CN109341445B - 一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于火工品领域中的电子雷管类别技术领域，具体一种对电子雷管控制模块电路进行保护的结构，通过在电子控制模块的外部增加金属套管实现对电子控制模块提供良好的外界作用力的保护，以及将在爆破过程中所产生的电磁干扰信号分流到金属套管上进行释放，采用此种方式达到保护电子控制模块的目的，杜绝电子雷管爆破过程中产生的盲炮现象。

Description

一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的方法及结构

技术领域

本发明涉及火工品领域中的电子雷管类别技术领域，具体是一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的方法及结构。

背景技术

电子雷管已经在国内开始广泛使用，其一般为0.3mm左右壁厚的金属管作为雷管管体，其外径约在6.5-8mm，电子控制模块安装于该金属管内受其保护。电子雷管生产质控措施多，与传统产品对比，延时精确且安全性高，但在使用过程中暴露出在一定环境下，特别是炮孔间距小于30cm的情况下拒爆率高的缺陷，经认真分析，主要是两个原因导致：一是起爆延时网络中先爆的雷管、炸药形成的爆轰波、高压气体和高速碎石作用在后爆雷管管体上，挤压雷管管体内部电子控制模块，而该模块主要由各电子元件构成，强度不够，经常在这种情况下出现扭曲变形甚至断裂，导致雷管出现盲炮；二是起爆延时网络中先爆的雷管、炸药与岩石综合作用会生成强烈的电磁干扰，这样的干扰由未爆电子雷管的两根脚线导入了电子雷管内部，干扰电压峰值可达1千伏特以上，造成雷管管体内部电子控制模块对雷管外壳金属管局部放电，也导致内部电子控制模块不能正常延时点火，造成盲炮。

针对上述问题，技术人员提出如下方法，增加了内部电子控制模块抗机械作用能力，并实现对管体内部电子控制模块的抗电磁干扰保护。

发明内容

针对上述问题，本发明提出如下技术方案，目的是增加电子雷管内部电子控制模块抗机械作用能力，并实现对管体内部电子控制模块的抗电磁干扰保护。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种对电子雷管控制模块进行保护的方法，采用金属套管对电子雷管电路进行保护的方法，其特征在于：在电路板外部加上封胶体，同时将金属管与电子雷管控制模块的其中一个脚线输入端进行连接，实现对电子雷管控制模块进行电磁干扰保护和机械外力保护。

在金属套管与电子模块外部的封胶体在点火桥丝出形成一个单向开放的腔体，通过在该腔体注入液态点火药后，直接进行烘干固化，使金属套管形成的腔体可将点火药起爆能量向头部集中射流，提高起爆能力。

一种对电子雷管控制模块进行保护的结构，包括电子雷管控制模块、电子雷管控制模块电路外部封胶体、金属套管、其中电子雷管控制模块包括电子控制模块的脚线输入端、桥丝端子，电路板，所述的电子控制模块的脚线输入端共两个，金属套管与电子控制模块的脚线输入端连接于连接点A，桥丝端子前端与金属套管内腔形成一个单向开放区域，具体如图3所示，进一步，这里所述的金属套管，其外壁绝缘，以避免电子雷管组网通信失败。

一种对电子雷管控制模块进行保护的结构，包括电子雷管控制模块、电子雷管控制模块电路外部封胶体、金属套管、其中，电路板与接地弹片连接于连接点B，其中贴片电容、贴片电阻安装与电路板上，与接地弹片为串联方式，封胶体对电路板封装时漏出接触片，金属套管内壁与接地弹片通过接触片导通连接于连接点C，桥丝端子前端与金属套管内腔形成一个单向开放区域，具体如图6所示，其中，所述的贴片电容，其电容值在0.1nf-10nf。

进一步，所述的单向开放区域，在单向开放区域注入点火药，在此单向开放区域注入液态点火药，然后直接进行烘干固化，此种方式降低了常规点火头蘸药操作复杂，安全性低、外形不一致的问题，单向开放区域可将点火药起爆能量向头部集中射流，提高起爆能力，同时金属套管给点火药提供良好保护。

