[发明专利]一种基于平面高压开关的微芯片集成爆炸箔起爆器

说明书

本发明公开了一种基于平面高压开关的微芯片集成爆炸箔起爆器。该起爆器包括：陶瓷基片、金属层一、绝缘层、金属层二、光刻胶层、二极管、金属焊带和炸药柱。本发明公开的集成爆炸箔起爆器将平面高压开关与爆炸箔集成在了一起，极大地降低了平面高压开关的成本，提高了样品的一致性；通过一体化设计使得电容放电单元的结构更紧凑，极大地降低了发火能量；最后，本发明装置的尺寸控制在100mm³以内，符合爆炸箔起爆器小型化的发展方向，拓宽了其应用范围。

技术领域

本发明属于微型低能钝感点火起爆器件技术领域，特别涉及一种基于平面高压开关的微芯片集成爆炸箔起爆器。

背景技术

爆炸箔起爆器(Exploding Foil Initiator，EFI)也称为冲击片雷管，主要包括金属桥箔、飞片层、加速膛和钝感装药。由于其不含敏感含能材料，且能量输出载体(飞片)与主装药之间没有直接接触，因而具有较强的抗电磁干扰能力，能够适应极端的外界环境，比如静电、射频、电磁等，是一种极其安全可靠的起爆装置。

高压开关是爆炸箔起爆器中的关键器件之一，决定着起爆装置的输出特性，其性能的好坏直接影响起爆装置的性能。当起爆回路的脉冲电流上升沿过于平缓或峰值较低时，爆炸箔由于得到的能量较小就会熔化或者发生慢爆炸，爆炸箔起爆器便不能可靠作用。平面高压开关是一种新型的高压开关，具有闭合速度快、触发电压低、结构简单、易于加工集成的特点，是一种适用于微型化EFI的开关。然而到目前为止，尚未见到利用微机电加工技术(Microelectromechanical system,MEMS)将平面高压开关和爆炸箔起爆器一体化集成的报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于平面高压开关的微芯片集成爆炸箔起爆器。

实现本发明目的提供的技术方案如下：

该装置分为炸箔起爆器与平面高压开关两部分，具体包括陶瓷基片、金属层一、绝缘层、金属层二、光刻胶层、二极管、金属焊带和炸药柱；其中，金属层一置于陶瓷基片之上，金属层一上设置在平面高压开关一侧作为下电极，设置在爆炸箔起爆器一侧作为爆炸箔，另外爆炸箔上设有焊盘一和焊盘二；绝缘层置于金属层一之上，设置在平面高压开关一侧作为上下电极间的绝缘材料，设置在爆炸箔起爆器一侧作为飞片层；金属层二置于绝缘层之上，设置平面高压开关一侧作为上电极，设置在爆炸箔起爆器一侧作为金属飞片；光刻胶层置于金属层二之上，设置在平面高压开关一侧作为束胶槽，设置在爆炸箔起爆器一侧作为加速膛；二极管粘接在上电极之上，阳极朝下；利用其反向击穿特性，使开关能够抗杂散电流；金属焊带起着衔接作用，焊带一一端焊接在上电极，另一端焊接在焊盘一，焊带二一端焊接在二极管的阴极，另一端焊接在焊盘二之上；炸药柱置于加速膛之上，并通过复合飞片飞片层与金属飞片高速撞击实现对外部的输出。

进一步的，金属层一和金属层二的制备采用磁控溅射沉积、热蒸发或电镀中的一种；图形化为湿法腐蚀、干法腐蚀或等离子束刻蚀中的一种。

进一步的，金属层一由W-Ti/Cu膜系构成，金属层二由W-Ti/Cu/Au膜系构成，其中W-Ti合金层既作为粘结层，又作为防烧蚀层，或为Ni-Cr；Cu作为电爆炸金属材料，或为Au、Ag、Al中的一种。

进一步的，爆炸箔设置为两端宽、中间窄，从两端到中间逐渐收缩形状的金属箔层。

进一步的，绝缘层为Parylene系列、Polyimide系列或聚丙烯系列中的一种，制备方法为物理气相沉积、化学气相沉积或热蒸发中的一种。

进一步的，光刻胶层为SU-8系列、环氧树脂系列或聚丙烯酸甲酯中的一种。

进一步的，二极管为肖特基二极管或p-n结二极管中的一种。

进一步的，金属焊带为Au、Ag、Cu或Al中的一种。