CN109945746A - 片式爆炸箔的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片式爆炸箔的制备方法，包括以下步骤：在基板上沉积第一复合金属膜作为换能元；采用光刻工艺，刻蚀所述第一复合金属膜，制备换能元图形阵列；所述第一复合金属膜上沉积复合聚合物薄膜，在所述聚合物薄膜上沉积第二复合金属膜，制成聚合物/金属复合飞片层；采用光刻工艺，刻蚀所述第二复合金属膜，制备金属飞片图形阵列；使用环氧型光刻胶，采用光刻工艺制成加速膛；采用热处理工艺，固化所述加速膛；刻蚀所述聚合物薄膜，将爆炸箔焊盘区露出；将片式爆炸箔图形阵列分割成至少两个小单元。将爆炸箔、飞片层、加速膛一体化制备，采用本发明的方法极大的提高了生产效率，且制备的爆炸箔降低了发火能量，具有良好的稳定性和环境适应性。

Description

片式爆炸箔的制备方法

技术领域

本发明属于直列式爆炸箔领域，具体涉及一种片式爆炸箔的制备方法。

背景技术

现代战争环境日趋恶化，这对武器系统的安全性、可靠性、功能性提出了更高的要求。直列式爆炸箔起爆系统突破了传统起爆器中敏感起爆药剂及松装猛炸药的限制，换能元不与炸药直接接触，直接起爆钝感弹药，具备高安全性、高可靠性、耐机械冲击、抗射频、静电、杂散电流及电磁干扰等优点，在武器系统中具有广泛应用前景。

美国及欧洲各强国经过数十年的研究，采用集成化技术实现了直列式爆炸箔起爆系统的产品的集成化、小型化设计，已经型谱化，能满足各种型号导弹、钝感弹药战斗部和固体火箭发动机的需求。然而目前，国内直列式爆炸箔起爆系统体积大，起爆电压高达几千伏，且成本昂贵，难以实现大范围应用于常规武器。爆炸箔作为直列式起爆系统的核心元件，直接制约着国内直列式起爆技术的发展。

片式爆炸箔由爆炸箔、飞片层、加速膛组成，国内大部分爆炸箔所用飞片层及加速膛采用手工粘贴、对位，装配过程复杂，难以实现大批量生产，且产品一致性差在复杂环境稳定性不佳、发火能量高，因此，降低生产成本、提高生产效率、降低发火能量成为爆炸箔芯片亟待解决的三大难题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种片式爆炸箔的制备方法，采用全薄膜工艺优化制备过程，将爆炸箔、飞片层、加速膛一体化制备，采用本发明的方法极大的提高了生产效率，且制备的爆炸箔降低了发火能量，且在复杂使用环境中具有良好的稳定性和环境适应性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括以下步骤：

a、在基板上沉积第一复合金属膜作为换能元，其依次包括黏附层、功能层和保护层，保护层能防止功能层中材料氧化，极大程度提高了爆炸箔芯片桥区电阻的稳定性及环境适宜性，同时有利于后期焊接组装；

b、采用光刻工艺，刻蚀所述第一复合金属膜，制备换能元图形阵列，使得得到的爆炸箔图形精度高，一致性好，利于批量生产，通过改变光刻版，便于制备不同桥区图形、不同外形尺寸爆炸箔。

c、所述第一复合金属膜上沉积复合聚合物薄膜，在所述聚合物薄膜上沉积第二复合金属膜，制成聚合物/金属复合飞片层；

d、采用光刻工艺，刻蚀所述第二复合金属膜，制备金属飞片图形阵列；

e、使用环氧型光刻胶，采用光刻工艺制成加速膛阵列，替代现有加速膛单个对位装配过程；

f、采用热处理工艺，固化所述加速膛；

g、刻蚀所述聚合物薄膜，将爆炸箔焊盘区露出；

h、将片式爆炸箔图形阵列分割成至少两个小单元，这里的分割可以采用砂轮划片或激光切割，这里的片式爆炸箔图形阵列包括换能元图形阵列、金属飞片图形阵列、加速膛和聚合物薄膜图形阵列。

进一步的，步骤a中，所述基板为陶瓷基板或玻璃基板，本发明中优选的，在基板上沉积第一复合金属膜前，将所述基板清洗干净，清洗为本领域技术人员常规清洗手段，这里不做详细赘述。

