1 概述

爆炸箔是冲击片雷管的关键部件，在电爆炸过程中，爆炸箔首先加热、汽化，然后产生等离子体，等离子体膨胀，进而剪切飞片，并驱动飞片加速，进而冲击起爆主装药。在爆炸箔的图形化处理过程中，普遍采用的是湿法刻蚀技术和光刻技术。湿法刻蚀技术一般针对的是铜膜，工艺相对来说简单，但是因为是各向同性刻蚀，易发生钻蚀现象，且会产生大量废液，对环境也会造成影响。同时针对复合桥膜，由于刻蚀剂对不同材料刻蚀速率存在差异，使其应用受到了限制。光刻工艺则通过选择性曝光将掩膜板图案转移到光刻胶上面，以进行加工。在制作爆炸箔桥型的过程中，光刻工艺有2种操作流程，一种是甩胶—曝光—显影—镀膜—去胶，一种是甩胶—前烘—前曝光—反转烘—泛曝光—显影—镀膜—去胶。前一种在显影时，胶台为正八字型，在去胶过程中，由于溅射薄膜为连续的，容易造成薄膜发生连带或撕裂，影响成膜质量。后一种利用反转胶，通过2次曝光实现所需桥型。该方法得到的胶台为倒八字型，避免了上一种方法中胶不易剥离的情况。但是此种方法工序复杂，时间周期较长。随着MEMS微加工技术的发展，脉冲激光微加工技术开始崭露头角，现如今，科技工作者已经将先进脉冲激光加工技术应用到了印刷电路板、集成电路等领域中。短脉冲尤其是超短脉冲激光微加工技术更是突破了传统微加工工艺的极限，具有广阔的发展前景[1-2]。在爆炸箔图像化处理中，脉冲激光器可以解决传统湿法刻蚀及光刻工艺中存在的问题，为冲击片雷管的发展提供了新思路。本文采用皮秒激光微细加工系统，对爆炸桥箔的各种桥型进行了试制。

2 制作过程

激光器分为脉冲输出激光器和连续输出激光器。应用于爆炸桥箔刻蚀的是脉冲输出激光器，其按照输出脉冲宽度，可以分为毫秒激光器、纳秒激光器、皮秒激光器及飞秒激光器。纳秒加工属于热平衡烧蚀，由于脉宽时间远大于弛豫时间，所以热量有足够的时间向材料刻蚀区域周围传递，使周围区域产生再铸层和微裂纹。飞秒加工属于非热平衡烧蚀，在照射过程中，能量很少向刻蚀区域以外扩散，避免了再铸层，可以实现真正意义上的冷加工。皮秒加工介于热平衡烧蚀和非热平衡烧蚀之间，相比于纳秒加工，其可避免大面积的再铸层，相比于飞秒加工，虽然仍然存在些许再铸层，但飞秒脉冲激光器结构复杂、价格昂贵且稳定性低，目前还不能大规模地工业化应用。同时有研究表明，脉宽10 ps左右的皮秒激光器加工质量可以媲美飞秒激光器的加工质量，这是因为电子与晶格之间的热传导时间大约也为10 ps，因而当使用10 ps的脉宽激光器时，可极大降低对刻蚀区域以外的热影响[3]。

为提高加工效率及更好地控制精度与产品一致性，本文爆炸桥箔的刻蚀分2步完成：①利用脉宽10 ps的皮秒激光器对镀膜后的基板进行整体桥膜阵列刻蚀。此种激光器加工属于冷加工范畴，可以最大限度地降低热效应的影响。②用陶瓷切割激光器切割出单个爆炸箔基片单元，这样可以在保证加工精度的前提下，提高工作效率。

