本實用新型涉及火工品技術(shù)和脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于柔性制造工藝的高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在火工品技術(shù)與脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，平面開關(guān)區(qū)別于傳統(tǒng)的立體式氣體火花隙開關(guān)和真空開關(guān)，具有小型化和微型化特點，可降低系統(tǒng)體積，便于開關(guān)和其他器件的集成。2006年，王桂吉等發(fā)表題為“平面火花隙三電極開關(guān)研制及性能測試”的論文，提出在聚甲基丙烯酸甲酯襯底上加工正負(fù)電極和電加熱器，其中正負(fù)電極材料為不銹鋼和黃銅兩種，電加熱器為銅鎢合金，但是這種開關(guān)體積較大，不便于和其它器件集成使用，而且接入電路產(chǎn)生電感較大，會對放電電流的峰值產(chǎn)生較大的削弱作用。通常為了保證開關(guān)的載流能力，所設(shè)計的開關(guān)在需要一定氣體氛圍下工作，工作電壓范圍限制較為明顯，而且容易受強(qiáng)烈震動和強(qiáng)電磁輻射環(huán)境影響，實際使用場合受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種基于柔性制造工藝的高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，采用柔性印制電路板工藝，通過正電極板、負(fù)電極板和信號輸入極板三層結(jié)構(gòu)壓合而成，更加小型化和微型化，降低了高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的體積，更加容易與其他器件之間實現(xiàn)集成。

本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于柔性制造工藝的高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括正電極板、負(fù)電極板和信號輸入極板，所述正電極板包括正極板絕緣襯底和設(shè)置于正極板絕緣襯底上的正電極，所述負(fù)電極板包括負(fù)極板絕緣襯底和設(shè)置于負(fù)極板絕緣襯底上的負(fù)電極，所述信號輸入極板包括爆炸箔絕緣襯底和設(shè)置于爆炸箔絕緣襯底上的爆炸箔正電極、爆炸箔負(fù)電極，所述爆炸箔正電極、爆炸箔負(fù)電極對應(yīng)設(shè)置；所述負(fù)電極板、信號輸入極板、正電極板對應(yīng)上下層壓構(gòu)成高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，所述正電極板的正電極與負(fù)電極板的負(fù)電極在空間位置上存在交叉部分，并且正電極板與負(fù)電極板之間通過絕緣襯底隔開，所述爆炸箔正電極與爆炸箔負(fù)電極之間的連線經(jīng)過該交叉部分。

為了更好地實現(xiàn)本實用新型，所述爆炸箔正電極與爆炸箔負(fù)電極通過導(dǎo)電材料電連接，該導(dǎo)電材料在空間位置上經(jīng)過該交叉部分。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述負(fù)電極板對應(yīng)爆炸箔正電極開有缺口，所述負(fù)電極板對應(yīng)爆炸箔負(fù)電極開有缺口。

本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案是：所述正電極整體呈長方形；所述負(fù)電極板為與正電極板相對應(yīng)的長方形狀，所述負(fù)電極整體呈長方形；所述信號輸入極板為與正電極板相對應(yīng)的長方形狀；所述負(fù)電極板、信號輸入極板、正電極板采用層壓鍵合方式依次上下壓合構(gòu)成高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的交叉部分呈長方形或正方形。

作為優(yōu)選，所述正極板絕緣襯底、負(fù)極板絕緣襯底、爆炸箔絕緣襯底均由聚酰亞胺材料制造而成，所述正電極、負(fù)電極、爆炸箔正電極、爆炸箔負(fù)電極均為銅箔材料制造出的覆銅膜。

一種高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的制備方法，其制備方法如下：

A、制備正電極板：采用聚酰亞胺材料制造出正極板絕緣襯底，并在正極板絕緣襯底上表面覆蓋一層銅箔形成覆銅膜，然后對該覆銅膜進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻工藝處理得到正電極；此時就可以將正電極制造到正極板絕緣襯底上表面上并最終得到正電極板。

B、制備負(fù)電極板：采用聚酰亞胺材料制造出負(fù)極板絕緣襯底，并在負(fù)極板絕緣襯底上表面覆蓋一層銅箔形成覆銅膜，然后對該覆銅膜進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻工藝處理得到負(fù)電極；此時就可以將負(fù)電極制造到負(fù)極板絕緣襯底上表面上并最終得到負(fù)電極板。

