一种航天领域用较大体积电感安装结构及工艺
阅读说明：本技术 一种航天领域用较大体积电感安装结构及工艺 (Installation structure and process of large-volume inductor for aerospace field ) 是由 祝恒洋 吴琎 袁倩倩 唐煌生 赵艳芝 苗瑞 李源 雷伟彤 席宁 弓倩 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种航天领域用较大体积电感安装结构及工艺,包括电感和印制板；印制板位于电感的下方,电感与印制板固定连接,电感的引脚面朝上设置；电感上设置有多个引脚,每个引脚连接有一个延长导线一端,延长导线另一端与印制板连接。使电感能够在大量级随机振动中可靠工作,不会造成电感引脚发生疲劳断裂,提高了整个产品的环境适应能力。(The invention discloses a larger-volume inductor mounting structure and a process for the aerospace field, wherein the structure comprises an inductor and a printed board; the printed board is positioned below the inductor, the inductor is fixedly connected with the printed board, and the pin surface of the inductor is arranged upwards; the inductor is provided with a plurality of pins, each pin is connected with one end of an extension wire, and the other end of the extension wire is connected with the printed board. The inductor can work reliably in a large number of levels of random vibration, fatigue fracture of the inductor pins can not be caused, and the environment adaptability of the whole product is improved.)
技术领域
本发明属于印制板制备领域，涉及一种航天领域用较大体积电感安装结构及工艺。
背景技术
现有的大尺寸电感安装工艺为：将一只尺寸为Φ30×20mm，重量约为35g的电感引脚直接焊接在控制器印制板上并固定，此种电感安装工艺在航天领域上仅适用于控制器进行小量级随机振动试验；在控制器进行大量级随机振动试验过程中(例如30g及以上)，会造成电感引脚断裂。分析原因为：当Z方向振动量级为30g时，电感引脚受拉伸作用，此时电感引脚受力为9.46N(电感重量为35g)，每个引脚的最大拉应力为470MPa(不考虑硅橡胶和绑扎对电感的固定作用)，与其材料的强度极限450MPa相当，但由于受到硅橡胶和绑扎固定的限制，引脚并未断裂；当X方向振动量级为30g时，即电感受剪应力，此时电感引脚受力为7.7N，每个引脚的最大剪应力为384MPa(不考虑硅橡胶和绑扎对元器件的固定作用)，超过其材料的剪切强度243MPa。通过计算分析，电感引脚断裂过程为：当控制器在进行Z方向振动时，电感引脚在Z方向会受到一个上下拉伸的力，使电感沿Z方向振动，电感引脚成形处产生疲劳损伤，当进行X方向振动时，电感引脚受到一个左右方向的剪切力，此时焊点根部为最大应力点，即为引脚最薄弱处，随着试验的进行，最终导致电感引脚断裂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种航天领域用较大体积电感安装结构及工艺，使电感能够在大量级随机振动中可靠工作，不会造成电感引脚发生疲劳断裂，提高了整个产品的环境适应能力。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种航天领域用较大体积电感安装结构，包括电感和印制板；
印制板位于电感的下方，电感与印制板固定连接，电感的引脚面朝上设置；电感上设置有多个引脚，每个引脚连接有一个延长导线一端，延长导线另一端与印制板连接。
优选的，延长导线弯曲设置，形成应力弯。
进一步，应力弯半径大于5mm。
优选的，延长导线上嵌套有热缩管。
优选的，延长导线两端分别和引脚与印制板焊接。
