本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器及其制造方法，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火元件(14)包括：一塊含有通孔(18I，18II)的硼硅玻璃(1)作為基底，使用金導(dǎo)電漿料(8)對(duì)通孔(18I，18II)進(jìn)行填充燒結(jié)，使其金屬化形成導(dǎo)電通孔(11I，11II)；在硼硅玻璃(1)表面制作薄膜橋發(fā)火元件層(10)，并在硼硅玻璃(1)表面制作焊接區(qū)(6I，6II)，金屬化通孔(11I，11II)使得硼硅玻璃(1)表面焊接區(qū)(7I，7II)和焊接區(qū)(6I，6II)實(shí)現(xiàn)電氣互連，通過(guò)表面貼裝工藝使得發(fā)火器(14)焊接區(qū)(6I，6II)和基座(13)焊接區(qū)(12I，12II)實(shí)現(xiàn)焊接互連。根據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的點(diǎn)火器在振動(dòng)環(huán)境較為強(qiáng)烈的設(shè)備裝置中，安全性和可靠性水平較高，可以應(yīng)用于多種新型高安全火工品的點(diǎn)火裝置。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及火工品
，具體是。
技術(shù)介紹
火工品主要由外殼、發(fā)火件和起爆藥劑組成。薄膜橋發(fā)火器具有發(fā)火性能穩(wěn)定、高 工藝一致性、低發(fā)火能量等優(yōu)點(diǎn)。首先通過(guò)儲(chǔ)能電容器對(duì)薄膜橋瞬時(shí)放電，形成脈沖大電 流，橋膜在焦耳熱的作用下迅速升溫熔化、氣化或電離并發(fā)出光亮直至燒斷，薄膜橋發(fā)火器 常用于引燃起爆藥劑。實(shí)際發(fā)火試驗(yàn)中，起爆藥劑通常均勻壓裝在薄膜橋上，當(dāng)足夠的電流 通過(guò)薄膜橋時(shí)，在焦耳熱的作用下薄膜橋迅速升溫，熱能在高溫物體薄膜橋和低溫物質(zhì)藥 劑之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，引起藥劑升溫，當(dāng)溫度升高到一定程度，在藥劑上形成熱點(diǎn)，當(dāng)藥劑散熱 大于吸熱時(shí)，藥劑就會(huì)產(chǎn)生自持化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)藥劑溫度達(dá)到起爆溫度時(shí)，藥劑發(fā)生爆炸。發(fā)火器的安全性和可靠性是整個(gè)火工品系統(tǒng)安全與可靠作用的關(guān)鍵。傳統(tǒng)橋絲式 或橋帶式發(fā)火器雖然能滿(mǎn)足lA/lW、5min條件下不發(fā)火的安全要求，但不能滿(mǎn)足快速發(fā)火 的要求，而薄膜橋發(fā)火器既可通過(guò)橋膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和藥劑的選擇達(dá)到縮短發(fā)火時(shí)間，降低 發(fā)火能量，又能利用基于微電子機(jī)械系統(tǒng)的加工技術(shù)，便于大批量生產(chǎn)和降低發(fā)火器制造 成本，并且有利于提高生產(chǎn)工藝一致性和器件使用的可靠性水平。實(shí)際應(yīng)用中，薄膜橋發(fā)火器典型封裝是先將薄膜橋用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)在陶瓷塞或TO 電極塞上腳線間的凹槽內(nèi)，然后用超聲波或金絲球焊將金屬連接腳線焊接在薄膜橋上的焊 接區(qū)上，而在實(shí)際應(yīng)用中存在陶瓷破裂和焊線斷開(kāi)或接點(diǎn)松動(dòng)問(wèn)題，不適合壓裝起爆藥劑； 并且該種封裝形式的發(fā)火器抗環(huán)境振動(dòng)、沖擊干擾能力較差，一般情況下發(fā)火器在使用和 運(yùn)輸途中不可避免受到振動(dòng)影響，可能造成焊接點(diǎn)破裂脫焊，影響火工品發(fā)火的可靠性。