爆炸箔刻蚀切割流程如下：①在整块陶瓷基板上设计安排好爆炸桥箔单元的阵列图形，并以DWG格式直接导入皮秒激光微细加工系统的控制软件中，设置相应的激光加工参数及激光切割路径。为便于后序单元的切割定位寻靶，在设计阵列图形时，为每一个单元刻蚀抓靶靶标，如图1所示。②将陶瓷基板镀膜面向上放置在吸附平台上，启动开关，控制系统自动将陶瓷基板运至工作区加工刻蚀。③刻蚀完成后，利用二次元对加工效果（尺寸、厚度及边缘的毛刺状况）进行检验。④将刻蚀完成后的整块陶瓷基板放入纳米激光微切割打孔系统中进行切割打孔。在切割之前，需要利用CCD系统对寻取的各单元靶标进行设置。激光下刀路径设置与刻蚀过程类似，为降低废品率，在切割打孔时，先打电极孔，再切割外圆。图2为最终制作的爆炸箔成品。桥区形状分为方形和环形2种。

  

图1 皮秒激光刻蚀效果图及局部放大图

为验证利用激光刻蚀系统制作的爆炸箔性能，对其起爆HNS-IV性能进行了测试，并与利用传统光刻工艺制得的爆炸箔进行了比较，实验爆炸箔桥区尺寸为0.3 mm×0.3 mm×4 μm。为降低实验成本，用最高不发火电压对各工况爆炸箔驱动飞片起爆能力进行表征，充电电压按高至低进行发火实验。在同一充电电压下，冲击片雷管连续3次未发火，则认为该电压为该工况冲击片雷管的最高不发火电压。表1为2种工况下制作的爆炸箔起爆HNS-IV实验结果。由此可以发现，利用激光刻蚀工艺制作的爆炸箔其起爆HNS-IV的能力与光刻工艺制得的爆炸箔基本一致。

［1］沈一愚，郭永强，张瑄珺，等.电路板激光直写的微纳结构研究［J］.应用激光，2006，4（4）：25-28.

  

图2 爆炸箔成品图

 

表1 爆炸箔起爆HNS-IV实验结果

  

工艺 加速膛长度/mm飞片厚度/mm充电电压/V是否起爆光刻工艺0.4 25 2 000 是0.4 25 1 800 是0.4 25 1 700 是0.4 25 1 600 否激光刻蚀0.4 25 2 000 是0.4 25 1 800 是0.4 25 1 700 是0.4 25 1 600 否

3 总结

参考文献：

在爆炸箔图形化制作过程中，利用皮秒激光器刻蚀系统，避免了传统光刻掩膜工艺的复杂程序，成功制备了方形和环形桥箔，并对其起爆HNS-IV能力进行了测试，结果表明，利用激光刻蚀工艺制得的爆炸箔可以与传统光刻产品媲美，此种方法大大提高了爆炸箔制作效率。

燕麦种质资源引进与主要农艺性状比较研究………………………………………… 赵彦慧，王照兰，杜建材，刘佳月，李景环（1）

［2］曹宇，李祥友，蔡志祥，等.激光微加工技术在集成电路制造中的应用［J］.光学与光电技术，2013，33（4）：449-451.

(1)注聚合物驱最佳条件为储层渗透率级差5～10倍，原油黏度低于520 mPa·s，含水40%～60%。

确保发电容量充裕是确保电力系统稳定和电力市场稳定的必要条件,也是电力工业发展中需要解决的最重要的问题之一。能否完全依靠单一能量市场来确保发电容量的充裕性是个存在广泛争论的重要问题。单一能量市场模式是指仅依靠现货市场(一般是日前市场)竞争所产生的波动的现货电力价格来引导发电投资和维持长期发电容量充裕性。如果发电公司能够回收成本则表明这种市场机制可以吸收足够的发电投资，反之则表明激励不足[1-2]。

［3］李强.激光微细加工在电子行业中若干应用的研究［D］.杭州：浙江大学，2010.

［4］姜靖.皮秒激光对金属材料微孔加工技术研究［D］.北京：北京工业大学，2014.