CN112291939A - 基于台阶式的pcb加工技术的质谱仪电路构造方法及系统 - Google Patents
基于台阶式的pcb加工技术的质谱仪电路构造方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法及系统，包括：步骤S1：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；步骤S2：采用DIP包装进行小信号放大板上的电源标模块的包装；步骤S3：对多层线路板进行布局布线；步骤S4：将光绘底片进行修改；步骤S5：生成机构孔；步骤S6：以固定孔对为基准利于塞规对齐线路板的一层、二层与线路板的三层、四层，并且线路板的一层、二层与线路板的三层、四层之间放置半固化片；步骤S7：将线路板高温高压压合，线路板压合后；步骤S8：进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀；本发明能够起到节约成本，节省时间，改善仪器性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及质谱装置构造领域，具体地，涉及一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法及系统。
背景技术
硅油质谱仪的主要作用：干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。而冷冻干燥法是将物料中的水分在低温下进行冻结，然后在真空状态下将水分不经过液体状态而直接升华。采用冻干技术进行干燥后的物料的物理、化学和形态基本不变，有效成分损失小、复水性好、密封保存周期长，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。
产品的冷冻干燥需要在真空冷冻干燥机，简称冻干机中进行。冻干机按系统分，由制冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。冻干箱是冻干机的主体部分，物料的冷冻和干燥在冻干箱中完成，如果冻干箱中被混入杂质，冻干的食品或者药品的质量将会受到影响，因此冻干箱的清洁程度直接影响冻干后物料的品质。因此冻干过程中杂质的检测成为倍受关注的焦点问题。冻干箱中泄漏的硅油是杂质的主要来源，因此实时在线检测冻干机内泄漏的硅油，对保证冻干产品的品质具有重要意义。
采用实时在线检测冻干过程中多组分气体的质谱仪(下面简称硅油质谱仪)可以对冻干机内部硅油泄漏和一次升华干燥过程进行在线监测是检测生化药品在真空冷冻干燥过程中冻干室内发生微量漏油和判断升华干燥结束点的有效方法。结果表明，质谱仪能检测到冻干室内本底硅油量为1ppb，当硅油泄漏量为1ppm时，采用质谱仪可在实时检测到。
质谱仪又称质谱计，是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2/3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当量关系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识。对于可通过矿石中提取的放射性衰变产物元素的分析测量，可确定矿石的地质年代。质谱方法还可用于有机化学分析，特别是微量杂质分析，测量分子的分子量，为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。由于化合物有着像指纹一样的独特质谱，质谱仪在工业生产中也得到广泛应用。质谱分析法的特点是测试速度快，结果精确。广泛用于地质学、矿物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。特别是随着国内医药事业的发展，对硅油质谱议的需求越来越多。
硅油质谱议主要由真空系统，进样系统，离子源，质量分析器，质谱室，测控系统构造，主控/采集+电源分配/监控/自诊断系统，射频/偶极集成系统，工控+开关电源系统，软件系统构造，外观结构布局构造等构成。
由于质谱议目前属于高新技术，许多关键部件不易采购或需要从国外公司定购。增加了质谱仪的构造制造难度和时间成本。寻找适当的替代产品或方案对于仪器研发制造进度和速度提升具有重要意义。
专利文献CN110100177A公开了一种质谱分析装置，质谱分析装置的显示部所显示的示出调谐结果的画面(60)包括：调谐项目显示部分(62)，其显示所有调谐项目以及针对各调谐项目是否完成了调谐作业的结果；以及可分析条件显示部分(63)，其基于所述结果来显示能够进行分析的条件。调谐项目既可以是单独地显示详细的项目的形态，也可以是按每个组汇总了多个调谐项目的形态。由此，使用者一目了然地获知是否已经进行了在此后想要进行的分析时所需要的调谐。如果假设所需要的调谐项目的调谐作业尚未完成，则能够立即进入针对该调谐项目的(锁定为该调谐项目的)调谐作业。另外，立即获知在当前的调谐状态下是否能够进行此后想要进行的分析，因此使用者在能够进行分析的情况下能够直接开始分析，在不能进行分析的情况下能够进行锁定为在调谐项目显示部分(62)中显示的未完成调谐项目的调谐。该专利的流程构造和技术效果仍然有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法及系统。
根据本发明提供的一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，包括：
步骤S1：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；
步骤S2：采用DIP包装进行小信号放大板上的电源标模块的包装；所述小信号放大板上的电源标模块采用DIP包装；DIP管脚容易与金属质谱室产生短路，而且电源模块没有相同的SMT封装，故在PCB设计时采用特别设计。
步骤S3：对多层线路板进行布局布线，根据DIP PIN脚区与SMD PIN脚区区分信息、BOTTM层线路布局信息，DIP PIN脚区在BOTTM层不能有线路，获取多层线路板布局布线信息；需要处理的线路可利用TOP和INNER2处理；
步骤S4：将线路板的三层、四层光绘底片进行修改，调整三四层板框避开电源模块DIP管脚区
步骤S5：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层，并分别利用数控钻床生成机构孔；
