一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器、瞬态温度监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器、瞬态温度监测系统和方法，所述瞬态温度监测系统包括：位于任意两个需要监测瞬态温度的PCB板之间的薄膜热电偶传感器，且所述薄膜热电偶传感器经由PCB板压合工艺和参数与各所述半固化片和多个PCB板压合成整体；多个半固化片和中间不同层数的PCB板；与所述薄膜热电偶传感器连接的冷端补偿器；与所述冷端补偿器连接的信号放大模块；与所述信号放大模块连接的数据采集模块；以及计算机和上位机软件。本发明专利技术实现了对PCB板层间温度的实时准确测量；其具有响应迅速、定位准确方便、测量精度高等优点。

A thin film thermocouple temperature sensor embedded with multi-layer PCB board, transient temperature monitoring system and method

The invention discloses a thin film thermocouple temperature sensor embedded in a multi-layer PCB board, a transient temperature monitoring system and a system for monitoring the temperature. The transient temperature monitoring system comprises a thin film thermocouple sensor located between any two PCB boards that need to monitor the transient temperature, and the thin film thermocouple sensor is pressed through a PCB board process. The parameters and the semi-solidified sheets and a plurality of PCB sheets are pressed together to form a whole; a plurality of semi-solidified sheets and a plurality of PCB sheets with different layers in the middle; a cold-end compensator connected with the thin film thermocouple sensor; a signal amplification module connected with the cold-end compensator; a data acquisition module connected with the signal amplification module; and a meter. Computer and host computer software. The invention realizes the real-time accurate measurement of the interlaminar temperature of the PCB board, and has the advantages of rapid response, accurate positioning, high measurement precision and the like.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器、瞬态温度监测系统和方法
本专利技术属于传感器
，具体的是涉及一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器、瞬态温度监测系统和方法，其适用于监测多层PCB板运行和加工过程中温度的高精密测量领域。
技术介绍
