磁性元件与印制电路板一体化结构及安装方法
【专利摘要】本发明提供了一种磁性元件与印制电路板一体化结构及安装方法，所述结构包括：磁性元件为中空的环形圆柱体，磁性元件用于一模块化电源控制器，绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致，绝缘隔离垫与印制电路板胶结；磁性元件通过孔用绑扎线固定在印制电路板上，磁性元件的引出线焊接在印制电路板的相应焊盘上以生成焊点；磁性元件与绝缘隔离垫形成的中空腔室内填充有环氧树脂，磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂。本发明能够将磁性元件直接安装在印制电路板上，省去结构件、盖板、连接线等组件，避免多级连接，既满足磁性元件的抗力学性能，又减小了模块化电源控制器的尺寸和重量。
【专利说明】磁性元件与印制电路板一体化结构及安装方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种应用于电源控制器磁性元件的安装方法，尤其涉及一种模块化电源控制器用磁性元件与印制电路板一体化结构和安装方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]提高电源控制器功率密度是现今航天器电源发展的趋势，相较于以往的航天器，现在的电源控制器在体积、重量、热耗、力学性能等方面都提出了更高的要求。因此，在电源控制器的设计过程中要充分考虑结构与电气性能的关系。其中，某些功能模块上的磁性元件不仅体积大、重量重，还须使用专门的金属外罩将其固定在主结构框架上，这必然给电源控制器的整体布局和重量控制带来一定的影响。
[0005]当前，在航天器电源控制器磁性元件的安装方法中，最常采用的是直接安装和通过电磁纯铁外壳的安装形式。直接安装方法是指直接将绕好线圈的磁芯通过紧固件或环氧树脂固定在印制电路板或电源控制器的结构件上；电磁纯铁外壳设计形式则是将绕好线圈的磁芯用环氧树脂固定在由电磁纯铁做成的罐子里，再将罐子通过紧固件连接在电源控制器的结构上。直接固定的方法由于没有采取绝缘隔离措施，导致在力学试验中印制板或磁性元件摩擦短路，因此主要应用在磁性元件相对较小，重量较轻的场合。电磁纯铁外壳的方式可以很好解决重量、体积较大磁性元件的抗力学性能和电磁屏蔽问题，但由于电磁纯铁密度较大，且需要再次安装，必然导致电源控制器重量增加，同时占用其他元器件和印制电路板的位置。
[0006]因此，从磁性元件的可靠性、重量以及安装布局等角度考虑，目前亟需一种磁性元件与印制电路板一体化结构及安装方法。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种磁性元件与印制电路板一体化结构，包括磁性元件、印制电路板和绝缘隔离垫，其中，所述印制电路板上设置有孔；所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致，所述绝缘隔离垫胶结在所述印制电路板上；所述磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上，并通过所述孔，用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上；所述磁性元件的引出线焊接在印制电路板的相应焊盘上以生成焊点；所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充有环氧树脂，所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂。
[0009]进一步地，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板之间以及所述磁性元件与所述绝缘隔离垫之间均通过环氧树脂进行胶结。
[0010]进一步地，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
[0011]进一步地，所述磁性元件上缠绕有聚酰亚胺薄膜。
[0012]进一步地，所述焊点上覆盖有单组份硅胶D04。
[0013]本发明的另一方面提供一种磁性元件与印制电路板一体化安装方法，包括:将绝缘隔离垫与印制电路板胶结；将磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上，并通过所述印制电路板上预留的孔，用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上，其中，所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致；将所述磁性元件的引出线焊接在所述印制电路板的相应焊盘上以生成焊点；在所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充环氧树脂；在所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充粘结剂。
[0014]进一步地，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板之间以及所述磁性元件与所述绝缘隔离垫之间均通过环氧树脂进行胶结。
