采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术采用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。McEFI作为点火器和起爆器。

【技术实现步骤摘要】
采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法


[0001]本专利技术属于直列式钝感点火和起爆
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术在于提供一种采用PCB工艺制备的微芯片爆炸箔起爆器及其制备方法。
[0005]实现本专利技术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：
[0006]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；
[0007]步骤(2)：压合：将双面覆铜板和另一块PCB基板，通过PP片压合为一体；
[0008]步骤(3)：制备飞片层、加速膛和药柱室：在顶部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；
[0009]步骤(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；
[0010]步骤(5)：制备底部焊盘：采用光刻和刻蚀工艺在双面覆铜板的底层制备焊盘。
[0011]进一步的，步骤(1)中采用的双面覆铜板的厚度为0.5mm
‑
5mm。
[0012]进一步的，步骤(1)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。
[0013]进一步的，所述焊盘区尺寸为：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。
[0014]进一步的，所述PP片的厚度为10μm
‑
25μm；PP片的材料主要由树脂和增强材料组成，增强材料优选为玻璃纤维布。
[0015]进一步的，所述基板为PCB板基板，厚度为0.2mm
‑
10mm；所述飞片层的厚度为10μm
‑
100μm。
[0016]进一步的，所述加速膛位于基板内部，为一个中空的圆柱或者长方体，其底部与飞片层紧贴，中空圆柱的尺寸为直径0.1mm
‑
2mm
×
高0.1mm
‑
2mm，中空长方体尺寸为长0.1mm
‑
2mm
×
宽0.1mm
‑
2mm
×
高0.1mm
‑
2mm；
[0017]所述药柱室位于基板内部，为一中空的圆柱，其底部紧贴加速膛，尺寸为直径2mm
‑
10mm
×
高0.2mm
‑
5mm。
[0018]进一步的，所述过孔贯穿基板和基片，能够实现通过插针或脚线的方式实现电气连接，以及仅在底层双面覆铜板做盲孔，通过底部焊盘的形式导通脉冲大电流。
[0019]进一步的，所述底部焊盘的材料为Cu，尺寸为长0.5mm
‑
10mm
×
宽1mm
‑
20mm。
[0020]一种微芯片爆炸箔起爆器，采用上述的方法制备。
[0021]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0022]本申请采用印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)工艺制备微芯片爆炸箔起爆器(Micro
‑
chip Exploding Foil Initiator,McEFI)，工艺简单有效、一致性好，获得的产品体积小、价格低，并且具有抗高冲击过载的特性；这些优点有利于拓宽EFI的应用范围，促进点火和起爆
的发展，使得武器弹药系统朝向小型、安全、可检和可靠的方向发展。
附图说明
[0023]图1是本专利技术基于PCB工艺制备的McEFI的立体图。
[0024]图2是本专利技术基于PCB工艺制备的McEFI的主视图。
[0025]图3是本专利技术基于PCB工艺制备的McEFI的俯视图。
[0026]图4是本专利技术基于PCB工艺制备McEFI的工艺流程图，其中图(a)为光刻和刻蚀覆铜板得到的Cu桥箔层的主视图，图(a
′
)为光刻和刻蚀覆铜板得到的Cu桥箔层的俯视图；图(b)为采用半固化片(Prepreg，PP片)将两块PCB基板压合之后的主视图，图(b
′
)为采用PP片将两块PCB基板压合之后的俯视图；图(c)为采用控深钻工艺制备的加速膛和药柱室，采用镀通孔技术(Plated
‑
Through
‑
Hole technology，PTH)制备的金属化过孔，以及采用光刻和刻蚀工艺制备的底部焊盘的主视图，图(c
′
)为采用控深钻工艺制备的加速膛和药柱室，采用镀通孔技术(PTH)制备的金属化过孔，以及采用光刻和刻蚀工艺制备的底部焊盘的俯视图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1‑
基片，2
‑
Cu桥箔层，21
‑
焊盘区，22
‑
过渡区，23
‑
桥箔，3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用PCB工艺制备微芯片爆炸箔起爆器的方法，其特征在于，包括如下步骤：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；步骤(2)：压合：将双面覆铜板和另一块PCB基板，通过PP片压合为一体；步骤(3)：制备飞片层、加速膛和药柱室：在顶部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(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；步骤(5)：制备底部焊盘：采用光刻和刻蚀工艺在双面覆铜板的底层制备焊盘。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中采用的双面覆铜板的厚度为0.5mm
‑
5mm。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)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。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述焊盘区尺寸为：长0.5mm
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10mm
×
宽1mm
‑
20mm；过渡区为截面减缩区域，长度为0.5mm
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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
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1mm，厚度为2μm
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36μm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述PP片的厚度为10μm
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25...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱朋，杨智，沈瑞琪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：