DE3842917C1 - Fuze device for detonating a pyrotechnic charge - Google Patents
Fuze device for detonating a pyrotechnic chargeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an ignition device according to the Preamble of claim 1.
Eine solche Zündvorrichtung ist aus der DE-OS 37 17 149 bekannt. Die Zündschaltung ist hierbei eine auf einem Halbleiterchip aufgebaute integrierte Schaltung, die Energie an ein ebenfalls auf dem Chip angeordnetes Widerstandszündelement abgibt, durch das Explosivstoffe einer Anzündladung gezündet werden können. Die integrierte Zündschaltung kann neben der Zündung des Zündelementes noch andere Funktionen aufweisen, so z. B. Zeitgeber-, Prüf-, Steuer- oder Sperrfunktionen. Der Chip mit den Anschlüssen wird nach der Fertigung in ein Gehäuse, z. B. aus Kunststoff, eingebaut, in das dann auch die Anzündladung oberhalb des Chips eingefüllt wird. Die Energiezufuhr erfolgt über Kontaktstifte, wobei in dem Gehäuse noch der Zündkondensator in einen Hohlraum unterhalb des Chips angeordnet wird.Such an ignition device is known from DE-OS 37 17 149. The The ignition circuit here is a semiconductor chip integrated circuit, the energy to one also on the chip disposes arranged resistance ignition element, through which explosives an ignition charge can be ignited. The integrated ignition circuit can perform other functions in addition to the ignition of the ignition element have so. B. timer, test, control or lock functions. The Chip with the connections is after manufacture in a housing, for. B. made of plastic, built into which the ignition charge above the chip is filled. The energy is supplied via contact pins, with the ignition capacitor in a cavity in the housing is placed below the chip.
Eine derartige Zündvorrichtung ist relativ kleinbauend und kann zumindest teilweise in einer automatisierten Fertigungskette hergestellt werden. Während der Fertigung ist es jedoch notwendig, die einzelnen gefertigten oder hinzuzufügenden Teile des öfteren umzusetzen und in gesonderten Schritten miteinander zusammenzubauen.Such an ignition device is relatively small and can at least partially manufactured in an automated manufacturing chain will. However, during manufacturing it is necessary to keep the individual manufactured or added parts often to implement and in assemble separate steps together.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung derartiger Zündvorrichtungen weiter zu vereinfachen, so daß eine automatische Fertigung in einem einzigen Transportweg möglich ist.The invention has for its object the manufacture of such Simplify ignition devices further, so that an automatic Manufacturing in a single transport route is possible.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is according to the invention by the in claim 1 specified features solved.
Demgemäß wird der Chip mit der integrierten Zündschaltung, dem Zündelement und der Anzündladung auf einem Transportband, welches vorzugsweise Transportperforationen aufweist, hergestellt, wie es aus der Halbleitertechnologie bekannt ist. Das Anzündelement wird während der Herstellungsschritte bereits auf dem Chip angeordnet, vorzugsweise in eine Ätzgrube unterhalb der integrierten Zündschaltung eingebracht. Auf dem Transportband werden anschließend externe Schaltungselemente, vorzugsweise eine Batterie und ein Zündkondensator aufgebracht, wonach die gesamte Zündvorrichtung eingekapselt wird. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine rationelle Massenfertigung.Accordingly, the chip with the integrated ignition circuit, the Ignition element and the ignition charge on a conveyor belt, which preferably has transport perforations made as it is made from semiconductor technology is known. The igniter is during of the manufacturing steps already arranged on the chip, preferably placed in an etching pit below the integrated ignition circuit. External circuit elements, preferably a battery and an ignition capacitor are applied, after which the entire igniter is encapsulated. Such an arrangement enables rational mass production.
Eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung kann in vielfältiger Weise eingesetzt werden. So ist z. B. die Kombination mit einem Mikroprozessor möglich, dem auch andere Aufgaben als die Betätigung der Zündvorrichtung übertragen sind. Die Zündvorrichtung kann z. B. durch den Mikroprozessor gesperrt, freigegeben oder getriggert werden. Es ist sogar möglich, diesen Mikroprozessor bzw. eine auf die Funktion der Zündvorrichtung abgestimmte Logik ebenfalls auf dem Halbleiterchip zu integrieren. Ebenso ist es möglich, weitere Anschlüsse des Halbleiterchips für Arbeiten im Prüffeld vorzusehen.An ignition device according to the invention can be used in many different ways be used. So z. B. the combination with a microprocessor possible, other tasks than the actuation of the ignition device are transferred. The igniter can e.g. B. by the microprocessor be blocked, released or triggered. It is even possible this microprocessor or one on the function of the ignition device to integrate coordinated logic also on the semiconductor chip. It is also possible to have further connections for the semiconductor chip To plan work in the test field.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims forth.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar The invention is closer in exemplary embodiments with reference to the drawing explained. In this represent
Fig. 1 und 2 eine Aufsicht bzw. einen Schnitt durch einen Halbleiterchip für eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 1 and 2, a plan view and a section through a semiconductor chip for an igniter of the invention;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Halbleiterchips mit einer darauf angeordneten Anzündladung für eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 3 is a schematic view of a semiconductor chip having thereon a firing charge for an ignition device according to the invention;
Fig. 4 einen Teilschnitt durch den Halbleiterchip im Bereich der Anzündladung; Figure 4 is a partial section through the semiconductor chip in the area of the ignition charge.
Fig. 5 und 6 Schaltbilder für auf dem Halbleiterchip einer Zündvorrichtung gemäß der Erfindung integrierte Zündschaltungen; Figs. 5 and 6 are circuit diagrams of the invention integrated ignition circuits for on the semiconductor chip of an ignition apparatus according to;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines auf einem Transportfilm gelagerten Halbleiterchips für eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens; Fig. 7 is a perspective view of a mounted on a conveyor film semiconductor chip for an ignition device according to the invention for explaining the manufacturing process;
Fig. 8 eine schematische Aufsicht auf eine vollständige Zündvorrichtung mit einem Halbleiterchip und äußeren Beschaltungselementen. Fig. 8 is a schematic plan view of a complete lighting device with a semiconductor chip and external wiring elements.
Auf einem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Halbleiterchip 1 wird außerhalb des in Fig. 1 dargestellten gestrichelten Bereiches 2 monolithisch eine Zündschaltung 3 bzw. 4 integriert, wobei für zwei Ausführungsformen einer Zündschaltung Schaltbilder in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Innerhalb des gestrichelten Bereiches 2 ist ein Brückenzünder 5 auf dem Halbleiterchip aufgebracht, der über Zuleitungsdrähte 6 mit der integrierten Zündschaltung verbunden ist. Auf dem Halbleiterchip 1 sind noch Kontaktfenster aufgebracht, die mit spezifischen Schaltungspunkten der Zündschaltung verbunden sind und auf die Anschlußfahnen 8 zum Anschluß an externe Schaltungselemente zu befestigen sind, z. B. eine Energiequelle oder ein Zündkondensator. In an example shown in Figs. 1 and 2, semiconductor chip 1, a firing circuit is 3 or 4 are integrated outside of the shown in FIG. 1, dashed region 2 monolithic, being shown for two embodiments of an ignition circuit diagrams in FIGS. 5 and 6. A bridge igniter 5 is applied to the semiconductor chip within the dashed area 2 and is connected to the integrated ignition circuit via lead wires 6 . On the semiconductor chip 1 contact windows are still applied, which are connected to specific circuit points of the ignition circuit and to be attached to the connection lugs 8 for connection to external circuit elements, for. B. an energy source or an ignition capacitor.
Von der Rückseite des Halbleiterchips 8 ist in diesen eine Ausnehmung 9 eingebracht, z. B. mit Hilfe eines Ätzvorganges. Diese Ausnehmung 9 endet knapp unterhalb der Oberfläche des Halbleiterchips 1 und hat dort etwa die Dimension des Bereiches 2. In die Ausnehmung 9 ist eine Anzündladung 10 eingefüllt, wonach die Ausnehmung 9 durch eine Abdeckung 11 verschlossen wird.From the back of the semiconductor chip 8 , a recess 9 is made in this, z. B. with the help of an etching process. This recess 9 ends just below the surface of the semiconductor chip 1 and has about the dimension of the region 2 there . An ignition charge 10 is filled into the recess 9 , after which the recess 9 is closed by a cover 11 .
Die gesamte Anordnung bildet somit ein kompaktes Zündmittel aus Anzündladung, Zündelement und Zündschaltung.The entire arrangement thus forms a compact ignition device Ignition charge, ignition element and ignition circuit.