[0015]进一步地，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
[0016]进一步地,将磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上之前还包括:在所述磁性元件上缠绕聚酰亚胺薄膜。
[0017]进一步地，将所述磁性元件的引出线焊接在所述印制电路板的相应焊盘上的步骤之后还包括:在所述焊点上覆盖单组份硅胶D04。
[0018]与现有技术相比，本发明通过所述印制电路板上设置有孔用绑扎线；所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板胶结；所述磁性元件通过所述孔用绑扎线固定在所述印制电路板上，所述磁性元件的引出线焊接在印制电路板的相应焊盘上以生成焊点；所述磁性元件与绝缘隔离垫形成的中空腔室内填充有环氧树月旨，使所述磁性元件与绝缘隔离垫胶结，所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂，能够将磁性元件直接安装在印制电路板上，省去结构件、盖板、连接线等组件，避免多级连接，既满足磁性元件的抗力学性能，又减小了模块化电源控制器的尺寸和重量，从而有效减轻卫星的重量。
[0019]
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明一实施例的磁性元件与印制电路板的安装俯视图；
图2是本发明一实施例的磁性元件与印制电路板的安装纵向截面图；
图3是本发明一实施例的性元件与印制电路板一体化安装方法的流程图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0023]实施例一如图1和2所示，本发明提供一种磁性元件与印制电路板一体化结构，包括磁性元件2、印制电路板I和绝缘隔离垫5。
[0024]所述印制电路板I上设置有孔用绑扎线3 ；
所述磁性元件2为中空的环形圆柱体，所述磁性元件2用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫5的形状与所述磁性元件的环形截面一致，所述绝缘隔离垫5与所述印制电路板I胶结；具体的，可首先清理印制电路板I上须安装磁性元件2的位置，然后将绝缘隔离垫5与印制电路板I胶结。优选的，所述绝缘隔离垫5与所述印制电路板I之间通过环氧树脂进行胶结。
[0025]所述磁性元件2胶结在所述绝缘隔离垫5上,优选的,所述磁性元件2与所述绝缘隔离垫5之间通过环氧树脂进行胶结。
[0026]通过所述绑扎线3将所述磁性元件2绑扎在所述印制电路板I上，以进一步固定所述磁性元件2。
[0027]优选的，所述磁性元件上缠绕有聚酰亚胺薄膜。具体的，可先将聚酰亚胺薄膜缠绕在磁性元件2上对其进行保护，然后通过印制电路板I上预留的孔，用绑扎线3将磁性元件2绑扎在所述印制电路板I上。
[0028]所述磁性元件2的引出线8焊接在印制电路板I的相应焊盘上以生成焊点。
[0029]考虑到充分利用电路板，在安装磁性元件的部位可能存在其他电气特征，因此，须在印制电路板上安装磁性元件的部位的电气特征用单组份硅胶D04进行保护。优选的，所述焊点上覆盖有单组份硅胶D04。具体的，焊接磁性元件2的引出线8在印制电路板I上的相应焊盘上后，使用单组份硅胶D04对焊点进行保护。
[0030]在所述磁性元件2和绝缘隔离垫5的中空腔室内填充有环氧树脂4，所述磁性元件2和绝缘隔离垫5的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂。
[0031]优选的，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
[0032]本实施例主要针对电源控制器设计中磁性元件的安装布局问题，既考虑了磁性元件的抗力学性能问题，又有效地降低了磁性元件的重量和安装所占用的空间。本实施例采用绝缘隔离垫及不同粘结剂既将磁性元件有效固定在印制电路板上，又避免了因摩擦导致的短路及漆包线损伤现象；同时，减少了金属外罩、盖板等组件，避免了多级连接，降低了磁性元件的附加重量。
[0033]实施例二
如图3所示，本发明还提供另一种磁性元件与印制电路板一体化安装方法，包括:
步骤SI，将绝缘隔离垫与印制电路板胶结；优选的，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板之间通过环氧树脂进行胶结；
步骤S3，将磁性元件与所述绝缘隔离垫胶结，并通过所述印制电路板上预留的孔用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上，其中，所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致；
步骤S4，将所述磁性元件的引出线焊接在所述印制电路板的相应焊盘上以生成焊点； 步骤S6，在所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充环氧树脂；
