柔性印制电路板及基于该印制电路板的磁场线圈制作方法与流程

本发明涉及磁场线圈制作领域，尤其涉及采用柔性印制电路板制作磁场线圈的方法。

背景技术

近年来，随着原子钟、原子磁力仪、冷原子干涉陀螺仪、核磁共振陀螺仪等量子技术的快速发展，相关研究通过亥姆霍兹线圈产生均匀磁场用以对原子自旋进动进行调控以及地磁场的补偿，通过反亥姆霍兹线圈产生梯度磁场配合光场进行原子捕获等工作。线圈性能和结构的需求具有多样化的特点，方便快速制作磁场线圈方法的重要性逐渐凸显出来。采用传统线圈方式加工的磁场线圈难以更改参数，同时存在步骤复杂、一致性差，合格率低，设计结果与测试结果不符等各种问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的上述缺陷，提供了柔性印制电路板及基于该印制电路板的磁场线圈制作方法，通过设计三种版式柔性印制电路板，通过不同组数的串并联组合的调整，实现满足不同要求的磁场线圈制作。本发明提供的这种方法制作的磁场线圈具有结构规整，一致性好；通电磁场线圈磁场强度可调，供电总电流需求可调的特点。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：柔性印制电路板，包括a、b、c三种版式的电路板；

每种版式的电路板线圈结构如下：

电路板包括正面线圈、反面线圈，其中，正面线圈以焊盘a为起点，从外圈向内圈顺时针绕制n圈后，以焊盘b为终点，焊盘a、焊盘b在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；反面线圈以焊盘c为起点，逆时针绕制n圈后，以焊盘d为终点，焊盘c、焊盘d在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；正面线圈、反面线圈的投影结构相同；焊盘a、焊盘c位置上下对齐，内部导通；焊盘b、焊盘d位置上下对齐，内部导通；n为正整数；

其中，a版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘；

b版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘d均为导电焊盘，焊盘c为绝缘焊盘；

c版式电路板的焊盘a、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘，焊盘b为绝缘焊盘。

一种基于柔性印制电路板的磁场线圈制作方法，包括如下步骤：

步骤一：制作若干柔性印制电路板；柔性印制电路板包括a、b、c三种版式的电路板；

每种版式的电路板线圈结构如下：

电路板包括正面线圈、反面线圈，其中，正面线圈以焊盘a为起点，从外圈向内圈顺时针绕制n圈后，以焊盘b为终点，焊盘a、焊盘b在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；反面线圈以焊盘c为起点，逆时针绕制n圈后，以焊盘d为终点，焊盘c、焊盘d在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；正面线圈、反面线圈的投影结构相同；焊盘a、焊盘c位置上下对齐，内部导通；焊盘b、焊盘d位置上下对齐，内部导通；

其中，a版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘；

b版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘d均为导电焊盘，焊盘c为绝缘焊盘；

c版式电路板的焊盘a、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘，焊盘b为绝缘焊盘；

步骤二：利用步骤一中制作的三种版式的电路板制作磁场线圈；

连续并联磁场线圈的制作方法为：将若干a版式电路板上下叠加，相邻两层的对应焊盘对齐并连通，且导通后电流的流向保持顺时针或者逆时针的流向不变；

连续串联磁场线圈的制作方法为：将三种版式的电路板上下叠加，相邻两层的对应焊盘对齐制成磁场线圈，磁场线圈满足两个条件：条件1：在相邻的两个电路板中，位于上方电路板的下层线圈的两个焊盘为导电焊盘，位于下方电路板的上层线圈的一个焊盘为绝缘焊盘、另一个焊盘为导电焊盘，下方电路板的上层线圈的导电焊盘位置和上方电路板电流流出的焊盘相对应，电流从上方电路板流入下方电路板；条件2：导通后电流的流向保持顺时针或者逆时针的流向不变；

串并联磁场线圈的制作方法为：

步骤a、按照连续串联磁场线圈的制作方法将电路板上下叠加摆放；

步骤b、在相邻的两个电路板中均加入m-1个并联的a版式电路板，形成具有m路并联的串并联磁场线圈，并保证最终得到的串并联磁场线圈的电流流向与步骤a中搭建的磁场线圈电流流向一致；m为正整数。

