CN111526611A - 航天器用薄膜电加热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器用薄膜电加热器，包括上下重叠的两层绝缘层，在两层绝缘层之间设置有电热合金箔回路，电热合金箔回路的两端分别焊接有引出导线，在电热合金箔回路与引出导线的焊接处设置有热熔胶膜。本发明还公开了一种航天器用薄膜电加热器的制造方法。采用本发明的航天器用薄膜电加热器及其制造方法，航天器用薄膜电加热器的结构稳定可靠，耐辐照性能好，总质量损失及可凝挥发物排放低，已在卫星等航天器上通过实际应用考核。
Description
技术领域
本发明属于薄膜电加热器领域，具体涉及一种航天器用薄膜电加热器及其制造方法。
背景技术
现有的硅橡胶薄膜电加热器、脲醛薄膜电加热器、环氧薄膜电加热器厚度在1.5mm以上，质量大于0.10g/cm2，不易弯曲，不耐辐照，不适合空间有限的情况，不适合真空场合，因此，不适合在航天器上使用。
聚酰亚胺薄膜电加热器具有良好的柔性、厚度小，在航天器上得以广泛使用，但现有的聚酰亚胺薄膜电加热器在耐辐照性能方面还有待提高，同时，其总质量损失和可凝挥发物排放较高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明第一目的旨在提供一种耐辐照性能好、总质量损失和可凝挥发物低的航天器用薄膜电加热器，第二目的在于提供该种航天器用薄膜电加热器的制造方法。
为了实现上述第一目的，本发明所采用的技术方案为：一种航天器用薄膜电加热器，包括上下重叠的两层绝缘层，在两层所述绝缘层之间设置有电热合金箔回路，所述电热合金箔回路的两端分别焊接有引出导线，在所述电热合金箔回路与引出导线的焊接处设置有热熔胶膜。
作为优选，所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜。采用以上结构，聚酰亚胺薄膜具有良好的柔性，厚度小，耐辐照，尤其适用于真空场合及空间有限的情况。
作为优选，所述绝缘层均采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜。采用以上结构，减少加热器的厚度，提高弯曲性能，降低加热器重量。
作为优选，所述电热合金箔回路为6J40电热合金。采用以上结构，提高了电热合金箔与引出导线的可焊性，使焊接更为牢固。
作为优选，所述热熔胶膜为AFA1/PP热熔胶膜。采用以上结构，AFA1/PP热熔胶性能稳定，利于加工。
作为优选，所述引出导线由多股铜导线组成。采用以上结构，结构稳定，使用可靠。
本发明的第二目的是这样实现的：一种航天器用薄膜电加热器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合基片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min；
步骤二、通过图形转移工艺在复合基片上制作电热合金箔回路；
步骤三、将引出导线和电热合金箔回路焊接在一起；
步骤四、在焊接处放置多层胶片，通过热复合机将上层绝缘层、复合基片、引出导线和多层胶片热熔复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。
作为优选，步骤二中电热合金箔回路的图形通过以下方法确定：
(a)、根据欧姆定律设计出电热合金箔回路的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；
(b)、根据绝缘层尺寸绘制出电热合金箔回路的图形。
采用以上方法，电热合金箔回路的图形精确，加热更为均匀。
本发明的有益效果是：采用本发明的航天器用薄膜电加热器及其制造方法，航天器用薄膜电加热器的结构稳定可靠，耐辐照性能好，总质量损失及可凝挥发物排放低，已在卫星等航天器上通过实际应用考核。
附图说明
图1为本发明的航天器用薄膜电加热器的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种航天器用薄膜电加热器，主要由绝缘层1、电热合金箔回路2、引出导线3和热熔胶膜4组成。
如图1所示，两层绝缘层1上下重叠设置，本实施例中，绝缘层1为聚酰亚胺薄膜，具有良好的柔性，厚度小，在两层聚酰亚胺薄膜之间设置有电热合金箔回路2，电热合金箔回路2为一条均匀分布在两层绝缘层1之间的箔片，箔片的两端靠近于绝缘层1一侧的边缘，且分别焊接有引出导线3，电热合金箔回路2通过引出导线3与电源连接，从而实现加热。在电热合金箔回路2与引出导线3的焊接处覆盖有热熔胶膜4。
