一种低应力惯性传感器导航模组的制作方法

本实用新型涉及一种导航模组，尤其涉及一种低应力惯性传感器导航模组，属于惯性导航领域。

背景技术：

在惯性导航领域中，需要将各种惯性传感器贴装到印刷电路板上，再将此印刷电路板安装到与之配合的结构，进行数据采集和传输。现有技术中，一般通过可拆卸连接方式，将惯性传感器所在的印刷电路板固定在安装载体上。但这种结构由如下缺点：

(1)对于一些较为灵敏的惯性传感器，由于惯性传感器贴装到印刷电路板上，一方面，印刷电路板和传感器之间会存在相互作用的应力，另一方面，印刷电路板安装到结构体上，结构体也会对印刷电路板产生应力，都会将应力传导到惯性传感器上，这会对惯性传感器带来很大的影响，使惯性传感器性能恶化，尤其对于广泛应用的MEMS传感器，其受应力的影响较大，即使有微小的应力变化，MEMS传感器的读数也会不停跳动，严重影响测量精度；

(2)在一些特定领域中，对于应用于便携式设备的惯性导航装置，对电路体积要求较高，因此电路部分的布置需进行精心设计，需要把惯性导航测量单元中的陀螺仪、加速度计等芯片布置于其中，由于惯性导航结构中，需布置电子器件较多，使得体积过大的电路板无法满足实际应用的需求；

(3)由于未对惯性传感器所在电路板安装保护结构，当受到外力或振动等情况时，会造成惯性传感器的损坏。

针对这种情况，可以从惯性传感器的形态及与结构体的配合上考虑减小应力。柔性电路结构是一种可挠性电路结构，具有高可靠性、重量轻、厚度薄、弯折性好等特点。柔性电路结构能满足更小型和更高密度安装的设计需要，也有助于减少组装工序和增强可靠性。柔性电路结构可大大缩小电子产品的体积和重量，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是提供一种低应力惯性传感器导航模组，解决现有技术中惯性传感器受应力影响较大而影响惯性传感器的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种低应力惯性传感器导航模组， 包括下部电路结构和用于布置惯性传感器的上部电路结构，还包括容纳所述上部电路结构和下部电路结构的保护结构，保护结构为硬质结构，所述上部电路结构和下部电路结构之间通过柔性电连接结构进行电连接，下部电路结构和上部电路结构均包括至少一块电路板。

对于便携式设备的惯性导航装置，对导航模组的体积要求较高，因此将整体装置分为上部电路结构和下部电路结构可以大大减小体积。由于惯性传感器对应力较为敏感，因此将其布置于上部电路结构。下部电路结构对应力变化不敏感，因此对固定方式无特殊要求。通过上部电路结构和下部电路结构之间的柔性连接，以柔性连接替代刚性连接，可大大减少应力对上部电路结构中的惯性传感器的影响。设置具有硬质结构的保护结构可以很好的保护惯性传感器不受外界环境的影响。即使印刷电路板和传感器之间或印刷电路板和所安装的结构体产生相互作用的应力，由于采用柔性电连接结构，也不会将应力传递到惯性传感器，不会影响惯性传感器的性能。同时，由于保护结构为硬质结构，其刚性较强，也可以对整个电路结构起到保护作用，避免应力或冲击的影响。本实用新型的电路结构采用叠层结构设计，可以减少印刷电路板由于形变、外部接触以及压力使得惯性传感器的性能受应力影响。

进一步地，所述柔性电连接结构为柔性PCB板，所述保护结构和上部电路结构之间为单点连接。由于柔性PCB板是可挠性印刷电路板，其重量轻、厚度薄、弯折性好，因此，在上部电路结构和下部电路结构之间设置柔性PCB板，可以避免将下部电路结构的应力传递到上部电路结构，也减少了上部电路结构受应力的影响。若仅采用由于柔性PCB板将上部电路结构和下部电路结构进行连接，无法保证在应力影响下，上部电路结构的稳定性，因此，上部电路结构通过与保护结构单点连接，可以保证上部电路结构的稳定性，而且单点连接为应力最小的方式，因此保护结构不会对上层电路中的惯性传感器产生影响。

