一种隔断式MEMS引信 |
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| 申请号 | CN201510790210.X | 申请日 | 2015-11-17 | 公开(公告)号 | CN105371713A | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
| 申请人 | 西安交通大学; | 发明人 | 赵玉龙; 胡腾江; 李秀源; 白颖伟; | ||||
| 摘要 | 一种隔断式MEMS引信，包括药剂层，药剂层上部和药剂盖板层通过键合的方式连接，药剂层下部和安保装置层上部通过键合的方式连接，安保装置层下部和 加速 膛层黏贴，安保装置层包括 硅 衬底层， 二 氧 化硅 层以及可动硅结构层依次制作在硅衬底层上，在可动硅层中制作有四组 驱动器 ，每组驱动器的右、左金属 电极 分别制作在右、左 锚点 上，呈阵列的V型热电执行器的两端分别与左、右锚点相连，杠杆的首端通过右柔性梁与中间臂相连，下锚点通过左柔性梁与杠杆的首端相连，隔板位于杠杆的末端并且制作有互 锁 槽与互锁齿，与相邻隔板对应的互锁齿及互锁槽形成互锁，本 发明 将MEMS技术应用到引信，具有低成本、高智能、易集成的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种隔断式MEMS引信，其特征在于：包括药剂盖板层(Ⅰ)、药剂层(Ⅱ)、安保装置层(Ⅲ)以及加速膛层(Ⅳ)，药剂层(Ⅱ)上部和药剂盖板层(Ⅰ)通过键合的方式连接，药剂层(Ⅱ)下部和安保装置层(Ⅲ)上部通过键合的方式连接，安保装置层(Ⅲ)下部和加速膛层(Ⅳ)黏贴。 |
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| 说明书全文 | 一种隔断式MEMS引信技术领域[0001] 本发明涉及引信技术领域，具体涉及一种隔断式MEMS引信。 背景技术[0002] 引信是武器系统中的重要部件，它通过对环境、目标进行探测以获取信息和处理、识别信息，并实现引信的安全状态控制和最佳起爆控制。为了实现上述目标，通常会设计相应的隔断机构来阻止意外爆轰，提高引信的安全性能。 [0003] 随着武器技术的进步，引信需要向着小型化、集成化以及智能化方向发展，而传统加工工艺很难在小尺寸加工上有所突破，这将制约着相关技术的发展。将MEMS技术应用到引信的设计中，将很好的解决这个矛盾。MEMS引信具有体积小、可靠性高、可批量化等诸多优势，使得常规弹药有更多的空间容纳多传感器探测电路与主装药，提高弹药的精确度和杀伤力，使引信的小型化和智能化和成为可能。 发明内容[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种隔断式MEMS引信，将MEMS技术应用到引信，具有低成本、高智能、易集成的特点。 [0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是： [0006] 一种隔断式MEMS引信，包括药剂盖板层Ⅰ、药剂层Ⅱ、安保装置层Ⅲ以及加速膛层Ⅳ，药剂层Ⅱ上部和药剂盖板层Ⅰ通过键合的方式连接，药剂层Ⅱ下部和安保装置层Ⅲ上部通过键合的方式连接，安保装置层Ⅲ下部和加速膛层Ⅳ黏贴。 [0008] 所述的药剂层Ⅱ包括药剂层壁20，药剂腔22位于药剂层壁20的中心下方，器件腔21分布在药剂腔22的四周。 [0009] 所述的安保装置层Ⅲ包括硅衬底层3，在硅衬底层3中心处制作有通孔4，二氧化硅层2以及可动硅结构层1依次制作在硅衬底层3上，在可动硅层1中制作有以通孔4为中心对称的四组驱动器，每组驱动器包括右锚点6与左锚点9，右金属电极5与左金属电极10分别制作在右锚点6与左锚点9上，呈阵列的V型热电执行器8的两端分别与左锚点9与右锚点6相连，中间臂7位于V型热电执行器8的中点，杠杆14的首端通过右柔性梁13与中间臂7相连，下锚点11制作在右柔性梁13的左边并通过左柔性梁12与杠杆14的首端相连，隔板15位于杠杆14的末端并且制作有互锁槽16与互锁齿17，互锁槽16与互锁齿 17与相邻隔板对应的互锁齿及互锁槽形成互锁； [0010] 左锚点9、右锚点6以及下锚点11与二氧化硅层2相连，其余部分均为悬空可动结构。 [0011] 所述的加速膛层Ⅳ包括中心带有凸台结构的方形陶瓷片18，方形陶瓷片18的凸台结构设有加速膛孔19，方形陶瓷片18的长度为7.5mm～8mm，厚度为0.4mm～0.5mm，加速膛孔19直径为0.3～0.5mm。 [0012] 与传统引信相比，本发明的优点为：利用现有的成熟的IC工艺，可以实现大规模制造，降低了生产成本；每层结构可以单独制作，降低了加工难度，提高了器件的成品率；利用热电效应来产生相应的输出，克服了传统引信受使用环境约束的缺陷，由电信号控制，智能化程度更高；互锁结构的设计为相应冗余信号提供基础，提高了器件整体的安全性； 将加速膛、安保装置以及药剂集成在一个芯片内，传统引信相比，有效的减小了器件体积，集成化程度更高。 附图说明 [0013] 图1为隔断式MEMS引信的结构示意图，其中图1a为结构的俯视图，图1b为图1a的A-A的剖视图。 [0014] 图2为药剂盖板的结构示意图，其中图2a为结构的俯视图，图2b为图2a的F-F剖视图。 [0015] 图3为药剂室的结构示意图，其中图3a为结构的俯视图，图3b为图3a的D-D剖视图。 [0016] 图4为安保装置的结构示意图，其中图4a为结构的俯视图，图4b为图4a的B-B剖视图。 [0017] 图5为单组驱动器结构示意图。 [0018] 图6为加速膛的结构示意图，其中图6a为结构的俯视图，图6b为图6a的C-C剖视图。 [0019] 图7为互锁机构的局部放大示意图。 [0020] 图8为隔断式MEMS引信的解保示意图。 具体实施方式[0021] 下面结合附图，对本发明进行进一步说明。 [0022] 参照图1，一种隔断式MEMS引信，包括药剂盖板层Ⅰ、药剂层Ⅱ、安保装置层Ⅲ以及加速膛层Ⅳ，药剂层Ⅱ上部和药剂盖板层Ⅰ通过键合的方式连接，药剂层Ⅱ下部和安保装置层Ⅲ上部通过键合的方式连接，安保装置层Ⅲ下部和加速膛层Ⅳ黏贴。 [0023] 参照图2，所述的药剂盖板层Ⅰ包括药剂盖板23，药剂盖板23为边长7.5mm～8mm，厚度0.2mm～0.3mm的方形片状单晶硅材料。 [0024] 参照图3，所述的药剂层Ⅱ包括药剂层壁20，药剂腔22位于药剂层壁20的中心下方，用于填充起爆药剂，器件腔21分布在药剂腔22的四周，器件腔21与药剂腔22的截面均呈梯形。 [0025] 参照图4，安保装置层Ⅲ包括硅衬底层3，在硅衬底层3中心处制作有截面为梯形的通孔4，二氧化硅层2以及可动硅结构层1依次制作在硅衬底层3上，在可动硅层1中制作有以通孔4为中心对称的四组驱动器。 [0026] 参照图5，每组驱动器包括右锚点6与左锚点9，右金属电极5与左金属电极10分别制作在右锚点6与左锚点9上，呈阵列的V型热电执行器8的两端分别与左锚点9与右锚点6相连，中间臂7位于V型热电执行器8的中点，杠杆14的首端通过右柔性梁13与中间臂7相连，下锚点11制作在右柔性梁13的左边并通过左柔性梁12与杠杆14的首端相连，隔板15位于杠杆14的末端并且制作有互锁槽16与互锁齿17，互锁槽16与互锁齿17与相邻隔板对应的互锁齿及互锁槽形成互锁，提高了所设计引信的安全性。 [0027] 左锚点9、右锚点6以及下锚点11与二氧化硅层2相连，其余部分均为悬空可动结构。 [0028] 参照图6，所述的加速膛层Ⅳ包括中心带有凸台结构的方形陶瓷片18，方形陶瓷片18的凸台结构设有加速膛孔19，方形陶瓷片18的长度为7.5mm～8mm，厚度为0.4mm～0.5mm，加速膛孔19直径为0.3～0.5mm。 [0029] 参照图7，隔板15上制作有互锁槽16与互锁齿17，并与相邻隔板上对应的互锁齿与互锁槽形成互锁，当激励信号同时加载到所有驱动器上时，隔板才会打开。 [0030] 参照图8，当激励信号同时加载到所有驱动器上时，隔断式MEMS引信才能由安全状态变为解保状态。 [0031] 本发明的原理是： |
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