In den Fig. 3 und 4 ist ein modifiziertes Zündmittel dargestellt. Der Unterschied zu dem Zündmittel gemäß den Fig. 1 und 2 liegt darin, daß die Anzündladung 10′ auf die Oberfläche des Halbleiterchips 1′ aufgesetzt ist. Der Widerstandszünder, z. B. wiederum ein Brückenzünder 5′, ist direkt unterhalb der Anzündladung 10′ angeordnet, wobei zwischen dem Brückenzünder 5′ und der Anzündladung 10′ eine dünne Isolationsschicht 12, z. B. aus Siliziumdioxid, gelegen ist. Ansonsten ist der Halbleiterchip 1′ genauso präpariert wie der gemäß den Fig. 1 und 2, so daß wiederum in die Oberfläche eine monolithische Zündschaltung integriert ist und Anschlußfahnen 8′ zum Anschluß an externe Elemente vorgesehen sind.In FIGS. 3 and 4 a modified ignition means is illustrated. The difference from the ignition means according to FIGS. 1 and 2 is that the ignition charge 10 'is placed on the surface of the semiconductor chip 1' . The resistance fuse, e.g. B. again a bridge igniter 5 ' , is arranged directly below the ignition charge 10' , between the bridge igniter 5 ' and the ignition charge 10' a thin insulation layer 12 , z. B. made of silicon dioxide. Otherwise, the semiconductor chip 1 'is prepared in exactly the same way as that shown in FIGS. 1 and 2, so that, in turn, a monolithic ignition circuit is integrated in the surface and connecting lugs 8' are provided for connection to external elements.
Die Zündschaltung 3 gemäß Fig. 5 weist sechs Kontaktfenster bzw. Anschlüsse 7-1 bis 7-6 auf. Mit den Anschlüssen 7-1 und 7-2 wird eine Batterie 13 (siehe Fig. 8) mit der Batteriespannung U B verbunden, mit den Anschlüssen 7-5 und 7-6 ein Zündkondensator 14, wohingegen an den Anschluß 7-3 eine Spannung U T zum Triggern der Zündschaltung angelegt wird und der Anschluß 7-4 ein Prüfanschluß zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit des Brückenzünders 5 ist. Die Zündschaltung 3 weist ein Siebglied 15 aus einem Widerstand und zwei dazu parallel geschalteten Zenerdioden, einen Schutzwiderstand 16, der gleichzeitig Ladewiderstand für den externen Zündkondensator 14 ist, eine Triggerschaltung 17, einen von dieser Triggerschaltung 17 angesteuerten Zündthyristor 18 und schließlich eine Diode 19 auf, über die beim Ansteuern des Zündthyristors 18 die Ladung des Zündkondensators auf den Brückenzünder 5 geleitet wird. Hierdurch wird die nur angedeutete Anzündladung 10 gezündet, mit der dann eine hier nicht dargestellte Hauptladung initiiert wird.The ignition circuit 3 according to FIG. 5 has six contact windows or connections 7-1 to 7-6 . A battery 13 (see FIG. 8) with the battery voltage U B is connected to the connections 7-1 and 7-2 , an ignition capacitor 14 to the connections 7-5 and 7-6 , whereas a voltage is connected to the connection 7-3 U T is applied to trigger the ignition circuit and the connection 7-4 is a test connection for checking the functionality of the bridge igniter 5 . The ignition circuit 3 has a filter element 15 composed of a resistor and two Zener diodes connected in parallel thereto, a protective resistor 16 , which is also a charging resistor for the external ignition capacitor 14 , a trigger circuit 17 , an ignition thyristor 18 controlled by this trigger circuit 17 and finally a diode 19 , via which the charge of the ignition capacitor is conducted to the bridge igniter 5 when the ignition thyristor 18 is driven. As a result, the ignition charge 10 , which is only indicated, is ignited, with which a main charge, not shown here, is then initiated.
