BR112017028155B1

BR112017028155B1 - Dispositivo iniciador de circuito integrado

Info

Publication number: BR112017028155B1
Application number: BR112017028155-4A
Authority: BR
Inventors: Jozef Hubertus Gerardus Scholtes; Wilhelmus Cornelis Prinse; Marcus Johannes Van Der Lans
Original assignee: Nederlandse Organisatie Voor Toegepast -Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2023-05-02
Also published as: US20180172410A1; ZA201708649B; EP3314200B1; AU2016281426A1; AU2016281426B2; KR102552113B1; CN107923728A; WO2016209081A1; BR112017028155A2; CA2990014C; KR20180020212A; US10480910B2; RU2723258C1; ES2743958T3; CN107923728B; EP3314200A1; CA2990014A1

Abstract

DISPOSITIVO INICIADOR DE CIRCUITO INTEGRADO. Em um aspecto da invenção é fornecido um dispositivo iniciador de circuito integrado que compreende um substrato de circuito dotado de uma camada isolante elétrica; um circuito de ponte de condução elétrica depositado sobre a camada isolante; em que o dito circuito de ponte é padronizado como áreas de contato e uma estrutura de ponte que conecta as áreas de contato, em que a dita estrutura de ponte é disposta para formar um plasma quando a estrutura de ponte for fundida por um circuito iniciador que entra em contato com as áreas de contato; e uma camada polimérica que é revestida por rotação sobre a estrutura de ponte, para formar uma espula que é propelida a partir do substrato.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo iniciador e um método para fabricar o mesmo.

ANTECEDENTES

[002] Em operações de defesa modernas, as munições devem satisfazer vários requisitos. Além disso, também há uma necessidade por novos tipos de munições, como munições adaptativas ou munições que possuem, por exemplo, funcionalidade escalável. Para torna esse tipo de funcionalidade possível, iniciadores pequenos, confiáveis e rápidos (microssegundo) são necessários. Na maioria das munições, os iniciadores padrão com explosivos primários e partes mecânicas convencionais são usados, ambos são uma fonte de problema em relação à sensibilidade do artigo, e devido às grandes quantidades de falhas, também levando a muitos dispositivos não explodidos indesejados no campo de batalha. Os assim chamados Iniciadores de Película Explosiva (EFIs) têm grandes vantagens em relação a iniciadores padrão, devido ao fato de que os mesmos são intrinsecamente mais seguros (porque ao invés de explosivos primários, explosivos secundários são usados), mais confiáveis e funcionam dentro de um microssegundo ao invés de milissegundos. Os mesmos também proporcionam novas oportunidades para o desenvolvimento de munições inteligentes. Devido ao fato de que explosivos secundários são usados, o EFI pode ser colocado alinhado ao reforço/carga principal e iniciador explosivo completamente eletrônico pode ser usado. Nesse momento, os Iniciadores de Película Explosiva (EFI) são apenas usados em sistemas de munições dependentes de temporização e dispendiosos. Esses dispositivos ainda são ineficazes e relativamente grandes e também muito dispendiosos. A partir do documento US4862803 um iniciador explosivo de silício integrado é conhecido. Entretanto, o dispositivo é apenas parcialmente integrado em silício, e tem um flyer formado a partir de silício epitaxial. Esse material se desintegra em temperatura de plasma alta, tornando o dispositivo menos adequado. O desenvolvimento de um EFI menor é, portanto, desejável, mas precisa de um aprimoramento do sistema antes de poder ser miniaturizado.

[003] O documento WO9324803 revela um iniciador de efeito de campo integrado. Um potencial elétrico de iniciação é aplicado a uma porta para a condução melhorada de efeito de campo no trajeto suficiente para permitir a vaporização do trajeto a fim de causar a iniciação de um material explosivo em contato com o trajeto. Entretanto, esse tipo de ponte condutiva sofre de eficácia limitada como um iniciador de película devido à quantidade limitada de energia que um circuito de transistor de efeito de campo ligado por circuito lógico pode absorver na estrutura de ponte para receber uma corrente elétrica suficientemente grande antes da vaporização.

