装孔(11)与定位板(6)的圆柱孔(61)采用配做设计，同时保证被灌封件底部距底板(5)上表面的距离不小于2mm。

4.一种利用权利要求1模具进行电路组件灌封的方法，其特征在于，包括如下：

1)清洗灌封电路组件，并烘干；

2)将前板(1)，后板(3)，右板(2)、底板(5)进行组装并打磨，再在其内表面均匀涂抹凡士林脱模剂；

3)将胶粘剂均匀涂抹在压铆螺柱(8)表面，并与定位板(6)的圆柱孔(61)按照紧配合装配，胶粘剂固化后将定位板(6)与电路组件粘接并组装；

4)通过定位螺钉(7)将含有定位板(6)的电路组件安装在模具上，使用纸胶带将电路组件的引线缠绕包覆成长度为8-10mm的圆柱形，其直径略小于左板(4)出线孔(41)直径，打磨并安装左板(4)，再在其内表面涂抹脱模剂，将电路组件的引线穿过左板(4)出线孔(41)；

5)使用石蜡熔化浇注在模具上各外表面和孔缝处，进行模具堵漏；

6)将环氧树脂灌封料的两种胶A和B搅拌均匀，按重量比5:1配比，混合搅拌均匀，并静置脱泡，形成灌封胶；

7)使用注射器吸取灌封胶，从模具上方对电路组件进行一次灌封浇注，即灌封胶不能浇到电路组件的光电传感器和指示灯，当灌封胶高度距模具上方约5mm时，停止灌封，常温下静置24小时；

8)重复步骤6)-7)进行二次灌封浇注，直到灌封胶与模具顶部持平时，停止灌封，常温下静置24小时；

9)脱模，拆卸模具：首先拧出前板(1)处的定位螺钉(7)，然后继续拆卸底板(5)，前板(1)，后板(3)，右板(2)，最后拆卸左板(4)，使电路组件的引线顺着左板(4)的出线孔(41)脱出，得到灌封件，再采用细砂纸打磨，去除灌封件表面凹凸物，完成灌封。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，2)中对前板(1)，后板(3)，右板(2)、底板(5)的打磨和4)中对左板(4)的打磨,是依次采用牌号由低到高的砂纸对其安装面进行打磨，直至其表面粗糙度达到Ra3.2为止。