[發明專利]微型含能開關

在審

• 申請號: 201510071061.1
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104659653A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 呂軍軍;郭菲;王窈;付秋菠;王猛;房曠
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: H01T1/00
• 分類號: H01T1/00;H01T1/20
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 譚德兵

技術領域

本發明涉及微型高壓開關技術領域，具體涉及一種微型含能開關。

背景技術

在高壓放電場合，如爆炸箔起爆系統中常用到高壓開關作為隔斷器件，如目前常用的立體式的氣體火花隙開關，它是以傳統的機械加工為基礎，體積較大，封裝要求較高，成本較高。近年來，高壓開關的小型化和批量生產是人們研究的熱點：一方面，高壓開關的小型化可降低系統體積，便于開關和其它器件的集成；另一方面，實現批量生產對提高器件一致性，作用的可靠性，降低成本有著重要作用。

對本領域文獻進行檢索，高壓開關典型的結構和特點如下：專利CN101814701A采用多次疊層電鍍鎳或者銅的方法制備開關的正負電極和觸發極。這種開關在一定氣體氛圍下工作，其工作穩定性容易受到封裝技術的影響。美國專利US6977468B1中采用MEMS加工技術，制備開關兩個主電極和位于主電極中間的觸發極，采用固體介質材料填充觸發極和兩主電極之間的間隙，由于這種高壓開關制備也是采用傳統的微加工技術，加工成本較低，但是通過加高壓的方式將絕緣介質擊穿，使得開關放電較難控制。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種運行可靠的微型含能開關。

考慮到現有技術的上述問題，根據本發明公開的一個方面，本發明采用以下技術方案：

一種微型含能開關，它包括絕緣基底、正電極、負電極、微型加熱器和絕緣介質層，所述正電極和負電極設置所述絕緣基底上，所述微型加熱器設置所述正電極與負電極之間的絕緣基底上，所述正電極和負電極之間的微型加熱器上方形成一個反應區，所述反應區內設置含能材料，所述絕緣介質層將所述微型加熱器和含能材料全部覆蓋、以及將所述正電極部分區域和所述負電極部分區域覆蓋，所述微型加熱器還與貫穿所述絕緣介質層的微型加熱器連接端連接。

為了更好地實現本發明，進一步的技術方案是：

根據本發明的一個實施方案，所述含能材料是一種或幾種選自鋁/鎳、鋁/聚四氟乙烯、硼/鈦或疊氮化銅的材料。

根據本發明的另一個實施方案，所述正電極或負電極為梯形或圓形。

根據本發明的另一個實施方案，所述正電極和負電極之間的距離為100微米～300微米。

根據本發明的另一個實施方案，所述絕緣基底是一種或幾種選自高分子絕緣材料、陶瓷、石英、玻璃或者硅的絕緣材料。

根據本發明的另一個實施方案，所述正電極、負電極或微型加熱器采用的是一種選自銅、鋁、鎢、鉑金的單一材料，或采用合金材料。

根據本發明的另一個實施方案，所述正電極或負電極的高度范圍為5微米～100微米。

根據本發明的另一個實施方案，所述微型加熱器距正電極和負電極的距離均為5微米～40微米。

根據本發明的另一個實施方案，所述絕緣介質層是一種選自聚對二甲苯、環氧樹脂或者聚酰亞胺的絕緣材料，所述絕緣介質層的厚度為50微米～500微米。

本發明還可以是：

根據本發明的另一個實施方案，所述微型加熱器高度范圍為1微米～3微米。

與現有技術相比，本發明的有益效果之一是：

本發明的一種微型含能開關，其正電極接電容正極，負電極接電容負極，在微型加熱器通電之前，開關處于斷開狀態；當微型加熱器兩端加上電壓，產生的熱量足以激發加熱器上反應區域發生劇烈的放熱反應，導致正負電極之間的絕緣介質在熱流或者沖擊的作用下遭到破壞，絕緣強度下降，開關正負極之間的間隙擊穿。本微型含能開關性能穩定，不易受到外界因素影響，能在高溫、低溫、高濕環境下可靠工作。

附圖說明

為了更清楚的說明本申請文件實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術的描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是對本申請文件中一些實施例的參考，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的情況下，還可以根據這些附圖得到其它的附圖。

圖1示出了根據本發明一個實施例的在基底表面形成開關正電極、負電極、微型加熱器和微型加熱器連接端的示意圖。

圖2示出了根據本發明一個實施例的在基底表面形成開關正電極、負電極、微型加熱器、微型加熱器連接端和反應區的示意圖。

圖3示出了根據本發明一個實施例的在基底表面形成開關正負電極，微型加熱器、反應區和固體絕緣介質的示意圖。

圖4示出了圖3的A-A剖面示意圖。

圖5示出了根據本發明一個實施例的在基底表面形成開關正電極、負電極，微型加熱器、微型加熱器連接端、反應區和固體絕緣介質示意圖。