一种线路板的多物理量测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术涉及线路板设计与制造领域,具体为一种线路板的多物理量测量系统及测量方法,本发明专利技术通过在制作线路板的板材内设置用于测量物理量的电阻单元，再将各电阻单元均与电源及电子电流计串联，即可以测量出线路板工作时的各物理量，简单高效的完成线路板内部的各物理量的测量与输出，本发明专利技术不仅在线路板的使用过程中可以测量出线路板的各物理量，而且在线路板生产和装配中也能测量出线路板的各物理量，实现了线路板技术指标的实时监控，提高了产品品质的稳定性。

A multi physical quantity measuring system and measuring method for circuit board

The present invention relates to the field of design and manufacturing of circuit board, the circuit board for multi physical quantity measurement system and the measurement method of the invention which is arranged in the circuit board for making sheet resistance unit for measuring physical quantities, then the resistance unit and the power supply and electronic current meter series, which can be of various physical quantities the measured circuit board work, measurement and output of the internal circuit board to complete the various physical quantities of simple and efficient, the invention is not only used in circuit board can measure the physical quantity of circuit board, but also can measure the physical quantity of circuit board in circuit board production and assembly. To realize the real-time monitoring of circuit board technology index, improve the stability of product quality.

【技术实现步骤摘要】
一种线路板的多物理量测量系统及测量方法
本专利技术涉及线路板设计与制造领域，尤其涉及一种线路板的多物理量测量系统及测量方法。
技术介绍
目前，线路板技术指标缺乏监控手段，主要表现为以下三个方面：一、缺乏对PCB板内温度分布的有效监控。在IT产业中，对于产热主要元件IC的温度监控目前已有比较成熟的方案，一般主要是通过外接测温芯片实现对PCB表层的温度监控，但是对于PCB的内部温度却缺少温控措施。随着线路密度、信号频率和元件排布密集度的升高，除了IC外的PCB的产热也是不能忽略的。如电源板类的产品，通过PCB的电流强度大，产生的热量高，过热是导致PCB失效的一个重要原因。二、缺乏对PCB板内应力的有效监控。目前线路板的层内法向应力过大是线路板产生分层爆板的重要原因。现有的线路板制造技术，从设计到生产制造，再到下游组装，都缺乏一个对线路板内应力分布的直观的表征手段。往往是等到线路板爆板或者分层了才会就特例进行报废分析，而在生产组装过程中未产生问题的其他“合格板”是有可能会存在局部应力过大的隐患的，这些“合格板”在长期使用过程中就会暴露出问题，特别是在要求较高的军工、医疗、航天电子产品，一旦出问题就会造成无法挽回的损失。三、缺乏对电磁环境仿真结果的精准验证。在IT设计行业中，通过软件算法进行电磁环境仿真是复杂电子系统设计的必经一环，虽然在一定程度上可以模拟电磁环境，但是通过软件算法进行的电磁环境仿真与真实环境相比仍然存在一定的误差。而且对于密集排布的电子系统而言，由于其内部空间狭小，在不破坏电磁分布的前提下测量电磁场的分布是很困难的，由于验证手段十分有限，所以仿真结果与实际结果是否接近难以验证。上述这些问题已经在实际的应用中对用户造成极大的困扰。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种通过在线路板上设置用于测量物理量的电阻单元的线路板的多物理量测量系统及测量方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种线路板的多物理量测量系统，制作线路板的板材包括绝缘层、导电的铜箔线路及至少一个模块化用于测量物理量的电阻单元，电阻单元根据物理量的测量需要设置在绝缘层上，电阻单元通过铜箔线路与电源及电子电流计串联。进一步，各电阻单元通过测量系统与电源及电子电流计串联，各电阻单元均设有引脚，测量系统对应各引脚均设有顺序开关，各引脚均连接顺序开关。进一步，测量系统设有用于发出时序信号的时序逻辑激发器，时序逻辑激发器通过时序逻辑按顺序激活顺序开关并导通测量的引脚，测量系统还设有用于输出每个电阻单元回路的电流电压测量值的数据输出端。进一步，电阻单元的两端还设有导电的铜箔单元。进一步，铜箔单元垂直于电流方向的宽度大于等于电阻单元垂直于电流方向的宽度。进一步，电阻单元的面积电阻率高于铜箔单元的面积电阻率两个数量级以上。进一步，测量系统还设有GND接地端，电源为恒压源或者是恒流源。进一步，电阻单元包括磁敏、热敏及力敏材料的电阻单元。还提供一种采用多物理量测量系统来测量线路板物理量的方法，具体步骤如下：在线路板工作前，测量并记录电阻单元的初始阻值；在线路板工作时，时序逻辑激发器依次激活顺序开关并导通测量的引脚，输出并记录每个电阻单元回路的电流及电压测量值；通过电流及电压测量值计算实时阻值，将实时阻值与初始阻值做比较，测得线路板的物理量。进一步，测量初始阻值时，对于测量磁敏的电阻单元测量零磁场时的电阻阻值；对于测量热敏的电阻单元测量各阶段温度下的电阻阻值；对于测量力敏的电阻单元测量零应力时的电阻阻值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在制作线路板的板材内设置用于测量物理量的电阻单元，再将各电阻单元均与电源及电子电流计串联，即可以测量出线路板工作时的各物理量，简单高效的完成线路板内部的各物理量的测量与输出，本专利技术不仅在线路板的使用过程中可以测量出线路板的各物理量，而且在线路板生产和装配中也能测量出线路板的各物理量，实现了线路板技术指标的实时监控，提高了产品品质的稳定性。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是实施例中所述线路板的多物理量测量系统的结构示意图。具体实施方式为了更充分的理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步介绍和说明。实施例参照图1，本实施例提供一种线路板的多物理量测量系统，制作线路板的板材包括绝缘层1、导电的铜箔线路9及至少一个模块化用于测量物理量的电阻单元2，电阻单元2包括磁敏、热敏及力敏材料等的电阻单元。各电阻单元2根据物理量的测量需要设置在绝缘层1上，铜箔线路9通过铜箔蚀刻制成，将各电阻单元2电源3及电子电流计4串联，电阻单元2的两端还设有导电的铜箔单元5，铜箔单元5垂直于电流方向的大于等于宽于电阻单元2垂直于电流方向的宽度。在各电阻单元2通过测量系统7与电源3及电子电流计4串联，其中电源3为恒压源或者是恒流源。各电阻单元2均设有引脚6，测量系统7与各引脚6之间均设有顺序开关，顺序开关将各引脚6与测量系统7连接，测量系统设有用于发出时序信号的时序逻辑激发器及GND接地端10。时序逻辑激发器通过测量系统设有的时序信号输入端8发出时序信号，从而按顺序依次激发顺序开关。顺序开关依次激活并导通测量引脚，记录并输出每个电阻单元回路的电流和电压测量值。测量系统设有数据输出端11，电流和电压测量值通过数据输出端11输出。本专利技术还提供一种采用多物理量测量系统来测量线路板物理量的方法，具体步骤如下：在线路板工作前，测量并记录电阻单元的初始阻值；在线路板工作时，时序逻辑激发器依次激活顺序开关并导通测量的引脚6，输出并记录每个电阻单元回路的电流及电压测量值；通过电流及电压测量值计算实时阻值，将实时阻值与初始阻值做比较，测得线路板的物理量。测量初始阻值时，对于测量磁敏的电阻单元2测量零磁场时的电阻阻值；对于测量热敏的电阻单元2测量各阶段温度下的电阻阻值；对于测量力敏的电阻单元2测量零应力时的电阻阻值。本实施例所采用的板材是这样制作的，按测量需要将电阻单元2设置在绝缘层1上，电阻单元2可以是任意形状，制作电阻单元2的薄膜材料须要耐蚀铜溶液的蚀刻，而且电阻单元2的面积电阻率高于铜箔的面积电阻率两个数量级以上，铜箔覆盖在它们的上方进行压合，然后铜箔经过蚀刻工艺后形成串联电阻单元2、测量系统7、电源3及电子电流计4的线路。在线路板实际的生产中，由于工艺的局限性会导致实际阻值与设计阻值有偏差，本专利技术采用记录初始阻值的方法，根据材料电阻率对物理量变化的依赖特性可以有效的降低数据分析误差，提高线路板物理量分析的准确性。实时测量时，将各电阻单元2均与电源3及电子电流计4串联，即可以测量出线路板工作时的各物理量。测量系统7由时序逻辑激发引脚6的顺序开关，每次只有一个引脚6的顺序开关是处于开状态，其他引脚6的顺序开关处于关闭状态，实现了依次测量并输出每个电阻单元2阻值的功能，简单高效的完成线路板内部的各物理量的测量与输出。时序脉冲时间间隔应该大于线路电压回复稳定的耗时，以保证测量的是电阻单元2的阻值而不是线路的容抗和感抗。本专利技术不仅在线路板的使用过程中可以测量出线路板的各物理量，而且在线路板生产和装配中也能测量出线路板的各物理量，实现了线路板技术指标的实时监控，提高了产品品质的稳定性。上述实施例中，电源3为恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线路板的多物理量测量系统，其特征在于：制作线路板的板材包括绝缘层、导电的铜箔线路及至少一个模块化用于测量物理量的电阻单元，所述电阻单元根据物理量的测量需要设置在绝缘层上，所述电阻单元通过铜箔线路与电源及电子电流计串联。

