低压模塑制品及其制造方法与流程

本申请要求2018年11月30日提交的名称为“低压模塑制品及其制造方法”的美国专利申请16/206,310的优先权，其内容通过引用全部结合到本申请中。

本公开一般涉及在生产过程中利用低压注塑成型的方法和装置，特别地涉及包含热塑性材料以封装和保护制品内部易碎组件的制品。

背景技术：

我们制造其中包含敏感电子器件的各种类型的制品以执行特定的功能。用于增强真实感(或“ar”)的眼戴设备就是一个例子。ar是物理、真实世界环境的现场直接或间接视图，其元素由计算机生成的图像(例如视频或图形)增强(或补充)。用户通过包含ar显示系统的眼戴设备来察看他们的环境。通常安装在眼戴设备框架内的ar显示系统包括柔性印刷电路板等易碎电子器件。眼戴设备框架通常为塑料外壳，尽管也可使用其它材料来制造眼戴设备框架。

必须保护装在中空制品中的易碎电子器件不受湿气、灰尘、振动和其它可能损坏电子器件的环境因素的影响。为了保护易碎的电子器件不受损坏，在制造过程中，可以将热熔材料(如聚酰胺或聚烯烃)注入眼戴设备框架内和电子器件周围。热熔材料在低压下注入眼戴设备框架内和电子器件周围的包覆成型工艺，通常称为“低压成型”。在该成型工艺期间，注入的热熔材料的温度足够高，使得热熔材料具有低粘度，可以容易地在电子器件周围流动。然而，注入的热熔体的温度又不够高到损坏电子器件或熔化形成眼戴设备框架的塑料材料。当热熔材料流到电子器件周围后，迅速冷却和硬化。冷却后的材料封装了电子器件，以保护它们免受湿气、灰尘、振动和其他破坏性环境因素的影响。

技术实现要素：

通过根据本公开的密封嵌件和包含密封嵌件的制品，低压成型工艺的缺点和挑战在许多方面得到应对。

在一个实施例中，制品包括界定空间的中空外壳，该空间具有第一部分和与第一部分分离的第二部分。电子组件包含在空间的第一部分和第二部分中。电子组件具有第一和第二区段。低压成型材料被注入到空间的第一部分中并在电子组件的第一区段周围固化以封装电子组件的第一区段。支撑密封件包含在空间的第二部分中，邻近电子组件的第二区段。支撑密封件在低压成型材料的一侧上界定密封屏障。

制品中的支撑密封件可包括第一侧和与第一侧相对的第二侧，并进一步界定至少在支撑密封件的第一侧上开口的孔。

电子组件的第二区段可以延伸到孔中，使得支撑密封件固定电子组件第二区段相对于中空外壳的位置。

支撑密封件可密封接触(即形成密封紧靠)孔中电子组件的第二区段。

支撑密封件中的孔可以仅在支撑密封件的第一侧上开口。

支撑密封件中的孔可形成为盲孔。

支撑密封件中的孔可以在支撑密封件的第一侧和第二侧上开口。

支撑密封件中的孔可形成为延伸穿过支撑密封件的第一侧和第二侧的通孔。

支撑密封件还可包括将第一侧与第二侧互连的第三侧。此外，孔可以在支撑密封件的第一侧、第二侧和第三侧上开口。

孔可形成穿过支撑密封件的纵向槽，该纵向槽与支撑密封件的第一侧、第二侧和第三侧相交。

支撑密封件的第一侧和第二侧中的至少一个可界定胶井。

制品中的低压成型材料可通过支撑密封件与空间的第二部分密封隔开。

空间可包括第三部分，并且支撑密封件可定位在空间的第一部分和空间的第三部分之间，使得空间的第三部分与低压成型材料密封隔开。

可以通过将中空的外壳放置到低压模具中来形成制品，该外壳具有包括第一部分和第二部分的空间。

并且可以通过将电子组件插入中空外壳中来形成制品，该电子组件具有第一区段和第二区段。

并且可以通过将支撑密封件放置在空间的第二部分来形成制品，使得支撑密封件将电子组件的第二区段支撑并保持在空间中的固定位置。

并且可以通过围绕中空外壳闭合低压模具来形成制品。

并且可以通过将热熔材料注入低压模具中和注入中空外壳的空间的第一部分内部以将电子组件的第一区段封装在空间的第一部分来形成制品，支撑密封件限制热熔材料流入空间的第二部分。

