ES2976317B2 - Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación - Google Patents
Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación Download PDFInfo
- Publication number
- ES2976317B2 ES2976317B2 ES202231053A ES202231053A ES2976317B2 ES 2976317 B2 ES2976317 B2 ES 2976317B2 ES 202231053 A ES202231053 A ES 202231053A ES 202231053 A ES202231053 A ES 202231053A ES 2976317 B2 ES2976317 B2 ES 2976317B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- layer
- polymer layer
- layers
- mesh
- retroreflective
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 5
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 claims description 3
- DHQLWKZANUWLGP-UHFFFAOYSA-N 2h-pyran-6-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CCO1 DHQLWKZANUWLGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 51
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005334 plasma enhanced chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/288—Satellite antennas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/18—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/02—Means for marking measuring points
- G01C15/04—Permanent marks; Boundary markers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
- G02B5/128—Reflex reflectors including curved refracting surface transparent spheres being embedded in matrix
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/141—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing reflecting surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
- H01Q15/161—Collapsible reflectors
- H01Q15/162—Collapsible reflectors composed of a plurality of rigid panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
- B32B2307/416—Reflective
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/147—Reflecting surfaces; Equivalent structures provided with means for controlling or monitoring the shape of the reflecting surface
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Description
DESCRIPCIÓN
PARCHE RETRORREFLECTANTE PARA GRANDES REFLECTORES
DESPLEGABLES (LDR) Y MÉTODO DE FABRICACIÓN
OBJECTO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención consiste en parches retrorreflectantes destinados a ser colocados en grandes reflectores desplegables (LDR, por sus siglas en inglés) utilizados en el espacio. Los parches retrorreflectantes permiten el correcto despliegue de los LDR. Es también objeto de la presente invención un método de fabricación de parches retrorreflectantes que permita una buena precisión de colocación de dichos parches retrorreflectantes, una fijación estable (en el tiempo), y una manera más rápida de aplicarlos (en comparación con una operación manual).
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los grandes reflectores desplegables (LDR) están siendo cada vez más utilizados en misiones espaciales ya que está aumentando significativamente la cantidad de datos que se transfieren desde el espacio hacia tierra y viceversa, no solamente debido al surgimiento de internet a través del espacio, sino también debido a la cantidad de datos recopilados en el espacio (monitorización del CO<2>, niveles del mar, vientos, etc.). Están compuestos de una malla que se encuentra extendida para producir una antena completa y de un anillo metálico de soporte para sujetar la malla.
A medida que los LDR se han vuelto cada vez más grandes, la única forma de llevarlos al espacio es plegarlos en tierra, colocarlos en una lanzadera y desplegarlos en el espacio desdoblándolos. La operación es bastante crítica y por lo tanto existe la necesidad de sensores para monitorizar la forma del LDR y su orientación después del despliegue.
Además, una vez que se encuentra en su lugar, cualquier basura espacial puede dañar el LDR e incluso si fuera posible su reconformación, se requiere conocer la forma del LDR para aplicar las modificaciones apropiadas, para llevar el LDR a su forma y posición originales.
Se han desarrollado algunos sensores para monitorizar la forma del LDR que utilizan luz. Sin embargo, los LDR consisten en mallas (que permiten su plegamiento antes del lanzamiento y su despliegue en el espacio) que son muy transparentes a la luz, al menos a las longitudes de onda visible e infrarroja. Este hecho reduce drásticamente el comportamiento de cualquier sensor que utiliza luz, ya que se reflejan pocos protones de regreso hacia el sensor de luz, obstaculizando la resolución requerida para la monitorización precisa de una estructura de este tipo.
Para resolver este problema, y para aumentar la reflectividad de la malla, pueden añadirse elementos reflectantes.
Sin embargo, una solución de este tipo no cumple aún con los requerimientos del espacio, ya que utiliza retrorreflectantes con película adhesiva que puede desprenderse durante la operación de despliegue debido a turbulencias en el espacio o desgasificarse durante el lanzamiento, dañando potencialmente otros equipos colocados cerca del LDR en la lanzadera.
