挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器制造技术

本发明专利技术公开了在一挠性的基板整板上设置3个单轴加速度传感器，基板弯折构成立方体结构，使3个单轴加速度传感器形成正交。本发明专利技术的挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器基于单轴加速度传感器，采用挠性材料设计了简单实用的一体化载体，通过挠性载体弯、折实现了3D立体组装的微小型3轴振动传感器，从而避免了刚性基板正交互连的复杂组装要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了在一挠性的基板整板上设置3个单轴加速度传感器，基板弯折构成立方体结构，使3个单轴加速度传感器形成正交。本专利技术的挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器基于单轴加速度传感器，采用挠性材料设计了简单实用的一体化载体，通过挠性载体弯、折实现了3D立体组装的微小型3轴振动传感器，从而避免了刚性基板正交互连的复杂组装要求。【专利说明】挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器
本专利技术涉及一种挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器，属于电子
。
技术介绍
3轴振动传感器用来测量3维坐标系的X、Y、Z方向的振动加速度特性。一般3轴振动传感器以3个单轴加速度传感器芯片为核心，外加对传感器信号处理变换的信号处理电路、供电电源、以及必要的EMC保护网络等构成。 由于要测量3个轴向的振动加速度，因此需要将3个传感器芯片依据其各自的敏感方向正交组装后刚性安装于传感器外壳内壁，也就是需要3个独立分离的基板载体。如图1示意。因此不同于平面组装的普通电子线路板。 正交组装时，分别在3个正交方向基板上的传感器及信号处理部分需要实现电源、地、信号线互连。目前常用的基板是FR4材料的PCB基板或其他如AL2O3基板，这些都是刚性材料基板，在设计微小型传感器时，由于组装空间及体积要求苛刻，有以下缺点:O3个独立正交的基板之间互连连线多，互连工艺过程复杂；2)制造成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器，可减少连线，降低工艺复杂度，节省制造成本。 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器，其特征是，在一挠性的基板整板上设置3个单轴加速度传感器，基板弯折构成立方体结构，使3个单轴加速度传感器形成正交。 基板具有弯折构成立方体6个面的6块，6块在展开的基板整板上形成十字形交叉排列，其中，位于交叉点的中心块具有一安装通孔，中心块的四周向外延伸四个块，其中两个相邻的块上分别设置一 X方向传感器和一 Y方向传感器，与Y方向传感器相对的块上设置电源及EMC保护网络，与X方向传感器相对的块上具有一引线通孔；Υ方向传感器所在的块继续向外延伸形成的一个块上设置Z方向传感器，X、Y、Z方向传感器均为所述单轴加速度传感器。 挠性基板弯折后形成的立方体结构安装于金属外壳的壳体内。 金属外壳其中一个侧面上设置安装孔，用于与一带内螺纹的螺钉孔道连接；与该侧面相邻的其中一个面上设置引线孔，用于与一体化金属盖板电缆线引出颈孔连接，使一体化金属盖板电缆线引出颈孔与金属外壳内部形成贯通。 所述一体化金属盖板电缆线引出颈孔内通过密封圈紧固螺钉组装有防水密封圈。 基板上的X、Y、Z方向传感器还分别连接一信号处理电路，信号处理电路与其所连接的传感器位于同一块上。 本专利技术所达到的有益效果:本专利技术的挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器基于单轴加速度传感器，采用挠性材料设计了简单实用的一体化载体，通过挠性载体弯、折实现了 3D立体组装的微小型3轴振动传感器，从而避免了刚性基板正交互连的复杂组装要求，可减少连线，降低工艺复杂度，节省制造成本。 