CN102781163B - 一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，包括支撑杆(1)、支撑托(2)和支撑阻尼件(3)；支撑杆(1)为圆柱体结构；支撑托(2)套装在支撑杆(1)上，配对使用；支撑阻尼件(3)嵌入支撑托(2)内。本发明采用支撑杆、支撑托和支撑阻尼件配合使用的设计，在不影响现有的加工工艺和操作流程的情况下，易于加工安装、操作方便，可解决印制电路板振动响应过大而使元器件受到的损伤和破坏。同时增加了板间的支撑约束，可以提高印制电路板的整体刚度。

Description

一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构

技术领域

本发明属于电子设备加工技术领域，特别涉及一种应用于力学环境恶劣的电子设备内部印制电路板间的连接结构。

背景技术

电子设备主要通过内部分布的若干印制电路板和其上的器件，基于一定的规则和逻辑关系连接，实现设计的各种功能；因此印制电路板连接的可靠性直接关系到其上器件工作的可靠性甚至于产品的使用性能及可靠性。特别对于星载电子设备来说，工作环境极端恶劣，冷热交变、振动载荷严酷，需要印制电路板具有足够的连接强度和刚度，又尽可能自适应于各种工况环境，从而避免元器件受到环境载荷影响出现微裂纹、断裂、失效等不可估量的破坏，影响卫星、飞船等航天器在轨工作性能。

目前的星载电子设备内部印制电路板的固定主要通过“硬连接”实现。具体的“硬连接”主要有以下两种基本形式：一是将印制电路板通过标准紧固件(螺钉、螺母等)固定在硬合金材质的金属框架上；二是将印制电路板的“三个边”插入铍青铜材质的弹簧导槽/导轨中，“另一个边”为接插件咬合连接。以上两种形式均约束住了印制电路板的四周，但是印制电路板的中间区域或者通过螺钉固定在金属框架上，或者没有任何固定。

因此，现有技术存在以下不足：1.“硬链接”只能提高印制电路板组件的刚度，在一定程度上降低印制电路板的力学响应值，但组件的固有频率仍无法避开宽频带激振频率范围；2.装配过程“硬链接”点越多，由于加工公差和装配公差，在加工、装配和电装环节必然更容易产生内应力，该应力没有释放路径；3.在振动载荷和交变热载荷作用下也会产生应力，同样没有释放应力的路径，能量大于印制电路板或者器件的承受能力，将产生破坏；4.振动时印制电路板变形可以引起管脚和焊点应力，元器件微裂纹，相邻电路板碰撞引起的短路，电连接器针破裂。“硬链接”无法解决印制电路板在振动环境下的形变抑制问题；5.使用填充硅橡胶固封的方法无法改变印制电路板边界条件，这种阻尼减振方法效果有限。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提供一种在保证印制电路板强度和刚度的基础上，安装方便、抗振效果显著的星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构。

本发明的技术解决方案是：一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，包括支撑杆、支撑托和支撑阻尼件；支撑杆为圆柱体结构；支撑托套装在支撑杆上，配对使用；支撑阻尼件嵌入支撑托内。

所述支撑杆和支撑托的材料为不锈钢。

当所连接的印制电路板组件的固有频率小于50Hz时，所述支撑阻尼件选用软橡胶类材料。

当所连接的印制电路板组件的固有频率大于50Hz时，所述支撑阻尼件选用环氧玻璃纤维。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用支撑杆、支撑托和支撑阻尼件配合使用的设计，该阻尼支撑结构易于加工安装，操作方便，在不影响现有的加工工艺和操作流程的情况下，可解决印制电路板振动响应过大而使元器件受到的损伤和破坏。

(2)本发明通过支撑杆、支撑托和支撑阻尼件配合使用，增加了板间的支撑约束，可以提高印制电路板的整体刚度。

(3)由于在不同固有频率条件下采用了不同材质的支撑件材料，利用了软橡胶类的粘滞阻尼特性；同时增加了印制电路板与支撑阻尼件之间的阻尼特性，因此本发明的阻尼支撑结构，可以转移部分能量，使干扰和破坏系统的能量减小，使印制电路板在振动和冲击环境只有较小的能量带来结构变形，弹性力的减少降低了印制电路板承受的应力，提高了失效寿命，因此提高了印制电路板的可靠性。

