[发明专利]一种应用于引信安保的微机电组合逻辑器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于引信安保的微机电组合逻辑器件及其制备方法。本发明采用将防恒流干扰单元和静电能量疏导单元封装在半球形的封装壳内，具有防静电和防恒流干扰功能；本发明结构更具有广泛的实用性，适应不同的外部环境；其次，本发明结构的体积小、功耗低、成本低；本发明结构采用引信用芯片集成技术(FUZE ON CHIP)集成加工工艺思想，通过结构加工与布局设计确保引信安保系统的微机电安全保障系统稳定工作；本发明采用半球形的封装壳，在冲击环境下具备比相同材料其他形式结构更高的抗过载能力；同时加工成本低，易于实现产量化。

技术领域

本发明涉及引信安全系统，具体涉及一种应用于引信安保的微机电组合逻辑器件及其制备方法。

背景技术

为了确保各类弹药中引信功能安全可靠，引信安全系统得到了迅速的发展。主要包括全机械引信安全系统和全电子安全系统，机械引信安全系统因为其结构尺寸大，且无法对外界复杂电磁环境产生屏蔽作用，使得引信安全性能降低；全电子安全系统是通过提高起爆能量阈值，实现安保能力，但是小型化是他主要面临的问题，在复杂的环境下，无法保证引信系统安全可靠。应用于引信的安保系统越来越朝着小型化方向发展，具备单一功能的集成封装安保系统得到广泛的应用。但是，随着未来战争中战场环境的复杂多变，具备单一功能的微机电安保系统越来越难以适应战场复杂环境的需求。例如，瞬态的静电电压脉冲或者瞬态大电流都会使得具备单一逻辑功能的引信用安保系统失效，造成导弹不炸或者早炸，大大降低了有效打击敌人的能力。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种应用于引信安保的微机电组合逻辑器件，通过分析造成引信失效的恒流、静电干扰因素，通过多物理场仿真并结合MEMS集成加工工艺实现组合逻辑器件的加工和封装。

本发明的一个目的在于提出一种应用于引信安保的微机电组合逻辑器件。

本发明的应用于引信安保的微机电组合逻辑器件包括：绝缘衬底、封装壳、防恒流干扰单元和静电能量疏导单元；其中，在绝缘衬底上形成封装壳，封装壳为半球形的壳体，从而在封装壳与绝缘衬底之间形成封闭的半球形的空腔；在空腔内，一个或多个防恒流干扰单元以及一个或多个静电能量疏导单元中的设置在绝缘衬底上；防恒流干扰单元包括第一衬底、控制电极、绝缘层和导线连接电极，在第一衬底上形成控制电极，在控制电极上形成绝缘层，在绝缘层上形成导线连接电极，控制电极串联接入外部控制电路中，导线连接电极的一端连接火工品，另一端连接至起爆电路；当外界无电流干扰时，来自起爆电路的起爆信号通过导线连接电极发送至火工品，火工品正常工作；当有电流干扰信号时，电流干扰信号驱动控制电极工作，导致控制电极发生电爆炸，产生的能量熔断上层的导线连接电极，从而实现有效避免由于外界电流干扰信号造成的火工品误触发现象；静电能量疏导单元包括第二衬底以及形成在其上的两组放电电极，但两组放电电极之间有距离互相不导通，两组放电电极的两端分别并联在火工品上，并且在两组放电电极之上的封装壳内形成空气流体；在正常状态下，两组放电电极之间不导通，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，击穿电压使得两组放电电极导通，此时，火工品短路，高脉冲的静电能量被转移至两组放电电极上，从而保证火工品的安全。

防恒流干扰单元中，控制电极包括一对控制电极板以及连接二者的控制电桥，控制电桥的电阻小于控制电极板的电阻；绝缘层上具有通孔，从而将控制电极通过通孔引出；导线连接电极包括一对导线电极板以及连接二者的导线电桥，导线电桥的电阻小于导线电极板的电阻；导线电桥与控制电桥的位置重叠；当有电流干扰信号时，电流干扰信号驱动控制电极工作，由于控制电桥的电阻小，导致控制电桥发生电爆炸，产生的能量熔断上层的导线连接电极的导线电桥，断开火工品与起爆电路。

防恒流干扰单元中，控制电极采用熔点低的导电金属，如铝；绝缘层采用绝缘材料，如氮化硅；导线连接电极采用电磁效应明显的导电金属，如镍或钛。控制电极的一端悬空，接收电流干扰信号，另一端连接至外部控制电路的低电平。