[发明专利]SCB集成Al/MxOy纳米含能复合薄膜的电爆换能元

说明书

一技术领域

本发明涉及电火工品的基础部件技术领域，特别是一种SCB集成Al/M_xO_y纳米含能复合薄膜的电爆换能元。

二背景技术

电火工品是含能材料燃烧与爆炸常用的初始能源之一，在武器装备和国民经济领域有着广泛的应用，如矿山爆破，安全保护气囊，微小型卫星推进系统，火箭发动机点火系统，战斗部的传火与传爆序列，导弹的弹道修正和安全保险装置等。

桥丝式电火工品是使用的最广泛的电火工品。它是靠电流通过有一定电阻的微细金属桥丝，电能按焦耳-楞次定律Q＝0.24I²Rt产生热量，使桥丝升温达到灼热状态，加热桥丝周围的炸药使其爆炸。桥丝式电火工品的桥丝材料通常为镍铬、康铜或铂铱等，当电流通入桥丝后，在桥丝上电能转换成热能，能量的转换效率较低。桥丝式电火工品通常是用焊锡将桥丝直接焊接在两个脚线上，防射频的效果不好，容易受到外界电磁波的影响出现意外发火。同时由于受加工方法的限制，桥丝式电火工品的集成度不好，很难实现与火工品其它部件的集成化生产。

半导体桥(Semiconductor Bridge，简称SCB)火工品是指利用半导体薄膜或金属-半导体复合薄膜作发火组件的一类电火工品。SCB的作用机理是等离子体的微对流作用，当向SCB通脉冲电流时，桥膜材料因焦耳热迅速汽化，在电场的作用下形成弱等离子体放电，等离子体迅速扩散到与其相邻的烟火剂或高能炸药中，向烟火剂或高能炸药进行极迅速的热量传递，使其受热达到着火温度而发火。SCB具有一定的防射频特性，但电热转换率较低，制作工艺复杂，生产成本较高，并且在装药时经常和药剂间留有缝隙，发火可靠性有待进一步提高。

薄膜电桥是把金属通过物理或化学方法制作在基片上的一种膜式换能元，它的工作原理是，在桥体通电后，桥体经过电加热发生爆炸，产生等离子体点燃药剂。薄膜电桥可以用MEMS工艺加工制作，容易实现与火工品其它部件的集成化生产，但与桥丝式电火工品和SCB相似，它仅依靠电能加热桥膜，能量转换率低。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性高、点火能力强的SCB集成Al/M_xO_y纳米含能复合薄膜的电爆换能元。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种SCB集成Al/M_xO_y纳米含能复合薄膜的电爆换能元，由下向上依次包括Si基底、SiO₂绝缘层、N型重掺杂多晶硅桥、金属焊盘、Al/M_xO_y氧化物纳米复合薄膜，所述Si基底的上表面有SiO₂绝缘层，SiO₂绝缘层上表面沉积生长一层N型重掺杂多晶硅层，N型重掺杂多晶硅层的中间部分刻蚀形成N型重掺杂多晶硅桥，N型重掺杂多晶硅桥两侧的N型重掺杂多晶硅层上表面均设置金属焊盘，N型重掺杂多晶硅桥的桥区上方覆盖Al/M_xO_y氧化物纳米复合薄膜，所述Al/M_xO_y氧化物纳米复合薄膜的底层为M_xO_y薄膜，M_xO_y薄膜和Al薄膜由下至上交替分布，且M_xO_y薄膜和Al薄膜的厚度均为纳米级。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)使用SCB作为初级换能元提高了电爆换能元的安全性，可耐受1A1W5min不发火；(2)调制周期在100nm的纳米复合薄膜具有放热量高、反应速率快等特点，可提高换能元的点火能力；(3)电爆换能元的MEMS制作工艺提高了与火工品其他部件的集成度。

四说明书附图

图1是SCB集成Al/M_xO_y纳米含能复合薄膜的电爆换能元的结构图，其中(a)是俯视图，(b)是主视图。

图2是刻蚀出预定形状的半导体桥结构图，其中(a)是俯视图，(b)是主视图。

图3是带有金焊盘的SCB图，其中(a)是俯视图，(b)是主视图。

图4是自动控制磁控溅射镀膜仪示意图。

图5是封装于陶瓷塞的电爆换能元结构图，其中(a)是俯视图，(b)是主视图。

图6是微型点火阵列示意图。

五具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。