SUMÁRIO

[004] Em um aspecto da invenção é fornecido os recursos listados nas reivindicações 1. Em particular, um dispositivo iniciador de circuito integrado compreende um substrato de circuito dotado de uma camada isolante elétrica; um circuito de ponte de condução elétrica depositado sobre a camada isolante; em que o dito circuito de ponte é padronizado como áreas de contato e uma estrutura de ponte que conecta as áreas de contato, em que a dita estrutura de ponte é disposta para formar um plasma quando a estrutura de ponte for fundida por um circuito iniciador que entra em contato com as áreas de contato; e uma camada polimérica que é revestida por rotação sobre a estrutura de ponte, para formar um flyer que é propelido a partir do substrato. O padrão de circuito de ponte é padronizado em uma camada de silício dopada depositada epitaxialmente sobre a camada isolante elétrica, em que a camada de silício dopada compreende um dopante de um elemento do grupo III e em que o padrão de circuito de ponte tem uma resistência ôhmica menor do que 2* 10A-5 Ohm.m.

[005] Constata-se que a estrutura desta forma tem excelentes propriedades iniciadoras e pode ser completamente produzido em massa por processos de fabricação de silício integrado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Serão descritas agora, modalidades da invenção, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos esquemáticos anexos, em que símbolos de referência correspondentes indicam partes correspondentes, e em que:

[007] A Figura 1 mostra uma modalidade de um dispositivo iniciador;

[008] A Figura 2 mostra uma vista plana de uma modalidade da invenção;

[009] As Figuras 3A e B mostram primeira e segunda vistas em corte transversal da modalidade de acordo com a Figura 1;

[010] As Figuras 4A e B mostram um gráfico esquemático do circuito iniciador; e

[011] A Figura 5 mostra uma vista em corte transversal esquemática de outra modalidade de acordo com a invenção;

[012] A Figura 6 mostra esquematicamente etapas para fabricar um dispositivo iniciador.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[013] A menos que seja definido de outro modo, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) usados no presente documento têm o mesmo significado conforme comumente entendido por um indivíduo de habilidade comum na técnica à qual esta revelação pertence como lidos no contexto da descrição e desenhos. Será entendido adicionalmente que os termos, tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com seu significado no contexto da técnica relevante e não devem ser interpretados em um sentido idealizado ou excessivamente formal a menos que expressamente definido no presente documento. Em alguns exemplos, as descrições detalhadas de dispositivos e métodos bem conhecidos podem ser omitidas de modo a não obscurecer a descrição dos presentes sistemas e métodos. A terminologia usada para o propósito de descrição de modalidades particulares não se destina a limitar a invenção. Conforme usado no presente documento, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" são destinadas a incluir as formas plurais também, a menos que o contexto claramente indique o contrário. O termo "e/ou" inclui qualquer e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados. Será compreendido adicionalmente que os termos "compreende " e/ou "que compreende" especificam a presença de recursos declarados, mas não precluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes, e outras referências mencionadas no presente documento são incorporadas a título de referência em sua totalidade. No caso de conflito, o presente relatório descritivo, que inclui definições, tem prioridade.

[014] O termo “dispositivo iniciador de circuito integrado” é usado para denotar que o dispositivo iniciador é, de preferência, produzido integralmente por técnicas de deposição de camada para chegar em um dispositivo de substrato em camadas, em que o circuito de ponte e flyer são integrados. Uma camada polimérica pode compreender vários aditivos. Pode estar disponível em lâminas finas na ordem de 25 a 35 micrômetros. Tem, de preferência, uma condutividade térmica muito baixa e alta capacidade isolante. Por exemplo, a poliimida (PI) também é bem conhecida sob a designação Kapton, é marrom escuro e está principalmente disponível em lâminas finas, porém relativamente grandes. Alternativamente, Parileno pode ser adequado.

