基于FPC工艺的集成冲击片换能元性能分析（英）

为了提高爆炸箔起爆器的制造效率和产品一致性,设计和制造了一种基于柔性电路板（简称FPC或软板）制造工艺的集成冲击片换能元,并对该集成换能元的电爆炸性能、驱动飞片能力和起爆六硝基茋的能力等基础性能进行了研究。采用高压探头测量了爆炸箔两端的电压曲线,采用罗果夫斯基线圈测量了放电回路的电流曲线,通过光学多普勒测试手段（PDV）测量了电爆炸过程驱动飞片速度历程曲线。结果表明,放电回路峰值电流和桥箔的爆发电流随着电容两端电压的增加而线性增加,其中桥箔的爆发电流从2080 A增加到2680 A。桥箔的爆发时间随着电容两端电压的增加而线性地从232 ns减小至156 ns。随着充电电压的增加,飞片速度从4056 m·s^-1增加到4589 m·s^-1,速度标准偏差为38~48。该冲击片换能元可在放电回路电流峰值约2.04 kA时可靠起爆HNS-Ⅳ,而基于传统制造方式冲击片换能元的起爆电流峰值为2.340 kA。     

影响微冲击片换能元性能的关键因素初探

采用MEMS工艺制作了微冲击片换能元,研究了桥箔、飞片、加速膛的微观形貌,并通过测试桥箔电爆性能、飞片速度和微冲击片换能元的发火性能,研究了桥箔厚度、飞片坚膜工艺、加速膛高度等对微换能元的起爆性能影响。研究表明:采用SU-8胶制作飞片、加速膛,并对飞片进行坚膜工艺处理,以及选择3.3μm厚度的桥箔和201μm高度的加速膛,可使微冲击片换能元具有更好的发火性能。     

强电流环境下冲击片雷管换能元动态响应仿真研究

为研究强电流环境对弹体内冲击片雷管换能元的影响,采用30 k A双指数函数波形的脉冲电流模拟弹体被雷电击中后的电流注入,对弹体不同位置处、不同注入电流脉宽条件下冲击片雷管中的感应电流及桥箔的温度响应进行了仿真。结果表明：随着注入电流脉宽从1.0μs减小至0.1μs,感应电流的幅值从数百安培降至不足10A;随着冲击片雷管位置逐渐远离电流注入位置,其感应电流幅值缓慢增大。脉宽为2.0μs的注入电流作用下,桥箔的最高温度达到了铜的常压沸点,对桥箔产生了不可逆的破坏作用,而脉宽为1.0μs及以下的注入电流几乎不会对桥箔造成影响。     

Ni-Cr薄膜换能元刻蚀工艺研究

为得到刻蚀效果好的Ni-Cr薄膜换能元,研究了刻蚀液的配比对刻蚀时间及金属桥膜换能元参数的影响。结果表明:在硫酸高铈的量一定的情况下,当V_(高氯酸):V_水为17:100时,刻蚀效果较为理想,制作的Ni-Cr薄膜换能元桥区尺寸与设计尺寸的偏差控制在了0.9%以内,并在10V、47μF条件下能够发火。     

Ni-Cr薄膜换能元点火性能研究

针对微火工品和微推进器集成化的发展需求,以及制作工艺与MEMS、半导体工艺相兼容并能实现低能发火的要求,对Ni-Cr薄膜换能元进行了研究,设计制作了几种不同桥区尺寸和薄膜厚度的Ni-Cr薄膜换能元,并对其电发火性能进行了测试.结果表明:在同一桥区尺寸的条件下,Ni-Cr薄膜发火感度随桥膜厚度的增加而升高;在相同的桥膜厚...     

氮化钽换能元的制备工艺研究

开展了一种制备氮化钽换能元的工艺研究,利用射频电源溅射氮化钽薄膜,采用剥离工艺制备氮化钽换能元图形,获得满足完整性、一致性和重复性要求的氮化钽换能元。依据GJB/z377A-94感度试验用兰利法,测得氮化钽换能元发火能量为0.6m J。     

非晶合金新型换能元材料性能初探

为论证非晶合金作为新型换能元的可行性,设计制作了桥丝式非晶合金换能元,采用DSC热分析方法研究构成组分对非晶合金材料释能效果的影响,通过实验探究了非晶合金桥丝换能元在恒定电流激发下的电热温度响应、电阻温度系数变化以及电容放电激发的电爆特性。结果表明,非晶合金是一种亚稳态的含能材料,在晶化过程中释放能量。桥丝式非晶合金换能元具有电阻负温特性,电阻相对变化率为6.38%,电热换能功率可提高17.5%,与电阻-温度线性变化的镍-铬桥丝换能元相比,表现出更优良的释能效果。研究初步论证了非晶合金作为新型换能元材料的可行性,为电火工品换能增效技术发展提供了新方案。     

