[发明专利]一种应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件及其制备方法。本发明采用在绝缘衬底上设置一对放电极板，距离为1μm～8μm，封装在封装壳中，在一对放电极板上形成空气的流体介质，一对放电极板并联在火工品的两端；火工品在正常状态下，一对放电极板不导通，在火工品的两端为断路；当火工品上具有干扰的高脉冲的静电电压时，击穿空气的流体介质，使得一对放电极板导通，火工品短路，从而将干扰的高脉冲的静电电压疏导到MEMS能量疏导器件上，保证火工品的安全；本发明体积小、功耗低、成本低；本发明突破器件本身尺寸效应，可以实现在较低能量输入(也会造成被保护器件误触发)的情况下，结构击穿从而实现静电能量的疏导。

技术领域

本发明涉及引信的安全系统，具体涉及一种应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件及其制备方法。

背景技术

为了确保各类导弹中引信功能安全可靠，引信安全系统得到了迅速的发展。主要的引信安全系统主要分为两类：机械安全系统、全电子安全系统。

机械安全系统的作用机理是隔离起爆能量。传统的机械安全系统体积比较大，现如今小型化是现代引信的主要特征，这就驱使安全系统也朝这小型化方向发展，安保系统小型化带动火工品小型化，但火工品小型化会导致其敏感程度增强，一旦火工品起爆将引爆战斗部。

全电子安全系统：提高起爆能量阈值，实现安保能力，但是小型化是他主要面临的问题。引起引信误触发的外界因素有很多，包括恒流因素、射频因素、静电因素等，其中瞬态的静电冲击是最常见的引信误触发因素。在安保系统中，静电对引信控制电路影响主要分为以下两类：第一种破坏干扰方式是传导性的方式，即ESD的电流直接通过接触PCB板上的轨线、引脚、设备的I/O接口端子等，造成设备工作异常。

第二种破坏干扰方式是辐射性的方式，即在发生ESD现象时产生了短时大电流，此电流会产生磁场和电场，附近电路的信号环路中会感应出因变化的磁场而产生的电压，此电压为骚扰电压。由于电流的变化率为20A/150ns，所产生的感应骚扰电压会引起逻辑电路的误触发，导致误工作。为了提高安保系统的可靠性，TVS(瞬态电压抑制二极管)应运而生，其可以有效的吸收静电能量，并瞬间泄放大量的电流，实现能量疏导。但是由于TVS管本身的阻抗和加工问题，限制了其吸收能量的性能。

发明内容

针对以上两种类型安保系统存在的问题及TVS二极管自身性能的限制，本发明提出一种应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件及其制备方法，通过对MEMS静电疏导实现对火工品的安全防护；与传统的静电疏导相比发现，在疏导结构间距为微尺度范围内，较低的击穿电压即可实现对火工品的电能输入能量疏导。

本发明的一个目的在于提出一种应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件。

本发明的应用于引信的微尺度MEMS能量疏导器件包括：衬底、金属放电结构、流体介质、封装壳和电极；其中，在绝缘的衬底上设置金属放电结构；设置有金属放电结构的衬底封装在封装壳中，封装壳中充满空气，从而在金属放电结构的表面形成空气的流体介质；金属放电结构的两端分别通过引线连接至封装壳外；在封装壳外的两根引线的末端分别设置电极；金属放电结构的两端分别通过电极并联在引信上的火工品的两端；金属放电结构包括一对放电极板，一对放电极板之间有距离；火工品在正常状态下，一对放电极板之间有距离不导通，MEMS能量疏导器件在火工品的两端为断路；当火工品两端具有干扰的高脉冲的静电电压时，高脉冲的静电电压使得并联在火工品两端的MEMS能量疏器件的封装壳内封闭的小空间产生瞬态的高温和强电耦合环境，使得空气流体被激发，从而发生击穿；击穿电压使得一对放电极板导通，此时，火工品短路，高脉冲的静电能量被转移至MEMS能量疏导器件上，从而保证火工品的安全。

一对放电极板之间的距离为1μm～8μm。

本发明的金属放电结构采用平板梳齿结构、点对点结构或点对面结构。