关于微电子火工品的发展及应用研究

阮华(福建海峡科化股份有限公司,福建 三明 366000)

火工品是指装有火药或者炸药的一种元件，火工品的工作原理是受到外界小能量的刺激后可以产生燃烧或者爆炸行为，一般来说我们常常将火工品用于军事应用以及民间建筑施工等方面。而随着半导体技术和微电子技术的发展，微电子火工品的发展逐渐受到人们的广泛关注。下文就微电子火工品的发展和其应用展开研究，就其结构和制造以及一些技术要点展开分析。

1 半导体桥火工品的发展

1.1 半导体桥火工品概述

半导体桥也就是我们所说的SCB火工品是国外的一种火工装置，是微电子火工品的开端，也是非常重要的技术。事实上，半导体桥火工品具有较高的安全性、可靠性以及同步性，且其工艺非常一致，具有地发货能量和数字逻辑电路组合等一系列的优势。一直以来，SCB火工品都优先运用在军事中，后来因其巨大的优势，更逐渐被广泛使用在民用领域中。

1.2 半导体桥的结构与制造原理

实际上，半导体桥火工品最核心的部分就是SCB芯片，这种以微电子技术制造的产品通过将半导体桥芯片封装在陶瓷塞上，以充当发火塞最终制成SCB火工品。如图1所示，SCB芯片主要采用的是多晶硅片材料，再加上多晶硅重掺杂产生n-型材料，将其腐蚀成预定形状，再在晶片上涂厚0.1mm的铝，并光刻成我们需要的图形。通常一个100mm2的晶片可以通过切割制造出200个以上的半导体桥，然后在切割为单个的芯片。事实上，半导体桥的工作原理就是通过对半导体桥事假电流脉冲，使得元件中的铝焊盘之间产生等离子体以引燃相关产品。具体来说，就是施加的脉冲首先将桥融化，以产生弱离子化硅蒸汽的熔融态的沟道，如果电流继续输入，将会形成更宽的沟道，使得整个铝焊盘的桥区全部熔融和政法。最后爆发成等离子体，最终形成高温引燃压装在半导体桥上的药剂。

图1 半导体桥芯片结构示意图

2 微电子火攻品应用在民用爆破领域分析

2.1 高瞬发度SCB安全雷管

我们常常会接触到在地质勘探中运用的爆炸技术，爆炸产生的应力波传播和回波特征差异可以帮助我们对地质情况进行分析。使用SCB安全雷管，可以在几平方公里内对数千个炮孔进行准确的七宝，以形成平面应力波，这样一来对于有助于准确的对结果进行分析。但事实上，这种结果只是理想上的，实际上我们只能通过提高雷管的瞬发度，减少误差来保持这种准确性。同时，因野外施工受到的外界环境因素影响较多，因此对于爆破的无线通信、信号、雷管的安全性能等要求较高，而SCB雷管的优势能够发挥在地质勘探中。

2.2 电子雷管

所谓电子延期雷管主要通过微电子延期模板来取代传统雷管中的延期体，使得延长时间更加精确，且非常保险的新型雷管。电子雷管可以使用电发火和导爆管发火，前期的电子雷管内部是不带电源的，主要由外部提供延期模块工作点火以产生起爆能量。而经过一段时间的发展，电子雷管内部开始被设置电源，以维持延期模块工作最后准确引爆雷管。不仅如此，现在的电子雷管还设有“密码”，只有接收到特定的信息，才能启动，这也是保证电子雷管的安全性和保险性的重要技术。

2.3 无线遥控雷管

新型无线可遥控起爆引爆系统的提出是微电子火工品的一项巨大进步，该系统具有降低安装成本、降低维持庞大引爆电缆网络的高额费用的优势，被广泛运用在矿井等民用领域中。Blast PED系统应用在矿井起爆中，不仅为矿井提供了一种安全可靠的远程引爆系统，更增加了线缆的安全性。由发射机、带接收机电子雷管组成，分为单向通信和双向通信两种系统。其中单项系统的工作原理主要由雷管接受信号，再按照预先编程来起爆雷管，而双向系统中则可以实现雷管与发射机的双向通信。

2.4 微电子火工品的研究进展

起爆网络的发展使得电子雷管被应用到了建筑施工、地质勘察以及军事防御中，作为现代高新技术，微电子火攻技术成为兵器、工业等部门研究的重点。经过多年的潜心研究，SCB火工品在芯片设计、工艺制造以及元件封装、测试等方面都得到了完善，不仅解决了微电子延期的电路设计、封装等问题，更对逻辑控制SCB火攻技术的发火信号做到了识别技术。

3 结语

总之，随着半导体技术和微电子技术的发展，微电子火工品的不仅应用到了军事领域中，对于民间多领域的运用更得到了较大的发展。而多种微电子火工品的运用在安全性以及可靠性上也有了巨大的提升，相信在未来，微电子火工品还将得到进一步的发展，被广泛运用到更多的领域。

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