所述电路板线圈将最外圈线圈按照最长边补全图形后，图形为圆形、具有偶数个对称轴结构的正边形、偶数正多边形或菱形图形。

所述印制电路板的正面线圈、反面线圈之间还可以加入与正面线圈、反面线圈并联的若干层线圈，每层线圈结构的投影与正面线圈、反面线圈相同。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明的方法使用三种不同版式的柔性印制电路板制作磁场线圈具有结构规整，一致性好；串并联组数可调，通电磁场线圈磁场强度可调；外部供电总电流可调，提高电流供电设备的可选性。

(2)本发明提高了制作线圈的效率和成品率，由于串并联可调可方便修改参数，简单便捷。

附图说明

图1是柔性印制电路板结构正向透视图；

图2是柔性印制电路板的a版正反面展开图；

图3是柔性印制电路板的b版正反面展开图；

图4是柔性印制电路板的c版正反展面开图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1～图4所示，本发明中的柔性印制电路板包括a、b、c三种版式的电路板；

每种版式的电路板线圈结构如下：

电路板包括正面线圈、反面线圈，其中，正面线圈以焊盘a为起点，从外圈向内圈顺时针绕制n圈后，以焊盘b为终点，焊盘a、焊盘b在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；反面线圈以焊盘c为起点，逆时针绕制n圈后，以焊盘d为终点，焊盘c、焊盘d在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；正面线圈、反面线圈的投影结构相同；焊盘a、焊盘c位置上下对齐，内部导通；焊盘b、焊盘d位置上下对齐，内部导通；n为正整数；

其中，a版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘；

b版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘d均为导电焊盘，焊盘c为绝缘焊盘；

c版式电路板的焊盘a、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘，焊盘b为绝缘焊盘。

一种基于柔性印制电路板的磁场线圈制作方法，包括如下步骤：

步骤一：印制具有下面特征结构的柔性印制电路板，柔性印制电路板包括a、b、c三种版式的电路板；

每种版式的电路板线圈结构如下：电路板包括正面线圈、反面线圈，其中，正面线圈以焊盘a为起点，从外圈向内圈顺时针绕制n圈后，以焊盘b为终点，焊盘a、焊盘b在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧；反面线圈以焊盘c为起点，逆时针绕制n圈后，以焊盘d为终点，焊盘c、焊盘d在电路板的对称轴上且均位于对称轴中点的同一侧，保证了不同版式电路板正反面线圈组合后焊盘位置的重合；正面线圈、反面线圈的投影结构相同；焊盘a、焊盘c位置上下对齐，内部导通；焊盘b、焊盘d位置上下对齐，内部导通；图1为满足特征要求的一种电路板的透视图。电路板上的焊盘分为两种，分别为涂有绝缘层的绝缘焊盘和普通的导电焊盘，图1中空心表示为绝缘焊盘，实心为导电焊盘。绝缘焊盘与其贴近的上下电路板的焊盘绝缘，通过改变焊盘种类调整电路板间的电流导通方式。电路板的正面线圈和反面线圈展开图如图2所示。

其中，a版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘；

b版式电路板的焊盘a、焊盘b、焊盘d均为导电焊盘，焊盘c为绝缘焊盘；

c版式电路板的焊盘a、焊盘c、焊盘d均为导电焊盘，焊盘b为绝缘焊盘；

三种版式的展开图如2、3、4所示。三种版式一共六个面，根据版式的不同和正反面线圈的区别：a版正面线圈记做“a+”，a版反面线圈记做“a-”；b版正面线圈记做“b+”，b版反面线圈记做“b-”；c版正面线圈记做“c+”，c版反面线圈记做“c-”。表一列举了3种版式焊盘的分类与特征。

表一3种版式焊盘分类表

步骤二：利用步骤一中制作的三种版式的电路板制作磁场线圈；

1、并联磁场线圈制作方法

相邻两块电路板并联的规则，两块电路板实现并联需要两个条件，1、位于上方电路板的下层线圈的两个焊盘均为导电焊盘；2、位于下方电路板必须为a版，因为a版的正反面线圈四个焊盘均可导电。上方电路板的下层线圈和下方电路板的上层线圈对应的两对焊盘均导通，实现两块板的并联。依据以上规则，这三种版式的并联方式共有4种方法，

