CN110411285B - 集成单触发开关的爆炸箔超压芯片及其起爆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于起爆领域，特别是一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片及其起爆装置。包括集成在同一个陶瓷基底上的单触发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爆炸箔阵列区，所述爆炸箔阵列区由多个爆炸箔串联之后并联形成。本发明芯片内采用多个爆炸箔并联的方式，利用多个爆炸箔分别驱动多个飞片冲击起爆多个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单触发开关，将开关的低压触发回路和爆炸箔超压芯片的高压主回路分开，从而降低了主回路的起爆能量。

Description

集成单触发开关的爆炸箔超压芯片及其起爆装置
技术领域
本发明属于起爆领域，特别是一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片及其起爆装置。
背景技术
高能、钝感起爆是爆炸力学的研究方向之一。如何实现高能、钝感起爆一直是国内外爆炸力学研究者努力的方向。爆炸箔起爆器(Exploding Foil Initiator,EFI)其始发装药是直列式许用HNS炸药，是一种典型的钝感起爆方式。主要包括基板、爆炸桥箔、飞片、加速膛和药剂。由于爆炸箔起爆器中不含敏感的起爆药，所用装药的感度与高密度猛炸药相当，因此整个起爆系统具有较高的安全性与可靠性。广泛的应用于核武器的引爆系统，以及反坦克导弹、空空导弹、鱼雷等武器装备。另外，爆炸箔起爆技术在灵巧弹药、火箭发动机点火系统、多点起爆(点火)控制系统中将起到越来越重要的作用。
尽管爆炸箔起爆器的相关研究已经取得了显著进展，但是仍然有诸多问题值得深入探索和研究，其中较为突出的是爆炸箔起爆器能量利用率太低，系统必须使用大容量电容、高起爆电压，才能实现起爆过程，这极大的限制了起爆系统体积的减小。此外，由于钝感弹药对热、撞击、弹药攻击等剧烈的外界刺激表现出良好的稳定性，更加适应未来战争的需要，是近年来国内外武器及弹药系统研究的热点之一。
传统结构形式的爆炸箔起爆器是将各分立器件经手工组合装配而成，效率低、体积大、能耗高、价格高；同时传统的爆炸箔起爆器其HNS药剂输出端面压力约为5GPa，而TATB等钝感炸药临界起爆压力通常要求大于18GPa，如果不加传爆、扩爆序列，爆炸箔起爆器不能直接起爆钝感炸药。因此，如何使爆炸箔起爆器达到低能、钝感、可靠起爆，并使其广泛应用于直列式固体火箭发动机点火和小口径、低造价钝感弹药起爆系统中，是目前亟待解决的问题。
马赫反射是一种常见的产生超压爆轰的方式。当多个爆轰波以一定角度相互作用时，可能出现非正规反射和正规反射。当碰撞条件满足非正规反射时(主要由爆轰波结构与入射角决定)会产生新的爆轰波阵面，此即为马赫反射。马赫反射的爆轰波压力及速度将出现突跃，使钝感炸药在超出其引爆临界条件的强冲击作用下发生爆轰，该爆轰将不遵循传统的C-J爆轰过程，其爆轰参数(爆轰速度、爆轰压力等)远大于C-J爆轰，此即为“超压爆轰(Overdriven Detonation,ODD)”。而能使得炸药发生超压爆轰的芯片，定义为“超压芯片”。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片及其起爆装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片，包括集成在同一个陶瓷基底上的单触发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爆炸箔阵列区，所述爆炸箔阵列区由多个爆炸箔串联之后并联形成。
进一步的，所述陶瓷基底上设置金属TiW/Cu层，所述金属TiW/Cu层分为下电极区、爆炸箔阵列区和焊盘区，焊盘区又分为上电极焊盘、下电极焊盘、主回路高压焊盘；
