一种耐高低温阻抗变换器的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，属于微波【技术领域】。所述方法用真空气相沉积方法对干燥清洁的磁环整体进行聚对二甲苯真空气相沉积涂覆；在涂覆后的磁环上绕漆包线；将绕有漆包线的磁环焊接到印制板上，得到所述阻抗变换器；对阻抗变换器用聚对二甲苯真空气相沉积方法进行涂覆，得到所述耐高低温阻抗变换器。所述方法根据航天产品应用环境的特点，解决了现有阻抗变换器制作方法不能满足航天产品应用需求的问题，所述方法制得的阻抗变换器可适应-180℃～+120℃的温差变化以及高达1000V电压的工作环境。
【专利说明】一种耐高低温阻抗变换器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，具体地说，特别涉及一种应用于航天产品的耐高低温阻抗变换器的制备方法，属于微波【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传输线阻抗变换器又称为传输线变压器，它是以传输线绕制在磁环上而得名。磁环表面涂层的耐压通常较低，为提高阻抗变换器的耐压特性会在变压器制作构成中采取特殊的制备方法进行处理。目前，有以下两种常用的阻抗变换器制备方法:一种方法是对磁环浸绝缘漆，然后再在磁环上绕传输线；另一种方法是在磁环上绕绝缘胶带，如聚酰亚胺胶带，然后再其上绕传输线。通常将绕制完成后的阻抗变换器灌封在模具内或封装在金属管壳、塑封管壳内，以防止传输线与磁环的位移磨损产生磁环表面与传输线的接触造成器件失效，或性能不稳定。
[0003]航天产品在外太空特别是月球表面环境中，要适应最低_180°C，最高+120°C的温度环境，在如此大的温差情况下，航天产品的器件不能因热胀冷缩的温度应力而损坏；同时，阻抗变换器工作电压高达1000V，传输线和磁环都必须满足高压工作要求，但是，由于通常磁环表面涂层耐压较低，因此无法满足所述应用需求。按照所述目前常用的两种阻抗变换器制备方法，主要是对磁环进行绝缘漆浸润或者绝缘胶带包覆，然后对绕制完成的阻抗变换器进行封装。所述制备方法由于受到材料和应用环境的制约，存在许多固有的缺陷:首先，现有绝缘漆不能适应月球-180°C?+120°C的环境温度，不能保证制得的阻抗变换器在月球环境中具有良好稳定的性能；其次，浸润绝缘漆和包覆绝缘胶带会增加阻抗变换器的体积和重量，在航天应用中任何重量的增加都意味着成本的大幅提高，且安装空间限制非常严格，这两种方式均不能满足航天产品的应用需求。因此在航天产品中使用的阻抗变换器不能沿用目前常用的阻抗变换器制备方法进行制备。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法根据航天产品应用环境的特点，解决了现有阻抗变换器制作方法不能满足航天产品应用需求的问题，所述方法制得的阻抗变换器可适应-180°C?+120°C的温差变化以及高达1000V电压的工作环境。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法步骤如下:
[0007](I)用真空气相沉积方法对干燥清洁的磁环整体进行聚对二甲苯(Parylene)真空涂覆；
[0008](2)在真空涂覆后的磁环上绕漆包线；
[0009](3)将所述绕有漆包线的磁环焊接到印制板上，得到阻抗变换器；
[0010](4)对阻抗变换器用真空气相沉积方法进行聚对二甲苯真空涂覆，得到所述一种耐高低温阻抗变换器；
[0011]其中，步骤⑴和步骤(2)真空涂覆的聚对二甲苯涂层厚度分别为20μπι?25 μ m ；
[0012]所述真空气相沉积方法为公知技术，符合美军标MIL-1-46058，可以使用美国SCS公司生产的聚对二甲苯涂敷系统TOS2060设备完成；设备操作和运行按照SCS公司的操作手册进行；
[0013]所述磁环为宇航级磁环；漆包线为聚酰亚胺漆包线，执行标准为GB/T6109.6 ；
[0014]所述聚对二甲苯为符合美军标MIL-1-46058的C型聚对二甲苯(Parylene-C)和/或N型聚对二甲苯(Parylene-N),优选为C型聚对二甲苯。
