CN219370713U - 一种玻璃基表贴式点火电阻器 - Google Patents

Abstract

一种玻璃基表贴式点火电阻器，属于火工品技术领域。所述点火电阻器的结构包括玻璃基板、隔热层、表电极层、端电极层、背电极层、缓冲镀层、焊接镀层及电阻层。所述隔热层位于玻璃基板的上表面；电阻层位于隔热层的上表面；表电极层位于电阻层上表面的两端；背电极层位于玻璃基板的背面两端；端电极层位于点火电阻器的两端，与两端的表电极层、背电极层进行搭接；缓冲镀层位于点火电阻器的两端，覆盖两端的表电极层、端电极层、背电极层；焊接镀层位于点火电阻器的两端，覆盖两端的缓冲镀层。解决了现有点火电阻器技术中基板机械强度与基板导热率互不兼容，点火电阻器可靠性难以提高的问题。广泛应用于膜式点火电阻制造技术领域。

Description

一种玻璃基表贴式点火电阻器

技术领域

本实用新型属于火工品技术领域，进一步来说涉及点火电阻器技术领域，具体来说，涉及一种玻璃基表贴式点火电阻器。

背景技术

表贴式点火电阻器与传统悬吊式桥丝火工品相比具有安全性高、响应速度块、发火能量低等优点。目前制备表贴式点火电阻器通常采用具有较低导热率的玻纤板、聚酰亚胺基板等材质作为基体，可以减少由于基板散热导致的点火能量损失，但玻纤板与聚酰亚胺基板机械强度低，耐受温度低，极大的影响了点火电阻器的可靠性，进而对点火电阻的使用安全造成隐患。而采用氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板作为点火电阻的基体材质，虽然具有较好的机械性能，但是陶瓷导热率高，使得点火电阻在工作状态下热量损失多，难以引爆钝感药剂，容易造成瞎火。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有点火电阻器技术中基板机械强度与基板导热率互不兼容，点火电阻器可靠性难以提高的问题。

本实用新型的发明构思是：采用表贴式桥丝结构工艺代替传统悬吊式桥丝结构工艺，采用真空薄膜镀膜与光刻工艺，以熔融石英玻璃为基体，在熔融石英玻璃上制作隔热层，再在隔热层上制作表贴式玻璃基点火电阻器，实现机械强度高、安全性好、热量集中、发火温度持续时间长、不易瞎火等优点，同时结构简单、易于批量化生产、节约成本的目的。

为此，本实用新型提供一种表贴式玻璃基点火电阻器，如图1-3所示。所述点火电阻器包括玻璃基板1、隔热层2、表电极层3、端电极层4、背电极层5、缓冲镀层6、焊接镀层7、电阻层8。

所述玻璃基板1的材质为熔融石英玻璃。

所述隔热层2为半固化片，位于玻璃基板1的上表面。所述半固化片由树脂与玻纤布构成，热导率为0.1W/(m·k)-0.3W/(m·k)，通过压合工艺使其粘结在玻璃基板表面。

所述电阻层8位于隔热层2的上表面。所述电阻层8电阻层材料为NiCr合金、Ta₂N或Cr，采用溅射镀层工艺或压合合金箔工艺制作。

所述表电极层3位于电阻层8上表面的两端，与电阻层8上表面的两端进行搭接。所述表电极层3的材料为为Ni或Cu，采用溅射镀膜方式制备。

所述表电极层3、电阻层8的图形是采用湿法刻蚀、干法刻蚀或电化学刻蚀中的一种或几种工艺进行刻蚀，所述表电极层图形可以为方形、三角形或其它多边形，表电极层覆盖电阻层上部，刻蚀两个表电极层之间露出的电阻层为电阻器发火桥丝(简称桥丝)部分。