所述金属TiW/Cu层上设置Parylene C层，所述Parylene C层对应下电极区的一侧上设置上电极TiW/Cu/Au，另一侧对应爆炸箔阵列区上设置Su8加速膛；
所述上电极TiW/Cu/Au上设置高压二级管，焊丝焊接在高压二极管和上电极焊盘两端，导带焊接在上电极TiW/Cu/Au和下电极焊盘两端；
所述下电极区以及其上的Parylene C层、上电极TiW/Cu/Au、高压二级管、焊丝、导带构成单触发开关单元；所述爆炸箔阵列区以及其上的Parylene C层、Su8加速膛构成爆炸箔超压芯片单元。
进一步的，所述下电极区与爆炸箔阵列区的一侧相连，主回路高压焊盘与爆炸箔阵列区的另一侧相连，上电极焊盘和下电极焊盘位于下电极区的上侧，且各自单独成型，不与其它区域相连。
进一步的，所述下电极区为矩形结构，爆炸箔阵列区是类似圆环形的结构，分为爆炸箔、过渡区和连接区，其中爆炸箔是爆炸箔阵列区中最窄的部位，为多个，连接方式为一半数量的爆炸箔先串联，然后再将串联的两部分爆炸箔并联；过渡区位于爆炸箔的两端，形状为等腰梯形，是爆炸箔由窄到宽的过渡区域；而连接区是爆炸箔阵列区中最宽的结构，位于两两过渡区之间，将整个爆炸箔阵列区封闭呈圆环形。
一种制备上述的芯片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，对陶瓷基底进行表面清洗，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，所述金属TiW/Cu层分为下电极区、爆炸箔阵列区和焊盘区，爆炸箔阵列区又包括爆炸箔、过渡区和连接区，焊盘区又分为上电极焊盘、下电极焊盘、主回路高压焊盘；
第二步，使用真空气相沉积技术沉积Parylene C层；
第三步，利用磁控溅射工艺在下电极区Parylene C层上，沉积上电极TiW/Cu/Au；
第四步，采用光刻工艺利用Su8光刻胶在爆炸箔阵列区上方的Parylene C层上制备带有4个小圆孔的Su8加速膛，圆孔中心与底部爆炸箔中心在同一垂线上；
第五步，利用导电银浆将高压二极管反向粘连在上电极TiW/Cu/Au上；
第六步，利用焊接工艺分别将焊丝焊在高压二极管和上电极焊盘两端，将导带焊在上电极区TiW/Cu/Au和下电极焊盘两端，制备得到集成单触发开关的爆炸箔超压芯片。
进一步的，所述Parylene C层厚度为25～50μm；上电极TiW/Cu/Au(4)中金属TiW厚度为0.1～0.2μm，Cu厚度为3.0～4.0μm，Au的厚度为0.1～0.2μm；所述Su8加速膛(5)的厚度为300～350μm，圆孔直径为560～600μm。
一种具有上述的芯片的起爆装置，包括集成单触发开关的爆炸箔超压芯片、炸药柱、主电容、触发电容、IGBT开关、贴片二极管、小阻值电阻、大阻值电阻、PCB板；
所述的炸药柱的数量与Su8加速膛的数量相同，炸药柱位于Su8加速膛上，SU-8加速膛上的小圆孔、炸药柱和爆炸箔在一条垂直线上；
所述触发电容、IGBT开关和单触发开关单元串联在一起，形成低压触发回路；主电容、爆炸箔超压芯片单元和单触发开关单元串联在一起，形成高压主回路；其中单触发开关单元作为两条回路的连接“纽带”，当IGBT开关导通时，触发电容开始放电，单触发开关单元中的高压二极管被击穿，使得单触发开关单元中的上、下电极导通，进而主电容开始放电，使得爆炸箔超压芯片单元作用。
进一步的，还包括药环，所述药环通过螺丝和螺母固定在PCB板上，药环设置在炸药柱的外侧，为炸药柱提供侧面约束。
进一步的，所述IGBT开关为两个，包括集电极、发射极和栅极，两个IGBT开关的集电极相连，两个IGBT开关的发射极相连，两个IGBT开关的栅极分别与两个小阻值电阻串联，两个大阻值电阻分别并联在两个IGBT开关的栅极和发射极两端，两对两两正极对接的贴片二极管分别并联在两个IGBT开关的栅极和发射极两端；
所述触发电容的正极与IGBT开关的集电极相连，触发电容的负极通过PCB板上的传输线与导带相连；所述IGBT开关的发射极通过PCB板上的传输线与焊丝相连；
