一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，尤其涉及一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件。

背景技术

随着航天技术的发展，空间遥感相机在遥感、测量和侦查等领域发挥越来越重要的作用。空间遥感相机中所涉及的电子元件种类越来越多，电子元件性能越来越优良，体积越来越小，导致电子元件的功耗密度越来越高，热流密度升高。空间遥感相机焦面组件是相机电子设备中具有严格控温要求的关键组件，其工作期间温度过高产生的热噪声和暗电流将直接导致成像质量下降。为了降低温升对焦面探测器的影响，需要对焦面组件进行热控设计。

空间遥感相机焦面组件功耗大、体积小，工作时间长，同时空间环境恶劣，辐射散热作用有限，因此空间相机焦面组件的散热通道难以设计，成为制约焦面组件散热的关键因素。焦面组件的热控措施最直接高效的方式是将封装有相变材料的一体化基板直接与探测器接触，避免转接带来的额外接触热阻等问题，导热能力强，导热效果显著。温控一体化基板能够为相机焦面探测器及其他电子元件提供良好的温度环境，保证焦面组件精度稳定性和相机成像质量。

空间遥感相机热控措施主要有两种方式：主动热控和被动热控。由于相机焦面组件具有功耗高、发热量大、热容量低、结构部件不利于散热的特点，通常采用被动热控方式，常见的被动热控设计分为热疏导和热存储。由于焦面组件所处空间有限，在不影响焦面组件结构稳定性的前提下，在有限的空间建立高效的导热通道难度很大，热疏导作用有限；热存储方式通常以安装填充固-液相变材料热管的形式，但热管随温度变化体积变化率较大，直接接触探测器会影响探测器拼接精度，因此通常安装在基板上，间接储热，存在多层接触热阻，散热效率降低。

基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种能够减小接触热阻，且增大与相变材料的接触面积，提高热量传导效率的适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够减小接触热阻，且增大与相变材料的接触面积，提高热量传导效率的适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件，该焦面组件包括：

温控基板，其具有两个安装面，两个所述安装面均能够导热、并具有加强结构，且所述温控基板内部填充有相变材料；以及

固定座，其通过垫片固定于所述温控基板上，所述固定座与所述垫片之间、以及所述温控基板与所述垫片之间均设有导热层，且探测器固定连接于所述固定座上；

该焦面组件还包括：

压持部，其结构与所述固定座相对应、并能够拆卸地压持在所述探测器上。

进一步的，所述温控基板包括基板主框架；以及

连接于所述基板主框架上的加强筋；

设于所述基板主框架中、并贴近相变材料设置的导热筋；

连接于所述基板主框架外部的封装盖板；

均匀填充在所述基板主框架与所述封装盖板之间的固-固相变填料，通过所述封装盖板压盖两个所述安装面以将所述固-固相变填料封装。

进一步的，所述加强筋有多条、分布在所述固定座与所述基板主框架连接接口处，且整体呈井字形分布。

进一步的，所述导热筋分布在所述基板主框架内部、并分别设置在横向与纵向两个方向内。

进一步的，所述封装盖板与所述基板主框架之间焊接相连。

进一步的，所述探测器通过硅橡胶粘接在所述固定座上。

进一步的，所述压持部被配置为一压板，所述压板安装在所述探测器顶部、并与所述固定座通过螺钉连接。

进一步的，所述固定座与所述垫片之间、以及所述温控基板与所述垫片之间均粘接有绝缘导热垫，且所述固定座与所述垫片通过四角螺钉与所述温控基板固定连接。

在上述技术方案中，本发明提供的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件，具有以下有益效果：

本发明的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件设置的温控基板，从原理上增加焦面基板的温控能力，适用于高功耗探测器散热，或热控设计难度大、热控实施空间有限的焦面组件，与常用的安装固-液相变热管相比，减小接触热阻，增大导热效率；在温控基板结构设计上，通过加强筋设计，提高温控基板一阶频率，满足焦面基板的刚度要求；温控基板根据焦面组件热量分布，分区域设计，保持各区域温度基本一致；优化导热筋结构及布局，增大与相变材料的接触面积，提高热量传导效率；