优选的，电感与印制板之间设置有软性导热垫。
优选的，电感上缠绕有多条紧固线，紧固线贯穿印制板将电感绑扎在印制板上。
优选的，电感外圈部分胶固有硅橡胶。
一种基于上述任意一项所述安装结构的航天领域用较大体积电感安装工艺，首先将电感固定在印制板上，电感的引脚面朝上设置；然后在电感的四个引脚上采用绕焊的方式分别焊接上延长导线一端，延长导线的另一端焊至印制板对应引脚焊盘上。
优选的，电感固定具体过程为：电感放置在印制板上后，电感与印制板之间设置有软性导热垫，采用多条紧固线贯穿印制板将电感绑扎在印制板上；延长导线的另一端焊至印制板前，将延长导线进行大于R5mm弧度的成形处理；最后将电感外圈部分用硅橡胶进行胶固。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述结构采用电感倒装加延长导线软连接的方式，将电感的引脚和印制板的焊盘之间通过延长导线连接，实现软连接，在发生振动时，由于延长导线质地较软，从而能够将电感上的应力吸收，通过自身的弯曲而消除，使电感能够在大量级随机振动中可靠工作，不会造成电感引脚发生疲劳断裂，提高了整个产品的环境适应能力。
进一步，延长导线形成的应力弯，便于释放在振动试验过程中的应力。
进一步，热缩管在不影响延长导线使用及吸收应力的前提下，加强绝缘性能。
进一步，软性导热垫位于电感与印制板之间，以减小电感与印制板之间的摩擦，防止电感机械损伤，同时起到一定的减振作用。
附图说明
图1为本发明的安装结构示意图。
其中：1-印制板；2-电感；3-延长导线；4-软性导热垫；5-紧固线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，为本发明所述的航天领域用较大体积电感安装结构，包括电感2、印制板1和延长导线3；其中，本实施例所述较大体积电感的直径不超过35mm。
在印制板1上安装电感2相应位置上开孔，为用紧固线5绑扎电感2留出位置，具体开孔为，印制板1在安装电感2的中心位置开有较大的第一孔，第一孔的直径不超过电感2的内径，安装电感2后上下两侧开有多个较小的第二孔，本实施中，电感2上下两侧各设置有三个第二孔。
电感2位于印制板1上，电感2圆心与第一孔圆心同心，电感2的引脚面朝上设置，电感2与印制板1之间设置有约φ30大小的软性导热垫4，本实施例中软性导热垫4采用橡胶，将软性导热垫4垫至电感2与印制板1之间，以减小电感2与印制板1之间的摩擦，防止电感2机械损伤，同时起到一定的减振作用。
电感2采用紧固线5绑扎固定，利用印制板1上电感2封装外沿上六个第二孔及电感2封装中间的第一孔作为绑扎穿线孔，对电感2进行多次环绕绑扎，使电感2本体和印制板1固定。
电感2上设置有多个引脚，本实施例中的电感2引脚数量为四个，每个引脚焊接有一个延长导线3一端，延长导线3另一端与印制板1上对应的引脚焊盘焊接。
延长导线3上套上φ1.5黑色热缩管进行加强绝缘。
对延长导线3进行大于R5mm弧度的成形处理，形成应力弯，以便于释放在振动试验过程中的应力。
上述电感安装结构的具体安装工艺为：
电感2采用“倒装+导线软连接”的方式安装，将电感2的引脚和印制板1的焊盘之间通过导线连接，并且在印制板1上安装电感2相应位置上开孔，为用紧固线5绑扎电感2留出位置。具体开孔为，印制板1在安装电感2的中心位置开有较大的第一孔，第一孔的直径不超过电感2的内径，安装电感2后上下两侧开有多个较小的第二孔，电感2上下两侧各设置有三个第二孔。
裁剪一块约φ30大小的软性导热垫4，将导热垫垫至电感2与印制板1之间，以减小电感2与印制板1之间的摩擦，防止电感2机械损伤，同时起到一定的减振作用。
在电感2的四个引脚上采用“绕焊”的方式分别焊接上5cm长的AF-250A 250V 19*0.16mm的黑色延长导线3，作为电感2引脚的延长线，其中延长导线3上套上φ1.5黑色热缩管进行加强绝缘。
电感2本体采用紧固线5绑扎固定，利用印制板1上电感2封装外沿上6个第二孔及电感2封装中间的第一孔作为绑扎穿线孔，对电感2进行多次环绕绑扎，使电感2本体和印制板1固定。
对电感2引脚的延长导线3进行大于R5mm弧度的成形处理，以便于释放在振动试验过程中的应力，延长导线3的另一端焊至印制板1对应引脚焊盘上。
将电感2沿四周方向用硅橡胶进行胶固。
为充分验证该发明中电感安装工艺的有效性，我们对控制器进行了30g量级的随机振动试验、正弦振动试验及冲击试验，试验后将电感2引脚上的硅橡胶去除，在显微镜下观察到电感2引脚及焊点，都未见裂纹。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
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