[发明专利]柔性应变采集装置、系统及装置的制作方法

说明书

本发明公开了柔性应变采集装置，包括制作有电路的FPC软板以及贴附在所述FPC软板上的无源器件和芯片；所述芯片包括至少一个柔性芯片，所述柔性芯片的厚度不大于50μm；至少所述柔性芯片通过连接线与所述FPC软板上的焊盘连接，至少所述柔性芯片及所述连接线被硅胶保护层包覆。本发明还公开了柔性应变采集系统及柔性应变采集装置的制作方法。本发明的柔性应变采集装置体积和质量更小，柔性可共形，无需使用大量的长线缆，使柔性应变系统的安装和布线更加简单。

技术领域

本发明属于应变采集技术领域，具体涉及柔性应变采集装置、系统及装置的制作方法。

背景技术

在航空航天及工程机械领域，飞行器、火箭、卫星、吊臂等结构安全性、功能耐久性等日渐关注，在机械结构的健康检测系统方面，国内许多科研院所在飞行器的结构载荷、火箭箭体的静力载荷与模态分析、卫星系统的振动载荷等方面开展了大量工作，而应力-应变等力学行为检测是其中重要的组成部分。目前市场上对应力应变类采集设备需求量大，而现有应变采集设备采用传统塑封芯片封装，系统集成度底，因此整个采集系统体积大、质量大、硬质不可共形。同时应变测量时采集设备供电繁琐，应变传感器与采集设备距离远，导致线缆较长，有的甚至达到100m以上，整个测量场景线缆量庞大，而飞机空间有限，导致布线困难，出现故障后排查困难。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种体积和质量小、柔性可贴在飞行器上、布线简单的柔性应变采集装置、系统及装置的制作方法。

第一方面，柔性应变采集装置，包括制作有电路的FPC软板以及贴附在所述FPC软板上的无源器件和芯片；所述芯片包括至少一个柔性芯片，所述柔性芯片的厚度不大于50μm；至少所述柔性芯片通过连接线与所述FPC软板上的焊盘连接，至少所述柔性芯片及所述连接线被硅胶保护层包覆。

一种实施例中，所述FPC软板整体被塑封材料所塑封。

一种实施例中，所述芯片包括无线通信芯片、模数转换芯片、运放芯片及电源控制芯片，其中至少所述无线通信芯片、所述模数转换芯片和所述运放芯片之一为所述柔性芯片。

第二方面，柔性应变采集系统，包括路由器、上位机以及用于贴附在待采集位置的应变片，还包括如前述任一种柔性应变采集装置，所述柔性应变采集装置用于贴附在所述应变片附近，所述应变片与所述柔性应变采集装置电连接，所述路由器分别与所述柔性应变采集装置和上位机通信连接。

一种实施例中，所述柔性应变采集装置包括依次连接的信号放大模块、信号转换模块和无线通信模块，所述信号放大模块的输入端与所述应变片输出端电连接，所述无线通信模块与所述上位机通信连接。

一种实施例中，所述柔性应变采集装置还包括与所述信号放大模块、所述信号转换模块和所述无线通信模块连接的电源模块，所述电源模块与用于贴附在所述柔性应变采集装置附近的太阳能薄膜电池连接。

第三方面，柔性应变采集装置的制作方法，包括：

提供制作有电路的FPC软板；

提供无源器件，将所述无源器件贴附在所述FPC软板上表面；

提供芯片，将所述芯片贴附在所述FPC软板上表面；所述芯片中至少有一个芯片为柔性芯片，其厚度不大于50μm；

将所述芯片与所述FPC软板上的焊点互联；

在所述FPC软板上表面制作至少包覆所述柔性芯片的硅胶保护层。

一种实施例中，将整个FPC软板通过塑封材料进行塑封。

一种实施例中，所述硅胶保护层的硬度小于邵氏A50度，断裂伸长率大于100％。

一种实施例中，所述塑封材料的硬度在邵氏A40度和A80度之间，断裂伸长率大于100％；及/或，所述塑封材料为塑胶或硅胶。