[发明专利]基于柔性制造工艺的高压平面开关结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性制造工艺的高压平面开关结构及其制备方法，包括正电极板、负电极板和信号输入极板，正电极板包括正极板绝缘衬底和正电极，负电极板包括负极板绝缘衬底和负电极，信号输入极板包括爆炸箔绝缘衬底、爆炸箔正电极、爆炸箔负电极，爆炸箔正电极、爆炸箔负电极对应设置；负电极板、信号输入极板、正电极板上下层压构成高压平面开关结构，正电极与负电极在空间位置上存在交叉部分，并且正电极板与负电极板之间通过绝缘衬底隔开，爆炸箔正电极与爆炸箔负电极之间的连线经过该交叉部分。本发明采用柔性印制电路板工艺制备高压平面开关，降低了高压平面开关结构的体积，便于与其他器件之间实现集成；由于采用电爆炸产生等离子体击穿绝缘介质击穿，开关响应时间更快。

技术领域

本发明涉及火工品技术和脉冲功率技术领域，尤其涉及一种基于柔性制造工艺的高压平面开关结构及其制备方法。

背景技术

在火工品技术与脉冲功率技术领域，平面开关区别于传统的立体式气体火花隙开关和真空开关，具有小型化和微型化特点，可降低系统体积，便于开关和其他器件的集成。2006年，王桂吉等发表题为“平面火花隙三电极开关研制及性能测试”的论文，提出在聚甲基丙烯酸甲酯衬底上加工正负电极和电加热器，其中正负电极材料为不锈钢和黄铜两种，电加热器为铜钨合金，但是这种开关体积较大，不便于和其它器件集成使用，而且接入电路产生电感较大，会对放电电流的峰值产生较大的削弱作用。通常为了保证开关的载流能力，所设计的开关在需要一定气体氛围下工作，工作电压范围限制较为明显，而且容易受强烈震动和强电磁辐射环境影响，实际使用场合受到限制。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于柔性制造工艺的高压平面开关结构及其制备方法，采用柔性印制电路板工艺，通过正电极板、负电极板和信号输入极板三层结构压合而成，更加小型化和微型化，降低了高压平面开关结构的体积，更加容易与其他器件之间实现集成。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于柔性制造工艺的高压平面开关结构，包括正电极板、负电极板和信号输入极板，所述正电极板包括正极板绝缘衬底和设置于正极板绝缘衬底上的正电极，所述负电极板包括负极板绝缘衬底和设置于负极板绝缘衬底上的负电极，所述信号输入极板包括爆炸箔绝缘衬底和设置于爆炸箔绝缘衬底上的爆炸箔正电极、爆炸箔负电极，所述爆炸箔正电极、爆炸箔负电极对应设置；所述负电极板、信号输入极板、正电极板对应上下层压构成高压平面开关结构，所述正电极板的正电极与负电极板的负电极在空间位置上存在交叉部分，并且正电极板与负电极板之间通过绝缘衬底隔开，所述爆炸箔正电极与爆炸箔负电极之间的连线经过该交叉部分。

为了更好地实现本发明，所述爆炸箔正电极与爆炸箔负电极通过导电材料电连接，该导电材料在空间位置上经过该交叉部分。

进一步的技术方案是：所述负电极板对应爆炸箔正电极开有缺口，所述负电极板对应爆炸箔负电极开有缺口。

本发明优选的技术方案是：所述正电极整体呈长方形；所述负电极板为与正电极板相对应的长方形状，所述负电极整体呈长方形；所述信号输入极板为与正电极板相对应的长方形状；所述负电极板、信号输入极板、正电极板采用层压键合方式依次上下压合构成高压平面开关结构，高压平面开关结构的交叉部分呈长方形或正方形。

作为优选，所述正极板绝缘衬底、负极板绝缘衬底、爆炸箔绝缘衬底均由聚酰亚胺材料制造而成，所述正电极、负电极、爆炸箔正电极、爆炸箔负电极均为铜箔材料制造出的覆铜膜。

一种高压平面开关结构的制备方法，其制备方法如下：

A、制备正电极板：采用聚酰亚胺材料制造出正极板绝缘衬底，并在正极板绝缘衬底上表面覆盖一层铜箔形成覆铜膜，然后对该覆铜膜进行曝光、显影、蚀刻工艺处理得到正电极；此时就可以将正电极制造到正极板绝缘衬底上表面上并最终得到正电极板。