一体化薄膜桥点火器及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火工品技术领域，设及一种点火器及其制备方法，具体设及一种一体 化薄膜桥点火器及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 点火器的安全性和可靠性是整个火工品系统安全与可靠作用的关键。传统桥丝式 或薄膜桥点火器虽然也能满足lA/lW、5min条件下不点火的安全要求，但由于需将分离元 件进行整合封装，可靠性不能适应当前火工品的使用要求。
[0003]点火器现有技术的主要缺点在于：1、封装困难；2、可靠性差。现有技术无法解决 运些缺点的原因为：薄膜桥点火器传统封装是先将薄膜桥用环氧树脂粘结在陶瓷塞或TO 电极塞上脚线间的凹槽内，然后用超声波或金丝球焊将金属连接脚线焊接在薄膜桥上的焊 接区上，而在实际应用中存在陶瓷破裂和焊线断开或接点松动问题，不适合压装起爆药剂； 并且该种封装形式的点火器抗环境振动、冲击干扰能力较差，一般情况下点火器在使用和 运输途中不可避免受到振动影响，可能造成焊接点破裂脱焊，影响火工品点火的可靠性。因 此，传统引线焊接封装形式不满足火工品系统高安全性和可靠性要求。
[0004] 申请号为CN201110286771. 8的中国专利文献公开了一种无引线封装薄膜桥发火 器的制备方法，提出使用金导体浆料对通孔进行填充烧结，使得基底上下表面实现电气连 通。首先，通过瓣射淀积技术在基片表面沉积点火薄膜材料层，利用光刻工艺技术和干法刻 蚀技术制作出薄膜桥；在薄膜桥之上制作光刻胶掩膜层，瓣射淀积焊接薄膜材料层，剥离清 洗可在基片上下表面分别形成焊接层，再利用砂轮划片机划片，无引线封装薄膜桥发火器 分割成型。最后通过表面贴装工艺使得点火元件焊接区和基座焊接区实现焊接互连。可W 看出，该专利文献虽然是一种无引线封装的制备方法，较传统的带引线封装的点火器可靠 性有较大提高，但仍然是将分离元件整合封装，不可避免存在工艺复杂、工序冗繁、一致性 不高等问题，而且可靠性也比较差。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无需封装、可低能可 靠点火、有效降低点火能量和点火时间的一体化薄膜桥点火器及其制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用W下技术方案：
[0007] 一种一体化薄膜桥点火器，所述一体化薄膜桥点火器由下至上依次包括基体整体 元件、过渡层薄膜、点火层薄膜和复合桥膜层。
[0008] 上述的一体化薄膜桥点火器中，优选的，所述基体整体元件内嵌设有极针；所述基 体整体元件为陶瓷塞。
[0009] 上述的一体化薄膜桥点火器中，优选的，所述点火层薄膜中设有银齿状薄膜桥区； 所述复合桥膜层是由周期性交替排列的化0薄膜层和Al薄膜层组成。该点火器中，复合桥 膜层是由化0、A1分层淀积而成，化0薄膜层和Al薄膜层二者发生侣热反应，可产生大量热 量，降低点火能量。
[0010] 上述的一体化薄膜桥点火器中，优选的，所述点火层薄膜采用的薄膜材料为TaN 或Ni化；所述点火层薄膜的厚度为3Jim~4Jim。
[0011] 上述的一体化薄膜桥点火器中，优选的，所述复合桥膜层中，最下层和最上层均 为化0薄膜层；所述化0薄膜层的单层厚度为50nm~60nm，所述Al薄膜层的单层厚度为 SOnm~40nm。
[0012] 上述的一体化薄膜桥点火器中，优选的，所述过渡层薄膜采用的薄膜材料包括化 或AI2O3;所述过渡层薄膜的厚度为100皿~200皿。
[0013] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的一体化薄膜桥点火器的制备方 法，包括W下步骤：
[0014] (1)在基体整体元件表面先后淀积过渡层薄膜和点火层薄膜；
[0015] (2)采用激光刻蚀工艺在所述点火层薄膜上进行刻蚀，使点火层薄膜中形成银齿 状薄膜桥区；
[0016] (3)在所述银齿状薄膜桥区上周期性交替淀积化0薄膜层和Al薄膜层（侣热反应 复合薄膜），形成复合桥膜层，最终得到一体化薄膜桥点火器。
[0017] 上述的一体化薄膜桥点火器的制备方法中，优选的，所述激光刻蚀工艺的工艺条 件为：激光平均功率3W~抓，激光能量密度55J/cm2~65J/cm2,刻蚀速率35mm/s~50mm/ S。其它参数可进行如下选择，但不限于此：光斑直径0. 2mm~0. 3mm，重复频率25KHz~ 30KHZ，刻蚀次数1~2次。
