[發明專利]空間靜電加速度計敏感結構表面的耐焊導電薄膜及制作工藝

有效

• 申請號: 201510576538.1
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105154827B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王佐磊;雷軍剛;席東學;霍紅慶;周海佳;銀東東;薛大同;邵航
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/34;C23C14/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本發明涉及空間科學載荷的精密設備技術領域，尤其是一種用于空間靜電加速度計敏感結構表面的耐焊導電薄膜，及其制作工藝。

背景技術

靜電加速度計是一種電容式差分測量慣性加速度傳感器，具有測量頻率低、分辨率高、動態范圍大的特點，特別適合測量準穩態、微小加速度信號，在空間微重力科學實驗、衛星無拖曳控制、主動減振、衛星重力測量等領域具有重要作用。

靜電加速度計的系統組成與測量原理如圖1所示，主要組成包括慣性傳感器探頭和檢測與控制驅動電路，慣性傳感器探頭主要由檢驗質量塊與環繞其周圍的電極組成，質量塊作為公共電極，檢測與控制驅動電路由電容位移檢測電路、解調電路、濾波電路、控制器和靜電驅動電路組成。靜電加速度計的基本測量原理是電容位移檢測電路檢測由于輸入加速度引起的對應方向上檢驗質量塊與周圍電極形成的差分電容信號，控制器輸出一個與輸入加速度信號成正比的電壓信號，由靜電驅動電路給對應電極施加伺服反饋電壓控制信號，通過電極板與檢驗質量塊之間形成的電勢差給檢驗質量塊施加適當的靜電力使其保持在傳感器結構中心附近，反饋控制電壓的大小可以量度輸入加速度的大小。

靜電加速度計傳感器的敏感結構主要由檢驗質量塊、上下電極板、電極中框、限位結構及其固定結構組成，如圖2所示，組裝后的檢驗質量塊處于結構中心，與上、下電極板及電極中框形成八對電極，并且與周圍電極的平均工作距離為幾十微米，通過對電極信號的組合控制可以實現對加速度計信號的三軸六自由度測量（三個線加速度和三個角加速度）。輸入加速度引起的差分電容信號通過電極引出焊盤上的引線接入檢測電路，并且給檢驗質量塊施加調制檢測電壓信號的金絲一端固定于檢驗質量塊的上表面中心，另一端穿過上電極板的中心過孔固定金絲固定塊上，并經引線連接電路，如圖3所示。傳感器敏感結構是加速度計敏感加速度信號的核心單元，所有的電極引線都通過各電極的薄膜焊盤引出，因此敏感結構表面薄膜的可靠性關系到靜電加速度計能否正常工作。

國外是采用導電銀膠將靜電加速度計傳感器電極引線固定在焊盤上（G.Bodoville, development of the accelerometer sensor heads for the GOCE satellite: assessment of the critical items and qualification, 61^stInternational Astronautical congresss, 2010, IAC-10-C2.1.1）。這種方法雖然能夠避免使用焊接方法對薄膜耐焊性能的要求，但是，由于傳感器需要引出多達二十根電極引線，并且不是在同一結構同一面上，膠粘后還需要高溫固化，這種引線固定方法增加了多個工藝流程，給傳感器的裝配造成很大困難，也降低了傳感器的可靠性。同時，在試驗階段，傳感器不可避免要多次拆裝，電極引線容易斷裂，面臨電極引線需多次固定的問題，在每次重新膠粘前需要將原有的粘膠清除，這樣做無疑是比較困難的，并且存在損壞電極焊盤的風險，因此利用導電銀膠固定靜電加速度計傳感器電極引線的工藝存在諸多不足。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種用于空間靜電加速度計敏感結構表面的耐焊導電薄膜，結構穩定，使用方便。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：一種空間靜電加速度計敏感結構表面的耐焊導電薄膜，由鈦膜層、鉑膜層和金膜層構成，鈦膜層一側與空間靜電加速度計敏感結構件的表面粘接，另一側面依次與鉑膜層和金膜層連接。

進一步地，鈦膜層為40～60nm厚。

進一步地，鉑膜層為600nm～1000nm厚。

進一步地，金膜層為100～200nm厚。

本發明還提供了上述耐焊導電薄膜的制作工藝，其技術方案為：包括以下步驟：

⑴、控制空間靜電加速度計的敏感結構件表面粗糙度為0.025～0.1；

⑵、清洗敏感結構件：

1）利用表面活性劑對敏感結構件進行超聲清洗，時間≥20分鐘，去除機加及存儲過程中敏感結構件表面污染；

2）水反復沖洗2次；

3）用重鉻酸鉀+濃硫酸+去離子水浸泡≥1小時；

4）水反復沖洗2次；

5）丙酮、酒精反復超聲清洗≥2次，每次時間≥20分鐘；

6）干燥氮氣迅速干燥；

⑶、敏感結構件放入濺射鍍膜設備中進行濺射鍍膜。