小型化爆炸箔起爆系统的制作方法

    技术2025-01-29  40


    本发明涉及爆炸箔起爆领域,尤其涉及小型化爆炸箔起爆系统。


    背景技术:

    1、爆炸箔起爆系统是一种高安全性和高可靠性的直列式火工装置,主要用于炸药装药起爆和固态火箭发动机推进剂点火。高压开关使爆炸箔起爆系统中的关键器件之一,决定了起爆装置的输出特性,其性能好坏直接影响起爆装置的性能。当起爆回路的脉冲电流上升沿过于平缓或峰值较低时,爆炸箔由于得到的能力较小就会熔化或者发生慢爆炸,爆炸箔起爆系统便不能可靠工作。

    2、在部分现有技术中,国内使用成熟的高压开关为传统立式冷阴极触发管,这种开关体积较大、制造工艺复杂、成本高,依靠导线连接,导致整个系统不能最大程度的缩小,而且增加系统的电感和电阻,降低起爆能量的传递。

    3、为了解决体积大的问题,部分其他现有技术采用平面开关的形式,如中国发明专利(申请号cn201910041889.0)公开了一种了基于ltcc工艺的密闭式平面三电极开关芯片,如图1所示,金属层可包括平面三电极开关的三个电极,阴极、阴极和阳极以及用于连接外部电路装置的焊盘,阴极位于阴极和阳极之间,如图2所示,结构层a置于金属层之上,包括电极空腔及裸露焊盘的焊盘槽。而在封装过程中,按照基底层、金属层、结构层a和结构层b的顺序,逐层叠放、校位,然后放在静压机中进行热压。然而该现有技术存在以下问题:

    4、(1)对于芯片本身来说,其仅具有开关功能,然而在实际应用中,需要对开关进行电压取样、泄放等功能。

    5、(2)对于金属层(即电极层)来说,阴极对阴极的放电电弧接触有效面积较小、使得阴极抗烧蚀能力不强;并且阴极位于阴极和阳极之间,主电极(阴极和阳极)放电过程中的离子会对阴极轰击,会减少平面开关的使用次数。

    6、(3)对于金属层(即电极层),按照基底层、金属层、结构层a和结构层b的顺序,逐层叠放、校位,然后放在静压机中进行热压。然而采用该种方式,结构层a直接对金属层进行热压容易对金属层破坏。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供小型化爆炸箔起爆系统。

    2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:

    3、本发明的第一方面,提供小型化爆炸箔起爆系统,包括导电基板层、墙体、盖板,所述墙体的上端与盖板连接,墙体的下端与导电基板层连接,盖板、墙体和导电基板层形成内部腔体;

    4、所述内部腔体内设置有脉冲电容和设置于脉冲电容上方的平面开关基板,所述平面开关基板正面设置有平面开关、泄放电阻、取样电阻和开关层导电孔,所述开关层导电孔设置于平面开关基板的外周;

    5、所述平面开关包括阳极、第一触发极、第二触发极和阴极,所述第一触发极和第二触发极分别设置于阴极的两侧,分别形成次间隙;所述第一触发极、第二触发极、阴极均与阳极对向设置,形成主间隙;

    6、所述开关层导电孔包括高压正极开孔、触发开孔、取样开孔、高压负极开孔、接地开孔,其中:高压正极开孔分别与阳极和泄放电阻连接,泄放电阻分别与取样电阻和取样开孔连接,取样电阻与接地开孔连接,触发开孔与阴极连接;第一触发极和第二触发极分别通过各自阴极孔在平面开关基板的背面与高压负极开孔连接;

    7、所述导电基板层开设有基板层导电孔,导电基板层的背面设置有导电贴片;填充在开关层导电孔的导体浆料依次通过印刷在脉冲电容外围的导体浆料、填充在基板层导电孔的导体浆料与对应导电贴片进行连接;

    8、所述脉冲电容的两端分别与高压正极开孔对应的导电贴片、接地开孔对应的导电贴片电连接。

    9、进一步地,所述第一触发极和第二触发极轴向对称设置于阴极的触发端的两侧。

    10、进一步地,所述阴极的导电端较于阴极的触发端远离所述阳极,阳极的导电端相较于阳极的触发端远离主间隙,第一触发极的导电端相较于第一触发极的触发端远离次间隙,第二触发极的导电端相较于第二触发极的触发端远离次间隙。

    11、进一步地,所述阴极位于第一触发极和第二触发极的内部,即位于非主间隙区域。

    12、进一步地,在平面开关基板的正面,平面开关设置于平面开关基板的左下角,高压正极开孔设置于平面开关基板的左上角;接地开孔、高压负极开孔、取样开孔、触发开孔依次从上至下设置于平面开关基板的右侧。

    13、进一步地,所述爆炸箔起爆系统在制备过程中,首先制备除盖板外的待封装的平面开关工件,然后利用充气封装设备进行充气封装,将盖板封装在待封装的平面开关工件上。

    14、进一步地,所述充气封装设备包括:

    15、封装台,包括封装台面、设置于封装台面上的封装保护罩、和设置于封装保护罩内的加热组件;

    16、炉内抽气系统,包括炉内抽气组件和炉内气压测量组件,所述炉内抽气组件用于对封装保护罩内进行抽气,所述炉内气压测量组件用于对封装保护罩内的气压进行测量;

    17、炉内温度控制系统,包括温度测量组件和温度控制组件,所述温度测量组件用于对封装保护罩内温度进行测量,所述温度控制组件用于根据温度测量组件的测量结果对所述加热组件进行控制;

