EP0143071A1 - Method for manufacturing an electric igniter, an igniter obtained thereby and its use - Google Patents

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EP0143071A1
EP0143071A1 EP84810225A EP84810225A EP0143071A1 EP 0143071 A1 EP0143071 A1 EP 0143071A1 EP 84810225 A EP84810225 A EP 84810225A EP 84810225 A EP84810225 A EP 84810225A EP 0143071 A1 EP0143071 A1 EP 0143071A1
Authority
EP
European Patent Office
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process step
ignition
photoresist
carrier material
ignition device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84810225A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Harry Dr. Züst
Peter Hepper
Ernst Uhlmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fela E Uhlmann AG fur Gedruckte Schaltungen
Original Assignee
Fela E Uhlmann AG fur Gedruckte Schaltungen
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Publication date
Application filed by Fela E Uhlmann AG fur Gedruckte Schaltungen filed Critical Fela E Uhlmann AG fur Gedruckte Schaltungen
Publication of EP0143071A1 publication Critical patent/EP0143071A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/195—Manufacture
    • F42B3/198—Manufacture of electric initiator heads e.g., testing, machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/124—Bridge initiators characterised by the configuration or material of the bridge

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical ignition device firmly adhering to a carrier material, to an ignition device produced according to it and to the use thereof.
  • Electrical ignition devices which consist of thin, electrically conductive material and are ignited via a gap, are known (DE-A-28 16 300).
  • a metal layer is applied directly to a finely machined surface of an insulating body, which essentially consists of glass. Fuses made in this way have good mechanical resistance compared to previously known fuses, but their manufacture is very expensive.
  • the surface to which the metal layer is applied must be smoothed very well beforehand by grinding and polishing, the deviations being at most in the micrometer range.
  • Several layers of metal are usually applied, the uppermost layer mostly consisting of gold or a similar metal.
  • the known technique consists in evaporating the metal layers. The entire surface is often covered with a metal layer and then mechanically or with physical methods, ignition gaps are attached using complex equipment.
  • the invention has for its object to provide a method for producing an electrical ignition device, and to economically manufacture ignition devices with the required small manufacturing tolerances, which also endure extremely high accelerations.
  • the resistance of the ignition path should also be able to be exactly implemented in series production according to specified or desired values.
  • this object is achieved in that a galvanically conductive ignition path is formed from a printed circuit board by means of a photoetching process in its configuration.
  • the advantage of the invention is that the photo-etching process eliminates the need for extensive post-processing of the surface of the insulating element and the need for making cutouts to produce a contact bridge.
  • an adhesive layer is advantageously applied to the carrier material in a first method step, in a second method step a resistance layer provided with a carrier film is applied to the adhesive layer, which is pressed in a third method step at elevated pressure and temperature, in one fourth process step, the carrier film is removed, in a fifth process step the printed circuit board is coated on both sides with photoresist and exposed, in a sixth process step the resistive layer is etched, in a seventh process step the photoresist is removed on both sides, in an eighth process step the ignition path is covered with photoresist , in a ninth process step the hole is made, in a tenth process step there is a first copper plating, in an eleventh process step the non-conductor image is coated with photoresist, in a twelfth process ahrenspfer a second copper plating, in a thirteenth process step is tinned, in a fourteenth process step, the photoresist is removed, in a fifteenth process step is ammonia
  • carrier material which consists of a mixture of glass and epoxy resin. Compared to pure glass, porcelain or plastic, this material has the advantage that it has the stretching properties of the individual components, but is also able to allow a permanent adhesive bond due to its epoxy content.
  • the carrier film is advantageously made of aluminum, to which a CrNi alloy is applied.
  • Aluminum as a carrier film has the advantage that its surface is made very smooth due to the manufacturing process and a relatively poor adhesion of CrNi / Al facilitates the subsequent separation.
  • the chromium-nickel alloy is applied to a carrier film by sputtering.
  • This type of atomization technique has the advantage that the otherwise difficult to vaporize CrNi alloy can be deposited evenly in a sufficiently thin layer on, for example, aluminum as a carrier film.
  • the surface of the carrier material with an adhesive layer, which can also be a composite film.
  • This adhesive layer advantageously consists, according to claim 7, of a prepolymerized epoxy resin.
  • the application is advantageously carried out by brushing onto the carrier material.
  • the composite film can also consist of polyimide or an epoxy resin reinforced with a fabric.
  • the ignition path advantageously consists of a chromium-nickel alloy. This can be applied in a sufficiently thin layer and is largely mechanically and chemically stable.
  • the adhesive layer is bonded to the backing material at a pressure of 20 to 40 bar, preferably at 30 bar, and a temperature of 150 ° to 190 ° C, preferably at 170 ° C. This creates a permanent chemical cross-linking between the epoxy resin of the carrier material and the epoxy resin polymerized under these conditions.
  • the carrier film it is advantageous to etch off the carrier film from the resistance layer, which is now connected to the circuit board, by means of alkali.
  • a dilute sodium hydroxide solution has proven to be advantageous with aluminum as the carrier film.