本发明的温控基板内部填充的相变材料，选用固-固相变材料，具有高相变焓、高导热系数、低体积膨胀率以及良好的金属兼容性；

本发明的固定座与垫片、垫片与温控基板之间均粘接一层绝缘导热垫，降低接触热阻，提高导热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件的整体结构装配图；

图2为本发明实施例提供的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件固定座处的拆分示意图；

图3为本发明实施例提供的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件中温控基板的拆分示意图。

附图标记说明：

1、温控基板；2、固定座；3、垫片；4、探测器；5、压持部；6、绝缘导热垫；

101、基板主框架；102、加强筋；103、导热筋；104、封装盖板；105、固-固相变填料。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1～图3所示；

本发明的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件，该焦面组件包括：

温控基板1，其具有两个安装面，两个所述安装面均能够导热、并具有加强结构，且所述温控基板1内部填充有相变材料；以及

固定座2，其通过垫片3固定于所述温控基板1上，所述固定座2与所述垫片3之间、以及所述温控基板1与所述垫片3之间均设有导热层，且探测器4固定连接于所述固定座2上；

该焦面组件还包括：

压持部5，其结构与所述固定座2相对应、并能够拆卸地压持在所述探测器4上。本实施例提供的所述温控基板1、所述固定座2以及所述垫片3均选用铝合金材料加工而成，保持一致的热膨胀系数。

作为本实施例进一步的介绍，所述温控基板1包括基板主框架101；以及

连接于所述基板主框架101上的加强筋102；

设于所述基板主框架101中、并贴近相变材料设置的导热筋103；

连接于所述基板主框架101外部的封装盖板104；

均匀填充在所述基板主框架1与所述封装盖板104之间的固-固相变填料105，通过所述封装盖板104压盖两个所述安装面以将所述固-固相变填料105封装。

作为本实施例进一步的介绍，所述加强筋102有多条、分布在所述固定座2与所述基板主框架101连接接口处，且整体呈井字形分布。本实施例通过所述加强筋103的设计，提高温控基板1一阶频率，满足焦面基板的刚度要求。

作为本实施例进一步的介绍，所述导热筋103分布在所述基板主框架 101内部、并分别设置在横向与纵向两个方向内；具体地，所述导热筋103 密集分布在所述探测器4的发热区域，在所述探测器4的非发热区域导热筋呈稀疏分布；根据导热路径，所述导热筋103呈现横、纵不同方向分布。这种分区域设计的方式，能够有效的保持各区域温度基本一致，优化导热筋103结构及布局，增大与相变材料的接触面积，提高热量传导效率。

作为本实施例进一步的介绍，所述封装盖板104与所述基板主框架101 之间焊接相连。

作为本实施例进一步的介绍，所述探测器4通过硅橡胶粘接在所述固定座2上。

作为本实施例进一步的介绍，所述压持部5被配置为一压板，所述压板安装在所述探测器4顶部、并与所述固定座2通过螺钉连接。

作为本实施例进一步的介绍，所述固定座2与所述垫片3之间、以及所述温控基板1与所述垫片3之间均粘接有绝缘导热垫6，且所述固定座2 与所述垫片3通过四角螺钉与所述温控基板1固定连接。本发明的结构件选用同种铝合金加工，匹配热膨胀系数，提高焦面组件导热性能；机加及焊接性能良好。

在上述技术方案中，本发明提供的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件，具有以下有益效果：

本发明的一种适用于空间遥感相机的温控一体化焦面组件设置的温控基板，从原理上增加焦面基板的温控能力，适用于高功耗探测器散热，或热控设计难度大、热控实施空间有限的焦面组件，与常用的安装固-液相变热管相比，减小接触热阻，增大导热效率；在温控基板结构设计上，通过加强筋设计，提高温控基板一阶频率，满足焦面基板的刚度要求；温控基板根据焦面组件热量分布，分区域设计，保持各区域温度基本一致；优化导热筋结构及布局，增大与相变材料的接触面积，提高热量传导效率；

本发明的温控基板内部填充的相变材料，选用固-固相变材料，具有高相变焓、高导热系数、低体积膨胀率以及良好的金属兼容性；

本发明的固定座与垫片、垫片与温控基板之间均粘接一层绝缘导热垫，降低接触热阻，提高导热效率。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。