[发明专利]一种微机械百叶窗的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机械百叶窗的制作方法，特别是用于卫星主动热控、以不锈钢为主要结构材料的微机械百叶窗的制作方法。

背景技术

微机械百叶窗在航天器热控领域有很迫切的应用需求，它的主体结构为一个可以开合的微窗，通过调整施加在微窗和基底之间电压的通断及大小来控制微窗的开合角度，相当于调节散热面的大小，从而实现了航天器的主动热控制。专利(专利号US6226116)提出了一种微机械百叶窗，这种微机械百叶窗由于采用硅作为结构材料，而硅是脆性材料，对于微机械百叶窗这种需要大角度旋转的器件来说，硅有抗疲劳强度低、寿命短和可靠性低等诸多不足。而现有的百叶窗制造方法通常为硅基集成电路加工工艺，导致很难采用其他的材料作为百叶窗的结构材料。

发明内容

本发明的目的是解决传统硅基微机械百叶窗制造方法的不足，提高微机械百叶窗器件寿命和可靠性。

本发明提出了一种基于湿法腐蚀和激光加工技术的微机械百叶窗的制作方法，包括以下步骤：

1)选取不锈钢基片，并对其表面进行清洁处理；

2)在不锈钢基片的上下表面上，采用喷涂法制备一层正性光刻胶，并根据光刻胶的型号选择预固化温度，对光刻胶进行预固化；

3)在基片上表面预固化后的光刻胶上，采用矩形孔阵列作为掩膜，在曝光机下进行曝光；预固化后的下表面的光刻胶不曝光，作为保护膜使用；

4)将基片在显影液中浸泡进行显影；

5)将完成显影的基片烘烤以完成光刻胶的全固化；

6)将完成固化的基片放入腐蚀液中进行腐蚀，待基片腐蚀区域留下的厚度到达设计的范围后停止腐蚀；

7)将完成腐蚀的基片放入光刻胶去胶溶液进行去胶，然后进行清洁；

8)在步骤7)完成的半面腐蚀的基片上下表面喷涂正性光刻胶，并对光刻胶进行预固化；

9)在基片下表面的光刻胶上，采用扭梁式百叶窗腐蚀图形阵列作为掩膜，在曝光机下进行曝光，基片上表面不曝光，作为保护膜使用；

10)将基片在显影液中浸泡进行显影；

11)将完成显影的基片烘烤以完成光刻胶的全固化；

12)将完成固化的基片放入腐蚀液中进行腐蚀，待基片腐蚀区域不锈钢薄膜被全部腐蚀后停止腐蚀；

13)将完成腐蚀的基片放入光刻胶去胶溶液进行去胶，然后进行清洗；

14)采用与不锈钢基片等大的高热导率金属材料作为微型热控百叶窗基底，然后在上表面制备一层高红外发射率、高绝缘强度材料作为红外发射层和电绝缘层；

15)将步骤13)完成的微型热控百叶窗窗叶结构和步骤14)完成的基底组装后固定，并完成上下电极引线。

在步骤13)之后，可以在步骤13完成的基片上下表面均采用薄膜沉积工艺沉积一层一定厚度的低红外反射率薄膜，减小百叶窗漏热，提高有效发射率调节量。

步骤1)所述的不锈钢基片厚度需大于设计的百叶窗窗叶的宽度，以保证百叶窗正常开合。

步骤2)和步骤8)所述的光刻胶喷涂中，光刻胶喷涂厚度必须保证较好的均匀性和一致性，因为光刻胶不均匀会导致曝光显影后图形变形，影响腐蚀效果和精度。

步骤3)所述的矩形孔阵列掩膜中矩形孔的尺寸要稍大于设计的百叶窗的单元尺寸，腐蚀成型的网状结构主要作为微型百叶窗的结构支撑；

步骤6)和步骤12)所述的不锈钢腐蚀中必须考虑腐蚀液浓度和温度对腐蚀速率的影响，需要进行预先试验进行腐蚀速率测定以决定腐蚀时间。

本发明的有益效果是：

使用本发明所述方法，使得可以采用非硅的空间材料-不锈钢作为微机械百叶窗的主体结构材料，使得微机械百叶窗具有较长的器件寿命、较好的空间环境适应性和较高的可靠性。使用本发明所述方法制造的百叶窗可大幅度减轻航天飞行器热控分系统的重量，增加宝贵的有效载荷，使卫星能够执行复杂的任务，实现机动变轨，大大提高了卫星的性能和功能。本发明的加工工艺与硅基的加工技术相比，具有工艺简单、成本低的特点。

附图说明

图1是矩形孔阵列掩膜示意图；

图2是百叶窗单元掩膜示意图；

图3为微机械百叶窗整体结构图。

其中1为高导热金属基底，2为高红外发射率、电绝缘膜层，3为不锈钢结构支撑框架，4为窗叶下表面低红外反射率膜层，5为窗叶上表面低红外发射率膜层，6为百叶窗窗叶，7为百叶窗的扭梁，8为窗叶的叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明所述方法的优选实施方式进行说明。

具体实施例一：