(4)本发明的阻尼支撑结构可以直接作用于印制电路板，不影响整机的结构尺寸和安装方式，在提高印制电路板力学响应性能的同时，对整机的力学性能和散热效果不会产生负面影响。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为支撑托的俯视图；

图3为支撑托的局部剖视图；

图4为本发明的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本实施例以三个印制电路板间的连接为例，

如图1为本发明的主视图。本发明的阻尼支撑结构包括支撑杆1、支撑托2和支撑阻尼件3；支撑杆1为圆柱体结构；支撑托2套装在支撑杆1上，配对使用；支撑阻尼件3嵌入支撑托2内。

支撑杆1的直径取决于印制电路板的长宽尺寸和布线区域分布，支撑杆1的长度取决于印制电路板的安装数量和固定方式。为了便于安装，在圆柱体结构上加工特殊特征如螺纹孔、光孔、安装操作六角头等。

支撑托2配对使用，中间有孔与支撑杆1的圆柱面配合，用于对印制电路板进行限位，其外形尺寸根据印制电路板的布线空间设计，但是要保证与印制电路板贴合面有足够的面积，用于安装支撑阻尼件3。

为保证支撑的刚度和强度，本发明的支撑杆1和支撑托2选用不锈钢材料。

如图2、3所示，本发明的支撑阻尼件3嵌入支撑托2内，用于调整装配精度和达到阻尼减振。本实施例中，支撑托2上开有左右对称的两个矩形槽，尺寸为2mm×3.5mm×1mm，支撑阻尼件3的外形尺寸与矩形槽匹配，可选择胶固和过盈配合的方式将支撑阻尼件3固定在矩形槽内。

支撑阻尼件3根据使用场合和工况不同，使用的材料类型不同。印制电路板组件的固有频率小于50Hz，阻尼支撑件3选用软橡胶类材料；印制电路板组件的固有频率大于100Hz，阻尼支撑件采用软橡胶类材料效果不大，需采用刚度更大的材料，以减少印制电路板的相对变形偏移，如环氧玻璃纤维；支撑阻尼件也可以选择粘性阻尼材料，提高系统阻尼，转移一部分干扰和破坏系统的能量，使得振动和冲击环境中只有较小的能量使得结构变形。

本实施例中，印制电路板组件的固有频率大于50Hz，因此，支撑阻尼件3选用环氧玻璃纤维材料。

本实施例的装配示意图如图4，其中4为印制电路板。

本发明支撑结构的安装过程为：第一步，将支撑阻尼件3安装到每个支撑托2上；第二步，将支撑托2成对(即安装接触面之间相对)安装在支撑杆1上，每对支撑托2安装接触面之间的距离应与需要固定的印制电路板的厚度匹配；按照需要固定的印制电路板的板间距设定每对支撑托2与另一对支撑托2之间的距离；安装后，所有支撑托2的排列方向一致；第三步，将本发明的阻尼支撑结构插入印制电路板上预留的安装孔；第四步，将阻尼支撑结构旋转一定角度，安装到位后锁死固封。

当然，对本发明各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。

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。

Claims (4)

1.一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，其特征在于：包括支撑杆(1)、支撑托(2)和支撑阻尼件(3)；支撑杆(1)为圆柱体结构；支撑托(2)套装在支撑杆(1)上，配对使用，每对支撑托(2)安装接触面之间的距离与需要固定的印制电路板的厚度匹配；按照需要固定的印制电路板的板间距设定每对支撑托(2)与另一对支撑托(2)之间的距离；支撑阻尼件(3)嵌入支撑托(2)内。

2.根据权利要求1的一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，其特征在于：所述支撑杆(1)和支撑托(2)的材料为不锈钢。

3.根据权利要求1的一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，其特征在于：当所连接的印制电路板组件的固有频率小于50Hz时，所述支撑阻尼件(3)选用软橡胶类材料。

4.根据权利要求1的一种星载电子设备印制电路板间的阻尼支撑结构，其特征在于：当所连接的印制电路板组件的固有频率大于50Hz时，所述支撑阻尼件(3)选用环氧玻璃纤维。