步骤S7，在所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充粘结剂。优选的，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
[0034]优选的，步骤S3之间还包括步骤S2，在所述磁性元件上缠绕聚酰亚胺薄膜。
[0035]优选的，步骤S4之后还包括步骤S5，在所述焊点上覆盖单组份硅胶D04。
[0036]实施例二的其它详细内容具体可参见实施例一的相应部分，在此不再赘述。
[0037]综上所述，本发明通过所述印制电路板上设置有孔用绑扎线；所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板胶结；所述磁性元件与所述绝缘隔离垫胶结，并通过所述孔用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上，所述磁性元件的引出线焊接在印制电路板的相应焊盘上以生成焊点；所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充有环氧树脂，所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂，能够将磁性元件直接安装在印制电路板上，省去结构件、盖板、连接线等组件，避免多级连接，既满足磁性元件的抗力学性能，又减小了模块化电源控制器的尺寸和重量，从而有效减轻卫星的重量。
[0038]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0039]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0040]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种磁性元件与印制电路板一体化结构，其特征在于，包括磁性元件、印制电路板和绝缘隔离垫，其中， 所述印制电路板上设置有孔； 所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致，所述绝缘隔离垫胶结在所述印制电路板上； 所述磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上，并通过所述孔，用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上； 所述磁性元件的引出线焊接在印制电路板的相应焊盘上以生成焊点； 所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充有环氧树脂，所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充有粘结剂。
2.如权利要求1所述的磁性元件与印制电路板一体化结构，其特征在于，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板之间以及所述磁性元件与所述绝缘隔离垫之间均通过环氧树脂进行胶结。
3.如权利要求1所述的磁性元件与印制电路板一体化结构，其特征在于，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
4.如权利要求1所述的磁性元件与印制电路板一体化结构，其特征在于，所述磁性元件上缠绕有聚酰亚胺薄膜。
5.如权利要求1所述的磁性元件与印制电路板一体化结构，其特征在于，所述焊点上覆盖有单组份硅胶D04。
6.一种磁性元件与印制电路板一体化安装方法，其特征在于，包括: 将绝缘隔离垫与印制电路板胶结； 将磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上，并通过所述印制电路板上预留的孔，用绑扎线将所述磁性元件绑扎在所述印制电路板上，其中，所述磁性元件为中空的环形圆柱体，所述磁性元件用于一模块化电源控制器，所述绝缘隔离垫的形状与所述磁性元件的环形截面一致； 将所述磁性元件的引出线焊接在所述印制电路板的相应焊盘上以生成焊点； 在所述磁性元件和绝缘隔离垫的中空腔室内填充环氧树脂； 在所述磁性元件和绝缘隔离垫的外侧壁与印制电路板围成的空间区域填充粘结剂。
7.如权利要求6所述的磁性元件与印制电路板一体化安装方法，其特征在于，所述绝缘隔离垫与所述印制电路板之间以及所述磁性元件与所述绝缘隔离垫之间均通过环氧树脂进行胶结。
8.如权利要求6所述的磁性元件与印制电路板一体化安装方法，其特征在于，所述粘结剂为单组份硅胶⑶414。
9.如权利要求6所述的磁性元件与印制电路板一体化安装方法，其特征在于，将磁性元件胶结在所述绝缘隔离垫上之前还包括: 在所述磁性元件上缠绕聚酰亚胺薄膜。
10.如权利要求6所述的磁性元件与印制电路板一体化安装方法，其特征在于，将所述磁性元件的引出线焊接在所述印制电路板的相应焊盘上的步骤之后还包括: 在所述焊点上覆盖单组份硅胶D04。
【文档编号】H05K1/18GK104427764SQ201310408404
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】瞿诗霞, 张玉花, 张婷婷, 史源, 刘勇, 金波 申请人:上海空间电源研究所