【技术特征摘要】
1.一种线路板的多物理量测量系统，其特征在于：制作线路板的板材包括绝缘层、导电的铜箔线路及至少一个模块化用于测量物理量的电阻单元，所述电阻单元根据物理量的测量需要设置在绝缘层上，所述电阻单元通过铜箔线路与电源及电子电流计串联。2.根据权利要求1所述的线路板的多物理量测量系统，其特征在于：各所述电阻单元通过测量系统与电源及电子电流计串联，各所述电阻单元均设有引脚，所述测量系统对应各引脚均设有顺序开关，各所述引脚均连接顺序开关。3.根据权利要求2所述的线路板的多物理量测量系统，其特征在于：所述测量系统设有用于发出时序信号的时序逻辑激发器，所述时序逻辑激发器通过时序逻辑按顺序激活顺序开关并导通测量的引脚，所述测量系统还设有用于输出每个电阻单元回路的电流电压测量值的数据输出端。4.根据权利要求2所述的线路板的多物理量测量系统，其特征在于：所述电阻单元的两端还设有导电的铜箔单元。5.根据权利要求4所述的线路板的多物理量测量系统，其特征在于：所述铜箔单元垂直于电流方向的宽度大于等于电阻单元垂直于电流方向的宽度。6.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶国俊，王永珍，刘洪权，杨润伍，
申请(专利权)人：深圳崇达多层线路板有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44