Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2473040

(19)

RU

(11)

2473040

(13)

C1

(51) МПК F42B3/12 (2006.01)

F42B3/198 (2006.01)

F42B33/00 (2006.01)

F42C19/12 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.01.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011134148/11, 12.08.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

12.08.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 12.08.2011

(45) Опубликовано: 20.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: US 2009151584 A1, 18.06.2009. US 2007261584 A1, 15.11.2007. EP 0864844 A2, 16.09.1998. RU 2247925 C1, 10.03.2005.

Адрес для переписки:

607188, Нижегородская обл., г. Саров, пр. Мира, 37, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", начальнику ОПИНТИ

(72) Автор(ы):

Абрамов Николай Анатольевич (RU),

Бугров Владимир Геннадьевич (RU),

Епифановский Максим Валерьевич (RU),

Есин Игорь Александрович (RU),

Кошелев Артур Яковлевич (RU),

Лобанов Валентин Николаевич (RU),

Прокопьев Святослав Никонович (RU),

Рудько Михаил Леонидович (RU),

Чевтаев Сергей Александрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU),

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИНИЦИАТОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам изготовления электрических инициирующих элементов, а более конкретно к способам изготовления электромеханических инициаторов. Способ изготовления электромеханических инициаторов включает формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия, соединение подложки с диэлектрической пленкой, а затем с диэлектрической пластиной, формирование в пластине отверстий, соответствующих расположению мостиков на подложке, формирование электрических контактов инициаторов и последующее разделение полученного соединения на отдельные инициаторы или группы инициаторов. Формирование отверстий в диэлектрической пластине и формирование электрических контактов инициаторов осуществляют до соединения между собой пластины, пленки и подложки. Формирование электрических контактов инициатора осуществляют путем выполнения прорезей в пленке и диэлектрической пластине. В качестве диэлектрической пленки используют полиимидную пленку с двухсторонним фторопластовым покрытием. Толщина покрытия в 4-5 раз меньше, чем толщина пленки. Соединение пленки, подложки и пластины с отверстиями осуществляют путем термокомпрессионной сварки. Соединение подложки с диэлектрической пленкой осуществляют под давлением (0,3±0,05) кгс/см 2 , а с диэлектрической пластиной - под давлением (0,03±0,005) кгс/см 2 . Достигается повышение технологичности изготовления инициаторов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам изготовления электрических инициирующих элементов, а более конкретно к способам изготовления электромеханических инициаторов.

Заявляемое изобретение позволяет решить следующие задачи, стоящие в данной области техники: удешевление и упрощение изготовления инициаторов, что позволит обеспечить технологичность их массового производства.

Известен способ изготовления инициаторов (пат. US 4471697, опубл. 18.09.1984, F42C 19/12), включающий формирование пленочных медных мостиков одновременно с электродами на диэлектрической гибкой подложке, соединение подложки с диэлектрической пленкой и установку сапфировой втулки путем ее ручного позиционирования относительно пленочного мостика с точностью порядка нескольких микрометров. Изготовленный таким образом инициатор используют в конструкции детонатора, соединяя его с зарядом бризантного взрывчатого вещества (БВВ). Сапфировая втулка является формирователем ударника. Детонатор с инициатором, изготовленным описанным выше способом, работает следующим образом: при пропускании через пленочный мостик импульса тока амплитудой в несколько килоампер и длительностью несколько десятков наносекунд, пленочный мостик взрывается и образуется плазма, а из диэлектрической пленки посредством сапфировой втулки вырывается фрагмент, служащий ударником для заряда БВВ. В канале сапфировой втулки под воздействием расширяющейся плазмы ударник приобретает высокую скорость, необходимую для подрыва заряда БВВ.

К недостаткам данного устройства следует отнести:

1. Способ не адаптирован к массовому производству, т.к. подразумевает ручное позиционирование формирователя ударника - сапфировой втулки относительно пленочного мостика с точностью до 10 мкм.

2. Способ предусматривает, фактически, штучное ручное изготовление инициаторов может привести к различиям в конструктивных параметрах, и не может не отразиться в дальнейшем на стабильности характеристик детонаторов, в частности, на разновременности срабатывания.

Еще известен способ изготовления инициаторов (пат. US 5969286, опубл. 19.10.1999, F42C 19/12), включающий формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия, соединение подложки с диэлектрической пленкой и последующее разделение соединенных между собой подложки с пленкой на отдельные элементы, формирование в диэлектрической пластине отверстий, расположение которых соответствует расположению мостиков на подложке, разделение пластины на отдельные элементы, являющиеся формирователями ударников, и соединение их с элементами, полученными при разделении соединенных между собой подложки и пленки. При этом необходима точность совмещения отверстия пластины с мостиком, сформированном на подложке.