[015] O termo “revestimento por rotação” é usado na forma convencional em que o substrato é girado em frequência rotacional alta e curado a alta temperatura, a fim de formar uma camada revestida. Dependendo de uma espessura desejada de 25 a 35 micrômetros várias camadas de material são aplicadas, por exemplo 2 a 15 camadas. Dependendo do processo de cura, a camada pode encolher na ordem de um terço (1/3), o que pode ser compensado aumentando-se o número de camadas. Um aspecto importante na montagem da produção de configuração de flyer/ponte é a ausência de ar que poderia ser aprisionado entre as camadas poliméricas próximas à ponte. A tensão de 1.200 a 1.500 Volts pode ligar um vão entre a superfície das duas linhas de transmissão ao invés de uma corrente sobre o próprio material de ponte. Então, uma lacuna de ar aprisionado ao longo da ponte pode evitar que a ponte funcione adequadamente. Através do revestimento por rotação e processo de cura subsequente as inclusões de ar podem ser evitadas, aprimorando, assim, a função da ponte. Além de revestimento por rotação outras técnicas de aplicação, por exemplo, crepitação ou laminação podem ser possíveis para alcançar o mesmo efeito.

[016] O produto é subsequentemente curado em temperatura elevada. O processo de cura depende da temperatura. Em uma produção exemplificativa uma camada de poliimida pode ser aquecida para 350 °C em uma hora e cura posteriormente por 50 minutos a 350 °C.

[017] O “substrato de circuito” pode ser um silício ou substrato similar a silício (por exemplo, pirex). O “circuito iniciador” pode ser um circuito convencional adequado para detonar um dispositivo iniciador que tem uma indutância muito baixa; fundindo-se a estrutura de ponte. O circuito iniciador e ponte também podem ser combinados em único chip, ou acoplados em um dispositivo MEMs, por exemplo, por meio de silício através de conexões.

[018] Os exemplos são descritos na Figura 4.

[019] A Figura 1 mostra um dispositivo iniciador explosivo com base em microchip 10 em uma configuração de um estágio explosivo primário e secundário 40, 42. Por exemplo, o circuito iniciador explosivo 30, quando curto-circuitado por meio do circuito de ponte 12, forma um plasma quando a estrutura de ponte estiver fundida. O circuito iniciador 30 descarregar uma corrente na ponte para aquecer e vaporizar a mesma dentro de nanossegundos, por meio da qual um flyer 13 é propelido a partir do substrato 11 pelo dito plasma formado através da estrutura de tambor 20. Por exemplo, circuito iniciador 30 compreende um pequeno capacitor C carregado a uma alta tensão, um comutador S, uma linha de transmissão T, uma película explosiva 12 e um explosivo 40. Quando o capacitor C for descarregado por meio da linha de transmissão T para a película, a película 12 irá explodir e propelir o flyer 13 a uma velocidade bem acima de 3 km/s, alta o suficiente para iniciar um explosivo secundário 30 como HNS IV. O explosivo acionador 40 acelera o flyer secundário 41 que inicia o explosivo de reforço 42.

[020] Quanto mais eficaz é o sistema, menos energia é usada no sistema, menores os componentes se tornam, proporcionando a oportunidade de decrementar o sistema. O uso de um comutador de estado sólido contribui para maior eficácia e é mais eficaz do que, por exemplo, uma lacuna de centelha frequentemente usada. Além disso, uma ponte com base em microchip de baixo custo e eficaz é fornecida incluindo um material de flyer que produz a fonte para a iniciação da carga acionadora. Embora a Figura 1 mostre uma modalidade com um acionador 40 e explosivo de reforço 42, um dispositivo iniciador explosivo com base em microchip 10 pode iniciar ou ignificar todos os tipos de substâncias explosivas, propelente ou pirotecnia, ou ser aplicado em esquemas de iniciador mais complexos com iniciação de múltiplos pontos e múltiplos explosivos ou um iniciador que pode ser qualquer aplicação de conversão de energia, por iniciação, combustão, denotação ou semelhante. As aplicações podem ser no campo de explosivos, sistemas de combustão, sistemas pirotécnicos, sistemas de airbag, propelentes.

