CN111867234B - 一种柔性电路板和磁共振表面线圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性电路板和磁共振表面线圈，包括柔性基板和导体层；所述柔性电路板上有固定的硬质外壳；所述柔性电路板上固定所述硬质外壳处的局部的抗折弯强度大于远离所述硬质外壳处的局部的抗折弯强度。本发明根据柔性电路板上硬质外壳的分布改变了柔性电路板的抗折弯强度分布，使得在工作状态下能够以均匀的曲率弯曲，提高了柔性电路板的使用寿命，降低了磁共振表面线圈的返修率。

Description

一种柔性电路板和磁共振表面线圈

技术领域

本发明涉及一种柔性电路板和磁共振表面线圈。

背景技术

柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)具有可挠性，是印刷电路板的一种，也称为软板。柔性电路板以高可靠性、绝佳的可挠性特征在市场上广受欢迎，应用非常广泛。

在大型医疗诊断设备磁共振系统中，包括发射线圈和接收线圈。表面线圈是一种接收线圈，在成像过程中需要覆盖或者环绕在人体表面，因此必须使用柔性电路板。磁共振表面线圈包括柔性电路板和连接在电路中的调谐元器件，再通过连接电缆引出磁共振信号。这些调谐元器件和引出电缆与柔性电路板的连接处需要用固定在柔性电路板上的硬质外壳保护起来，以免在使用过程中损坏。

在磁共振系统的诊断过程中，医护人员帮助患者在设备中就位，并连接好表面线圈，开始扫描成像。实践中发现柔性电路板在硬质外壳所在的局部位置很容易损坏，返修率比较高。这是因为表面线圈在使用过程中需要弯曲变形覆盖在人体检查部位，柔性电路板在固定硬质外壳处的局部的弯曲变形最大。

发明内容

本发明为了解决返修率高的问题，提供一种柔性电路板和磁共振表面线圈。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种柔性电路板，包括柔性基板和导体层；所述柔性电路板上有固定的硬质外壳；所述柔性电路板在固定所述硬质外壳处的局部抗折弯强度大于在远离所述硬质外壳处的局部的抗折弯强度。

在本发明的一个实施例中，通过改变所述柔性电路板的局部厚度来改变其局部抗折弯强度。

优选地，在一侧表面或者同时在两侧表面上附着调节厚度的绝缘薄膜来增加所述柔性电路板的局部厚度。

所述调节厚度的绝缘薄膜平整地附着在柔性电路板上。

优选地，所述表面上附着的调节厚度的绝缘薄膜的抗折弯强度大于所述柔性电路板的抗折弯强度。

优选地，通过改变在表面上附着的调节厚度的绝缘薄膜的宽度与所述柔性基板的宽度的比例来改变所述柔性电路板的厚度分布。

优选地，所述在表面上附着的绝缘薄膜的平面形状是一个三角形，或者是并列的多个三角形，并且该三角形的一条边位于所述柔性电路板连接所述具有硬质表面的器件的部位。

在本发明的一个实施例中，通过改变所述柔性基板的局部的厚度来改变所述柔性电路板的厚度分布。

优选的，所述柔性基板有多层，通过改变所述柔性基板的局部的层数来改变所述柔性电路板的厚度分布。

在本发明的一个实施例中，所述柔性基板被裁剪并减去部分厚度，在靠近所述硬质外壳处被裁剪并减去部分厚度的面积最小，在远离所述硬质外壳处被裁剪并减去部分厚度的面积加大。

本发明还提供一种磁共振表面线圈，包括柔性电路板，和连接在电路中的调谐元器件；所述调谐元器件被包围在硬质外壳内，该硬质外壳被固定在所述柔性电路板上；所述柔性电路板是如上述的任意一种。

本发明的有益效果为，提供一种柔性电路板和磁共振表面线圈，该柔性电路板上硬质外壳的局部位置的抗折弯强度最高，保证了柔性电路板在工作状态下能够以比较均匀的曲率弯曲，没有过度折弯点，提高了柔性电路板的使用寿命，降低了磁共振表面线圈的返修率。

附图说明

图1是一种磁共振表面线圈的柔性电路板的结构示意图。

图2是在硬质外壳与柔性电路板的接触面之间添加柔性基材的剖面结构示意图。

图3和图4分别是本发明的一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的剖面结构示意图。

图5和图6、图7分别是本发明的另一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的立体结构示意图。

图8和图9是本发明的柔性电路板在使用条件下的抗折弯实验条件的设计的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步详细说明。本发明的实现并不限于如下所描述的实施例，还可以以许多不同的形式来实现。提供如下实施例的目的，是为了便于更加透彻全面的理解本发明所公开的内容。