随着计算机、移动设备、通讯设施等行业的高速发展，相关电子产品正向着智能化、高密度、集成化、小型化的方向发展，印制电路板(PCB)作为电子元器件的连接和支撑体，在电子产品中起中继传输作用，高密度集成化的电子产品对PCB板的质量提出了更高的要求。其中，PCB板的层间温度是影响PCB板质量和各种电子产品寿命的一个重要因素，PCB板层间温度一直是业界所关心以及很难解决的技术难题，在PCB板钻削加工过程中过高的层间温度可能导致钻孔质量降低甚至造成PCB板绝缘和联接失效等问题。运行过程中一旦PCB板的层间温度超过PCB板所能承受的阈值则会引起PCB板烧毁、电路的短路、断路等情况，给生命财产造成巨大损失。目前，PCB板温度测量方法主要是非接触式红外线测量和接触式感温涂层测量。其中，非接触式红外线测量主要测量的是PCB板表面的平均温度，不能测量中间各层的准确温度数据，而接触式感温涂层测量虽能直接测量每层的温度数据，但在用显微镜观察其显色直径过程中存在较大误差从而导致测量温度数据的较大误差。以上各测量方法很难满足测量要求且目前尚无准确测量的有效方法。
技术实现思路
鉴于现有技术无法对多层PCB板的层间瞬态温度进行准确、实时测量的技术难题，本专利技术提出了一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器、瞬态温度监测系统和方法，以解决现有技术中所存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器，其特征在于，包括：单层覆铜板；沉积于所述单层覆铜板表面的绝缘薄膜；沉积于所述绝缘薄膜上的第一薄膜热电极；与所述第一薄膜热电极相互搭接以构成热接点的第二薄膜热电极；沉积于薄膜热电偶热接点表面的保护薄膜；作为第一薄膜热电极的引线的第一补偿导线；作为第二薄膜热电极的引线的第二补偿导线；以及与所述镀有薄膜热电偶的单层覆铜板进行压合以构成薄膜热电偶传感器保护板的单层覆铜板。进一步的，所述第一薄膜热电极为两个分别沿热电偶轴线对称分布的矩形薄膜热电极；所述第二薄膜热电极为沿热电偶轴线对称分布的一端与两个第一薄膜热电极均相互搭接的T型薄膜热电极，两个热电极相搭接重合的部分为热接点。进一步的，所述单层覆铜板由铜箔材料层-半固化片-铜箔材料层根据PCB板压合工艺和参数依次叠加压合而成。进一步的，所述半固化片为经过处理的玻璃纤维布，浸渍上环氧树脂胶液，再经热处理(预烘)制成的薄片材料。进一步的，所述绝缘薄膜为采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压间歇性沉积制备而成的SiO2薄膜；所述第一薄膜热电极以及第一补偿导线均采用镍铬合金材料制备；所述第二薄膜热电极以及第二补偿导线均采用镍硅合金材料制备；所述保护薄膜为采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压间歇性沉积制备而成的SiOxNy保护薄膜。本专利技术的另一目的是要提供一种基于所述薄膜热电偶传感器的瞬态温度检测系统，其包括：位于任意需要监测瞬态温度的PCB板之间的薄膜热电偶传感器，且所述薄膜热电偶传感器经由PCB板压合工艺和参数与所述多个半固化片和PCB板压合成整体；多个PCB板；多个半固化片，每一半固化片均位于两个所述PCB板之间；与所述薄膜热电偶传感器连接的冷端补偿器；与所述冷端补偿器连接的信号放大模块；与所述信号放大模块连接的数据采集模块；以及计算机上位机软件，其用于对所述薄膜热电偶传感器感应的温度数据进行实时采集、存储以及监测。本专利技术的另一目的是要提供一种基于所述薄膜热电偶传感器的瞬态温度检测方法，其包括：S1、根据实际需要将多个半固化片和PCB板以及至少一个所述薄膜热电偶传感器根据PCB板压合工艺和参数压合成整体，所述薄膜热电偶传感器被置于任意两个需要监测瞬态温度的半固化片和中间层PCB板之间；S2、通过导线与所述薄膜热电偶传感器的第一补偿导线、第二补偿导线分别连接，在对连接点绝缘处理后放置于冷端补偿器中；使得从冷端补偿器中引出的导线与信号放大器输入端连接；信号放大器输出端与数据采集模块连接；数据采集模块与计算机连接，计算机安装有用于对所述薄膜热电偶传感器感应的温度数据进行实时采集、存储以及监测的上位机软件；S3、通过计算机上位机软件对热电偶传感器的数据进行实时监测。进一步的，所述数据采集模块为多通道采集模块，其能够同时与多个薄膜热电偶传感器连接。进一步的，所述每一个热电偶传感器包含两个薄膜热电偶独立工作，能够对同一温度点进行两次测量，可进一步提高测量精度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过将在单层覆铜板上镀有薄膜热电偶构成的薄膜热电偶传感器直接嵌入在任意两个需要监测温度的PCB板层内，当与监测系统连接时可以实现对PCB板层间温度的实时准确测量；具有响应迅速、定位准确方便、测量精度高等优点。