RU2723258C1

RU2723258C1 - Детонационное устройство в виде интегральной схемы

Info

Publication number: RU2723258C1
Application number: RU2017144282A
Authority: RU
Inventors: Йозеф Хубертус Герардус СХОЛТЕС; Вильхельмус Корнелис ПРИНСЕ; Маркус Йоханнес ВАН ДЕР ЛАНС
Original assignee: Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсаппелейк Ондерзук Тно
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2020-06-09
Also published as: ES2743958T3; EP3314200B1; CA2990014C; US10480910B2; EP3314200A1; KR102552113B1; CN107923728B; US20180172410A1; AU2016281426B2; ZA201708649B; BR112017028155A2; WO2016209081A1; CA2990014A1; KR20180020212A; CN107923728A; AU2016281426A1; BR112017028155B1; UA121675C2

Abstract

Настоящее изобретение относится к взрывным устройствам, а именно детонационному устройству в виде интегральной схемы. Технический результат заключается в повышении надежности, безопасности и увеличении скорости инициации. Детонационное устройство в виде интегральной схемы включает подложку схемы, содержащую электроизолирующий слой, электропроводящую мостовую схему, нанесенную на изолирующий слой, причем указанная мостовая схема структурирована в виде контактных областей и мостовой структуры, соединяющей контактные области, и указанная мостовая структура выполнена с возможностью образования плазмы при расплавлении мостовой структуры детонационной схемой, которая контактирует с контактными областями, полимерный слой, нанесенный способом центрифугирования на мостовую структуру, для формирования метаемой пластины, выталкиваемой в сторону от подложки указанной образованной плазмой. Структура мостовой схемы структурирована в легированном кремниевом слое, эпитаксиально нанесенном на электроизолирующий слой. Легированный кремниевый слой содержит легирующую примесь на основе элемента III группы. Структура мостовой схемы имеет омическое сопротивление менее 2*10Ом/м. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к детонационному устройству и способу изготовления таких устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Боеприпасы, применяемые в современных оборонных операциях, должны соответствовать различным требованиям. Кроме того, существует потребность в новых типах боеприпасов, таких как адаптивные боеприпасы или боеприпасы, которые обладают, например, функциональную возможность масштабирования. Для обеспечения такой функциональной возможности необходимы быстрые (микросекунда), надежные и малогабаритные детонаторы. В большинстве боеприпасов используют стандартные детонаторы с первичными взрывчатыми веществами и обычными механическими деталями, которые часто являются источником проблем, касающихся чувствительности изделия и связанных с большим количеством отказов, что также приводит к нежелательному несрабатыванию множества устройств в боевой обстановке. Так называемые детонаторы с взрывающейся фольгой (Exploding Foil Initiator, EFI) имеют существенные преимущества перед стандартными детонаторами, поскольку они по существу более безопасны (в связи с тем, что вместо первичных взрывчатых веществ в них используют вторичные взрывчатые вещества), более надежны и срабатывают в течение микросекунды вместо миллисекунд. Они также открывают новые возможности для разработки высокоточных управляемых боеприпасов. Поскольку используют вторичные взрывчатые вещества, EFI может быть размещен на одной линии с промежуточным/основным зарядом и может быть использован полностью электронный детонатор взрывания. В настоящее время детонаторы с взрывающейся фольгой (EFI) используют только в дорогостоящих и синхронизируемых системах боеприпасов. Эти устройства по-прежнему неэффективны и имеют относительно большие размеры, а также очень дорогостоящи. Из US 4862803 известен интегральный кремниевый детонатор. Однако это устройство лишь частично интегрировано в кремний и содержит метаемую пластину, выполненную из эпитаксиального кремния. Этот материал распадается при воздействии высокой температуры плазмы, из-за чего такое устройство является менее подходящим. Таким образом, необходимо разработать EFI меньшего размера, но для его миниатюризации требуется усовершенствование системы.

