一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法與流程

2023-04-29 13:07:01 2

本發明涉及一種爆炸箔起爆器的製備方法，特別是涉及一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法。

背景技術：

爆炸箔起爆器(explodingfoilinitiator,efi)是一種具有高可靠性和高安全性的直列式火工裝置，主要用於炸藥裝藥起爆和固體火箭發動機推進劑點火。efi的基本結構主要包括脈衝功率單元和爆炸箔起爆單元兩部分。脈衝功率單元主要包括高壓電源、電容器、高壓開關、扁平電纜和控制電路；爆炸箔起爆單元主要包括基片、爆炸箔、聚合物飛片、加速膛和鈍感炸藥。efi突破了傳統起爆器中敏感起爆藥劑及松裝炸藥的限制，爆炸箔不與炸藥直接接觸，耐機械衝擊、抗輻射、靜電、雜散電流及電磁幹擾，本質安全性高，且作用迅速可靠，在武器系統中具有廣泛應用前景。

公開號為cn104697405a的中國發明專利公開了efi晶片單元及其製備方法、以及基於該晶片單元的爆炸箔起爆裝置。所述efi晶片單元包括：陶瓷基底、金屬ti/cu層、parylenec層、上電極ti/w/ti/cu/au、肖特基二級管和su8加速膛，所述爆炸箔起爆裝置包括該efi晶片單元、飛片、炸藥柱、印製電路板底座、傳輸線、低壓貼片電容、高壓貼片電容。所述金屬ti/cu層在單觸發開關單元中作下電極，在爆炸箔起爆單元中作爆炸箔，parylenec層在單觸發開關單元中作上下電極間的絕緣層，在爆炸箔起爆單元中作爆炸箔起爆器的飛片層，加速膛採用su8光刻膠集成製造，減少了工藝流程，成本低，體積小；採用肖特基二極體具有反向擊穿特性，使開關能夠抗雜散電流，具有本質的安全性。

公開號為cn103868417a的中國發明專利涉及一種晶片型爆炸箔組件及其生產方法。該晶片型爆炸箔組件包括爆炸箔、飛片和電極，所述飛片粘接在所述爆炸箔上；所述電極焊接在所述爆炸箔上；所述爆炸箔是長方形，所述爆炸箔陣列排布在基片上；所述爆炸箔劃片成型；所述電極是衝壓成型的銅箔。飛片選用熱粘聚醯亞胺薄膜，手工批量化粘接；焊錫採用小型手動絲網印刷機實現批量塗覆；爆炸箔組件採用脈衝熱壓回流焊接機通過編程實現批量自動焊接。本發明屬於直列式衝擊片火工品起爆部件，晶片化設計的爆炸箔組件結構簡單，生產方式適合批量化、自動化，產品質量一致性好，生產效率高，成本低。有利於衝擊片雷管的推廣應用。

低能爆炸箔起爆系統(lowenergyexplodingsystem,leefis)是在傳統爆炸箔起爆系統基礎上發展起來的新型起爆系統，它的基本結構主要包括變壓器、高壓儲能電容、高壓開關、控制電路、金屬箔橋、飛片層、加速膛和鈍感炸藥。leefis其中的關鍵技術是通過mems技術將高壓開關、金屬箔橋和飛片集成製作在矽基晶片上，以小體積、低能耗的肖特基單觸發開關取代傳統的三電極觸發火花間隙開關，原位製備的聚醯亞胺薄膜既作為開關的絕緣層，又作為飛片層。與傳統爆炸箔起爆系統相比，leefis採用新材料和新工藝縮小元器件體積，實現若干元器件的集成化製造，從而減小起爆迴路的阻抗，降低起爆系統發火能量和體積。相應地，更高的集成化和更小的體積要求對leefis的基片加工和組裝提出了難度更高的挑戰。

技術實現要素：

本項目旨在提供一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法，通過該方法的有效步驟和正確組裝可以製備出更小體積、更高集成度和安全可靠的低能爆炸箔起爆系統。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法，該爆炸箔起爆器的起爆單元包括陶瓷基底、複合金屬薄膜層、絕緣層、上電極ti/w/ti/cu/au、肖特基二級管或高壓管和加速膛，其特徵在於包括下述順序的步驟：

(1)pcb板的組裝前準備：將預製好的pcb板四周用砂紙打磨光滑，經過氟利昂清洗機衝洗3～5分鐘；

(2)粘基片：採用絕緣膠將加工完成的基片粘接到pcb板的合適位置並固化，其中絕緣膠優選為xxx型單組份絕緣膠，固化條件為：溫度145℃～155℃，時間60～70min；

(3)粘肖特基二極體或高壓管：採用導電膠將肖特基二極體反向粘接在上電極ti/w/ti/cu/au上或者採用導電膠將高壓管粘接在上電極ti/w/ti/cu/au上並固化，其中導電膠優選為xxx型雙組份導電膠，固化條件為：溫度145℃～155℃，時間30～70min；

(4)連接肖特基二極體：使用鋁帶楔焊連接肖特基二極體和pcb焊盤，優選的鋁帶直徑為200μm，楔形焊接鋁帶的工藝參數為：壓力250～300g，功率2.0～3.0powor，時間2.5～3.5ms；焊接後在鋁帶兩端塗覆導電膠並固化來加固連接；

(5)連接上電極：使用銅帶手工焊連接上電極和pcb焊盤，其中銅帶手工焊接優選採用的錫線材料為sn62/pb36/ag2，焊接溫度為350℃～400℃；焊接後將成品放在氟利昂中衝洗30～60s。