进一步地，所述上部电路结构、柔性电连接结构、下部电路结构为一体结构。可通过整体设计和加工，将上部电路结构、柔性电连接结构、下部电路结构加工为一体结构，在安装时，先固定下部电路结构，弯折上部电路结构、柔性电连接结构、下部电路结构形成的一体结构，再将上部电路结构和保护结构单点连接，安装方式简单，便于操作。

进一步地，柔性电连接结构为柔性线缆，上部电路结构和下部电路结构之间还设置有柔性间隔结构。如果上部电路结构和下部电路结构之间通过柔性线缆进行连接，则需在上部电路结构和下部电路结构之间设置柔性间隔结构，以保证上部电路结构可以很好地固定，并且上部电路结构和下部电路结构为柔性连接，而且柔性间隔结构也减小了上部电路结构中的惯性传感器受应力的影响。

进一步地，所述柔性线缆为邦定线。

进一步地，所述柔性间隔结构为柔性垫或柔性圈。

进一步地，所述柔性间隔结构的材质为泡棉或硅胶。

进一步地，所述上部电路结构为柔性电路结构。上部电路结构采用柔性电路结构，即将惯性传感器布置在柔性电路结构中，可以更进一步避免将产生的应力传递到惯性传感器，而影响其性能。

进一步地，所述保护结构和上部电路结构之间通过可拆卸结构进行单点连接。利用螺纹连接等可拆卸连接方式即可将保护结构和上部电路结构进行连接。

进一步地，所述保护结构为铝合金结构。铝合金材料为硬质结构，可以对惯性传感器进行保护，而且铝合金的重量较轻，不会使得导航模组的重量过大。

本实用新型具有的优点和积极效果如下：

(1)以柔性连接替代刚性连接，不会将应力传递到布置惯性传感器的电路结构；

(2)采用多层结构占用体积较小，适用于便携式设备；

(3)保护结构对电路板进行保护，可以防止外界干扰。

(4)整体结构简单，易于安装。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施例和第二实施例的剖视图；

图2是本实用新型的第三实施例和第四实施例的剖视图；

图3是本实用新型的第三实施例和第四实施例的B-B剖视图。

图中，1、上部电路结构，2、下部电路结构,3、保护结构，4、柔性间隔结构，5、柔性PCB板，6、柔性线缆，7、安装载体，8、第一螺纹连接结构，9、第二螺纹连接结构

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一般情况下，本实用新型的低应力惯性传感器导航模组仅需两块电路板，即采用分别位于上部和下部的两块印制电路板形成叠层结构即可实现。若实际情况中有设置多于2块电路板的需求，例如需布置的元器件较多，那么也可采用更多块电路板实现。

实施例1：

本实施例1是利用柔性PCB板进行连接的低应力惯性传感器导航模组。

如图1所示，一种低应力惯性传感器导航模组，包括上部电路结构1、下部电路结构2、保护结构3。下部电路结构2和上部电路结构1均为单块硬质电路板。下部电路结构2安装在所需安装的安装载体7上，可利用可拆卸结构安装。保护结构3和上部电路结构1之间为 单点连接。

上部电路结构1、下部电路结构2、柔性电连接结构构成软硬PCB板。上部电路结构1、柔性电连接结构、下部电路结构2可单独成型，也可加工为一体结构。可通过整体设计和加工，将上部电路结构1、柔性电连接结构、下部电路结构2加工为一体结构，在安装时，先固定下部电路结构2，弯折上部电路结构1、柔性电连接结构、下部电路结构2形成的一体结构之后，再将上部电路结构1和保护结构3单点连接，安装方式简单，便于操作。

上部电路结构1为惯性传感器贴装的印刷电路板，用于数据采集和处理。惯性传感器包括陀螺仪、加速度计，本实施例中采用MEMS传感器，如MEMS加速度计和MEMS陀螺仪。下部电路结构2中布置电源模块、通信模块等，用于数据传输、供电等功能。由于上部电路结构1对应力变化较为敏感，而下部电路结构2对应力变化不敏感，因此对下部电路结构2的固定方式无特殊要求，可将下部电路结构2可固定在安装载体7上。

上部电路结构1和下部电路结构2之间通过柔性电连接结构进行电连接，柔性电连接结构为柔性PCB板5。根据实际工程需要，柔性PCB板5可将上部电路结构1和下部电路结构2的侧部、中部或其他位置连接，柔性PCB板5可连接上部电路结构1和下部电路结构2的一侧，也可将上部电路结构1和下部电路结构2的均进行连接。