В WO 9324803 описан интегральный детонатор на полевом эффекте. Электрический потенциал детонации прикладывают к затвору для усиления проводимости за счет полевого эффекта на дорожке, достаточного для испарения указанной дорожки, приводящего к детонации взрывчатого вещества, соприкасающегося с указанной дорожкой. Однако проводящий мост этого типа обладает ограниченной эффективностью в качестве детонатора на основе фольги из-за ограниченного количества энергии, которое управляемая схема на полевых транзисторах способна поглощать в мостовой структуре для обеспечения достаточно большого электрического тока перед испарением.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящего изобретения представлены признаки, перечисленные в пункте 1 формулы изобретения. В частности, детонационное устройство в виде интегральной схемы содержит подложку схемы, содержащую электроизолирующий слой; электропроводящую мостовую схему, нанесенную на изолирующий слой; причем указанная мостовая схема структурирована в виде контактных областей и мостовой структуры, соединяющей контактные области, и указанная мостовая структура выполнена с возможностью образования плазмы при расплавлении мостовой структуры детонационной схемой, которая соприкасается с контактными областями; и полимерный слой, нанесенный способом центрифугирования на мостовую структуру, для формирования метаемой пластины, выталкиваемой в сторону от подложки. Структура мостовой схемы структурирована в легированном кремниевом слое, эпитаксиально нанесенном на электроизолирующий слой, причем легированный кремниевый слой содержит легирующую примесь на основе элемента III группы и причем структура мостовой схемы имеет омическое сопротивление менее 2*10^^-5 Ом/м.

Было установлено, что, таким образом, эта структура обладает превосходными детонационными свойствами и может быть целиком серийно произведена с применением интегральных кремниевых способов изготовления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные позиции указывают соответствующие детали и на которых:

На фиг. 1 показан вариант осуществления детонационного устройства;

На фиг. 2 показан вид сверху варианта осуществления согласно настоящему изобретению;

На фиг. 3А и В показаны первый и второй виды в поперечном разрезе варианта осуществления согласно фиг. 1;

На фиг. 4А и В показан схематический график детонационной схемы;

На фиг. 5 показан схематический вид в поперечном разрезе другого варианта осуществления согласно настоящему изобретению;

На фиг. 6 схематически показаны этапы производства детонационного устройства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Если не указано иное, все термины (включая технические и научные термины), используемые в настоящем документе имеют значение, которое обычно очевидно для специалиста в данной области техники, к которому относится это раскрытие, переданное контекстом настоящего описания и чертежами. Далее будет понятно, что термины, например, такие термины, которые определены в универсальных словарях, следует истолковывать как имеющие значение, соответствующие их значению в контексте соответствующей области техники, и не истолковывать в упрощенном или слишком формальном смысле, кроме случаев, когда это явным образом определено в настоящем документе. В некоторых случаях подробные описания широко известных устройств и способов могут быть опущены, чтобы не усложнять описание систем и способов согласно настоящему изобретению. Терминология, используемая для описания конкретных вариантов осуществления, не предназначена для ограничения настоящего изобретения. В контексте настоящего документа грамматические показатели единственного числа также включают формы множественного числа, если контекст явным образом не указывает на иное. Термин «и/или» включает любые и все комбинации из одного или более связанных перечисленных элементов. Далее будет понятно, что термины «содержит» и/или «содержащий» указывают на наличие указанных признаков, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие ссылки, упомянутые в настоящем документе, включены в полном объеме посредством ссылки. В случае обнаружения противоречий настоящее описание, включая определения, будет проверено.

Термин «детонационное устройство в виде интегральной схемы» использован для обозначения того, что детонационное устройство предпочтительно выполнено за одно целое с помощью способов осаждения слоя для получения устройства с многослойной подложкой, в которую интегрированы мостовая схема и метаемая пластина. Полимерный слой может содержать несколько добавок. Он может быть доступен в виде тонких листов порядка 25-35 микрон. Он предпочтительно имеет очень низкую теплопроводность и высокую изоляционную способность. Например, полиимид (PI), также известный под названием каптон (Kapton), имеет темно-коричневый цвет и обычно доступен в тонких, но относительно больших листах. Альтернативно, подходящим материалом может быть парилен (Parylene).

Термин «нанесение покрытия способом центрифугирования» используют общепринятым образом, причем подложку центрифугируют с высокой частотой вращения и отверждают при высокой температуре для образования слоя с покрытием. В зависимости от требуемой толщины 25-35 мкм наносят несколько слоев материала, например, 2-15 слоев. В зависимости от способа отверждения усадка слоя может составлять приблизительно одну треть, что можно объяснить увеличением количества слоев. Важным аспектом монтажа комбинации метаемая пластина/мост в ходе производства является отсутствие воздуха, который может быть захвачен между полимерными слоями вблизи моста. За счет напряжения 1200-1500 вольт может происходить шунтирование зазора между поверхностями двух линий передачи вместо прохождения тока по материалу самого моста. Таким образом, захваченный вдоль моста воздух может препятствовать правильному функционированию моста. При нанесении покрытия способом центрифугирования и последующем осуществлении способа отверждения может быть предотвращено образование воздушных включений, что позволяет улучшить работу моста. В дополнение к нанесению покрытия способом центрифугирования могут быть использованы другие способы нанесения, например, распыление или ламинирование, с достижением такого же эффекта.

