CN106765308A - 一种直插式薄膜桥点火器及其制备方法 - Google Patents

一种直插式薄膜桥点火器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直插式薄膜桥点火器，包括电极塞、极针和基片，基片的上表面制备有点火薄膜层，基片的下表面与电极塞贴合，电极塞上设置有插孔，插孔依次贯穿基片和点火薄膜层，极针插设在插孔内且其一端与点火薄膜层固化导通。本发明的直插式薄膜桥点火器具有结构简单、安全可靠等优点。本发明还公开了一种点火器的制备方法，步骤为：S01、对基片进行预处理，在预处理的基片上制备点火薄膜层；S02、制备掩膜，通过干法刻蚀得到点火薄膜桥；S03、旋涂滴胶并烘干；S04、在基片上激光打孔得到插孔，并去胶清洗并烘干；S05、将极针插入至插孔内，将一端与点火薄膜层进行固化导通。本发明的制备方法具有操作简便、工艺简单等优点。

Description

一种直插式薄膜桥点火器及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及火工品技术领域，特指一种直插式薄膜桥点火器及其制备方法。
背景技术
当前民用点火器主要采用的是传统桥丝式，用量虽然也能满足民用安全气囊、医学微型爆破等领域的使用要求，但由于需通过焊接引线，且桥丝材料普遍韧性不够，易断，可靠性逐渐不能适应当前火工品的使用要求。
薄膜桥点火器传统封装是先将薄膜桥用环氧树脂粘结在陶瓷塞或TO电极塞上脚线间的凹槽内，然后用超声波或金丝球焊将金属连接脚线焊接在薄膜桥上的焊接区上，而在实际应用中存在陶瓷破裂和焊线断开或接点松动问题，不适合压装起爆药剂；并且该种封装形式的点火器抗环境振动、冲击干扰能力较差，一般情况下点火器在使用和运输途中不可避免受到振动影响，可能造成焊接点破裂脱焊，影响火工品点火的可靠性。因此，传统引线焊接封装形式不满足火工品系统高安全性和可靠性要求。
申请号为CN201110286771.8的中国专利文献公开了一种无引线封装薄膜桥发火器的制备方法，提出使用金导体浆料对通孔进行填充烧结。可以看出，该专利文献虽然是一种无引线封装的制备方法，较传统的带引线封装的点火器可靠性有较大提高，但高温烧结一方面可能影响点火薄膜性能，另一方面不可避免存在工艺复杂、工序冗繁、一致性不高等问题，不利于点火器的批量化生产，难以满足当前民用安全气囊点火器量大、成本低等要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、可靠性高以及安全性能好的直插式薄膜桥点火器，并相应提供一种操作简便的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种直插式薄膜桥点火器，包括电极塞、极针和基片，所述基片的上表面制备有点火薄膜层，所述基片的下表面与所述电极塞贴合，所述电极塞上设置有插孔，所述插孔依次贯穿所述基片和点火薄膜层，所述极针插设在所述插孔内且其一端与所述点火薄膜层固化导通。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述基片上表面与所述点火薄膜层之间制备有过渡薄膜层。
所述点火薄膜层为TaN；所述过渡层薄膜层为Al2O3。
所述极针与所述点火薄膜层之间通过导电浆料进行固化导通。
本发明还公开一种如上所述的直插式薄膜桥点火器的制备方法，步骤为：
S01、开始，对基片进行预处理，在预处理的基片上制备点火薄膜层；
S02、制备掩膜，并通过干法刻蚀得到点火薄膜桥；
S03、旋涂滴胶以保护基片表面，并烘干；
S04、在基片上激光打孔得到插孔，并去胶清洗并烘干；
S05、将极针插入至插孔内，并将一端与点火薄膜层进行固化导通。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤S01中，基片预处理包括：对基片进行抛光，并对其表面进行超声波清洗以消除表面的附着杂质。
在步骤S01中，在对基片进行预处理后，制备过渡薄膜层后再制备点火薄膜层。
所述过渡薄膜层的材料为Al2O3，厚度为100～150mm。
