專利名稱：帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，屬于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，基于壓電傳感器和蘭姆(Lamb)波主動(dòng)診斷技術(shù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)法是一種典型的、行之有效的識(shí)別結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的方法。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控系統(tǒng)在研究過(guò)程中，大多采用手工方式將壓電傳感器粘貼在結(jié)構(gòu)上，這種方法難以保證結(jié)構(gòu)的可靠性和性能的一致性， 傳感器在批量使用時(shí)，設(shè)置不便?！爸悄軍A層”概念的提出很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀及監(jiān)測(cè)要求設(shè)計(jì)傳感網(wǎng)絡(luò)連線，并預(yù)制于柔性印刷電路板內(nèi)，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口輸出信號(hào)，最后將壓電傳感器封裝于柔性印刷電路板上形成壓電夾層。通過(guò)這種方法制成的夾層可以直接布置在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)用方便，可以保證生產(chǎn)工藝對(duì)壓電傳感器性能影響的一致性， 且線路對(duì)結(jié)構(gòu)影響小，壓電夾層夾層可以針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于壓電夾層主體為柔性印刷電路板，結(jié)構(gòu)脆弱，尤其是電路板的信號(hào)輸出接口處，容易受到意外拉拽導(dǎo)致破壞；其次，由于壓電夾層上的壓電傳感器表面為鍍銀電極，當(dāng)結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料時(shí)，壓電傳感器與結(jié)構(gòu)直接接觸會(huì)導(dǎo)致電荷流走，同時(shí)易引入結(jié)構(gòu)噪聲，增加信號(hào)處理的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有壓電夾層信號(hào)輸出接口容易受到外力導(dǎo)致破損以及壓電傳感器與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)導(dǎo)通致使信號(hào)噪聲大的缺陷，本發(fā)明提供一種帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，可提高夾層接口與信號(hào)傳輸線互連的可靠性，實(shí)現(xiàn)壓電傳感器與結(jié)構(gòu)絕緣并且不對(duì)傳感信號(hào)造成影響。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，包括柔性印刷電路板、底層剛性板、頂層剛性板、SMA接頭，柔性印刷電路板一端的上下表面分別層壓底層和頂層剛性板，在頂層剛性板上設(shè)置多個(gè)通孔直至柔性印刷電路板，并在頂層剛性板上設(shè)置焊盤(pán)，所述通孔和焊盤(pán)與SMA 接頭形成SMA封裝；壓電傳感器焊接在柔性印刷電路板的另一端的底部。所述壓電傳感器的下表面及側(cè)面采用真空鍍膜或磁控濺射鍍膜噴鍍鍍層。所述鍍層材料為二氧化硅。所述底層和頂層剛性板為FR-4材料。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)提高了接頭受力部位的可靠性，即使信號(hào)線受到意外拉拽，也不會(huì)造成夾層損壞；(2)通過(guò)在壓電傳感器與結(jié)構(gòu)接觸面鍍膜形成絕緣層，使得壓電傳感器感應(yīng)出的電荷不會(huì)流失到結(jié)構(gòu)上去，降低了噪聲干擾，降低信號(hào)處理的困難；(3) 二氧化硅鍍膜可應(yīng)用溫度范圍廣，同時(shí)具有很好的防潮防濕性能，給壓電傳感器提供了一層保護(hù)；(4)壓電夾層的應(yīng)用范圍更加廣泛，使用更為可靠。


圖1是帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層主視圖與俯視圖2是帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層的剛?cè)峤Y(jié)合接頭部分剖視圖； 圖3是帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層的帶絕緣性能壓電傳感器部分； 圖4是帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層應(yīng)用于鋁板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)； 圖5是帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層應(yīng)用于鋁板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中壓電傳感器部分細(xì)節(jié)圖。圖中101為柔性印刷電路板；102、103為剛性板；104為焊盤(pán)；201為壓電傳感器； 202為鍍層；401為鋁板結(jié)構(gòu)；402為SMA接頭；501為膠層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
