一种桥丝式电雷管用圆片式TVS管高效能静电防护组件制造技术

本发明专利技术涉及一种桥丝式电雷管用圆片式TVS管高效能静电防护组件，包含一个圆片形PCB电路板和两只TVS管静电防护电子器件。其中一只TVS管通过电路板与脚-脚发火回路并联，另一只TVS管通过电路板与脚-壳发火回路并联。PCB电路板的反面布置了两个锯齿形放电极，与金属管壳内壁构成脚-壳间空气隙静电泄放通道，锯齿形放电极与静电防护器件并联构成脚-壳静电防护的双重保险作用。本发明专利技术的静电防护组件对脚-壳和脚-脚防护效果均可以达到抗人体静电50kV以上，并且能够经受静电放电的多次冲击而不会发生任何性能改变。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术专利属于电火工品静电防护电子器件，特别是适用于敏感型桥丝式电雷管的高效能静电防护电子器件。
技术介绍
现有桥丝式工业电雷管在使用过程中容易受到静电、杂散电流的影响产生性能的改变或意外发火。在火工品以及武器系统的生产、装配、储存、运输、使用和维护等过程中，静电放电的危害普遍存在，静电具有高电压、低能量、高瞬态的特点，静电放电能量的耦合可能对电火工品的发火性能(感度、发火时间等)以及安全性能(安全电流等)造成影响，甚至导致瞎火或意外发火，使系统任务无法完成或造成人员伤亡。电雷管现有的静电防护技术途径是，采用脚-壳之间设置绝缘材料以提高其绝缘强度，从而提高静电击穿电压，或脚-壳之间设置空气隙、涂导电胶、泄放电容、半导体放电管等静电泄放通道来提高脚-壳的静电防护能力；而脚-脚的抗静电能力的提高目前只有增大桥丝直径、增大桥塞接触面积、提高发火药爆发点等技术措施。通过以上静电防护技术途径之一或组合，从而使电雷管达到GJB 5309.14-2004《火工品试验方法第14部分：静电放电试验》、MIL-DTL-23659F-2010《电起爆器通用设计规范》、GBT8031-2005《工业电雷管》等标准规定的抗人体静电25kV的安全性要求。但是随着工业及战场的静电环境、电磁环境干扰的日益增强，随着人们对静电作用机理的认识提高，人们发现传统的工业标准和军标标准中制定的最大人体静电电压(军用电火工品25kV、民用电雷管10kV)的安全性指标已经不能完全覆盖、满足现代火工品的使用环境要求，也不能代表最为严酷的人体静电环境。如军械工程学院刘尚合院士及美国桑迪亚实验室、美国电气和电子工程师协会报道的极端人体电压值统计结果，其中《英国防静电通用规范》为50kV，《美国防护试验手册》为40kV，《北京国际静电会议》为35kV～50kV，军械工程学院研究结果为60kV。而在这些静电极端值作用下电火工品安全性试验分析和理论分析鲜有报道。此外，电火工品在使用、运输等过程当中不可避免的会受到多次静电冲击，目前报道在脚-壳之间涂导电胶、泄放电容、半导体放电管的方式来防护脚-壳静电危害的静电电压最高可以达到抗静电25kV，但当静电电压高于25kV时上述静电防护技术的防护效果会大大降低，泄放电容、半导体放电管不能保证电火工品性能受到损伤或意外发火，高压静电作用3次之后导电胶的防护效果会大大降低，多次放电甚至会导致导电胶失去静电防护能力，并且上述所有静电防护技术均不能对敏感电火工品脚-脚回路进行防护。因此这就要求找到一种能够防护更高静电电压、受到多次静电冲击后防护效果不变、特别是对敏感电火工品脚-脚回路能够实现防护的微型化防护器件的技术方案。