一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置的制作方法

本发明属于焦面组件空间导热技术领域，具体涉及一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，航天遥感相机得到了极大的发展，同时对图像的清晰度有了更高的要求，活动焦面组件为遥感相机的关键部件。为了获得高质量图像，热控总体需要保证活动焦面组件温度及焦面组件温度稳定性，活动焦面组件瞬时功耗大。一般焦面组件都安装移动调焦机构用于在轨修正离焦量，焦面电箱的活动性使得热管无法直接安装于焦平面电箱上。活动焦面组件不能采用刚度较大连接，刚度较大连接会对焦面组件产生作用力，导致焦面组件变形，影响成像质量。焦面组件连接装置的刚度、质量都要求足够小。

现有技术中为解决焦面组件散热问题，一般采用辐射换热方式以及柔性导热装置进行导热方式；其中，通过辐射换热方式换热速度慢、换热效率低、温差大不能满足焦面组件温度要求；通过柔性导热装置这种高效热传递方式，提高焦面组件换热能力，降低冷、热端温度梯度，提高焦面组件温控能力，实现了活动的焦面组件与外界的高效换热，目前，铜和铝导热索已经被用于单机活动组件与散热器间换热，铜导热索、铝导热索的导热性能有限，质量较大，不能满足焦面组件导热性能、质量和刚度要求。普通带状柔性石墨导热索对焦面电箱产生单向作用力，导致焦面组件偏移，影响焦面组件定位精度。普通带状柔性石墨导热索可以用于小功率精度要求较低的活动焦面组件，对于大功率高精度活动焦面组件散热问题，目前还没有很好的解决方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置，解决现有技术存在的辐射换热方式换热速度慢、换热效率低、温差大的问题以及普通带状柔性石墨导热索对焦面电箱产生单向作用力，导致焦面组件偏移，影响焦面组件定位精度的问题。

为实现上述目的，本发明的一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置包括两个结构相同相对设置的刚性端子以及连接在两个刚性端子之间的回形柔性导热带，所述回形柔性导热带由热解石墨导热薄膜制成。

所述回形柔性导热带包括两个条形柔性石墨薄片以及两个连接导热膜，一个连接导热膜分别和两个条形柔性石墨薄片的一端连接，另一个连接导热膜分别和两个条形柔性石墨薄片的另一端连接，形成回形结构。

所述条形柔性石墨薄片包括多层热解石墨导热薄膜，多层热解石墨导热薄膜层叠粘贴设置。

相邻两层热解石墨导热薄膜之间设置有铝风琴薄片。

所述热解石墨导热薄膜小于等于10层。

所述刚性端子包括：

第一压片，所述第一压片的内表面相对的两侧设置有限位槽；

以及和所述第一压片相对设置可拆卸连接的第二压片，所述第二压片相对第一压片的表面和所述限位槽对应位置设置有压紧凸台；

每个所述条形柔性石墨薄片的两端分别位于两个刚性端子相对的两个限位槽内，并通过所述压紧凸台压紧。

所述第二压片远离第一压片的表面设置有减重槽。

所述第二压片和第一压片通过钢螺钉连接。

所述刚性端子材料为2a12铝。

所述回形柔性导热带和所述刚性端子安装区域处填涂导热脂，其余区域采用聚酰亚胺薄膜封装。

本发明的有益效果为：本发明的一个刚性端子与活动焦面组件连接，将焦面组件产生热量通过安装接触面传递到该刚性端子，该刚性端子通过接触面将热量传递给回形柔性导热带，回形柔性导热带以同样的方式将热量传递到另一个刚性端子，另一个刚性端子与散热器连接，将导热索传递的热量通过散热器排散到外界环境中。焦面组件需要调焦移动时，焦面散热装置的两个刚性端子产生相对运动，避免刚性过大造成焦面组件变形。

本发明中间的回形柔性导热带层间铝风琴薄片设计，回形柔性导热带对称性创新设计，导热性能比铜导热索增加三倍以上，质量减小约三分之二，比普通石墨导热索导热性能增加一倍以上，刚度减小约一半，重量基本保持不变。回形柔性导热带对称设计方法解决散热装置对活动焦面组件定位精度影响难题。实现大功率、高精度焦面组件散热设计，即保证活动焦面温度稳定性，又保证焦面组件结构稳定性。

附图说明

图1为本发明的一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置整体结构示意图；

图2为本发明的一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置中回形柔性导热带结构示意图；

图3为图2的c处局部放大图；

图4为本发明的一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置中刚性端子结构示意图；

其中：1、刚性端子，101、第一压片，102、第二压片，103、限位槽，104、压紧凸台，105、减重槽，2、回形柔性导热带，201、条形柔性石墨薄片，202、连接导热膜，203、热解石墨导热薄膜，204、铝风琴薄片，3、钢螺钉，4、聚酰亚胺薄膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1，本发明的一种用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置包括两个结构相同相对设置的刚性端子1以及连接在两个刚性端子1之间的回形柔性导热带2，所述回形柔性导热带2由热解石墨导热薄膜203制成。刚性端子1根据焦面组件型号及要求设计安装接口。