一种航天器用薄膜电加热器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合基片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。
具体地，下层绝缘层1采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜，减少加热器的厚度，提高弯曲性能，降低加热器重量。电热合金箔采用6J40电热合金材料制成的合金箔，提高了电热合金材料与引出导线3的可焊性，易于焊接，且焊点牢固，电性能满足要求。
步骤二、通过图形转移工艺在复合基片上制作电热合金箔回路2。具体地，电热合金箔回路2的图形通过以下方法确定：
a、根据欧姆定律设计出电热合金箔回路2的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；
b、根据绝缘层1的尺寸绘制出电热合金箔回路2的图形。采用上述方法绘制的电热合金箔回路2的图形精确，确保加热器加热均匀。
步骤三、将引出导线3和电热合金箔回路2焊接在一起。具体地，引出导线3由多股铜导线组成，沿引出导线3的方向，单根引出导线3经30min 15N的拉力作用后，电加热器的外观无明显变化，电阻值的相对变化不大于±2％，在250V的直流电压下，绝缘电阻不小于100MΩ。
步骤四、在焊接处放置多层胶片，通过热复合机将上层绝缘层、复合基片、引出导线和多层胶片热熔复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。具体地，上层绝缘层1也采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜，胶片采用定制的AFA1/PP热熔胶胶片。
本发明的航天器用薄膜电加热器的厚度不超过0.3mm(焊接区域除外)，绕直径为25mm的圆柱弯曲100次，电加热器外观无变化，单位面积质量为0.04-0.06g/cm2，在大气条件下，将本发明的航天器用薄膜电加热器试件放置在Co-60γ辐照装置中，经过剂量率为50～150rad/s，总吸收剂量不小于1.0×107rad(SI)偏差±10％γ射线辐照，电加热器件外观无变化，在真空度优于7×10-3Pa、温度为125℃±1℃的条件下，保持24h，电加热器绝缘材料的总质量损失不大于1％，在25℃±1℃冷表面上的可凝挥发物不大于0.1％。
Claims (7)
1.一种航天器用薄膜电加热器，包括上下重叠的两层绝缘层，在两层所述绝缘层之间设置有电热合金箔回路，所述电热合金箔回路的两端分别焊接有引出导线，其特征在于：在所述电热合金箔回路与引出导线的焊接处设置有热熔胶膜。
2.根据权利要求1所述的航天器用薄膜电加热器，其特征在于：所述绝缘层均采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜。
3.根据权利要求1所述的航天器用薄膜电加热器，其特征在于：所述电热合金箔回路为6J40电热合金。
4.根据权利要求1所述的航天器用薄膜电加热器，其特征在于：所述热熔胶膜为AFA1/PP热熔胶膜。
5.根据权利要求1所述的航天器用薄膜电加热器，其特征在于：所述引出导线由多股铜导线组成。
6.一种航天器用薄膜电加热器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合基片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min；
步骤二、通过图形转移工艺在复合基片上制作电热合金箔回路；
步骤三、将引出导线和电热合金箔回路焊接在一起；
步骤四、在焊接处放置多层胶片，通过热复合机将上层绝缘层、复合基片、引出导线和多层胶片热熔复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。
7.根据权利要求6所述的航天器用薄膜电加热器的制造方法，其特征在于，步骤二中电热合金箔回路的图形通过以下方法确定：
(a)、根据欧姆定律设计出电热合金箔回路的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；
(b)、根据绝缘层尺寸绘制出电热合金箔回路的图形。
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