进一步的，步骤a中，所述第一复合金属膜的厚度为1～8μm，其依次包括黏附层、功能层和保护层，所述黏附层沉积在所述基板上。

优选的，所述黏附层为WTi、Ti、Cr、NiCr中的一种，所述功能层为Cu或Al，所述保护层为Au。

本申请中将聚合物和金属膜组成复合飞片层，从而替代现有飞片层单个对位粘贴过程。

具体的，步骤c中，所述聚合物薄膜的厚度为5～50μm，其为Parylene膜或聚酰亚胺膜，所述Parylene膜采用化学气相沉积法沉积，所述聚酰亚胺膜采用热压法压合。

进一步的，步骤c中，所述第二复合金属膜的厚度为0.2～4μm，其依次包括黏附层、功能层和保护层，所述黏附层沉积在所述聚合物薄膜上。

优选的，所述所述黏附层为WTi、Ti、Cr、NiCr中的一种，所述功能层为Cu或Al，所述保护层为Au。

进一步的，步骤e中，所述环氧型光刻胶为Su8光刻胶，所述加速膛厚度为100～800μm，所述加速膛圆孔的孔径为200～1200μm。

进一步的，步骤f中，所述热处理工艺的温度为100～250℃，时间为30～120min，对加速膛热处理进行固化，可以有效加强加速膛和复合飞片层之间的附着力，加强加速膛在爆炸箔在复杂使用过程中的稳定性及环境适应性，更进一步的，本发明对热处理的温度和时间进行了优选，使得加速膛性能最佳。

进一步的，步骤g中，所述刻蚀采用激光刻蚀工艺或光刻工艺。本发明中当聚合物薄膜采用Parylene膜时，可采用激光刻蚀工艺；当聚合物薄膜采用聚酰亚胺膜时，可采用光刻工艺。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用物理气相沉积和光刻工艺制备第一复合金属膜爆炸箔阵列，爆炸箔桥区一致性好，利于批量化生产，优选的，选用Cu和Au为良好的爆炸箔材料，表面Au层能有效防止Cu层氧化，极大程度提高了爆炸箔芯片桥区电阻的稳定性及环境适宜性，同时有利于后期焊接组装。

2、本发明中的飞片层为聚合物/金属复合飞片层，当爆炸箔发生电爆炸驱动飞片时，金属飞片撞击炸药，产生更高的脉冲压力，有效提高飞片对炸药的起爆能力，降低发火能量。同时，金属飞片层能有利于提高加速膛与飞片层的结合力。

3、本发明采用激光刻蚀工艺或者光刻工艺，刻蚀聚合物薄膜，将爆炸箔焊盘露出，采用自动化设备，在不影响爆炸箔焊盘焊接和导通能力的情况下，将焊盘区域聚合物薄膜去除，焊盘图形精度高，焊接可靠性高，实现批量化生产。

4、本发明采用环氧型光刻胶采用光刻工艺，制成加速膛，对位精度高，加速膛圆孔表面洁净无残留，垂直度高，能有效切除复合飞片层，同时免除后期直列式爆炸箔起爆系统加速膛的装配过程，实现批量化生产。

附图说明

图1为本发明片式爆炸箔的分离结构示意图；

图2为本发明片式爆炸箔的整体结构示意图。

图中：1-基板，2-爆炸箔焊盘区，3-爆炸箔桥区，4-聚合物薄膜，5-第二复合金属膜，6-加速膛。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，本申请中的片式爆炸箔的分离结构示意图，采用本发明的制备方法，首先在基板1上沉积第一复合金属膜后，刻蚀第一复合金属膜形成爆炸箔焊盘区2和爆炸箔桥区3，然后在爆炸箔焊盘区2和爆炸箔桥区3上再依次沉积聚合物薄膜4和第二复合金属膜5，首先采用光刻工艺刻蚀第二复合金属膜5，制出金属飞片层的图形阵列，然后采用光刻工艺，制成加速膛6，加速膛6圆孔位于爆炸箔桥区3正上方，热处理固化加速膛6后，刻蚀聚合物薄膜4，将爆炸箔焊盘区2露出，如图2所示，最后将片式爆炸箔图形阵列切割成独立的小单元。