在步骤S05中，极针的一端与点火薄膜层之间通过导电浆料进行导通，并在预设温度下进行固化。
步骤S01中，采用离子束溅射法或磁控溅射法或电子束蒸发法或化学气相沉积法进行点火薄膜层的制备。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的直插式薄膜桥点火器，基片与电极塞通过插孔合成一体，极针与点火薄膜层固化导通，无需引线封装，基片表面无引线和焊盘，减少了制备焊盘、金丝引线等工序；通过插孔固定，固化导通极针与点火薄膜层，避免了在运输和使用过程中可能出现的金丝断裂或焊点不牢等情况，大大提高了薄膜桥点火器的可靠性、安全性，而且加强了加工工艺的一致性，降低了点火器制造成本。本发明的直插式薄膜桥点火器的制备方法，操作简便，工艺简单且制作的点火器可靠性高、一致性好。
附图说明
图1为本发明的点火器结构示意图。
图2为本发明中点火器的俯视结构示意图。
图3为本发明的制备方法流程图。
图4为本发明的点火器的制备过程图之一。
图5为本发明的点火器的制备过程图之二。
图6为本发明的点火器的制备过程图之三。
图7为本发明的点火器的制备过程图之四。
图8为本发明的点火器的制备过程图之五。
图9为本发明的点火器的制备过程图之六。
图10为本发明的点火器的制备过程图之七。
图11为本发明的点火器的制备过程图之八。
图12为本发明的点火器的制备过程图之九。
图13为本发明的点火器的制备过程图之十。
图14为本发明的点火器的制备过程图之十一。
图15为本发明的点火器的制备过程图之十二。
图中标号表示：1、电极塞；11、插孔；2、极针；3、基片；4、过渡薄膜层；5、点火薄膜层；6、导电浆料；7、点火薄膜桥区；8、掩膜。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本实施例的直插式薄膜桥点火器，包括电极塞1、极针2和基片3，基片3的上表面制备有点火薄膜层5，基片3的下表面与电极塞1贴合，电极塞1上设置有插孔11，插孔11依次贯穿基片3和点火薄膜层5，极针2插设在插孔11内且其一端与点火薄膜层5固化导通。本发明的直插式薄膜桥点火器，基片3与电极塞1通过插孔11合成一体，极针2与点火薄膜层5固化导通，无需引线封装，基片3表面无引线和焊盘，减少了制备焊盘、金丝引线等工序；通过插孔11固定，固化导通极针2与点火薄膜层5，避免了在运输和使用过程中可能出现的金丝断裂或焊点不牢等情况，大大提高了薄膜桥点火器的可靠性、安全性，而且加强了加工工艺的一致性，降低了点火器制造成本。
本实施例中，基片3上表面与点火薄膜层5之间制备有过渡薄膜层4，用于缓解点火薄膜层5与基片3的热膨胀系数的不匹配；其中基片3、过渡薄膜层4和点火薄膜层5构成单个点火电阻单元。
本实施例中，点火薄膜层5为TaN或NiCr，厚度约为1.5μm（1μm～2μm中取值）；过渡层薄膜层4为Al2O3，厚度约为50nm。
本实施例中，极针2与点火薄膜层5之间通过导电浆料6（如导电银浆）进行固化导通，保证导电及连接的可靠性。
如图3至图15所示，本发明还公开了一种如上所述的直插式薄膜桥点火器的制备方法，步骤为：
S01、开始，对基片3进行预处理（如图4和图5所示），在预处理的基片3上湿法光刻制备高精度掩膜8（如图6所示），并依次制备过渡薄膜层4和点火薄膜层5（如图7和图8所示）；
S02、在基片3上通过湿法光刻制备高精度掩膜8（精度为±5μm），然后放入至离子束刻蚀机进行干法刻蚀（能量600eV，束流700mA），得到点火薄膜桥，具体形状可根据实际情况进行设计；
S03、旋涂滴胶（转速600rpm/10s+3000rpm/20s），保护基片3表面，并置于100℃高温中20min烘干，如图10所示；
S04、在基片3上激光打孔（功率30W、速度2rpm/s）、划片（25W，200mm/s）得到插孔11，并超声去胶清洗，并烘干，如图11和图12所示；
S05、然后手动裂片，分成单个基片3，如图13至15所示，将极针2插入至插孔11内，并将一端与点火薄膜层5进行固化导通，具体通过高精度点胶机上点涂银浆，并置于180℃高温中30min，300℃高温中1h进行高温固化。
