一种毛纽扣柔性电气连接组件设计方法

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2022.06.006

摘要/Abstract

摘要：

超微小型飞行器内部各设备的电气连接，主要依靠传统的引出导线焊接的方式完成。这种方式存在装配效率低下、容易出错、焊接导线易折断、调试困难等问题；普通的导线型电缆和电连接器操作方便，但是体积太大，无法适应超微小型飞行器的需求。提出一种用于超微小型飞行器的毛纽扣柔性电气连接组件设计方法，以毛纽扣组件作为连接器，以刚挠结合板作为传输线缆，结合飞行器结构三维设计，实现微小型飞行器内部各个电气设备的可靠电气连接。

关键词: 超微小型飞行器, 毛纽扣, 刚挠结合板, 结构设计, 电气设计, 设计方法

Abstract:

The electrical connection of each device inside the ultra-micro aerial vehicle（UMAV）， mainly relies on the traditional way of lead wire welding. There are many problems in this way， such as low efficiency， error-prone， easy to broken welding wire， difficult debugging， etc. Ordinary wire-type cables and connectors are easy to use， but too bulky to suit the UMAV. A design method of fuzz button flexible electrical connection component for UMAV is proposed. The fuzz button component is used as the connector， the rigid-flexible joint plate is used as the transmission cable， and the three-dimensional design of aircraft structure is combined to realize the reliable electrical connection of various electrical devices inside the UMAV.

Key words: ultra-micro aerial vehicle （UMAV）, fuzz button, rigid-flexible printed circuit board （PCB）, structural design, electrical design, design method

中图分类号:

TJ02

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图/表 18

图 1 毛纽扣组件结构示意图

Fig.1 Fuzz button assembly structure diagram

图 2 飞行器内部电气连接图

Fig.2 Electrical connection diagram inside the UMAV

图 3 毛纽扣电气连接组件三维结构图

Fig.3 3D structure diagram of fuzz button electrical connection assembly

图 4 W1结构尺寸图

Fig.4 W1 structure diagram

图 5 W2结构尺寸图

Fig.5 W2 structure diagram

图 6 W3结构尺寸图

Fig.6 W3 structure diagram

图 7 毛纽扣组件结构示意图

Fig.7 Structure diagram of fuzz button connector

图 8 毛纽扣安装尺寸结构图

Fig.8 Assembly dimensions of fuzz button connector

图 9 干涉部分结构示意图

Fig.9 Schematic diagram of the interference part structure

图 10 毛纽扣点位布局设计（19芯）

Fig.10 Fuzz button point layout design（19 points）

图 11 毛纽扣点位布局设计（9芯）

Fig.11 Fuzz button point layout design（9 points）

表 1 刚挠结合板信号去向

Table 1 Signal connection relationship of the rigid-flex printed board

定义	电流	W1			W2					W3
定义	电流	X1A	X1B	X1-2	X2-1	X2A	X2B	X2C	X2-3	X3-2	X3B
供电1+	2 A	√	√	√	√	√	√
供电1-	2 A	√	√	√	√	√	√
供电2+	1.5 A	√		√	√	√	√	√	√	√	√
供电2-	1.5 A	√		√	√	√	√	√	√	√	√
通信1+		√		√	√	√
通信1-		√		√	√	√
通信2+						√	√	√
通信2-						√	√	√
通信3+			√	√	√	√	√	√	√	√
通信3-			√	√	√	√	√	√	√	√
通信4+						√	√	√	√	√	√
通信4-						√	√	√	√	√	√
通信5+						√	√
通信5-						√	√
通信6+						√	√
通信6-						√	√
监测+						√	√
监测-						√	√
GND		√	√	√	√	√	√	√	√	√	√

图 12 W1刚挠结合板层设计

Fig.12 Rigid-flexible PCB W1 layer design

图 13 W2刚挠结合板层设计

Fig.13 Rigid-flexible PCB W2 layer design

图 14 W3刚挠结合板层设计

Fig.14 Rigid-flexible PCB W3 layer design

表2 MIL-STD-275中线宽、温升与通过电流能力对照表

Table 2 Trace carrying capacity per mil STD-275

温升	10 ℃			20 ℃			30 ℃
覆铜厚度	1/2 Oz	1 Oz	2 Oz	1/2 Oz	1 Oz	2 Oz	1/2 Oz	1 Oz	2 Oz
线宽（inch）	最大电流单位A
0.010	0.5	1.0	1.4	0.6	1.2	1.6	0.7	1.5	2.2
0.015	0.7	1.2	1.6	0.8	1.3	2.4	1.0	1.6	3.0
0.020	0.7	1.3	2.1	1.0	1.7	3.0	1.2	2.4	3.6
0.025	0.9	1.7	2.5	1.2	2.2	3.3	1.5	2.8	4.0
0.030	1.1	1.9	3.0	1.4	2.5	4.0	1.7	3.2	5.0
0.050	1.5	2.6	4.0	2.0	3.6	6.0	2.6	4.4	7.3
0.075	2.0	3.5	5.7	2.8	4.5	7.8	3.5	6.0	10.0
0.100	2.6	4.2	6.9	3.5	6.0	9.9	4.3	7.5	12.5
0.200	4.2	7.0	11.5	6.0	10.0	11.0	7.5	13.0	20.5
0.250	5.0	8.3	12.3	7.2	12.3	20.0	9.0	15.0	24.5

图 15 毛纽扣柔缆实物图

Fig.15 Rigid-flex printed board cable

图 16 毛纽扣柔缆装配图

Fig.16 Rigid-flex printed board cable assembly diagram

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