[发明专利]采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法

说明书

本发明属于点火和起爆领域，具体涉及一种采用PCB工艺的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法。包括如下步骤：(1)制备Cu桥箔层：在一块双面覆铜板的顶层采用内层光刻和内层刻蚀的PCB工艺实现桥箔层的图形化；(2)压合：将双面覆铜板和另一块PCB基板，通过PP片压合成为一体；(3)在PCB基板中制备飞片层、加速膛和药柱室；(4)制备过孔：采用钻孔和镀通孔技术在压合后的基片和基板中制备过孔，实现电路的连接；(5)制备底部焊盘。本发明采用PCB工艺批量制备微芯片爆炸箔起爆器，所得McEFI一致性好、体积小、价格低，并且抗高过载，有利于拓宽EFI的应用范围，使得武器系统都能使用安全可靠的McEFI作为点火器和起爆器。

技术领域

本发明属于直列式钝感点火和起爆技术领域，具体涉及一种采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法。

背景技术

爆炸箔起爆器（Exploding Foil Initiator， EFI）由基片、桥箔、飞片层、加速膛、药柱室和炸药柱组成，由于序列中无起爆药且桥箔与炸药柱之间不直接接触，因此EFI是一种极其安全和可靠的直列式点火和起爆装置。具体而言，在由脉冲高压电容、高压开关和EFI组成的电容放电单元中，高压开关控制高压电容放电，释放短脉冲大电流；电流流经桥箔，使桥箔发生电爆炸并产生大量气体和等离子体；迅速膨胀的气体和等离子体在加速膛口剪切飞片，进一步在加速膛内驱动飞片，出加速膛口后飞片达到数km/s的速度；高速飞片冲击紧贴加速膛口的炸药，实现点火或者起爆功能。传统的EFI采用手动对准安装分立元件的方式制备，导致效率低、精度低、一致性差、成本高，并且产品不具备耐高冲击过载的能力，这些缺点严重制约了EFI在低附加值弹药中的应用。

PCB工艺是一种能够以低成本批量制备电子线路的成熟技术，既是电子元器件，又是电气连接的提供者，支持组件和功能的模块化集成。PCB工艺尤其适用于多层板的制作，加大了设计灵活性，缩小了装置体积，提高了自动化水平。因此已经有不少研究利用该工艺研制了各种机电相结合的芯片装置（lab-on-PCB chips）。近年来，随着超细微孔和盲埋孔等钻孔加工及其关键技术的突破，使得PCB工艺加工精度大幅提升、成本极大降低，拓宽了PCB工艺的应用范围。

发明内容

本发明在于提供一种采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用PCB工艺制备微芯片爆炸箔起爆器的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：采用电镀工艺制备PCB双面覆铜板，PCB双面覆铜板作为McEFI的基片；

步骤(2)：制备Cu桥箔层：在一块基片的顶层采用内层光刻和内层刻蚀的PCB工艺实现桥箔层的图形化；

步骤(3)：压合：将基片和一块PCB基板，通过两者之间设置的PP片压合为一体；

步骤(4)：制备飞片层、加速膛和药柱室：在PCB基板中通过控深钻工艺制备中空相连的加速膛和药柱室，并且预留一定厚度的基板作为飞片层的一部分，飞片层的总厚度为PP片和控深预留基板的厚度之和；

步骤(5)：制备过孔：采用钻孔和镀通孔技术在压合后的基片和PCB基板中制备过孔，实现电路的连接；

步骤(6)：制备底部焊盘：采用光刻和刻蚀工艺在基片的底层制备焊盘。

进一步的，步骤（1）中采用的PCB双面覆铜板的厚度为0.5mm-5mm。

进一步的，步骤（2）制备的Cu桥箔层包括焊盘区，截面积最小的爆炸桥箔，以及连接焊盘区和桥箔的截面积逐渐减小的过渡区。

进一步的，Cu桥箔层的焊盘区尺寸为：长0.5mm-10mm×宽1mm-20mm；过渡区为截面减缩区域，长度为0.5mm-20mm；桥箔的横截面为矩形、方波形、S形、“万”字形的任一种或者任几种的串、并联形式，等效边长为0.1mm-1mm，厚度为2μm-36μm。