No obstante, su compatibilidad de uso en el espacio no es la única consideración a tener en cuenta. Debido a que el rendimiento de la radiofrecuencia de la antena se verá afectado por la presencia de la lámina retrorreflectante sobre la superficie del reflector de malla desplegable, las pérdidas por su presencia pueden caracterizarse simplemente tal como se describe a continuación.
Las pérdidas de directividad de la antena pueden evaluarse considerando que el área del reflector cubierta por las láminas retrorreflectantes no está irradiando, y por tanto está introduciendo una pérdida en forma de área ausente de la apertura del reflector proyectada. De manera que se considera aquí un escenario del peor de los casos:
área de la lámina retrorreflectante Pérdidas de directividad= 10 ■loa10 (1 ---------------- ;------- —-----—--------------------- ) area del reflector
donde el área de las láminas retrorreflectantes es el área cubierta por las láminas retrorreflectantes y el área del reflector es el área proyectada del reflector.
Para los cálculos se consideran láminas retrorreflectantes de 10 mm de diámetro y de forma circular. La Tabla 1 en la figura 1 muestra las pérdidas de directividad en el caso de antenas de banda L y banda Ka con cuatro retrorreflectantes por faceta (mínimo requerido para obtener la información adecuada en la antena). La malla necesita tener una forma específica (similar a una parábola) y esto se logra utilizando pequeñas secciones (facetas) colocadas en ángulos diferentes unos de los otros, tal como se muestra en la figura 7.
Para la antena de banda L, las pérdidas de directividad son inferiores a 0,01 dB, lo cual es insignificante para las telecomunicaciones y no es crítico (crítico>0,02 dB) para aplicaciones para la observación de la Tierra. Para la antena de banda Ka, las pérdidas de directividad son mayores que para la antena de banda L, pero siempre por debajo de 0,1 dB, lo que se considera insignificante para las telecomunicaciones, pero puede tener un impacto para las observaciones de la Tierra.
Como solución para una aplicación para la observación de la Tierra, el número de láminas retrorreflectantes podría minimizarse mientras sean suficientes para una medición precisa de la superficie del reflector. Otra solución sería mantener el número de láminas retrorreflectantes, para una medición precisa, pero con un tamaño reducido.
Las láminas retrorreflectantes consisten en una primera capa (1) de polímero sobre la cual se encuentran colocadas unas esferas (3) reflectantes, tal como se muestra en la figura 2. Las esferas (3) reflectantes se realizan habitualmente de vidrio, recubiertas con una capa de aluminio para aumentar la reflectividad. A continuación se aplica una segunda capa (2) de polímero que sella las esferas (3) reflectantes, con la finalidad de reforzar su adhesión.
Dependiendo de la complejidad, los retrorreflectantes comprenden algunas veces una capa extra encima de las esferas (3) reflectantes para mejorar la reflexión (en este caso se utilizan microesferas de vidrio) y una capa modelada con un patrón en una de las capas de polímero para bloquear de forma selectiva la luz, o capas de adhesión para fijar las esferas (3) reflectantes.
Además, para aplicar las láminas retrorreflectantes en tantas aplicaciones como sea posible, la primera capa (1) de polímero se encuentra a menudo unida a una capa adhesiva. Las grandes variaciones de temperatura, como ocurre en el espacio, hace que esta capa no sea adecuada para el espacio. Adicionalmente, la capa adhesiva puede desgasificarse, dañando otros equipos transportados a bordo de la lanzadera.
Esta estructura significa que las láminas retrorreflectantes pueden interactuar con la señal de RF cuando la media longitud de onda se encuentra en el orden del tamaño de las láminas retrorreflectantes. De hecho, las láminas retrorreflectantes con 10 mm de diámetro como las consideradas en el presente documento podrían concebirse como una placa radiadora que resuena a una frecuencia de 15 GHz. Para frecuencias inferiores debe ser transparente. En consecuencia, las láminas retrorreflectantes son transparentes para la antena de banda L (1-2 GHz), pero contribuirá a la señal de RF para la antena de banda Ka (26,5-40 GHz).