Недостатком данного способа так же, как и предыдущего, является то, что соединение формирователя ударника с остальной конструкцией осуществляют отдельной операцией, что может привести к различиям в конструктивных параметрах инициаторов, а при массовом производстве это усложняет процесс их изготовления.

Известен другой способ изготовления инициаторов, частично устраняющий недостатки вышеописанных способов и выбранный в качестве прототипа заявляемому способу по наибольшему количеству сходных признаков и решаемой задаче (заявка US 2009/0151584, публикация от 18.06.09, F42C 19/12). Данный способ включает в себя следующие операции: формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия с помощью фотолитографии, соединение подложки с диэлектрической пленкой и диэлектрической пластиной путем нанесения жидкого покрытия с последующим его отверждением, формирование в пластине отверстия, расположение которого соответствует расположению мостика на подложке путем фотолитографии, формирование электрических контактов инициатора путем фотолитографии и последующее разделение полученного соединения на отдельные инициаторы или группы инициаторов.

Недостатком данного способа является использование фотолитографии - длительного процесса, осуществляемого в данном случае в шесть этапов, что усложняет и удлиняет технологический цикл изготовления инициаторов.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления инициаторов путем сокращения времени изготовления и упрощения. Дополнительным результатом является контролепригодность инициаторов на всех стадиях производства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления инициаторов, включающем общие с прототипом признаки:

- формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия;

- соединение подложки с диэлектрической пленкой, а затем с диэлектрической пластиной;

- формирование в последней отверстий, расположенных в соответствии с месторасположением мостиков, сформированных на подложке;

- формирование электрических контактов инициаторов;

- и последующее разделение полученного соединения на отдельные инициаторы или группы инициаторов,

содержатся отличительные признаки:

- формирование отверстий в диэлектрической пластине и формирование электрических контактов инициаторов осуществляют до соединения между собой диэлектрической пластины, пленки и подложки,

- при этом формирование электрических контактов инициатора осуществляют путем выполнения прорезей в пленке и диэлектрической пластине, расположение которых соответствует расположению сформированных на подложке электродов,

- в качестве диэлектрической пленки используют полиимидную пленку с двухсторонним фторопластовым покрытием, причем толщина слоя покрытия в 4-5 раз меньше толщины пленки,

- соединение пленки, подложки и пластины с отверстиями осуществляют путем термокомпрессионной сварки,

- при которой соединение подложки с диэлектрической пленкой осуществляют под давлением (0,3±0,05) кгс/см 2 ,

- а соединение с диэлектрической пластиной - под давлением (0,03±0,005) кгс/см 2 .

Нанесение проводящего покрытия на подложку может быть осуществлено напылением.

Способ обеспечивает возможность:

- выполнения подложки из материала, прозрачного к световому излучению;

- выполнения инициатора в форме шестигранника, для их плотной компоновки.

Выполнение операций по формированию отверстий в диэлектрической пластине до соединения диэлектрической пластины, пленки и подложки друг с другом, позволяет сократить по сравнению с прототипом время изготовления инициаторов.

Осуществление формирования электрических контактов инициатора путем выполнения прорезей в пленке и диэлектрической пластине, расположение которых соответствует расположению сформированных на подложке электродов, до соединения диэлектрической пластины, пленки и подложки позволяет при выполнении операции их соединения одновременно сформировать контакты для соединения инициаторов с электрической цепью подрыва.

Соединение между собой пленки, подложки и пластины с отверстиями путем термокомпрессионной сварки происходит при температуре (330±5)°С. Такой режим позволяет надежно соединить элементы за относительно короткое время.

Соединение между собой пленки и подложки с нанесенными мостиками осуществляется отдельной технологической операцией. Давление, необходимое для соединения элементов с полным прилеганием друг к другу и без «пузырей», составляет величину (0,3±0,05) кгс/см 2 . Качество прилегания пленки к мостику является одним из важнейших критериев работоспособности инициатора. Соединение между собой подложки (с приклеенной пленкой) с диэлектрической пластиной (с отверстиями) является другой технологической операцией. Оптимальная величина давления, необходимая для соединения этих элементов, равна (0,03±0,005) кгс/см 2 . Такая величина давления позволяет осуществить соединение, исключающее попадание материала покрытия пленки в отверстия диэлектрической пластины, что является критическим фактором работоспособности инициатора. Режим сварки был выбран экспериментально.

Выполнение покрытия из фторопласта, толщиной в 4-5 раз меньшей толщины пленки, позволяет обеспечить надежное соединение между собой пленки и подложки без применения каких-либо дополнительных, например, клеящих материалов. Выбор данных параметров покрытия был осуществлен экспериментально.

Формирование мостика и электродов на подложке может быть осуществлено напылением, что обеспечивает одинаковую толщину и размеры мостиков всех инициаторов при серийном производстве.

Выполнение подложки из материала, прозрачного к световому излучению, позволит задействовать инициатор импульсом лазерного излучения.

