[發明專利]一種包含PCB的FRP預制體及其制造和固化方法

在審

• 申請號: 202011099963.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112265181A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 孟凡顥;耿炎
• 申請（專利權）人: 滕州深水灣復合材料科技有限公司
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16;B29B11/06;B29C70/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種包含PCB和電子元器件的FRP預制體，并給出了這種FRP預制體的制作方法，還給出了這種FRP預制體的固化方法。所述PCB和電子元器件的功能包括實時定位、身份識別、音頻采集和視頻采集中的至少一種。所述PCB預封裝后的形狀為流線形，所述預制體的固化包括從不同的注膠口分別注入導熱型樹脂和普通樹脂。

技術領域

本發明專利涉及一種包含PCB的FRP預制體及其制造和固化方法，屬于纖維增強樹脂基復合材料（即FRP）產品的制造范疇。

背景技術

復合材料在工業各領域的應用日益廣泛，而且越來越多地應用在一些價值較高的重要結構部件，這些結構部件一般都有輕質高強的性能要求，輕質高強也是復合材料最重要的優點。比如集裝箱、航空托盤、武器裝備、警用器械、汽車結構、飛機部件、游艇、運動器材和醫療設施，等等，這些結構器件部件都大量使用了復合材料結構，在使用過程中，我們發現，這些結構部件如果能實現各種實時監控功能，會產生很多良好的效果。比如，航空托盤的即時定位，可以隨時掌握相關物流的動態位置，可極大提高物流管理的效率。再比如，老人或者傷員使用的復合材料拐杖，如果能與監控設備固化在一起，對于隨時掌握老人或者傷員的情況是意義重大的，同時這種固化在日常設施內部的監控設備還不易引起使用者的抵觸。隨著物聯網和通信技術的發展，滿足這種監控要求的獨立電子設備已經可以生產。但是，對很多結構部件而言，受空間位置和物品管理等諸多限制，這種電子設備不宜在結構部件之外單獨安放，如果能固化在結構部件內部，顯然是最有利的。

從另一方面來說，很多獨立的物聯網設備，大多數也需要輕質高強的結構。比如，野生動物的監控項圈，如果比較重則會給野生動物帶來困擾，如果強度比較低，則易于損壞。再比如各種智能卡，普通材料大都存在易損老化腐蝕等問題。對這些物聯網設備而言，輕質高強不腐蝕的復合材料成為首選材料。

綜上，兩方面的需求都指向了一個共同的目標，即把電子設備固化在復合材料結構內部。

針對上述需求，目前的常規做法是，先做好復合材料產品的半成品（這些半成品是完成了復合材料固化工藝的），在相應位置給PCB和電子元器件預留足夠的空間，然后再組裝成最終的產品。這種做法顯然有很多不足：（1）破壞了復合材料產品的完整結構，在重量和力學性能上都會有較大的損失；（2）增加了復合材料產品的制造難度，會顯著增加成本，降低生產效率；（3）如果把PCB安置在預留空間的內部，則難以解決PCB的散熱問題，因為在未預置PCB的情況下，難以局部加注導熱樹脂，有關局部加注導熱樹脂在后文中由詳述；（4）如果把PCB安置在復合材料產品的表面，則容易在使用中帶來PCB的意外損傷，也難以布置效果良好的天線，表面布置的電子設備也容易引起使用者的抵觸。

那么，是否可以利用復合材料的成型特點，在復合材料未固化時就把PCB和電子元器件預先布置在復合材料產品的內部呢。實際上，這種想法固然頗有道理，但在實際運作中存在很多困難，目前在復合材料工業界尚未能實施。

在工業領域，各種結構部件使用的復合材料（Composite Material）以纖維增強樹脂基復合材料（Fiber Reinforced Plastic，通用縮寫是FRP）為主，也可稱之為纖維增強塑料，當然這里的塑料包括熱塑性和熱固性兩種。FRP產品的成型方法是先使用各種纖維制作一個接近產品最終形狀的預制體，預制體是未固化的可變形的。制作預制體的纖維可以是未浸漬樹脂的干纖維，也可以是浸漬了樹脂的預浸料。把制作完成的預制體放入模具并實施固化工藝，然后得到最終的復合材料產品。