一种简易冲击片组件的制造方法与流程

1.本发明涉及点火起爆领域，具体是一种简易冲击片组件的制造方法。


背景技术：

2.直列式点火、起爆系统作为当前最安全，最先进的钝感火工品，广泛应用于各类武器装备中。冲击片组件是直列式起爆系统的核心元件，其将电能转化为动能，通过飞片高速撞击摩擦的作用，点燃钝感炸药，实现系统精确控制、高可靠的点火与起爆功能。目前国内冲击片组件的制造受制于爆炸箔组件的分离式装配，难以实批量化生产，且成本昂贵、一致性能差。另一方面，传统爆炸箔焊盘一般与桥区在同一侧，提高了爆炸箔组件与陶瓷塞组件组装难度，冲击片组件体积也较大，长期制约着我国直列式点火、起爆系统的发展。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种简易冲击片组件的制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种简易冲击片组件的制造方法，包括分别制作爆炸箔组件与陶瓷塞组件，所述爆炸箔组件制造步骤如下：
6.步骤1：制造带有金属实心孔的基板，采用物理气相沉积工艺，在基板的正面沉积换能元层，背面沉积焊接层。物理气相沉积工艺带来的沉积精度高，膜层附着力好。然后采用双面光刻工艺，在换能元层加工换能元图形，在焊接层加工焊盘，采用此方式，通过金属实心孔的传导作用，焊盘转移到了基板的底部，为后续与陶瓷塞组件的组装过程提供便利；
7.步骤2：通过贴膜设备在换能元图形表面贴附聚合物薄膜，作为飞片层。
8.步骤3：通过lift-off工艺在飞片层上预置ausn焊料，预置ausn焊料具有精度高，焊接工艺简单的优点，为后续加速膛的焊接提供有利条件；
9.步骤4：加工陶瓷加速膛，利用ausn共晶焊接工艺，将陶瓷加速膛焊接至飞片层上，完成爆炸箔组件加工。
10.所述陶瓷塞组件利用陶瓷烧结技术制作完成，利用pbsn再流焊工艺将所述爆炸箔组件焊接在陶瓷塞组件表面，完成冲击片组件的加工。
11.在一些实施例中，带有金属实心孔的基板的制造步骤如下：
12.步骤101：选择洁净的基板，利用激光刻蚀加工出按照单元阵列排布的通孔；
13.步骤102：清洗基板，去除通孔边缘残渣；
14.步骤103：采用磁控溅射工艺，在基板表面以及通孔内壁沉积复合金属化层，作为后续电镀步骤的种子层；
15.步骤104：采用电镀实心孔工艺将所述通孔填充为金属实心孔；
16.步骤105：采用研磨抛光工艺，将基板表面电镀的金属去除，基板的表面包括正面、背面及周向的侧面，该步骤用于优化基板的表面状态，有利于后续沉积爆炸箔阻值精度及
阻值均匀性。
17.在一些实施例中，所述金属实心孔的金属为cu，cu具有导电率高，成本低，易电镀填充的特性，可减少爆炸箔电能传输过程的能量损耗。
18.在一些实施例中，所述复合金属化层包括过渡层和导电层，所述过渡层为wti、ti、nicr中的一种，所述导电层为cu。
19.在一些实施例中，所述磁控溅射工艺采用脉冲直流电源，用于增加通孔处膜层附着力。
20.在一些实施例中，所述基板抛光处理后，抛光度ra＜100nm，在该范围内，基板表面的峰谷数量减少，正面、背面之间的厚度公差小，在后续沉积时能够更精细地控制电阻阻值。
21.在一些实施例中，所述基板正面的换能元层包括过渡层和导电层，所述过渡层为wti、ti、nicr中的一种，所述导电层为al或者cu。
22.在一些实施例中，所述基板背面的焊接层包括过渡层、阻焊层和导电层，所述过渡层为wti、ti、nicr中的一种，所述阻焊层为ni、pt、pd中的一种，所述导电层为au。