Adicionalmente, en caso de que las láminas retrorreflectantes se coloquen directamente sobre la superficie de la malla, es decir, que no se cree ningún espacio, y considerando que el grosor del lámina retrorreflectante se encuentre en el orden de 0,1-0,3 mm, las láminas retrorreflectantes podrían contribuir con la radiación de la superficie del reflector. Esto se aplica a la antena de banda Ka, ya que las láminas retrorreflectantes son transparentes para la antena de banda L.
Resulta obvio a partir de esas consideraciones que la forma en que las láminas reflectoras necesitan incorporarse en la malla es clave, ya que necesitan ser adecuados para el espacio, ser lo suficientemente pequeños (ya que su tamaño afecta a las pérdidas globales cuando el número aumenta) y presentan una interacción limitada con la malla, reduciendo la distorsión de la señal de RF.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe un parche retrorreflectante para grandes reflectores desplegables (LDR,Large Deployable Reflector)y su proceso de fabricación. Tiene como objetivo proporcionar un parche retrorreflectante y el método para producirlo utilizando láminas reflectantes que sean compatibles con su utilización en el espacio, utilizando un proceso de micro-electrónica, lo que permite precisión en el alineamiento de las láminas reflectantes, libertad en la forma en que se colocan las láminas sobre el LDR y cierto grado de escalabilidad.
Tal como se ha explicado anteriormente, los grandes reflectores desplegables comprenden una malla, en la que están destinados a colocarse los parches retrorreflectantes. Estos permiten el correcto despliegue de la malla del LDR en el espacio, además de una colocación y un uso correctos de la misma.
El parche retrorreflectante comprende una primera capa de polímero que es compatible con su utilización en el espacio, sobre la cual se encuentran unas esferas dieléctricas con un alto índice de refracción (esferas de aquí en adelante). Las esferas se realizan preferiblemente con una mezcla de TÍO<2>y BaO, de manera que su índice de refracción es mayor de 1,5, más preferiblemente alrededor de 1,9. Las esferas pueden cubrirse con una o más capas metálicas para incrementar su reflexión y para proporcionar la funcionalidad retrorreflectante deseada de tipo ojo de gato.
Una segunda capa de polímero, que es también compatible con su utilización en el espacio, sella las esferas reflectantes, con el objetivo de reforzar su adhesión y evitar que éstas se desplacen.
Para mejorar el problema de compatibilidad de uso en el espacio, la primera y la segunda capa de polímero se realizan, preferiblemente, de Kapton, que es un material que se ha probado en el espacio. Además, esos polímeros presentan un valor de módulo de Young bajo, limitando de este modo la carga mecánica aplicada a la malla.
Una o más capas adicionales de metales con baja temperatura de fusión se depositan encima de la segunda capa de polímero, en un lado opuesto a la primera capa de polímero, como material de soldadura para fijar el parche a la malla, que generalmente tiene un recubrimiento de oro o al menos está recubierta con una capa metálica en cualquier caso.
Esta característica permite la unión directa de los parches retrorreflectantes a la malla sin adhesivos, y proporciona un espacio entre los parches retrorreflectantes y la malla (limitando al menos el área de contacto para reducir, tanto como sea posible, las pérdidas de radiofrecuencia (tal como se ha descrito anteriormente) no haciendo continua la lámina metálica.
Es también objeto de la presente invención un método de fabricación de los parches retrorreflectantes para grandes reflectores desplegables descritos anteriormente. Parte de la malla de los LDR se fabrica a partir de diversas bandas de material de malla que se cosen entre sí para formar un reflector de malla completo del LDR.
La malla, sin embargo, no se produce en masa y por lo tanto, el proceso que implica la aplicación de parches retrorreflectantes no implicaría necesariamente un proceso rollo a rollo, ya que el número de elementos que van a ser producidos será limitado.
Sin embargo, tal como se describe más adelante, la aproximación propuesta aquí aún permite cierta producción. No obstante, para producir los parches de manera estandarizada el método propuesto se centra en producir parches retrorreflectantes utilizando técnicas de micro-fabricación estándar.
En primer lugar, en una oblea, se deposita una primera capa de sacrificio. A continuación, una capa de polímero (de calidad espacial) se conforma mediante hilado sobre una oblea y se cura. Encima de ésta, se depositan unas esferas dieléctricas con alto índice de refracción. A continuación pueden depositarse varias capas metálicas mediante electrodeposición, evaporación o pulverización iónica para aumentar la reflexión en las esferas.
