一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法用真空氣相沉積方法對干燥清潔的磁環(huán)整體進(jìn)行聚對二甲苯真空氣相沉積涂覆；在涂覆后的磁環(huán)上繞漆包線；將繞有漆包線的磁環(huán)焊接到印制板上，得到所述阻抗變換器；對阻抗變換器用聚對二甲苯真空氣相沉積方法進(jìn)行涂覆，得到所述耐高低溫阻抗變換器。所述方法根據(jù)航天產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有阻抗變換器制作方法不能滿足航天產(chǎn)品應(yīng)用需求的問題，所述方法制得的阻抗變換器可適應(yīng)-180℃～+120℃的溫差變化以及高達(dá)1000V電壓的工作環(huán)境。
【專利說明】一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，具體地說，特別涉及一種應(yīng)用于航天產(chǎn)品的耐高低溫阻抗變換器的制備方法，屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]傳輸線阻抗變換器又稱為傳輸線變壓器，它是以傳輸線繞制在磁環(huán)上而得名。磁環(huán)表面涂層的耐壓通常較低，為提高阻抗變換器的耐壓特性會在變壓器制作構(gòu)成中采取特殊的制備方法進(jìn)行處理。目前，有以下兩種常用的阻抗變換器制備方法:一種方法是對磁環(huán)浸絕緣漆，然后再在磁環(huán)上繞傳輸線；另一種方法是在磁環(huán)上繞絕緣膠帶，如聚酰亞胺膠帶，然后再其上繞傳輸線。通常將繞制完成后的阻抗變換器灌封在模具內(nèi)或封裝在金屬管殼、塑封管殼內(nèi)，以防止傳輸線與磁環(huán)的位移磨損產(chǎn)生磁環(huán)表面與傳輸線的接觸造成器件失效，或性能不穩(wěn)定。
[0003]航天產(chǎn)品在外太空特別是月球表面環(huán)境中，要適應(yīng)最低_180°C，最高+120°C的溫度環(huán)境，在如此大的溫差情況下，航天產(chǎn)品的器件不能因熱脹冷縮的溫度應(yīng)力而損壞；同時，阻抗變換器工作電壓高達(dá)1000V，傳輸線和磁環(huán)都必須滿足高壓工作要求，但是，由于通常磁環(huán)表面涂層耐壓較低，因此無法滿足所述應(yīng)用需求。按照所述目前常用的兩種阻抗變換器制備方法，主要是對磁環(huán)進(jìn)行絕緣漆浸潤或者絕緣膠帶包覆，然后對繞制完成的阻抗變換器進(jìn)行封裝。所述制備方法由于受到材料和應(yīng)用環(huán)境的制約，存在許多固有的缺陷:首先，現(xiàn)有絕緣漆不能適應(yīng)月球-180°C?+120°C的環(huán)境溫度，不能保證制得的阻抗變換器在月球環(huán)境中具有良好穩(wěn)定的性能；其次，浸潤絕緣漆和包覆絕緣膠帶會增加阻抗變換器的體積和重量，在航天應(yīng)用中任何重量的增加都意味著成本的大幅提高，且安裝空間限制非常嚴(yán)格，這兩種方式均不能滿足航天產(chǎn)品的應(yīng)用需求。因此在航天產(chǎn)品中使用的阻抗變換器不能沿用目前常用的阻抗變換器制備方法進(jìn)行制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法根據(jù)航天產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有阻抗變換器制作方法不能滿足航天產(chǎn)品應(yīng)用需求的問題，所述方法制得的阻抗變換器可適應(yīng)-180°C?+120°C的溫差變化以及高達(dá)1000V電壓的工作環(huán)境。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法步驟如下:
[0007](I)用真空氣相沉積方法對干燥清潔的磁環(huán)整體進(jìn)行聚對二甲苯(Parylene)真空涂覆；
[0008](2)在真空涂覆后的磁環(huán)上繞漆包線；
[0009](3)將所述繞有漆包線的磁環(huán)焊接到印制板上，得到阻抗變換器；
[0010](4)對阻抗變換器用真空氣相沉積方法進(jìn)行聚對二甲苯真空涂覆，得到所述一種耐高低溫阻抗變換器；
[0011]其中，步驟⑴和步驟(2)真空涂覆的聚對二甲苯涂層厚度分別為20μπι?25 μ m ；
[0012]所述真空氣相沉積方法為公知技術(shù)，符合美軍標(biāo)MIL-1-46058，可以使用美國SCS公司生產(chǎn)的聚對二甲苯涂敷系統(tǒng)TOS2060設(shè)備完成；設(shè)備操作和運(yùn)行按照SCS公司的操作手冊進(jìn)行；
[0013]所述磁環(huán)為宇航級磁環(huán)；漆包線為聚酰亞胺漆包線，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T6109.6 ；