[021] O material de ponte 12, que formará o plasma que propele o flyer do sistema, tem uma resistência relativamente baixa para a qual a dinâmica total do circuito iniciador elétrico 30 é otimizada de modo que a maior parte da energia do capacitor seja colocada na ponte 12 do EFI dentro de meio ciclo. Por exemplo, sem limitação em algumas aplicações uma resistência em torno de 2 Q parece ser um valor máximo para a resistência de ponte.

[022] Entretanto, devido a um diâmetro de detonação crítico do explosivo (HNS IV ou V) de cerca de 0,20 a 0,25 mm, um flyer de tamanho substancial deve ser formado. Então, além disso, a ponte subjacente deve ter um tamanho na mesma ordem de magnitude. Devido ao fato de que um plasma com uma alta temperatura deve ser formado, uma ponte maior, significa mais material para aquecer e assim mais energia. Entretanto, o calor específico tem um papel importante nesse cálculo. A seguinte tabela apresenta a diferença entre o aquecimento de uma ponte de cobre em comparação a uma ponte produzida a partir de Alumínio ou Silício. Para o cálculo, uma ponte do tamanho de 200 x 300 x 5 micrômetros é tomada. Tabela 2. Parâmetros e . cálculo da temperatura final da ponte.

[023] Com valos para densidade e volume, a massa da estrutura de ponte pode ser calculada. Com o uso do valor da massa molar e do volume molar o volume do gás formado a partir da ponte sólida, pode ser calculado. Ambos os materiais geram em torno do mesmo volume de gás 3 10-13 m3. Para formar um plasma os materiais são primeiro aquecidos até o ponto de fusão, passando pela fase de fusão, aquecendo até o ponto de ebulição e após isso deve ser evaporado. Com o uso dos valores adequados para o calor específico, a Entalpia de vaporização etc. a quantidade de energia necessária para vaporizar a ponte deve ser calculada. Tomando um valor de 0,12 J de energia que está disponível, a temperatura máxima do plasma pode ser determinada para todos os materiais. Embora o calor específico de alumínio e silício ser em torno do fator de 2 maior do que cobre, a massa de alumínio é cerca de um fator 3 menor. Isso significa que a temperatura máxima de alumínio (149.726 °C (150.000 K)) seja em torno de um fator 1,5 maior do que a temperatura de cobre (101.726 °C (102.000 K)) e para silício até mesmo um fator de dois (215.726 °C (216.000 K)). Então, isso mostra que o alumínio como um material base para a ponte é uma escolha melhor do que, por exemplo, cobre, mas surpreendentemente, silício é um ainda melhor material e por outro lado produz a mesma quantidade de gás. Quando o silício é usado como uma ponte, uma temperatura máxima de cerca de 215.726 °C (216.000 K) pode ser atingida com a mesma quantidade de energia. Quanto maior é a temperatura maior é a velocidade do som do gás e, portanto, a velocidade máxima teórica do flyer.

[024] A resistência depende fortemente da forma, espessura e razão entre comprimento e largura e deve ser bem baixa. Uma resistência alta não levará a uma grande corrente sobre a ponte e o aquecimento do sistema não ocorrerá conforme pretendido. Portanto, em vários sistemas de trabalho os metais como cobre ou alumínio foram usados.

[025] Outro fator que é importante é a resistência da ponte durante a fase de plasma. De preferência, não se eleva para valores maiores pelo mesmo motivo que mencionado antes. Uma resistência maior reduzirá a eficácia do processo elétrico e nem toda a energia será induzida na ponte dentro de um determinado tempo. Durante a fase de plasma, a resistência cai, de preferência, na ordem de uma magnitude para aumentar a corrente no sistema e no aquecimento rápido do plasma até que uma explosão ocorra. Além disso, constata-se para esse aspecto que a resistência das pontes de metal, mas também uma ponte de silício, cai rápido e uma grande corrente está passando pelo circuito.