实施例1

本实施例中片式爆炸箔的制备步骤如下：

a、在洁净的陶瓷基板上采用物理气相沉积法依次沉积WTi层、Cu层和Au层，形成总厚度为1～8μm的WTi/Cu/Au复合金属膜(第一复合金属膜)作为换能元；

b、采用光刻工艺，刻蚀WTi/Cu/Au复合金属膜(第一复合金属膜)，制备爆炸箔图形阵列，形成爆炸箔焊盘区和爆炸箔桥区；

c、在WTi/Cu/Au复合金属膜(第一复合金属膜)上采用化学气相沉积法沉积厚度为5～50μm的Parylene膜，然后在Parylene膜上采用物理气相沉积法沉积总厚度为0.2～4μm的WTi/Cu/Au复合金属膜(第二复合金属膜)，形成聚合物/金属复合飞片层；

d、采用光刻工艺，刻蚀WTi/Cu/Au复合金属膜(第二复合金属膜)，制备金属飞片图形阵列；

e、采用光刻工艺，使用Su8光刻胶制成厚度为100～800μm的加速膛，加速膛孔径为200～1200μm，加速膛圆孔位于爆炸箔桥区正上方；

f、于100～250℃热处理30～120min固化加速膛，加强加速膛与飞片层之间的附着力；

g、采用激光刻蚀工艺，刻蚀Parylene膜，将爆炸箔焊盘区露出；

h、采用砂轮划片将片式爆炸箔图形阵列切割成至少两个小单元。

实施例2

本实施例中片式爆炸箔的制备步骤如下：

a、在洁净的玻璃基板上采用物理气相沉积法依次沉积NiCr层、Al层和Au层，形成总厚度为1～8μm的NiCr/Al/Au复合金属膜(第一复合金属膜)作为换能元；

b、采用光刻工艺，刻蚀NiCr/Al/Au复合金属膜(第一复合金属膜)，制备爆炸箔图形阵列，形成爆炸箔焊盘区和爆炸箔桥区；

c、在NiCr/Al/Au复合金属膜(第一复合金属膜)上采用热压法压合厚度为5～50μm的聚酰亚胺膜，然后在聚酰亚胺膜上采用物理气相沉积法沉积总厚度为0.2～4μm的NiCr/Al/Au复合金属膜(第二复合金属膜)，形成聚合物/金属复合飞片层；

d、采用光刻工艺，刻蚀NiCr/Al/Au复合金属膜(第二复合金属膜)，制备金属飞片图形阵列；

e、采用光刻工艺，使用Su8光刻胶制成厚度为100～800μm的加速膛，加速膛孔径为200～1200μm，加速膛圆孔位于爆炸箔桥区正上方；

f、于100～250℃热处理30～120min固化加速膛，加强加速膛与飞片层之间的附着力；

g、采用光刻工艺，刻蚀聚酰亚胺膜，将爆炸箔焊盘区露出；

h、采用激光切割将片式爆炸箔图形阵列切割成至少两个小单元。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种片式爆炸箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在基板上沉积第一复合金属膜作为换能元；

b、采用光刻工艺，刻蚀所述第一复合金属膜，制备换能元图形阵列；

c、所述第一复合金属膜上沉积复合聚合物薄膜，在所述聚合物薄膜上沉积第二复合金属膜，制成聚合物/金属复合飞片层；

d、采用光刻工艺，刻蚀所述第二复合金属膜，制备金属飞片图形阵列；

e、使用环氧型光刻胶，采用光刻工艺制成加速膛；

f、采用热处理工艺，固化所述加速膛；

g、刻蚀所述聚合物薄膜，将爆炸箔焊盘区露出；

h、将片式爆炸箔图形阵列分割成至少两个小单元。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述基板为陶瓷基板或玻璃基板。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述第一复合金属膜的厚度为1～8μm，其依次包括黏附层、功能层和保护层，所述黏附层沉积在所述基板上。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述黏附层为WTi、Ti、Cr、NiCr中的一种，所述功能层为Cu或Al，所述保护层为Au。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述聚合物薄膜的厚度为5～50μm，其为Parylene膜或聚酰亚胺膜，所述Parylene膜采用化学气相沉积法沉积，所述聚酰亚胺膜采用热压法压合。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述第二复合金属膜的厚度为0.2～4μm，其依次包括黏附层、功能层和保护层，所述黏附层沉积在所述聚合物薄膜上。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述黏附层为WTi、Ti、Cr、NiCr中的一种，所述功能层为Cu或Al，所述保护层为Au。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤e中，所述环氧型光刻胶为Su8光刻胶，所述加速膛的厚度为100～800μm，所述加速膛的孔径为200～1200μm。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤f中，所述热处理工艺的温度为100～250℃，时间为30～120min。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤g中，所述刻蚀采用激光刻蚀工艺或光刻工艺。