Затем изделие отверждают при повышенной температуре. Способ отверждения зависит от температуры. В одном примере производства полиимидный слой могут нагревать до 350°С в течение одного часа и затем отверждать в течение 50 минут при 350°С.

«Подложка схемы» может представлять собой подложку из кремния или кремниеподобных веществ (например, пирекса). «Детонационная схема» может представлять собой обычную схему, подходящую для детонации детонационного устройства, обладающего очень низкой индуктивностью; при расплавлении мостовой структуры. Детонационная схема и мост также могут быть объединены на одном чипе или соединены в МЭМС-устройстве (устройстве на основе микроэлектромеханической системы), например, посредством соединений переходных отверстий в кремнии.

Примеры показаны на фиг. 4.

На фиг. 1 показано детонационное устройство 10 взрывания на основе микрочипа в установке со ступенями первичного и вторичного 40, 42 взрывчатого вещества. Например, благодаря детонационной схеме 30 взрывания, когда она шунтирована через мостовую схему 12, при расплавлении мостовой структуры образуется плазма. Детонационная схема 30 разряжает ток в мост для его нагревания и испарения в течение наносекунд, в результате чего образованная плазма выталкивает метаемую пластину 13 в сторону от подложки 11 через цилиндрическую конструкцию 20. Например, детонационная схема 30 содержит небольшой конденсатор С, заряженный до высокого напряжения, переключатель S, линию Т передачи, взрывающуюся фольгу 12 и взрывчатое вещество 40. Когда конденсатор С разряжается через линию Т передачи в фольгу, фольга 12 взрывается и толкает метаемую пластину 13 со скоростью, значительно превышающей 3 км/с, которая является достаточно высокой для того, чтобы детонировать вторичное взрывчатое вещество 30, такое как HNS IV. Первичное взрывчатое вещество 40 придает ускорение вторичной метаемой пластине 41, которая детонирует взрывчатое вещество 42 для промежуточной детонации.

Чем эффективнее система, тем меньше в ней используется энергии и тем меньшими будут компоненты, что позволяет уменьшить размеры системы. Использование твердотельного переключателя позволяет повысить эффективность и такой переключатель является более эффективным, чем, например, часто используемый разрядник с искровым зазором. Кроме того, применен эффективный и недорогой мост на основе микрочипа, содержащий материал метаемой пластины, который обеспечивает источник для детонации первичного заряда. Хотя на фиг. 1 показан вариант осуществления с первичным взрывчатым веществом 40 и взрывчатым веществом 42 для промежуточной детонации, детонационное устройство 10 взрывания на основе микрочипа способно детонировать или воспламенять взрывчатые вещества, боезаряды или пиротехнические средства всех типов или может быть применено в более сложных детонационных схемах с многоточечным детонированием и множеством взрывчатых веществ или детонаторов, которые могут представлять собой любые устройства преобразования энергии путем детонации, воспламенения, взрыва или аналогичные устройства. Указанные устройства могут иметь отношение к области взрывчатых веществ, систем сгорания, пиротехнических систем, систем воздушных подушек безопасности, боезарядов.

Материал 12 моста, из которого будет образована плазма, выталкивающая метаемую пластину системы, имеет относительно низкое сопротивление, для которого общие динамические характеристики электрической детонационной схемы 30 оптимизированы таким образом, что большая часть энергии конденсатора будет приложена к мосту 12 EFI в течение половины цикла. Например, без ограничения, в некоторых устройствах сопротивление около 2 Ω как представляется является максимальным значением сопротивления моста.

Однако из-за критического диаметра детонации взрывчатого вещества (HNS IV или V), составляющего приблизительно 0,20-0,25 мм, необходимо формировать большую метаемую пластину. Таким образом, расположенный ниже мост должен иметь размер того же порядка. Поскольку необходимо получить плазму, имеющую высокую температуру, больший размер моста обуславливает необходимость нагрева материала большего объема и, таким образом, больший расход энергии. Однако в этом вычислении важную роль играет удельная теплоемкость. В нижеследующей таблице представлена разница между нагреванием медного моста и моста из алюминия или кремния. Вычисления выполнены для моста размерами 200×300×5 микрон.