所述主电容的正极通过PCB板上的传输线与主回路高压焊盘相连，主电容的负极通过PCB板上的传输线与导带相连。
进一步的，单触发开关单元耐压1500V，高压主回路电压为1400～1500V，低压触发回路电压600～650V，IGBT开关的触发电压15～17V。
本发明与现有技术相比，其显著优点如下：
(1)本发明所述集成单触发开关的爆炸箔超压芯片将单触发开关单元和爆炸箔超压芯片单元集成在同一个陶瓷基底上，减小了回路的电感；金属TiW/Cu层在单触发开关单元中作下电极，在爆炸箔超压芯片单元中作爆炸箔阵列区，Parylene C层在单触发开关单元中作上下电极间的绝缘层，在爆炸箔超压芯片单元中作飞片层，加速膛为利用Su8胶原位自组装，减少了工艺流程，成本低；高压二极管具有反向击穿特性，使开关能够抗杂散电流，具有本质的安全性；不含气体，能够承受高过载等复杂环境，并且适用于爆炸箔起爆系统一次作用的特点。
(2)爆炸箔超压芯片单元，将多个爆炸箔并联，利用多个爆炸箔分别驱动多个飞片，冲击起爆多个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。
(3)集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的起爆装置将集成单触发开关的爆炸箔超压芯片、炸药柱、药环、螺丝、螺母、主电容、触发电容、IGBT开关、贴片二极管、小阻值电阻、大阻值电阻、PCB板等零件组装在一起，缩小了起爆装置，可实现标准化批量生产。
附图说明
图1是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的立体图。
图2是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的俯视图。
图3是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的制作工艺流程图。
图4是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的起爆装置的立体图。
图5是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的起爆装置的俯视图。
图6是本发明集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的电路连接原理图。
其中1-陶瓷基底，2-金属TiW/Cu层，3-Parylene C层，4-上电极TiW/Cu/Au，5-Su8加速膛，6-高压二级管，7-焊丝，8-导带，9-下电极区，10-爆炸箔阵列区，10-1-爆炸箔、10-2-过渡区，10-3-连接区，11-焊盘区，11-1-上电极焊盘，11-2-下电极焊盘，11-3-主回路高压焊盘，12-炸药柱，13-药环，14-螺丝，15-螺母，16-主电容，17-触发电容，18-IGBT开关，19-贴片二极管，20-小阻值电阻，21-大阻值电阻，22-PCB板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片，所述芯片包括陶瓷基底1、金属TiW/Cu层2、Parylene C层3、上电极TiW/Cu/Au4、Su8加速膛5、高压二级管6、焊丝7和导带8；所述陶瓷基底1采用Al2O3陶瓷材料；所述金属TiW/Cu层2采用磁控溅射工艺沉积在陶瓷基底1上，其中金属TiW作为粘结层，厚度约为0.2μm，金属Cu厚度为3.4μm，金属TiW由于其极好的不同表面附着力使得金属Cu与陶瓷基底结合紧密；所述金属TiW/Cu层2分为下电极区9、爆炸箔阵列区10和焊盘区11，其中下电极区9为矩形结构，爆炸箔阵列区10又分为爆炸箔10-1、过渡区10-2和连接区10-3，其中爆炸箔10-1是爆炸箔阵列10中最窄的部位，尺寸为400μm×400μm；过渡区10-2是爆炸箔10-1两端由窄到宽的呈等腰梯形的过渡区域，连接区10-3是连接两两爆炸箔10-1的宽导带区域，焊盘区11又分为上电极焊盘11-1、下电极焊盘11-2、主回路高压焊盘11-3；所述Parylene