核辐射检测系统

摘要

一种核辐射检测系统，包括：探测核辐射的探测器、对所述探测器所产生的电信号进行放大的放大器、和印刷电路板。印刷电路板包括：第一电路板，具有柔性并用于电信号的传输，内设有多个第一导电层；两个第二电路板，在所述第一电路板的两端分别布置在第一电路板上，内设有多个与第一导电层相对应的第二导电层；以及多个通孔，每一个通孔连通一个第一导电层和一个第二导电层，以通过在通孔的内表面上采用电镀的方式设置的第三导电层使一个第一导电层和一个第二导电层电连接。探测器的连接端子在印刷电路板的一端插入一些通孔中，放大器的连接端子在印刷电路板的另一端插入另外一些通孔中，从而通过印刷电路板将探测器产生的电信号传输到放大器。

权利要求

1.一种核辐射检测系统，包括：

用于探测核辐射的探测器；

用于对所述探测器所产生的电信号进行放大的放大器；以及

印刷电路板，包括：

第一电路板，所述第一电路板具有柔性并用于电信号的传输，所述第一电路板内设有多个第一导电层；

两个第二电路板，所述第二电路板在所述第一电路板的两端分别布置在所述第一电路板上，所述第二电路板内设有多个与所述第一导电层相对应的第二导电层；以及多个通孔，所述多个通孔中的每一个连通一个第一导电层和一个第二导电层，以通过在通孔的内表面上采用电镀的方式设置的第三导电层使所述一个第一导电层和一个第二导电层电连接，其中所述探测器的连接端子在所述印刷电路板的一端插入一些通孔中，所述放大器的连接端子在所述印刷电路板的另一端插入另外一些通孔中，从而通过所述印刷电路板将所述探测器产生的电信号传输到所述放大器。

2.如权利要求1所述的核辐射检测系统，其中所述第一电路板包括第一基板，所述多个第一导电层布置到所述第一基板的第一表面；所述第二电路板包括具有柔性的第二基板，所述多个第二导电层布置到所述第二基板的第二表面。

3.如权利要求2所述核辐射检测系统，其中所述第一基板的第二表面和第二基板的第一表面通过粘合剂热压结合在一起。

4.如权利要求2所述核辐射检测系统，其中所述第一基板的第一表面之下设有保护层，以保护所述第一导电层；而且所述第二基板的第一表面上设有阻焊层，以保护所述第二导电层。

5.如权利要求2所述的核辐射检测系统，其中沿所述第二导电层的延伸方向在每个所述第二电路板的相对的两个端部中的至少一端设有从所述端部的表面延伸到所述第一基板的第二表面上的保护部分。

6.如权利要求2所述的核辐射检测系统，其中所述第一基板的厚度为20-30微米，所述第一导电层的厚度为30-40微米。

7.如权利要求6所述的核辐射检测系统，其中所述第一基板的厚度为25微米，所述第一导电层的厚度为35微米。

说明书

核辐射检测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于微弱电信号传输的印刷电路板，特别是涉及一种在辐射成像系统中用于传输探测器阵列的产生的微弱电信号的印刷电路板、印刷电路板组件和包括这种印刷电路板的核辐射检测系统。

[0002] 背景技术

[0003] 目前在诸如核辐射成像之类的微弱信号探测领域，探测器所产生的电信号一般非常微弱，需通过放大电路进行放大之后才能进行处理和传输，通常的做法是探测器和放大电路均固定在一块印刷电路板上，探测器和放大电路之间通过电路板上的布线相连。在一些工作场合下，由于整个系统的结构限制，探测器和放大电路必须分离，此时需要通过线缆将探测器和放大电路连接起来。现有的技术中通常是通过屏蔽式扁平电缆或同轴电缆连接探测器和放大电路的。而扁平电缆和同轴电缆存在体积大、抗弯曲强度有限、需要额外的连接器等问题，而且在狭窄且不规则的空间中难以使用。

