[实用新型]一种金属薄膜桥点火器

说明书

技术领域

本实用新型属于电火工品技术领域，具体涉及一种基于微机械加工技术的金属薄膜桥点火器。更具体地说，本实用新型涉及一种金属薄膜桥点火器，其电阻发热元件由一种金属薄膜桥结构组成，并且通过选择较低热导率的基片和过渡层薄膜，降低了点火器的点火能量和工作电压，提高了点火器的点火时间，通过通孔实现了极针与点火器电极区的电气互连，增强了点火器工作的可靠性水平。

背景技术

通常，桥丝式电火工品点火器是人们一直普遍使用的点火方式，是由一跟悬吊式电阻加热丝和两个电极相连组成，这种结构的点火器在较强的振动环境下，桥丝径向存在的拉伸作用容易导致桥丝发生变形，造成桥丝阻值改变从而影响点火器点火性能，并可能造成桥丝断裂及焊点破裂脱焊，造成点火器瞎火，极大的降低了桥丝式点火器的可靠性水平，且桥丝式点火器一般无法满足低发火能量和快速发火的要求。

金属薄膜桥点火器是通过物理气相淀积方法在基片上沉积点火材料，薄膜桥阻值大小由其几何形状决定，实际中可以通过改变薄膜桥长度、宽度及厚度获得不同的电阻值。换句话说，金属薄膜桥外形结构可以根据不同的性能要求进行设计以满足不同的功能，这是金属薄膜桥点火器最为突出的优点之一。由于金属薄膜桥点火器是将金属薄膜通过物理气相沉积的方式直接淀积在基底上，金属薄膜与基底之间的粘附力较强，并且在承受过载的过程中，金属薄膜桥径向不存在拉伸作用，不会出现金属薄膜桥的断裂及脱落等。

金属薄膜桥点火器是利用金属薄膜的电阻特性，在电阻两端通以电流，电流对电阻做功产生焦耳热，使药剂受热达到着火温度而发火。为了降低点火器点火能量和工作时间，从材料选择和结构设计等各方面都应该减小热量散失的可能，使得金属薄膜桥点火器产生的焦耳热尽可能的用于加热药剂。

本实用新型人曾在专利CN102384486A中介绍了一种低发火电压的Ni-Cr合金薄膜桥点火器及其制备方法，通过微机械加工技术在FR-4基片表面制备了Ni-Cr合金薄膜桥点火器，实现了在较低发火电压下可靠发火，点火电压低至4.8V/10μF，点火能量低至110mJ，且具有良好的抗振性能。FR-4基片的热导率约为0.294W/(m·℃)，实际中，金属薄膜桥产生的焦耳热不可避免的会通过FR-4基片向周围环境散失，可通过选择热导率更小的材料作为金属薄膜桥点火器制备的基片材料，减小热量散失，降低点火器工作能量和点火时间。聚酰亚胺材料的热导率仅为0.156 W/(m·℃)，有着比FR-4更好的热绝缘性能和微细加工特性，可作为金属薄膜桥点火器的基片材料，能够有效降低热量通过基片的散失。

针对上述问题，需要一种具有较低工作能量和较短点火时间的金属薄膜桥点火器。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种金属薄膜桥点火器，可以实现较低的点火能量和较短的点火时间，并且这种金属薄膜桥点火器基本采用现有的成熟工艺技术和材料，生产工艺简单，具有良好的抗环境干扰能力及可靠性水平。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

所述金属薄膜桥点火器1包括基片2，设于基片2上的过渡层薄膜3，设于过渡层薄膜3上的热隔离膜4，设于热隔离膜4上的金属电阻膜5，设于金属电阻膜5上的电极薄膜6，设于电极薄膜6上的通孔13。

其中，所述基片2材料为聚酰亚胺，聚酰亚胺材料的热导率仅为0.156 W/(m·℃)，有着比FR-4更好的热绝缘性能和微细加工特性，可作为金属薄膜桥点火器的基片材料，能够有效降低热量通过基片的散失，基片2直径为100mm～400mm，厚度30μm～200μm；所述过渡层薄膜3材料为Ta₂O₅，Ta₂O₅热导率为0.026W/(m·℃)，其厚度为0.05μm～0.1μm；所述热隔离膜4材料为SiO₂，SiO₂的热导率为0.28W/(m·℃)，其厚度为0.1μm～1μm。所述金属电阻膜5材料为Ni-Cr(8:2)合金、Ta₂N、W、Cr、Pt等中的一种，优选为Ni-Cr(8:2)合金，厚度为0.2μm～4μm；所述电极薄膜6材料为Au，厚度为0.05μm～0.1μm。

上述金属薄膜桥点火器的制备方法，包括如下步骤：

（1）清洗聚酰亚胺基片2，去除基片2表面油污及杂质；

（2）将基片2装入夹具，放入镀膜系统行星架上，通过物理气相淀积的方式（PVD）在基片表面沉积Ta₂O₅过渡层薄膜3；