一種雙軸微型模擬式太陽敏感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙軸微型模擬式太陽敏感器，屬于航天器GNC系統(tǒng)中太陽敏感器
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽敏感器可用于檢測(cè)與太陽敏感器相固聯(lián)的空間飛行器本體相對(duì)于太陽矢量 的方位，以確定空間飛行器的姿態(tài)，適用于各類軌道的衛(wèi)星、飛船及探測(cè)器的姿軌控制、帆 板定向等任務(wù)，是航天器GNC系統(tǒng)中重要的測(cè)量部件。
[0003] 微小衛(wèi)星具有質(zhì)量輕、體積小、研制周期短、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、發(fā)射靈活、可編隊(duì)組網(wǎng)等特 點(diǎn)，在軍民兩用高新技術(shù)中具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，近年來得到了迅速發(fā)展。同常規(guī)衛(wèi)星相 同，GNC系統(tǒng)是微小衛(wèi)星平臺(tái)各功能實(shí)現(xiàn)的重要保障。而由于太陽位置適中，太陽敏感器易 于實(shí)現(xiàn)小型化和低功耗，可高可靠地對(duì)太陽矢量角進(jìn)行高精度檢測(cè)，適用于微小衛(wèi)星的帆 板定向、衛(wèi)星定姿等多種任務(wù)，成為微小衛(wèi)星GNC系統(tǒng)應(yīng)用最多的姿態(tài)敏感器之一。
[0004] 基于光電池光伏特性的模擬式太陽敏感器在小體積、低功耗、低成本、高更新率 等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，而目前模擬式太陽敏感器大多基于A/B型硅光電池，僅能測(cè)量單軸 太陽矢量角，且敏感器體積、質(zhì)量、視場(chǎng)和精度等指標(biāo)均不能滿足航天器日益增長的發(fā)展需 求，特別是微小衛(wèi)星的發(fā)展，對(duì)其應(yīng)用提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題為：針對(duì)現(xiàn)有模擬式太陽敏感器存在的缺陷，本發(fā)明提出 了一種基于四象限硅光電池的雙軸微型模擬式太陽敏感器，可在雙軸大視場(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)太 陽矢量角的高精度測(cè)量，具有模塊化、輕量化的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可對(duì)現(xiàn)有模擬式太陽敏感器實(shí)現(xiàn) 功能替代，并能充分滿足未來衛(wèi)星平臺(tái)微小型化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前 景。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種雙軸微型模擬式太陽敏感器，包括：光電組件和 主體結(jié)構(gòu)；
[0007] 光電組件，包括掩膜玻璃安裝板（1)、掩膜玻璃（2)、硅光電池（3)、陶瓷基座（4)、 基座安裝板（5)、支撐螺釘（6);
[0008] 掩膜玻璃安裝板（1)中間設(shè)置缺口，四角設(shè)置通孔（101);
[0009] 掩膜玻璃（2)，以玻璃為基材，采用光刻的方法，形成太陽光線的入射通光孔 (204);
[0010] 掩膜玻璃（2)的背面（201)與掩膜玻璃安裝板（1)的正面（102)粘貼，并使掩膜 玻璃（2)的通光孔（204)位于掩膜玻璃安裝板（1)的缺口內(nèi)；
[0011] 掩膜玻璃（2)和掩膜玻璃安裝板（1)形成上組合體；
[0012] 硅光電池（3)包括受光面和非受光面，受光面包括檢測(cè)光敏區(qū)、監(jiān)測(cè)光敏區(qū)、集電 區(qū)和多個(gè)電極引線；檢測(cè)光敏區(qū)為正方形，將正方形的檢測(cè)光敏區(qū)均勻劃分為四個(gè)象限， 在檢測(cè)光敏區(qū)上光刻出四個(gè)獨(dú)立的同尺寸同面積的檢測(cè)光敏區(qū)域（301~304)，分別位于 檢測(cè)光敏區(qū)的四個(gè)象限；在檢測(cè)光敏區(qū)四周設(shè)置上、下、左、右四個(gè)監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~ 308)；
[0013] 集電區(qū)位于監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)的外側(cè)，分成多塊，分別與四個(gè)檢測(cè)光敏 區(qū)域（301~304)和四個(gè)監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)相連，能夠收集對(duì)應(yīng)的檢測(cè)光敏區(qū)域 (301~304)或監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)的光生電流，并將光生電流通過與各個(gè)集電區(qū)連 接的電極引線（309)引出；
[0014] 非受光面為四個(gè)檢測(cè)光敏區(qū)域（301~304)和四個(gè)監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)的 光生電流的公用地線區(qū)域；非受光面的公用地線區(qū)域通過電極引線（310)引出；