自聚焦激光换能元模拟仿真分析

在对自聚焦透镜理论分析的基础上,针对不同波长的激光以及光纤与透镜轴偏离的情况,采用ZEMAX软件对光纤与自聚焦透镜中的光线轨迹进行了模拟仿真,得到了出射光斑尺寸及光斑峰值功率密度,讨论了自聚焦透镜作为激光火工品换能元件的优势。结果表明,自聚焦透镜可以成为一种性能优异且具有潜在经济效益的激光换能元。     

一种原位集成冲击片组件的制备及飞片驱动性能

为研究冲击片集成组件制造方法及其性能,采用化学气相沉积法(CVD)在爆炸箔基底上沉积制备了聚氯代对二甲苯(PC)飞片层,并且利用光刻方法原位集成了Su8-2150光刻胶加速膛,获得的加速膛厚度大于300μm且壁面垂直度良好。利用光子多普勒速度(PDV)测量技术获得了该冲击片组件电爆炸驱动飞片的加速历程。对比了常规方法制造的冲击片组件(聚酰亚胺飞片)与相同参数集成冲击片组件的飞片加速历程。结果表明,两组加速历程基本一致。聚酰亚胺飞片与PC飞片在前80 ns内分别达到了最大速度的77%与80%,加速膛出口处飞片速度分别为3970 m·s~(-1)和3906 m·s~(-1),两种冲击片组件驱动性能接近,飞片和加速膛的材料的改变对电爆炸驱动飞片过程未产生明显影响。     

银膜换能元的喷墨打印及其性能表征

针对常用薄膜换能元的沉积和成型方法耗时长、成本高、材料利用率低等问题,采用喷墨打印制备了银膜换能元,并采用扫描电镜（SEM）和原子力学显微镜（AFM）对换能元形貌及厚度进行了表征,对银膜桥的发火性能进行了研究。结果表明,银膜换能元厚度为2.1μm,表面平整,在不同输入能量下存在电热、电爆两种情况。银膜桥更容易产生等离子体;蘸有斯蒂芬酸铅（LTNR）的银膜桥在47μF脉冲放电下50%发火电压为6.65 V,脚-脚间可以耐受25 kV静电放电（放电电容为500 pF,串联5 kΩ电阻）,可通过钝感电火工品1A1W5min测试。     

MEMS火工品换能元的研究进展

换能元作为微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品的核心部件,是MEMS火工品安全性和可靠性的重要影响因素,对整个武器系统的影响也是不可忽视的。文中从换能元的基底和电阻材料研究、结构设计等角度,综述了近年来MEMS火工品换能元的最新发展研究。介绍了MEMS火工品换能元的两大关键技术:MEMS火工品换能元的设计制备方法以及换能元性能参数的测试表征。指出:具有微型化、集成化、多功能化和高可靠性的MEMS火工品换能元是未来研究的热点。为M EM S火工品换能元的设计研究提供理论支撑,应加强微尺度下的热散失特性以及桥区电阻特性研究。认为复合含能薄膜桥换能元是MEMS火工品换能元的一个重要发展方向。     

集成爆炸箔起爆器的制备和飞片驱动能力表征（英文）

利用磁控溅射、光刻、化学气象沉积等技术制备了一种基于氯代对二甲苯(PC)飞片与Su-8光刻胶加速膛的集成爆炸箔起爆器(EFI),利用光子多普勒技术研究了爆炸箔、飞片,以及加速膛结构参数对飞片加载能力的影响作用。结果表明,在起爆电压2.6kV,电容0.2μF,作用时间1.2μs的条件下,集成制造所引发的EFI部分材料的变化并未对其飞片加载能力带来显著影响,相同尺寸的聚酰亚胺飞片与PC飞片的加速历程较为相近,且集成EFI飞片加载能力与结构参数相同的常规EFI相当。利用该集成EFI能成功起爆Ⅳ型六硝基茋。     

桥区参数对Ni-Cr薄膜换能元发火性能的影响

依据GJB/z 377A-94感度试验川兰利法,对设计制作的不同桥区参数的Ni-Cr薄膜换能元进行了发火感度测试.结果显示:当桥区尺寸、形状一定时,随着桥膜厚度的增加,换能元的发火电压减小,当桥膜的厚度增加到0.9μm,换能元发火电压又有增加的趋势;当桥膜厚度、桥区形状一定时,随着桥区宽度减小,发火电压降低,但当桥区宽度小于0.10mm时,发火电压反而上升;当桥膜厚度、桥区宽度一定时,桥区长度越长,发火电压越高,而且不同桥区形状对换能元发火感度有明显的影响.     