参见附图2和附图3，所述回形柔性导热带2包括两个条形柔性石墨薄片201以及两个连接导热膜202，一个连接导热膜202分别和两个条形柔性石墨薄片201的一端连接，另一个连接导热膜202分别和两个条形柔性石墨薄片201的另一端连接，形成回形结构。条形柔性石墨薄片201的尺寸由焦面组件功率和焦面组件温度要求设计。

所述条形柔性石墨薄片201包括多层热解石墨导热薄膜203，多层热解石墨导热薄膜203层叠粘贴设置。

相邻两层热解石墨导热薄膜203之间设置有铝风琴薄片204，增强层间导热性能。

所述热解石墨导热薄膜203小于等于10层。

回形柔性导热带2具有超高导热性能，等效导热率900w/(m·k)，远大于铝、铜的金属导热材料的导热率。回形柔性导热带2还具有超轻的质量和超低的刚度，解决与焦面组件产生刚性连接问题，即实现的焦面组件的热耦合，又实现焦面组件的机械解耦，很大程度上提高了焦面组件的稳定性，不影响焦面组件的精度问题。

回形柔性导热带2采用热解石墨导热薄膜203通过特殊工艺方法粘贴制作而成。制作方法为：将热解石墨导热薄膜203按照设计尺寸裁切冲压制作，在相邻两层热解石墨导热薄膜203之间将设计的铝风琴薄片204与热解石墨导热薄膜203粘贴成整体，10层为一个条形柔性石墨薄片201。需要制作两个条形柔性石墨薄片201，采用连接导热膜202将两条制作完成的条形柔性石墨薄片201分别在两个刚性端子1安装面连接成回形柔性导热带2。回形柔性导热带2除连接导热膜202以外的部分内外表面采用聚酰亚胺薄膜4封装处理，在连接导热膜202外表面填涂导热脂，完成主体段回形柔性导热带2制作。

参见附图4，所述刚性端子1包括：

第一压片101，所述第一压片101的内表面相对的两侧设置有限位槽103；

以及和所述第一压片101相对设置可拆卸连接的第二压片102，所述第二压片102相对第一压片101的表面和所述限位槽103对应位置设置有压紧凸台104；

每个所述条形柔性石墨薄片201的两端分别位于两个刚性端子1相对的两个限位槽103内，并通过所述压紧凸台104压紧。

所述第二压片102远离第一压片101的表面设置有减重槽105。实现轻量化设计，减重槽105位于第一压片101的非安装面。

所述第二压片102和第一压片101通过钢螺钉3连接。通过钢螺钉3的拧紧程度调节第一压片101和第二压片102对条形柔性石墨薄片201的安装压力。

每个刚性端子1的限位槽103与回形柔性导热带2宽度一致，保证回形柔性导热带2能够嵌入限位槽103，限制回形柔性导热带2移动。压紧凸台104嵌入限位槽103，通过螺钉调节回形柔性导热带2安装压力。根据实际使用要求，当位于刚性端子1限位槽103内的条形柔性石墨薄片201为平面或曲面时，限位槽103和压紧凸台104压紧配合处为对应的平面或曲面，作为平面夹具或曲面夹具。

回形柔性导热带2通过钢螺钉3分别与两个刚性端子1压紧安装，保证足够的安装压力，安装面填充导热脂，减小接触热阻，增强导热。一个刚性端子1与焦面组件通过螺钉安装，安装面大小根据焦面组件功率设计，安装面填充导热脂。另一个刚性端子1与设计散热热管连接，热管末端与散热器连接。两个刚性端子1设计减重槽105，在满足刚性端子1安装刚度要求和导热性能要求前提下，尽量减轻刚性端子1质量。

所述刚性端子1材料为2a12铝。

所述回形柔性导热带2和所述刚性端子1安装区域处填涂导热脂，其余区域采用25μm聚酰亚胺薄膜4封装。

本发明与普通带状柔性石墨导热索相比，该用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置主体段采用回形柔性导热带2对称性创新设计方法，导热性能增加一倍以上，质量不变，刚度降低一倍以上。主体段回形柔性导热带2层间发明设计安装铝风琴薄片204，回形柔性导热带2层间导热增强使该散热装置导热性能进一步提高。

该用于空间相机活动焦面组件的轻型柔性散热装置，不仅具有超高导热性能，而且具有更小的刚度和质量。适用于大功耗活动焦面组件，使活动焦面组件与散热器保持高效换热，从而将焦面组件产生的热量通过散热器排散到环境中，焦面组件温度被控制在要求范围内。

普通石墨导柔性导热索对焦面电箱产生单向作用力，导致焦面组件偏移，影响焦面组件定位精度问题。本发明的活动焦面组件的轻型柔性散热装置回形柔性导热带2的对称性创新设计可以对焦面组件产生微小的对称作用力，对称作用力相互抵消，不会对焦面组件产生偏移，满足高精度活动焦面组件安装要求。