[026] Entretanto, os inventores constataram para sua surpresa que um gráfico de resistência de silício difere adicionalmente dos gráficos de metal. Devido ao aumento de temperatura, a resistência tem um pico para uma ponte de metal. Primeiro a mesma aumenta e após isso irá para um plasma e a resistência cai para um valor baixo e grandes correntes podem fluir sobre a ponte. Entretanto, a ponte de silício altamente dopada tem dois picos. Um pico é o resultado do caráter de metal do material dopado que gera uma ascensão da resistência e cai após isso, e o segundo pico é devido ao processo de plasmaficação do silício que gera a ascensão da resistência e uma queda da mesma posteriormente. Após esse segundo pico a resistência cai para um valor muito baixo. Os metais como Al e Cu podem ser adequadamente usados para esse propósito, mas silício com dopagem extremamente alta parece ser mais eficaz. Por exemplo, uma faixa de cerca de 1 a 4 *1019átomos B/cm3 podem ser dopados em Si e uma faixa de cerca de 5 a 10 *1020 átomos/cm3 em SiGe. Sem se ater à teoria, pensa-se que esse processo de plasmaficação faseado em silício dopado otimiza o trajeto de corrente no circuito de ponte, antes da plasmaficação.

[027] A Figura 2 mostra em maiores detalhes uma modalidade do circuito de ponte 12 fornecido sobre um substrato de circuito, por exemplo, um substrato de silício do tipo mostrado na Figura 1. Um choque a partir de um material com uma impedância de choque relativamente baixa a um material com impedância de choque alta será refletido em grande parte. Outros materiais de substrato com uma impedância de choque alta são, por exemplo, vidro, cerâmica ou silício que tem velocidades de som de material altas. A maior parte desses materiais também pode ser usinado ou fabricado de modo que uma superfície plana seja assegurada. A cerâmica ou silício tem uma grande impedância de choque devido à alta velocidade do som desses materiais. Então um choque a partir da película explosiva será, em sua maioria, refletido por um material amortecedor de silício ao invés de um material amortecedor de Kapton.

[028] Para facilidade de compreensão nenhuma camada de flyer é mostrado nesta vista plana parcial, mas as Figuras 3A e B mostram a orientação da camada de flyer 13. O circuito de ponte 12 é formado sobre uma cada isolante elétrica 120 que está subjacente a uma camada padronizada que inclui uma estrutura de ponte 121a e áreas de contato 121b. A estrutura de ponte 121a conecta eletricamente as áreas de contato 121b, e está disposta para formar um plasma quando a estrutura de ponte 121a for fundida por um circuito iniciador. Em um exemplo preferencial, as ilhas de interconexão de metal 122 estão sobrejacentes às áreas de contato 121b do circuito de ponte 12, mas outras conexões adequadas ao circuito iniciador são possíveis. A estrutura de ponte é formada por zonas afiladas II que se estendem a partir de áreas de contato I para uma zona de ponte III que define uma direção do fluxo de corrente ao longo de um trajeto de conexão mais curto i entre as áreas de contato I. A zona de ponte III tem, de preferência, um alongamento transversal ao trajeto de conexão mais curto i. Isto é, pelo menos uma parte da zona de ponte III tem, de preferência, uma largura w definida entre lados paralelos opostos, que é maior do que seu comprimento l, definido pelo comprimento dos lados paralelos. Em uma modalidade preferencial adicional a zona de ponte é conectada à zona afilada II por meio de bordas arredondadas em uma zona intermediária IIIa entre a zona de ponte III e a zona afilada II, para otimizar um fluxo de corrente e otimizar a formação de plasma da estrutura de ponte 121, em particular na zona de ponte III.