С помощью значений плотности и объема можно вычислить массу мостовой структуры. Используя значения молярной массы и молярного объема, можно вычислить объем газа, образованного из твердого вещества моста. Оба материала образуют приблизительно одинаковый объем газа 3 10^-13 м³. Сначала образуют плазму, при этом материалы нагревают до температуры плавления, осуществляют фазу плавления, нагревают до температуры кипения и после этого испаряют. С использованием соответствующих значений удельной теплоемкости вычисляют энтальпию испарения и др. количество энергии, необходимое для испарения моста.

Принимая значение доступной энергии 0,12 Дж, можно определить максимальную температуру плазмы для всех материалов. Хотя удельная теплоемкость алюминия и кремния приблизительно в 2 раза больше, чем удельная теплоемкость меди, масса алюминия приблизительно в 3 раза меньше. Это означает, что максимальная температура алюминия (150000 К) приблизительно в 1,5 раза выше, чем температура меди (102000 К), а для кремния даже в два раза (216000 К). Таким образом, это свидетельствует о том, что алюминий в качестве основного материала для моста является лучшим выбором, чем, например, медь, но неожиданно то, что кремний является еще лучшим материалом и, с другой стороны, образует такое же количество газа. Если в качестве материала моста используют кремний, при равном количестве энергии может быть достигнута максимальная температура приблизительно 216000 К. Чем выше температура, тем выше звуковая скорость газа и, таким образом, теоретическая максимальная скорость метаемой пластины.

Сопротивление сильно зависит от формы, толщины и отношения длины к ширине и должно быть сравнительно низким. Из-за большого сопротивления большой ток в мосте не возникнет и не произойдет требуемое нагревание системы. Поэтому в некоторых рабочих системах используют металлы, такие как медь или алюминий.

Другим важным фактором является сопротивление моста в фазе плазмы. Предпочтительно, оно не повышается до более высоких значений по той же причине, которая упомянута ранее. Большее сопротивление ведет к уменьшению скорости электрического процесса и не вся энергия будет индуцирована в мосте в течение определенного периода времени. В плазменной фазе падение сопротивления предпочтительно имеет порядок величины, позволяющей увеличить ток в системе и быстро нагревать плазму до тех пор, пока не произойдет взрыв. Кроме того, для этого аспекта установлено, что сопротивление металлических мостов, а также кремниевого моста быстро падает и через схему проходит большой ток.

Однако изобретатели неожиданно установили, что график сопротивления кремния отличается от графиков для металла. Из-за повышения температуры сопротивление для металлического моста имеет один пик. Сначала оно увеличивается и после этого возникает плазма, сопротивление падает до низкого значения и через мост могут протекать большие токи. Однако мост из сильнолегированного кремния имеет два пика. Один пик возникает из-за металлического характера легированного материала, который обуславливает повышение сопротивления и его последующее падение, а второй пик обусловлен процессом плазмообразования в кремнии, который приводит к повышению сопротивления и его последующему падению. После этого второго пика сопротивление падает до очень низкого значения. В этом случае могут быть использованы металлы, например, алюминий Al и медь Cu, но применение в наивысшей степени легированного кремния по всей видимости является более эффективным. Например, легирование Si (кремний) может находиться в диапазоне приблизительно 1-4*10¹⁹ атомов/см³, а для SiGe (германий-кремний) в диапазоне приблизительно 5-10*10²⁰ атомов/см³. Без привязки к какой-либо конкретной теории считается, что этот фазированный процесс плазмообразования в легированном кремнии оптимизирует путь тока в мостовой схеме перед плазмообразованием.

На фиг. 2 более подробно показан вариант осуществления мостовой схемы 12, сформированной на подложке схемы, например, кремниевой подложке такого типа, который показан на фиг. 1. Удар, направленный от материала с относительно низким сопротивлением удару к материалу с высоким сопротивлением удару, будет большей частью отражен. Другие материалы подложки с высоким сопротивлением удару представляют собой, например, стекло, керамику или кремний, обладающие высокими звуковыми скоростями в материале. Кроме того, большинство из этих материалов можно обработать или изготовить, обеспечив плоскую поверхность. Из-за высокой звуковой скорости для керамики или кремния эти материалы обладают большим сопротивлением удару. Таким образом, удар взрывающейся фольги будет в основном отражен защитным кремниевым материалом вместо защитного каптонового материала.

