[發明專利]一種低漏熱柔性電纜

有效

• 申請號: 201310326492.9
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103413600A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 郝振貽;曾智江;王小坤;李俊;陳俊林;龔海梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01B7/04
• 分類號: H01B7/04;H01B7/00;H01B7/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種柔性電纜技術，具體指一種低溫低漏熱柔性電纜的結構。用于冷平臺與室溫外殼電聯，屬紅外探測器封裝技術領域。

背景技術

紅外探測器組件在航天紅外領域有著廣泛的應用。隨著波長向長波擴展和焦平面規模的擴展，碲鎘汞紅外探測器必須在低溫下才能工作。同時對斯特林制冷機的制冷量、制冷時間、制冷溫度提出了更高的要求，目前該類探測器在空間應用中大多采用機械制冷方式。為確保碲鎘汞紅外焦平面探測器芯片低溫工作要求，大多采用金屬杜瓦封裝形式，形成紅外探測器杜瓦組件。

由于大面陣探測器的引線多達200根，目前傳統的引線方式無法適應大面陣探測器的多引線、高密度的工藝要求。為了得到工藝可行，操作方便的低漏熱引線技術，需開發一種在真空、低溫環境下使用的引線技術。

紅外探測器杜瓦組件內封裝的低漏熱引線技術，這在國內沒有報道。借鑒美國、以色列、法國等采用了柔性電纜引線方式，例如，NASA's?Earth?Observing?System(EOS)采用了普通柔性電纜方式，其導電材料選擇銅材料。銅材料的導電特性較好，加工經濟但在紅外探測器使用鄰域還應考慮其在低溫下工作的特點普通柔性電纜的還存在導熱率高的缺點

采用低漏熱柔性電纜的引線方式，其目的主要是為了減小杜瓦探測器在引線封裝過程中的固體漏熱，降低制冷機的電功耗。在可靠性方面，柔性電纜的抗擾動能力較強。但普通柔性電纜與探測器杜瓦封裝則存在幾個問題：

1)若要滿足上述方式，則應選取導熱系數較小的金屬材料，若選用導熱系數較大的銅材料，則探測器杜瓦組件的傳導漏熱會大大增加，這樣斯特林制冷機的電功耗會變得很大，會占用更多的衛星電力資源，同時影響制冷機的在軌工作壽命；

2)由于探測器杜瓦組件需通過一定量級的環境力學考核，若采用柔性電纜引線方式較常規裸線焊接工藝具有更好的力學適應性，從而降低引線斷開的風險，避免整個紅外系統失效，從而提高系統可靠性，有利于整機系統的環境力學考核。

發明內容

本專利的目的是提供一種封裝在杜瓦內的低溫紅外探測器低漏熱柔性電纜結構，以解決大規模低溫紅外探測器高密度引線帶來的過高的固體漏熱和環境試驗可靠性的問題，同時實現紅外探測器杜瓦引線的高集成化封裝。

本發明的一種封裝在杜瓦內的低溫紅外探測器低漏熱柔性電纜多層結構如附圖1所示，它包括：上導電層1、下導電層2、補強層3、覆膜層4、絕緣層5、過孔6、金屬化層7、膠接層8、電極鍍金層9。

材料為錳銅合金的上導電層1和下導電層2之間由環氧材料與覆膜層4膠結在一起。上導電層1和下導電層2的外部是以聚酰亞胺為材料的絕緣層5，絕緣層5的外部是以聚酰亞胺為材料的補強層8。在上導電層1、下導電層2上有過孔6以實現上下導電層的互聯作用，過孔6中有金屬化層7，其材料為銅。在電纜兩端裸露的上導電層1上有供焊接或鍵合的電極鍍金層9。

本發明的實現方法如下：

1.導電層材料的選用上需要同時考慮熱學和電學性能，熱阻越大越好，電阻越小越好，因此應選用（導電系數×電阻率）小的材料。綜合性能最好的是引線材料是銅，其次為金、鋁、鎳等，很明顯在直接側引線方式下，因引線較長，這些材料的固體傳導漏熱都比較大，因此在滿足引線電學性能（即探測器信號引線電阻小于2歐姆，數字或模擬地及響應的電源線電阻小于1歐姆）的情況下，盡量選用導熱系數低的材料。在材料特性上康銅、錳銅或柯伐才是側引線材料的最佳選擇，受柔性電纜傳統加工工藝的限制，選擇錳銅材料為能夠與加工工藝匹配。

2.導電層的覆膜加工，采購厚度為35μm,長寬為200×150mm的錳銅箔各兩片，通過特殊的粗糙化工藝將錳銅箔表打毛處理（高壓水柱粗糙化），以提高其在覆膜后的牢固度。先將兩層錳銅箔的一面均勻涂敷環氧膠（有涂敷機完成），再將聚酰亞胺薄膜覆與兩層錳銅箔膠接面的中間，經過覆膜機的熱壓與膠接面一體成型。這樣雙層錳銅箔就制備好了。

3.在預處理時，需先對雙層錳銅箔進行高精度對位點孔。按圖紙要求在高精度機械點孔機中對雙層錳銅箔的上、下導電層進行點孔以形成過孔。對過孔進行電鍍處理以達到電聯的效果（針對錳銅材料可以電鍍銅）。

4.在刻蝕之前，將雙層錳銅箔裸露在的兩個面進行必要的清洗以避免污染物對刻蝕影響，然后由專門的圖形涂布機將引線的布局涂布于錳銅箔的裸露面（涂布材料一般為聚酰亞胺）。涂布后的位置受到聚酰亞胺膜的保護，在刻蝕液中金屬部分被很好地保留了下來形成引線。由于我們采用了與銅材料特性相近的錳銅合金材料，刻蝕液可以與銅材料通用。