23.在一些实施例中，所述ausn焊料通过物理气象沉积制备，ausn焊料中金的质量比为70
±
5％。
24.在一些实施例中，陶瓷塞组件包括陶瓷塞、脚线、引线焊盘，采用陶瓷烧结工艺制造而成。
25.本发明至少具有以下技术效果：
26.1、采用lift-off工艺在飞片层上预置ausn焊料，通过ausn共晶焊接使加速膛与飞片层紧密结合，避免加速膛错位风险，保证产品可靠性，从而将爆炸箔组件一体化集成，同时具备膜层厚度均匀性好，工艺一致性高，易于批量生产的优点。
27.2、ausn共晶焊接工艺峰值温度为320℃，pbsn焊焊接峰值温度为240℃。两种焊接工艺形成温度梯度焊接，保证焊接可靠性。
28.3、基板通过金属实心孔以及双面光刻工艺，将爆炸箔组件的焊盘转移到基板背面，改良了传统爆炸箔焊盘与桥区在同一侧的设计，可采用再流焊工艺与陶瓷赛进行组装，为后续组装提供便利，适合批量生产。
附图说明
29.图1为本发明的爆炸箔组件的爆炸示意图；
30.图2为本发明陶瓷塞组件的爆炸示意图；
31.图3为本发明爆炸箔组件与陶瓷塞组件焊接固定的示意图。
32.图中：1-焊盘；2-基板；3-金属实心孔；4-换能元；5-飞片层；6-ausn焊料；7-陶瓷加速膛焊盘；8-陶瓷加速膛基底；9-引线焊盘；10-陶瓷塞；11-脚线。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1，一种简易冲击片组件的制造方法，包括分别制作爆炸箔组件与陶瓷塞组件，爆炸箔组件的制作方法包括如下步骤：
35.步骤1：制造带有金属实心孔3的基板2，具体制造步骤如下：
36.步骤101：选择洁净的基板2，基板2可以为氧化铝基板或蓝宝石基板，厚度为0.2～0.8mm，利用激光刻蚀在基板2上加工出按照单元阵列排布的通孔，通孔孔径为0.05mm～0.2mm.。
37.步骤101：超声清洗基板2，去除通孔边缘残渣；
38.步骤103：采用磁控溅射工艺，在基板2表面以及通孔内壁沉积复合金属化层。复合金属化层包括过渡层和导电层，过渡层为wti、ti、nicr中的一种，导电层为cu。磁控溅射优选采用脉冲直流电源，可增加通孔处膜层附着力。
39.步骤104：采用电镀实心孔工艺电镀cu，使用cu将通孔填实为金属实心孔3；
40.步骤105：采用研磨抛光工艺，将基板2表面的cu去除，从而优化基板2的表面状态。基板2抛光处理后，抛光度ra＜100nm。
41.随后，采用物理气相沉积工艺，在基板2的正面沉积换能元层，背面沉积焊接层。正面换能元层包括过渡层和导电层，过渡层为wti、ti、nicr中的一种，导电层为al或者cu，al或者cu的厚度为2μm～6μm。背面的焊接层包括过渡层、阻焊层和导电层，过渡层为wti、ti、nicr中的一种，阻焊层为ni、pt、pd中的一种，厚度为0.5～3μm，导电层为au，厚度为1～5μm。
42.采用双面光刻工艺，在换能元层加工换能元图形，在焊接层加工焊盘1，这里的双面光刻工艺包括甩胶、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀、去胶等工序。本步骤巧妙地将正面的焊盘1转移至背面，为后续组装过程提供便利。
43.步骤2：采用真空压合机或常规贴膜机等贴膜设备将聚合物薄膜贴在换能元图形上，作为爆炸箔的飞片层5。聚合物薄膜通常采用聚酯或聚酰亚胺膜，贴膜过程避免出现气泡、褶皱。相比于传统爆炸箔组件制造过程中的通过手工贴聚酰亚胺胶带制作飞片层5，该步骤能够大幅提高产能及飞片贴合程度。同时由于将爆炸箔的焊盘1转移至基板2背面，无需为了将爆炸箔的焊盘1露出而对聚合物薄膜的形状进行裁剪，进一步提高产品可制造性。