所述发火桥丝的形状为直线型、单蛇型或双蛇形。通过桥丝的形状、面积来控制发火桥丝的阻值、发火能量、发火温度、发火桥丝熔断时间、发火桥丝温度持续时间等参数。

所述表电极层3降低电极部分阻值，使得玻璃基表贴式点火电阻器阻值集中在发火桥丝部分，更有利于提升桥丝发火的一致性，及保证热量集中在桥丝部分。

所述背电极层5位于玻璃基板1的背面两端。所述背电极层5是采用溅射镀膜工艺溅射Ni、Cu、TiW-Ni或TiW-TaN形成，或采用丝网印刷工艺印刷Ag浆料、Ag-Pd浆料后经高温烧结形成。

所述端电极层4为端面溅射Ni层或NiCr合金层，溅射层与表电极层3、背电极层5进行搭接，实现电气导通。

所述缓冲镀层6及焊接镀层7依次为Ni层/Sn层、Ni层/Sn-Pb层、Ni层/Au-Sn层或Cu层/Sn层。在电镀过程中，采用聚酰亚胺光刻胶对电阻层桥丝进行保护以阻挡电镀，电镀结束后，采用丙酮等溶剂进行去除聚酰亚胺光刻胶，使桥丝的电阻层完全露出，以使桥丝更好的接触点火药剂，避免热量散失，进而提升玻璃基表贴式点火电阻器的发火温度。

本实用新型玻璃基表贴式点火电阻器采用熔融石英玻璃作为其基体材质，采用半固化片作为其隔热层，使得熔融石英玻璃与粘附其表面的隔热层组成复合基体层，相对于玻纤板基点火电阻器具有更高的机械强度、及更优的耐温、耐湿等性能。同时，熔融石英玻璃作为基体材质可以耐受约1200℃高温，使得后续丝印后进行高温烧结等工艺更易于实现，有利于玻璃基表贴式点火电阻器批量生产，节约成本。

与氧化铝、氮化铝等陶瓷基板制备的点火电阻器相比，玻璃基导热率仅为1.34W/(m·k)，半固化片隔热层热导率仅为0.1W/(m·k)-0.3W/(m·k)，这种玻璃基-半固化片复合基板即保持了较高的机械强度，同时具有较低的热导率。而氧化铝的导热率为25W/(m·k)，氮化铝的导热率为270W/(m·k)，使得本实用新型点火电阻在工作时，桥丝温度不容易从基板散失，发火温度持续时间长，更适于钝感药剂，避免点火电阻在使用时瞎火，提升点火电阻的安全性。

本实用新型广泛应用于膜式点火电阻制造技术领域。

附图说明

图1点火电阻器纵向结构示意图

图2点火电阻器平面结构示意图

图3点火电阻器桥丝光刻掩膜版结构示意图

图中：1为熔融玻璃基板、2为隔热层、3为表电极层、4为端电极层、5为背电极层、6为缓冲镀层、7为焊接镀层、8为电阻层。

具体实施方式

所述一种表贴式玻璃基点火电阻器，如图1-3所示。具体实施方式如下：

如图1、图2所示为点火电阻器，玻璃基板1为熔融玻璃基板、隔热层2为半固化片、表电极层3为Ni金属层、端电极层4为NiCr合金层、背电极层5为Ag层、缓冲镀层6为镀Ni层、焊接镀层7为镀Sn-Pb层、电阻层8为Ta₂N电阻层。

所述熔融石英玻璃基板下表面为背电极Ag层，采用丝网印刷方式印刷银浆，并通过800℃-900℃进行烧结得到带有背电极Ag层的玻璃基板，背电极Ag层厚度为2μm-5μm。

所述隔热层通过压合工艺粘结在熔融玻璃基板表面，使其与玻璃基板组成玻璃基-半固化片复合基板。

所述隔热层上表面为磁控溅射Ta₂N电阻层，Ta₂N电阻层厚度约1μm-3μm。Ta₂N电阻层上表面为表电极Ni金属层，Ni金属层厚度为1μm-3μm。

通过干法刻蚀方式，将Ta₂N电阻层、表电极Ni金属层同时进行刻蚀，刻蚀出所需图形，如图3所示。

再通过湿法刻蚀方式将Ta₂N电阻层桥丝上面表电极Ni金属层腐蚀干净。

所述熔融石英玻璃基板侧面为溅射的NiCr合金层，并与表电极及背电极进行搭接。

Ta₂N电阻层桥丝上面为聚酰亚胺光刻胶对其进行保护，所述表、背电极及端面电极采用滚镀方式依次电镀出镀Ni层，镀Sn-Pb层，所述Ni层厚度为3μm-20μm，所述Sn-Pb层厚度为3μm-20μm。所述Ta₂N电阻层桥丝上面聚酰亚胺光刻胶采用丙酮去除，以便桥丝可以直接与药剂接触，并减少热量散失。