进一步，所述的封胶体，封胶外形为圆柱体，具体是通过低压注塑工艺进行封胶，封胶外形为规则圆柱体，封胶体外部尺寸小于金属套管内径，便于金属套管套入。

进一步，所述的金属套管，内壁导电，以实现金属管与电子雷管控制模块其中一个脚线输入端连接；金属管壁厚大于0.3mm，选用机械强度高的材质，例如高碳钢。

进一步，所述的对电子雷管控制模块电路进行保护的结构，还包括对电子控制模块的主控芯片及电子元件进行高密度SIP封装，得到独立的控制模组。

进一步，所述的独立的控制模组，将其安装到电子雷管控制模块电路板上。

进一步，所述的对电子控制模块的主控芯片及电子元件进行高密度SIP封装(如图7所示)，是在基板上安装主控芯片晶元、贴片电容A、贴片电容B、贴片电阻A、二极管晶元，其中贴片电容A和贴片电容B，贴片电阻通过表面贴装技术安装到基板上，然后将主控芯片晶元，二极管晶元固定到基板上，再进行绑定打线将晶元和基板上的电路进行连接，封装完成的示意图如图8所示，其中包括封装完成后外漏的焊盘，封装外部的塑料填充物，此SIP封装通过焊盘焊接到电子控制模块的电路板上，电子控制模块的高密度SIP封装可以缩小电子元件占用空间，减少电子元件表面贴装工序，提高电子模块稳定性。

进一步，所述的独立的控制模组，将其安装到电子雷管控制模块电路上(如图9所示)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

按照本发明采用多种方法实现对对电子雷管控制模块进行保护，具有以下优点：对电子雷管控制模块电路进行封胶保护处理后套上金属套管，即如实施例1的方案，该方法简单方便；进一步，也可通过在电子控制模块上增加贴片电容、贴片电阻和接地弹片组合方式与金属套管进行间接连接，通过接地弹片一端连接在电子控制电路板上，与贴片电容、贴片电阻进行串联连接，接地弹片另一端连接在金属管内壁上，这样的间接连接对无该金属管外表面是否导电无要求，节省了对绝缘材料的使用、降低金属套管生产难度，且接地弹片与金属套管的连接更方便可靠，如实施例2所示。也可以对子雷管控制模块电路部分电子元件进行高密度SIP封装，再贴装到电路板上，在电子控制模块电路板上明显减少了表面贴装的元件，节省电路板空间，可显著提高电子元件生产质量，同时给电子控制模块电路优化设计和工艺优化提供扩展空间。

综合上述，本发明可以给电子控制模块提供外力保护，使得电子元件免于受到爆破作用力挤压；其次，将电磁干扰信号从电子雷管脚线分流到金属套管上进行释放；再次，金属套管与电子控制模块的桥丝端子形成的单向开放区域，可作为后期注入点火药提供一个规则区域，只需将液态点火药注入该区域后进行烘干固化即可，此金属套管能很好保护到点火药在后期装配过程不被损坏，同时还能集中点火药起爆能量往前端形成射流，提高起爆能力。采用的高密度封装，使得电子控制模块的元件大为减少，降低元件贴装工艺难度，提高生产效率和电子雷管产品整体质量的稳定性。

附图说明

附图1为本发明中不带接地弹片电子控制模块表面贴装和其他元器件焊接完成的产品示意图；

附图2为本发明中不带接地弹片电子控制模块封胶完成的产品示意图；

附图3为本发明中不带接地弹片电子控制模块套上金属套管后的示意图

附图4是本发明中带接地弹片电子控制模块表面贴装和其他元器件焊接完成的产品示意图；

附图5是本发明中带接地弹片电子控制模块封胶完成的产品示意图；

附图6是本发明中带接地弹片电子控制模块套上金属管后的产品示意图；

附图7是本发明中采用高密度SIP封装的布局示意图；

附图8是本发明中采用高密度SIP封装模块的产品示意图；

附图9是本发明中带接地弹片电子控制模块采用高密度SIP封装成品示意图；

附图10是本发明中不带接地弹片电子控制模块采用高密度SIP封装成品示意图。

具体实施方式

以下实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

结合本发明的附图说明，详细介绍本方法的实现方式：

实施例1

如附图1为不带弹片电子控制模块电子元器件贴装完成后的示意图，101为电子控制模块的脚线输入端，共两个。102为起爆电子雷管用的桥丝端子，其中102是和其他电子元器件一起通过表面贴装技术完成，101为通过插件焊接的方式焊接到电路板上。