并且可以通过打开低压模具来形成制品。

并且可以通过从低压模具中移除中空外壳来形成制品。

并且可以通过将支撑密封件与电子组件的第二区段密封接合来形成制品。

并且可以通过在从低压模具中移除中空外壳之后从空间的第二部分移除支撑密封件来形成制品。

并且可以通过在从低压模具中移除中空外壳之后从空间的第二部分移除支撑密封件来形成制品。

附图说明

当结合附图阅读时，从下面的详细说明中本公开可以得到最好地理解。附图的各种特征没有按比例绘制，除非另有指示。附图包括：

图1是包含根据本公开的支撑密封件的制品的透视图；

图2是图1的制品的框架部分或“框架”的截断前视图，部分框架以横截面示出；

图3是在注入低压成型材料之前图2的框架的放大前视图，部分以横截面示出；

图4是在注入低压成型材料之后图2的框架的另一放大前视图，部分以横截面示出；

图5是在注入低压成型材料之后图2的框架的另一放大前视图，部分以横截面示出；

图6是图5的横截面6-6的透视图；

图7是包含在图1的制品中的支撑密封件的透视图；

图8是包含在图1的眼戴设备中的支撑密封件的另一透视图；

图9是根据本公开第二实施例的支撑密封件的透视图；

图10是根据本公开第三实施例的支撑密封件的透视图；

图11是根据本公开第四实施例的支撑密封件的透视图；

图12是根据本公开第五实施例的支撑密封件的透视图；以及

图13是示出了根据本公开的制品组装方法的方块流程图，例如图1-6中所示的框架。

具体实施方式

在以下详细说明中，为了对相关教示能够有透彻的理解，通过示例的方式阐述了许多细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实施本教示，或者在具有以不同布置、顺序和/或组合为特征的细节的情况下实施本教示。

申请人已经发现，在低压成型材料被注入中空的外壳或制品中之后，可以期望控制低压成型材料的流动和形状。例如，在制品中可能存在不希望具有热熔材料流的区域。停止热熔材料的流动有时可通过在制品中包括壁特征来实现。然而，在制品中增加塑料壁可导致外观不良，特别是如果框架形成为薄壁外壳时。

另一选择是在低压模具中包括一些类型的壁特征。然而，低压模具中的壁特征可使得难以将组件(例如电子器件)定位在制品内部。当模具闭合时，低压模具中的壁特征还会损坏放置在制品中的易碎组件。此外，如果对制品进行设计改变，则修改在低压模具中使用的工装可能既昂贵又不切实际。

在一些情况下，重要的是将组件放置在中空制品内的特定位置并保持该位置。柔性电路板等电子组件常常比围绕其的外壳小得多。如果没有某种形式的固定，组件的位置是不受控制的，这可能导致组件在低压成型后被固定在不希望的位置。

参见图1和2，根据本公开的一个示例示出了用于增强真实感眼戴设备的眼戴设备框架或“框架”100。框架100包括用于支撑第一波导管或镜片106l的第一孔105l和用于支撑第二波导管或镜片106r的第二孔105r。框架100还包括设计成容纳电子器件的中空主体或外壳110。外壳110可以由金属或塑料制成。另外，外壳110可使用常规工艺(例如注射成型)来制造。根据本公开的外壳可包括为电子器件提供存储空间和管道的一个或多个内腔或空间。在本示例中，外壳110界定内部空间120。

空腔或空间可以被细分为多个部分，其中一些执行特定的功能。例如，可以选择空间的特定部分以容纳特定电子组件并接收封装和保护电子组件的低压成型材料。例如，参见图3，空间120被分成沿框架100的长度连续延伸的三个不同部分。如图所示，这三个部分包括第一部分122、与第一部分相邻的第二部分124以及与第二部分相邻的第三部分126。柔性印刷电路板或“fpcb”150延伸通过空间120的所有三个部分122、124、126。特别地，fpcb150具有延伸通过第一部分122的第一区段152、延伸通过第二部分124的第二区段154和延伸通过第三部分126的第三区段156。将fpcb150弯曲并装配到空间120中。

fpcm150的第一区段152、第二区段154和第三区段156形成延伸通过空间120的第一部分122、第二部分124和第三部分126的相对薄的细长构件。空间120的第一部分122由围绕第一区段152的第一侧壁123界定。类似地，空间120的第二部分124由围绕第二区段154的第二侧壁125界定。空间120的第三部分126由围绕第三区段156的第三侧壁127界定。第一、第二和第三区段152、154、156的横截面尺寸远小于分别由第一侧壁123、第二侧壁125和第三侧壁127界定的周围空间。在没有某种形式的保护的情况下，围绕fpcb150的相对较大体积的空间可使fpcb处于不稳定位置并暴露于可进入外壳110的尘土、灰尘和湿气等成分。