44.步骤3：通过lift-off工艺在飞片层5上预置ausn焊料6，lift-off工艺包括甩胶、前烘、曝光、显影、后烘、预置ausn焊料、去胶等工序。ausn焊料6通过物理气象沉积制备，ausn焊料6中，金质量比为70
±
5％，可以适应ausn的焊接温度。
45.然后采用砂轮切割，将单元分粒，完成爆炸箔组件中换能元4和飞片层5的加工。
46.步骤4：加工陶瓷加速膛。加工过程包括在陶瓷加速膛基底8上激光打孔形成加速膛通孔，焊盘层沉积、焊盘层光刻，在陶瓷加速膛基底8底部形成陶瓷加速膛焊盘7。陶瓷加速膛为氧化铝材质，具有易加工、通孔陡直、机械强度高的优点。然后采用ausn共晶焊接工艺，将陶瓷加速膛焊接至飞片层5上，完成爆炸箔组件加工，爆炸箔组件的结构如图1所示。
47.与爆炸箔组件的制作前后或同时间内，采用陶瓷烧结工艺，加工陶瓷塞组件。如图2所示，陶瓷塞组件包括陶瓷塞10、脚线11、引线焊盘9，脚线11选用可伐合金，表面镀ni、au处理。爆炸箔组件制作完成之后，采用pbsn再流焊工艺，将爆炸箔组件底部的焊盘1焊接至陶瓷塞10上，完成冲击片组件的加工，冲击片组件的结构如图3所示。
48.实施例2，一种简易冲击片组件的制造方法，包括分别制作爆炸箔组件与陶瓷塞组
件，爆炸箔组件制造步骤如下：
49.步骤1：制造带有金属实心孔3的基板2，具体制造步骤如下：
50.步骤101：选择洁净的99.6％氧化铝陶瓷基板，采用纳秒激光刻蚀，在每个焊盘1对应处加工5个直接为0.1mm的通孔；
51.步骤102：清洗通孔基板2，去除通孔边缘残渣；
52.步骤103：采用磁控溅射系统，沉积wti/cu作为种子层，cu厚度1μm；
53.步骤104：采用电镀实心孔工艺电镀cu，使用cu将通孔填实为金属实心孔3，则金属实心孔3的位置与步骤105中焊盘1的位置对应连接；
54.步骤105：采用研磨、抛光工艺，将基板2表面及背面的cu去除，抛光后，基板2抛光度ra＜50nm。
55.采用磁控溅射在基板2正面沉积nicr/cu作为换能元层，cu的厚度4μm，在基板2背面沉积ti/ni/au作为焊接层，ni厚度为1.5um，au厚度为2um；采用双面光刻工艺，加工正面换能元图形，加工背面焊接层焊盘1。
56.步骤2：采用真空压合机将厚度为25μm的聚酰亚胺膜贴在换能元图形上，作为爆炸箔的飞片层5。
57.步骤3：通过lift-off工艺在飞片层5上预置ausn焊料6，ausn焊料6厚度为4μm，au质量比例为70％。
58.随后，采用砂轮切割，对基板单元分粒，完成单个爆炸箔组件中换能元4和飞片层5的加工。
59.步骤4：加工氧化铝材质的陶瓷加速膛。陶瓷基片厚度为0.4mm，加速膛孔径为0.6mm。采用ausn共晶焊接工艺，将陶瓷加速膛焊接至飞片层5上，完成爆炸箔组件加工。ausn共晶焊接峰值温度为320℃。
60.采用陶瓷烧结工艺加工陶瓷塞组件，陶瓷塞组件包括陶瓷塞10、脚线11、引线焊盘9，脚线11为可伐镀ni、au。采用pbsn再流焊焊接工艺，将爆炸箔组件焊接至陶瓷塞组件上，完成冲击片组件制造，焊接峰值温度为240℃。
61.虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
62.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。