[0015] 陶瓷基座（4)的正面設(shè)置硅光電池粘貼區(qū)域（401)，在該區(qū)域周邊對(duì)應(yīng)設(shè)置了九 個(gè)焊盤（402)，當(dāng)硅光電池（3)的非受光面粘貼在陶瓷基座（4)的硅光電池粘貼區(qū)域（401) 時(shí)，陶瓷基座（4)正面的九個(gè)焊盤（402)分別與硅光電池受光面的四個(gè)檢測(cè)區(qū)域（301~ 304)、四個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域（305~308)和非受光面的公用地線區(qū)域?qū)?yīng)的電極引線焊接；陶瓷基 座（4)的背面設(shè)置與正面焊盤（402)連接的引針（403)，用于輸出硅光電池（3)四個(gè)檢測(cè)光 敏區(qū)域（301~304)和四個(gè)監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)的光生電流；
[0016] 基座安裝板（5)中間設(shè)置缺口，基座安裝板（5)的正面與陶瓷基座（4)的背面相 貼合，陶瓷基座（4)的背面引針（403)從基座安裝板（5)中間的缺口伸出，使硅光電池（3)、 陶瓷基座（4)、基座安裝板（5)形成下組合體；
[0017] 陶瓷基座（4)和基座安裝板（5)四角的相同位置處均設(shè)置有通孔；
[0018] 上組合體和下組合體通過支撐螺釘（6)連接，且掩膜玻璃安裝板（1)的背面與硅 光電池（3)的受光面平行且相對(duì)，上組合體和下組合體中間有空隙；
[0019] 主體結(jié)構(gòu)包括外殼（9)、電連接器（10)、后蓋（11)和密封墊（12);
[0020] 外殼（9)為一面敞開的空腔式結(jié)構(gòu)，在外殼（9)空腔內(nèi)部的四周設(shè)置了光電組件 安裝臺(tái)柱（901);在外殼（9)空腔底面開設(shè)有光線入射口（902)，在外殼（9)空腔底面圍繞 光線入射口（902)設(shè)有密封墊安裝槽（903)，在外殼（9)的空腔壁上設(shè)有電連接器安裝孔 (904)，在外殼（9)的空腔壁上設(shè)有敏感器安裝突耳（905)，安裝突耳（905)上設(shè)有安裝通孔 (906)，能夠?yàn)槊舾衅魈峁C(jī)械安裝接口；
[0021] 電連接器（10)作為太陽敏感器的對(duì)外電氣接口，安裝在外殼（9)的電連接器安裝 孔（904)中；
[0022] 密封墊（12)安裝在外殼（9)的密封墊安裝槽（903)中；
[0023] 光電組件采用倒扣的方式，以外殼（9)的光電組件安裝臺(tái)柱（901)的上表面作為 光電組件的安裝基準(zhǔn)面，安裝在已安放密封墊（12)的外殼（9)內(nèi)，使掩膜玻璃（2)的正面 (202)與密封墊（12)貼合；通過電線，將光電組件陶瓷基座（4)的背面引針（403)與電連接 器（10)相連，將光電組件的四個(gè)檢測(cè)光敏區(qū)域（301~304)和四個(gè)監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~ 308)的光生電流引出太陽敏感器；
[0024] 將后蓋（11)采用螺栓連接方式，與外殼（9)連接，將光電組件密封在外殼（9)內(nèi)， 實(shí)現(xiàn)太陽敏感器的整機(jī)封裝；
[0025] 太陽光線透過外殼（9)的光線入射口（902)，經(jīng)透過掩膜玻璃（2)通光孔（204)入 射到硅光電池（3)的受光面上，引起硅光電池（3)的四個(gè)檢測(cè)光敏區(qū)域（301~304)、四個(gè) 監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域（305~308)產(chǎn)生光生電流，光生電流依次經(jīng)過硅光電池（3)電極引線、陶瓷 基座焊盤（402)、陶瓷基座引針（403)、電連接器（10)引出；
[0026] 當(dāng)太陽矢量方位角位于太陽敏感器的視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，檢測(cè)光敏區(qū)域（301~304)在光 照下的光生電流能夠用于太陽矢量兩軸方位角的解算；
[0027] 當(dāng)太陽矢量方位角位于太陽敏感器的視場(chǎng)外時(shí)，與超出太陽敏感器視場(chǎng)方向?qū)?yīng) 的監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域受到光照而輸出光生電流，根據(jù)輸出光生電流的監(jiān)測(cè)光敏區(qū)域的位置，能 夠產(chǎn)生超視場(chǎng)邊界指示。
[0028] 所述掩膜玻璃（2)的正面（202)、背面（201)均鍍?cè)鐾改ぃ軌蛱岣咛柟饩€的透 過率，并在背面（201)四周區(qū)域（203)加鍍不透光減反膜，能夠在背面（201)中心形成通光 孔（204);
[0029]在背面鍍不透光減反膜區(qū)域（203)四邊光刻出標(biāo)志線（205)，且標(biāo)志線（205)位于 通光孔（204)的中心線上，能夠提供掩膜玻璃（2)的粘貼基準(zhǔn)。
[0030] 所述陶瓷基座（4)每個(gè)焊盤（402)分別與兩個(gè)引針（403)連接，互為備份，提高連 接可靠性，而引針（403)作為所述光電組件信號(hào)的對(duì)外輸出接口；
[0031]在陶瓷基座（4)表面焊盤（402)之間的空缺位置設(shè)置多個(gè)缺口（403)，為所述光電 組件在雙軸微型模擬式太陽敏感器內(nèi)的安裝提供空間。
[0032] 所述的掩膜玻璃安裝板（1)四角的通孔（101)為螺紋通孔；
[0033] 陶瓷基座（4)和基座安裝板（5)四角的通孔為光孔，且基座安裝板（5)背面的兩 個(gè)對(duì)角通孔為錐孔（502)，另兩個(gè)對(duì)角通孔為圓柱光孔（501)。
[0034] 所述支撐螺釘（6)包括中間支撐柱（602)、螺紋柱（601)、一半螺紋的圓柱（603); 螺紋柱(601)的底端與中間支撐柱(6