A continuación, se aplica la misma capa de polímero para sellar las esferas, evitando que éstas se desplacen. Se depositarán unas capas adicionales de metales con baja temperatura de fusión como material de soldadura, para fijar los parches reflectantes a la malla.
Para obtener esos parches de metal pequeños, toda la oblea se recubre en primer lugar con una lámina de metal (una elegida para proporcionar adhesión a la malla) y se modela con un patrón utilizando técnicas de fotolitografía y ataque químico. Puede considerarse también una lámina continua (mejorando de este modo también la adhesión a la malla), pero se entiende que tener parches de metal de un tamaño limitado ayuda a reducir las pérdidas de RF.
El método puede también comprender el paso de colocar los parches retrorreflectantes en la malla, voltear toda la oblea encima de la malla, soldar (utilizando calor) y liberar. La operación puede repetirse varias veces para rellenar la malla (o la tira de material de malla). Para asegurarse de que las capas de polímero no se aplican de forma continua sobre toda la malla, un paso adicional de estampación proporciona islas de láminas reflectantes.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y para ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferido de una realización práctica del mismo, se adjunta un conjunto de dibujos como parte integral de dicha descripción en donde, con naturaleza ilustrativa y no limitativa, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1.- Muestra una tabla con las pérdidas de directividad en función de la antena del reflector y del número de láminas retrorreflectantes.
La Figura 2.- Muestra una sección transversal de una lámina retrorreflectante convencional del estado de la técnica.
La Figura 3.- Muestra una sección transversal del parche retrorreflectante de la invención antes del paso de estampación.
La Figura 4.- Muestra un ejemplo de distribución de esferas sobre una oblea.
La Figura 5.- Muestra una sección transversal del proceso de estampación.
La Figura 6.- Muestra una sección transversal de los parches retrorreflectantes colocados sobre la malla.
La Figura 7.- Muestra una representación de una malla del estado de la técnica.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación, con la ayuda de las figuras 1-7, una realización preferida de los parches retrorreflectantes para grandes reflectores desplegables (LDR) y su método de fabricación, objetos de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 4, los LDR comprenden una malla (8), en la que están destinados a colocarse los parches retrorreflectantes.
Tal como se muestra en la figura 6, el parche retrorreflectante comprende una primera capa (1) de polímero que es compatible con su utilización en el espacio, sobre la cual se encuentran unas esferas (3) dieléctricas con un alto índice de refracción. Las esferas (3) pueden estar recubiertas con una o más capas (4) metálicas, tal como se muestra en la figura 3.
Tal como se representa en la figura 6, una segunda capa (2) de polímero, que es también compatible con su utilización en el espacio, sella las esferas (3) reflectantes.
En una realización preferida de la invención, la primera y la segunda capas (1, 2) de polímero se realizan de Kapton.
Una o más capas adicionales de metales (5) con baja temperatura de fusión se depositan sobre la segunda capa (2) de polímero, en un lado opuesto a la primera capa (1) de polímero, como material de soldadura para fijar el parche a la malla (8). La capa (5) de metal con baja temperatura de fusión es preferiblemente no continua.
Es también un objeto de la presente invención un método de fabricación de los parches retrorreflectantes. Tal como se muestra en la figura 3, en un primer paso, sobre una oblea (6) que puede ser de unas 6 pulgadas de grande, proporcionando hasta 170 parches retrorreflectantes, se deposita una primera capa (7) de sacrificio.
Cuando se utilizan obleas (6) grandes, éstas están realizadas habitualmente de silicio. El vidrio también es una opción, pero el procesamiento sobre vidrio es complejo. Sin embargo, es transparente, y puede ser utilizado fácilmente durante el alineamiento debido a la existencia de una línea visual a través de la oblea (6).
Las capas (7) de sacrificio más comunes son materiales con baja temperatura de fusión. Además, esos materiales han de ser de baja calidad en lo que se refiere al ataque químico, facilitando el desprendimiento de la oblea (6). Esta capa (7) de sacrificio simplemente permite que el parche se desprenda de la oblea (6).