Для удобства понимания на этом частичном виде сверху не показан слой метаемой пластины, но на фиг. 3А и В показана ориентация слоя 13 метаемой пластины. Мостовую схему 12 формируют на электроизолирующем слое 120, который расположен под структурированным слоем, включающим мостовую структуру 121а и контактные области 121b. Мостовая структура 121а электрически соединяет контактные области 121b и выполнена с возможностью образования плазмы, когда мостовую структуру 121а расплавляет детонационная схема. В предпочтительном примере металлические соединительные площадки 122 расположены над контактными областями 121b мостовой схемы 12, но возможны другие подходящие соединения с детонационной схемой. Мостовая структура образована сужающимися зонами II, которые проходят от контактных областей I в мостовую зону III, определяющую направление протекания тока вдоль кратчайшего соединительного пути i между контактными областями I. Мостовая зона III предпочтительно имеет удлинение, расположенное поперечно кратчайшему соединительному пути i. Другими словами, по меньшей мере часть мостовой зоны III предпочтительно имеет ширину w, определяемую противоположными параллельными сторонами, которая длиннее ее длины I, определяемой длиной параллельных сторон. В еще одном предпочтительном варианте осуществления мостовая зона соединена с сужающейся зоной II посредством закругленных краев в промежуточной зоне IIIa между мостовой зоной III моста и сужающейся зоной II для оптимизации протекания тока и оптимизации образования плазмы из мостовой структуры 121, в частности, в мостовой зоне III.

На фиг. 3А и 3В показаны первый и второй виды в поперечном разрезе варианта осуществления согласно фиг. 2 вдоль линий, соответственно, А и В. На фиг. 3А показана кремниевая подложка 11, ограниченная областями 111 разрезания и расположенная под мостовой схемой 12. Как показано на фигуре, каптоновый (полиимидный) слой 13 расположен выше и по существу соответствует мостовой структуре 12.

Мостовая схема 12 сформирована вдоль линии А в виде изолирующего слоя. Электроизолирующий слой представляет собой, например, слой диоксида кремния, по существу расположенный над кремниевой подложкой 11 по всей площади ее поверхности. На изолирующем слое 120 формируют слой 121 мостовой схемы. Хотя могут быть пригодны различные материалы, например, структурированные слои меди Cu или алюминия Al, установлено, что предпочтительным является применение детонационного устройства по п. 1, в котором структура мостовой схемы структурирована в легированном кремниевом слое, эпитаксиально нанесенном на электроизолирующий слой.

Легированный кремниевый слой 121 может содержать легирующую примесь на основе элемента из V группы, однако в этом способе легирования используют элемент из III группы. Например, легирование могут осуществлять с применением фосфора или бора, чтобы включить дополнительные валентные электроны. Уровни легирования можно оптимизировать в зависимости от свойств схемы и использовать уровни вплоть до теоретического максимума. На этих уровнях структура мостовой схемы обладает очень низким омическим сопротивлением, предпочтительно меньшим 1*10^-5 Ωm. Структура 121 мостовой схемы имеет толщину слоя предпочтительно меньше 4 мкм.

Над контактными областями слоя 12 мостовой схемы имеются металлические соединительные площадки 122. Площадки 122 могут быть электрически соединены посредством линий передачи с детонационной схемой, подробно описанной ниже.

На фиг. 3А полиимидный слой 13 расположен непосредственно над структурой мостовой схемы, в частности, мостовой структурой 121а, которая при разряде детонационной схемы будет расплавлена с образованием плазмы, а каптоновый слой 13 будет разорван в сторону метаемой пластины в области F. Как показано на фиг. 3В, на контактные области 121b наложены металлические соединительные площадки 122, а каптоновый слой 13 сформован непосредственно на изолирующем слое 120, расположенном под структурой 121а, b мостовой схемы.

Детонационное устройство по п. 1, в котором полимерный слой имеет толщину слоя менее 50 микрон.