  • the carrier film can simply be removed mechanically from the conductive layer.
  • the ignition path is covered with a photoresist for protection. This determines the active ignition distance.
  • a first copper plating is carried out chemically in order to obtain a layer of 4 to 5 ⁇ m Cu also within the bore, so as to obtain a galvanic plated-through hole in the top of the printed circuit board and the lower contact surface.
  • a second copper plating is carried out galvanically. This has the advantage that the copper layer can be reinforced on the non-coating conductive parts to about 25 pm in the shortest possible time.
  • tinning in a layer of 3 to 5 ⁇ m is carried out galvanically wherever copper is deposited. This creates a shiny tin layer on the conductor pattern.
  • an alloy of lead and tin is used.
  • the ignition device is characterized in that a galvanically conductive ignition path is provided, which has a constant cross-section over its entire length and ends in contact surfaces.
  • the ignition path is formed in its length to width in a ratio of at least approximately 50: 1.
  • the ignition path preferably consists of CrNi and has a resistance of 5 to 30 ohms, preferably 15 ohms. These resistance values have proven to be particularly advantageous for firing in missiles.
  • the resistance layer from an alloy of 80% chromium and 20% nickel. This results in ignition bridges with very suitable electrical resistances.
  • the ignition device is used in highly accelerated ammunition bodies which are also exposed to very high lateral accelerations.
  • FIG. 1 the support body of an electrical ignition device is shown. 1 with a support material made of glass epoxy resin is called.
  • the carrier material 1 is provided with a lower contact surface 2 and with upper contact surfaces 3, 3 'made of copper.
  • An eccentrically arranged bore 4 is plated through with copper.
  • An ignition path 5 is present between the contact surfaces 3, 3 '.
  • the ignition path 5 is part of a resistance layer 5, 6, 6 'made of a chromium-nickel alloy, with contact surfaces at the end being designated by 6, 6'.
  • the ignition device explained above is thus formed from a printed circuit board 10.
  • Fig. 2 the underside of the ignition device is Darge provides a circular copper layer as the contact surface 2, which is connected via the bore 4 with the contact surfaces 6, 6 '.
  • FIG. 4 A further illustration of the ignition path 5 is shown in FIG. 4, in which it can be seen as a bridge between the contact surfaces 6 and 6 ', and whose length is denoted by 1 and its width by b. l: b here is 50: 1; the thickness of the chrome-nickel layer is 5 pm. The specified electrical resistance is 15 ohms for the alloy used.
  • Figure 5 shows a carrier film 8 in the upper part of the figure, which is applied to the resistance layer 5, 6, 6 ', and the state before joining with the carrier material 1 with the adhesive layer 7 applied thereon in the lower part of the figure.
  • the hole 4 shown in dashed lines is only made after the polymerization.
  • the resistance layer 5, 6, 6 ′ made of CrNi with a thickness of 3 to 10 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m, is applied to the carrier film 8 made of aluminum with a layer thickness of approximately 0.1 mm.
  • the printed circuit board 10 thus formed is provided on the underside with a contact surface 2, which consists of a copper layer of 10 to 20 ⁇ m, preferably 17 ⁇ m, of copper.
  • an adhesive layer 7 made of prepolymerized epoxy resin was applied to the top of the carrier material 1.
  • the resistance layer 5, 6, 6 ' for example 5 ⁇ m thick, was applied to the aluminum film by sputtering.
  • Carrier material 1 provided as an adhesive layer 7 is pressed on and connected to it under increased pressure and elevated temperatures.
  • the aluminum foil which serves only as a manipulation and protective foil, was removed. The removal was carried out by etching with dilute NaOH (15% by weight). However, it can also be removed by mechanical removal.
  • the body freed from the carrier film 8 was now coated on the contact surface 2 and the resistance layer 5, 6, 6 'with photoresist and then exposed. Thereafter, the top side provided with CrNi was treated with iron (III) chloride or copper (II) chloride HC1 (1: 1) or HN0 3 (1: 1) and the CrNi was thus etched off and the remaining photoresist was removed using a methyl solvent. Iso-butyl ketone loosened on both sides (stripped). However, other organic solvents can also be used for stripping.
  • the ignition section 5 was covered with the same photoresist.
  • the bore 4 for the printed circuit board 10 was made in a known manner.
  • the entire body was then chemically copper-coated with a layer of 4 to 5 pm copper.
  • the inner wall of the bore 4 was simultaneously covered with a copper layer and thus galvanically plated through between the lower contact surface 2 and the upper contact surfaces 3, 3 '.
  • photoresist was coated on both sides, exposed, developed and the copper layer galvanically reinforced on both sides to 25 .mu.m.
  • a layer of 3 to 5 pm tin was electrodeposited onto the copper layer to form a bright tin layer.
  • the photoresist was then stripped with solvent and the conductive patterns on the front and back were ammoniacally etched.
  • the ignition path 5 is now only coated with photoresist which has been removed by stripping with solvent, as a result of which the ignition path 5 is exposed.
  • the use of aluminum as a carrier film has the particular advantage that it can be easily manipulated, that its smooth surface is transferred to the resistance layer and that all traces of aluminum can be removed simply and completely by chemical means. Also, according to the method according to the invention, it is not necessary to smooth the surface of the carrier material by polishing in the usual way.
  • Another advantage of the ignition device according to the invention is the easy possibility of adapting the resistance of the ignition path by appropriate dimensioning to the ignition conditions. If required with high accuracy, this can also be done in a manner known per se by trimming the exposed ignition path.
  • the technology according to the invention is particularly suitable for use in miniature primers of a few millimeters in diameter.