[0014]所述聚對二甲苯為符合美軍標(biāo)MIL-1-46058的C型聚對二甲苯(Parylene-C)和/或N型聚對二甲苯(Parylene-N),優(yōu)選為C型聚對二甲苯。
[0015]有益效果
[0016]1.本發(fā)明提供了一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法采用聚對二甲苯對阻抗變換器進(jìn)行真空沉積涂敷，原因在于:聚對二甲苯是一種由真空沉積形成的獨(dú)特的熱塑性高分子化合物，這種高分子材料具有高介電強(qiáng)度，20 μ m?25 μ m厚聚對二甲苯的介電強(qiáng)度在直流短時為220V/ μ m,能夠形成致密、無氣孔的勻質(zhì)涂層，因而能在磁環(huán)表面形成無氣隙的優(yōu)質(zhì)保護(hù)層；經(jīng)過聚對二甲苯真空涂敷后，在磁環(huán)表面形成高介電強(qiáng)度絕緣層，隔離漆包線與磁環(huán)介質(zhì)之間的磨損，形成低摩擦力界面，磁環(huán)上繞漆包線后焊接到印制板上得到阻抗變換器，再做一次聚對二甲苯真空涂敷，則在焊點(diǎn)和漆包線上及磁環(huán)表面又形成一層致密、無氣孔的勻質(zhì)高絕緣強(qiáng)度涂層，這樣防止了漆包線與磁環(huán)間的摩擦產(chǎn)出現(xiàn)破皮現(xiàn)象，同時焊點(diǎn)得到保護(hù)，所述方法經(jīng)過兩次真空涂敷聚對二甲苯，可以完全保證制得的阻抗變換器在脈沖1000V狀態(tài)下正常安全工作；同時，聚對二甲苯溫度窗口比較寬，熱穩(wěn)定性到275°C，抗低溫性到_200°C，可同時適應(yīng)地面存儲和空間應(yīng)用環(huán)境；
[0017]2.本發(fā)明提供了一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法中采用的聚對二甲苯(Parylene)是對一系列獨(dú)特的高聚物的通常稱呼，廣泛應(yīng)用的有三個品種，即N型聚對二甲苯(Parylene-N)、C 型聚對二甲苯(Parylene-C)和 D 型聚對二甲苯(Parylene-D)；N型聚對二甲苯是一種很好的介電材料，具有非常低的介質(zhì)損耗、高絕緣強(qiáng)度以及不隨頻率變化的介電常數(shù)，它是所有聚對二甲苯中穿透能力最高的一種 <型聚對二甲苯將良好的電性能和物理性能結(jié)合在一起，并且對于潮濕和其它腐蝕性氣體具有低滲透性，除了可以提供真正的無針孔覆形隔離外，C型聚對二甲苯是涂敷重要電路板的首選材料；D型聚對二甲苯的性質(zhì)與C型聚對二甲苯相似，但是具有更高的耐熱能力；N型聚對二甲苯真空沉積的時間比C型聚對二甲苯時間長，在TOS2060設(shè)備的同一沉積腔體內(nèi)同時需要附加特殊的工裝；C型聚對二甲苯工作溫度范圍滿足阻抗變換器的要求，因此綜合考慮優(yōu)選C型聚對二甲苯作為涂敷材料；
[0018]3.本發(fā)明提供了一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法先進(jìn)，條件可控，兩次真空涂敷基本上不增加重量。

【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，所述方法步驟如下:
[0021](I)將用于阻抗變換器的磁環(huán)清洗干凈并真空烘干，用真空氣相沉積方法對磁環(huán)整體進(jìn)行C型聚對二甲苯真空涂覆；
[0022](2)在真空涂覆后的磁環(huán)上繞漆包線；
[0023](3)將繞有漆包線的磁環(huán)焊接到印制板上，得到阻抗變換器；
[0024](4)對所述阻抗變換器用真空氣相沉積方法進(jìn)行C型聚對二甲苯真空涂覆，得到一種耐高低溫阻抗變換器。
[0025]其中，所述磁環(huán)購自國營798廠，型號為Y60-095 ;漆包線為符合GB/T6109.6的聚酰亞胺漆包線，購自成都西南電器有限公司，直徑為0.49mm。
[0026]步驟(I)和步驟⑵中真空涂覆的聚對二甲苯涂層厚度分別為20 μ m?25 μ m。
[0027]所述真空氣相沉積方法為公知技術(shù)，符合美軍標(biāo)MIL-1-46058，使用美國SCS公司生產(chǎn)的聚對二甲苯涂敷系統(tǒng)PDS2060設(shè)備完成；所述設(shè)備操作和運(yùn)行按照SCS公司的操作手冊進(jìn)行；具體過程如下:
[0028]材料:
[0029]C型聚對二甲苯(Parylene-C)為美國聯(lián)合碳化物公司產(chǎn)品；
[0030]異丙醇:分析純(HG/T 2892)；
[0031]偶聯(lián)劑KH-570:純度> 95%，京覓牌，北京申達(dá)化工廠；
[0032]去離子水:電阻率> 1M Ω.cm ；
[0033]脫膜劑:道康寧公司，型號為Micro-90。
[0034]設(shè)備:
[0035]聚對二甲苯真空沉積涂敷機(jī):roS2060，美國SCS公司生產(chǎn)；
[0036]水清洗機(jī):美國AAT ；
[0037]真空干燥機(jī):江蘇吳江SLED-99，有量程為OMPa?-0.1MPa的真空表，溫度>150。。。