На фиг. 4 (А и В) показана типовая установка на основе фольги, в которой L и R по своей природе являются по существу паразитными, т.е. как можно меньшими, и в которой после замыкания переключателя S энергия разряжается в мостовую схему 12. Сопротивление моста важно для общего функционирования EFI, поскольку оно участвует в динамическом разряде конденсатора после замыкания переключателя моста. Электрическая схема системы EFI включает конденсатор С, переключатель S и линию передачи, которые могут быть предусмотрены микросхемотехникой. Схема имеет паразитную индуктивность L и сопротивление/импеданс R.

Ток в такой системе может быть описан следующим образом:

где Uo представляет собой напряжение на конденсаторе

ω=(1/LC) представляет собой угловую частоту

L представляет собой индуктивность схемы, а

τ=(2L/R) представляет собой константу времени схемы.

Пример такого разряда приведен на фиг. 4В, а именно разряда 2 кВ при С=250 нФ, R=200 мΩ и L=20 нГн.

Дополнительные варианты осуществления

На фиг. 5 показан вариант осуществления, в котором детонатор EFI 100 взрывания на основе микрочипа установлен в цилиндрический корпус 50, который содержит детали детонатора взрывания, в частности, мост 12, детонационную схему 30, содержащую твердотельный переключатель, соединения, цилиндр 20 и корпус для HNS в виде шарика, включающий металлическую чашку и контейнер 55 для шарика, часть полимерного корпуса. На фигуре показан чертеж поперечного разреза всех компонентов. Соединение между мостом 12 и детонационной схемой 30 может быть обеспечено с помощью плоских линий передачи, выполненных из меди. Общий размер в основном определяется размером HNS в виде шарика высотой приблизительно 10 мм.

На фиг. 6 схематически показаны этапы обеспечения подложки (S1) с электроизолирующим слоем; нанесения электропроводящего слоя (S2) мостовой схемы на изолирующий слой; в некоторых случаях распыления алюминиевых площадок поверх слоя EPI и формирования структуры слоя мостовой схемы на нескольких этапах (S3) травления и очистки в мостовой схеме, содержащей контактные области и мостовую структуру, соединяющую контактные области, причем указанная мостовая структура выполнена с возможностью образования плазмы, когда мостовую структуру расплавляет детонационная схема, которая соприкасается с контактными областями; и нанесения полимерного слоя способом центрифугирования (S4), предпочтительно в два или более циклов нанесения покрытия, например, 2-15 раз, на мостовую структуру, для формирования метаемой пластины, выталкиваемой в сторону от подложки.

Мостовая схема структурирована таким образом, что она содержит контактные области и мостовую структуру, соединяющую контактные области, таким образом, она выполнена с возможностью образования плазмы, когда мостовую структуру расплавляет детонационная схема, которая соприкасается с контактными областями.

Весь способ может быть осуществлен с помощью (эпитаксиальных) кремниевых процессов, известных специалистам. Таким образом, может быть обеспечено точное производство воспроизводимых изделий, которые могут быть изготовлены в больших количествах. Дополнительные признаки и преимущества этого способа заключаются в следующем. Паровое осаждение толстых слоев металлов приводит к возникновению растягивающего напряжения в слое. Способ нанесения путем распыления может быть лучшим решением.

Возможно нанесение слоев в несколько микрон, но обязательно оценивают определенные ошибки этапов обработки в диапазоне 200-300 нм, например, для алюминия. Каптоновый слой также может быть обработан в нескольких слоях. Допустимы ошибки в размере слоев в пределах 2%, однако толщина слоя должна быть обеспечена более строго из-за чувствительности к ней процессов испарения, распыления и травления.

Другие способы обеспечения полиимидного слоя поверх моста на основе кремния могут быть менее подходящими и могут приводить к разрушению мостовой схемы. Для этой цели предпочтительно применение способа центрифугирования жидкого полиимида (отверждаемого под действием высокой температуры). Для этого твердотельного устройства был использован другой способ производства с применением жидкого полиимида. Способ отверждения зависит от температуры. Толщина полиимидного слоя сильно зависит от скорости вращения пластины и вязкости материала. Из-за разницы в высоте различных слоев чипа (алюминиевый слой приблизительно на 7 микрон выше на мостовом слое, а слой диоксида кремния SiO2 на 3-4 микрона ниже), применение способа центрифугирования приводит к тому, что образуемый слой полиимида (PI) на 2-3 микрона толще, чем на алюминиевый (Al) слой. Это различие следует учитывать, чтобы обеспечить правильную толщину слоя вблизи области взрывающегося моста, исходя из усадки полимерного слоя во время отверждения.

