[實用新型]一種固體微推進器用點火電路

有效

• 申請號: 201520974067.5
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN205297769U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 陳浩;謝貴久;謝念;景濤
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: F02K9/95
• 分類號: F02K9/95
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 周長清;黃麗

技術領域

本實用新型屬于火工品技術領域，涉及一種基于微機械加工技術的固體微推進器用點火電路，具體涉及一種金屬薄膜橋點火電路，是MEMS固體微推進器的核心部件，能夠滿足低發火電壓，較小發火功率下可靠發作。

背景技術

微型固體推力器是基于MEMS技術的固體推進劑微推進系統，適用于空間有限的微型衛星的精確定向和高度控制。典型MEMS微型固體推力器的結構采用三明治結構，底部為點火電路層，中間部分為燃燒室層，頂部為噴管層。微推力器的作用原理為點火電路對燃燒室中的推進劑進行尋址點火，推進劑燃燒形成的燃氣流沖破膜片，釋放高溫高壓燃氣，并且由噴管對燃氣流進行導流，產生預定的推力。

一般情況下，微納衛星的設計功率只有幾十瓦，總線電壓可能降到3～5V（目前的標準是28V），若推進系統需要高電壓，則需要較重的功率處理單元，會超出微小衛星的質量限制。因此，現階段微納衛星缺乏姿軌控能力，基本處于無控或僅有有限的控制能力。對于10kg納衛星質量，電壓僅有3V左右，而現有的微推進系統質量、體積、功耗均不能滿足納衛星的推進需要。期望固體微推力器陣列工作電壓能夠達到3V以下，整個推進系統質量小于500g，功率達到1W以下，才能夠為微納衛星提供姿軌控執行機構。

點火電路是微推進器中最重要同時也是制備工藝最復雜、難度最大的組成部分，而由微推進器的特性決定了點火電路必須滿足尺寸小、點火電壓低及高可靠性，點火電壓的大小及點火可靠性均取決于點火電阻，因此，微推進器能否正常工作也主要取決于點火電阻。目前，國內外制備的固體微推進器的點火電路各不相同，點火電壓及點火功率也有較大差別。

國防科技大學吳學忠、萬紅教授課題組研制的MEMS微推力器采用三層結構，點火橋膜采用Cr，通過沉積鍍膜、光刻、干法或濕法刻蝕等MEMS工藝將點火電阻、導線及焊盤制作在基板上，點火電壓不高于30V，最低點火功率為6.66W。

清華大學尤政教授課題組設計了三明治式的推力器結構，分別是點火器層、燃燒室層和噴嘴層，點火器由可尋址的Pt電阻陣列組成，襯底為Pyrex7740玻璃，平均點火電壓為38.73V。

現有技術主要存在以下幾個缺點：a）點火電壓高；b）點火功率較大。

因此，尋求一種點火電壓低、功率小的固體微推進器用點火電路成為當務之急。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能在較低發火電壓下可靠發火、功耗低、具有邏輯尋址功能、可滿足獨立點火或組合點火的固體微推進器用點火電路。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種固體微推進器用點火電路，所述點火電路設于一基片上，所述點火電路為由a×b個點火單元構成的a行b列的陣列，其中a和b均為正整數且均不小于2，所述點火單元包括點火電阻和二極管，所述點火電阻為薄膜電阻，所述點火電阻設于所述基片的正面，所述二極管設于所述基片的背面，所述點火電阻與二極管通過所述基片上設置的金屬化過孔串聯。

上述的固體微推進器用點火電路中，優選的，所述點火電阻為NiCr合金薄膜電阻或TaN薄膜電阻。

上述的固體微推進器用點火電路中，優選的，所述點火電阻的一端通過引線與所述二極管的一端相連，所述點火電阻的另一端通過引線連接在行尋址線上，行尋址線與電極區相連，所述二極管的另一端通過引線連接在列尋址線上，列尋址線與電極區相連。

上述的固體微推進器用點火電路中，優選的，所述基片上的金屬化過孔形成a×b陣列，所述金屬化過孔的直徑為300μm～1500μm，更優選500μm～1500μm，所述金屬化過孔的深度為0.5mm～1mm。

上述的固體微推進器用點火電路中，優選的，所述點火電路上的引線和電源電極均采用Au薄膜制備而成。

上述的固體微推進器用點火電路中，優選的，所述基片為硼硅玻璃。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：

本實用新型的固體微推進器用點火電路采用NiCr合金薄膜橋或TaN薄膜電阻，采用金屬化過孔使點火電阻與二極管串聯，使點火電壓可低至5V以下，功率低至1W，滿足固體微推進器對低發火電壓、小功率點火電路的需求。本實用新型采用陣列的設計形式來解決多次點火啟動的問題。利用MEMS工藝在同一個基片上制作出一系列的微推進單元，底部點火電路具有邏輯尋址功能，每一個推進單元既可實現獨立點火，也可以將幾個推進單元進行組合點火，從而實現“數字式”推力控制。

附圖說明