CN106482591A - 一种冲击片换能元结构及其制备方法 - Google Patents

一种冲击片换能元结构及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冲击片换能元结构及其制备方法，包括剪切层、飞层、爆炸箔和基片，剪切层、飞层、爆炸箔和基片从上至下依次通过层压键合而成，基片上贯穿设有若干个导电通孔，导电通孔上端孔面与爆炸箔下表面相接触，导电通孔下端孔面与基片下表面平齐，剪切层中心贯穿开有剪切通孔，剪切通孔上孔面与剪切层上表面平齐，剪切通孔下孔面与飞层上表面接触；飞层由聚酰亚胺材料制造而成。本发明通过剪切层、飞层、爆炸箔和基片从上至下依次通过层压键合而成，这样实现了基片、爆炸箔和飞层分子层面的接触，防止等离子体的横向扩散，从而提高能量的转化效率。

Description

一种冲击片换能元结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及火工品技术领域，尤其涉及一种冲击片换能元结构及其制备方法。
背景技术
冲击片换能元是冲击片雷管的关键部件，当冲击片雷管中强大的电流通过冲击片换能元时，冲击片换能元在瞬时大电流的作用下发生熔化、汽化和离子化，形成高温高压的等离子体，推动高速运动并撞击待起爆炸药完成起爆。传统的冲击片换能元存在着诸多间隙，这会导致形成高温高压的等离子体容易扩散，影响了起爆灵敏度和起爆精度。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种冲击片换能元结构及其制备方法，使用时将爆炸箔焊盘伸入到导电通孔中，爆炸箔通过各个导电通孔实现与爆炸箔焊盘电连接，爆炸箔焊盘又与外部电源电连接；需要起爆时，通过外部电源向爆炸箔焊盘施加强大电流，当强大的电流通过爆炸箔时，爆炸箔在瞬时大电流的作用下发生熔化、汽化和离子化，形成高温高压的等离子体，然后等离子体推动飞层在剪切孔中高速运动，撞击待起爆炸药并完成起爆；本发明冲击片换能元结构通过剪切层、飞层、爆炸箔和基片从上至下依次通过层压键合而成，这样实现了基片、爆炸箔和飞层分子层面的接触，防止等离子体的横向扩散，从而提高能量的转化效率。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种冲击片换能元结构，包括剪切层、飞层、爆炸箔和基片，所述剪切层、飞层、爆炸箔和基片从上至下依次通过层压键合而成，所述基片上贯穿设有若干个导电通孔，导电通孔上端孔面与所述爆炸箔下表面相接触，导电通孔下端孔面与基片下表面平齐，所述剪切层中心贯穿开有剪切通孔，剪切通孔上孔面与剪切层上表面平齐，剪切通孔下孔面与飞层上表面接触；所述飞层由聚酰亚胺材料制造而成。
为了更好地实现本发明，所述爆炸箔由铜箔通过湿法刻蚀方法制成爆炸箔。
作为优选，所述剪切层由聚酰亚胺材料制造而成，所述剪切层的厚度为0.1mm～1mm之间。
作为优选，所述剪切通孔的孔直径为0.3mm～3mm。
作为优选，所述飞层的厚度为10～100μm。
作为优选，所述基片为玻璃纤维布板。
一种冲击片换能元结构的制备方法，其制备方法如下：
A、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层，在剪切层中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层的剪切通孔，剪切通孔上孔面与剪切层上表面平齐，剪切通孔下孔面与飞层上表面接触；剪切通孔的孔直径为0.3mm～3mm；
B、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔；利用玻璃纤维布板制造出基片，在基片通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔，导电通孔上端孔面与爆炸箔下表面相接触，导电通孔下端孔面与基片下表面平齐；
C、将爆炸箔与基片上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
D、将剪切层、飞层、爆炸箔、基片从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合。
为了实现冲击片换能元结构的批量制造，根据本发明的思想，本发明提供了如下优选的冲击片换能元结构制备方法：一种冲击片换能元结构的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
