瞬时大电流下微机电引信硅通孔封装的失效机理与实验研究

随着引信向微型化、智能化、灵巧化发展,对引信采用三维封装是实现其小型化最为前景的技术。硅通孔（TSV）是三维封装的关键技术,广泛应用在微机电系统(MEMS)的集成中,具有封装尺寸小和能量消耗低的优点。研究了一种应用于MEMS引信的TSV三维封装技术,该MEMS引信的工作模式要求TSV在引信起爆控制时的瞬时大电流冲击下,电阻改变量在规定允许的范围内。利用有限元分析软件计算TSV在瞬时大电流下的升温曲线,并进行分组实验,对TSV分别施加40 V、330 μF电容放电条件,10 V、330 μF电容放电条件和4 V、100 μF电容放电条件。通过对比仿真结果与实验结果,得到TSV的潜在的失效模式和其承载瞬时大电流的能力。通过上述结论分析得出在10 V、330 μF电容放电条件和4 V、100 μF电容放电条件下,TSV封装技术可以满足MEMS引信的正常工作。     

微型半导体桥电容抗静电加固技术研究

针对微型半导体桥在强静电放电脉冲作用下可能出现损伤,从而导致半导体桥火工品早爆、误爆、可靠性降低等问题,研究了微型半导体桥在不同强度静电电压作用下的桥区损伤以及电阻变化情况,分析了静电电压强度与桥区损伤面积以及电阻变化之间的关系,并采用抗静电电容对微型半导体桥进行了抗静电加固以及性能实验.实验结果表明,半导体桥并联电容后抗静电能力增强,半导体桥桥区未出现损伤,药剂完好无损,但发火电压随电容值的增大而增大,作用时间随电容值的增大而变长,可根据具体半导体桥选择合适的并联电容.     

双电极静电引信起爆控制技术研究

静电引信是一种通过探测目标周围的静电场来获取目标信息并进行起爆控制的新型近感引信,为了解决双电极静电引信的起爆控制问题,通过对目标特性曲线特征的分析,提出了一种用于静电引信起爆控制的方法。采用实验的方法对双电极静电引信起爆控制技术进行了验证。实验结果表明,当控制电路可检测nA级电流时,在几十米左右的探测距离内该方法能够准确识别目标特征,并在最佳炸点位置给出起爆信号。     

振动/静电环境下引信安全失效率计算方法

针对目前引信安全失效率定量计算不够完善,易引起设计偏差的问题,提出振动/静电环境下对引信安全失效率计算方法。该方法通过指数概率计算、振动谱随机过程参数统计计算静电放电、振动环境下的安全失效率,以及解除后坐保险的过载阈值及最小持续时间对安全失效率的影响。计算表明,在解除保险过程中有顺序要求时,有利于满足安全失效率的定量要求;适应地面静电要求的引信机电安全系统上机后,有可能不满足安全性要求;引信配用同样弹药用于不同载体时,因载体的振动谱不同而对引信安全失效率产生不同影响,需仔细审核引信安全性;引信安全系统不能一味降低解保过载,在不得不降低解保过载时,应增加过载持续时间,并根据可信环境复核安全失效率的计算结果。     

静电引信目标电场建模

研究了飞机上安装的静电放电针空间电场分布.静电放电针是飞机上释放静电的装置,由于静电放电针在释放静电时具有特有的空间电场,因此为了使静电引信能够利用这些信息来探测目标,需要掌握静电放电针的工作机理和空间电场分布情况.在一定的约束条件下,建立了静电放电针空间电场分布的数学模型,并进行了理论的分析,得到了静电放电针空间电场电位和电场强度的公式.仿真结果表明,所建立的数学模型基本符合静电放电针空间电场分布的特征.     

Al/CuO复合半导体桥静电安全性研究

为了研究Al/CuO复合半导体桥(简称Al/CuO-SCB)的静电安全性,分别对不同桥型的Al/CuO-SCB进行静电放电实验及研究。结果发现:在500pF、5kΩ、25kV静电放电条件下,不同桥型的Al/CuO-SCB均未发火;小尺寸的Al/CuO-SCB在相同静电作用下桥膜容易受到损伤,并且经过静电放电后的Al/CuO-SCB的爆发时间和爆发所需能量均没有发生显著性差异。比较Al/CuO-SCB和未加Al/CuO含能薄膜层的半导体桥静电实验结果,得出Al/CuO含能薄膜层没有影响半导体桥的静电安全性。     

静电放电对爆炸桥丝火工品作用性能影响研究

为研究静电放电对火工品作用性能的影响情况,采用静电放电模拟发生器对某爆炸桥丝火工品进行了较高电压的静电放电刺激,用微焦距工业CT观测了静电放电造成的损伤效应,并对刺激后火工品的作用性能参数进行了测试。研究结果表明,在试验采用的条件下,静电通过火工品脚-脚放电时,未对其作用性能产生影响;而当静电通过火工品脚-壳放电时,由于对火工品始发装药造成了一定程度的损伤,影响其正常传爆过程,导致部分火工品未能发火。研究结果对于了解静电放电对火工品作用性能的影响情况有一定意义。     

半导体桥芯片静电加固的研究

针对桥区形状为尖角形的半导体桥在尖角处电流密度过于集中、易发生静电损伤的问题,提出将半导体桥的尖角部分设计为圆弧的形状,达到提高半导体桥抗静电能力的目的。静电实验发现圆弧型半导体桥在10000pF电容、25kV电压并且串联5000Ω电阻的静电冲击条件下完好无损。33μF电容、19V电压放电模式下,静电冲击前后圆弧型半导体桥的发火时间基本没变,而尖角型半导体桥的发火时间发生了较长的延迟,证明圆弧型半导体桥在保证发火的前提下抗静电能力得到增强。     

电容引信初始电容的分析与设计方法探讨

电容信是利用引信接近目标时,引信与目标之间的电容发生变化而工作。高频振荡器通过检测引信与目标之间的有效电容来检测目标的信息,并把这个信息变换成电信号－振荡频率的增量。引信的初始电容即是高频振荡器在其准电容,其对电容引信探测目标的功能和电容引信的性能起着重要的作用。设计电容引信首先必须设计一个高质量的初始电容。本文通过对电容引信探测目标住处的基本工作原理的分析,阐述了初始电容对电容引信性能的影响因素,归纳出初始电容的一般设计要求,最后又提出了初始电容的二种具体设计方法。     

飞机静电场特性及其探测原理

阐述了飞机静电场的产生机理,并从静电引信目标识别和抗干扰的角度分析了飞机静电场的特性以及进行定距的指导思想,最后论述了静电引信探测原理及具体实现途径。