方法1，a+：a-/a+：a-

方法2，a-：a+/a-：a+

方法3，b-：b+/a-：a+

方法4，c+：c-/a+：a-

a+：a-中“：”用于将一个电路板的朝上面和朝下两个面分开，a+在“：”左边表示摆放时a+面朝上，a-在“：”右边表示摆放时a-面朝上；符号“/”用于将位于上方的电路板和位于下方的电路板分开，“/”的左边表示位于上方的电路板，“/”的右边表示位于下方的电路板，从表一中可直观的看出并联方法中“/”两边的两个面的焊盘均为导电焊盘。在制作磁场线圈过程将焊盘对准压紧，实现焊盘间电流导通，电流能够并联流通。若多个a版按照方法1或方法2依次叠加，则这些a版之间焊盘a和焊盘c均连通，焊盘b和焊盘d均连通，形成多个a版的并联。

连续并联磁场线圈的制作方法为：将若干a版式电路板上下叠加，相邻两层的对应焊盘对齐并连通，按照方法1和方法2顺序叠加；

2、串联磁场线圈制作方法

相邻两块电路板串联的规则，两块电路板实现串联需要两个条件1：在相邻的两个电路板中，位于上方电路板的下层线圈的两个焊盘为导电焊盘，位于下方电路板的上层线圈的一个焊盘为绝缘焊盘、另一个焊盘为导电焊盘，下方电路板的上层线圈的导电焊盘位置和上方电路板电流流出的焊盘相对应，下方的电路板上层线圈的绝缘焊盘实现电流的截止，实现电流的单向顺序流入下方电路板。条件2：导通后的电流的流向保持顺时针或者逆时针的流向不变。依据以上要求共有四种组合规则：

方法1，a+：a-/b-：b+

方法2，a-：a+/c+：c-

方法3，b-：b+/c+：c-

方法4，c+：c-/b-：b+

从表一中可直观的看出串联规则中“/”的左边表示位于上方电路板的下层线圈，均为导电焊盘，“/”的右边位于下方电路板的上层线圈，其中一个焊盘为绝缘焊盘，电流截止，由另一个导电焊盘实现并联方式的单点向下导通。

连续串联磁场线圈的制作方法为：将三种版式的电路板上下叠加，相邻两层的对应焊盘对齐形成磁场线圈，按照串联的四种组合规则依次排列即可得到连续串联的磁场线圈。

3、串并联磁场线圈的制作方法

步骤a、按照连续串联磁场线圈的制作方法将电路板上下叠加摆放；

步骤b、在相邻的两个电路板中均加入m-1个并联的a版式电路板，按照并联的规则确定a板的正反面朝向，形成具有m路并联的串并联磁场线圈；

实施例

1、连续并联实施例。并联就是电流都从焊盘a和焊盘c流入(流出)，从焊盘b、焊盘d流出(流入)，那么所有相邻的焊盘a和焊盘c必须都能导通，所有相邻的焊盘b和焊盘d必须都能导通，要求4个焊盘均为导电焊盘。由此确定实现并联必须采用a版依次排列。例如5并联结构，一种摆放顺序依次为:

a+：a-/a+：a-/a+：a-/a+：a-/a+：a-。

2、连续串联实施例。串联要求位于上面电路板下层线圈和位于下方电路板的上层线圈之间只有一个对应的焊盘连通，另一个对应的焊盘彼此绝缘。本实施例采用位于下面的电路板的上层线圈的某个焊盘绝缘，例如5串联结构，一种摆放顺序依次为：

a+：a-/b-：b+/c+：c-/b-：b+/c+：c-。

3、串并联实施例。通过以上串并联规则可随意的完成串并联组合。以5并联5串联为例。摆放依次顺序为：

a+：a-/a+：a-/a+：a-/a+：a-/

b-：b+/a-：a+/a-：a+/a-：a+/

c+：c-/a+：a-/a+：a-/a+：a-/

b-：b+/a-：a+/a-：a+/a-：a+/

c+：c-/a+：a-/a+：a-/a+：a-/

从上面组合不难发现，每行的开头顺序即为串联的顺序，并联只是往串联结构中加a版，加入a版正反面线圈的朝向由并联规则决定。所以说串并联只是在串联的顺序中加入a版，并通过加入a版的数量实现并联个数的调整。同理增加串联的个数也是按照串联规则确定。

电路板线圈将最外圈线圈按照最长边补全图形后，图形为圆形、具有偶数个对称轴结构的正边形、偶数正多边形或菱形图形。

印制电路板的正面线圈、反面线圈之间还可以加入与正面线圈、反面线圈并联的若干层线圈，每层线圈结构的投影与正面线圈、反面线圈相同。

通过多次实验验证，本发明制作的磁场线圈具有结构规整，一致性好；线圈磁场强度可调。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。