一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器

本发明属于火工品，具体涉及一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器。

背景技术：

1、自爆炸箔起爆系统诞生以来，器件小型化、输入低能化、系统集成化是其发展的主要目标。目前经过几十年的研究和积累，对爆炸箔起爆系统工作机理的理论研究日趋深入和完善，对器件的实验室制备工艺也已相对成熟。将丰富的理论成果和成熟的实验室制备工艺转变为大规模批量化生产的制造工艺，是爆炸箔起爆系统工程化研究的热点。

2、近些年来，随着国外新材料新技术的出现和应用，国外的爆炸箔起爆系统在工程化研究方面取得了很大进展，相关研究机构陆续公布了一系列爆炸箔起爆系统的专利。而国内对爆炸箔起爆系统的工程化研究较少，芯片结构难以满足标准化、通用化的工程要求。关键零部件间仍然采用机械装配方式，系统对位精度难以保证，进而影响到产品的可靠性。

3、为此，如何提供在现有材料、器件、技术基础上研究一种包含脉冲放电单元、集成化程度较高、可以批量化生产且满足大规模应用需求的爆炸箔起爆器是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，所述集成爆炸箔起爆器中的爆炸箔芯片采用微机电技术制备；

4、所述集成爆炸箔起爆器中的平面开关采用柔性电路板工艺制备。

5、优选的，所述微机电技术制备的具体步骤为：

6、(1-1)依次使用去离子水、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗基片；

7、(1-2)采用磁控溅射镀膜技术在超声清洗后的所述基片上镀膜，得到金属层；

8、(1-3)在制备的具有金属层的所述基片上通过甩胶-曝光-显影-刻蚀制备出具有形状的金属桥箔层；

9、(1-4)在所述金属桥箔层上方通过匀胶-甩胶-前烘-曝光-显影-高温固化原位制备聚酰亚胺飞片层；

10、(1-5)在所述聚酰亚胺飞片层上方通过匀胶-甩胶-前烘-曝光-后烘-显影原位制备加速膛，所述加速膛孔对准金属桥箔桥区中心位置，得到基于微机电技术的爆炸箔芯片。

11、优选的，所述基片为微晶钙钠玻璃或氧化铝陶瓷；

12、所述金属桥箔层的材料为cu、al、ni、ag或复合膜中的任意一种，厚度为3～8μm，桥箔桥区形状为正方形，桥区边长为0.2～0.45mm；

13、所述聚酰亚胺飞片层的厚度为12～50μm；

14、所述的加速膛的材料为su-8胶，孔径尺寸为金属桥箔桥区的对角线长度，高度为200～400μm。

15、优选的，所述柔性电路板工艺制备的具体步骤为：

16、(2-1)在柔性电路板基板上进行冲孔与钻孔，在所述柔性电路板基板上得到过孔；

17、(2-2)通过电镀工艺将所述过孔金属化，实现柔性电路板板的双面导通；

18、(2-3)在金属化的所述柔性电路板基板上通过曝光-显影-刻蚀-去膜制备金属平面开关的图形；

19、(2-4)在所述柔性电路板基板上表面的电极区域贴覆聚酰亚胺保护膜，使用粘合剂将聚酰亚胺保护膜与所述金属平面开关的图形进行粘合，在所述柔性电路板基板下表面的电极区域以及爆炸箔芯片的焊盘区裸露金属层，以供后续焊接组装，将补强材料与所述柔性电路板基板进行堆叠，然后通过高温高压处理，压合成一个整体，得到基于柔性电路板工艺的平面开关。

