Page 68 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019
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微 芯 片 爆 炸 箔 起 爆 器 及 其 平 面 高 压 开 关 研 究 进 展                                                         169

            采 用 光 子 多 普 勒 测 速 仪（Photonic Doppler Velome⁃
            ter，PDV）对比研究常规 McEFI（使用 PI 作飞片、使用
            不 锈 钢 作 加 速 膛）和 基 于 MEMS 工 艺 的 McEFI（采 用
            PC 作飞片、采用 SU⁃8 作加速膛）的飞片速度，试验结
            果表明材料不同的加速膛和飞片未对速度影响显著，
            由此采用非硅 MEMS 工艺制备 McEFI 是可行的。








                                                                图 4  MEMS 工艺微芯片爆炸箔起爆器各组件照片             ［15］
                                                                Fig.4 Component photos of McEFI with MEMS technology ［15］

                                                                    作者开展了桥箔电爆特性、复合飞片速度影响规
                                                                律 及 起 爆 HNS 的 试 验 研 究 。 取 加 速 膛 尺 寸 为
            图 3  基于 SU⁃8 加速膛的 McEFI 制备工艺    ［12］                1.00 mm（Ф）×0.40 mm（H），采用 PDV 研究发火电压
            Fig.3  Preparation process of McEFI based on SU⁃8 accelera⁃  （1.25~2.5 kV）对 PC/Cu 复合飞片速度的影响规律，结
            tion barrel ［12］
                                                                果表明：在该加速膛尺寸下，飞片的速度和加速度均随
                2012 年，曾庆轩等     ［13］ 首先在玻璃基板上制得爆炸               着发火电压的增大而增大，在 1.25 kV 的发火电压下，
                                                                                                          -1
            桥箔，采用粘贴 PI 的方法制作飞片层，然后在紫外光                          复合飞片通过 227 ns加速到最大速度 2240 m·s ，而在
                                                                                                             -1
            固化的环氧树脂上采用曝光、显影等工艺制作加速膛，                            2.5 kV 发火条件下，飞片加速到最大速度 3430 m·s 只
            爆发试验所得的飞片平均速度与理论计算值的一致性                             需 175 ns；将复合飞片的速度⁃时间曲线进行积分可得
            较好，相对偏差不超过 8%。2017 年，李可为等                  ［14］ 在   到位移⁃时间曲线，在不同发火电压条件下，加速复合
            4in（101.6 mm）Pyrex7740 玻璃基板上，采用铜作桥                  飞 片 到 最 大 速 度 的 位 移 均 小 于 加 速 膛 的 高 度
            箔 、聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯（PMMA）光 刻 胶 作 飞 片 层 、             H=0.395 mm（实测高度），即飞片出加速膛口时，均已
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            SU⁃8 胶作加速膛，集成制备单个体积为 0.018 cm ，共                    达到最大速度，可使复合飞片能以其最大速度冲击起
            计 268 个的 McEFI 阵列。对 McEFI 进行了桥箔电爆、                  爆 HNS。此外，该 McEFI 可成功起爆 HNS，这表明采
            发火感度及高温性能的试验研究，结果表明：McEFI 在                         用 PC/Cu 复合飞片与 SU⁃8 光刻胶、SUEX 干膜等新型
            2.4 kV 充电电压下，桥箔发生电爆的峰值电流时间与                         材料制备 McEFI 是可行的。
            爆发电压时间基本重合，此时能量利用率最高，因此确                                综上，国内外学者从硅 MEMS 工艺与非硅 MEMS
            定最佳发火电压为 2.4 kV；全发火电压为 2.452 kV，                    工艺两个方面，提供了两种切实可行的研制 McEFI 的
            与 最 佳 发 火 电 压 基 本 一 致 ；160 ℃ 下 至 少 可 以 耐 温          工艺。
            50 h 而不影响发火性能。另外，兰利法测试发火感度                          2.2  基于 LTCC 工艺的 McEFI
            的结果表明发火电压偏高且标准差偏大，故需优化设                                 基于 MEMS 工艺制备 McEFI，所得 McEFI 的集成
            计参数，尤其是要优化桥箔尺寸和飞片厚度。                                化程度高、体积小，可以实现批量化生产，提高了产品
                2018 年，陈楷   ［15-16］ 等首先在 Al O 陶瓷基板上通            的一致性，降低了制备成本，但是制备过程包含镀膜及
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            过采用磁控溅射沉积 Cu 爆炸桥箔（为耐烧蚀和保证桥                          光刻等多个步骤，较为繁琐。LTCC 技术是近年来兴
            箔 和 基 板 的 附 着 性 ，在 沉 积 Cu 桥 箔 之 前 沉 积 了             起的一种多学科交叉整合组件技术，以其优异的电子、
            200 nm W⁃Ti 合金膜）、气相沉积 PC/Cu 复合飞片层，                  机械及热力特性，成为未来电子元件集成化及模块化
            然后一方面采用原位光刻制备 SU⁃8 加速膛，另一方                          的首选方式，广泛应用于封装及微波器件等领域                        ［17］ 。
            面，由于采用 SU⁃8 光刻胶制备而得的加速膛表面平整                         采 用 包 括 冲 孔 、丝 网 印 刷 、叠 压 、共 烧 及 划 片 在 内 的
            度 不 高 ，采 用 粘 贴 SUEX 干 膜 制 备 加 速 膛 ，制 备 所 得          LTCC 工 艺 可 以 一 体 化 烧 结 制 备 具 有 独 石 结 构 的
            McEFI 的各组件如图 4 所示。                                  McEFI，简化了制备过程，同时所得 McEFI 的机械化强


            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料                2019 年  第 27 卷  第 2 期 （167-176）
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