步骤S6：以固定孔对为基准利于塞规对齐线路板的一层、二层与线路板的三层、四层，并且线路板的一层、二层与线路板的三层、四层之间放置半固化片；
步骤S7：将线路板高温高压压合，线路板压合后，保持半固化片与铜箔内层线路之间无缝隙；
步骤S8：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀；
步骤S9：获取基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造结果信息。
优选地，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：利用TOP和INNER2处理对多层线路板进行布局布线。
优选地，所述步骤S5包括：
步骤S5.1：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层。
优选地，所述步骤S5包括：
步骤S5.2：分别利用数控钻床生成机构孔。
优选地，所述步骤S8包括：
步骤S8.1：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。
根据本发明提供的一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，包括：
模块M1：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；所述小信号放大板上的电源标模块采用DIP包装；DIP管脚容易与金属质谱室产生短路，而且电源模块没有相同的SMT封装，故在PCB设计时采用特别设计。
模块M2：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；
模块M3：对多层线路板进行布局布线，根据DIP PIN脚区与SMD PIN脚区区分信息、BOTTM层线路布局信息，DIP PIN脚区在BOTTM层不能有线路，获取多层线路板布局布线信息；需要处理的线路可利用TOP和INNER2处理；
模块M4：将线路板的三层、四层光绘底片进行修改，调整三四层板框避开电源模块DIP管脚区
模块M5：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层，并分别利用数控钻床生成机构孔；
模块M6：以固定孔对为基准利于塞规对齐线路板的一层、二层与线路板的三层、四层，并且线路板的一层、二层与线路板的三层、四层之间放置半固化片；
模块M7：将线路板高温高压压合，线路板压合后，保持半固化片与铜箔内层线路之间无缝隙；
模块M8：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀；
模块M9：获取基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造结果信息。
优选地，所述模块M3包括：
模块M3.1：利用TOP和INNER2处理对多层线路板进行布局布线。
优选地，所述模块M5包括：
模块M5.1：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层。
优选地，所述模块M5包括：
模块M5.2：分别利用数控钻床生成机构孔。
优选地，所述模块M8包括：
模块M8.1：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。
DIP管脚由于PCB左右两边厚度的不同，避免了与金属质谱室腔体的接触而发生短路，从而减少了电子构造时元器件的选型难度，增加了零件使用的灵活性。不但可以加快产品构造与生产进度，也可以选用价格较低的器件而节约成本。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明针对硅油质谱仪研发中的几个关建部件利用PCB构造进行代替；
2、本发明中，DIP管脚由于PCB左右两边厚度的不同，避免了与金属质谱室腔体的接触而发生短路，从而减少了电子构造时元器件的选型难度，增加了零件使用的灵活性。不但可以加快产品构造与生产进度，也可以选用价格较低的器件而节约成本；
3、质谱室内质量分析器中的信号处理后需引出质谱室外，同时质谱室需保持-2PA至-3PA负气压，之前信号引出采用陶瓷Feedthrough。此种配件大部分从国外进口，单价高，采购周期长。且信号引出后需采用线材边接外部线路板，会造成信号衰减，影响仪器测量精度。本发明可以有效解决以上问题，并可使用电路板直接密封，减小组装与构造难度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中DIP元件PIN脚规避台阶板利用TOP和INNER2处理处理线路示意图。
图2为本发明中DIP元件PIN脚规避台阶板把三四层在电源模块的部分删除示意图。
图3为本发明实施例中DIP元件PIN脚规避台阶板完成后的PCB示意图。
图4为本发明实施例中DIP元件PIN脚规避台阶板完成后的PCB焊接后示意图。
图5为本发明实施例中密封用引线台阶板中具体构造图纸示意图。
图6为本发明实施例中密封用引线台阶板中完成后的PCB示意图。
图7为本发明实施例中密封用引线台阶板中完成后的PCB安装后情况示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一、DIP元件PIN脚规避台阶板
构造思路和构造原则：质谱仪研制过程中采取机电一体化构造，为保证信号质量，质谱室与小信号放大板采取紧贴构造，但小信号放大板上的电源标模块采用DIP包装，DIP管脚容易与金属质谱室产生短路，而且电源模块没有相同的SMT封装，故在PCB构造时采用特别构造。
构造方法如下：
本线路板采用四层板(此发明也适合多层板)构造。
布局布线时注意区分DIP PIN脚区与SMD PIN脚区，且DIP PIN脚区在BOTTM层不能有线路。
完成整片板子构造后将三四层光绘底片进行修改，调整三四层板框避开电源模块DIP管脚区。如下图示把三四层在电源模块的部分删除。
分别利用覆铜板成形三四层与一二层。并分别利用数控钻床生成机构孔。
以固定孔对为基准利于塞规对齐一二层与三四层，并且一二层与三四层之间放置半固化片。
高温高压压合，压合后半固化片与铜箔内层线路之间不能有缝隙。
利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。
焊接后情况如图4所示。