【专利附图】【附图说明】 图1正交组装示意图；图2电路原理框图；图3外形不意图；图4部件结构示意图；图5接性基板几何尺寸不意图；图6挠性基板结构弯折及安装示意图；图中，1:金属外壳；11:安装孔；12:引线孔；2:螺钉孔道(内螺纹)；3:一体化金属盖板电缆线引出颈孔；4、5:防水密封圈；6:密封圈紧固螺钉；7:基板；71:安装孔；72:引线孔。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 I “挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器”特点1.1技术方案本设计是基于单轴加速度传感器，采用挠性材料设计了简单实用的一体化载体，通过挠性载体弯、折实现了 3D立体组装的微小型3轴振动传感器，从而避免了刚性基板正交互连的复杂组装要求。 a)电原理结构本专利技术的3轴振动传感器技术方案以3个单轴加速度传感器芯片为核心，外加对传感器信号处理变换的信号处理电路、供电电源、及必要的EMC保护网络等构成。电气原理示意如图2示意。 b)外形要求本设计要求的传感器外形尺寸(20.4mmX20.4mmX20.4mm,外形图如图3示意。 c)封装结构:按照上面外形，采用铝合金金属外壳，壁厚1.5mm，5芯屏蔽电缆引出电源、地、X、Y、Z向传感器输出信号。 d)加工工艺:采用挠性材料基板，实现传感器芯片及电源、信号处理等元器件互连，回流焊工艺组装。 1.2方案优点本设计采用了挠性材料基板，具有以下优点: a)采用了挠性材料基板，实现了基板的整体一体化。 如果采用刚性基板，则至少需要3个独立分离的基板，且3个分离的基板需要相互垂直正交组装(参考图1示意)。 采用挠性材料基板，通过对挠性基板的弯、折实现3轴传感器正交组装，实现了基板的整体一体化。 b)结构简单，工艺过程简单，电气连接可靠性好，生产效率高。 如果是3个分离基板，每个基板都需要提供供电电源、共地地线以及传感器输出信号线引出。而金属壳体内部尺寸仅为17mmX17mmX 17mm，而且在这个空间范围内还有Φ 5.5mmX 7.7mm螺母，在上述的空间实现3个独立分离基板的互连焊接，工艺加工复杂，连接可靠性差，生产效率低。 采用挠性材料基板，完全避免了上述刚性基板工艺组装问题。 2设计及实施2.1外壳金属结构件设计如图4示意，金属外壳I呈立方体结构，内部空腔用于安装挠性基板，金属外壳I其中一个侧面上设置安装孔11，用于焊接一带内螺纹的螺钉孔道2，螺钉孔道2可螺纹连接螺钉；与该侧面相邻的其中一个面上设置一引线孔12，用于与一体化金属盖板电缆线引出颈孔3焊接，使一体化金属盖板电缆线引出颈孔3与金属外壳I内部空腔形成贯通。一体化金属盖板电缆线引出颈孔3内通过密封圈紧固螺钉6组装有防水密封圈4、5。本实施例中金属外壳I构成的立方体内部空间为17.3 mmX 17.3 mmX 17.3mm。 2.2挠性基板几何结构及尺寸设计为适应图4外壳内部结构，需要对挠性基板几何尺寸计算设计。由于金属外壳结构件内部空间小，考虑粘接胶厚度及柔性板弯角度，设计的基板结构、尺寸外形如图5示意。挠性的基板7为一块整板，包含可弯折构成立方体的6个面的6块构成，6块在展开的基板整板上形成十字形交叉排列，其中，位于交叉点的中心块具有一安装孔71，可容纳螺钉孔道2，中心块的周围的四个块中，其中两个相邻的块上分别设置一 X方向传感器及信号处理电路73和一 Y方向传感器及信号处理电路74，与Y方向传感器及信号处理电路74相对的块上设置电源及EMC保护网络76，与X方向传感器及信号处理电路73相对的块上具有一引线孔72。Y方向传感器及信号处理电路74所在的块向外延伸的一个块上设置Z方向传感器及信号处理电路75。X、Y、Z方向传感器均为单轴加速度传感器芯片。 按照图5设计的挠性基板几何尺寸，弯折后形成一立方体结构安装于金属外壳I的壳体内，如图6示意，并且使基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挠性电路板立体组装的微小型3轴振动传感器，其特征是，在一挠性的基板整板上设置3个单轴加速度传感器，基板弯折构成立方体结构，使3个单轴加速度传感器形成正交。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张君利，周冬莲，朱凤仁，邓闯，唐波，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32