該低能爆炸箔起爆器的金屬ti/cu層上設置pc層或pi層，pc層或pi層完全覆蓋下電極區及部分橋箔區，使未與下電極區相連的橋箔區寬端的金屬銅層裸露；所述下電極區pc層或pi層上設置上電極ti/w/ti/cu/au，上電極ti/w/ti/cu/au上設置肖特基二級管，所述下電極區、設置在該下電極區上的pc層或pi層、上電極ti/w/ti/cu/au和肖特基二級管構成單觸發開關單元；所述pc層或pi層在爆炸箔上方構成飛片層，在飛片層上方設有su8加速膛。

本發明的主要優點是：①該方法採用薄膜工藝，精度高，組裝的元器件體積更小，使得爆炸箔的集成度大幅度提高，起爆系統的體積也大幅度減小；②薄膜工藝帶來的更高集成度和更小體積，可以有足夠空間設置多開關起爆通道，使得爆炸箔起爆系統的安全性更加可靠；③該方法採用薄膜工藝集成化組裝，減小了起爆迴路的阻抗，同時降低了起爆系統發火能量；④該方法具備良好的工藝優勢：薄膜工藝穩定且精度高，可操作性強，獨立的元器件可以在樣品階段多次返工以實現爆炸箔實驗樣品的多次使用。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定。

實施例1

一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法，該爆炸箔起爆器的起爆單元包括陶瓷基底、金屬ti/cu層、pc層、上電極ti/w/ti/cu/au、肖特基二級管和su8加速膛，其特徵在於其組裝方法包括下述順序的步驟：

(1)pcb板的組裝前準備：將預製好的pcb板四周用砂紙打磨光滑，經過氟利昂清洗機衝洗，衝洗步驟依次為氟利昂噴淋1min，熱蒸3min，噴淋1min；

(2)粘基片：採用xxx型單組份絕緣膠將加工完成的基片粘接到pcb板的合適位置並固化，固化條件為：溫度150℃，時間60min；

(3)粘肖特基二極體：採用xxx型雙組份導電膠將肖特基二極體反向粘接在上電極ti/w/ti/cu/au上，其中固化條件為：溫度150℃，時間30min；

(4)連接肖特基二極體：使用鋁帶楔焊連接肖特基二極體和pcb焊盤，鋁帶直徑為200μm，楔形焊接鋁帶的工藝參數為：壓力300g，功率2.0powor，時間2.5ms；焊接後在鋁帶兩端塗覆導電膠並固化來加固連接；

(5)連接上電極：使用銅帶手工焊連接上電極和pcb焊盤，用手術刀去除下電極上的部分pc或pi，對於肖特基單觸發開關，直接與pcb板的焊盤相連；對於微型爆炸箔起爆器，通過pcb上的金屬化過孔與爆炸箔的一端相連；其中銅帶手工焊接優選採用的錫線材料為sn62/pb36/ag2，焊接溫度為350℃；焊接後將成品放在氟利昂中衝洗60s。

該低能爆炸箔起爆器的金屬ti/cu層上設置pc層，pc層完全覆蓋下電極區及部分橋箔區，使未與下電極區相連的橋箔區寬端的金屬銅層裸露；所述下電極區pc層上設置上電極ti/w/ti/cu/au，上電極ti/w/ti/cu/au上設置肖特基二級管，所述下電極區、設置在該下電極區上的pc層、上電極ti/w/ti/cu/au和肖特基二級管構成單觸發開關單元；所述pc層在爆炸箔上方構成飛片層，在飛片層上方設有su8加速膛。

實施例2

一種低能爆炸箔起爆器的組裝方法，該爆炸箔起爆器的起爆單元包括陶瓷基底、金屬ti/cu層、pi層、上電極ti/w/ti/cu/au、肖特基二級管和su8加速膛，其特徵在於包括下述順序的步驟：

(1)pcb板的組裝前準備：將預製好的pcb板四周用砂紙打磨光滑，經過氟利昂清洗機衝洗，衝洗步驟依次為氟利昂噴淋1min，熱蒸1min，噴淋1min；

(2)粘基片：採用xxx型單組份絕緣膠將加工完成的基片粘接到pcb板的合適位置並固化，固化條件為：溫度145℃，時間70min；

(3)粘肖特基二極體：採用xxx型雙組份導電膠將肖特基二極體反向粘接在上電極ti/w/ti/cu/au上，其中固化條件為：溫度145℃，時間50min；

(4)連接肖特基二極體：使用鋁帶楔焊連接肖特基二極體和pcb焊盤，鋁帶直徑為200μm，楔形焊接鋁帶的工藝參數為：壓力250g，功率3.0powor，時間3ms；焊接後在鋁帶兩端塗覆導電膠並固化來加固連接；

(5)連接上電極：使用銅帶手工焊連接上電極和pcb焊盤，用手術刀去除下電極上的部分pi，對於肖特基單觸發開關，直接與pcb板的焊盤相連；對於微型爆炸箔起爆器，通過pcb上的金屬化過孔與爆炸箔的一端相連；其中銅帶手工焊接優選採用的錫線材料為sn62/pb36/ag2，焊接溫度為350℃；焊接後將成品放在氟利昂中衝洗60s。

該低能爆炸箔起爆器的金屬ti/cu層上設置pi層，pi層完全覆蓋下電極區及部分橋箔區，使未與下電極區相連的橋箔區寬端的金屬銅層裸露；所述下電極區pi層上設置上電極ti/w/ti/cu/au，上電極ti/w/ti/cu/au上設置肖特基二級管，所述下電極區、設置在該下電極區上的pi層、上電極ti/w/ti/cu/au和肖特基二級管構成單觸發開關單元；所述pc層在爆炸箔上方構成飛片層，在飛片層上方設有su8加速膛。

上述僅為本發明二個具體實施方式，但本發明的設計構思並不局限於此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本發明保護的範圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。