    18、混气充气系统,包括混气抽气组件、混气组件和充气组件,所述混气抽气组件用于对混气充气系统涉及的管道和混气组件进行抽气并进行气压测量,所述混气组件用于对封装用气源进行混气,所述充气组件用于将混气气体充入封装保护罩内。

    19、进一步地,所述混气组件包括混气瓶和与所述混气瓶连接的多个气源,每个气源和混气瓶之间连接有气源充气阀;

    20、所述混气抽气组件对混气充气系统涉及的管道和混气瓶进行抽气并进行气压测量;

    21、所述充气组件为设置于混气瓶和封装保护罩之间的充装充气阀。

    22、进一步地,所述充气封装包括以下步骤:

    23、准备工作:打开封装保护罩,将待封装的平面开关工件和待封装的盖板层依次放在封装台面上,并关闭封装保护罩;其中待封装的平面开关工件上设置有焊料;

    24、炉内抽气:打开炉内抽气系统的炉内抽气组件,待炉内气压测量组件检测到封装保护罩内的真空度达到预设值,开启炉内温度控制系统,按照设定温度控制曲线对封装保护罩内进行加热;

    25、抽气混气:打开混气充气系统的混气抽气组件,对混气充气系统涉及的管道和混气组件进行抽气,待检测到真空度达到预设值后关闭混气抽气组件,并利用混气组件按照设计要求进行混气;

    26、充气保压:当封装保护罩内温度达到设计温度阶段时,打开充气组件将混气组件中气体充入封装保护罩内,待封装保护罩内气压达到设计要求时,保温一段时间,让气体充分均匀填充整个封装保护罩内的平面开关工件中;

    27、升温熔化:待保温结束后,温度控制系统控制封装保护罩内继续升温至封接所用焊料均匀熔化;

    28、降温:按照设计要求进行降温至室温,打开封装保护罩并取出重启封装完成的平面开关工件。

    29、本发明的有益效果是:

    30、在本发明的一示例性实施例中,平面开关的相关电路完全设置于盖板、墙体和导电基板层形成内部腔体,在实现气密的基础上,使得盖板、墙体在安装结构上未对平面开关进行热压,完整可靠;并且整个平面开关均位于内部腔体内,整个电离过程均在内部腔体内,完整性强;最后通过导体浆料的连接,将平面开关的电极的外接设置于整个起爆系统底部,方便进行后续贴片。

    31、同时,本示例性实施例中的爆炸箔起爆系统集成了脉充电容、平面开关、取样电压和泄放电阻,不仅实现开关功能,还配置有电压反馈、自动泄能的功能。

    32、另外,本示例性实施例中的平面开关布局方式,阳极与阴极之间最大电场集中在中轴线附近,主间隙对应的放电通道从阳极5端面到中轴线附近的阴极区域,从而放电通道较为稳定,提高了工作稳定性;同时左右阴极提高了放电电弧接触有效面积,提高阴极抗烧蚀的能力;并且相较于现有技术的三电极中阴极位于阴极和阳极之间的方式,本示例性实施例的阴极在阴极之间,从而减少了主间隙放电过程中离子对阴极的轰击,有助于提高平面开关使用次数。


    技术特征:

    1.小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:包括导电基板层、墙体、盖板,所述墙体的上端与盖板连接,墙体的下端与导电基板层连接,盖板、墙体和导电基板层形成内部腔体;

    2.根据权利要求1所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述第一触发极和第二触发极轴向对称设置于阴极的触发端的两侧。

    3.根据权利要求1所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述阴极的导电端较于阴极的触发端远离所述阳极,阳极的导电端相较于阳极的触发端远离主间隙,第一触发极的导电端相较于第一触发极的触发端远离次间隙,第二触发极的导电端相较于第二触发极的触发端远离次间隙。

    4.根据权利要求1所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述阴极位于第一触发极和第二触发极的内部,即位于非主间隙区域。

    5.根据权利要求1所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:在平面开关基板的正面,平面开关设置于平面开关基板的左下角,高压正极开孔设置于平面开关基板的左上角;接地开孔、高压负极开孔、取样开孔、触发开孔依次从上至下设置于平面开关基板的右侧。

    6.根据权利要求1所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述爆炸箔起爆系统在制备过程中,首先制备除盖板外的待封装的平面开关工件,然后利用充气封装设备进行充气封装,将盖板封装在待封装的平面开关工件上。

    7.根据权利要求6所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述充气封装设备包括:

    8.根据权利要求7所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述混气组件包括混气瓶和与所述混气瓶连接的多个气源,每个气源和混气瓶之间连接有气源充气阀;

    9.根据权利要求7所述的小型化爆炸箔起爆系统,其特征在于:所述充气封装包括以下步骤:


    技术总结
    本发明公开了小型化爆炸箔起爆系统,包括导电基板层、墙体、盖板,所述墙体的上端与盖板连接,墙体的下端与导电基板层连接,盖板、墙体和导电基板层形成内部腔体;所述内部腔体内设置有脉冲电容和设置于脉冲电容上方的平面开关基板,所述平面开关基板正面设置有平面开关、泄放电阻、取样电阻和开关层导电孔,所述开关层导电孔设置于平面开关基板的外周。本发明平面开关的相关电路完全设置于盖板、墙体和导电基板层形成内部腔体,在实现气密的基础上,使得盖板、墙体在安装结构上未对平面开关进行热压,完整可靠,不仅实现开关功能,还配置有电压反馈、自动泄能的功能。

    技术研发人员:邱春富,秦小雪,刘文平
    受保护的技术使用者:成都国光电气股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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