一种太阳翼印制电路基板及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种太阳翼印制电路基板及其制备方法与应用，该印制电路基板包括依次设置的镀锗层Ⅰ、衬底层、增强层、基材层、印制电路层、覆盖层和镀锗层Ⅱ；所述印制电路层上设有若干个焊盘；所述覆盖层和所述镀锗层Ⅱ的厚度方向设有刻蚀至所述焊盘的通孔结构；所述通孔结构与所述焊盘对应设置；所述太阳翼印制电路基板为柔性印制电路基板；所述柔性印制电路基板的曲率半径小于30mm；所述衬底层、基材层和覆盖层均独立选自聚酰亚胺膜。本发明专利技术的太阳翼柔性印制电路基板覆盖太阳电池电路的全部线路，可靠性高、收拢包络尺寸小、单位重量可贴电池面积大，环境适应性好、空间高、低轨道都能适用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳翼印制电路基板及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及航空航天
，具体涉及一种太阳翼印制电路基板及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]太阳翼是航天器主要供电装置，目前广泛使用的有刚性、半刚性和刚柔性基板折叠式太阳翼。上述太阳翼存在以下问题：
[0003]1.基板与电池的连接采用胶接，电池之间的串、并联采用互连片和汇流条焊接，这种大面积的电池胶接和大量互连片和汇流条焊接的方法造成的故障常有发生，严重降低电池电路的可靠性。
[0004]2.相关技术中所用刚柔基板的柔性太阳翼采用有机硅胶等防护层，只能抗原子氧，无静电释放和降低电池工作温度的能力，仅能适用于低轨道(不能满足高轨道中静电释放要求)。
[0005]3.重量较重(每平方米可贴电池面积的重量一般为1.4kg～2.5kg)且收拢后的包络尺寸较大(一般单块板厚度为25.4mm)。
[0006]随着航天技术的发展，大型航天器的功率需求越来越大，从而需要太阳电池翼的面积越来越大，在大面积太阳电池翼上如仍采用传统的基板，将会面临由于存在上述三个问题而不能满足航天器系统设计要求的问题。
[0007]因此，需要开发一种太阳翼印制电路基板，该太阳翼印制电路基板重量轻且可靠性高。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种太阳翼印制电路基板，该电路基板重量轻且可靠性高。
[0009]本专利技术还提供了上述太阳翼印制电路基板的制备方法。
[0010]本专利技术还提供了上述太阳翼印制电路基板在制备柔性太阳翼中的应用。
[0011]本专利技术还提供了上述柔性太阳翼在制备空间飞行器中的应用。
[0012]本专利技术第一方面提供了一种太阳翼印制电路基板，包括依次设置的镀锗层Ⅰ、衬底层、增强层、基材层、印制电路层、覆盖层和镀锗层Ⅱ；
[0013]所述印制电路层上设有若干个焊盘；
[0014]所述覆盖层和所述镀锗层Ⅱ的厚度方向设有刻蚀至所述焊盘的通孔结构；
[0015]所述通孔结构与所述焊盘对应设置；
[0016]所述衬底层、基材层和覆盖层均独立选自聚酰亚胺膜；
[0017]所述太阳翼印制电路基板为柔性印制电路基板；
[0018]所述柔性印制电路基板的曲率半径小于30mm。
[0019]本专利技术的太阳翼印制电路基板，至少具有以下有益效果：
[0020]本专利技术的太阳翼印制电路基板采用全柔性材料，基板的曲率半径＜30mm；实现了太阳翼印制电路基板的卷迭收拢，减少了收拢包络尺寸，减轻了结构重量，保护了太阳电池适应发射力学环境。
[0021]镀锗层Ⅰ和镀锗层Ⅱ为太阳翼印制电路基板提供了抗原子氧、电绝缘和静电释放的能力，同时还可以降低电池在轨工作温度，使得该太阳翼印制电路基板适用于高低轨道。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述焊盘与太阳电池相连接。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述焊盘通过若干互联线相连接。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述互联线的电流汇聚于汇流线中。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述印制电路层的厚度为15.0μm～40.0μm。
[0026]本专利技术的印制电路层，通过焊盘与太阳电池相连接，同时在印制电路层中设置有互联线和汇流线，实现了对整个太阳电池电路的全部线路的覆盖(即串、并联电池的互联片、汇流条、模块内电缆和模块间电缆)，因此大幅提高了电池电路的可靠性和单位重量的可贴电池面积。
[0027]同时本专利技术中通过若干个焊盘、若干个互联线和汇流线形成单个模块电路；再由若干个模块电路形成印制电路大模块；最终由印制电路大模块形成太阳翼印制电路基板电路。其中单个模块的数目由太阳翼印制电路基板最终的功率和尺寸决定。
[0028]通过模块化电路设计实现了太阳翼印制电路基板的产品化和标准化，提高了整个太阳翼印制电路基板的质量。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述镀锗层Ⅰ和镀锗层Ⅱ的厚度都为30nm～50nm。该厚度的锗膜能抗低轨原子氧至少15年。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述镀锗层Ⅰ和镀锗层Ⅱ的电阻率为1