附图2为不带接地弹片电子控制模块封胶后的示意图，其中201 为外部封胶体，在电子元器件全部贴装完成后放入专用封胶模具进行低压注塑封胶，将电子元器件全部封装成一个规则的圆柱体，202为电路板部分。

如附图3所示，将封胶完成的电子控制模块装入金属套管，金属套管301内壁保证刚好套入封胶体，外部尺寸保证可以在后期装雷管时不受影响。装入金属套管后，桥丝端子102前端与金属套管内腔形成一个单向开放区域302，可在302区域注入起爆用的点火药，如此便降低了后期生产需要增加蘸药的生产难度，同时金属管给点火药提供一个良好的保护，在后期装配过程中不易被损坏，在起爆时集中点火药起爆能量向前端形成射流，提高起爆能力。金属套管和电子控制模块的其中一条脚线输入端连接与连接点A 303，可采用焊接完成。如此，在爆破过程产生外力作用时，金属套管能很好保护电子控制模块不发生变形和碰撞，保证电子元件工作环境的稳定；当发生电磁干扰信号从电子雷管脚线端进入时，通过脚线输入端与金属管连接点A 303位置传输到金属套管上进行释放，从而保证电子模块不被爆破过程产生的电磁干扰信号影响。这样便实现了对电子模块提供保护的目的，避免电子雷管因为起爆过程产生的干扰而导致发生盲炮。

实施例2：

如附图4所示为带接地弹片电子控制模块元器件贴装完成的产品示意图，元件生产的实现方式均和本发明中提到的实施例1保持一致。 401为接地弹片,其中接地弹片401通过接触片402和金属套管内壁进行导通连接，接地弹片401与电路板1的通过连接点B 403连接，通过焊接完成，贴片电容404，贴片电阻405通过表面贴装技术安装在电路板1上，与接地弹片401为串联方式，封胶体201对电路板202封装时漏出接触片402，即接地弹片401通过接触片402连接到金属套管内壁，同时在连接点B 403处导入到电路板经过贴片电容404进入到控制电路板内部，这样便实现了电子控制模块和金属套管的间接连接。

如附图5所示，为封胶后带弹片电子模块封胶完成后的示意图，其中201为外部封胶体，保证在封胶完成后接触片402不能被封胶材料遮挡，在装入金属套管时才能保证接触片和金属套管内壁进行导通。

如附图6所示，为带接地弹片电子控制模块装入金属套管后的示意图，301为金属套管，装入金属套管后，桥丝端子102前端与金属套管内腔形成一个单向开放区域302，可在302区域注入起爆用的点火药，如此便降低了后期生产需要增加蘸药的生产难度，同时金属管给点火药提供一个良好的保护，在后期装配过程中不易被损坏，在起爆时集中点火药起爆能量向前端形成射流，提高起爆能力。接触片402 与金属管301的连接连接于连接点C603，在装入金属管时，接触片自然回弹，通过自身弹力保持与金属管内壁保证导通。

实施例3

对于高密度SIP封装结构，作为将独立的控制模组安装到电子控制模块中的另一种技术方案，具体实施如下：

如附图7所示，在基板701上安装了主控芯片晶元704、贴片电容A 702和贴片电容703、贴片电阻A 705、二极管晶元706；贴片电容A 702 和贴片电容703，贴片电阻A 705通过表面贴装技术安装到基板701 上，然后将主控芯片晶元704，二极管晶元706固定到基板701上，再进行绑定打线将晶元和基板701上的电路进行连接。

附图8为SIP整体封装完成后示意图，801为封装完成后外漏的焊盘，802为封装外部的塑料填充物，此SIP封装通过焊盘801焊接到电子控制模块的电路板1上。

如附图9所示，为本发明带弹片的电子控制模块采用高密度SIP 封装模块901，接着采用实施例2的方式进行后续操作，在电子控制模块电路板上明显减少了表面贴装的元件，节省电路板空间，可显著提高电子元件生产质量，同时给电子控制模块电路优化设计和工艺优化提供扩展空间。

实施例4

如附图10所示，为本发明不带弹片的电子控制模块采用高密度 SIP封装模块901，随后按照实施例1的方式进行后续加工，本实施例在电子控制模块电路板上大大减少了表面贴装的元件，节省电路板空间，减少生产工艺流程，此种方式可显著提高电子元件生产质量，同时给电子控制模块电路优化设计和工艺优化提供扩展空间。