为了固定fpcb150的位置并保护其免受有害成分的作用，框架100包括围绕第一区段152成型的低压成型材料或“lpm”材料160。各种热熔材料可用作lpm材料，例如聚酰胺、聚烯烃或其它合适的lpm材料。lpm材料160在fpcb150的第一区段152周围固化以封装第一区段。该封装使第一区段152稳定，使得其不能相对于第一侧壁123自由移动。此外，封装保护和密封第一区段152不受环境的影响，使得尘土、灰尘、湿气和其它有害成分不能接触第一区段。

如前所述，常常期望在注入期间限制lpm材料流入外壳中。根据本公开的框架在注入lpm材料之前利用了经济的解决方案，该方案有效地阻止了lpm材料的流动，而无需对外壳或模具进行昂贵且不切实际的修改。通过在低压成型之前插入到外壳的一个或多个部分中的一个或多个支撑密封件来提供解决方案。每个支撑密封件都具有适合部分空间的内部几何形状的外部几何形状。如将解释的，外部几何形状可以匹配空间部分的内部几何形状，以形成围绕该部分且紧靠外壳内壁的紧密密封。密封件可限制或防止lpm材料流入第二部分。支撑密封件可由多种材料制成，包括但不限于弹性体。可以使用多种弹性体，包括但不限于压缩模塑硅树脂，以及熔融温度高于所使用的lpm材料的熔融温度的任何热固性弹性体或热塑性弹性体。

根据本公开的支撑密封件可被设计成紧靠其中放置支撑密封件的空间部分的内壁形成完全密封。在需要完全密封的情况下，支撑密封件的主体可具有与其中放置支撑密封件的空间部分的几何形状相匹配的几何形状。因此，根据本公开的支撑密封件可具有块状、楔形、圆柱形、或匹配其所放置的空间部分的几何形状的任何三维多边形或非多边形的形状。将外部几何形状和尺寸设计成适合紧靠空间部分的内壁并在支撑密封件的每一侧上形成密封。

根据本公开的支撑密封件还可被设计成围绕其周围放置有支撑密封件的电子器件或其它组件形成完全密封。在需要完整密封的情况下，支撑密封件主体的内部几何形状应匹配围绕其定位的组件的几何形状。内部几何形状可由设计成部分或完全围绕组件的一个或多个中空部分或孔界定。根据本公开的中空部分可包括但不限于界定在支撑密封件的主体中的小孔、钻孔、通道、凹槽、槽、凹口或其任意组合形式的一个或多个孔。根据本公开的孔可部分地延伸到支撑密封件的主体内并终止于主体内。这样的孔可以仅在支撑密封件的一侧上开口。可选地，根据本公开的孔可以延伸穿过支撑密封件并且在支撑密封件的多个侧面上开口。将由每个中空部分或孔界定的内部几何形状和尺寸设计成适合紧靠围绕其放置支撑密封件的组件，并在组件的每一侧上形成密封。

到目前为止，已经描述了在需要形成紧靠空间内壁的完全密封以及围绕组件的完全密封的应用中的支撑密封件。在一些应用中，可能期望仅形成紧靠内壁和/或组件的部分密封。即，可能期望允许一些lpm材料围绕支撑密封件流动，或者以可控的方式流过支撑密封件。例如，可能期望将lpm材料注入到第一空间部分和与第一空间部分隔开的第二空间部分，但是不用lpm材料填充两个空间部分之间的空间。在这种应用中，支撑密封件可被设计成在支撑密封件的一些但不是所有侧面上紧靠内壁形成密封，从而允许lpm材料在未被密封的侧面上围绕支撑密封件流动。另外，或可选择，支撑密封件可设计成具有允许lpm材料流过支撑密封件的孔。例如，孔可设计成允许lpm材料进入密封件的第一侧，流过密封件内的小区域，离开不同于密封件第一侧的密封件第二侧，并流入与密封件的第二侧相邻的封闭区域。在这样的应用中，支撑密封件建立了用于在框架主体中的两个分隔空间部分之间引导lpm材料而不填充两个空间部分之间空间的管道。