C、制備信號輸入極板：采用聚酰亞胺材料制造出爆炸箔絕緣襯底，并在爆炸箔絕緣襯底上表面覆蓋兩處銅箔形成兩處覆銅膜，然后對兩處覆銅膜分別進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻工藝處理得到爆炸箔正電極和爆炸箔負(fù)電極；此時就可以將爆炸箔正電極和爆炸箔負(fù)電極制造到爆炸箔絕緣襯底上表面上并最終得到信號輸入極板。

D、采用層壓鍵合工藝將負(fù)電極板、信號輸入極板、正電極板依次上下壓合在一起，并最終得到高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)；此時，正電極板的正電極與負(fù)電極板的負(fù)電極在空間位置上存在交叉部分，并且正電極板與負(fù)電極板之間通過絕緣襯底隔開，所述爆炸箔正電極與爆炸箔負(fù)電極之間的連線經(jīng)過該交叉部分。

本實用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本實用新型采用通用的柔性印制制造工藝，在保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性的前提下，便于大批量制造和降低成本；在制造的過程中，正電極板、負(fù)電極板和信號輸入極板可以分別制造，然后通過層壓鍵合方式緊密結(jié)合在一起，形成封閉的作用環(huán)境，開關(guān)的電極始終處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，不容易受到潮濕等環(huán)境的影響。而且，正電極板、負(fù)電極板和信號輸入極板的厚度可以針對不同的應(yīng)用場合進(jìn)行控制，使其應(yīng)用范圍較廣。更重要的是，本實用新型采用電爆炸產(chǎn)生等離子體的方式將正負(fù)電極之間的絕緣介質(zhì)擊穿，電爆炸產(chǎn)生等離子體在100納秒時間內(nèi)即可完成，因此其響應(yīng)時間明顯更快。

(2)本實用新型通過正電極板、負(fù)電極板和信號輸入極板三層結(jié)構(gòu)壓合而成，更加小型化和微型化，降低了高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的體積，更加容易與其他器件之間實現(xiàn)集成；由于采用電爆炸產(chǎn)生等離子體的方式將正負(fù)電極之間的絕緣介質(zhì)擊穿，開關(guān)響應(yīng)時間更快。

附圖說明

圖1為本實用新型正電極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型負(fù)電極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型信號輸入極板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的裝配示意圖。

其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為：

1－正電極板,11－正極板絕緣襯底,12－正電極,2－負(fù)電極板,21－負(fù)極板絕緣襯底,22－負(fù)電極,23－缺口,3－信號輸入極板，31－爆炸箔絕緣襯底,32－爆炸箔正電極,33－爆炸箔負(fù)電極。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明：

實施例

如圖1～圖4所示，一種基于柔性制造工藝的高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括正電極板1、負(fù)電極板2和信號輸入極板3，正電極板1包括正極板絕緣襯底11和設(shè)置于正極板絕緣襯底11上的正電極12，正電極12厚度為若干微米；正電極板1整體呈長方形，正電極12整體呈長方形。負(fù)電極板2包括負(fù)極板絕緣襯底21和設(shè)置于負(fù)極板絕緣襯底21上的負(fù)電極22，負(fù)電極22厚度為若干微米；負(fù)電極板2為與正電極板1相對應(yīng)的長方形狀，負(fù)電極22整體呈長方形。信號輸入極板3包括爆炸箔絕緣襯底31和設(shè)置于爆炸箔絕緣襯底31上的爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33，爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33對應(yīng)設(shè)置；爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33厚度為若干微米。負(fù)電極板2、信號輸入極板3、正電極板1對應(yīng)上下層壓構(gòu)成高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，正電極板1的正電極12與負(fù)電極板2的負(fù)電極22在空間位置上存在交叉部分4，如圖4所示，最上層的負(fù)電極板2的負(fù)電極22與最下層的正電極板1的正電極12在垂直投影方向上存在的交叉部分為交叉部分4。并且正電極板1與負(fù)電極板2之間通過絕緣襯底隔開，如圖4所示，負(fù)電極板2、信號輸入極板3、正電極板1依次壓合后，負(fù)電極板2的負(fù)電極22與正電極板1的正電極12之間就被負(fù)極板絕緣襯底21、爆炸箔絕緣襯底31的絕緣襯底隔開；當(dāng)爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33通電瞬間產(chǎn)生高溫高壓等離子體后，等離子體將絕緣材料(負(fù)極板絕緣襯底21、爆炸箔絕緣襯底31)破壞，而且等離子體本身導(dǎo)電性能良好，可以使得正電極12與負(fù)電極22導(dǎo)通，起到開關(guān)的作用。爆炸箔正電極32與爆炸箔負(fù)電極33之間的連線經(jīng)過該交叉部分4。信號輸入極板3為與正電極板1相對應(yīng)的長方形狀，負(fù)電極板2、信號輸入極板3、正電極板1采用層壓鍵合方式依次上下壓合構(gòu)成高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)，高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的交叉部分4呈長方形或正方形。