发明总结：如上图示DIP管脚由于PCB左右两边厚度的不同，避免了与金属质谱室腔体的接触而发生短路，从而减少了电子构造时元器件的选型难度，增加了零件使用的灵活性。不但可以加快产品构造与生产进度，也可以选用价格较低的器件而节约成本。
二.密封用引线台阶板
构造思路和构造原则：质谱室内质量分析器中的信号处理后需引出质谱室外，同时质谱室需保持-2PA至-3PA负气压，之前信号引出采用陶瓷Feedthrough。此种配件大部分从国外进口，单价高，采购周期长。且信号引出后需采用线材边接外部线路板，会造成信号衰减，影响仪器测量精度。此发明可以有效解决以上问题，并可使用电路板直接密封，减小组装与构造难度。
构造方法：
本线路板采用四层板(此发明也适合多层板)构造。
布局布线时一二层留出密封区域后依常规构造，三四层密封区密封区大小与形状单独构造。
具体构造图纸如下图5所示。
分别利用覆铜板成形三四层与一二层。并分别利用数控钻床生成机构孔。
以固定孔对为基准利于塞规对齐一二层与三四层，并且一二层与三四层之间放置半固化片。
高温高压压合，压合后半固化片与铜箔内层线路之间不能有缝隙。
利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。完成后的PCB如图6所示。
安装时将圆形凸出台阶对应质谱室开孔，上紧螺丝即可，安装后情况如图7。
发明总结：安装后如上侧面视图示电子线路与质谱室保有一定距离，凸出台阶加上橡胶圈与质谱室腔体压合良好。经实际测试，无漏气，无短路情况发生。完全满足硅油质谱仪构造使用情况。起到节约成本，节省时间，改善仪器性能的目的。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，其特征在于，包括：
步骤S1：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；
步骤S2：采用DIP包装进行小信号放大板上的电源标模块的包装；
步骤S3：对多层线路板进行布局布线，根据DIP PIN脚区与SMD PIN脚区区分信息、BOTTM层线路布局信息，DIP PIN脚区在BOTTM层不能有线路，获取多层线路板布局布线信息；
步骤S4：将线路板的三层、四层光绘底片进行修改，调整线路板的三、四层板框避开电源模块DIP管脚区；
步骤S5：成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层，生成机构孔；
步骤S6：以固定孔对为基准利于塞规对齐线路板的一层、二层与线路板的三层、四层，并且线路板的一层、二层与线路板的三层、四层之间放置半固化片；
步骤S7：将线路板压合，线路板压合后，保持半固化片与铜箔内层线路之间无缝隙；
步骤S8：进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀；
步骤S9：获取基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造结果信息。
2.根据权利要求1所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：利用TOP和INNER2处理对多层线路板进行布局布线。
3.根据权利要求1所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S5.1：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层。
4.根据权利要求1所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S5.2：分别利用数控钻床生成机构孔。
5.根据权利要求1所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造方法，其特征在于，所述步骤S8包括：
步骤S8.1：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。
6.一种基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，其特征在于，包括：
模块M1：将质谱室与小信号放大板采取紧贴设置；
模块M2：采用DIP包装进行小信号放大板上的电源标模块的包装；
模块M3：对多层线路板进行布局布线，根据DIP PIN脚区与SMD PIN脚区区分信息、BOTTM层线路布局信息，DIP PIN脚区在BOTTM层不能有线路，获取多层线路板布局布线信息；
模块M4：将线路板的三层、四层光绘底片进行修改，调整线路板的三、四层板框避开电源模块DIP管脚区；
模块M5：成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层，生成机构孔；
模块M6：以固定孔对为基准利于塞规对齐线路板的一层、二层与线路板的三层、四层，并且线路板的一层、二层与线路板的三层、四层之间放置半固化片；
模块M7：将线路板压合，线路板压合后，保持半固化片与铜箔内层线路之间无缝隙；
模块M8：进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀；
模块M9：获取基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造结果信息。
7.根据权利要求6所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，其特征在于，所述模块M3包括：
模块M3.1：利用TOP和INNER2处理对多层线路板进行布局布线。
8.根据权利要求6所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，其特征在于，所述模块M5包括：
模块M5.1：分别利用覆铜板成形线路板的三层、四层与线路板的一层、二层。
9.根据权利要求6所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，其特征在于，所述模块M5包括：
模块M5.2：分别利用数控钻床生成机构孔。
10.根据权利要求6所述的基于台阶式的PCB加工技术的质谱仪电路构造系统，其特征在于，所述模块M8包括：
模块M8.1：利用数控钻床进行钻孔并对基板进行清洗，然后进行电镀。
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