[029] As Figuras 3A e 3B mostra a primeira e segunda vistas em corte transversal da modalidade de acordo com a Figura 2 ao longo das linhas A e B, respectivamente. A Figura 3A mostra o substrato de silício 11, ligado por áreas de corte 111 e subjacente ao circuito de ponte 12. Uma camada de Kapton (poliimida) 13 é mostrada fornecida sobrejacente e substancialmente conformal à estrutura de ponte 12.

[030] O circuito de ponte 12 é formado ao longo da linha A como camada isolante. A camada isolante elétrica é, por exemplo, uma camada de dióxido de silício substancialmente sobrejacente ao substrato de silício 11 sobre sua área de superfície inteira. Sobre a camada isolante 120, o circuito de ponte camada 121 é formado. Embora vários materiais possam ser adequados, como camadas de Cu ou Al padronizadas, constata-se que, de preferência, um dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, em que o padrão de circuito de ponte é padronizado em uma camada de silício dopada depositada epitaxialmente sobre camada isolante elétrica.

[031] A camada de silício dopada 121 pode compreender um dopante a partir de um elemento de grupo V, entretanto para essa técnica de dopagem um elemento do grupo III foi usado. Por exemplo, uma dopagem pode ser fornecida a partir de fósforo ou Boro, para incluir elétrons de valência adicionais. Os níveis de dopagem podem ser otimizados dependendo das propriedades de circuito e níveis até o máximo teórico que foram usados. Nesses níveis, o padrão de circuito de ponte tem uma resistência ôhmica muito baixa, de preferência menor do que 1* 10A-5 fim. O padrão de circuito de ponte 121 tem uma espessura de camada de preferência menor do que 4 μm.

[032] As áreas de contato do circuito de ponte camada 12 são dotadas de ilhas de interconexão de metal 122 subjacentes. As ilhas 122 podem ser conectadas eletricamente por meio de linhas de transmissão ao circuito iniciador elaborado aqui abaixo.

[033] Nas Figuras 3A, a poliimida camada 13 está diretamente sobrejacente ao padrão de circuito de ponte, em particular a estrutura de ponte 121a que fundirá em um plasma quando o circuito iniciador descarrega e a camada de kapton 13 será rompida em um flyer na área F. Na Figura 3B mostra que as áreas de contato 121b estão sobrepostas pelas ilhas de interconexão de metal 122, e que a camada de kapton 13 é girada diretamente sobre a camada isolante 120 subjacente ao padrão de circuito de ponte 121a,b.

[034] Um dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, em que que a camada polimérica tem uma espessura de camada menor do que 50 micrômetros.

[035] A Figura 4 (A e B) mostra uma configuração genérica da película, em que L e R são substancialmente parasitas por natureza, isto é, tão baixos quanto possível, e em que, após fechar o comutador S, a energia descarrega no circuito de ponte 12. A resistência da ponte é importante para o funcionamento total do EFI devido ao fato de que é parte da descarga dinâmica do capacitor, após o fechamento do comutador, sobre a ponte. O circuito elétrico do sistema de EFI compreende um Capacitor C, uma Chave S e uma linha de transmissão, todos os quais podem ser fornecidos por microcircuitagem. O circuito tem uma indutância parasita L e uma Resistência/impedância R.

[036] A corrente desse sistema pode ser descrita como:

Com Uo a tensão sobre o capacitor o = (1/LC) a frequência angular L = a indutância do circuito e T = (2L/R) a constante de tempo do circuito.

[037] Um exemplo dessa descarga é encontrado na Figura 4B para descarga de 2kV com C=250 nF, R = 200 mfi e L = 20 nH.

MODALIDADES ADICIONAIS.