本实用新型专利玻璃基表贴式点火电阻器采用电容充放电进行点火，44μF电容进行充放电，施加10V电压对电容进行充电，测试10只样品并取平均值，点火熔断时间＜50μs，200℃以上温度持续时间为898μs，发火最高温度为580.1℃。44μF电容进行充放电，施加14V电压对电容进行充电，测试10只样品并取平均值，点火熔断时间＜10μs，200℃以上温度持续时间为872.5μs，发火最高温度为697.6℃。

而采用氧化铝陶瓷作为点火电阻器基体材质，采用相同工艺制备相同阻值规格，及相同桥丝尺寸陶瓷基点火电阻器，44μF电容进行充放电，施加10V电压对电容进行充电，点火熔断时间＜50μs，200℃以上温度持续时间为254μs，发火最高温度为491.69℃。44μF电容进行充放电，施加14V电压对电容进行充电，测试10只样品并取平均值，点火熔断时间＜10μs，200℃以上温度持续时间为371μs，发火最高温度为691.43℃。

可以看出玻璃基表贴式点火电阻器与陶瓷基点火电阻器相比，都可以实现在较小的电激励下快速发火，且桥丝熔断时间均小于50μs，但玻璃基点火电阻器温度持续时间长，且最高温度更高，更有利于将桥丝温度传递到药剂，有效的避免药剂瞎火，提升点火电阻使用的安全性。

最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本实用新型包括但不限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本实用新型要求的实施方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述点火电阻器的结构包括玻璃基板、隔热层、表电极层、端电极层、背电极层、缓冲镀层、焊接镀层及电阻层；

所述隔热层位于玻璃基板的上表面；

所述电阻层位于隔热层的上表面；

所述表电极层位于电阻层上表面的两端，与电阻层上表面的两端进行搭接；两端表电极层之间露出的电阻层为点火电阻器发火桥丝；

所述发火桥丝的形状为直线型、单蛇型或双蛇形；

所述背电极层位于玻璃基板的背面两端；

所述端电极层位于点火电阻器的两端，与两端的表电极层、背电极层进行搭接；

所述缓冲镀层位于点火电阻器的两端，覆盖两端的表电极层、端电极层、背电极层；

所述焊接镀层位于点火电阻器的两端，覆盖两端的缓冲镀层。

2.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述玻璃基板的材质为熔融石英玻璃。

3.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述隔热层为半固化片，所述半固化片的热导率为0.1 W/(m·k)-0.3 W/(m·k)。

4.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述电阻层材料为NiCr、Ta₂N或Cr，Ta₂N电阻层厚度为1μm -3μm。

5.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述表电极层的材料为为Ni或Cu，所述表电极层3图形为方形或三角形，表电极Ni金属层厚度为1μm -3μm。

6.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述背电极层是采用溅射镀膜工艺溅射Ni、Cu、TiW-Ni或TiW-TaN形成，或采用丝网印刷工艺印刷Ag浆料、Ag-Pd浆料后经高温烧结形成，背电极Ag层厚度为2μm -5μm。

7.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述端电极层为Ni层或NiCr合金层。

8.如权利要求1所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述缓冲镀层及焊接镀层的材料依次为Ni层/Sn层、Ni层/Sn-Pb层、Ni层/Au-Sn层或Cu层/Sn层。

9.如权利要求8所述的一种玻璃基表贴式点火电阻器，其特征在于：所述缓冲镀层Ni层厚度为3μm -20μm，所述焊接镀层Sn-Pb层厚度为3μm -20μm。