因 此，傳統(tǒng)引線焊接封裝形式不滿(mǎn)足火工品系統(tǒng)高安全性和可靠性要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種無(wú)引線封裝薄膜橋 發(fā)火器及其制造方法，提高火工品系統(tǒng)工作的安全性和可靠性水平，加強(qiáng)加工工藝一致性， 降低發(fā)火器制造成本。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是一種無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火 器，硼硅玻璃(I)上表面中部覆蓋有薄膜橋發(fā)火元件層(10)，薄膜橋發(fā)火元件層(10)左 右兩端的表面上有擴(kuò)散阻擋層(91，911)，擴(kuò)散阻擋層(91，911)分別與硼硅玻璃(I)通孔 (111,1111)左側(cè)和右側(cè)的上表面接觸，擴(kuò)散阻擋層(91，911)及硼硅玻璃(I)左右兩端上表 面覆蓋有焊接層(71，711)，硼硅玻璃(I)下表面有兩個(gè)互不連通的焊接層(61，611)，焊接 層(71,711)與焊接層(61,611)通過(guò)導(dǎo)電通孔(111,1111)連通，焊接層(61,611)固定在基 座(13)的兩個(gè)互不連通的導(dǎo)電金屬區(qū)域(121，1211)上，導(dǎo)電金屬區(qū)域(121，1211)通過(guò)焊 接點(diǎn)(191,1911)與基座(13)內(nèi)的電極(161,1611)相連；所述薄膜橋發(fā)火元件層(10)材料為NiCr、Ta2N、Cr、PtW中的一種；所述擴(kuò)散阻擋層(91,911)材料為Cu、N1、W中的一種； 所述焊接層(61，611)和(71，711)材料為Au、Al、Cu、SnAg合金、SnAu合金中的一種；所述基座(13)采用無(wú)機(jī)玻璃或者有機(jī)樹(shù)脂制成；所述導(dǎo)電金屬區(qū)域(121，1211)由SnAu合金構(gòu)成。從整個(gè)器件的角度講，薄膜橋發(fā)火器固定在一個(gè)不導(dǎo)電支架之上，并且發(fā)火器被一種起爆藥劑所覆蓋，當(dāng)儲(chǔ)能電容對(duì)薄膜橋進(jìn)行放電時(shí)，脈沖大電流對(duì)橋膜做功使薄膜橋溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到起爆藥劑起爆溫度時(shí)，點(diǎn)火即發(fā)生。該薄膜橋發(fā)火器包含一個(gè)基底， 覆蓋在基底上的發(fā)火元件薄膜，其特征是在基底之上存在兩個(gè)金屬化過(guò)孔，通過(guò)該金屬化過(guò)孔將發(fā)火元件焊接區(qū)和基底底面焊接區(qū)連接。本專(zhuān)利技術(shù)的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器的制備方法，依次按如下步驟進(jìn)行步驟1:選擇直徑50. 8mm 127mm,厚度500 μ m 1000 μ m的硼娃玻璃(I),利用激光加工設(shè)備在硼硅玻璃(I)表面制作孔徑150μπι 300μπι通孔(181,1811)陣列；步驟2 :采用模板印刷工藝對(duì)通孔(181，1811)陣列進(jìn)行填充，填充材料由金粉、 玻璃粉配制的金導(dǎo)電漿料組成，填充完成后進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時(shí)間為I 2h，燒結(jié)溫度為 350°C 550°C，形成導(dǎo)電通孔(111,1111)；步驟3 :利用物理氣相淀積技術(shù)在硼硅玻璃(I)上表面沉積發(fā)火元件薄膜層，其中發(fā)火元件薄膜層薄膜橋厚度為O. 050 μ m 5 μ m ;步驟4 :利用光刻工藝在發(fā)火元件薄膜層表面制作發(fā)火元件形狀的光刻膠掩膜層；步驟5 :利用干法刻蝕技術(shù)制作薄膜橋發(fā)火元件層(10)，刻蝕深度為薄膜橋厚度；步驟6 :利用光刻工藝在薄膜橋發(fā)火元件層(10)表面制作光刻膠掩膜層； 步驟7 :利用物理氣相淀積技術(shù)在硼硅玻璃(I)和薄膜橋發(fā)火元件層(10)上表面沉積厚度為O. 