对于实施例3-4两种实施例所描述的金属套管与电子控制模块的连接方式，在此详细介绍两种方式的电路原理：

本发明中接地弹片和金属套管内壁连接的电气原理，脚线输入端为电子控制模块连接电子雷管起爆控制器，C1和C2为贴片电容，电容取值为0.1nf-10nf，R1和R2为贴片电阻，电阻取值为50KΩ-500KΩ， D为点火桥丝。R1和C1,R2和C2串联后并在输入脚线上，然后通过接地弹片连接到金属套管上，接地弹片与贴片电阻和贴片电容为串联连接，如此实现了金属套管和电子控制模块的间接连接，这样在正常对电子雷管通讯控制时，并联在脚线上的R1，R2，C1，C2不会产生影响。当有电磁干扰信号从脚线输入时，通过R1，R2，C1，C2经过接地弹片分流到金属套管上进行释放，从而给模块控制电路提供保护，保证模块控制电路正常工作，正常可靠的将起爆指令送达点火桥丝D上，杜绝电子雷管因为电磁干扰而产生的拒爆现象。

本发明中金属套管和电子控制模块脚线其中一条连接的线路连接方式，将脚线输入端的其中一条与金属套管进行连接，此种方式金属套管外壁需作绝缘处理。通过此种方式将从脚线输入的电磁干扰信号分流到金属套管上进行释放，从而给模块控制电路提供保护，使得模块控制电路正常工作，正常可靠的将起爆指令送达点火桥丝D上，杜绝电子雷管因为电磁干扰而产生的拒爆现象。

Claims (8)

1.一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的方法，其特征在于：在电路板外部加上封胶体，同时将金属管与电子雷管控制模块的其中一个脚线输入端进行连接，实现对电子雷管控制模块进行电磁干扰保护和机械外力保护；在金属套管与电路板外部的封胶体在点火桥丝处形成一个单向开放的腔体，通过在该腔体注入液态点火药后，直接进行烘干固化，使金属套管形成的腔体可将点火药起爆能量向头部集中射流，提高起爆能力。

2.一种实现如权利要求1所述的方法的采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，包括电子雷管控制模块（1）、电子雷管控制模块电路外部封胶体（201）、金属套管（301）、其中电子雷管控制模块（1）包括电子控制模块的脚线输入端（101）、桥丝端子（102），电路板（202），所述的电子控制模块的脚线输入端（101）共两个，金属套管（301）与电子控制模块的脚线输入端（101）连接于连接点A（303），桥丝端子（102）前端与金属套管（301）内腔形成一个单向开放区域（302）。

3.根据权利要求2所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，电路板（202）与接地弹片（401）连接于连接点B（403），其中贴片电容（404）、贴片电阻（405）安装与电路板（202）上，与接地弹片（401）为串联方式，封胶体（201）对电路板（202）封装时漏出接触片（402），金属套管（301）内壁与接地弹片（401）通过接触片（402）导通连接于连接点C(603)，桥丝端子（102）前端与金属套管（301）内腔形成一个单向开放区域（302）。

4.根据权利要求2或3所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，所述的单向开放区域（302），在单向开放区域（302）注入点火药。

5.根据权利要求2或3所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，所述的封胶体（201），封胶外形为圆柱体。

6.根据权利要求2所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，还包括对电子控制模块的主控芯片及电子元件进行高密度SIP封装，得到独立的控制模组。

7.根据权利要求6所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，所述的独立的控制模组，将其安装到电路板上。

8.根据权利要求6所述的一种采用金属套管对电子雷管电路进行保护的结构，其特征在于，所述的对电子控制模块的主控芯片及电子元件进行高密度SIP封装，是在基板（701）上安装主控芯片晶元（704）、贴片电容A （702）、贴片电容B（703）、贴片电阻A（705）、二极管晶元（706），其中贴片电容A （702）和贴片电容B（703），贴片电阻A（705）通过表面贴装技术安装到基板（701）上，然后将主控芯片晶元（704），二极管晶元（706）固定到基板（701）上，再进行绑定打线将主控芯片晶元（704）、二极管晶元（706）和基板（701）上的电路进行连接。