A、在基板上横纵方向分别加工出若干条裁剪线，形成若干个冲击片换能元加工区域，在每个冲击片换能元加工区域分别加工一个冲击片换能元，所有击片换能元在基板上呈阵列排列，所述击片换能元包括剪切层、飞层、爆炸箔和基片；
B、在一个冲击片换能元加工区域加工一个冲击片换能元的加工方法如下：
B1、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层，在剪切层中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层的剪切通孔，剪切通孔上孔面与剪切层上表面平齐，剪切通孔下孔面与飞层上表面接触；剪切通孔的孔直径为0.3mm～3mm；
B2、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔；利用玻璃纤维布板制造出基片，在基片通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔，导电通孔上端孔面与爆炸箔下表面相接触，导电通孔下端孔面与基片下表面平齐；
B3、在该冲击片换能元加工区域的基板上通过电镀方法加工出与导电通孔数量、位置相对应的爆炸箔焊盘，在该冲击片换能元加工区域的基板上通过压合方式安装好基片，使得基片的所有导电通孔与基板上的所有爆炸箔焊盘一一对应插接；将爆炸箔与基片上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
B4、将剪切层、飞层、爆炸箔、基片从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合；
C、通过步骤B的方法依次实现对基板上所有冲击片换能元加工区域的对应冲击片换能元加工。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)使用时将爆炸箔焊盘伸入到导电通孔中，爆炸箔通过各个导电通孔实现与爆炸箔焊盘电连接，爆炸箔焊盘又与外部电源电连接；需要起爆时，通过外部电源向爆炸箔焊盘施加强大电流，当强大的电流通过爆炸箔时，爆炸箔在瞬时大电流的作用下发生熔化、汽化和离子化，形成高温高压的等离子体，然后等离子体推动飞层在剪切孔中高速运动，撞击待起爆炸药并完成起爆。
(2)本发明冲击片换能元结构通过剪切层、飞层、爆炸箔和基片从上至下依次通过层压键合而成，这样实现了基片、爆炸箔和飞层分子层面的接触，防止等离子体的横向扩散，从而提高能量的转化效率。
(3)本发明采用通用的硬板制造流程和层压键合制造工艺，一次性在同一基板上可制造上百个冲击片换能元，便于批量制造和成本控制；同时，本发明采用硬板的成熟工艺可以实现自动化生产，从而保证产品的质量一致性。
附图说明
图1为本发明冲击片换能元结构各层之间未压合前的结构示意图；
图2为本发明冲击片换能元结构各层压合后的结构示意图；
图3为本发明批量制造冲击片换能元结构的示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
10－冲击片换能元，20－基板，30－裁剪线，1－剪切层，11剪切通孔，2－飞层，3－爆炸箔，4－基片，5－导电通孔，6－层压界面A，7－层压界面B。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1～图3所示，一种冲击片换能元结构，包括剪切层1、飞层2、爆炸箔3和基片4，剪切层1、飞层2、爆炸箔3和基片4从上至下依次通过层压键合而成，基片4上贯穿设有若干个导电通孔5，导电通孔5上端孔面与爆炸箔3下表面相接触，导电通孔5下端孔面与基片4下表面平齐，剪切层1中心贯穿开有剪切通孔11，剪切通孔11上孔面与剪切层1上表面平齐，剪切通孔11下孔面与飞层2上表面接触；飞层2由聚酰亚胺材料制造而成。如图2所示，本实施例的剪切层1下表面与飞层2上表面之间接触形成层压界面B7，爆炸箔3下表面与基片4上表面之间接触形成层压界面A6，层压界面B7与层压界面A6由于通过层压键合而成，这样实现了基片、爆炸箔和飞层分子层面的接触，防止等离子体的横向扩散，从而提高能量的转化效率。
根据本发明的一个实施例，爆炸箔3由铜箔通过湿法刻蚀方法制成爆炸箔。
根据本发明的一个实施例，剪切层1由聚酰亚胺材料制造而成，剪切层1的厚度为0.1mm～1mm之间。
根据本发明的一个实施例，剪切通孔11的孔直径为0.3mm～3mm。
根据本发明的一个实施例，飞层2的厚度为10～100μm。
根据本发明的一个实施例，基片4为玻璃纤维布板。