在本示例中，眼戴设备框架100包含两个支撑密封件300，第一支撑密封件位于眼戴设备框架中的第一孔105l上方，第二支撑密封件位于眼戴设备框架中的第二孔105r上方。参见图3-6，每个支撑密封件300具有由适用的压缩模塑硅树脂材料制成的主体301。主体301特别设计成通过密封接合第二部分的内壁125并通过密封接合fpcb150的第二区段154而在空间120的第二部分124中提供密封屏障。为了密封接合第二部分124的内壁125，支撑密封件300具有与内壁的形状一致的外部几何形状303。特别地，支撑密封件300的外部尺寸等于或大于第二部分124的相应尺寸，使得支撑密封件适合紧靠内壁125。支撑密封件300还具有符合fpcb150的第二区段154形状的内部几何形状305。特别地，支撑密封件300的内部尺寸等于或大于fpcb150的相应尺寸，使得支撑密封件合适紧紧围绕第二区段154。在该布置中，支撑密封件300与内壁125建立第一密封300a，并与fpcb150建立第二密封300b。第一密封300a和第二密封300b防止注入空间120的第一部分122中的lpm材料160进入第二部分124和第三部分126。因此，支撑密封件300界定了lpm材料160不能流过的一个边界。

参见图7和8，支撑密封件300的主体301具有第一侧302和与第一侧相对的第二侧304。第一侧302和第二侧304通过第三侧305、第四侧306、第五侧307和第六侧308彼此连接。主体301界定了槽310形式的孔。槽310在主体301的第一侧302、第二侧304和第六侧308上开口。在该布置中，槽310完全延伸穿过支撑密封件300。

主体301的第三侧305、第四侧306、第五侧307和第六侧308共同界定主体301的外部几何形状303。如上所述，外部几何形状303匹配空间120的第二部分124的几何形状。特别地，外部几何形状303为锥形或楔形，其中主体301的宽度尺寸在第四侧306处最大，并且向第六侧308逐渐减小。该锥形与空间120的第二部分124中的几何形状一致。外部几何形状303还具有等于或大于第二部分124的相应尺寸的外部尺寸，使得支撑密封件300适合紧靠内壁125。

槽310界定支撑密封件300的内部几何形状314。内部几何形状314匹配fpcb150的第二区段154和空间120的第二部分124的几何形状。特别地，槽310具有l形(在图8中看得最清楚)，与fpcb150的第二区段154和从内壁125延伸的肋部一致。内部几何形状314还具有等于或小于第二区段154和肋部的相应尺寸的内部尺寸，使得支撑密封件300紧紧适合空间120围绕fpcb150。

fpcb150的第二区段154紧紧适合槽310。支撑密封件300的弹性体材料像夹具一样轻轻地压靠在第二区段154上，相对于外壳110的内壁125固定第二区段的位置。这在将lpm材料160注入外壳110之前将fpcb150的第二区段154保持在空间120的第二部分124中的相对中心位置。通过该紧密贴合，支撑密封件300密封接合fpcb150的第二区段154，以防止lpm材料160流入槽310并进入空间120的第二和第三部分124、126。

预期具有各种外部几何形状和内部几何形状的支撑密封件，并且不需要限于本示例中示出的特定外部和内部几何形状。外部几何形状取决于其中放置支撑密封件的空间部分的几何形状。类似地，内部几何形状取决于围绕其放置支撑密封件的组件的几何形状。内部几何形状还可以设计成为组件提供特定类型的支撑。例如，内部几何形状可设计成允许组件延伸通过支撑密封件。可选择地，内部几何形状可设计成使得组件的端部封闭在密封件的主体内。在前一示例中，孔可以是延伸穿过支撑密封件并且在支撑密封件的相对侧上开口的通孔的形式。在后一示例中，孔可以是盲孔的形式，该盲孔仅在主体的一侧上开口并且在支撑密封件的主体内部终止。

图9-12示出了根据本公开的具有不同内部几何形状的支撑密封件的替代示例。图9示出了界定盲孔410的支撑密封件400。盲孔410延伸穿过支撑密封件400的一侧并且在离开相对侧之前终止于内部。图10示出了界定通孔510的支撑密封件500。通孔510延伸穿过支撑密封件500的一侧并完全穿过支撑密封件，离开相对侧。图11示出了界定矩形槽610的支撑密封件600，矩形槽610沿支撑密封件的一侧延伸。图12示出了支撑密封件700，其界定了沿支撑密封件的一侧延伸的圆形或u形槽710。图9-12中的实施例代表非限制性示例，并且应当理解，在本公开的范围内可以考虑无限数量的其它外部和内部几何形状。

