CN113451499B - 一种压电晶片主动传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压电晶片主动传感器封装结构，属于机电阻抗技术领域。该压电晶片主动传感器封装结构包括柔性电路板、压电晶片主动传感器和射频同轴转接头；以绝缘的柔性薄膜作为基材，通过电镀或沉积方式分别在柔性薄膜的两个表面上形成金属层，制成印刷电路；压电晶片主动传感器和射频同轴转接头安装在柔性电路板上，三者进行电连接；通过对压电晶片主动传感器进行封装，使压电晶片主动传感器表面无需粘贴或焊接测试信号线即可完成测试，实现了压电晶片主动传感器和测试仪器的直接互连，加快了压电晶片主动传感器的安装效率，并因为柔性薄膜的保护，提高压电晶片主动传感器的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于机电阻抗技术领域，涉及一种压电晶片主动传感器封装结构。
背景技术
目前，机电阻抗技术属于测量精度较高，不破坏被监测结构完整性，并且不损害或不影响被监测结构未来使用性能或用途而进行检测的一种比较好的检测方法。机电阻抗技术是将压电晶片主动传感器利用环氧树脂胶粘贴于被测结构表面，对被测结构进行检测或监测的一种技术即利用压电晶片的正逆压电效应和机电耦合特性获取被测结构的机械阻抗信息。在进行机电阻抗测试过程中，目前是采用粘贴或焊接的方式将测试信号线从压电晶片主动传感器电极表面引出。但这种方式存在以下问题：
1)安装过程中由于操作不当，压电晶片主动传感器可能会出现破损，导致性能缺陷；
2)粘贴操作需要经验丰富的操作者在现场进行，且需要长时间保持压力以确保导电性能，等待时间长；
3)焊接操作需要经验丰富的操作者在现场进行，且需要控制焊接温度和电烙铁与压电晶片主动传感器的接触时间；
4)胶层性能受环境因素影响大(温度、湿度)，难以确保粘贴质量；
5)焊点质量很难保证一致，难以确保焊接质量；
6)压电晶片主动传感器使用过程中暴露在恶劣的环境中，极易对压电晶片主动传感器造成损坏；
因此需要一种加快压电晶片主动传感器的安装效率和提高压电晶片主动传感器的耐久性的压电晶片主动传感器封装结构。
发明内容
因此，本发明的目的是解决目前采用粘贴或焊接的方式将测试信号线从压电晶片主动传感器电极表面引出的问题。加快压电晶片主动传感器的安装效率和提高压电晶片主动传感器的耐久性，提出一种压电晶片主动传感器封装结构。
本发明的技术方案如下：
一种压电晶片主动传感器封装结构，包括柔性电路板2、压电晶片主动传感器1和射频同轴转接头3；柔性电路板2分为A、B两面，A面带有印刷电路A210，B面带有印刷电路B211，两面印刷电路为不同图案；印刷电路是以绝缘的柔性薄膜208作为基材，通过电镀或沉积方式分别在柔性薄膜208上下表面形成的金属层；印刷电路A210设有三个金属点，2号金属点A202和3号金属点A203位于横轴线上，二者半径相同；1号金属点A201和2号金属点A202位于纵轴线上，1号金属点A201半径大于2号金属点A202；印刷电路B211的1号金属点B204和2号金属点B205位于横轴线上，二者半径相同；四个方形金属点206分别位于印刷电路B211一侧正方形的四个顶点处；印刷电路A210和印刷电路B211表面分别覆盖具有绝缘作用的A面覆膜207和B面覆膜209；1号金属点A201和3号金属点A203暴露在外部；1号金属点B204和方形金属点206暴露在外部；2号金属点A202与1号金属点B204位于柔性电路板2同一纵轴实现连通，3号金属点A203与2号金属点B205位于柔性电路板2同一纵轴实现连通；压电晶片101位于压电晶片主动传感器1的电极A102和电极B103之间；压电晶片主动传感器1和射频同轴转接头3安装在柔性电路板2的不同表面，压电晶片主动传感器1的电极A102或电极B103牢固粘接在印刷电路A210的1号金属点A201上，射频同轴转接头3通过射频同轴转接头焊接点301对应焊接在印刷电路B211的方形金属点206上；带有压电晶片主动传感器1和射频同轴转接头3的柔性电路板2粘贴在被监测结构4表面。
所述的柔性电路板2的厚度小于0.15mm。
本发明的有益效果：通过对压电晶片主动传感器进行封装，使压电晶片主动传感器表面无需粘贴或焊接测试信号线即可完成测试，实现了压电晶片主动传感器和测试仪器的直接互连，加快了压电晶片主动传感器的安装效率，并因为柔性薄膜的保护，提高压电晶片主动传感器的耐久性。
附图说明
图1是本发明安装在被监测结构表面示意图。
图2是本发明封装后的压电晶片主动传感器示意图。
图3是本发明印刷电路A面布线图示意图。
图4是本发明印刷电路B面布线图示意图。
图5是本发明柔性电路板A面绝缘覆膜示意图。
