CN114269139A - 一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，所述电磁干扰屏蔽方法中利用以聚酰亚胺膜为绝缘层的柔性印刷电路板代替导电浆料作为“导电夹心层”中的导电层，且电磁干扰屏蔽方法基于水声换能器的结构展开，包括如下步骤：第一次灌注聚氨酯；固化后，粘接；第二次灌注聚氨酯，待其固化。本发明所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其中制成使用的柔性印刷电路板(FPC)，不需要在覆铜上蚀刻出电路，所以其绝缘层上的覆铜是完整的，这层完整的铜箔与换能器金属壳体进行电气连接以实现电磁屏蔽；同时与导电浆料涂层相比，FPC的这种电气连接的可靠性和鲁棒性要远优于前者，这样就解决了使用导电浆料而产生的电气连接的不稳定问题。
Description
技术领域
本发明涉及水声换能器技术领域，尤其是指一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法。
背景技术
水声换能器受到电磁干扰的机理，是外界电磁能量通过传导耦合或辐射耦合的方式，对接收换能器、接收电路和电缆线产生噪声干扰。与发射换能器相比，接收换能器对噪声干扰较敏感。接收换能器中电压幅值一般较低，所以要实现对信号的有效识别，需要对接收到的信号进行高倍数放大。这样会不可避免地带来一个问题，就是在对有用的信号放大的同时，也对噪声干扰进行了放大。即使是根据声波的频率选择合适的滤波电路进行窄带放大，也会将与声波频率成分相近的噪声进行放大，被放大的噪声干扰会对信号处理的准确性造成影响，而换能器需要有屏蔽电磁干扰的显著能力才能提供足够的信噪比。
换能器最外部的包覆材料通常为非金属的聚氨酯或橡胶材料，为了解决电磁干扰问题，就必须在非金属部件的地方进行电磁防护，一般采用在换能器包覆材料表面刷涂导电浆料，烘烤后形成导电层，达到电磁屏蔽效果，然后在外部再浇注一层包覆材料，构建“导电夹心层”的形式。这种刷涂导电浆料，构建“导电夹心层”的电磁屏蔽方式存在很多不足之处：首先，导电浆料烘烤后形成的导电层为了达到屏蔽效果需要和换能器的金属外壳连接，而导电浆料烘烤后形成的导电层因为质地较脆，当内部应力(例如因热膨胀系数与包覆材料不同而产生的应力)较大时，可能产生裂纹，发生脆裂，从而发生与金属外壳电气连接的中断，导致电磁屏蔽的失效；其次，导电浆料烘烤后形成的导电层与包覆材料的粘接性不佳，可能会形成一层反声的界面，影响换能器性能。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中导电浆料烘烤后形成的导电层因为质地较脆，当内部应力较大时，可能产生裂纹，发生脆裂，从而发生与金属外壳电气连接的中断，导致电磁屏蔽的失效的问题，从而提供一种既阻隔水汽渗透，也使得电气连接可靠性和稳定性更好的水声换能器电磁干扰屏蔽方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，所述电磁干扰屏蔽方法中利用以聚酰亚胺膜为绝缘层的柔性印刷电路板代替导电浆料作为“导电夹心层”中的导电层，且电磁干扰屏蔽方法基于水声换能器的结构展开，包括如下步骤：
步骤S1：在水声换能器中金属壳体放置压电陶瓷的型腔中第一次灌注聚氨酯，灌注高度和金属壳体高度一致；
步骤S2：待第一次灌注的聚氨酯固化后，用胶粘剂将FPC粘接在第一次灌注的聚氨酯表面；
步骤S3：在柔性印刷电路板的表面涂覆胶粘剂，再第二次灌注聚氨酯，待其固化。
在本发明的一个实施例中，所述的柔性印刷电路板中设有的导电层与换能器的金属壳体之间通过锡焊以实现电气连接。
在本发明的一个实施例中，所述的聚氨酯经过两次灌注在柔性印刷电路板表面形成了密封包裹层。
在本发明的一个实施例中，所述的柔性印刷电路板以聚酰亚胺为基材，在活性化的聚酰亚胺膜的表面上采用溅射工艺形成镍或者镍合金植晶层，再在镍或镍合金层上溅射薄层铜。
在本发明的一个实施例中，所述的镍或镍合金层上溅射设有薄层铜。
在本发明的一个实施例中，所述的薄层铜通过电镀加厚到规定1mil～3mil的厚度。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其中制成使用的柔性印刷电路板(FPC)，不需要在覆铜上蚀刻出电路，所以其绝缘层上的覆铜是完整的，这层完整的铜箔与换能器金属壳体进行电气连接以实现电磁屏蔽；同时与导电浆料涂层相比，FPC的这种电气连接的可靠性和鲁棒性要远优于前者，这样就解决了使用导电浆料而产生的电气连接的不稳定问题。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中柔性印刷电路板与水声换能器通过电磁干扰屏蔽方法相连的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，所述电磁干扰屏蔽方法中利用以聚酰亚胺膜为绝缘层的柔性印刷电路板3代替导电浆料作为“导电夹心层”中的导电层，且电磁干扰屏蔽方法基于水声换能器的结构展开，包括如下步骤：