需要说明的是，本说明书中描述一个原件被“固定”于另一个原件，指的是该原件直接在另一个原件上，或者其间还存在其它居中的原件；本说明书中描述一个元件被“连接”于另一个元件，指的是该原件直接连接到另一个元件，或者其间还存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中所使用的术语只为描述具体的实施例，不是为了限制本发明。

柔性电路板可分为单面板、双面板、多面板等，以简单的三层柔性覆铜电路板为例，其结构包括铜金属箔、绝缘箔和绝缘膜，在绝缘箔的两侧表面上附着铜金属箔，在铜金属箔的表面上附着绝缘膜，通过中间层粘接剂热压而成。其中铜箔一般有压延铜箔、电解铜箔，其断裂伸长率分别可达10％和4％左右；尤其压延法制备的铜箔有较好的电学、力学性能，韧性较好，高精压延铜箔(厚度尺寸一般在20μm以下)的耐挠曲性可以达到数万次甚至上亿次。绝缘膜和绝缘箔一般选用聚酯膜、聚酰亚胺膜等材料，通常选择具有良好的介电性能、耐化学性和低吸湿性，以及良好的尺寸稳定性和热稳定性的材料。主要的层间粘结剂有环氧树脂、丙烯酸酯树脂等。中间层粘结剂用于导电铜金属箔与绝缘膜的粘合，对柔性版的耐热性、耐化学性和介电性能起着重要作用。

本发明中所称的柔性电路板的柔性基板一般指电路板的中间层，绝缘箔。

从柔性电路板的制作材料可见，其塑性和抗疲劳性能很好，但是当柔性电路板是固定有硬质表面的元器件时却返修率很高。这是因为柔性电路板虽然塑性比较好，但是其所承受的形变仍然不能小于其固有的最小折弯半径。当柔性电路板的形变小于其固有的最小折弯半径时，就会因为过度折弯而损坏，或者导致性能下降。现实中，使用柔性电路板的设备在使用过程中需要反复弯曲，例如磁共振表面线圈需要反复围绕在患者的腿部或者围裹在患者的腹部。当柔性电路板上固定有具有硬质外壳的器件时，该硬质外壳的边缘就成为柔性电路板受外力弯曲时形变最大的局部位置，成为电路板上折弯程度最严重的部位，造成过度折弯，该局部位置的折弯曲率常常超过了最小折弯半径，形成折弯损坏，从而使柔性电路板的电性能受到破坏，需要返回到工厂维修。

在同样的外力作用下，抗折弯强度大的板形材料具有较大的折弯半径，抗折弯强度小的板形材料的具有较小的折弯半径。所以抗折弯强度小的板形材料更柔软。对于同样的板形材料，厚度越大，抗折弯强度越大，厚度减小，抗折弯强度减小。

如图1所示是一种表面线圈的柔性电路板的结构示意图，柔性电路板20位于表面线圈外壳10上，图中包括固定于柔性电路板20上的硬质外壳50；图中未示出容纳于硬质外壳50内部以及电连接于电路板上的元器件。如图1所示，引出电缆71的焊接点也保护在一种硬质外壳的内部。

如图1中表面线圈外壳10和柔性电路板20的厚度相比于硬质外壳50的厚度更薄。硬质外壳50分布于柔性电路板20上并且具有多种不同的形状；柔性电路板上固定有硬质外壳的部分不再具有可挠性。表面线圈在使用过程中需要弯曲成一定的弧度，其中柔性电路板20相对于硬质外壳50的局部位置反复发生的形变会影响该局部的性能，造成磁共振表面线圈的工作故障，需要回厂维修。

有一种解决方案是在硬质外壳与柔性电路板的接触面之间放置柔性基材，使得硬质外壳不直接接触柔性电路板。如图2所示是剖面结构示意图，图中201是柔性电路板的断面，501是硬质外壳的断面，901是添加在硬质外壳和柔性电路板的接触面之间的柔性基材。柔性基材901保护了硬质外壳与柔性电路板之间的接触面，但是实践表明采用了这样的处理，表面线圈的返修率还是太高。

所以我们需要一种柔性电路板和磁共振表面线圈，在工作状态下受外力弯曲时，能均匀地大弧度弯曲。本发明的一种解决问题的技术方案是增加柔性电路板的局部厚度，即在固定所述硬质外壳处比在远离所述硬质外壳处更厚，来减小工作过程中该硬质外壳局部位置的形变

如图3所示是本发明的一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的剖面结构示意图，在柔性电路板203上有硬质外壳503，还有增加了柔性电路板203的总体厚度的柔性基材903。由图3可见，在本发明的这个实施例中，柔性基材903与图2中柔性基材901相比其面积更大，而且柔性基材903的整个平面均匀平整地附着在柔性电路板上；并且其面积更多地附着在硬质外壳以外的部分。