中国专利CN201210540239.9公开的防静电结构是在雷管后端外插一个横向放电金属连接件，尺寸较大，不适用长脚线或小尺寸雷管。金属连接件与雷管脚线之间采用压接方式连接，容易造成电极脱落和防护电路断路，使静电保护电路失效。外插式放电金属连接件提升雷管的制造工艺难度，若在雷管成型后外插易造成意外发火而发生危险，而在雷管成型前外插对于雷管的制造工艺带来很大的不便和麻烦，同时外插横向放电金属连接件会给雷管的使用带来限制，在导弹高过载的情况下外插横向大电路板很容易脱落对系统构成危险，在没有多余的使用空间时外插横向大电路板将给整个系统带来危险。且该专利并没有说明静电的防护效果。中国专利CN201220055188.6公开的防静电结构只用于在半导体桥雷管中，并且在防护脚-壳静电时只选用1个尖角放电，由于产品在运输、装配过程中会经过至少3到5人次对产品进行放电，一次放电后对锯齿可能造成熔化变形，从而失去静电防护作用，多次放电冲击后会发生危险；同时所述专利并没有给出防护效果，也没有提出能够进行抗多次静电冲击，更没有提出产品尺寸的大小。
技术实现思路
为了抗高于25kV静电电压以及多次静电冲击，本专利技术专利提供了一种抗极端人体静电电压的高效能静电防护组件，它不但对脚-壳而且对脚-脚静电放电进行防护，同时还能够防护多次静电冲击。本专利技术专利解决其技术问题所采用的技术方案是：针对最高人体静电电压极端值50kV、最大浪涌电流500A及电雷管的工作电压，依次确定TVS管的最大浪涌电流、峰值功率、反向工作电压、箝位电压(击穿电压)、浪涌电流上升时间、浪涌电流放电时间等参数，再针对电雷管的安装结构和尺寸，再确定TVS管的形状和尺寸、装配工艺，最后确定PCB电路板的形状、布线结构和尺寸。针对小尺寸电雷管脚-脚和脚-壳用静电防护电子器件的性能要求和安装要求，提出一种圆片形PCB电路板方案，兼有如下功能：固定静电防护电子器件、与脚线电路连接、与管壳电路连接、提供脚壳间静电泄放空气间隙。所述PCB电路板的电路结构包括三个异形金属焊盘、两个金属放电极、两个金属化过孔。PCB电路板的正面布置了三个异形金属焊盘，一个较长的矩形焊盘、一个较短的矩形焊盘和一个圆弧形焊盘；较长矩形焊盘的上半部和较短矩形焊盘组成一对电极，用于连接一只微型化贴片式双向TVS管静电防护电子器件的两极，使静电防护器件与电火工品脚-脚发火回路构成并联电路，形成脚-脚静电泄放通道；较长矩形焊盘的下半部和圆弧形焊盘组成另一对电极，用于连接另一只微型化贴片式双向TVS管静电防护电子器件的两极，使静电防护器件与电火工品脚-壳发火回路构成并联电路，形成脚-壳间静电泄放通道；只连接一只静电防护器件时则只具备对应静电发火回路的防护功能，如果连接两只静电防护器件时则同时具备电火工品脚-脚、脚-壳静电发火回路的防护功能。PCB电路板的反面布置了两个对称形状的锯齿形放电极，用于脚壳静电放电的防护，并能实现多次静电放电防护，锯齿形放电极与静电防护器件并联构成了脚-壳静电防护的双重保险作用。针对小尺寸电雷管对极端静电电压和多次高压静电放电的防护要求，本专利技术提出的一种微型化圆片式TVS管高效能静电防护组件，包括一个圆片形PCB电路板、一个与脚-脚并联的TVS管和一只与脚-壳并联的TVS管。所述的高效能静电防护组件关键技术之一是静电防护器件参数选择的设计方法。所述TVS管的最大反向工作电压越小，对电火工品脚脚静电放电能量的分流越好。