20、优选的，所述粘合剂为聚酰亚胺胶，厚度为4～7μm；

21、所述补强材料为聚酰亚胺薄片，厚度为30μm。

22、优选的，所述金属化采用cu。

23、优选的，所述焊盘区设置在所述平面开关的中间位置，包括与爆炸箔芯片的加速膛尺寸一致的空隙和爆炸箔芯片两端的焊盘。

24、优选的，所述集成爆炸箔起爆器包括上壳体、药柱、装药环、平面开关、爆炸箔芯片、定位板、陶瓷电容、下壳体；

25、其中，所述爆炸箔芯片通过焊接放置在所述平面开关之下，所述定位板设置平面开关定位槽与爆炸箔芯片定位槽，所述平面开关与所述爆炸箔芯片固定于所述定位板对应定位槽内，所述装药环覆盖于所述爆炸箔芯片上，所述药柱放置于所述装药环内，所述陶瓷电容固定在所述定位板之下，所述的平面开关通过焊接与所述陶瓷电容的电极进行固定，所述的陶瓷电容放置于所述的下壳体之上，所述的上壳体和所述的下壳体将装配好的爆炸箔起爆器功能区进行封装。

26、优选的，所述平面开关包括正极、负极和触发极，所述正极与所述负极之间的距离为0.5～1.0mm，所述触发极离负极一侧较近，距离为0.1mm。

27、优选的，所述定位板材料为玻璃纤维，所述平面开关定位槽对准所述平面开关的正极、负极和触发极之间的放电区。

28、优选的，所述装药环的材料为玻璃纤维，不锈钢或铝合金其中的一种，所述药柱为点火药或起爆药，形状为圆柱形；

29、所述上壳体和下壳体的材料为玻璃纤维、不锈钢或铝合金其中的一种。

30、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

31、(1)本发明采用的柔性电路板基平面开关在与爆炸箔起爆系统集成时布线更为灵活，降低了回路长度，减小了回路电感，进一步提高爆炸箔起爆系统的能量利用率；

32、(2)本发明将柔性电路板基开关与微机电基爆炸箔芯片进行集成，一方面保留了微机电基爆炸箔芯片的良好的输出性能，另一方面又利用了柔性电路板基开关的优点，有利于爆炸箔起爆系统的小型化与低能化发展。

技术特征：

1.一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述集成爆炸箔起爆器中的爆炸箔芯片采用微机电技术制备；

2.根据权利要求1所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述微机电技术制备的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述基片为微晶钙钠玻璃或氧化铝陶瓷；

4.根据权利要求1所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述柔性电路板工艺制备的具体步骤为：

5.根据权利要求4所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述金属化采用cu。

6.根据权利要求4所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述焊盘区设置在所述平面开关的中间位置，包括与爆炸箔芯片的加速膛尺寸一致的空隙和爆炸箔芯片两端的焊盘。

7.根据权利要求1所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述集成爆炸箔起爆器包括上壳体、药柱、装药环、平面开关、爆炸箔芯片、定位板、陶瓷电容、下壳体；

8.根据权利要求7所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述平面开关包括正极、负极和触发极，所述正极与所述负极之间的距离为0.5～1.0mm，所述触发极离负极一侧较近，距离为0.1mm。

9.根据权利要求8所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述定位板材料为玻璃纤维，所述平面开关定位槽对准所述平面开关的正极、负极和触发极之间的放电区。

10.根据权利要求7所述的一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，其特征在于，所述装药环的材料为玻璃纤维、不锈钢和铝合金其中的一种，所述药柱为点火药或起爆药，形状为圆柱形；

技术总结本发明属于火工品技术领域，公开了一种基于微机电技术和柔性电路板技术的集成爆炸箔起爆器，包括下壳体、陶瓷电容、爆炸箔芯片、平面开关、定位板、装药环、药柱以及上壳体；爆炸箔芯片与平面开关通过焊接进行连接，固定于定位板内，放置于陶瓷电容之上，平面开关的正负极与电容的正负极通过焊接进行连接；装药环置于加速膛之上，药柱放置于装药环内；集成后的爆炸箔起爆器固定于下壳体和上壳体组成的封装中。本发明通过微机电技术制备爆炸箔芯片，通过柔性电路板制备平面开关，可以实现批量化制备爆炸箔起爆器，制备的爆炸箔起爆器体积小，发火能量低，有利于爆炸箔起爆器的小型化与低能化发展。技术研发人员：李明愉,薛鹏飞,曾庆轩受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27