使用时将爆炸箔焊盘伸入到导电通孔中，爆炸箔3通过各个导电通孔实现与爆炸箔焊盘电连接，爆炸箔焊盘又与外部电源电连接；需要起爆时，通过外部电源向爆炸箔焊盘施加强大电流，当强大的电流通过爆炸箔3时，爆炸箔3在瞬时大电流的作用下发生熔化、汽化和离子化，形成高温高压的等离子体，然后等离子体推动飞层2在剪切孔11中高速运动，撞击待起爆炸药并完成起爆。
一种冲击片换能元结构的制备方法，其制备方法如下：
A、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层1，在剪切层1中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层1的剪切通孔11，剪切通孔11上孔面与剪切层1上表面平齐，剪切通孔11下孔面与飞层2上表面接触；剪切通孔11的孔直径为0.3mm～3mm；
B、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层2；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔3；利用玻璃纤维布板制造出基片4，在基片4通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔5，导电通孔5上端孔面与爆炸箔3下表面相接触，导电通孔5下端孔面与基片4下表面平齐；
C、将爆炸箔3与基片4上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
D、将剪切层1、飞层2、爆炸箔3、基片4从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合。
为了实现冲击片换能元结构的批量制造，根据本发明的思想，本发明提供了如下优选的冲击片换能元结构制备方法：一种冲击片换能元结构的制备方法，其制备方法如下：
A、在基板20上横纵方向分别加工出若干条裁剪线30，形成若干个冲击片换能元加工区域，在每个冲击片换能元加工区域分别加工一个冲击片换能元10，所有击片换能元10在基板20上呈阵列排列，击片换能元10包括剪切层1、飞层2、爆炸箔3和基片4；
B、在一个冲击片换能元加工区域加工一个冲击片换能元10的加工方法如下：
B1、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层1，在剪切层1中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层1的剪切通孔11，剪切通孔11上孔面与剪切层1上表面平齐，剪切通孔11下孔面与飞层2上表面接触；剪切通孔11的孔直径为0.3mm～3mm；
B2、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层2；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔3；利用玻璃纤维布板制造出基片4，在基片4通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔5，导电通孔5上端孔面与爆炸箔3下表面相接触，导电通孔5下端孔面与基片4下表面平齐；
B3、在该冲击片换能元加工区域的基板20上通过电镀方法加工出与导电通孔5数量、位置相对应的爆炸箔焊盘，在该冲击片换能元加工区域的基板20上通过压合方式安装好基片4，使得基片4的所有导电通孔5与基板20上的所有爆炸箔焊盘一一对应插接；将爆炸箔3与基片4上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
B4、将剪切层1、飞层2、爆炸箔3、基片4从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合；
C、通过步骤B的方法依次实现对基板20上所有冲击片换能元加工区域的对应冲击片换能元10加工。
本发明的制造工艺采用通用的硬板制造流程和层压键合制造工艺，一次性在同一基板20上可制造上百个冲击片换能元10，便于批量制造和成本控制。另一方面采用硬板的成熟工艺可以实现自动化生产，从而保证产品的质量一致性。层压键合工艺能够实现基片4、爆炸箔3和飞层2分子层面的接触，防止等离子体的横向扩散，从而提高能量的转化效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冲击片换能元结构，其特征在于：包括剪切层(1)、飞层(2)、爆炸箔(3)和基片(4)，所述剪切层(1)、飞层(2)、爆炸箔(3)和基片(4)从上至下依次通过层压键合而成，所述基片(4)上贯穿设有若干个导电通孔(5)，导电通孔(5)上端孔面与所述爆炸箔(3)下表面相接触，导电通孔(5)下端孔面与基片(4)下表面平齐，所述剪切层(1)中心贯穿开有剪切通孔(11)，剪切通孔(11)上孔面与剪切层(1)上表面平齐，剪切通孔(11)下孔面与飞层(2)上表面接触；所述飞层(2)由聚酰亚胺材料制造而成。