Изготовление инициаторов в форме шестигранника обеспечивает снижение отходов производства, в виду оптимальной формы элементов по компактности и по группировке друг с другом.

На чертеже показано поясняющее заявляемый способ аксонометрическое изображение подложки, пластины и пленки до их соединения между собой, где 1 - керамическая подложка с нанесенными на нее мостиками и электродами, 2 - диэлектрическая пленка, 3 - керамическая пластина с отверстиями.

Инициаторы изготавливают в виде отдельных узлов блочным способом. В начале на керамической подложке 1 посредством вакуумного напыления формируют блок пленочных мостиков заодно с электродами для последующего формирования электрических контактов инициаторов. Далее в керамической пластине 3 вырезают отверстия (каналы для разгона ударников) и прорези. Прорези в пластине 3 соответствуют прорезям, которые также выполняют в диэлектрической пленке 2. Затем подложку с напыленными мостиками 1 соединяют с диэлектрической пленкой посредством термокомпрессионной сварки. После контроля качества прилегания пленки к мостикам осуществляют сварку с диэлектрической пластиной (с отверстиями) при определенном давлении, обеспечивающем отсутствие материала покрытия пленки в отверстиях пластины 3. Так как все составные части инициатора совмещаются в одном приспособлении, то точность их позиционирования будет не хуже той точности, с которой в пластине вырезаны отверстия для совмещения. Для современных машин лазерной резки эта величина составляет 1-2 мкм. Таким образом, за одну операцию удается изготовить 80-100 инициаторов из стандартных керамических пластин, используемых в производстве микроэлектронных изделий. Причем изготовленные таким образом инициаторы близки по своим конструктивным особенностям, что улучшает надежность и уменьшает разновременность срабатывания детонаторов, в конструкции которых их используют.

Примером конкретного способа изготовления электромеханических инициаторов может служить следующая последовательность действий.

На керамическую подложку 1, например, из «Поликора» Ще7.817.000-23 методом вакуумного напыления алюминия и последующего химического травления наносят мостики заодно с электродами. Толщина покрытия 3-5 мкм. В керамической пластине 3, выполненной как и подложка из «Поликора» Ще7.817.000-23, вырезают отверстия и прорези величиной 2-4 мкм и 1-2 мкм соответственно. В диэлектрической пленке 2, например, из полиимида ПМФ-352 также выполняют прорези, расположение которых соответствует расположению прорезей на керамической пластине 3.

Посредством термокомпрессионной сварки при давлении 0,35 кгс/см 2 в течение 45 мин склеивают подложку 1 (с напыленными мостиками и электродами диэлектрической пленкой 2 из полиимида. Внешним осмотром, или иным способом, убедившись в полноте прилегания пленки 2 к подложке 1 и особенно мостикам, осуществляют сварку подложки (с приваренной пленкой) с пластиной (с отверстиями) 3 при меньшем давлении - 0,035 кгс/см 2 и длительности - 5 мин.

Разрезают полученный блок инициаторов лазером на отдельные инициаторы.

Так как для изготовления инициаторов не требуется ручной сборки отдельных малогабаритных деталей, а за небольшое число технологических операций удается изготовить от 80 до 100 инициаторов из стандартных керамических пластин, то и их стоимость будет гораздо ниже, а массовое производство - значительно проще, чем, например, инициаторов описанных в прототипе данного изобретения. К тому же, на всех стадиях производства, инициаторы являются контролепригодными, что обеспечивает их надежность.

Формула изобретения

1. Способ изготовления электромеханических инициаторов, включающий формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем нанесения проводящего покрытия, соединение подложки с диэлектрической пленкой, а затем с диэлектрической пластиной, формирование в последней отверстий, расположение которых соответствует расположению мостиков на подложке, формирование электрических контактов инициаторов и последующее разделение полученного соединения на отдельные инициаторы или группы инициаторов, отличающийся тем, что формирование отверстий в диэлектрической пластине и формирование электрических контактов инициаторов осуществляют до соединения между собой пластины, пленки и подложки, при этом формирование электрических контактов инициатора осуществляют путем выполнения прорезей в пленке и диэлектрической пластине в соответствии с расположением сформированных на подложке электродов, а в качестве диэлектрической пленки используют полиимидную пленку с двухсторонним фторопластовым покрытием толщиной, в 4-5 раз меньшей, чем толщина пленки, причем соединение пленки, подложки и пластины с отверстиями осуществляют путем термокомпрессионной сварки, при которой соединение подложки с диэлектрической пленкой осуществляют под давлением (0,3±0,05) кгс/см 2 , а с диэлектрической пластиной - под давлением (0,03±0,005) кгс/см 2 .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение проводящего покрытия на подложку осуществляют напылением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложку выполняют из материала, прозрачного к световому излучению.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициаторы выполняют в форме шестигранников.

РИСУНКИ