[0038]真空氣相沉積方法和操作步驟如下:
[0039](I)清洗、真空烘干
[0040]待涂敷工件用水洗機(jī)清洗，清洗液為VIGEN SC200，清洗液洗后用去離子水漂洗10次，再用異丙醇與去離子水的混合液漂洗3次，其中，異丙醇與去離子水的體積比為75:25，洗完后的待涂敷工件放入真空干燥箱，在55°C干燥I小時，得到清潔干燥的工件；
[0041](2)掛待涂敷工件
[0042]將待涂敷機(jī)工件掛在支架網(wǎng)板上；裝架時要求所述工件盡量均勻分布，工件間最小間距不能小于12mm，在裝架的各個部位放入已知厚度的培片，供將來測厚用；
[0043](3)涂敷
[0044]①涂脫膜劑
[0045]用去離子水與所述脫模劑配置體積百分?jǐn)?shù)為2%的脫膜劑水溶液，對所述涂敷機(jī)沉積腔內(nèi)壁和冷阱頭等設(shè)備內(nèi)不需要涂膜的地方全部涂抹一遍；
[0046]②將掛待涂敷工件的支架裝進(jìn)所述沉積腔；
[0047]③投涂敷原料
[0048]根據(jù)所需涂敷的涂層厚度投入原料，PDS2060沉積腔容積約65L，投料量為每微米涂層6g?12g的C型聚對二甲苯；
[0049]④投偶聯(lián)劑
[0050]打開所述涂敷機(jī)上的偶聯(lián)劑加入口，用移液管或注射器加入2mL?3mL偶聯(lián)劑KH-570 ;操作過程中注意防止所述偶聯(lián)劑濺入眼睛和與皮膚直接接觸，接觸后要及時洗手;
[0051]⑤開機(jī)涂敷
[0052]將裝好的支架網(wǎng)板裝入所述涂敷機(jī)，嚴(yán)格按所述涂敷機(jī)給定的涂敷工藝條件和操作步驟涂敷，以保證涂敷質(zhì)量。
[0053](4)測聚對二甲苯涂層厚度
[0054]取出陪片，用千分尺測量所述涂層厚度，確定所述涂層滿足厚度為20μπι?25 μ m0
[0055]對本實(shí)施例制得的耐高低溫阻抗變換器進(jìn)行如下測試:
[0056](I)采用常州揚(yáng)子的YD2665耐壓測試儀進(jìn)行耐壓測試，在室溫下對所述阻抗變換器進(jìn)行4000V/10S的直流加載，測量得到的漏電流小于1mA，未發(fā)生擊穿現(xiàn)象，說明所述阻抗變換器能夠耐受4000V以上的高壓，能夠完全適應(yīng)1000V高壓的工作環(huán)境；
[0057](2)在中國科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院的熱真空罐KM6水平倉中進(jìn)行了 6.5個循環(huán)的_195°C?+135°C熱真空試驗(yàn)，在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)后分別采用Agilent E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對所述阻抗變換器進(jìn)行了電壓駐波比和插入損耗的測量，測量結(jié)果顯示所述阻抗變換器在工作帶寬內(nèi)的電壓駐波比小于1.2，插入損耗小于0.75dB，且結(jié)果一致性良好，說明所述阻抗變換器能夠適應(yīng)_180°C?+120°C的溫度范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，其特征在于:所述方法步驟如下: (1)用真空氣相沉積方法對干燥清潔的磁環(huán)整體進(jìn)行聚對二甲苯真空涂覆； (2)在涂覆后的磁環(huán)上繞漆包線； (3)將繞有漆包線的磁環(huán)焊接到印制板上，得到阻抗變換器； (4)對阻抗變換器用真空氣相沉積方法進(jìn)行聚對二甲苯真空涂覆，得到一種耐高低溫阻抗變換器； 步驟(I)和步驟(2)中真空涂覆的聚對二甲苯涂層厚度分別為20μπι?25μπι; 真空氣相沉積方法符合美軍標(biāo)MIL-1-46058 ； 磁環(huán)為宇航級磁環(huán)；漆包線為聚酰亞胺漆包線，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T6109.6 ； 聚對二甲苯為符合美軍標(biāo)MIL-1-46058的C型聚對二甲苯和/或N型聚對二甲苯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，其特征在于:所述聚對二甲苯為符合美軍標(biāo)MIL-1-46058的C型聚對二甲苯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高低溫阻抗變換器的制備方法，其特征在于:所述真空氣相沉積方法使用美國SCS公司生產(chǎn)的聚對二甲苯涂敷系統(tǒng)roS2060V設(shè)備完成。
【文檔編號】H03H3/00GK104242854SQ201410453399
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】王淑芝, 盧偉, 紀(jì)奕才, 方廣有 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所