[0004] 为此，提出利用刚柔结合的印刷电路板(FPCB)来完成从探测器到放大电路之间进行信号传输技术方案。例如，日本专利公开号JP2006344950提出了一种用于电子设备的印刷电路板。日本专利公开号JP2007305536提出了一种应用在手机上的屏蔽式扁平电缆，用于向手机显示屏传输电信号，同时有效屏蔽手机的射频信号。上述现有技术中提出的印刷电路板或者扁平电缆都用于传输数字电信号，信号的幅值相对较高，抗干扰能力强，因此对印刷电路板的结构设计要求不高。而在核辐射成像技术领域中，探测器输出的电信号一般非常微弱，而传统的印刷电路板的等效电阻达到10毫欧量级，不能满足信号保真传输的要求，且数字信号用FPCB的设计不用考虑FPCB因空间振动改变分布电容的问题。 [0005] 发明内容

[0006] 为此，本发明提供一种印刷电路板，其具有较小的等效阻抗，因此可 用于传输微弱的电流信号，特别是PA级(即皮安级)的电流信号。

[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种核辐射检测系统，包括：用于探测核辐射的探测器；用于对所述探测器所产生的电信号进行放大的放大器；以及印刷电路板。印刷电路板包括：第一电路板，所述第一电路板具有柔性并用于电信号的传输，所述第一电路板内设有多个第一导电层；两个第二电路板，所述第二电路板在所述第一电路板的两端分别布置在所述第一电路板上，所述第二电路板内设有多个与所述第一导电层相对应的第二导电层；以及多个通孔，所述多个通孔中的每一个连通一个第一导电层和一个第二导电层，以通过在通孔的内表面上采用电镀的方式设置的第三导电层使所述一个第一导电层和一个第二导电层电连接。其中所述探测器的连接端子在所述印刷电路板的一端插入一些通孔中，所述放大器的连接端子在所述印刷电路板的另一端插入另外一些通孔中，从而通过所述印刷电路板将所述探测器产生的电信号传输到所述放大器。

[0008] 根据本发明的另一方面，提供一种印刷电路板，包括：第一电路板，所述第一电路板具有柔性并用于电信号的传输，所述第一电路板内设有多个第一导电层；两个第二电路板，所述第二电路板在所述第一电路板的两端分别布置在所述第一电路板上，所述第二电路板内设有多个与所述第一导电层相对应的第二导电层；以及多个通孔，所述多个通孔中的每一个连通一个第一导电层和一个第二导电层，以通过布置在所述通孔中的导体部件使所述一个第一导电层和一个第二导电层电连接。

[0009] 在上述核辐射检测系统中，所述第一电路板包括第一基板，所述多个第一导电层布置到所述第一基板的第一表面；所述第二电路板包括具有柔性的第二基板，所述多个第二导电层布置到所述第二基板的第二表面。

[0010] 在上述核辐射检测系统中，所述第一基板的第二表面和第二基板的第一表面通过粘合剂热压结合在一起。

[0011] 在上述核辐射检测系统中，所述第一基板的第一表面之下设有保护层，以保护所述第一导电层；而且所述第二基板的第一表面上设有阻焊层，以保护所述第二导电层。 [0012] 在上述核辐射检测系统中，沿所述第二导电层的延伸方向在每个所述第二电路板的相对的两个端部中的至少一端设有从所述端部的表面延伸到所述第一基板的第二表面上的保护部分。

[0013] 在上述核辐射检测系统中，所述第一基板的厚度为20-30微米，所述第一导电层的厚度为30-40微米。

[0014] 在上述核辐射检测系统中，所述第一基板的厚度为25微米，所述第一导电层的厚度为35微米。

[0015] 在上述核辐射检测系统中，所述通孔的内表面上设有第三导电层，以实现所述一个第一导电层和所述一个第二导电层之间的电连接。

[0016] 根据本发明的另一方面，提供一种印刷电路板组件，包括两个如上所述的印刷电路板，其中两个所述第一电路板的至少一部分在所述第一电路板的与布置所述第二导电层的一侧相对的另一侧处通过粘合剂粘接在一起。