La capa (7) de sacrificio puede realizarse por lo tanto de óxidos, ya que pueden retirarse por ataque químico fácilmente mediante soluciones tales como ácido fluorhídrico (HF), pero también pueden considerarse metales, ya que algunos pueden también retirarse fácilmente. Puede también realizarse de capas depositadas por deposición química de vapor mejorada con plasma (SÍO2, SiC, SiN, a-Si (y combinaciones de esos materiales)), de capas depositadas por deposición de capas atómicas (Hf02, AI2O3, TiN), de metales evaporados además de metales nobles (Ti, Cr) y de metales pulverizados (Al, Ti, TiN, Mo).
Entonces, una primera capa (1) de polímero se conforma mediante hilado sobre la capa (7) de sacrificio y se cura. El curado implica un incremento a temperaturas de hasta 400°C durante unas pocas horas y un enfriamiento nuevamente a temperatura ambiente.
Encima de la primera capa (1) de polímero, en un lado opuesto de la capa (7) de sacrificio, se depositan una o más esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción. Las esferas (3) pueden realizarse de metal (por ejemplo de acero o Ti), o pueden ser realizadas de vidrio. Pueden depositarse varias capas (4) metálicas mediante electrodeposición, evaporación o pulverización iónica para aumentar la reflexión en las esferas (3), en particular en el caso en que estén realizadas de vidrio. Todos los materiales descritos para la capa (7) de sacrificio pueden ser utilizados como las capas (4) metálicas de las esferas (3).
Dependiendo de la técnica de deposición, puede lograrse una deposición con una muy buena conformación estructural. Sin embargo, esto ocurrirá en cualquier lugar en la superficie, de manera que se requerirá una etapa litográfica, seguida por un ataque químico del metal depositado en las regiones en las que no hay esferas (3).
A continuación, se aplicará una segunda capa (2) de polímero para sellar las esferas (3), evitando que éstas se desplacen.
Las capas (1, 2) de polímero deben soportar las temperaturas y radiaciones que existen en el espacio. Deben ser mecánicamente estables para no deformar la malla (8) una vez que se encuentren sobre la misma. Para el método de la invención, es también importante que el polímero pueda someterse a hilado y a ataque químico o ser modelable con un patrón. Las capas (1, 2) de polímero pueden, por lo tanto, realizarse de poliimida, Piraleno, Benzociclobutano (BCB) o Kapton, preferiblemente.
Se depositarán capas adicionales de metales (5) con baja temperatura de fusión, con temperaturas de fusión que permitan operaciones en el espacio, como material de soldadura para fijar los parches a la malla (8). Durante la operación de los LDR, la temperatura habitualmente no excede los 50oC, lo que permite que se utilice un amplio rango de materiales, tales como ln, Sn y Bl, para limitar llegar por encima de 300oC.
Para tener esas pequeñas capas (5) de metal con baja temperatura de fusión, tal como se muestra en la figura 3, toda la segunda capa (2) de polímero se recubre con una lámina de metal (una elegida para proporcionar adhesión a la malla (8)) y se modela con un patrón utilizando fotolitografía y ataque químico. Una lámina continua puede también considerarse pero se entiende que tener parches de metal de tamaño limitado ayuda a reducir las pérdidas de RF.
Si se requiere una organización específica de las esferas (3), parte de ellas pueden retirarse localmente. La Figura 4 muestra una distribución potencial de las esferas (3) a través de una oblea (6).
El método puede comprender adicionalmente el paso de unir los parches a la malla (8). Este paso puede realizarse manualmente (lo cual es una opción que consume mucho tiempo, y no se recomienda para mallas (8) grandes que requieren un elevado número de parches), o automáticamente.
En el segundo caso, toda la oblea (6) se voltea encima de la malla (8), se suelda y se libera. La operación puede repetirse varias veces para rellenar la malla (8). Para asegurar que las capas (1, 2) de polímero no se aplican de forma continua sobre toda la malla (8), un paso adicional de modelado con patrón proporciona islas de láminas reflectantes utilizando preferiblemente una prensa (9) de estampar, tal como se muestra en la figura 5.