C层3厚度为25μm，采用气相化学沉积工艺，沉积在金属TiW/Cu层2上，Parylene C层3在单触发开关单元中作为绝缘层，在爆炸箔超压芯片单元中作为飞片层；所述上电极TiW/Cu/Au4采用磁控溅射工艺沉积在Parylene C层3上，其中金属TiW作为粘结层，厚度约为0.2μm，Cu作为上电极，厚度约为3.4μm，Au层是防止Cu层的氧化，厚度约为0.1μm；所述Su8加速膛5采用紫外光刻工艺刻蚀在Parylene C层3上，厚度约为300μm，Su8加速膛5上带有四个小圆孔，圆孔直径为560μm，每个圆孔的中心与每个爆炸箔10-1的中心在同一垂线上；所述高压二极管6采用导电银浆反向粘贴在上电极TiW/Cu/Au4上；所述焊丝7一端焊接在高压二极管6上，一端焊在上电极焊盘11-1上；所述导带8一端焊在上电极TiW/Cu/Au4上，一端焊在下电极焊盘11-2上。
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的起爆装置，所述装置包括集成单触发开关的爆炸箔超压芯片、炸药柱12、药环13、螺丝14、螺母15、主电容16、触发电容17、IGBT开关18、贴片二极管19、小阻值电阻20、大阻值电阻21、PCB板22。
所述的炸药柱12个数为4个，尺寸为Φ4mm×H4mm，采用低感度单体猛炸药六硝基茋炸药HNS-Ⅳ，装药密度为理论密度的90％-95％，4个炸药柱放置在芯片的SU-8加速膛5上，且SU-8加速膛5上的小圆孔、炸药柱12和爆炸箔10-1三者在一条垂直线上；
所述药环13采用聚砜或亚克力材料，给4个炸药柱提供一个侧面约束作用；所述螺丝14、螺母15采塑料尼龙材料，目的是将药环13固定在PCB板22上；所述主电容16的容值为0.36μF～0.48μF，耐压值为2kV～3kV；所述触发电容17的容值为0.91μF，耐压值为900V；所述IGBT开关18数量为两个，两个开关的连接方式为并联；所述贴片二极管19数量为4个，二极管连接方式为两两正极对接；所述小阻值电阻20数量两个；所述大阻值电阻21数量两个；
集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的起爆装置的连接关系为：触发电容17、IGBT开关18和单触发开关单元串联在一起，形成低压触发回路；主电容16、爆炸箔超压芯片单元和单触发开关单元串联在一起，形成高压主回路。其中单触发开关单元作为两条回路的连接“纽带”，当IGBT开关18导通时，触发电容17开始放电，单触发开关单元中的高压二极管被击穿，使得单触发开关单元中的上、下电极导通，进而主电容16开始放电，使得爆炸箔超压芯片单元作用。
所述IGBT开关18包括集电极、发射极和栅极，两个IGBT开关18的集电极相连，两个IGBT开关18的发射极相连，两个IGBT开关18的栅极分别与两个小阻值电阻20串联，两个大阻值电阻21分别并联在两个IGBT开关18的栅极和发射极两端，两对两两正极对接的贴片二极管19分别并联在两个IGBT开关18的栅极和发射极两端；
所述触发电容17的正极与IGBT开关18的集电极相连，触发电容17负极通过PCB板上的传输线与导带8相连；所述IGBT开关18的发射极通过PCB板上的传输线与焊丝7相连；
所述主电容16的正极通过PCB板上的传输线与主回路高压焊盘11-3相连，主电容16的负极通过PCB板上的传输线与导带8相连；
所述的起爆装置，单触发开关单元耐压1500V，高压主回路电压为1400～1500V，低压触发回路电压600～650V，IGBT开关的触发电压15～17V。
实施例1