附图说明图1是本专利技术所述的薄膜热电偶传感器整体结构图；图2是本专利技术薄膜热电偶传感器分层显示图；图3是薄膜热电偶薄膜电极细节图；图4是本专利技术在多层PCB板温度测量中的安装示意图；图5是本专利技术瞬态温度检测系统的工作框图。图中：1.作为保护板的单层覆铜板，2.SiOxNy保护薄膜，3.第一薄膜热电极，4.绝缘保护胶，5.第一补偿导线，6.单层覆铜板，7.第二薄膜热电极，8.第二补偿导线，9.SiO2绝缘薄膜，10.导电银胶，11.半固化片，12.中间不同层数的PCB板，A、B.薄膜热电偶热接点，M.嵌入多层PCB板薄膜热电偶传感器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-图4所示，本专利技术提出了一种在PCB板嵌入薄膜热电偶的薄膜热电偶传感器，其特征在于，包括：经过清洗抛光的单层覆铜板6；沉积于所述单层覆铜板上的薄膜热电偶；以及与所述单层覆铜板根据PCB板压合工艺和参数进行压合以构成薄膜热电偶传感器的单层覆铜板保护板1。进一步的实例1，所述薄膜热电偶包括：沉积于PCB基板表面的绝缘薄膜；沉积于所述绝缘薄膜上的第一薄膜热电极3；与所述第一薄膜热电极相互搭接以构成热接点A、B的第二薄膜热电极7；作为第一薄膜热电极的引线的第一补偿导线；作为第二薄膜热电极的引线的第二补偿导线；以及保护薄膜。结合实例1进一步的实例2，所述第一薄膜热电极为两个分别沿热电偶轴线对称分布的矩形薄膜热电极；所述第二薄膜热电极为沿热电偶轴线对称分布的一端与两个第一薄膜热电极均相互搭接的T型薄膜热电极；其中，所述第一薄膜热电极与第二薄膜热电极沿热电偶轴线对称分布且两者连接形成沿热电偶轴线对称分布的矩形重合部分称为热接点(即测量端)，所述保护薄膜沉积于所述除两种薄膜热电极与补偿导线连接点之外的薄膜热电极表面上。结合实例2进一步的实例3，所述绝缘薄膜为采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压间歇性沉积制备而成的SiO2绝缘薄膜9；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器，其特征在于，包括：单层覆铜板；沉积于所述单层覆铜板表面的绝缘薄膜；沉积于所述绝缘薄膜上的第一薄膜热电极；与所述第一薄膜热电极相互搭接以构成热接点的第二薄膜热电极；沉积于薄膜热电偶热接点表面的保护薄膜；作为第一薄膜热电极的引线的第一补偿导线；作为第二薄膜热电极的引线的第二补偿导线；以及与所述镀有薄膜热电偶的单层覆铜板进行压合以构成薄膜热电偶传感器保护板的单层覆铜板保护板。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入多层PCB板的薄膜热电偶温度传感器，其特征在于，包括：单层覆铜板；沉积于所述单层覆铜板表面的绝缘薄膜；沉积于所述绝缘薄膜上的第一薄膜热电极；与所述第一薄膜热电极相互搭接以构成热接点的第二薄膜热电极；沉积于薄膜热电偶热接点表面的保护薄膜；作为第一薄膜热电极的引线的第一补偿导线；作为第二薄膜热电极的引线的第二补偿导线；以及与所述镀有薄膜热电偶的单层覆铜板进行压合以构成薄膜热电偶传感器保护板的单层覆铜板保护板。2.根据权利要求1所述的薄膜热电偶传感器，其特征在于：所述第一薄膜热电极为两个分别沿热电偶轴线对称分布的矩形薄膜热电极；所述第二薄膜热电极为沿热电偶轴线对称分布且两端分别与两个第一薄膜热电极相互搭接的T型薄膜热电极，所述第一薄膜热电极与所述第二薄膜热电极相搭接重合的部分为热接点。3.根据权利要求1所述的薄膜热电偶传感器，其特征在于：所述绝缘薄膜为采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压间歇性沉积制备而成的SiO2薄膜；所述第一薄膜热电极以及第一补偿导线均采用镍铬合金材料制备；所述第二薄膜热电极以及第二补偿导线均采用镍硅合金材料制备；所述保护薄膜为采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压间歇性沉积制备而成的SiOxNy保护薄膜，且薄膜电极形状与热接点大小、位置通过设计掩膜进行控制。4.根据权利要求1所述的薄膜热电偶传感器，其特征在于：所述单层覆铜板由铜箔材料层-半固化片-铜箔材料层根据PCB板压合工艺和参数依次叠加压合而成。5.一种瞬态温度监测系统，其特征在于包括：如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔云先，牟瑜，刘秋雨，杨琮，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21