保护结构3用于容纳所述上部电路结构1和下部电路结构2的，保护结构3采用刚性较强的硬质结构，可采用铝合金结构或硬质塑料结构。保护结构3与安装载体7可采用可拆卸连接方式，利用第二螺纹连接结构9进行连接。

保护结构3的作用是：(1)用于固定上部电路结构1，上部电路结构1与保护结构3之间可采用应力最小的单点连接，保护结构3和上部电路结构1之间通过可拆卸结构进行单点连接，如利用第一螺纹连接结构8进行单点连接；(2)用于保护免受任何外部作用力对惯性传感器及整个导航模组的影响。

实施例2：

本实施例2是利用柔性PCB板进行连接的低应力惯性传感器导航模组。

本实施例2与实施例1相似，区别在于：本实施例中，上部电路结构1为柔性电路结构。

如图1所示，上部电路结构1和下部电路结构2之间的连接也是柔性连接，即通过柔性电连接结构进行电连接，上部电路结构1、下部电路结构2以及柔性电连接结构形成一个整体并构成软硬PCB板。将上部电路结构1设置为柔性电路结构，并将惯性传感器布置于上部电路结构1，并结合柔性电连接结构，可以进一步降低应力对惯性传感器的影响。

实施例3：

本实施例3是利用柔性线缆和柔性间隔结构进行连接的低应力惯性传感器导航模组。

如图2-3所示，一种低应力惯性传感器导航模组，包括上部电路结构1、下部电路结构2、保护结构3。下部电路结构2和上部电路结构1均为单块硬质电路板。下部电路结构2安装在所需安装的安装载体7上，可利用可拆卸结构安装。

上部电路结构1为惯性传感器贴装的印刷电路板，用于数据采集和处理。惯性传感器包括陀螺仪、加速度计，本实施例中采用MEMS传感器，如MEMS加速度计和MEMS陀螺仪。下部电路结构2上面布置电源模块、通信模块等，用于数据传输、供电等功能。由于上部电路结构1对应力变化较为敏感，而下部电路结构2对应力变化不敏感，因此对下部电路结构2的固定方式无特殊要求，下层安装结构可固定在安装载体7上。

上部电路结构1和下部电路结构2之间通过柔性电连接结构进行电连接，柔性电连接结构为柔性线缆6，柔性线缆6可采用邦定线。根据电路连接需要，可设置多根柔性线缆6，实现上部电路结构1与下部电路结构2的电连接。上部电路结构1和下部电路结构2之间还设置有柔性间隔结构4。柔性间隔结构可采用粘贴的形式与位于其上面的上部电路结构1以及位于其下面的下部电路结构2进行固定。柔性间隔结构4采用柔性垫或柔性圈，柔性垫为回字型，将上部电路结构1固定在此柔性垫上。柔性间隔结构4的材质为泡棉或硅胶。上部电路结构1和下部电路结构2为柔性连接，而且柔性间隔结构4也减小了上部电路结构1中惯性传感器受应力的影响。

由于下部电路结构2上面设置柔性间隔结构4，而柔性间隔结构4的上面为上层电路结构1，因此无需将上部电路结构与保护结构3相连接，上层电路结构1即可具备良好的稳定性。

保护结构3用于容纳所述上部电路结构1和下部电路结构2，保护结构3采用刚性较强的硬质结构，可采用铝合金结构或硬质塑料结构。保护结构3与安装载体7可采用可拆卸连接方式，利用第二螺纹连接结构9进行连接。保护结构3用于保护免受任何外部作用力对惯性传感器及整个导航模组的影响。

实施例4：

本实施例4是利用柔性线缆和柔性间隔结构进行连接的低应力惯性传感器导航模组。

本实施例4与实施例3相似，区别在于：本实施例中，上部电路结构1为柔性电路结构。

如图2-3所示，上部电路结构1和下部电路结构2之间设置柔性间隔结构4，且上部电路结构1为柔性电路结构。具有柔性电路结构的上部电路结构1和柔性间隔结构4均可减少 应力的影响，避免惯性传感器的性能受到影响。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。