步骤S1：在水声换能器中金属壳体1放置压电陶瓷2的型腔中第一次灌注聚氨酯，灌注高度和金属壳体1高度一致；
步骤S2：待第一次灌注的聚氨酯固化后，用胶粘剂将FPC粘接在第一次灌注的聚氨酯表面；
步骤S3：在柔性印刷电路板3的表面涂覆胶粘剂，再第二次灌注聚氨酯，待其固化。
其中的利用柔性印刷电路板(FPC)3作为水声换能器电磁干扰屏蔽方法还能够解决水声换能器的另一重要问题：目前常用的水声密封材料聚醚型聚氨酯的透水系数较大,当换能器在水中长期工作时，会使换能器电绝缘性能逐渐下降，最终无法正常使用。
所述的柔性印刷电路板3中设有的导电层与换能器的金属壳体1之间通过锡焊以实现电气连接。
所述的聚氨酯经过两次灌注在柔性印刷电路板3表面形成了密封包裹层4。
所述的柔性印刷电路板3以聚酰亚胺为基材，在活性化的聚酰亚胺膜的表面上采用溅射工艺形成镍或者镍合金植晶层，再在镍或镍合金层上溅射薄层铜；所述的镍或镍合金层上溅射设有薄层铜；所述的薄层铜通过电镀加厚到规定1mil～3mil的厚度。
进一步地，聚酰亚胺作为一种极性聚合物材料，其与换能器包覆材料如聚氨酯的粘接性要明显强于金属颗粒含量很高的导电浆料与包覆材料的粘接性，粘接性不佳，可能会形成反声界面的问题也得到了解决。
水分子在材料内渗透的驱动力来自材料内外两侧的水分子浓度差。水分子浓度高的一侧的水分子首先吸附在同侧的材料表面，然后逐渐向内部扩散，这种扩散被称为活化扩散。当水分子到达聚合物另一侧的表面时，由于这一侧环境中水分子浓度小，水分子解吸附并且以气体形式进入周围环境中。FPC中的铜箔虽然很薄，但是金属是一种原子间排布非常紧密的材料，水汽在其中的溶解度非常小，水汽的渗透路径被其阻断，目前常用的水声密封材料聚醚型聚氨酯的透水系数为10-6g·cm/cm2·h·mmHg的数量级，有研究显示金属箔的透水系数为10-13g·cm/cm2·h·mmHg的数量级，与聚醚型聚氨酯相比金属箔可以近似认为完全不透水。本发明中使用的FPC中的铜箔是完整未经蚀刻的，所以能有效的阻隔水汽的渗透从而延长换能器的使用寿命，提高换能器的可靠性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，所述电磁干扰屏蔽方法中利用以聚酰亚胺膜为绝缘层的柔性印刷电路板(3)代替导电浆料作为“导电夹心层”中的导电层，且电磁干扰屏蔽方法基于水声换能器的结构展开，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：在水声换能器中金属壳体(1)放置压电陶瓷(2)的型腔中第一次灌注聚氨酯，灌注高度和金属壳体(1)高度一致；
步骤S2：待第一次灌注的聚氨酯固化后，用胶粘剂将FPC粘接在第一次灌注的聚氨酯表面；
步骤S3：在柔性印刷电路板(3)的表面涂覆胶粘剂，再第二次灌注聚氨酯，待其固化。
2.根据权利要求1所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其特征在于：所述的柔性印刷电路板(3)中设有的导电层与换能器的金属壳体(1)之间通过锡焊以实现电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其特征在于：所述的聚氨酯经过两次灌注在柔性印刷电路板(3)表面形成了密封包裹层(4)。
4.根据权利要求1所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其特征在于：所述的柔性印刷电路板(3)以聚酰亚胺为基材，在活性化的聚酰亚胺膜的表面上采用溅射工艺形成镍或者镍合金植晶层，再在镍或镍合金层上溅射薄层铜。
5.根据权利要求3所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其特征在于：所述的镍或镍合金层上溅射设有薄层铜。
6.根据权利要求4所述的一种水声换能器电磁干扰屏蔽方法，其特征在于：所述的薄层铜通过电镀加厚到规定1mil～3mil的厚度。
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