Ni-Cr桥膜换能元的制备

为了制作出阻值一致性好,发火电压低的金属桥膜换能元,对Ni-Cr薄膜换能元制作过程中的薄膜溅射、刻蚀等工艺进行了探索,并对制作的换能元参数进行了测试.结果显示随着溅射功率的减小,薄膜的沉积速率减小,成膜致密性提高;在一定范围内,刻蚀液中高氯酸所占的比例越大,刻蚀用时越短.制作的Ni-Cr薄膜换能元电阻的一致性较好,在4...     

钝感Ni-Cr金属桥膜换能元的制备及性能

采用磁控溅射技术设计加工了一种满足钝感电火工品的Ni-Cr金属薄膜桥换能元,在起爆桥区中心涂抹三硝基间苯二酚铅,对其进行了安全电流、抗静电性能、断桥时间、作用时间的测试,并与半导体桥换能元、桥带式换能元进行了性能对比。结果表明,电阻为(1±0.1)Ω时,在相同散热条件下,该Ni-Cr金属薄膜换能元安全性较其他两种换能元裕度大,作用时间、断桥时间介于半导体桥和桥带式换能元之间,采用5 A发火,引爆三硝基间苯二酚铅的作用时间小于1 ms。     

陶瓷基体表面粗糙度对Ni-Cr薄膜换能元性能的影响

研究了Al2O3(95%)陶瓷基底的粗糙度对Ni-Cr(80/20)合金薄膜及薄膜换能元性能的影响.利用磁控溅射法在不同粗糙度的基底上制备了Ni-Cr合金薄膜.通过扫描电镜、划痕法、4探针法对薄膜的微观结构、附着性能、电性能进行了研究.根据D-最优化法测定了基底粗糙度不同的薄膜换能元爆发电压、爆发电流.结果表明:随着基...     

Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性

依据肖特基势垒理论,设计并制备了Al/CuO肖特基结换能元芯片。用击穿电压仪研究了换能元芯片的电击穿性能,用电容放电的激发方式研究了芯片的电爆特性。结果表明,对前者,芯片存在发火阈值,具有整流特性,击穿电压与肖特基结的个数无关,击穿电压为8 V;对后者,芯片也存在发火阈值,发火阈值与肖特基结数呈正相关,芯片还具有发火延迟特性。延迟时间的长短与肖特基结数也呈正相关。同时芯片还具有多次激发而连续发火的特性。显示Al/CuO肖特基结换能元芯片是一种具有非线性电爆换能特性的新型电爆换能元。     

集成PN结防护结构的薄膜换能芯片

研究设计了一种平面纵向集成PN结（半导体的空间电荷区）结构二极管的薄膜换能元芯片,并制作了3Ω和4Ω2种桥区电阻,每种电阻制备1.0 mm×1.0 mm、1.5 mm×1.5 mm、2.0 mm×4.0 mm 3种芯片尺寸,每种尺寸设计8,18,28,34 V 4种击穿电压的集成芯片样品,其中1.0 mm芯片对应4种击穿电压的芯片,1.5 mm、2.0 mm芯片对应34 V击穿电压进行静电对比试验。为研究集成防护结构对换能元的爆发性能的影响,对3Ω的1.0 mm集成芯片进行了发火试验测试。结果表明集成薄膜芯片尺寸越大,抗静电能力增强;芯片桥区电阻越大,越容易受到静电干扰损伤,其静电防护性能达500 pF/500Ω/25 kV。PN结结构的击穿电压越小,其旁路电流的能力越大,对换能元爆发性能的影响越大,击穿电压越大,对换能元的静电防护作用越小。对于33μF/16 V作用条件的火工品,选择18 V击穿电压的集成芯片说明集成薄膜芯片应用中需要根据换能元的工作电压选用合适的击穿电压,以保证集成芯片既可以防护静电干扰,不影响产品的正常作用。