[0017] 附图说明

[0018] 本发明的上述和其它特点将通过接下来对实施例的描述并结合附图而变得更加明显和更容易理解，其中：

[0019] 图1是沿本发明的印刷电路板的纵向方向的剖视图；

[0020] 图2是沿本发明的印刷电路板的横向方向的剖视图；

[0021] 图3两个印刷电路板结合在一起形成的印刷电路板组件的纵向方向的剖视图；以及

[0022] 图4是图3的印刷电路板组件的横向方向的剖视图。

[0023] 具体实施方式

[0024] 现在将详细参照本发明的说明性、非限制性实施例，对根据本发明的印刷电路板进行进一步说明。

[0025] 参照图1和2，在一种示例性实施例中，根据本发明的印刷电路板，包括：第一电路板10，所述第一电路板10具有柔性并用于在两个电路部分(未示出)之间传输电信号，第一电路板10内设有多个第一导电层12，并且可以根据两个电路部分之间的物理长度确定第一电路板10的长度；两个第二电路板20，所述第二电路板20在第一电路板10的两端分别布置在所述第一电路板10上，第二电路板20内设有多个与第一导电层12相对应的第二导电层22；多个通孔40，所述多个通孔40中的每一个连通一个第一导电层12和一个第二导电层22，以通过布置在通孔40中的导体部件使所述一个第一导电层12和一个第二导电层电连接22。这样，可 通过将两个电路部分的连接端子分别插入位于第一电路板10两端的通孔中，使所述两个电路部分的连接端子与相应的第二导电层22电连接，从而通过根据本发明的印刷电路板实现所述两个电路部分之间的信号传输。

[0026] 在上述印刷电路板中，第一电路板10包括第一基板11，所述多个第一导电层12以预定的间隔采用层压或者印刷等方式布置到第一基板11的第一表面；第二电路板20包括具有柔性的第二基板21，多个第二导电层22以预定的间隔采用层压或者印刷等方式布置到所述第二基板21的第二表面。进一步地，第一基板11的第二表面和第二基板21的第一表面通过粘合剂24热压之类的粘接方式结合在一起。粘合剂24的厚度选择为20至30微米，优选为25微米。第一导电层12和第二导电层22都由铜材料制成，以保证良好的导电性能。

[0027] 在进一步的实施例中，第一基板11的第一表面之下设有保护层13，以保护第一导电层12；而且第二基板21的第一表面上设有阻焊层23，以保护第二导电层22不受外界环境污染。阻焊层23还可用来防止焊接时焊剂流动到附近焊盘和导线造成短路。保护层13可使用与第一基板相同的诸如聚酰亚胺(Polyimide(PI))柔性绝缘材料制成，其厚度选择为40微米至60微米，优选为50微米。阻焊层23的厚度选择为10微米至20微米，优选为15微米。

[0028] 在本发明的印刷电路板中，第二基板21的厚度选择为1.4至1.6毫米，优选为1.53毫米。第二基板21具有相对较短的长度，并通过粘合剂24结合在第一基板11的两端。采用这种结构，可增加第一电路板10在其两端处的机械强度，并增加了与电路部分的连接端子进行电连接的连接厚度，从而实现第一导电层12和所述连接端子的可靠电连接。 [0029] 第一基板11的厚度为20-30微米，优选为为25微米，而且采用聚乙烯氨制成。第一导电层12的厚度为30-40微米，优选为35微米。如果第一基板11和第一导电层12的厚度较厚，则可能降低第一电路板10的柔韧性；另一方面，它们的厚度较薄，则会减弱第一电路板10的强度，容易破损，特别是还将增加第一电路板10的等效电阻。采用本发明的上述结构，与采用接插件实现第一电路板的柔性部分与第二电路板部分的连接情况相比较，本发明的印刷电路板的等效电阻可降低30％。例如，微型柔性线接插件其接触阻抗为10毫欧姆，而采用本发明的热层压工艺实现第一电路板10的柔 性部分与第二电路板20的连接，其等效阻抗不超过7毫欧姆。因此，根据本发明的印刷电路板降低了整个结构的等效电阻。而且，通过软硬结合的层压工艺使第一导电层12和第二导电层22分别与第一基板21和第二基板11结合，能够提高微弱电流信号，特别是PA级(即皮安级)的电流信号的传输质量。