2.按照权利要求1所述的一种冲击片换能元结构，其特征在于：所述爆炸箔(3)由铜箔通过湿法刻蚀方法制成爆炸箔。
3.按照权利要求1或2所述的一种冲击片换能元结构，其特征在于：所述剪切层(1)由聚酰亚胺材料制造而成，所述剪切层(1)的厚度为0.1mm～1mm之间。
4.按照权利要求1所述的一种冲击片换能元结构，其特征在于：所述剪切通孔(11)的孔直径为0.3mm～3mm。
5.按照权利要求1所述的一种冲击片换能元结构，其特征在于：所述飞层(2)的厚度为10～100μm。
6.按照权利要求1所述的一种冲击片换能元结构，其特征在于：所述基片(4)为玻璃纤维布板。
7.一种冲击片换能元结构的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
A、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层(1)，在剪切层(1)中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层(1)的剪切通孔(11)，剪切通孔(11)上孔面与剪切层(1)上表面平齐，剪切通孔(11)下孔面与飞层(2)上表面接触；剪切通孔(11)的孔直径为0.3mm～3mm；
B、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层(2)；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔(3)；利用玻璃纤维布板制造出基片(4)，在基片(4)通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔(5)，导电通孔(5)上端孔面与爆炸箔(3)下表面相接触，导电通孔(5)下端孔面与基片(4)下表面平齐；
C、将爆炸箔(3)与基片(4)上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
D、将剪切层(1)、飞层(2)、爆炸箔(3)、基片(4)从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合。
8.按照权利要求7所述的一种冲击片换能元结构的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
A、在基板(20)上横纵方向分别加工出若干条裁剪线(30)，形成若干个冲击片换能元加工区域，在每个冲击片换能元加工区域分别加工一个冲击片换能元(10)，所有击片换能元(10)在基板(20)上呈阵列排列，所述击片换能元(10)包括剪切层(1)、飞层(2)、爆炸箔(3)和基片(4)；
B、在一个冲击片换能元加工区域加工一个冲击片换能元(10)的加工方法如下：
B1、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为0.1mm～1mm的剪切层(1)，在剪切层(1)中通过机械加工方式加工出垂直的贯穿剪切层(1)的剪切通孔(11)，剪切通孔(11)上孔面与剪切层(1)上表面平齐，剪切通孔(11)下孔面与飞层(2)上表面接触；剪切通孔(11)的孔直径为0.3mm～3mm；
B2、利用聚酰亚胺材料制造出厚度为10～100μm的飞层(2)；利用铜箔通过湿法刻蚀方法制造出爆炸箔(3)；利用玻璃纤维布板制造出基片(4)，在基片(4)通过机械加工方式加工出若干个垂直的导电通孔(5)，导电通孔(5)上端孔面与爆炸箔(3)下表面相接触，导电通孔(5)下端孔面与基片(4)下表面平齐；
B3、在该冲击片换能元加工区域的基板(20)上通过电镀方法加工出与导电通孔(5)数量、位置相对应的爆炸箔焊盘，在该冲击片换能元加工区域的基板(20)上通过压合方式安装好基片(4)，使得基片(4)的所有导电通孔(5)与基板(20)上的所有爆炸箔焊盘一一对应插接；将爆炸箔(3)与基片(4)上下重叠并通过压合方式做成覆铜板；
B4、将剪切层(1)、飞层(2)、爆炸箔(3)、基片(4)从上至下精确对位重叠，然后通过层压键合方式使得相邻各层之间无间隙紧密结合；
C、通过步骤B的方法依次实现对基板(20)上所有冲击片换能元加工区域的对应冲击片换能元(10)加工。
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