本发明的一个实施例中还通过同时在柔性电路板的两侧表面上附着绝缘薄膜来改变所述柔性电路板的厚度分布。

在本发明的一个实施例中，采用一种绝缘薄膜来调节柔性电路板的厚度分布，即薄膜部件的厚度在所述柔性电路板的长度方向上逐渐变小，并且在所述柔性电路连接装置连接所述具有硬质表面的器件的部位的厚度最大。

如图4所示是本发明的一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的剖面结构示意图，在柔性电路板204上有硬质外壳504，还有增加了柔性电路板204的总体厚度的柔性基材904，并且该柔性基材904在固定硬质外壳503处的厚度最大，在远离硬质外壳503处的厚度逐渐减小，在本发明的这个实施例中，因为柔性基材903的厚度在柔性电路板的长度方向上逐渐减薄，其截面形状类似一个三角形。

在这个实施例中，因为柔性基材904的边缘部位逐渐减薄，其边缘与柔性电路板交界处不会形成新的过度折弯点。保证了柔性电路板受外力弯曲时，能均匀地大弧度弯曲。

同理，本发明还通过改变所述柔性基板的局部的厚度来改变所述柔性电路板的厚度分布，该柔性基板在固定硬质外壳处的厚度最大，在远离硬质外壳处的厚度逐渐减小。

或者，所述柔性基板的结构有多层，通过改变所述柔性基板的局部的层数来改变所述柔性电路板的厚度分布。即该柔性基板在固定硬质外壳处的层数最多，在远离硬质外壳处的层数减少。

上述技术方案因为增加了柔性电路板的局部厚度，从而增加了局部的抗折弯强度，在同样的外力作用下，硬质外壳所处的局部位置的形变小了，该形变超过最小折弯半径的概率下降，从而降低了设备的返修率。但是在柔性电路板的应用场景中，往往不能接受比较大的厚度，小型化的现实需求反而是呼唤更薄的电路板和更紧凑的电路设计。

所以本发明选用厚度在1毫米以下、具有特定形状的绝缘薄膜来附着在柔性电路板表面。在本发明的一个实施例中，还通过改变在表面上附着的绝缘薄膜的宽度与所述柔性基板的宽度的比例来改变所述柔性电路板的厚度分布；绝缘薄膜的平面形状是一个三角形，或者是并列的多个三角形(类似于锯齿形)，三角形的一条边位于所述柔性电路电路板连接所述具有硬质表面的器件的部位。当该绝缘薄膜(调节厚度的薄膜部件)的形状在所述柔性电路连接装置的长度方向上改变，所述柔性电路板在宽度方向上的平均厚度在长度方向上逐渐变小，并且在所述柔性电路板连接所述具有硬质表面的器件的部位的宽度方向上平均厚度最大。

如图5所示是本发明的一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的立体结构示意图，在柔性电路板205上有硬质外壳505，还有增加柔性电路板205的总体厚度的柔性基材905，在本发明的这个实施例中，柔性基材905的形状类似一个三角形，该三角形的一条边位于硬质外壳505与柔性电路板205的连接处。

如图6所示是本发明的一种柔性电路板连接硬质外壳的实施例的立体结构示意图，在柔性电路板206上有硬质外壳506，还有增加柔性电路板206的总体厚度的柔性基材906，在本发明的这个实施例中，柔性基材906的形状为锯齿形，类似并列的多个三角形。

在图5或者图6中的柔性基材905或者柔性基材906的三角形远离硬质外壳505或者506的角的角度小于六十度，例如三角形的位于硬质外壳处的边长是高度的一半，或者边长为3毫米、高为5毫米。并且前述三角形的角是磨圆的。

在图5或者图6中的柔性基材905或者柔性基材906的三角形还可以是其它逐渐收窄的形状，例如是两边逐渐收窄后继续延伸一段距离的漏斗形，好像是三角形与细长的矩形的拼接。

在本发明的一个实施例中增加所述柔性电路板的厚度的所述绝缘薄膜的表面被裁剪并减去部分厚度，在靠近所述硬质外壳处被裁剪并减去部分厚度的面积最小，越远离所述硬质外壳则裁剪并减去部分厚度的面积越大。

如图7所示是本发明的一种厚度不均匀的柔性电路板连接硬质外壳的实施例的立体结构示意图。通过在柔性电路板的一侧表面上附着绝缘薄膜并裁剪该绝缘薄膜来实现柔性电路板的厚度分布。图中208为附着在柔性电路板表面上的绝缘薄膜，908是裁剪绝缘薄膜208形成的凹形槽。凹形槽908为菱形，凹形槽908的中间宽即表示裁剪并除去了更多的绝缘薄膜208，凹形槽908的两端逐渐收窄，说明这里裁剪并除去的绝缘薄膜208比较少。可见在两个硬质外壳508之间，柔性电路板在宽度上的平均厚度变小了，并且离硬质外壳508越近，柔性电路板的宽度方向上的平均厚度越厚；离硬质外壳越远，柔性电路板的宽度方向上的平均后侧越小。

