[發(fā)明專利]一套綜合MEMS和火工藥劑滴注工藝的微型作動器加工方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081585.X
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104045497A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁文忠;劉鵬;趙越;丁旭冉
• 申請（專利權(quán)）人: 婁文忠
• 主分類號: C06C5/00
• 分類號: C06C5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一套微型作動器加工方法，特別涉及的工藝如下：實現(xiàn)橋型金屬換能元的淀積工藝、實現(xiàn)推銷活塞、微型作動器外框與基底及蓋板的高深寬比MEMS工藝、實現(xiàn)換能元與焊盤引腳互連的硅穿孔TSV(Through-Silicon?Via)工藝，及火工藥劑的滴注。換能元可控制火工藥劑作用，從而推動推銷活塞的矢量運動，實施作動器功能，屬于引信火工品技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

作動器是利用裝藥燃燒或爆炸產(chǎn)生的氣體，驅(qū)動機械機構(gòu)完成預定動作的火工品。?

作動器可滿足多種工作需要，特別是彈頭拋射等要求同步作用高的任務(wù)，適用于兵器等多個領(lǐng)域。?

傳統(tǒng)作動器火工藥劑不防潮，長貯性能差，元件數(shù)量多，工藝結(jié)構(gòu)復雜，失效率高。?

傳統(tǒng)作動器多由傳統(tǒng)機械加工工藝完成，加工工序較多，并在不同的加工工具或機床上完成，加工過程的精度受到不同加工環(huán)境間轉(zhuǎn)換的影響，且成本不容易降低。?

微型作動器是利用電能和化學能實現(xiàn)動能推動的作動器技術(shù)。微型作動器最突出的特點是小型化、抗干擾，是武器系統(tǒng)和航天領(lǐng)域使用最多的保險銷運動推動技術(shù)。其中的橋型換能元火工品具有發(fā)火能量小、作用迅速、性能容易控制等特點，不僅普遍用于各類通用彈藥，而且還可以作為一種特殊能源的一次作用動力源器件被廣泛應(yīng)用。?

MEMS引信安保機構(gòu)中的微型作動器的實現(xiàn)，可以應(yīng)用基于MEMS加工技術(shù)的混合工藝，包括專門用于加工具有一定高度差和大高寬比的結(jié)構(gòu)的MEMS加工技術(shù)、硅穿孔TSV(Through-Silicon?Via)工藝，以及專門的滴藥操作。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：?

一套微型作動器的綜合加工方法，實現(xiàn)橋型金屬換能元的淀積工藝，實現(xiàn)推銷活塞、微型作動器外框與基底及蓋板的高深寬比MEMS工藝，同時也包括加工換能元與焊盤引腳互連的硅穿孔TSV(Through-Silicon?Via)工藝，以及火工藥劑的滴注。基于MEMS工藝，加工規(guī)模及過程得到大幅度簡化，更利于推廣和工藝優(yōu)化。?

其中，橋型結(jié)構(gòu)、微型作動器外框和推銷活塞為金屬材料，基底及蓋板為半導體材料。?

與傳統(tǒng)工藝實現(xiàn)的作動器相比，本工藝技術(shù)所加工出的微型作動器體積小、動作時間短、裝配簡便、密封性好。同時有利于大批量生產(chǎn)，降低成本，特別適合惡劣環(huán)境的使用。?

本套微型作動器的綜合加工方法貫徹尺寸小型一體化的原則，給使用系統(tǒng)留出更大的設(shè)計空間，發(fā)火能量散布小，并可對形狀和尺寸進行優(yōu)化，為小型火工品實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換瞬發(fā)及冗余設(shè)計等多種用途創(chuàng)造了條件，減小起爆系統(tǒng)體積，降低成本，以實現(xiàn)在常規(guī)武器上的廣泛應(yīng)用，整體效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。?

附圖說明

圖1、一種基于混合工藝的微型作動器的結(jié)構(gòu)實施方式示意圖?

圖2、一套綜合MEMS和火工藥劑滴注工藝的微型作動器加工方法的主要工藝流程實施方式示意圖?

具體實施方案

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細說明。?

圖1.提供了一種基于混合工藝的微型作動器的實施方式。結(jié)合圖1.所示部分，微型作動器包括微型作動器外框1、微型作動器基底2、推銷活塞3、微型作動器蓋板4、焊盤引腳5、MEMS工藝實現(xiàn)的橋型換能元6和和化學火工藥劑藥滴7。圖1.中所示部分著重標示出微型作動器邊框上的定位卡口8。?

所述換能元6的兩端與所述兩支焊盤引腳5直接連接，并可向外引出，并所述換能元6橋型結(jié)構(gòu)與所述火工藥劑藥滴7直接相連。?

微型作動器作用前，所述定位卡口8將所述推銷活塞3固定，保證其位置不變。并由所述微型作動器外框1、所述微型作動器基底2、所述推銷活塞3、所述微型作動器蓋板4形成一個密封腔。?

當微型作動器作用時，通過所述焊盤引腳5從TSV加工的通孔引入電源，所述橋型換能元6加熱并發(fā)生爆炸，引起所述火工藥劑藥滴7發(fā)生爆炸，所述火工藥劑藥滴7爆炸導致密封腔氣壓迅速升高，所述推銷活塞3隨即運動到預定位置，而所述定位卡口8破裂，從而實現(xiàn)一次動作的設(shè)計目標。?

以MEMS工藝實現(xiàn)微型作動器全部結(jié)構(gòu)，所述橋型換能元6通過淀積金屬工藝實現(xiàn)，所述微型作動器外框1和所述推銷活塞3通過專門用于加工具有一定高度差和大高寬比的結(jié)構(gòu)的MEMS加工工藝實現(xiàn)，所述微型作動器基底2上焊盤引腳5所穿過的通孔由TSV工藝實現(xiàn)。并應(yīng)用圓片級封裝技術(shù)進行一次性大規(guī)模封裝，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。?