本實用新型高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的負(fù)電極板2、信號輸入極板3、正電極板1的三層層壓結(jié)構(gòu)還可以選擇如下層壓疊合順序：

第一、從上至下依次為正電極板1、信號輸入極板3、負(fù)電極板2；

第二、從上至下依次為負(fù)電極板2、正電極板1、信號輸入極板3；

第三、從上至下依次為正電極板1、負(fù)電極板2、信號輸入極板3；

第四、從上至下依次為信號輸入極板3、正電極板1、負(fù)電極板2；

第五、從上至下依次為信號輸入極板3、負(fù)電極板2、正電極板1。

上述五種層壓疊合順序與本實施所選擇的層壓疊合順序在使用時的工作原理相同。

如圖4所示，從圖中可以看出，正電極板1和負(fù)電極板2相互疊放壓合后，正電極12與負(fù)電極22在空間位置上存在交叉部分4，但正電極12與負(fù)電極22中間被絕緣材料隔開，因此正電極12與負(fù)電極22處于斷路狀態(tài)，當(dāng)信號輸入極板3的爆炸箔正電極32與爆炸箔負(fù)電極33通電瞬間產(chǎn)生高溫高壓等離子體后，等離子體將絕緣材料破壞，而且等離子體本身導(dǎo)電性能良好，可以使得正電極12與負(fù)電極22導(dǎo)通，起到開關(guān)的作用。

如圖3所示，爆炸箔正電極32與爆炸箔負(fù)電極33通過導(dǎo)電材料電連接，該導(dǎo)電材料在空間位置上經(jīng)過該交叉部分4。

如圖2所示，負(fù)電極板2對應(yīng)爆炸箔正電極32開有缺口23，負(fù)電極板2對應(yīng)爆炸箔負(fù)電極33開有缺口23。當(dāng)負(fù)電極板2和信號輸入極板3疊合在一起時，缺口23處恰好可以露出爆炸箔正電極32和爆炸箔負(fù)電極33，便于與外部電路連接。

正極板絕緣襯底11、負(fù)極板絕緣襯底21、爆炸箔絕緣襯底31均由聚酰亞胺材料制造而成，正電極12、負(fù)電極22、爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33均為銅箔材料制造出的覆銅膜。

一種高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)的制備方法，其制備方法如下：

A、制備正電極板：采用聚酰亞胺材料制造出正極板絕緣襯底11，并在正極板絕緣襯底11上表面覆蓋一層銅箔形成覆銅膜，然后對該覆銅膜進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻等工藝處理得到正電極12；此時就可以將正電極12制造到正極板絕緣襯底11上表面上并最終得到正電極板1。

B、制備負(fù)電極板：采用聚酰亞胺材料制造出負(fù)極板絕緣襯底21，并在負(fù)極板絕緣襯底21上表面覆蓋一層銅箔形成覆銅膜，然后對該覆銅膜進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻等工藝處理得到負(fù)電極22；在負(fù)極板絕緣襯底21上分別對應(yīng)爆炸箔正電極32、爆炸箔負(fù)電極33開有兩個缺口23；此時就可以將負(fù)電極22制造到負(fù)極板絕緣襯底21上表面上并最終得到負(fù)電極板2。

C、制備信號輸入極板：采用聚酰亞胺材料制造出爆炸箔絕緣襯底31，并在爆炸箔絕緣襯底31上表面覆蓋兩處銅箔形成兩處覆銅膜，然后對兩處覆銅膜分別進(jìn)行曝光、顯影、蝕刻等工藝處理得到爆炸箔正電極32和爆炸箔負(fù)電極33；此時就可以將爆炸箔正電極32和爆炸箔負(fù)電極33制造到爆炸箔絕緣襯底31上表面上并最終得到信號輸入極板3。

D、采用層壓鍵合工藝將負(fù)電極板2、信號輸入極板3、正電極板1依次上下壓合在一起，并最終得到高壓平面開關(guān)結(jié)構(gòu)；此時，正電極板1的正電極12與負(fù)電極板2的負(fù)電極22在空間位置上存在交叉部分4，并且正電極板1與負(fù)電極板2之間通過絕緣襯底隔開，爆炸箔正電極32與爆炸箔負(fù)電極33之間的連線經(jīng)過該交叉部分4。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。