[0015]有益效果
[0016]1.本发明提供了一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法采用聚对二甲苯对阻抗变换器进行真空沉积涂敷，原因在于:聚对二甲苯是一种由真空沉积形成的独特的热塑性高分子化合物，这种高分子材料具有高介电强度，20 μ m?25 μ m厚聚对二甲苯的介电强度在直流短时为220V/ μ m,能够形成致密、无气孔的匀质涂层，因而能在磁环表面形成无气隙的优质保护层；经过聚对二甲苯真空涂敷后，在磁环表面形成高介电强度绝缘层，隔离漆包线与磁环介质之间的磨损，形成低摩擦力界面，磁环上绕漆包线后焊接到印制板上得到阻抗变换器，再做一次聚对二甲苯真空涂敷，则在焊点和漆包线上及磁环表面又形成一层致密、无气孔的匀质高绝缘强度涂层，这样防止了漆包线与磁环间的摩擦产出现破皮现象，同时焊点得到保护，所述方法经过两次真空涂敷聚对二甲苯，可以完全保证制得的阻抗变换器在脉冲1000V状态下正常安全工作；同时，聚对二甲苯温度窗口比较宽，热稳定性到275°C，抗低温性到_200°C，可同时适应地面存储和空间应用环境；
[0017]2.本发明提供了一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法中采用的聚对二甲苯(Parylene)是对一系列独特的高聚物的通常称呼，广泛应用的有三个品种，即N型聚对二甲苯(Parylene-N)、C 型聚对二甲苯(Parylene-C)和 D 型聚对二甲苯(Parylene-D)；N型聚对二甲苯是一种很好的介电材料，具有非常低的介质损耗、高绝缘强度以及不随频率变化的介电常数，它是所有聚对二甲苯中穿透能力最高的一种 <型聚对二甲苯将良好的电性能和物理性能结合在一起，并且对于潮湿和其它腐蚀性气体具有低渗透性，除了可以提供真正的无针孔覆形隔离外，C型聚对二甲苯是涂敷重要电路板的首选材料；D型聚对二甲苯的性质与C型聚对二甲苯相似，但是具有更高的耐热能力；N型聚对二甲苯真空沉积的时间比C型聚对二甲苯时间长，在TOS2060设备的同一沉积腔体内同时需要附加特殊的工装；C型聚对二甲苯工作温度范围满足阻抗变换器的要求，因此综合考虑优选C型聚对二甲苯作为涂敷材料；
[0018]3.本发明提供了一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法先进，条件可控，两次真空涂敷基本上不增加重量。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，所述方法步骤如下:
[0021](I)将用于阻抗变换器的磁环清洗干净并真空烘干，用真空气相沉积方法对磁环整体进行C型聚对二甲苯真空涂覆；
[0022](2)在真空涂覆后的磁环上绕漆包线；
[0023](3)将绕有漆包线的磁环焊接到印制板上，得到阻抗变换器；
[0024](4)对所述阻抗变换器用真空气相沉积方法进行C型聚对二甲苯真空涂覆，得到一种耐高低温阻抗变换器。
[0025]其中，所述磁环购自国营798厂，型号为Y60-095 ;漆包线为符合GB/T6109.6的聚酰亚胺漆包线，购自成都西南电器有限公司，直径为0.49mm。
[0026]步骤(I)和步骤⑵中真空涂覆的聚对二甲苯涂层厚度分别为20 μ m?25 μ m。
[0027]所述真空气相沉积方法为公知技术，符合美军标MIL-1-46058，使用美国SCS公司生产的聚对二甲苯涂敷系统PDS2060设备完成；所述设备操作和运行按照SCS公司的操作手册进行；具体过程如下:
[0028]材料:
[0029]C型聚对二甲苯(Parylene-C)为美国联合碳化物公司产品；
[0030]异丙醇:分析纯(HG/T 2892)；
[0031]偶联剂KH-570:纯度> 95%，京觅牌，北京申达化工厂；
[0032]去离子水:电阻率> 1M Ω.cm ；
[0033]脱膜剂:道康宁公司，型号为Micro-90。
[0034]设备:
[0035]聚对二甲苯真空沉积涂敷机:roS2060，美国SCS公司生产；
[0036]水清洗机:美国AAT ；
