[发明专利]一种低漏热柔性电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性电缆技术，具体指一种低温低漏热柔性电缆的结构。用于冷平台与室温外壳电联，属红外探测器封装技术领域。

背景技术

红外探测器组件在航天红外领域有着广泛的应用。随着波长向长波扩展和焦平面规模的扩展，碲镉汞红外探测器必须在低温下才能工作。同时对斯特林制冷机的制冷量、制冷时间、制冷温度提出了更高的要求，目前该类探测器在空间应用中大多采用机械制冷方式。为确保碲镉汞红外焦平面探测器芯片低温工作要求，大多采用金属杜瓦封装形式，形成红外探测器杜瓦组件。

由于大面阵探测器的引线多达200根，目前传统的引线方式无法适应大面阵探测器的多引线、高密度的工艺要求。为了得到工艺可行，操作方便的低漏热引线技术，需开发一种在真空、低温环境下使用的引线技术。

红外探测器杜瓦组件内封装的低漏热引线技术，这在国内没有报道。借鉴美国、以色列、法国等采用了柔性电缆引线方式，例如，NASA's Earth Observing System(EOS)采用了普通柔性电缆方式，其导电材料选择铜材料。铜材料的导电特性较好，加工经济但在红外探测器使用邻域还应考虑其在低温下工作的特点普通柔性电缆的还存在导热率高的缺点

采用低漏热柔性电缆的引线方式，其目的主要是为了减小杜瓦探测器在引线封装过程中的固体漏热，降低制冷机的电功耗。在可靠性方面，柔性电缆的抗扰动能力较强。但普通柔性电缆与探测器杜瓦封装则存在几个问题：

1)若要满足上述方式，则应选取导热系数较小的金属材料，若选用导热系数较大的铜材料，则探测器杜瓦组件的传导漏热会大大增加，这样斯特林制冷机的电功耗会变得很大，会占用更多的卫星电力资源，同时影响制冷机的在轨工作寿命；

2)由于探测器杜瓦组件需通过一定量级的环境力学考核，若采用柔性电缆引线方式较常规裸线焊接工艺具有更好的力学适应性，从而降低引线断开的风险，避免整个红外系统失效，从而提高系统可靠性，有利于整机系统的环境力学考核。

发明内容

本专利的目的是提供一种封装在杜瓦内的低温红外探测器低漏热柔性电缆结构，以解决大规模低温红外探测器高密度引线带来的过高的固体漏热和环境试验可靠性的问题，同时实现红外探测器杜瓦引线的高集成化封装。

本发明的一种封装在杜瓦内的低温红外探测器低漏热柔性电缆多层结构如附图1所示，它包括：上导电层1、下导电层2、补强层3、覆膜层4、绝缘层5、过孔6、金属化层7、胶接层8、电极镀金层9。

材料为锰铜合金的上导电层1和下导电层2之间由环氧材料与覆膜层4胶结在一起。上导电层1和下导电层2的外部是以聚酰亚胺为材料的绝缘层5，绝缘层5的外部是以聚酰亚胺为材料的补强层8。在上导电层1、下导电层2上有过孔6以实现上下导电层的互联作用，过孔6中有金属化层7，其材料为铜。在电缆两端裸露的上导电层1上有供焊接或键合的电极镀金层9。

本发明的实现方法如下：

1.导电层材料的选用上需要同时考虑热学和电学性能，热阻越大越好，电阻越小越好，因此应选用（导电系数×电阻率）小的材料。综合性能最好的是引线材料是铜，其次为金、铝、镍等，很明显在直接侧引线方式下，因引线较长，这些材料的固体传导漏热都比较大，因此在满足引线电学性能（即探测器信号引线电阻小于2欧姆，数字或模拟地及响应的电源线电阻小于1欧姆）的情况下，尽量选用导热系数低的材料。在材料特性上康铜、锰铜或柯伐才是侧引线材料的最佳选择，受柔性电缆传统加工工艺的限制，选择锰铜材料为能够与加工工艺匹配。

2.导电层的覆膜加工，采购厚度为35μm,长宽为200×150mm的锰铜箔各两片，通过特殊的粗糙化工艺将锰铜箔表打毛处理（高压水柱粗糙化），以提高其在覆膜后的牢固度。先将两层锰铜箔的一面均匀涂敷环氧胶（有涂敷机完成），再将聚酰亚胺薄膜覆与两层锰铜箔胶接面的中间，经过覆膜机的热压与胶接面一体成型。这样双层锰铜箔就制备好了。

3.在预处理时，需先对双层锰铜箔进行高精度对位点孔。按图纸要求在高精度机械点孔机中对双层锰铜箔的上、下导电层进行点孔以形成过孔。对过孔进行电镀处理以达到电联的效果（针对锰铜材料可以电镀铜）。

4.在刻蚀之前，将双层锰铜箔裸露在的两个面进行必要的清洗以避免污染物对刻蚀影响，然后由专门的图形涂布机将引线的布局涂布于锰铜箔的裸露面（涂布材料一般为聚酰亚胺）。涂布后的位置受到聚酰亚胺膜的保护，在刻蚀液中金属部分被很好地保留了下来形成引线。由于我们采用了与铜材料特性相近的锰铜合金材料，刻蚀液可以与铜材料通用。