图6是本发明柔性电路板B面绝缘覆膜示意图。
图7是本发明柔性电路板结构示意图
图8是本发明射频同轴转接头焊接点示意图。
图9是本发明压电晶片主动传感器示意图。
图中：1压电晶片主动传感器；2柔性电路板；3射频同轴转接头；4被监测结构；101压电晶片；102电极A；103电极B；2011号金属点A；2022号金属点A；203 3号金属点A；2041号金属点B；205 2号金属点B；206方形金属点；207A面覆膜，208柔性薄膜，209B面覆膜，210印刷电路A，211印刷电路B，301射频同轴转接头焊接点。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明利用柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，其是用绝缘的柔性薄膜208作为基材，通过电镀或沉积方式在柔性薄膜的两个表面上形成金属层，分别制成印刷电路A210和印刷电路B211。柔性电路板2厚度小于0.15mm。本发明包括带有印刷电路的柔性电路板2、压电晶片主动传感器1、射频同轴转接头3。
以下结合附图对本发明一种压电晶片主动传感器封装方法和封装结构作进一步详细描述。
参照图3，图4，在柔性电路板2的A和B两面分别电镀或沉积有不同的印刷电路A210和印刷电路B211。2号金属A202与1号金属点B204连通。3号金属点A203与2号金属点B205连通。
参照图5，图6，图7，在柔性电路板2表面覆盖有绝缘覆膜。A和B两面覆膜图案不同，可以暴露出不同金属点。1号金属点A201和3号金属点A203暴露在外部。1号金属点B204和方形金属点206暴露在外部。
参照图2，图3，图4，图7，图9，进行封装之前，使用丙酮或其他有机溶剂，去除压电晶片101、柔性薄膜208电路和射频同轴接头焊接点301表面油渍或其他有机污染物。将柔性电路板2固定，利用环氧树脂胶将压电晶片主动传感器1的电极A102或电极B103与印刷电路A210的1号金属点A201牢固粘接。再将射频同轴转接头焊接点301与印刷电路B211的方形金属点206牢固焊接。
参照图1，将上述封装完成的压电晶片主动传感器1安装在被监测结构表面上，对被监测结构仅需清除其表面油漆、碎屑和氧化物后，即可将封装完成的压电晶片主动传感器粘贴在被监测结构表面，无需从压电晶片主动传感器电极表面引出测试信号线。
用万用表对1号金属点B204和2号金属点B205进行焊接和粘接质量检查，确认各部分连接良好，工作正常，即可开始测试。
Claims (2)
1.一种压电晶片主动传感器封装结构，其特征在于，该主动传感器封装结构包括柔性电路板(2)、压电晶片主动传感器(1)和射频同轴转接头(3)；柔性电路板(2)分为A、B两面，A面带有印刷电路A(210)，B面带有印刷电路B(211)，两面印刷电路为不同图案；印刷电路是以绝缘的柔性薄膜(208)作为基材，通过电镀或沉积方式分别在柔性薄膜(208)上下表面形成的金属层；印刷电路A(210)设有三个金属点，2号金属点A(202)和3号金属点A(203)位于横轴线上，二者半径相同；1号金属点A(201)和2号金属点A(202)位于纵轴线上，1号金属点A(201)半径大于2号金属点A(202)；印刷电路B(211)的1号金属点B(204)和2号金属点B(205)位于横轴线上，二者半径相同；四个方形金属点(206)分别位于印刷电路B(211)一侧正方形的四个顶点处；印刷电路A(210)和印刷电路B(211)表面分别覆盖具有绝缘作用的A面覆膜(207)和B面覆膜(209)；1号金属点A(201)和3号金属点A(203)暴露在外部；1号金属点B(204)和方形金属点(206)暴露在外部；2号金属点A(202)与1号金属点B(204)位于柔性电路板(2)同一纵轴实现连通，3号金属点A(203)与2号金属点B(205)位于柔性电路板(2)同一纵轴实现连通；压电晶片(101)位于压电晶片主动传感器(1)的电极A(102)和电极B(103)之间；压电晶片主动传感器(1)和射频同轴转接头(3)安装在柔性电路板(2)的不同表面，压电晶片主动传感器(1)的电极A(102)或电极B(103)牢固粘接在印刷电路A(210)的1号金属点A(201)上，射频同轴转接头(3)通过射频同轴转接头焊接点(301)对应焊接在印刷电路B(211)的方形金属点(206)上；带有压电晶片主动传感器(1)和射频同轴转接头(3)的柔性电路板(2)粘贴在被监测结构(4)表面。
2.根据权利要求1所述的压电晶片主动传感器封装结构，其特征在于，所述的柔性电路板(2)的厚度小于0.15mm。
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