圖1所示為帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層主視圖與俯視圖，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只設(shè)置一個(gè)壓電傳感器為例進(jìn)行說(shuō)明。柔性印刷電路板101左端為剛?cè)峤Y(jié)合接頭部位，接頭選用 SMA，在主視圖中正面朝上；右端為壓電傳感器201封裝部位，在主視圖中位于柔性印刷電路板101底面，壓電傳感器201為圓柱形，直徑8mm，厚度0. 48mm，表面為鍍銀電極，上表面電極直接與柔性印刷電路板101上對(duì)應(yīng)焊盤(pán)連結(jié)，下表面電極通過(guò)圓柱側(cè)面引至上表面一部分小島區(qū)域內(nèi)再與印刷電路板101上對(duì)應(yīng)焊盤(pán)連結(jié)。本發(fā)明方法如下(1)在壓電夾層柔性印刷電路板上的信號(hào)輸出接口部位采用剛?cè)峤Y(jié)合工藝，使得該部分區(qū)域得到加固。剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)是一種多層P C B，由剛性層和柔性層組成。剛性層為FR-4材料，硬度大，無(wú)導(dǎo)電性；柔性層即為柔性印刷電路板的聚酰亞胺材料。在柔性印刷電路板上的信號(hào)輸出接口處預(yù)制好接頭管腳線路；通過(guò)層壓的方式將兩層剛性保護(hù)層與柔性印刷電路板的兩個(gè)面結(jié)合在一起；在隨后的工藝步驟中對(duì)剛性板進(jìn)行鉆孔和表面鍍層處理形成與柔性印刷電路板上接頭管腳對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)，從而形成完整的剛?cè)峤Y(jié)合智能夾層。(2)采用鍍膜的方式將壓電夾層上壓電傳感器裸露在外面的部分(側(cè)面及與結(jié)構(gòu)膠結(jié)的負(fù)電極面)覆蓋以一層二氧化硅涂層保護(hù)膜。涂層保護(hù)膜是很薄的元器件保護(hù)層，它可增強(qiáng)元器件的防潮防污能力和防止導(dǎo)體受到侵蝕，也可以起到防止線路短路的作用，此外，涂層保護(hù)膜也有利于元器件的耐磨擦和耐溶劑性能，并能釋放溫度周期性變化所造成的壓力。二氧化硅材料廣泛應(yīng)用于光纖光柵結(jié)構(gòu)中，具有極佳的防潮、抗化學(xué)腐蝕和介電阻隔特性。在圖2所示剛?cè)峤Y(jié)合接頭部分剖視圖中，柔性印刷電路板101內(nèi)部通過(guò)蝕刻的方法布好傳感網(wǎng)絡(luò)線路，并引至接頭部位；在該區(qū)域上下表面覆膠，蓋上預(yù)制尺寸的剛性板 102、103，材料一般采用FR-4，通過(guò)層壓的方式使他們結(jié)合成一體；在頂層剛性板103上做通孔，制焊盤(pán)104等，形成與柔性印刷電路板101相通的SMA封裝；底層剛性板無(wú)需額外處理，它在提高接頭部位剛性的同時(shí)，起到絕緣防護(hù)的作用。圖3所示為帶絕緣性能壓電傳感器部分，壓電傳感器201焊接在柔性印刷電路板 101上，其下表面與側(cè)面均勻噴鍍二氧化硅薄膜202，形成一層涂層防護(hù)膜。噴鍍方法可根據(jù)實(shí)際條件選用真空鍍膜、磁控濺射鍍膜等。圖4為帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層應(yīng)用于鋁板結(jié)構(gòu)401健康監(jiān)測(cè)的主視圖、俯視圖，其中帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層粘接在鋁板結(jié)構(gòu)上；圖5所示為右側(cè)壓電傳感器部分，501為膠粘劑。
權(quán)利要求
1.一種帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，其特征在于包括柔性印刷電路板(101)、底層剛性板(102)、頂層剛性板(103)、SMA接頭(401)，柔性印刷電路板(101)—端的上下表面分別層壓底層和頂層剛性板(102、103)，在頂層剛性板(103)上設(shè)置多個(gè)通孔直至柔性印刷電路板(101)，并在頂層剛性板(103)上設(shè)置焊盤(pán)(104)，所述通孔和焊盤(pán)(104)與SMA接頭(401)形成SMA封裝；壓電傳感器(201)焊接在柔性印刷電路板(101)的另一端的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，其特征在于所述壓電傳感器(201)的下表面及側(cè)面采用真空鍍膜或磁控濺射鍍膜噴鍍鍍層(202 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，其特征在于所述鍍層 (202)材料為二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，其特征在于所述底層和頂層剛性板(102、103)為FR-4材料。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種帶絕緣性能的剛?cè)峤Y(jié)合壓電夾層，包括柔性印刷電路板、底層剛性板、頂層剛性板、SMA接頭，柔性印刷電路板一端的上下表面分別層壓底層和頂層剛性板，在頂層剛性板上設(shè)置多個(gè)通孔直至柔性印刷電路板，并在頂層剛性板上設(shè)置焊盤(pán)，所述通孔和焊盤(pán)與SMA接頭形成SMA封裝；壓電傳感器焊接在柔性印刷電路板的另一端的底部。本發(fā)明提高了壓電傳感器使用的穩(wěn)定、可靠、一致性，同時(shí)解決了由于壓電傳感器與結(jié)構(gòu)導(dǎo)通帶來(lái)的噪聲干擾問(wèn)題，且不會(huì)對(duì)信號(hào)造成影響。這一發(fā)明可以促進(jìn)壓電夾層在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L41/053GK102157677SQ201110044459
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者張逍越, 楊偉博, 王昊, 石曉玲, 童瑤, 袁慎芳, 邱雷 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)