根据本公开的支撑密封件可被配置形成成品的永久部分。当用作ar框架的永久部分时，支撑密封件不仅有助于将组件固定到位并控制lpm材料的流动，还有助于后续的组装步骤。例如，再次参见图6，示出了在注入lpm材料160之后将fpcb150的第二区段154保持就位的支撑密封件300。从空间120的第一部分122观察外壳110的视角示出支撑密封件300。为了清楚起见，在该视图中，lpm材料160没有显示在支撑密封件300的前面。示出了在附接外部外壳件p之前的外壳110，外部外壳件p将粘合到如图所示的外壳的开口侧上。支撑密封件300包括凹入区域313，当外部外壳件粘合到框架100时，凹入区域313定位在外部外壳件p的正下方。凹入区域313形成胶井315，提供了供多余胶流动的地方。也就是说，当外部外壳件p被压到框架100上时，胶井315在外部外壳件下方提供了自由空间，多余的胶可以在该自由空间中分散。该自由空间收集多余的胶并防止其通过接缝渗出外壳110并渗到框架100的外表面。

再次参见图4和5，fpcb150延伸到空间120的第三部分126中。支撑密封件300将第二部分124与lpm材料160的流动密封隔开。由于支撑密封件300定位在第一部分122和第三部分126之间，所以支撑密封件还将第三部分与lpm材料流密封隔开。

在某些情况下，可能希望在lpm材料被注入到外壳之后将支撑密封件从外壳移除。移除支撑密封件的原因可包括期望或需要重复使用支撑密封件，和/或期望或需要减少成品的重量。在这类情况下，在将框架从低压模具中移除之后以及在将外部外壳件附接到外壳的开口侧上之前，可将支撑密封件从框架的开口侧拉出。尽管在低压成型步骤期间支撑密封件接触lpm材料，但是lpm材料没有很好地结合到支撑密封件，特别是当支撑密封件由弹性体材料制成时。这使得将支撑密封件从外壳中移除相对容易。

参见图13，现在将说明用于组装具有一个或多个内部组件的制品的方法1000。方法1000可用于组装如同前述框架100的中空制品以及具有内部组件的其它制品。在步骤1010中，将中空外壳放置到低压模具中。中空外壳可以是在一侧开口的中空眼戴设备框架部件的形式。中空框架部件界定用于容纳电子器件的内腔或空间。空间包括第一部分和不同于第一部分的第二部分。

在步骤1020中，易碎组件，例如柔性印刷电路板，被插入到中空外壳中。柔性印刷电路板具有放置在空间的第一部分中的第一区段和放置在空间的第二部分中的第二区段。第一和第二区段远小于空间的第一和第二部分，使得第一和第二区段相对暴露并可在空间中自由移动。

在步骤1030中，将支撑密封件放置在空间的第二部分中并围绕柔性印刷电路板的第二区段，使得支撑密封件在空间的第二部分中将第二区段支撑并保持在固定位置。

在步骤1040中，围绕中空外壳闭合低压模具。在低压模具闭合之后，在步骤1050中，将热熔材料注入低压模具中。将热熔材料注入中空外壳的空间的第一部分的内部，以将柔性印刷电路板的第一区段封装在空间的第一部分中。在该阶段期间，支撑密封件将空间的第二部分密封隔开，防止热熔材料流入空间的第二部分。

在步骤1060中，打开低压模具。在步骤1070中，从低压模具中移除中空外壳。在这个阶段，支撑密封件可以从中空外壳中移除，或者留在外壳中，以帮助进一步的组装步骤，并成为成品的一部分。

应当理解，上述方法可以以许多不同的方式并且与附加步骤结合来执行，包括在所述步骤之前、在所述步骤中的一些步骤之间或者在所述步骤之后执行的步骤。所说明的一些步骤还可以以与所说明的顺序不同的顺序来执行。

还应理解，可以对本公开中说明的示例进行各种修改，并且可以各种形式实施本公开中的主要内容。例如，支撑密封件的外部几何形状和内部几何形状可设计成具有各种形状和尺寸，如先前所述。

根据本公开的支撑密封件也可以被放置在空间的外围位置或端部，并且不需要像支撑密封件300那样被放置在空间的两个部分之间。例如，外壳可具有延伸穿过外壳壁的空间，从而在制品的外部形成开口。放置支撑密封件的空间的“第二部分”可于邻近开口处终止，使得支撑密封件或多或少定位在邻近开口处以从外部密封空间。这种类型的布置如图6所示，假设图中的断口代表通向外壳外部的开口，而不是通向空间的第一部分的开口。支撑密封件可与开口齐平，或稍微延伸超过开口的端部，或凹入刚好短于开口以形成浅胶井。

应进一步理解，本公开中的教示可应用于具有需要保护免受湿气、灰尘、振动、冲击或其它破坏性环境因素影响的一个或多个组件的任何制品。因此，本公开的教示不限于眼戴设备，并且不限于具有内部电子器件的制品。

以下权利要求旨在包括在本公开内预期的任何和所有这样的修改和变化。