[038] A Figura 5 mostra uma modalidade em que um iniciador explosivo EFI com base em chip 100 é fornecido em um alojamento de tambor 50 que compreende partes do iniciador explosivo, notavelmente a ponte 12, o circuito iniciador 30 que inclui o comutador de estado sólido, as conexões, um tambor 20 e alojamento para um pélete de HNS que inclui um copo de metal e um contentor de pélete 55, parte do alojamento de polímero. Na figura um desenho de corte transversal é mostrado de todos os componentes. A conexão entre a ponte 12 e o circuito iniciador 30 pode ser fornecida por linhas de transmissão planas produzidas a partir de cobre. O tamanho geral é principalmente dominado pelo tamanho do pélete de HNS com um peso de cerca de 10 mm.

[039] A Figura 6 mostra esquematicamente as etapas de dotar um substrato (S1) de uma camada isolante elétrica; depositar uma camada de circuito de ponte de condução elétrica (S2) sobre a camada isolante; opcionalmente crepitar o alumínio o qual cai sobre a camada de EPI e padronizar o circuito de ponte camada em diversas etapas de entalhe e limpeza (S3) em um circuito de ponte que compreende áreas de contato e uma estrutura de ponte que conecta as áreas de contato, sendo que a dita estrutura de ponte é disposta para formar um plasma quando a estrutura de ponte for fundida por um circuito iniciador que entra em contato com as áreas de contato; e revestir por rotação (S4) uma camada polimérica, de preferência em duas ou mais iterações de revestimento, por exemplo 2 a 15 vezes, sobre a estrutura de ponte, para formar um flyer que é propelido a partir do substrato.

[040] O circuito de ponte é padronizado para compreender áreas de contato e uma estrutura de ponte que conecta as áreas de contato, disposta através disso para formar um plasma quando a estrutura de ponte estiver fundida por um circuito iniciador que entra em contato com as áreas de contato.

[041] O processo inteiro pode ser executado com processos de silício (epitaxial) conhecidos pela pessoa versada. Como resultado, a produção pode fornecer produtos precisos e reproduzíveis que podem ser produzidos em grandes quantidades. As vantagens e recursos adicionais deste processo são os seguintes. Deposição a vapor de camadas espessas de metais resulta na tensão na camada. O processo de crepitação pode ser uma melhor solução.

[042] Camadas de vários micrômetros são possíveis, mas precisam de várias etapas de processamento, erros são estimados na faixa de 200 a 300 nm, por exemplo, para Alumínio. Uma camada de kapton também pode ser processada em várias camadas. Os erros no tamanho das camadas dentro de 2% devem ser possíveis, a espessura de camada é, entretanto, mais um problema devido à sensibilidade dos processos de vaporização, crepitação e entalhe.

[043] Outras técnicas de montagem de uma camada de poliimida sobre uma ponte à base de silício pode ser menos adequado e pode destruir o circuito de ponte. Para esse propósito uma técnica de rotação de poliimida líquida (curada por alta temperatura) é vantajosa. Uma técnica de produção diferente com poliimida líquida foi usada para esse dispositivo de estado sólido. O processo de cura depende da temperatura. A espessura da camada de poliimida depende fortemente da velocidade de rotação da pastilha e da viscosidade do material. Devido à diferença em altura das diferentes camadas sobre o chip (camada de Al cerca de 7 micrômetros maior sobre a camada de ponte e 3 a 4 micrômetros até a camada de SiO2 , o processo de rotação resulta em uma camada de PI que é 2 a 3 micrômetros mais espessa sobre a ponte do que a camada de Al. Essa diferença pode ser compensada para obter a espessura de camada correta ao redor da área de ponte explosiva mantendo em mente o encolhimento da camada polimérica durante a cura. Tabela 1. Propriedades de PI como uma função do processo de cura.

[044] Os processos e produto revelados têm a vantagem de que podem ser aplicados sem quaisquer forças, exceto a rotação de uma pastilha. A mesma é aplicada em estado líquido e nenhum ar será aprisionado abaixo da camada. Dependendo da temperatura e tempo de cura, as propriedades de material como deformação máxima e resistência à tração podem ser alterados.