[0018] 上述的一体化薄膜桥点火器的制备方法中，优选的，所述步骤（1)中，所述过渡层 薄膜和点火层薄膜的淀积工艺包括离子束瓣射锻膜工艺、磁控瓣射工艺、电子束蒸发工艺 和化学气相沉积工艺中的一种或多种，最优选采用离子束瓣射锻膜工艺（薄膜致密性及附 着力好）；所述步骤（3)中，所述复合桥膜层的淀积工艺包括离子束分祀瓣射锻膜工艺。
[0019] 上述的一体化薄膜桥点火器的制备方法中，优选的，所述步骤（1)中，所述点火层 薄膜的淀积工艺采用离子束瓣射锻膜工艺，工艺条件为：屏栅电压为550V~650V，电流为 180mA~220mA;所述步骤（3)中，所述离子束分祀瓣射锻膜工艺的工艺条件为：瓣射Al膜 时，屏栅电压为500V~550V，瓣射电流：80mA~120mA;瓣射化0膜时，屏栅电压为300V~ 390V，瓣射电流为120mA~200mA，氣氧比为3~7 : 1。
[0020] 本发明的制备方法中，步骤（1)在处理基体整体元件之前，还会对基体整体元件 进行预处理，预处理包括W下过程：将基体整体元件先进行抛光和超声清洗，然后进行离子 束轰击清洗。
[0021] 本发明的关键创新点为：
[0022] 1、基体整体元件与薄膜桥一体化，无需封装。区别于常规的忍片焊接形成点火器 的方式，本发明采用基体薄膜桥一体化的无需封装点火器，无需引线焊接，避免运输、环境 试验等恶劣环境下点火器焊点脱落、引线断裂等情况的发生，可靠性及安全性大大提高。
[0023] 2、银齿状薄膜桥和复合桥膜的兼容性设计降低了点火能量。
[0024]3、高精度激光刻蚀简化了传统光亥Ij、湿法刻蚀工艺流程。
[00巧]与现有技术相比，本发明的优点在于：
[00%] 1、本发明的一体化薄膜桥点火器采用的是基体整体元件，而非常规采用的基片， 本发明在带极针的基体整体元件上直接制备点火层，省去了焊线工序，具有无需封装、低 能、安全可靠等优点。现有技术是在基片上制备完成后，通过划片、焊接等方式实现点火器 的制备，虽然通过淀积工艺可使点火层与基体整体元件紧密结合，但仍需通过焊金丝的方 式实现焊盘与极针的连接，无法实现直接在基体整体上制备点火层。
[0027] 2、本发明的一体化薄膜桥点火器的薄膜桥与基体整体元件合成一体，极针与薄膜 直接相连，无需引线封装；薄膜桥区呈银齿状且其上淀积Al/化0复合薄膜，工作过程中， Al/化0复合薄膜发生侣热反应，放出热量，引爆火药，大大地降低点火所需能量及点火时 间，能够用于解决现有的带引线封装点火器存在的安全性、可靠性难题。与现有传统的带引 线封装的薄膜桥点火器相比，本发明的一体化薄膜桥点火器减少了金丝引线运道工序，避 免了在运输和使用过程中可能出现的金丝断裂或焊点不牢等情况，大大提高了薄膜桥点火 器的可靠性、安全性，加强了加工工艺一致性，降低了发火器制造成本。
[0028] 3、本发明的制备方法采用离子束瓣射等方法制备薄膜、激光刻蚀制备薄膜桥，得 到的一体化薄膜桥点火器具有无需封装及可靠性、安全性高的特点。与常规的光刻、刻蚀等 传统工艺相比，激光刻蚀是根据设计图设定工作能量、安装好基体整体元件夹具，即可实现 图形刻蚀，而常规工艺需要制备高质量掩膜，而且存在图形失真、光刻掩膜碳化变形等工艺 问题，因此本发明采用的激光刻蚀技术流程及操作难度要小很多。本发明采用当前最常用 的陶瓷电极塞作为薄膜桥的基底，在激光刻蚀加工过程中具备较好地可分辨性，可高精度 加工（Iym)的使用环境，一体化低能薄膜桥采用激光刻蚀直接成型，无需引线，有利于安 装及运输等，复合桥膜在点火过程中放热，降低点火能量、点火时间，大大提高火工品的使 用性能。
[0029] 4、本发明的一体化薄膜桥点火器采用微机械加工技术和集成电路制造技术，有利 于提高加工工艺的一致性和点火器使用的可靠性水平，并可实现批量化生产，有效降低制 造成本。本发明在原有薄膜桥的基础上，在桥区淀积复合桥膜，有效减小点火时间，降低点 火能量；采用激光刻蚀技术制备一体化薄膜桥点火元件，可避免传统半导体工艺需要对分 离元件进行整合封装，大大提高了点火器工作的可靠性水平。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例1中一体化薄膜桥点火器的结构示意图。
[0031] 图2为本发明实施例1中一体化薄膜桥点火器制备方法的工艺流程图。 阳0巧 图例说明：
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