集成微箔开关的爆炸箔超压芯片及起爆装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110411284A(43)申请公布日2019.11.05(21)申请号201910652737.4(22)申请日2019.07.19(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人朱朋张秋沈瑞琪叶迎华吴立志张伟胡艳(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人张玲(51)Int.Cl.F42B3/12(2006.01)F42B3/195(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称集成微箔开关的爆炸箔超压芯片及起爆装置(57)摘要本发明属于起爆领域，特别是一种集成微箔开关的爆炸箔超压芯片及起爆装置。包括集成在同一陶瓷基底上的微箔开关单元和爆炸箔超压芯片单元，所述爆炸箔超压芯片单元包括多个爆炸箔，多个爆炸箔串联之后并联，形成“梅花形”爆炸箔阵列区。本发明芯片内采用4个爆炸箔并联的方式，利用4个爆炸箔分别驱动4个飞片冲击起爆4个HNS炸药柱，利用HNS炸药产生的爆轰波相互碰撞、形成马赫反射，产生超压爆轰，超过钝感炸药的临界起爆压力，从而可以取消传爆、扩爆序列直接起爆钝感炸药。且芯片内的开关采用微箔开关，将开关的触发回路和爆炸箔超压芯片的主回路分开，从而降低了主回路的起爆能量。CN110411284ACN110411284A权利要求书1/2页1.一种集成微箔开关的爆炸箔超压芯片，其特征在于，包括集成在同一陶瓷基底(1)上的微箔开关单元和爆炸箔超压芯片单元，所述爆炸箔超压芯片单元包括多个爆炸箔(7-1)，多个爆炸箔串联之后并联，形成“梅花形”爆炸箔阵列区(7)。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述陶瓷基底(1)上设置金属TiW/Cu层(2)，所述金属TiW/Cu层(2)分为下电极区(6)爆炸箔阵列区(7)和主回路高压焊盘区(8)，其中爆炸箔阵列区(7)又分为爆炸箔(7-1)、过渡区(7-2)和连接区(7-3)；所述金属TiW/Cu层(2)上设置ParyleneC层(3)；所述ParyleneC层(3)上对应下电极区(6)的部位上设置电极TiW/Cu/Au(4)，所述上电极TiW/Cu/Au分为上电极焊盘(9)、下电极焊盘(10)和微型爆炸箔(11)；所述ParyleneC层(3)上对应爆炸箔阵列区(7)的部位上设置Su8加速膛(5)；所述下电极区(6)以及其上的ParyleneC层(3)、上电极TiW/Cu/Au(4)构成微箔开关单元，所述爆炸箔阵列区(7)以及其上的ParyleneC层(3)、Su8加速膛(5)构成爆炸箔超压芯片单元。3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述下电极区(6)和主回路高压焊盘区(8)均为矩形结构，分别位于爆炸箔阵列区(7)的左、右两侧，并与其相连；爆炸箔阵列区(7)是类似圆环形的结构，分为爆炸箔(7-1)、过渡区(7-2)和连接区(7-3)，其中爆炸箔(7-1)是爆炸箔阵列区(7)中最窄的部位，有四个，连接方式为两个爆炸箔(7-1)先串联，然后再将其并联；过渡区(7-2)为位于爆炸箔(7-1)的两端，形状为等腰梯形，是爆炸箔(7-1)由窄到宽的过渡区域；而连接区(7-3)是爆炸箔阵列区(7)中最宽的结构，位于两两过渡区(7-2)之间，将整个爆炸箔阵列区(7)封闭呈圆环形。4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述上电极TiW/Cu/Au(4)分为上电极焊盘(9)、下电极焊盘(10)和微型爆炸箔(11)，上电极焊盘(9)和下电极焊盘(10)分别位于微型爆炸箔(11)的两侧；所述ParyleneC层(3)上为采用紫外光刻原位自组装的Su8加速膛(5)，其形状为“梅花形”，且中间带有4个小圆孔。5.一种制备权利要求1-4任一项所述的芯片的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，对陶瓷基底(1)进行表面清洗，利用光刻剥离工艺和磁控溅射工艺沉积TiW层和Cu层，构成金属TiW/Cu层(2)；第二步，使用真空气相沉积技术沉积ParyleneC层(3)；第三步，利用磁控溅射工艺在下电极区ParyleneC层(3)上，沉积上电极TiW/Cu/Au(4)；第四步，采用光刻工艺利用Su8光刻胶在爆炸箔阵列区(10)上方的ParyleneC层(3)上制备带有4个小圆孔的Su8加速膛(5)，圆孔中心与底部爆炸箔(7-1)中心在同一垂线上，从而制备得到集成微箔开关的爆炸箔超压芯片。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属TiW/Cu层(2)中TiW的厚度为0.1～0.2μm，Cu的厚度为3.0～4.0μm，爆炸箔(7-1)是爆炸箔阵列区(7)中最窄的部位，尺寸为400μm×400μm；所述沉积ParyleneC层(3)厚度为25～50μm；所述上电极TiW/C