Incluso aunque la configuración de parches en la malla (8) no es un punto crítico, los reflectores pueden estar realizados de facetas planas y por tanto una configuración ideal sería tener tres o cuatro parches por faceta plana. No obstante, los parches podrían disponerse en cualquier configuración (siempre considerando los requerimientos proporcionados por el fabricante/usuario del LDR), que pueden depender de cada caso.
Para proporcionar cierta escalabilidad al método es importante proporcionar, durante el proceso de estampación, una estrategia de alineamiento para permitir que se repita el paso de estampación a través de la tira de malla (8) metálica. Esto puede realizarse utilizando parches ya colocados a modo de referencia. Si no se encuentra disponible visión de infrarrojos, las obleas (6) pueden también modelarse con un patrón en su parte posterior y la oblea (6) retirarse localmente para proporcionar visión (siendo la poliimida transparente a la luz visible).
Claims (14)
1. - Parche retrorreflectante para grandes reflectores desplegables (LDR,Large Deployable Reflector),en donde el LDR comprende una malla (8) y el parche retrorreflectante está destinado a fijarse a la malla (8), donde el parche retrorreflectante comprende:
- una primera capa (1) de polímero que es compatible con su utilización en el espacio,
- una o más esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción que se encuentran colocadas sobre la primera capa (1) de polímero,
- una segunda capa (2) de polímero, compatible con su utilización en el espacio, sellando las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción sobre la primera capa (1) de polímero,
- una o más capas (5) de metal con baja temperatura de fusión, depositadas encima de la segunda capa (2) de polímero, en un lado opuesto a la primera capa (1) de polímero, como material de soldadura para fijar la segunda capa (2) de polímero a la malla (8).
2. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 1, en donde las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción se encuentran recubiertas con una capa de un material seleccionado entre capas depositadas por deposición química de vapor mejorada con plasma, capas depositadas por deposición de capas atómicas, metales evaporados además de metales nobles y metales pulverizados.
3. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 1, en donde las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción se realizan de metal.
4. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 2, en donde las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción se realizan de vidrio.
5. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 1, en donde la primera y la segunda capa (1, 2) de polímero se realizan de Kapton.
6. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 1, en donde la primera y la segunda capa (1, 2) de polímero se realizan de un material seleccionado entre poliamida, Piraleno y Benzociclobuteno (BCB).
7. - Parche retrorreflectante según la reivindicación 1, en donde las capas (5) de metal con baja temperatura de fusión se realizan de un material seleccionado entre ln, Sn y Bi.
8. - Método de fabricación del parche retrorreflectante según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el método comprende los pasos de:
- depositar en una oblea (6) una capa (7) de sacrificio,
- conformar por hilado la primera capa (1) de polímero en la capa (7) de sacrificio, en un lado opuesto a la oblea (6),
- curar la primera capa (1) de polímero,
- depositar una o más esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción encima de la primera capa (1) de polímero, en un lado opuesto a la capa (7) de sacrificio, - aplicar una segunda capa (2) de polímero para sellar las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción, en un lado opuesto a la primera capa (1) de polímero, y
- depositar una o más capas (5) de metal con baja temperatura de fusión encima de la segunda capa (2) de polímero, en un lado opuesto a la primera capa (1) de polímero, para fijar la segunda capa (2) de polímero a la malla (8).
9. - Método según la reivindicación 8, en donde éste comprende un paso adicional de modelado con un patrón de las capas (5) de metal con baja temperatura de fusión.
10. - Método según la reivindicación 8, en donde éste comprende un paso adicional de retirar localmente parte de las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción.
11. - Método según la reivindicación 8, en donde éste comprende adicionalmente el paso de unir los parches a la malla (8):
- posicionando la oblea (6) encima de la malla (8),
- soldando las capas (5) con baja temperatura de fusión a la malla (8), y
- desprendiendo la primera capa (1) de polímero de la capa (7) de sacrificio y la oblea (6).
12. - Método según la reivindicación 8, en donde la oblea (6) se realiza de un material seleccionado entre silicio y vidrio.
