[發明專利]一種起爆序列用V型結構MEMS執行器

有效

• 申請號: 201310176131.0
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103288041A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 趙玉龍;胡騰江;李波;白穎偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及引信技術領域，具體涉及一種起爆序列用V型結構MEMS執行器。

背景技術

引信是利用目標和環境信息，在預定條件下引爆或引燃彈藥戰斗部裝藥的控制裝置（系統），通常安裝在火箭、導彈彈頭和炮/坦克/迫擊炮彈藥等上，根據彈藥種類的不同和對付目標的需要選擇不同的引信。引信是武器系統中的重要部件，它通過對環境、目標進行探測以獲取信息和處理、識別信息，并實現引信的安全狀態控制和最佳起爆控制。引信的基本功能是“安全”和“可靠引爆戰斗部”。引信中的安全保險裝置是引信系統的重要組成部分，它的一個基本功能是通過消除達到主裝藥的潛在能量，阻止意外爆轟，主要是阻止整個爆炸序列的能量傳遞來實現。針對這個目標，安保裝置常常通過同軸機械裝置阻止意外解除保險，從而“隔斷”爆炸序列。當處于安全模式時隔板將加速膛孔擋住，阻止飛片材料通過，從而阻止爆炸序列的意外爆轟。當武器所處環境滿足起爆條件時，隔板移開，為飛片材料打開通道，保證飛片材料能夠到達高能炸藥裝藥。

傳統引信存在體積大、難集成等缺點。隨著彈藥技術的發展，要求引信功能不斷的加強與擴展，而引信的體積又制約了引信功能的擴展。將MEMS技術應用到引信的設計中，將很好的解決這個矛盾。MEMS引信安全保險裝置具有體積小、可靠性高、可批量化等諸多優勢，使得常規彈藥有更多的空間容納多傳感器探測電路與主裝藥，提高彈藥的精確度和殺傷力，使引信的智能化和靈巧化成為可能。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提出一種起爆序列用V型結構MEMS執行器，利用刻蝕技術制作可動結構層，具有低成本、高智能、易集成的特點。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種起爆序列用V型結構MEMS執行器，包括單晶硅襯底1，單晶硅襯底1上制作有直徑為150～180um的加速膛孔5，二氧化硅絕緣層2在單晶硅襯底1上生長，生長厚度為2～3um，將單晶硅結構層3與生長了二氧化硅絕緣層2的單晶硅襯底1鍵合，單晶硅結構層3的厚度為50～100um，金屬電極層4沉積在單晶硅結構層3的錨點3-2上；

MEMS執行器在單晶硅結構層3中制作，MEMS執行器包括錨點3-2，成陣列結構的V型梁熱電驅動單元3-3的兩端與錨點3-2連接，中間臂3-4位于V型梁熱電驅動單元3-3的中間并相互固定，柔性梁3-5的兩端分別與中間臂3-4和杠桿3-1的首端相連接，隔板3-6制作在杠桿3-1的末端，隔板3-6將加速膛孔5擋住；

所述的MEMS執行器是除去與錨點3-2鍵合的部分，其余的二氧化硅絕緣層2將被腐蝕掉，使杠桿3-1、V型梁熱電執行器3-3、中間臂3-4、柔性梁3-5以及隔板3-6懸空，形成最終的可動結構。

所述的V型梁熱電驅動單元3-3的總長度為1000～2000um，寬為30～40um，中間夾角為160～170°，每組V型梁熱電驅動單元之間的間距為80～100um。

所述的柔性梁3-5的長度為300～500um，寬度為10～15um。

所述的隔板3-6為邊長200～250um的正方形結構。

與傳統的起爆序列用執行器相比，本發明的優點為：低成本化，利用現有的成熟的IC工藝，可以實現大規模制造，有效地降低了產品的成本；智能化，傳統的起爆序列用執行器多為彈簧結構，通過環境力（如加速度）產生相應的輸出，受使用環境約束較大，本發明是利用熱電效應來產生相應的輸出，由電信號控制，智能化程度更高；集成化，利用MEMS相關工藝制作的器件體積小，與傳統起爆序列用執行器相比，在相同面積內，可以將更多的傳感器與本發明集成在一起，提高器件在復雜環境下的適應力。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明MEMS執行器的結構示意圖。

圖3為V型梁熱電驅動單元3-3通電穩定后的結構熱膨脹示意圖。

圖4為柔性梁3-5與杠桿3-1受到外力后結構變形示意圖。

圖5為本發明通電穩定后所產生結構變形示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明進行進一步說明。