[實(shí)用新型]介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能電點(diǎn)火橋和點(diǎn)火橋陣列

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120210902.X
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN202107644U
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱朋;沈瑞琪;葉迎華;胡艷;吳立志;周翔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C06C5/00
• 分類號(hào): C06C5/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電火工品的基礎(chǔ)部件領(lǐng)域，特別是一種介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能點(diǎn)火橋和以該點(diǎn)火橋?yàn)榛A(chǔ)單元的點(diǎn)火陣列。

背景技術(shù)

電火工品是含能材料燃燒與爆炸常用的初始能源之一，在武器裝備和國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如礦山爆破，安全保護(hù)氣囊，微小型衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，戰(zhàn)斗部的傳火與傳爆序列，導(dǎo)彈的彈道修正和安全保險(xiǎn)裝置等。

橋絲式電火工品是使用的最廣泛的電火工品。它是靠電流通過有一定電阻的微細(xì)金屬橋絲，電能按焦耳-楞次定律???????????????????????????????????????????????產(chǎn)生熱量，使橋絲升溫達(dá)到灼熱狀態(tài)，加熱橋絲周圍的炸藥使其爆炸。橋絲式電火工品的橋絲材料通常為鎳鉻、康銅或鉑銥等，當(dāng)電流通入橋絲后，在橋絲上電能轉(zhuǎn)換成熱能，能量的轉(zhuǎn)換效率較低。橋絲式電火工品通常是用焊錫將橋絲直接焊接在兩個(gè)腳線上，防射頻的效果不好，容易受到外界電磁波的影響出現(xiàn)意外發(fā)火。同時(shí)由于受加工方法的限制，橋絲式電火工品的集成度不好，很難實(shí)現(xiàn)與火工品其它部件的集成化生產(chǎn)并組成點(diǎn)火橋陣列。

半導(dǎo)體橋（Semiconductor?Bridge，簡稱SCB）火工品是指利用半導(dǎo)體薄膜或金屬-半導(dǎo)體復(fù)合薄膜作發(fā)火組件的一類電火工品。SCB的作用機(jī)理是等離子體的微對流作用，當(dāng)向SCB通脈沖電流時(shí)，橋膜材料因焦耳熱迅速汽化，在電場的作用下形成弱等離子體放電，等離子體迅速擴(kuò)散到與其相鄰的煙火劑或高能炸藥中，向煙火劑或高能炸藥進(jìn)行極迅速的熱量傳遞，使其受熱達(dá)到著火溫度而發(fā)火。SCB具有一定的防射頻特性，但電熱轉(zhuǎn)換率較低，制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。

薄膜電橋是把金屬通過物理或化學(xué)方法制作在基片上的一種膜式點(diǎn)火橋，它的工作原理是，在橋體通電后，橋體經(jīng)過電加熱發(fā)生爆炸，產(chǎn)生等離子體點(diǎn)燃藥劑。薄膜電橋可以用MEMS工藝加工制作，容易實(shí)現(xiàn)與火工品其它部件的集成化生產(chǎn)，但與橋絲式電火工品和SCB相似，它僅依靠電能加熱橋膜，能量轉(zhuǎn)換率低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能點(diǎn)火橋和以該點(diǎn)火橋?yàn)榛A(chǔ)單元的點(diǎn)火陣列。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能電點(diǎn)火橋，點(diǎn)火橋橋體由上電極、下電極和電介質(zhì)層疊加而成，兩層尺寸相同方向相反的金屬薄膜分別作為上電極和下電極，與上電極金屬薄膜尺寸、方向都相同的Al/CuO復(fù)合薄膜層夾在兩層金屬薄膜之間作為電介質(zhì)層，Al/CuO復(fù)合薄膜層的一部分覆蓋疊加在下電極金屬薄膜上，上電極金屬薄膜完全覆蓋疊加在Al/CuO復(fù)合薄膜層上。

一種以介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能電點(diǎn)火橋?yàn)榛A(chǔ)單元的點(diǎn)火陣列，用Au金屬薄膜或Cu金屬薄膜制作成引線連接若干介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能電點(diǎn)火橋排列成點(diǎn)火陣列。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）本實(shí)用新型利用點(diǎn)火橋的介電式結(jié)構(gòu)提高點(diǎn)火橋的安全性和Al/CuO復(fù)合薄膜的反應(yīng)率；

介電式Al/CuO復(fù)合薄膜含能電點(diǎn)火橋的基本結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，這種橋體結(jié)構(gòu)由三部分組成，兩層金屬薄膜分別作為上、下電極，多層Al/CuO復(fù)合薄膜夾在兩層金屬薄膜之間作為電介質(zhì)層，介電常數(shù)可以通過調(diào)控Al/CuO復(fù)合薄膜的調(diào)制周期數(shù)進(jìn)行調(diào)整。金屬薄膜電極可以根據(jù)需要選擇高電阻值金屬薄膜，如Pt、Ti、Cr等，也可以選擇低電阻值金屬薄膜，如Al、Cu等。高電阻值薄膜可以增加點(diǎn)火橋的電阻，增強(qiáng)點(diǎn)火橋的電熱轉(zhuǎn)換能力，但會(huì)增加點(diǎn)火橋的爆發(fā)時(shí)間。低電阻值薄膜會(huì)減少點(diǎn)火橋的爆發(fā)時(shí)間，但會(huì)降低點(diǎn)火橋的電熱轉(zhuǎn)換能力。

點(diǎn)火橋由薄膜疊加而成，與基底的接觸面積較大，具備一定的抗雜散電流的能力。同時(shí)CuO薄膜是半導(dǎo)體材料，所以Al/CuO復(fù)合薄膜具有一定的擊穿電壓，可以保證只有在外界電壓高于Al/CuO復(fù)合薄膜的擊穿電壓時(shí)，才能激發(fā)點(diǎn)火橋發(fā)火。通過調(diào)控點(diǎn)火橋的面積和Al/CuO復(fù)合薄膜的厚度，可以控制Al/CuO復(fù)合薄膜的擊穿電壓，從而可以設(shè)計(jì)出具有抗雜散電流和電磁干擾能力的點(diǎn)火橋，提高點(diǎn)火橋的安全性。當(dāng)外界電壓低于Al/CuO復(fù)合薄膜的擊穿電壓時(shí)，只有微弱電流通過點(diǎn)火橋，點(diǎn)火橋不發(fā)火，當(dāng)外界電壓高于Al/CuO復(fù)合薄膜的擊穿電壓時(shí)，在上下兩層金屬薄膜電極之間會(huì)形成電場，該電場可以允許瞬間大電流通過橋體，促進(jìn)Al/CuO的放熱反應(yīng)，提高Al/CuO復(fù)合薄膜的反應(yīng)率，同時(shí)還可以防止點(diǎn)火橋提前熔斷，提高點(diǎn)火橋的電熱轉(zhuǎn)換率。