同理，本发明的一个实施例中，所述柔性基板被裁剪并减去部分厚度，在靠近所述硬质外壳处被裁剪并减去部分厚度的面积最小，在远离所述硬质外壳处被裁剪并减去部分厚度的面积加大。

在图5或者图6中的柔性基材905或者柔性基材906可以选用抗折弯强度大于柔性电路板的材料。即采用更加不易变形的绝缘薄膜附着在所述柔性电路板上，从而使得该局部的抗折弯强度增加。

因为本发明附着在柔性电路板表面的绝缘薄膜的形状或者柔性基板裁剪后的形状，固定有硬质外壳的器件附近的局部位置的抗折弯强度增加，当柔性电路板在外力作用下弯曲时，该局部位置产生的形变比较小，并且在图5或者图6中的柔性基材905或者柔性基材906的端点处因为其平均厚度逐渐变化(而不是突然改变)，也不会形成新的过度折弯损坏，整个柔性电路板能够比较均匀地大弧度折弯，从而降低了设备的返修率。

由于柔性电路板的宽度方向上的平均厚度在所述柔性电路板连接具有硬质表面的器件的部位最大，然后在所述柔性电路板的长度方向上逐渐变小，改变了所述柔性电路板的抗形变强度的分布，即柔性电路板在硬质外壳抗形变强度处最大，在远离硬质外壳出抗形变强度逐步下降。

凡是裁剪柔性基板的形状或者改变附着在柔性电路板表面的绝缘薄膜的形状，能达成上述目的的，都在本发明的保护范围内。

本发明的柔性电路板由于在硬质外壳与柔性电路板的连接处添加了具有特定形状的柔性基材，在硬质外壳处平均厚度大，抗折弯性能增强，同时逐步降低附着的柔性基材的平均宽度，在该柔性基材的边缘与柔性电路板之间也不会形成新的过度折弯点，应用于磁共振表面线圈，返修率大幅降低。

如图8和图9所示是本发明的柔性电路板在使用条件下的抗折弯实验装置的示意图。图中用于保护内部元器件的硬质外壳500位置固定，连接于硬质外壳500的柔性电路板200的末端连接配重砝码70，该配重砝码的重量为5KG。在疲劳试验中，配重砝码70反复自由下落，使得柔性电路板200反复向下折弯。

如图8和图9可见，柔性电路板200的两侧表面上都有硬质外壳500，在柔性电路板200上、位于硬质外壳500之间有锯齿形柔性基材906。

在项目开发过程中，对比了没有添加柔性基材的柔性电路板的实验数据如表一：

表一：

以上所述实施例的技术特征还可以进行其它的组合，为了简洁这里未对技术特征的所有可能组合进行全面描述。在此声明只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都属于本说明书记载的范围。

以上所述实施例具体和详细地描述了本发明的几种实施方式，这不是对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进都属于本发明的保护范围，本发明专利的保护范围以其权利要求为准。

Claims (7)

1.一种柔性电路板，包括柔性基板和导体层；所述柔性电路板上有固定的硬质外壳；其特征在于，所述柔性电路板在所述硬质外壳处的局部的抗折弯强度大于远离所述硬质外壳处的局部的抗折弯强度，通过改变所述柔性电路板的局部的厚度来改变其抗折弯强度，在一侧表面或者同时在两侧表面上附着调节厚度的绝缘薄膜，所述绝缘薄膜的厚度在所述柔性电路板的长度方向上逐渐变小，并且在所述柔性电路板连接所述硬质外壳的部位厚度最大；或者所述调节厚度的绝缘薄膜的宽度在所述硬质外壳处的局部大于远离所述硬质外壳处的局部。

2.如权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述柔性基板有多层，通过改变所述柔性基板的局部的层数来改变所述柔性电路板的厚度分布。

3.如权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述柔性基板被裁剪并减去部分厚度。

4.如权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述调节厚度的绝缘薄膜的抗折弯强度比所述柔性电路板的大。

5.如权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述调节厚度的绝缘薄膜的平面形状是一个三角形，或者是并列的多个三角形，并且该三角形的一条边位于所述硬质外壳与柔性电路板的连接处。

6.一种磁共振表面线圈，包括柔性电路板，和连接在电路中的调谐元器件；其特征在于，所述调谐元器件被包围在硬质外壳内，该硬质外壳被固定在所述柔性电路板上；所述柔性电路板是如权利要求1-5中的任意一种。

7.如权利要求6所述的磁共振表面线圈，其特征在于，还包括引出电缆；所述引出电缆在所述柔性电路板上的连接处被包围在硬质外壳内，该硬质外壳被固定在所述柔性电路板上。