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片，如图1、图2所示。所述芯片包括陶瓷基底1、金属TiW/Cu层2、ParyleneC层3、上电极TiW/Cu/Au4、Su8加速膛5、高压二级管6、焊丝7和导带8；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9、爆炸箔阵列区10和焊盘区11，其中下电极区9为矩形结构，爆炸箔阵列区10是类似圆环形的结构，分为爆炸箔10-1、过渡区10-2和连接区10-3，其中爆炸箔10-1是爆炸箔阵列区10中最窄的部位，有四个，连接方式为两个爆炸箔10-1先串联，然后再将其并联；过渡区10-2为位于爆炸箔10-1的两端，形状为等腰梯形，是爆炸箔10-1由窄到宽的过渡区域；而连接区10-3是爆炸箔阵列区10中最宽的结构，位于两两过渡区10-2之间，将整个爆炸箔阵列区10封闭呈圆环形，焊盘区11又分为上电极焊盘11-1、下电极焊盘11-2、主回路高压焊盘11-3；下电极区9、爆炸箔阵列区10和焊盘区11三者的位置关系描述如下：下电极区9与爆炸箔阵列区10的左侧相连，主回路高压焊盘11-3与爆炸箔阵列区10的右侧相连，上电极焊盘11-1和下电极焊盘11-2位于下电极区9的上侧，且各自单独成型，不与其它区域相连；所述金属TiW/Cu层2上设置Parylene C层3；所述Parylene C层3上设置上电极TiW/Cu/Au4，所述Parylene C层3上为采用紫外光刻技术原位自组装的Su8加速膛5，其形状为不规则的矩形，且中间带有4个小圆孔；所述上电极TiW/Cu/Au4上设置高压二级管6，所述焊丝7一端焊接在高压二极管6上，一端焊在上电极焊盘11-1上；所述导带8一端焊在上电极TiW/Cu/Au4上，一端焊在下电极焊盘11-2上；所述下电极区9以及其上的Parylene C层3、上电极TiW/Cu/Au4、高压二级管6、焊丝7、导带8、上电极焊盘11-1和下电极焊盘11-2一起构成单触发开关单元，所述爆炸箔阵列区10以及其上的Parylene C层3、Su8加速膛5一起构成爆炸箔超压芯片单元。
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的制备方法，所述芯片单元的制作工艺采用磁控溅射、紫外光刻剥离等微细加工技术完成，其制作过程如图3所示：
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，所述金属TiW/Cu层2分为下电极区9、爆炸箔阵列区10和焊盘区11，爆炸箔阵列区10又包括爆炸箔10-1、过渡区10-2和连接区10-3，焊盘区11又分为上电极焊盘11-1、下电极焊盘11-2、主回路高压焊盘11-3；
第二步，使用真空气相沉积技术(CVD)沉积Parylene C层3厚度为25μm；
第三步，利用磁控溅射工艺在下电极区Parylene C层3上，沉积上电极TiW/Cu/Au4，其中金属TiW厚度为0.2μm，Cu厚度为3.4μm，Au的厚度为0.1μm；
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Parylene C层3上制备带有4个小圆孔的Su8加速膛5，厚度为300μm，圆孔直径为560μm，圆孔中心与底部爆炸箔10-1中心在同一垂线上；
第五步，利用导电银浆将高压二极管6反向粘连在上电极区TiW/Cu/Au4上；
第六步，利用焊接工艺分别将焊丝7焊在高压二极管6和上电极焊盘11-1两端，将导带8焊在上电极区TiW/Cu/Au4和下电极焊盘11-2两端，制备得到集成单触发开关的爆炸箔超压芯片。