Die Zündschaltung 4 gemäß Fig. 6 weist eine auf dem Halbleiterchip 1 integrierte Logikschaltung 20 auf, mit der ein Zündthyristor 21 zum Zünden des Brückenzünders 5 und zum Initiieren der Anzündladung 10 angesteuert wird. Anschlüsse 7-7 bis 7-14 sind vorgesehen. Zwischen die Anschlüsse 7-9 und 7-10 kann z. B. wiederum eine Batterie angeschlossen werden, die die gesamte Zündschaltung 4 mit Energie versorgt. Der Anschluß 7-7, der zur Logikschaltung 20 führt, dient z. B. zum Einschalten der Logikschaltung, der Anschluß 7-8, der ebenfalls zu der Logikschaltung 20 führt, dient zum Triggern der Zündschaltung, zwischen die Anschlüsse 7-11 und 7-14 wird ein Zündkondensator geschaltet, wohingegen die Anschlüsse 7-12 und 7-13, die auf je eine Seite des Brückenzünders 5 geführt sind, zur Funktionsprüfung dieses Zünders führen. Zur Funktionsprüfung kann z. B. ein geringer Prüfstrom durch das Zündelement geleitet werden.The ignition circuit 4 according to FIG. 6 has a logic circuit 20 integrated on the semiconductor chip 1 , with which an ignition thyristor 21 for triggering the bridge igniter 5 and for initiating the ignition charge 10 is controlled. Connections 7-7 to 7-14 are provided. Between the connections 7-9 and 7-10 z. B. in turn, a battery can be connected, which supplies the entire ignition circuit 4 with energy. The connection 7-7 , which leads to the logic circuit 20 , serves z. B. to turn on the logic circuit, the terminal 7-8 , which also leads to the logic circuit 20 , is used to trigger the ignition circuit, an ignition capacitor is connected between the terminals 7-11 and 7-14 , whereas the terminals 7-12 and 7th -13 , which are led to one side of the bridge igniter 5 , lead to the function test of this igniter. For functional testing, e.g. B. a small test current can be passed through the ignition element.
Die Anschlüsse 7 der Zündschaltungen gemäß den Fig. 5 bis 6 sind lediglich beispielhaft, ebenso die von der Logikschaltung 20 übernommenen Funktionen. Diese Funktionen können an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.The connections 7 of the ignition circuits according to FIGS. 5 to 6 are only examples, as are the functions taken over by the logic circuit 20 . These functions can be adapted to the respective application.
Die Herstellung des beschriebenen Zündmittels erfolgt mit aus der Halbleitertechnologie bekannten Verfahren. Nach Integration der Zündschaltung auf dem Halbleiterchip wird der Brückenzünder mit den metallisierten Anschlüssen hergestellt, wobei der Brückenzünder selbst durch in den Halbleiterchip eindiffundiertes Material hergestellt werden kann. Anschließend wird von der Rückseite des Halbleiterchips die Ausnehmung eingeätzt und mit der Anzündladung 10 aufgefüllt. Die Kontaktierung der Kontaktfenster bzw. Anschlüsse erfolgt dann über die Anschlußfahnen 8, die zu Anschlußpunkten 22 eines Trägerbandes 23 geführt werden, aus dem ein Fenster 24 ausgeschnitten ist, in dessen Mitte der Halbleiterchip 1 plaziert ist. Das Trägerband 23 weist eine Transportperforation 25 auf, mit der das Trägerband 23 mit dem einmontierten Halbleiterchip 1 durch weitere Fertigungseinrichtungen geführt wird, in denen die Zündvorrichtung gemäß Fig. 8 komplettiert wird. Auf dem Trägerband werden somit anschließend die Batterie 13 und der Zündkondensator 14 angebracht und mit den entsprechenden Anschlüssen der Zündschaltung verbunden. Anschließend wird die gesamte Anordnung eingekapselt.The ignition means described is produced using methods known from semiconductor technology. After the ignition circuit has been integrated on the semiconductor chip, the bridge igniter is produced with the metallized connections, the bridge igniter itself being able to be produced by material diffused into the semiconductor chip. The recess is then etched from the back of the semiconductor chip and filled with the ignition charge 10 . The contacting of the contact windows or connections then takes place via the connection lugs 8 , which are led to connection points 22 of a carrier tape 23 , from which a window 24 is cut out, in the middle of which the semiconductor chip 1 is placed. The carrier tape 23 has a transport perforation 25 , with which the carrier tape 23 with the semiconductor chip 1 installed is guided through further production devices in which the ignition device according to FIG. 8 is completed. The battery 13 and the ignition capacitor 14 are then subsequently attached to the carrier tape and connected to the corresponding connections of the ignition circuit. The entire arrangement is then encapsulated.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883842917 DE3842917C1 (en) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Fuze device for detonating a pyrotechnic charge |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19883842917 DE3842917C1 (en) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Fuze device for detonating a pyrotechnic charge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3842917C1 true DE3842917C1 (en) | 1989-11-30 |
Family
ID=6369651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE (1) | DE3842917C1 (en) |
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