[0030] 在本发明进一步的示例性实施例中，沿第二导电层22的延伸方向在每个第二电路板20的相对的两个端部中的至少一端设有从所述端部的表面延伸到第一基板11的第二表面上的保护部分30。附图中示出了在第二电路板20沿导电层的延伸方向的内侧的端面上浇铸一层粘合剂，例如3M公司生产的液态胶3M 2216B/A，完成对第二电路板20的内侧端面的保护，由此可降第一基板11和第二基板21在连接直角处的挤压应力，进而可在弯曲该印刷电路板时防止剪切力所造成的伤害甚至断裂。可以理解，也可以在第二电路板20的外侧端面(即朝向第一电路板10的端部的端面)浇铸这种液体胶，以形成保护部分30。 [0031] 在一种实施性实施例中，通孔40的内表面上可通道电镀的方式设置第三导电层(未示出)，例如铜镀层，以实现所述一个第一导电层12和所述一个第二导电层22之间的电连接。这样，在将电路部分的连接端子插入通孔40内时，只要连接端子与该第三导电层电接触，就可实现所述连接端子与第一导电层12的电连接了，从而增加了操作的方便性和接触地可靠性。通孔40可使用标准的印刷电路板的生产工艺通过打通孔或埋孔形成，以实现第二电路板20上的每个第二导电层22与第一电路板10上的第一导电层12通过通孔40的第三导电层联通。采用这种结构，与采用接插件实现电连接的结构相比，节省了空间，而且降低了导通电阻。进一步地，采用接插件电连接的方式需要焊接，而焊接加热时在粘合剂24和第一基板11处由于受热将产生膨胀，将会降低粘合剂24的粘接效果，从而当印刷电路板在高温高湿环境使用时焊点处易出现裂纹，增大整个线路的导通电阻。而采用通孔40内的电镀的第三导电层结构实现两种第一基板11和第二基板21的接合，降低了整个线路互联的阻抗，并提高了可靠性。另外，设置保护部分30还能够降低由于柔性第一电路板10的弯曲对与第一导电层12互联的通孔40所产生的拉力，从而保持第一电路板10上的第一导电层12与通孔40中的第三导电层之间的互联具有最大的接触 面积，使信号经过通孔40时的电阻最小。

[0032] 参见附图3和4，根据本发明的另一方面的印刷电路板组件，包括两个如上所述的印刷电路板100和200，其中两个印刷电路板100和200的两个第一电路板的至少一部分在第一电路板的与布置第二导电层的一侧相对的另一侧处通过粘合剂300粘接在一起。也就是说，将本发明的两个印刷电路板100和200“背靠背”地通过粘合剂300接合在一起，从而形成本发明的印刷电路板组件。优选地，只在这两个印刷电路板的第一端将它们接合在一起，而印刷电路板的第二端是分开的。这样，可使两个印刷电路板100和200的第二端分别连接两个相互分开的诸如传感器之类的第一电路部分，而第一端连接至同一个诸如相互处理电路之类的第二电路部分。这样可实现信号的分散采集和集中处理。 [0033] 根据本发明的印刷电路板特别适合应用于核辐射检测系统中。在一种示例性实施例中，这种核辐射检测系统用于检测某一区域内是否存在核辐射，其包括用于探测核辐射的探测器；用于对所述探测器所产生的电信号进行放大的放大器；以及根据本发明的印刷电路板。其中所述探测器的连接端子在印刷电路板的一端插入一些通孔40，所述放大器的连接端子在印刷电路板的另一端插入位于另外的一些通孔40中，从而通过所述印刷电路板将所述探测器产生的电信号传输到所述放大器。

[0034] 上面描述了本发明的印刷电路板应用于核辐射检测系统的实施例。但本发明并不局限于此。本领域的技术人员可以理解，根据本发明的印刷电路板的特点，其还可应用于任何用于从一个电路部分向另一个电路部分传输PA级的微电流的电子系统中。 [0035] 尽管对本发明的典型实施例进行了说明，但是显然普通技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。