一种集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的爆炸箔起爆装置，如图4、图5、图6所示，所述装置包括集成单触发开关的爆炸箔超压芯片、炸药柱12、药环13、螺丝14、螺母15、主电容16、触发电容17、IGBT开关18、贴片二极管19、小阻值电阻20、大阻值电阻21、PCB板22。所述的炸药柱12个数为4个，尺寸为Φ4mm×H4mm，四个炸药柱放置在芯片的SU-8加速膛5上，且SU-8加速膛5上的小圆孔、炸药柱12和爆炸箔10-1在一条垂直线上；所述药环13采用聚砜材料，给4个炸药柱提供一个侧面约束作用；所述螺丝14、螺母15为塑料尼龙材料，目的是将药环13固定在PCB板22上；所述主电容16的容值为0.36μF，耐压值为3000V；所述触发电容17的容值为0.91μF，耐压值为900V；所述IGBT开关18数量为两个，型号为IXYT80N90C3，两个开关的连接方式为并联；所述贴片二极管19数量为4个，型号为IN4746，二极管连接方式为两两正极对接；所述小阻值电阻20数量两个，其阻值为3.3Ω；所述大阻值电阻21数量两个，其阻值为10kΩ；
所述IGBT开关18包括集电极、发射极和栅极，两个IGBT开关18的集电极相连，两个IGBT开关18的发射极相连，两个IGBT开关18的栅极分别与两个小阻值电阻20串联，两个大阻值电阻21分别并联在两个IGBT开关18的栅极和发射极两端，两对两两正极对接的贴片二极管19分别并联在两个IGBT开关18的栅极和发射极两端；
所述触发电容17的正极与IGBT开关18的集电极相连，触发电容17负极通过PCB板上的传输线与导带8相连；所述IGBT开关18的发射极通过PCB板上的传输线与焊丝7相连；
所述主电容16的正极通过PCB板上的传输线与主回路高压焊盘11-3相连，主电容16的负极通过PCB板上的传输线与导带8相连；
所述的起爆装置，单触发开关单元耐压1500V，高压主回路电压为1400～1500V，低压触发回路电压600～650V，IGBT开关的触发电压15～17V。

Claims (3)

1.一种起爆装置，其特征在于，包括集成单触发开关的爆炸箔超压芯片、炸药柱（12）、主电容（16）、触发电容（17）、IGBT开关（18）、贴片二极管（19）、小阻值电阻（20）、大阻值电阻（21）、PCB板（22）；
集成单触发开关的爆炸箔超压芯片包括集成在同一个陶瓷基底（1）上的单触发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爆炸箔阵列区（10），所述爆炸箔阵列区（10）由多个爆炸箔串联之后并联形成；
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（9）、爆炸箔阵列区（10）和焊盘区（11），焊盘区（11）又分为上电极焊盘（11-1）、下电极焊盘（11-2）、主回路高压焊盘（11-3）；
所述金属TiW/Cu层（2）上设置Parylene C层（3），所述Parylene C层（3）对应下电极区（9）的一侧上设置上电极TiW/Cu/Au（4），另一侧对应爆炸箔阵列区（10）上设置Su8加速膛（5）；
所述上电极TiW/Cu/Au（4）上设置高压二级管（6），焊丝（7）焊接在高压二极管（6）和上电极焊盘（11-1）两端，导带（8）焊接在上电极TiW/Cu/Au（4）和下电极焊盘（11-2）两端；
所述下电极区（9）以及其上的Parylene C层（3）、上电极TiW/Cu/Au（4）、高压二级管（6）、焊丝（7）、导带（8）构成单触发开关单元；所述爆炸箔阵列区（10）以及其上的ParyleneC层（3）、Su8加速膛（5）构成爆炸箔超压芯片单元；
所述下电极区（9）与爆炸箔阵列区（10）的一侧相连，主回路高压焊盘（11-3）与爆炸箔阵列区（10）的另一侧相连，上电极焊盘（11-1）和下电极焊盘（11-2）位于下电极区（9）的上侧，且各自单独成型，不与其它区域相连；
所述下电极区（9）为矩形结构，爆炸箔阵列区（10）是圆环形的结构，分为爆炸箔（10-1）、过渡区（10-2）和连接区（10-3），其中爆炸箔（10-1）是爆炸箔阵列区（10）中最窄的部位，为多个，连接方式为一半数量的爆炸箔（10-1）先串联，然后再将串联的两部分爆炸箔（10-1）并联；过渡区（10-2）位于爆炸箔（10-1）的两端，形状为等腰梯形，是爆炸箔（10-1）由窄到宽的过渡区域；而连接区（10-3）是爆炸箔阵列区（10）中最宽的结构，位于两两过渡区（10-2）之间，将整个爆炸箔阵列区（10）封闭呈圆环形；