如图4和图5所示，本实施例中，在步骤S01中，基片3预处理包括：对基片3进行精密抛光，并对其表面进行超声清洗，放入离子束镀膜机，进行离子束轰击清洗以消除表面的附着杂质，如油污、颗粒等。
本实施例中，在步骤S01中，在对基片3进行预处理后，制备过渡薄膜层4后再制备点火薄膜层5。其中采用离子束溅射法进行点火薄膜层5和过渡薄膜层4的制备，在其它实施例中也可以采用磁控溅射法或电子束蒸发法或化学气相沉积法进行制备。
本实施例中，过渡薄膜层4的材料为Al2O3；厚度为50nm～100nm。。
本实施例中，基片3为抛光99瓷，电极塞1为Φ10mm陶瓷塞，极针2为20mm长的Φ1柯伐合金。
本发明的直插式薄膜桥点火器中的点火薄膜桥区7的尺寸可根据实际需求进行优化，整个电阻表面无引线焊盘，点火器在工作时，火药填充在桥区中间，当通电后，引爆火药。
本发明的直插式薄膜桥点火器既可通过微机械加工技术实现点火电阻单元的批量化，又能利用点涂银浆直插技术，实现各点火元件的整合，能够避免现有引线断裂或脱落等情况，特别适用于民用安全气囊、微型爆破等领域；另外有利于提高加工工艺的一致性和点火器使用的可靠性水平，并可实现批量化生产，有效降低制造成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直插式薄膜桥点火器，其特征在于，包括电极塞（1）、极针（2）和基片（3），所述基片（3）的上表面制备有点火薄膜层（5），所述基片（3）的下表面与所述电极塞（1）贴合，所述电极塞（1）上设置有插孔（11），所述插孔（11）依次贯穿所述基片（3）和点火薄膜层（5），所述极针（2）插设在所述插孔（11）内且其一端与所述点火薄膜层（5）固化导通。
2.根据权利要求1所述的直插式薄膜桥点火器，其特征在于，所述基片（3）上表面与所述点火薄膜层（5）之间制备有过渡薄膜层（4）。
3.根据权利要求2所述的直插式薄膜桥点火器，其特征在于，所述点火薄膜层（5）为TaN；所述过渡层薄膜层（4）为Al2O3。
4.根据权利要求1或2或3所述的直插式薄膜桥点火器，其特征在于，所述极针（2）与所述点火薄膜层（5）之间通过导电浆料（6）进行固化导通。
5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的直插式薄膜桥点火器的制备方法，其特征在于，步骤为：
S01、开始，对基片（3）进行预处理，在预处理的基片（3）上制备点火薄膜层（5）；
S02、制备掩膜（8），并通过干法刻蚀得到点火薄膜桥；
S03、旋涂滴胶以保护基片（3）表面，并烘干；
S04、在基片（3）上激光打孔得到插孔（11），并去胶清洗并烘干；
S05、将极针（2）插入至插孔（11）内，并将一端与点火薄膜层（5）进行固化导通。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S01中，基片（3）预处理包括：对基片（3）进行抛光，并对其表面进行超声波清洗以消除表面的附着杂质。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S01中，在对基片（3）进行预处理后，制备过渡薄膜层（4）后再制备点火薄膜层（5）。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述过渡薄膜层（4）的材料为Al2O3，厚度为100～150mm。
9.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S05中，极针（2）的一端与点火薄膜层（5）之间通过导电浆料（6）进行导通，并在预设温度下进行固化。
10.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤S01中，采用离子束溅射法或磁控溅射法或电子束蒸发法或化学气相沉积法进行点火薄膜层的制备。
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