[045] A espessura de camada pode ser alterada para quaisquer espessuras necessárias até cerca de 100 micrômetros.

[046] O erro na espessura de camada pode estar na ordem de +/- 1,0 micrômetro.

[047] Com uma técnica de máscara padrão a poliimida pode ser aplicada em qualquer forma ou localização sobre a pastilha/molde.

[048] Embora as modalidades exemplificativas tenham sido mostradas para sistemas e métodos, modos alternativos também podem ser previstos por aqueles indivíduos versados na técnica que têm o benefício da presente invenção para alcançar uma função e resultado semelhantes. Por exemplo, alguns componentes podem ser combinados ou divididos em um ou mais componentes alternativos.

[049] Por exemplo, a discussão acima destina-se a ser meramente ilustrativa do presente sistema e não deve ser interpretada como limitadora das reivindicações anexas a qualquer modalidade particular ou grupo de modalidades. Portanto, embora o presente sistema tenha sido descrito em detalhes particulares com referência a modalidades exemplificativas específicas do mesmo, também deve ser entendido que várias modificações e modalidades alternativas podem formuladas por aqueles indivíduos que tem habilidade comum na técnica sem se afastar do escopo dos presentes sistemas e métodos apresentados nas reivindicações a seguir. As especificações e desenhos devem, consequentemente, ser considerados de modo ilustrativo e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações anexas.

[050] Na interpretação das reivindicações anexas, deve ser compreendido que a palavra "que compreende" não exclui a presença de outros elementos ou ações além daqueles listados em uma dada reivindicação; a palavra "um" ou "uma" que precede um elemento não exclui a presença de uma pluralidade desses elementos; quaisquer sinais de referência nas reivindicações não limitam seu escopo; diversos "significados" podem ser representados pelo menos ou itens diferentes ou estrutura ou função implantada; qualquer um dos dispositivos ou porções revelados do mesmo podem ser combinados ou separados em porções adicionais salvo declarado especificamente em contrário. O mero facto de que determinadas medidas são citadas em reivindicações mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não pode ser usada em vantagem.

Claims

1. Dispositivo iniciador de circuito integrado, compreendendo: um substrato de circuito dotado de uma camada isolante elétrica; um circuito de ponte de condução elétrica depositado sobre a camada isolante; o dito circuito de ponte padronizado como áreas de contato e uma estrutura de ponte que conecta as áreas de contato, a dita estrutura de ponte é disposta para formar um plasma quando a estrutura de ponte estiver fundida por um circuito iniciador que entra em contato com as áreas de contato; uma camada polimérica que é depositada por rotação sobre a estrutura de ponte, para formar um flyer que é propelido para longe a partir do substrato pelo dito plasma formado, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão de circuito de ponte é padronizado em uma camada de silício dopada depositada epitaxialmente sobre a camada isolante elétrica, em que a camada de silício dopada compreende um dopante de um elemento do grupo III e em que o padrão de circuito de ponte tem uma resistência ôhmica menor do que 2* 10A-5 Ohm.m.

2. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada polimérica tem uma espessura de camada menor do que 50 micrômetros.

3. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada polimérica é padronizada.

4. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão de circuito de ponte tem uma espessura de camada menor do que 4 micrômetros.

5. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de ponte é formada por zonas afiladas que se estendem a partir de áreas de contato para uma zona de ponte que define uma direção do fluxo de corrente ao longo de um trajeto de conexão mais curto entre as áreas de contato; sendo que a dita zona de ponte tem um alongamento transversal ao trajeto de conexão mais curto.

6. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona de ponte é conectada à zona afilada por meio de bordas arredondadas.

7. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada isolante elétrica é uma camada de dióxido de silício.

8. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as áreas de contato são dotadas de ilhas de interconexão de metal.

9. Dispositivo iniciador, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as ilhas de interconexão de metal são formados por deposição de alumínio que se estende para as zonas afiladas.

10. Dispositivo iniciador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma estrutura de tambor para orientar o flyer.