本發(fā)明主要涉及火工品技術(shù)領(lǐng)域,特指一種直插式薄膜橋點火器及其制備方法。
背景技術(shù):
當(dāng)前民用點火器主要采用的是傳統(tǒng)橋絲式,用量雖然也能滿足民用安全氣囊、醫(yī)學(xué)微型爆破等領(lǐng)域的使用要求,但由于需通過焊接引線,且橋絲材料普遍韌性不夠,易斷,可靠性逐漸不能適應(yīng)當(dāng)前火工品的使用要求。
薄膜橋點火器傳統(tǒng)封裝是先將薄膜橋用環(huán)氧樹脂粘結(jié)在陶瓷塞或TO電極塞上腳線間的凹槽內(nèi),然后用超聲波或金絲球焊將金屬連接腳線焊接在薄膜橋上的焊接區(qū)上,而在實際應(yīng)用中存在陶瓷破裂和焊線斷開或接點松動問題,不適合壓裝起爆藥劑;并且該種封裝形式的點火器抗環(huán)境振動、沖擊干擾能力較差,一般情況下點火器在使用和運輸途中不可避免受到振動影響,可能造成焊接點破裂脫焊,影響火工品點火的可靠性。因此,傳統(tǒng)引線焊接封裝形式不滿足火工品系統(tǒng)高安全性和可靠性要求。
申請?zhí)枮镃N201110286771.8的中國專利文獻公開了一種無引線封裝薄膜橋發(fā)火器的制備方法,提出使用金導(dǎo)體漿料對通孔進行填充燒結(jié)??梢钥闯觯搶@墨I雖然是一種無引線封裝的制備方法,較傳統(tǒng)的帶引線封裝的點火器可靠性有較大提高,但高溫?zé)Y(jié)一方面可能影響點火薄膜性能,另一方面不可避免存在工藝復(fù)雜、工序冗繁、一致性不高等問題,不利于點火器的批量化生產(chǎn),難以滿足當(dāng)前民用安全氣囊點火器量大、成本低等要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及安全性能好的直插式薄膜橋點火器,并相應(yīng)提供一種操作簡便的制備方法。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種直插式薄膜橋點火器,包括電極塞、極針和基片,所述基片的上表面制備有點火薄膜層,所述基片的下表面與所述電極塞貼合,所述電極塞上設(shè)置有插孔,所述插孔依次貫穿所述基片和點火薄膜層,所述極針插設(shè)在所述插孔內(nèi)且其一端與所述點火薄膜層固化導(dǎo)通。
作為上述技術(shù)方案的進一步改進:
所述基片上表面與所述點火薄膜層之間制備有過渡薄膜層。
所述點火薄膜層為TaN;所述過渡層薄膜層為Al2O3。
所述極針與所述點火薄膜層之間通過導(dǎo)電漿料進行固化導(dǎo)通。
本發(fā)明還公開一種如上所述的直插式薄膜橋點火器的制備方法,步驟為:
S01、開始,對基片進行預(yù)處理,在預(yù)處理的基片上制備點火薄膜層;
S02、制備掩膜,并通過干法刻蝕得到點火薄膜橋;
S03、旋涂滴膠以保護基片表面,并烘干;
S04、在基片上激光打孔得到插孔,并去膠清洗并烘干;
S05、將極針插入至插孔內(nèi),并將一端與點火薄膜層進行固化導(dǎo)通。
作為上述技術(shù)方案的進一步改進:
在步驟S01中,基片預(yù)處理包括:對基片進行拋光,并對其表面進行超聲波清洗以消除表面的附著雜質(zhì)。
在步驟S01中,在對基片進行預(yù)處理后,制備過渡薄膜層后再制備點火薄膜層。
所述過渡薄膜層的材料為Al2O3,厚度為100~150mm。
在步驟S05中,極針的一端與點火薄膜層之間通過導(dǎo)電漿料進行導(dǎo)通,并在預(yù)設(shè)溫度下進行固化。
步驟S01中,采用離子束濺射法或磁控濺射法或電子束蒸發(fā)法或化學(xué)氣相沉積法進行點火薄膜層的制備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的直插式薄膜橋點火器,基片與電極塞通過插孔合成一體,極針與點火薄膜層固化導(dǎo)通,無需引線封裝,基片表面無引線和焊盤,減少了制備焊盤、金絲引線等工序;通過插孔固定,固化導(dǎo)通極針與點火薄膜層,避免了在運輸和使用過程中可能出現(xiàn)的金絲斷裂或焊點不牢等情況,大大提高了薄膜橋點火器的可靠性、安全性,而且加強了加工工藝的一致性,降低了點火器制造成本。本發(fā)明的直插式薄膜橋點火器的制備方法,操作簡便,工藝簡單且制作的點火器可靠性高、一致性好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的點火器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中點火器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的制備方法流程圖。
圖4為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之一。
圖5為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之二。
圖6為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之三。
圖7為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之四。
圖8為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之五。
圖9為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之六。
