阅读说明：本技术 航天器用薄膜电加热器及其制造方法 (Thin film electric heater for spacecraft and manufacturing method thereof ) 是由 杨贵 李长军 李晨 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种航天器用薄膜电加热器,包括上下重叠的两层绝缘层,在两层绝缘层之间设置有电热合金箔回路,电热合金箔回路的两端分别焊接有引出导线,在电热合金箔回路与引出导线的焊接处设置有热熔胶膜。本发明还公开了一种航天器用薄膜电加热器的制造方法。采用本发明的航天器用薄膜电加热器及其制造方法,航天器用薄膜电加热器的结构稳定可靠,耐辐照性能好,总质量损失及可凝挥发物排放低,已在卫星等航天器上通过实际应用考核。(The invention discloses a film electric heater for a spacecraft, which comprises two insulating layers which are overlapped up and down, wherein an electric heating alloy foil loop is arranged between the two insulating layers, lead-out wires are respectively welded at two ends of the electric heating alloy foil loop, and a hot melt adhesive film is arranged at the welding position of the electric heating alloy foil loop and the lead-out wires. The invention also discloses a manufacturing method of the film electric heater for the spacecraft. By adopting the film electric heater for the spacecraft and the manufacturing method thereof, the film electric heater for the spacecraft has stable and reliable structure, good irradiation resistance, low total mass loss and low discharge of condensable volatile matters, and is examined by practical application on spacecrafts such as satellites.)

航天器用薄膜电加热器及其制造方法

技术领域

本发明属于薄膜电加热器领域，具体涉及一种航天器用薄膜电加热器及其制造方法。

背景技术

现有的硅橡胶薄膜电加热器、脲醛薄膜电加热器、环氧薄膜电加热器厚度在1.5mm以上，质量大于0.10g/cm²，不易弯曲，不耐辐照，不适合空间有限的情况，不适合真空场合，因此，不适合在航天器上使用。

聚酰亚胺薄膜电加热器具有良好的柔性、厚度小，在航天器上得以广泛使用，但现有的聚酰亚胺薄膜电加热器在耐辐照性能方面还有待提高，同时，其总质量损失和可凝挥发物排放较高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明第一目的旨在提供一种耐辐照性能好、总质量损失和可凝挥发物低的航天器用薄膜电加热器，第二目的在于提供该种航天器用薄膜电加热器的制造方法。

为了实现上述第一目的，本发明所采用的技术方案为：一种航天器用薄膜电加热器，包括上下重叠的两层绝缘层，在两层所述绝缘层之间设置有电热合金箔回路，所述电热合金箔回路的两端分别焊接有引出导线，在所述电热合金箔回路与引出导线的焊接处设置有热熔胶膜。

作为优选，所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜。采用以上结构，聚酰亚胺薄膜具有良好的柔性，厚度小，耐辐照，尤其适用于真空场合及空间有限的情况。

作为优选，所述绝缘层均采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜。采用以上结构，减少加热器的厚度，提高弯曲性能，降低加热器重量。

作为优选，所述电热合金箔回路为6J40电热合金。采用以上结构，提高了电热合金箔与引出导线的可焊性，使焊接更为牢固。

作为优选，所述热熔胶膜为AFA1/PP热熔胶膜。采用以上结构，AFA1/PP热熔胶性能稳定，利于加工。

作为优选，所述引出导线由多股铜导线组成。采用以上结构，结构稳定，使用可靠。

本发明的第二目的是这样实现的：一种航天器用薄膜电加热器的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合基片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min；

步骤二、通过图形转移工艺在复合基片上制作电热合金箔回路；

步骤三、将引出导线和电热合金箔回路焊接在一起；

步骤四、在焊接处放置多层胶片，通过热复合机将上层绝缘层、复合基片、引出导线和多层胶片热熔复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。

作为优选，步骤二中电热合金箔回路的图形通过以下方法确定：

(a)、根据欧姆定律设计出电热合金箔回路的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；

(b)、根据绝缘层尺寸绘制出电热合金箔回路的图形。

采用以上方法，电热合金箔回路的图形精确，加热更为均匀。

本发明的有益效果是：采用本发明的航天器用薄膜电加热器及其制造方法，航天器用薄膜电加热器的结构稳定可靠，耐辐照性能好，总质量损失及可凝挥发物排放低，已在卫星等航天器上通过实际应用考核。

附图说明

图1为本发明的航天器用薄膜电加热器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种航天器用薄膜电加热器，主要由绝缘层1、电热合金箔回路2、引出导线3和热熔胶膜4组成。

如图1所示，两层绝缘层1上下重叠设置，本实施例中，绝缘层1为聚酰亚胺薄膜，具有良好的柔性，厚度小，在两层聚酰亚胺薄膜之间设置有电热合金箔回路2，电热合金箔回路2为一条均匀分布在两层绝缘层1之间的箔片，箔片的两端靠近于绝缘层1一侧的边缘，且分别焊接有引出导线3，电热合金箔回路2通过引出导线3与电源连接，从而实现加热。在电热合金箔回路2与引出导线3的焊接处覆盖有热熔胶膜4。

一种航天器用薄膜电加热器的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合基片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。

具体地，下层绝缘层1采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜，减少加热器的厚度，提高弯曲性能，降低加热器重量。电热合金箔采用6J40电热合金材料制成的合金箔，提高了电热合金材料与引出导线3的可焊性，易于焊接，且焊点牢固，电性能满足要求。

步骤二、通过图形转移工艺在复合基片上制作电热合金箔回路2。具体地，电热合金箔回路2的图形通过以下方法确定：

a、根据欧姆定律设计出电热合金箔回路2的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；

b、根据绝缘层1的尺寸绘制出电热合金箔回路2的图形。采用上述方法绘制的电热合金箔回路2的图形精确，确保加热器加热均匀。

步骤三、将引出导线3和电热合金箔回路2焊接在一起。具体地，引出导线3由多股铜导线组成，沿引出导线3的方向，单根引出导线3经30min 15N的拉力作用后，电加热器的外观无明显变化，电阻值的相对变化不大于±2％，在250V的直流电压下，绝缘电阻不小于100MΩ。

步骤四、在焊接处放置多层胶片，通过热复合机将上层绝缘层、复合基片、引出导线和多层胶片热熔复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层的温度范围为200℃±10℃，保温层的温度范围为180℃±10℃，降温阶段，复合层的降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层的降温速率为3℃/min-5℃/min。具体地，上层绝缘层1也采用CPI1A1/PP聚酰亚胺薄膜，胶片采用定制的AFA1/PP热熔胶胶片。

本发明的航天器用薄膜电加热器的厚度不超过0.3mm(焊接区域除外)，绕直径为25mm的圆柱弯曲100次，电加热器外观无变化，单位面积质量为0.04-0.06g/cm²，在大气条件下，将本发明的航天器用薄膜电加热器试件放置在Co-60γ辐照装置中，经过剂量率为50～150rad/s，总吸收剂量不小于1.0×10⁷rad(SI)偏差±10％γ射线辐照，电加热器件外观无变化，在真空度优于7×10^-3Pa、温度为125℃±1℃的条件下，保持24h，电加热器绝缘材料的总质量损失不大于1％，在25℃±1℃冷表面上的可凝挥发物不大于0.1％。