[0037]真空干燥机:江苏吴江SLED-99，有量程为OMPa?-0.1MPa的真空表，温度>150。。。
[0038]真空气相沉积方法和操作步骤如下:
[0039](I)清洗、真空烘干
[0040]待涂敷工件用水洗机清洗，清洗液为VIGEN SC200，清洗液洗后用去离子水漂洗10次，再用异丙醇与去离子水的混合液漂洗3次，其中，异丙醇与去离子水的体积比为75:25，洗完后的待涂敷工件放入真空干燥箱，在55°C干燥I小时，得到清洁干燥的工件；
[0041](2)挂待涂敷工件
[0042]将待涂敷机工件挂在支架网板上；装架时要求所述工件尽量均匀分布，工件间最小间距不能小于12mm，在装架的各个部位放入已知厚度的培片，供将来测厚用；
[0043](3)涂敷
[0044]①涂脱膜剂
[0045]用去离子水与所述脱模剂配置体积百分数为2%的脱膜剂水溶液，对所述涂敷机沉积腔内壁和冷阱头等设备内不需要涂膜的地方全部涂抹一遍；
[0046]②将挂待涂敷工件的支架装进所述沉积腔；
[0047]③投涂敷原料
[0048]根据所需涂敷的涂层厚度投入原料，PDS2060沉积腔容积约65L，投料量为每微米涂层6g?12g的C型聚对二甲苯；
[0049]④投偶联剂
[0050]打开所述涂敷机上的偶联剂加入口，用移液管或注射器加入2mL?3mL偶联剂KH-570 ;操作过程中注意防止所述偶联剂溅入眼睛和与皮肤直接接触，接触后要及时洗手;
[0051]⑤开机涂敷
[0052]将装好的支架网板装入所述涂敷机，严格按所述涂敷机给定的涂敷工艺条件和操作步骤涂敷，以保证涂敷质量。
[0053](4)测聚对二甲苯涂层厚度
[0054]取出陪片，用千分尺测量所述涂层厚度，确定所述涂层满足厚度为20μπι?25 μ m0
[0055]对本实施例制得的耐高低温阻抗变换器进行如下测试:
[0056](I)采用常州扬子的YD2665耐压测试仪进行耐压测试，在室温下对所述阻抗变换器进行4000V/10S的直流加载，测量得到的漏电流小于1mA，未发生击穿现象，说明所述阻抗变换器能够耐受4000V以上的高压，能够完全适应1000V高压的工作环境；
[0057](2)在中国科技集团空间技术研究院的热真空罐KM6水平仓中进行了 6.5个循环的_195°C?+135°C热真空试验，在试验前、试验中及试验后分别采用Agilent E5071C矢量网络分析仪对所述阻抗变换器进行了电压驻波比和插入损耗的测量，测量结果显示所述阻抗变换器在工作带宽内的电压驻波比小于1.2，插入损耗小于0.75dB，且结果一致性良好，说明所述阻抗变换器能够适应_180°C?+120°C的温度范围。
【权利要求】
1.一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，其特征在于:所述方法步骤如下: (1)用真空气相沉积方法对干燥清洁的磁环整体进行聚对二甲苯真空涂覆； (2)在涂覆后的磁环上绕漆包线； (3)将绕有漆包线的磁环焊接到印制板上，得到阻抗变换器； (4)对阻抗变换器用真空气相沉积方法进行聚对二甲苯真空涂覆，得到一种耐高低温阻抗变换器； 步骤(I)和步骤(2)中真空涂覆的聚对二甲苯涂层厚度分别为20μπι?25μπι; 真空气相沉积方法符合美军标MIL-1-46058 ； 磁环为宇航级磁环；漆包线为聚酰亚胺漆包线，执行标准为GB/T6109.6 ； 聚对二甲苯为符合美军标MIL-1-46058的C型聚对二甲苯和/或N型聚对二甲苯。
2.根据权利要求1所述的一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，其特征在于:所述聚对二甲苯为符合美军标MIL-1-46058的C型聚对二甲苯。
3.根据权利要求1所述的一种耐高低温阻抗变换器的制备方法，其特征在于:所述真空气相沉积方法使用美国SCS公司生产的聚对二甲苯涂敷系统roS2060V设备完成。
【文档编号】H03H3/00GK104242854SQ201410453399
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】王淑芝, 卢伟, 纪奕才, 方广有 申请人:中国科学院电子学研究所