圖10為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之七。
圖11為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之八。
圖12為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之九。
圖13為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之十。
圖14為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之十一。
圖15為本發(fā)明的點火器的制備過程圖之十二。
圖中標號表示:1、電極塞;11、插孔;2、極針;3、基片;4、過渡薄膜層;5、點火薄膜層;6、導(dǎo)電漿料;7、點火薄膜橋區(qū);8、掩膜。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
如圖1和圖2所示,本實施例的直插式薄膜橋點火器,包括電極塞1、極針2和基片3,基片3的上表面制備有點火薄膜層5,基片3的下表面與電極塞1貼合,電極塞1上設(shè)置有插孔11,插孔11依次貫穿基片3和點火薄膜層5,極針2插設(shè)在插孔11內(nèi)且其一端與點火薄膜層5固化導(dǎo)通。本發(fā)明的直插式薄膜橋點火器,基片3與電極塞1通過插孔11合成一體,極針2與點火薄膜層5固化導(dǎo)通,無需引線封裝,基片3表面無引線和焊盤,減少了制備焊盤、金絲引線等工序;通過插孔11固定,固化導(dǎo)通極針2與點火薄膜層5,避免了在運輸和使用過程中可能出現(xiàn)的金絲斷裂或焊點不牢等情況,大大提高了薄膜橋點火器的可靠性、安全性,而且加強了加工工藝的一致性,降低了點火器制造成本。
本實施例中,基片3上表面與點火薄膜層5之間制備有過渡薄膜層4,用于緩解點火薄膜層5與基片3的熱膨脹系數(shù)的不匹配;其中基片3、過渡薄膜層4和點火薄膜層5構(gòu)成單個點火電阻單元。
本實施例中,點火薄膜層5為TaN或NiCr,厚度約為1.5μm(1μm~2μm中取值);過渡層薄膜層4為Al2O3,厚度約為50nm。
本實施例中,極針2與點火薄膜層5之間通過導(dǎo)電漿料6(如導(dǎo)電銀漿)進行固化導(dǎo)通,保證導(dǎo)電及連接的可靠性。
如圖3至圖15所示,本發(fā)明還公開了一種如上所述的直插式薄膜橋點火器的制備方法,步驟為:
S01、開始,對基片3進行預(yù)處理(如圖4和圖5所示),在預(yù)處理的基片3上濕法光刻制備高精度掩膜8(如圖6所示),并依次制備過渡薄膜層4和點火薄膜層5(如圖7和圖8所示);
S02、在基片3上通過濕法光刻制備高精度掩膜8(精度為±5μm),然后放入至離子束刻蝕機進行干法刻蝕(能量600eV,束流700mA),得到點火薄膜橋,具體形狀可根據(jù)實際情況進行設(shè)計;
S03、旋涂滴膠(轉(zhuǎn)速600rpm/10s+3000rpm/20s),保護基片3表面,并置于100℃高溫中20min烘干,如圖10所示;
S04、在基片3上激光打孔(功率30W、速度2rpm/s)、劃片(25W,200mm/s)得到插孔11,并超聲去膠清洗,并烘干,如圖11和圖12所示;
S05、然后手動裂片,分成單個基片3,如圖13至15所示,將極針2插入至插孔11內(nèi),并將一端與點火薄膜層5進行固化導(dǎo)通,具體通過高精度點膠機上點涂銀漿,并置于180℃高溫中30min,300℃高溫中1h進行高溫固化。
如圖4和圖5所示,本實施例中,在步驟S01中,基片3預(yù)處理包括:對基片3進行精密拋光,并對其表面進行超聲清洗,放入離子束鍍膜機,進行離子束轟擊清洗以消除表面的附著雜質(zhì),如油污、顆粒等。
本實施例中,在步驟S01中,在對基片3進行預(yù)處理后,制備過渡薄膜層4后再制備點火薄膜層5。其中采用離子束濺射法進行點火薄膜層5和過渡薄膜層4的制備,在其它實施例中也可以采用磁控濺射法或電子束蒸發(fā)法或化學(xué)氣相沉積法進行制備。
本實施例中,過渡薄膜層4的材料為Al2O3;厚度為50nm~100nm。。
本實施例中,基片3為拋光99瓷,電極塞1為Φ10mm陶瓷塞,極針2為20mm長的Φ1柯伐合金。
本發(fā)明的直插式薄膜橋點火器中的點火薄膜橋區(qū)7的尺寸可根據(jù)實際需求進行優(yōu)化,整個電阻表面無引線焊盤,點火器在工作時,火藥填充在橋區(qū)中間,當(dāng)通電后,引爆火藥。
本發(fā)明的直插式薄膜橋點火器既可通過微機械加工技術(shù)實現(xiàn)點火電阻單元的批量化,又能利用點涂銀漿直插技術(shù),實現(xiàn)各點火元件的整合,能夠避免現(xiàn)有引線斷裂或脫落等情況,特別適用于民用安全氣囊、微型爆破等領(lǐng)域;另外有利于提高加工工藝的一致性和點火器使用的可靠性水平,并可實現(xiàn)批量化生產(chǎn),有效降低制造成本。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例,凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾,應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。