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)波主動診斷技術(shù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測法是一種典型的、行之有效的識別結(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，設(shè)置不便?！爸悄軍A層”概念的提出很好的解決了這個問題，根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀及監(jiān)測要求設(shè)計傳感網(wǎng)絡(luò)連線，并預制于柔性印刷電路板內(nèi)，通過一個標準接口輸出信號，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)工藝對壓電傳感器性能影響的一致性， 且線路對結(jié)構(gòu)影響小，壓電夾層夾層可以針對不同應(yīng)用對象，進行三維設(shè)計。但是在實際工程應(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輸出接口處，容易受到意外拉拽導致破壞；其次，由于壓電夾層上的壓電傳感器表面為鍍銀電極，當結(jié)構(gòu)為導電材料時，壓電傳感器與結(jié)構(gòu)直接接觸會導致電荷流走，同時易引入結(jié)構(gòu)噪聲，增加信號處理的難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有壓電夾層信號輸出接口容易受到外力導致破損以及壓電傳感器與導電結(jié)構(gòu)導通致使信號噪聲大的缺陷，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傳輸線互連的可靠性，實現(xiàn)壓電傳感器與結(jié)構(gòu)絕緣并且不對傳感信號造成影響。本發(fā)明為實現(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)置多個通孔直至柔性印刷電路板，并在頂層剛性板上設(shè)置焊盤，所述通孔和焊盤與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(1)提高了接頭受力部位的可靠性，即使信號線受到意外拉拽，也不會造成夾層損壞；(2)通過在壓電傳感器與結(jié)構(gòu)接觸面鍍膜形成絕緣層，使得壓電傳感器感應(yīng)出的電荷不會流失到結(jié)構(gòu)上去，降低了噪聲干擾，降低信號處理的困難；(3) 二氧化硅鍍膜可應(yīng)用溫度范圍廣，同時具有很好的防潮防濕性能，給壓電傳感器提供了一層保護；(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； 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)測中壓電傳感器部分細節(jié)圖。圖中101為柔性印刷電路板；102、103為剛性板；104為焊盤；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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明
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，為簡便起見，只設(shè)置一個壓電傳感器為例進行說明。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上對應(yīng)焊盤連結(jié)，下表面電極通過圓柱側(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上對應(yīng)焊盤連結(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，無導電性；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輸出接口處預制好接頭管腳線路；通過層壓的方式將兩層剛性保護層與柔性印刷電路板的兩個面結(jié)合在一起；在隨后的工藝步驟中對剛性板進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應(yīng)的焊盤，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)的負電極面)覆蓋以一層二氧化硅涂層保護膜。涂層保護膜是很薄的元器件保護層，它可增強元器件的防潮防污能力和防止導體受到侵蝕，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，蓋上預制尺寸的剛性板 102、103，材料一般采用FR-4，通過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；底層剛性板無需額外處理，它在提高接頭部位剛性的同時，起到絕緣防護的作用。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，形成一層涂層防護膜。噴鍍方法可根據(jù)實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(104)，所述通孔和焊盤(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)置多個通孔直至柔性印刷電路板，并在頂層剛性板上設(shè)置焊盤，所述通孔和焊盤與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，同時解決了由于壓電傳感器與結(jié)構(gòu)導通帶來的噪聲干擾問題，且不會對信號造成影響。這一發(fā)明可以促進壓電夾層在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的廣泛應(yīng)用。
文檔編號H01L41/053GK102157677SQ201110044459
公開日2011年8月17日 申請日期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 申請人:南京航空航天大學