[發(fā)明專利]軟體融合型外壓力自適應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711024361.X
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN109729672B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鐵風(fēng);李國瑞;單曄杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H05K5/06
• 分類號: H05K5/06
• 代理公司: 深圳市優(yōu)賽朝聞專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44454
• 代理人: 譚育華

本發(fā)明公開一種軟體融合型外壓力自適應(yīng)裝置，由具有彈性模量梯度的混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)、混合共聚粘流體薄層以及電路與元器件(包括芯片、電路板、LED、變壓器、電阻元件、三極管、電容)組成。所述混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)的層數(shù)為3?5層，其彈性模量梯度為從內(nèi)側(cè)（靠近電路與元器件一側(cè)）到外側(cè)（靠近外界海水一側(cè)）彈性模量以指數(shù)分布的方式逐漸增加。所述電路與元器件由混合共聚粘流體薄層裹覆，并封裝于混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)內(nèi)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有海事裝備、電機(jī)、深海電子器件等通常需要厚重的耐壓殼內(nèi)、靈活性差、經(jīng)濟(jì)成本高等不足，具有安全可靠、成本低廉、適應(yīng)外壓范圍極廣（0至2000個大氣壓）等優(yōu)點(diǎn)，可滿足深水至太空環(huán)境下的作業(yè)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種軟體融合型外壓力自適應(yīng)裝置，屬于電子器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

深海裝備、電機(jī)、深海電子器件(芯片、電路板、LED、變壓器、電阻元件、三極管、電容)等，通常需要在幾百米乃至數(shù)千米的深海壓力環(huán)境下工作，隨著裝備下潛深度的增加，電路與元器件組所受的壓力也相應(yīng)加大。傳統(tǒng)的做法是將電子器件安裝在厚重的耐壓殼內(nèi)，依靠增加箱體殼體厚度來抵抗外界水壓。這種技術(shù)手段會大大增加電子器件的重量和經(jīng)濟(jì)成本，靈活性差、經(jīng)濟(jì)成本高。公開號為CN?206059557U的專利公開了一種由充滿絕緣液體的柔性外殼封裝技術(shù)。柔性外殼由剛性頂板與柔性外囊組成。采用充液可變形柔性外殼容器封裝電子器件可以防止在100～11000米水深壓力下造成的對內(nèi)部裝置的損壞。但是該技術(shù)未做到全軟體，剛性頂板與柔性外囊的連接部位容易產(chǎn)生可靠性低下等問題。此外，盡管海洋最深處大約為11000米，但是在實(shí)際的深海作業(yè)中，電子器件很有可能與周圍環(huán)境發(fā)生接觸甚至碰撞與擠壓，此時電子器件受到的壓力將會高于該水深處的靜水壓力。因此，設(shè)計(jì)一種全軟體的、能承受超過11000米水深壓力的新型裝置非常有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有海事裝備、電機(jī)、深海電子器件(芯片、電路板、LED、變壓器、電阻元件、三極管、電容)等，通常需要厚重的耐壓殼內(nèi)，靈活性差，經(jīng)濟(jì)成本高等不足，提供一種滿足深潛裝備需求的軟體融合型外壓力自適應(yīng)裝置。有別于已有的部分柔性外殼封裝技術(shù)，該自適應(yīng)裝置利用分層封裝技術(shù)形成具有彈性模量梯度的多層式全軟體密封外殼，能承受相當(dāng)于20000米水深的靜水壓力，并且和非全軟體密封外殼相比具有更高的可靠性。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種軟體融合型外壓力自適應(yīng)裝置，其特征在于，由具有彈性模量梯度的混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)、混合共聚粘流體薄層以及電路與元器件組成；所述彈性模量梯度是指所述混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)的彈性模量從內(nèi)側(cè)到外側(cè)以函數(shù)式分布的方式逐漸增加，所述的內(nèi)側(cè)是指靠近電路與元器件一側(cè)，所述的外側(cè)是指遠(yuǎn)離電路與元器件一側(cè)；所述電路與元器件由混合共聚粘流體薄層裹覆，并封裝于具有彈性模量梯度的混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)內(nèi)；優(yōu)選的，所述混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)的層數(shù)為3-5層。

進(jìn)一步地，所述裝置可承受200MPa(相當(dāng)于20000米水深，接近地球上最深的海溝——馬里亞納海溝深度11000米的2倍)的靜水壓力。

進(jìn)一步地，所述彈性模量的函數(shù)式分布方式滿足公式：E(x)＝-AE₀ln[(h+x)/h]+E₀[(h-x)/h]ⁿ，其中，x為彈性體多層結(jié)構(gòu)中任意一層中心點(diǎn)位置與最外層中心點(diǎn)位置的距離，E(x)為彈性體多層結(jié)構(gòu)中任意一層的楊氏模量，E₀為彈性體多層結(jié)構(gòu)的參考楊氏模量，A為對數(shù)項(xiàng)調(diào)整參數(shù)，其取值范圍為大于或等于0的實(shí)數(shù)，h為彈性體多層結(jié)構(gòu)的厚度，n為分布指數(shù)，其取值范圍為所有實(shí)數(shù)。優(yōu)選的，所述混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)的層數(shù)為3層。

進(jìn)一步地，所述混合共聚彈性體多層結(jié)構(gòu)交聯(lián)程度高，具有抗剪切能力，為可產(chǎn)生非線性變形的超彈性固體。

進(jìn)一步地，所述混合共聚粘流體薄層交聯(lián)程度低，具有流動性和粘性，抗剪切能力弱，其狀態(tài)介于固體與液體之間。