關于微電子火工品的發展及應用研究

阮華(福建海峽科化股份有限公司,福建 三明 366000)

火工品是指裝有火藥或者炸藥的一種元件，火工品的工作原理是受到外界小能量的刺激后可以產生燃燒或者爆炸行為，一般來說我們常常將火工品用于軍事應用以及民間建筑施工等方面。而隨著半導體技術和微電子技術的發展，微電子火工品的發展逐漸受到人們的廣泛關注。下文就微電子火工品的發展和其應用展開研究，就其結構和制造以及一些技術要點展開分析。

1 半導體橋火工品的發展

1.1 半導體橋火工品概述

半導體橋也就是我們所說的SCB火工品是國外的一種火工裝置，是微電子火工品的開端，也是非常重要的技術。事實上，半導體橋火工品具有較高的安全性、可靠性以及同步性，且其工藝非常一致，具有地發貨能量和數字邏輯電路組合等一系列的優勢。一直以來，SCB火工品都優先運用在軍事中，后來因其巨大的優勢，更逐漸被廣泛使用在民用領域中。

1.2 半導體橋的結構與制造原理

實際上，半導體橋火工品最核心的部分就是SCB芯片，這種以微電子技術制造的產品通過將半導體橋芯片封裝在陶瓷塞上，以充當發火塞最終制成SCB火工品。如圖1所示，SCB芯片主要采用的是多晶硅片材料，再加上多晶硅重摻雜產生n-型材料，將其腐蝕成預定形狀，再在晶片上涂厚0.1mm的鋁，并光刻成我們需要的圖形。通常一個100mm2的晶片可以通過切割制造出200個以上的半導體橋，然后在切割為單個的芯片。事實上，半導體橋的工作原理就是通過對半導體橋事假電流脈沖，使得元件中的鋁焊盤之間產生等離子體以引燃相關產品。具體來說，就是施加的脈沖首先將橋融化，以產生弱離子化硅蒸汽的熔融態的溝道，如果電流繼續輸入，將會形成更寬的溝道，使得整個鋁焊盤的橋區全部熔融和政法。最后爆發成等離子體，最終形成高溫引燃壓裝在半導體橋上的藥劑。

圖1 半導體橋芯片結構示意圖

2 微電子火攻品應用在民用爆破領域分析

2.1 高瞬發度SCB安全雷管

我們常常會接觸到在地質勘探中運用的爆炸技術，爆炸產生的應力波傳播和回波特征差異可以幫助我們對地質情況進行分析。使用SCB安全雷管，可以在幾平方公里內對數千個炮孔進行準確的七寶，以形成平面應力波，這樣一來對于有助于準確的對結果進行分析。但事實上，這種結果只是理想上的，實際上我們只能通過提高雷管的瞬發度，減少誤差來保持這種準確性。同時，因野外施工受到的外界環境因素影響較多，因此對于爆破的無線通信、信號、雷管的安全性能等要求較高，而SCB雷管的優勢能夠發揮在地質勘探中。

2.2 電子雷管

所謂電子延期雷管主要通過微電子延期模板來取代傳統雷管中的延期體，使得延長時間更加精確，且非常保險的新型雷管。電子雷管可以使用電發火和導爆管發火，前期的電子雷管內部是不帶電源的，主要由外部提供延期模塊工作點火以產生起爆能量。而經過一段時間的發展，電子雷管內部開始被設置電源，以維持延期模塊工作最后準確引爆雷管。不僅如此，現在的電子雷管還設有“密碼”，只有接收到特定的信息，才能啟動，這也是保證電子雷管的安全性和保險性的重要技術。

2.3 無線遙控雷管

新型無線可遙控起爆引爆系統的提出是微電子火工品的一項巨大進步，該系統具有降低安裝成本、降低維持龐大引爆電纜網絡的高額費用的優勢，被廣泛運用在礦井等民用領域中。Blast PED系統應用在礦井起爆中，不僅為礦井提供了一種安全可靠的遠程引爆系統，更增加了線纜的安全性。由發射機、帶接收機電子雷管組成，分為單向通信和雙向通信兩種系統。其中單項系統的工作原理主要由雷管接受信號，再按照預先編程來起爆雷管，而雙向系統中則可以實現雷管與發射機的雙向通信。

2.4 微電子火工品的研究進展

起爆網絡的發展使得電子雷管被應用到了建筑施工、地質勘察以及軍事防御中，作為現代高新技術，微電子火攻技術成為兵器、工業等部門研究的重點。經過多年的潛心研究，SCB火工品在芯片設計、工藝制造以及元件封裝、測試等方面都得到了完善，不僅解決了微電子延期的電路設計、封裝等問題，更對邏輯控制SCB火攻技術的發火信號做到了識別技術。

3 結語

總之，隨著半導體技術和微電子技術的發展，微電子火工品的不僅應用到了軍事領域中，對于民間多領域的運用更得到了較大的發展。而多種微電子火工品的運用在安全性以及可靠性上也有了巨大的提升，相信在未來，微電子火工品還將得到進一步的發展，被廣泛運用到更多的領域。

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