×
107Ω
·
m～1
×
108Ω
·
m。
[0031]该锗膜电阻率满足了低轨道(卫星飞行高度小于1000公里)、中高轨道(卫星飞行高度在1000公里到20000公里之间)和高轨道(卫星飞行高度大于20000公里)空间飞行器太阳翼基板的电绝缘和静电释放要求。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述镀锗层Ⅰ和镀锗层Ⅱ的吸收率为0.4～0.5。锗膜吸收率(α
s
，又称太阳吸收比，即吸收的太阳辐射能通量与入射的太阳辐射能通量之比)较低，降低了电池工作温度。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述衬底层、基材层和覆盖层均独立选自聚酰亚胺膜。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述衬底层的厚度为8.0μm～15.0μm。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述基材层的厚度为12.5μm～25.0μm。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述覆盖层的厚度为12.5μm～25.0μm。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述增强层的制备原料包括增强纤维和树脂中的至少一种。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述树脂包括耐高温树脂。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述耐高温树脂包括改性有机硅树脂。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述增强纤维包括玻璃纤维或Kevlar(凯夫拉)纤维中的至少一种。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述增强层的厚度为50μm～150μm。
[0042]本专利技术的第二方面提供了上述太阳翼印制电路基板的制备方法，包括以下步骤：
[0043]S1、在所述衬底层表面生长镀锗层Ⅰ，得第一组件；在所述基材层表面热压胶接印制电路层，得第二组件；在所述覆盖层表面生长镀锗层Ⅱ，得第三组件；
[0044]S2、按照镀锗层Ⅰ、衬底层、增强层、基材层、印制电路层、覆盖层和镀锗层Ⅱ的排列顺序，将所述第一组件、增强层、第二组件和第三组件热压固化。
[0045]根据本专利技术的一些实施方式，所述镀锗层Ⅰ和所述镀锗层Ⅱ的生长方式均为真空溅射。
[0046]根据本专利技术的一些实施方式，所述真空溅射的真空度为2
×
10
‑3Pa～4
×
10
‑3Pa。
[0047]根据本专利技术的一些实施方式，所述真空溅射的靶材为锗材。
[0048]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中所述热压固化的温度为190℃～200℃。
[0049]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中所述热压固化的压力为1MPa～2MPa。
[0050]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳翼印制电路基板，其特征在于：包括依次设置的镀锗层Ⅰ、衬底层、增强层、基材层、印制电路层、覆盖层和镀锗层Ⅱ；所述印制电路层上设有若干个焊盘；所述覆盖层和所述镀锗层Ⅱ的厚度方向设有刻蚀至所述焊盘的通孔结构；所述通孔结构与所述焊盘对应设置；所述衬底层、基材层和覆盖层均独立选自聚酰亚胺膜；所述太阳翼印制电路基板为柔性印制电路基板；所述柔性印制电路基板的曲率半径小于30mm。2.根据权利要求1所述的一种太阳翼印制电路基板，其特征在于：所述焊盘与太阳电池相连接；优选地，所述焊盘通过若干互联线相连接；所述互联线的电流汇聚于汇流线中；优选地，所述印制电路层的厚度为15.0μm～40.0μm。3.根据权利要求1所述的一种太阳翼印制电路基板，其特征在于：所述镀锗层Ⅰ的厚度为30nm～50nm；优选地，所述镀锗层Ⅰ的电阻率为1
×
107Ω
·
m～1
×
108Ω
·
m；优选地，所述镀锗层Ⅰ的吸收率为0.4～0.5；优选地，所述镀锗层Ⅱ的厚度为30nm～50nm；优选地，所述镀锗层Ⅱ的电阻率为1
×
107Ω
·
m～1
×
108Ω
·
m；优选地，所述镀锗层Ⅱ的吸收率为0.4～0.5。4.根据权利要求1所述的一种太阳翼印制电路基板，其特征在于：所述衬底层的厚度为8.0μm～15.0μm；优选地，所述基材层的厚度为12.5μm～25.0μm；优选地，所述覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文奕，赵坚成，孙彦铮，李旭丽，邱诗礼，吴跃民，
申请(专利权)人：北京博瑞原子空间能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：