空间太阳电池薄膜涂层复合互连材料研究

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目前,国内空间太阳电池组件的电连接多采用银互连片。但在低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO),由于原子氧的作用,银容易被侵蚀而剥落,造成空间飞行器寿命一般仅有2至3年。要提升LEO空间太阳电池用材料的使用寿命,必须对其进行防原子氧保护或选用其它类型互连片。而银箔表面通过镀金等保护性涂层,也只能将寿命提高到3至5年。本文设计新型耐复杂空间环境的长寿命Ag/Mo复合互连材料。但Mo与Ag为互不固溶、互不化合体系,生成热为正,且互不浸润,因此在Mo基体表面镀Ag薄膜难度大,主要表现在膜基结合不牢,甚至在镀膜过程中两者就会分层。为此本文采用离子束辅助磁控溅射沉积制备此互连材料,即先用离子束辅助轰击Ag粒子注入技术对Mo进行表面改性,再用磁控溅射沉积Ag薄膜。本文的主要研究内容有:  (1)分析LEO中各类材料,并得出Mo、Ag为比较好的LEO长寿命互连片材料。根据寿命、成本等要求得出了最佳的互连片结构、厚度。通过有限元软件ANSYS模拟了复合互连材料及其焊点热应力状态。  (2)研究了离子束辅助磁控溅射沉积Ag薄膜的重要工艺参数如磁控溅射气压、沉积温度、中能辅助沉积束流等对复合互连材料的影响。研究了磁控溅射气压、过渡层束流影响Ag薄膜晶粒取向及晶粒度的影响。研究了中能离子束辅助沉积时,中能束流对复合互连材料的粘接性能的影响,并分析了不同束流下Ag在Mo箔中的注入机制。  (3)对多功能复合镀膜设备MIS800进行工装设计与改造。改造后大面积的Ag/Mo/Ag复合互连材料的制备及性能检测。结果显示Mo基体上沉积Ag薄膜的均匀性良好,复合互连材料粘接性能满足了用户单位要求。  本文为采用离子束辅助磁控溅射沉积法制备Ag/Mo复合互连材料,致力于提高我国LEO航天飞行器的寿命。  
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