所述的炸药柱（12）的数量与Su8加速膛（5）的数量相同，炸药柱（12）位于Su8加速膛（5）上，SU8加速膛（5）上的小圆孔、炸药柱（12）和爆炸箔（10-1）在一条垂直线上；
所述触发电容（17）、IGBT开关（18）和单触发开关单元串联在一起，形成低压触发回路；主电容（16）、爆炸箔超压芯片单元和单触发开关单元串联在一起，形成高压主回路；其中单触发开关单元作为两条回路的连接“纽带”，当IGBT开关（18）导通时，触发电容（17）开始放电，单触发开关单元中的高压二极管被击穿，使得单触发开关单元中的上、下电极导通，进而主电容（16）开始放电，使得爆炸箔超压芯片单元作用；
还包括药环（13），所述药环（13）通过螺丝（14）和螺母（15）固定在PCB板（22）上，药环（13）设置在炸药柱（12）的外侧，为炸药柱（12）提供侧面约束；
所述IGBT开关（18）为两个，包括集电极、发射极和栅极，两个IGBT开关（18）的集电极相连，两个IGBT开关（18）的发射极相连，两个IGBT开关（18）的栅极分别与两个小阻值电阻（20）串联，两个大阻值电阻（21）分别并联在两个IGBT开关（18）的栅极和发射极两端，两对两两正极对接的贴片二极管（19）分别并联在两个IGBT开关（18）的栅极和发射极两端；
所述触发电容（17）的正极与IGBT开关（18）的集电极相连，触发电容（17）的负极通过PCB板上的传输线与导带（8）相连；所述IGBT开关（18）的发射极通过PCB板上的传输线与焊丝（7）相连；
所述主电容（16）的正极通过PCB板上的传输线与主回路高压焊盘（11-3）相连，主电容（16）的负极通过PCB板上的传输线与导带（8）相连；
单触发开关单元耐压1500V，高压主回路电压为1400~1500V，低压触发回路电压600~650V，IGBT开关（18）的触发电压15~17V。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，集成单触发开关的爆炸箔超压芯片的制备方法包括如下步骤：
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），所述金属TiW/Cu层（2）分为下电极区（9）、爆炸箔阵列区（10）和焊盘区（11），爆炸箔阵列区（10）又包括爆炸箔（10-1）、过渡区（10-2）和连接区（10-3），焊盘区（11）又分为上电极焊盘（11-1）、下电极焊盘（11-2）、主回路高压焊盘（11-3）；
第二步，使用真空气相沉积技术沉积Parylene C层（3）；
第三步，利用磁控溅射工艺在下电极区Parylene C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Parylene C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（10-1）中心在同一垂线上；
第五步，利用导电银浆将高压二极管（6）反向粘连在上电极TiW/Cu/Au（4）上；
第六步，利用焊接工艺分别将焊丝（7）焊在高压二极管（6）和上电极焊盘（11-1）两端，将导带（8）焊在上电极区TiW/Cu/Au（4）和下电极焊盘（11-2）两端，制备得到集成单触发开关的爆炸箔超压芯片。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Parylene C层（3）厚度为25~50 μm；上电极TiW/Cu/Au（4）中金属TiW厚度为0.1~0.2μm，Cu厚度为3.0~4.0μm，Au的厚度为0.1~0.2μm；所述Su8加速膛（5）的厚度为300~350μm，圆孔直径为560~600μm。
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