TVS管的反向工作电压选择要高于敏感电火工品的正常工作电压，反向工作电压太低则可能影响电火工品的正常工作性能，而太高会使TVS管的箝位电压也越高，对敏感电火工品的静电防护效果不利。当TVS管的两极施加了反向静电放电脉冲并高于其击穿电压时，其两极间由高阻抗极其迅速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆片式TVS管高效能静电防护组件，包括一个圆片形PCB电路板(1)、一个与脚‑脚并联的TVS管和一只与脚‑壳并联的TVS管。其特征是PCB电路板正面的金属焊盘(4)、金属焊盘(5)之间连接一只贴片式TVS管(9)的两极构成与脚‑脚桥丝发火回路并联的静电泄放通道，电路板正面的金属焊盘(5)、金属焊盘(6)之间连接一只贴片式TVS管(10)的两极构成与脚‑壳药剂发火危险通道并联的静电泄放通道，PCB电路板的反面布置了两个对称形状的锯齿形覆铜板放电极，用作与金属管壳内壁构成脚‑壳间静电泄放回路，锯齿形覆铜板放电极与静电防护器件并联构成脚‑壳静电防护的双重保险作用。

【技术特征摘要】
1.一种圆片式TVS管高效能静电防护组件，包括一个圆片形PCB电路板(1)、一个与
脚-脚并联的TVS管和一只与脚-壳并联的TVS管。其特征是PCB电路板正面的金属焊盘(4)、
金属焊盘(5)之间连接一只贴片式TVS管(9)的两极构成与脚-脚桥丝发火回路并联的静
电泄放通道，电路板正面的金属焊盘(5)、金属焊盘(6)之间连接一只贴片式TVS管(10)
的两极构成与脚-壳药剂发火危险通道并联的静电泄放通道，PCB电路板的反面布置了两个对
称形状的锯齿形覆铜板放电极，用作与金属管壳内壁构成脚-壳间静电泄放回路，锯齿形覆铜
板放电极与静电防护器件并联构成脚-壳静电防护的双重保险作用。
2.根据权利要求1所述的高效能静电防护组件，其特征是静电防护能力大大高于现行军
用标准和工业标准对电火工品静电安全性要求的最高电压25kV技术指标，脚-脚和脚-壳静电
防护能力均可以达到抗极端人体静电50kV以上，并且可以达到抗50kV的多次静电放电的安
全性要求。
3.根据权利要求1所述的高效能静电防护组件，其特征是圆形PCB电路板的微型化，
直径只有3.4mm～4.2mm，厚度只有0.3mm～0.5mm，所述PCB电路板能够容纳2只微型化
的贴片式TVS管静电防护器件的布线和装配，并可装配在相同直径的小尺寸电极塞上和相同
内径的小尺寸电火工品管壳内。
4.根据权利要求1所述的高效能静电防护组件，其特征是PCB电路板(1)的正面上布
置了三个异形金属焊盘，一个较长的矩形的金属焊盘(4)、一个较短的矩形的金属焊盘(5)
和一个圆弧形的金属焊盘(6)；金属焊盘(4)的上半部和金属焊盘(5)组成一对电极，用
于连接一只贴片式TVS管静电防护器件(9)的两极，所述TVS管防护器件与电火工品脚-
脚发火回路构成并联电路，形成脚-脚静电泄放通道；金属焊盘(4)的下半部和金属焊盘(6)
组成另一对电极，用于连接另一只贴片式TVS管静电防护器件(10)的两极，所述TVS管
防护器件与电火工品脚-壳药剂发火回路构成并联电路，形成脚-壳间静电泄放通道；只连接
一只静电防护器件时则只具备对应静电发火回路的防护功能，如果连接两只静电防护器件时
则同时具备电火工品脚-...

【专利技术属性】
技术研发人员：严楠，吕智星，鲍丙亮，蒋俊，李朝振，程俊，董海平，焦清介，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11