13. - Método según la reivindicación 8, en donde la capa (7) de sacrificio se realiza de un material seleccionado entre capas depositadas por deposición química de vapor mejorada con plasma, capas depositadas por deposición de capas atómicas, metales evaporados además de metales nobles y metales pulverizados.
14. - Método según la reivindicación 8, en donde éste comprende los pasos adicionales de recubrir las esferas (3) dieléctricas con alto índice de refracción con una o más capas (4) metálicas mediante electrodeposición, evaporación o pulverización iónica.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202231053A ES2976317B2 (es) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación |
| PCT/ES2023/070677 WO2024121446A1 (es) | 2022-12-07 | 2023-11-14 | Parche retrorreflectante para grandes reflectores desplegables (ldr) y método de fabricación |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202231053A ES2976317B2 (es) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2976317A1 ES2976317A1 (es) | 2024-07-29 |
| ES2976317B2 true ES2976317B2 (es) | 2025-01-21 |
Family
ID=89121453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202231053A Active ES2976317B2 (es) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2976317B2 (es) |
| WO (1) | WO2024121446A1 (es) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040023019A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-05 | 3M Innovative Properties Company | Particulate transfer film with improved bead carrier |
| GB2433637A (en) * | 2005-12-21 | 2007-06-27 | 3M Innovative Properties Co | Semi-transparent retroreflective material |
-
2022
- 2022-12-07 ES ES202231053A patent/ES2976317B2/es active Active
-
2023
- 2023-11-14 WO PCT/ES2023/070677 patent/WO2024121446A1/es not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024121446A1 (es) | 2024-06-13 |
| ES2976317A1 (es) | 2024-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4970634A (en) | Radar transparent materials | |
| CN105074512B (zh) | 曲面衍射光栅、其制造方法以及光学装置 | |
| US9217860B2 (en) | Spatial light modulation elements, method for manufacturing same, and spatial light modulators and exposure apparatus comprising same | |
| CN104597531B (zh) | 自支撑膜、自支撑结构体、自支撑膜的制造方法 | |
| KR102502417B1 (ko) | 영상 표시 장치, 와이어 그리드 편광판 및 그의 제조 방법, 와이어 그리드 편광판의 관측 방법, 그리고 와이어 그리드 편광판의 편광축 방향의 추정 방법 | |
| US20150052724A1 (en) | Method for tensioning vapor deposition mask using an alignment master glass | |
| ES2976317B2 (es) | Parche retrorreflectante para grandes reflectores despegables (LDR) y método de fabricación | |
| CN102650734B (zh) | 单压电片变形镜及其制造方法 | |
| ES2528407T3 (es) | Dispositivo de emisión de ondas radioeléctricas, antena e ingenio espacial | |
| JP5368011B2 (ja) | 吸収型ワイヤグリッド偏光子 | |
| US20080206534A1 (en) | Thermal Control Film for Spacecraft | |
| JP3619060B2 (ja) | 多周波数帯共用アンテナ装置 | |
| JP3857058B2 (ja) | 反射型望遠鏡による天体観測用多周波共用望遠鏡装置 | |
| US5581393A (en) | Mirror array and method for the manufacture thereof | |
| US8256910B2 (en) | Lightweight aerogel-based optical elements | |
| JP4235110B2 (ja) | 静止衛星など宇宙機用光学的表面反射器 | |
| KR20030049964A (ko) | 섀도우 마스크 및 그 제조 방법 | |
| JPH07174992A (ja) | アクチュエーチドミラーアレーの製造方法 | |
| JP7107764B2 (ja) | 基準点用リフレクタ | |
| EP3559711B1 (en) | A mirror and a method for fabricating the same | |
| JP5591575B2 (ja) | ワイヤグリッド偏光板の製造方法 | |
| WO2025068901A1 (en) | Transparent, multi-layer screen for projecting rgb images and method for making the same | |
| ES2248428T3 (es) | Espectrofotometro con microobturadores electrostaticos. | |
| JP3398654B2 (ja) | 液晶プロジェクタ装置とその製造方法 | |
| CN219179632U (zh) | 电子眼镜膜材、镜片模组及电子眼镜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2976317 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20240729 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2976317 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20250121 |