3 μ m I μ m的阻擋薄膜材料層Cu，通過(guò)剝離清洗工藝去除擴(kuò)散阻擋層(91， 911)區(qū)域之外的光刻膠和Cu薄膜，形成擴(kuò)散阻擋層(91，911)；步驟8 :利用光刻工藝在硼硅玻璃(I)下表面制作光刻膠掩膜層；步驟9 :利用物理氣相淀積技術(shù)在硼硅玻璃(I)下表面沉積厚度為O.1 O. 5 μ m 的焊接材料層Au薄膜，通過(guò)剝離清洗工藝形成焊接層(61，611)；步驟10 :利用光刻工藝在薄膜橋發(fā)火元件層(10)和擴(kuò)散阻擋層(91，911)表面制作光刻膠掩膜層；步驟11 :利用物理氣相淀積技術(shù)在薄膜橋發(fā)火元件層(10)和擴(kuò)散阻擋層(91， 911)表面沉積厚度為O.1 O. 5 μ m的焊接材料層Au薄膜，通過(guò)剝離清洗工藝去除焊接區(qū)域(71，711)之外的光刻膠和Au薄膜，形成焊接層(71，711)；步驟12 :利用砂輪劃片機(jī)對(duì)硼硅玻璃(I)進(jìn)行劃片切割，制成薄膜橋發(fā)火元件(14)；步驟13 :通過(guò)表面貼裝工藝將薄膜橋發(fā)火元件(14)貼裝固定到由無(wú)機(jī)玻璃或者有機(jī)樹(shù)脂制成的基座(13)上。所述物理氣相淀積技術(shù)為濺射淀積技術(shù)。所述步驟3)中，發(fā)火元件薄膜層薄膜橋材料為NiCr、Cr、Ta2N、Ptff中的一種。所述步驟7)中，阻擋薄膜材料層材料為Cu、Ni，W中的一種。所述步驟9)中，焊接薄膜材料層材料為Au, Al, SnAg合金，SnAu合金中的一種。本專(zhuān)利技術(shù)的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器采用微機(jī)械加工技術(shù)和集成電路制造技術(shù)，有利于提高加工工藝的一致性和發(fā)火器使用的可靠性水平，并可實(shí)現(xiàn)發(fā)火器的批量生產(chǎn)，有效降低制造成本。本專(zhuān)利技術(shù)采用薄膜橋發(fā)火元件，有效減小發(fā)火時(shí)間，降低發(fā)火能量；硼硅玻璃作為基底材料，有效較小了熱量的散失，提高了點(diǎn)火器反應(yīng)速率，縮短了發(fā)火時(shí)間；采用干法刻蝕技術(shù)制備薄膜橋發(fā)火元件，可獲得側(cè)面陡直度高、片間與片內(nèi)均勻性好的薄膜橋結(jié)構(gòu)，大大提高了加工工藝一致性水平和發(fā)火器工作的可靠性水平。附圖說(shuō)明圖1是完成通孔陣列制作的硼硅玻璃的剖面圖2為本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施例無(wú)引線薄膜橋發(fā)火器發(fā)火元件的剖面圖3是本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施例無(wú)引線薄膜橋發(fā)火器發(fā)火元件的俯視圖4是載有如圖2所示的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器的俯視圖5是載有如圖2所示的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器的剖面圖。其中 1:硼硅玻璃；61 :焊接層；611 :焊接層；71 :焊接層；711 :焊接層；8 :金導(dǎo)體漿料； 91 :擴(kuò)散阻擋層本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，硼硅玻璃(1)上表面中部覆蓋有薄膜橋發(fā)火元件層(10)，薄膜橋發(fā)火元件層(10)左右兩端的表面上有擴(kuò)散阻擋層(9I，9II)，擴(kuò)散阻擋層(9I，9II)分別與硼硅玻璃(1)導(dǎo)電通孔(11I)左側(cè)和導(dǎo)電通孔(11II)右側(cè)的上表面接觸，擴(kuò)散阻擋層(9I，9II)及硼硅玻璃(1)左右兩端上表面覆蓋有焊接層(7I，7II)，硼硅玻璃(1)下表面有兩個(gè)互不連通的焊接層(6I，6II)，導(dǎo)電通孔(11I，11II)內(nèi)填充有導(dǎo)電漿料，焊接層(7I，7II)與焊接層(6I，6II)通過(guò)導(dǎo)電通孔(11I，11II)實(shí)現(xiàn)電氣連接，焊接層(6I，6II)固定在基座(13)的兩個(gè)互不連通的導(dǎo)電金屬區(qū)域(12I，12II)上，導(dǎo)電金屬區(qū)域(12I，12II)通過(guò)焊接點(diǎn)(19I，19II)與基座(13)內(nèi)的電極(16I，16II)相連。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，硼硅玻璃(I)上表面中部覆蓋有薄膜橋發(fā)火元件層(10)，薄膜橋發(fā)火元件層(10)左右兩端的表面上有擴(kuò)散阻擋層(91，911)，擴(kuò)散阻擋層(91，911)分別與硼硅玻璃(I)導(dǎo)電通孔(IlI)左側(cè)和導(dǎo)電通孔(IlII)右側(cè)的上表面接觸，擴(kuò)散阻擋層(91，911)及硼硅玻璃(I)左右兩端上表面覆蓋有焊接層(71，711)，硼硅玻璃(I)下表面有兩個(gè)互不連通的焊接層(61，611)，導(dǎo)電通孔(111，1111)內(nèi)填充有導(dǎo)電漿料，焊接層(71，711)與焊接層(61，611)通過(guò)導(dǎo)電通孔(111，1111)實(shí)現(xiàn)電氣連接，焊接層(61，611)固定在基座(13)的兩個(gè)互不連通的導(dǎo)電金屬區(qū)域(121，1211)上，導(dǎo)電金屬區(qū)域(121,1211)通過(guò)焊接點(diǎn)(191,1911)與基座(13)內(nèi)的電極(161,1611)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，所述薄膜橋發(fā)火元件層(10)材料為NiCr、Ta2N、Cr、PtW中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，所述擴(kuò)散阻擋層(91，911)材料為Cu、N1、W中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，所述焊接層(61，611)和(71，711)材料為Au、Al、Cu、SnAg合金、SnAu合金中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器，其特征在于，所述基座(13)采用無(wú)機(jī)玻璃或者有機(jī)樹(shù)脂制成，所述導(dǎo)電金屬區(qū)域(121，1211)由SnAu合金構(gòu)成。6.一種無(wú)引線封裝薄膜橋發(fā)火器的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟1:選擇直徑50. 8mm 127mm，厚度500 μ m 1000 μ m的硼硅玻璃⑴，利用激光加工設(shè)備在硼硅玻璃(I)表面制作孔徑150μπι 300μπι通孔(181,1811)陣列； 步驟2:采用模板印刷工藝對(duì)通孔(181，1811)陣列進(jìn)行填充，填充材料由金粉、玻璃粉組成的金導(dǎo)電漿料(8)組成，填充完成后進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時(shí)間I 2h，燒結(jié)溫度為350°C 550°C，形成導(dǎo)電通孔(111,1111)； 步驟3:利用物理氣相淀積技術(shù)在硼硅玻璃(I)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：景濤，謝貴久，顏志紅，肖友文，何迎輝，謝鋒，王玉明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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