Описанное изделие и способы имеют то преимущество, что они могут быть применены без необходимости приложения каких-либо сил, вращающих пластину. Их применяют в жидком состоянии и воздух не будет захватываться под слоем. В зависимости от температуры и времени отверждения можно изменять свойства материала, такие как максимальная деформация и прочность на разрыв.

Толщина слоя может быть изменена до любой требуемой толщины, вплоть до приблизительно 100 микрон.

Ошибка в толщине слоя может составлять порядка +/-1,0 микрон.

В случае использования стандартного способа маскирования полиимид может быть нанесен в любой форме или в любом месте на пластине/матрице.

Хотя в настоящем документе были описаны примеры осуществления систем и способов, специалистами в данной области могут быть предложены альтернативные способы, обладающие преимуществами настоящего изобретения для обеспечения аналогичной функции и результата. Например, некоторые компоненты могут быть объединены или разделены на один или более альтернативных компонентов.

Например, вышеприведенное описание является лишь иллюстрацией настоящей системы и не должно быть истолковано как ограничение прилагаемой формулы изобретения каким-либо конкретным вариантом осуществления или группой вариантов осуществления. Таким образом, хотя настоящая система была подробно описана, в частности, со ссылкой на конкретные примеры ее осуществления, следует понимать, что специалистами в данной области техники могут быть предложены многочисленные модификации и альтернативные варианты осуществления без отступления от объема настоящих систем и способов, изложенных в нижеследующих пунктах формулы изобретения. Соответственно, описание и чертежи следует рассматривать в качестве иллюстрации и они не предназначены для ограничения объема прилагаемой формулы изобретения.

При толковании прилагаемой формулы изобретения следует понимать, что слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или действий, отличных от перечисленных в данной формуле изобретения; слово «а» или «an», предшествующее элементу, не исключает наличия множества таких элементов; любые ссылочные позиции в формуле изобретения не ограничивают ее объем; несколько «средств» могут быть представлены одним или другим предметом(-ами) или же используемой структурой или функцией; любые из раскрытых устройств или их частей могут быть объединены друг с другом или разделены на другие части, если конкретно не указано иное. Сам по себе тот факт, что определенные средства описаны во взаимно различных пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих средств не может быть использована с выгодой.

Claims

1. Детонационное устройство в виде интегральной схемы, содержащее:

- подложку схемы, содержащую электроизолирующий слой;

- электропроводящую мостовую схему, нанесенную на изолирующий слой;

- причем указанная мостовая схема структурирована в виде контактных областей и мостовой структуры, соединяющей контактные области, и указанная мостовая структура выполнена с возможностью образования плазмы при расплавлении мостовой структуры детонационной схемой, которая контактирует с контактными областями;

- полимерный слой, нанесенный способом центрифугирования на мостовую структуру, для формирования метаемой пластины, выталкиваемой в сторону от подложки указанной образованной плазмой,

причем структура мостовой схемы структурирована в легированном кремниевом слое, эпитаксиально нанесенном на электроизолирующий слой,

легированный кремниевый слой содержит легирующую примесь на основе элемента III группы,

структура мостовой схемы имеет омическое сопротивление менее 2*10^-5 Ом/м.

2. Детонационное устройство по п. 1, в котором полимерный слой имеет толщину слоя менее 50 микрон.

3. Детонационное устройство по п. 2, в котором полимерный слой структурирован.

4. Детонационное устройство по п. 1, в котором структура мостовой схемы имеет толщину слоя менее 4 микрон.

5. Детонационное устройство по п. 1, в котором мостовая структура образована сужающимися зонами, которые проходят от контактных областей в мостовую зону, определяющую направление протекания тока вдоль кратчайшего соединительного пути между контактными областями;

причем указанная мостовая зона имеет удлинение, расположенное поперечно кратчайшему соединительному пути.

6. Детонационное устройство по п. 5, в котором мостовая зона соединена с сужающейся зоной посредством закругленных краев.

7. Детонационное устройство по п. 1, в котором электроизолирующий слой представляет собой слой диоксида кремния.

8. Детонационное устройство по п. 5, в котором контактные области включают металлические соединительные площадки.

9. Детонационное устройство по п. 8, в котором металлические соединительные площадки образованы путем осаждения алюминия и проходят в сужающиеся зоны.

10. Детонационное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее цилиндрическую конструкцию для направления метаемой пластины.