Abstract

In the method for manufacturing an electric igniter, the configuration of an ignition zone (5) is formed on a carrier material (1) of glass/epoxy resin by a photoetching process, a resistance layer (5, 6, 6') of CrNi first being precipitated on a carrier foil (8) by cathode evaporation. The resistance layer (5,6,6') can thus be fastened easily by means of an adhesive layer (7) connected chemically to the carrier material (1). Then, the carrier foil serving for handling and as protection is removed from the carrier material and the photoetching process is carried out on the circuit board (10) thus obtained. The ignition zone (5) is exposed with solvent by masking. The igniter manufactured by this method is used in high-acceleration ammunition. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer auf einem Trägermaterial fest haftenden elektrischen Zündvorrichtung, auf eine danach hergestellte Zündvorrichtung und deren Verwendung.The invention relates to a method for producing an electrical ignition device firmly adhering to a carrier material, to an ignition device produced according to it and to the use thereof.

Elektrische Zündvorrichtungen, die aus dünnem, elektrisch leitfähigen Material bestehen und über einen Spalt gezündet werden, sind bekannt (DE-A-28 16 300). Bei deren Herstellung wird eine Metallschicht direkt auf eine fein bearbeitete Oberfläche eines Isolierkörpers, der im wesentlichen aus Glas besteht, aufgetragen. Auf diese Weise hergestellte Zünder weisen eine gute mechanische Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu früher bekannten Zündern auf, jedoch ist deren Fabrikation sehr aufwendig. Die Oberfläche, auf welche die Metallschicht aufgebracht wird, muss vorher durch Schleifen und Polieren sehr gut geglättet werden, wobei die Abweichungen höchstens im Mikrometerbereich liegen dürfen. Auch werden in der Regel mehrere Metallagen aufgebracht, wobei die oberste meistens aus Gold oder einem ähnlichen Metall besteht. Die bekannte Technik besteht im Aufdampfen der Metallschichten. Häufig wird die ganze Oberfläche mit einer Metallschicht überzogen und danach mechanisch oder mit physikalischen Methoden Zünd-Spalte mit aufwendigen Apparaturen angebracht.Electrical ignition devices, which consist of thin, electrically conductive material and are ignited via a gap, are known (DE-A-28 16 300). In the production thereof, a metal layer is applied directly to a finely machined surface of an insulating body, which essentially consists of glass. Fuses made in this way have good mechanical resistance compared to previously known fuses, but their manufacture is very expensive. The surface to which the metal layer is applied must be smoothed very well beforehand by grinding and polishing, the deviations being at most in the micrometer range. Several layers of metal are usually applied, the uppermost layer mostly consisting of gold or a similar metal. The known technique consists in evaporating the metal layers. The entire surface is often covered with a metal layer and then mechanically or with physical methods, ignition gaps are attached using complex equipment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Zündvorrichtung zu schaffen, sowie Zündvorrichtungen mit den erforderlichen kleinen Herstellungstoleranzen wirtschaftlich herzustellen, welche auch extrem hohe Beschleunigungen ertragen. Der Widerstand der Zündstrecke soll nach vorgegebenen oder gewünschten Werten auch in einer Serienfabrikation exakt realisierbar sein.The invention has for its object to provide a method for producing an electrical ignition device, and to economically manufacture ignition devices with the required small manufacturing tolerances, which also endure extremely high accelerations. The resistance of the ignition path should also be able to be exactly implemented in series production according to specified or desired values.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine galvanisch leitende Zündstrecke aus einer Leiterplatte durch ein Fotoätzverfahren-in ihrer Konfiguration gebildet wird.According to the invention, this object is achieved in that a galvanically conductive ignition path is formed from a printed circuit board by means of a photoetching process in its configuration.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch das Fotoätzverfahren auf eine aufwendige Nachbearbeitung der Oberfläche des Isolierelementes sowie auf eine ebenso aufwendige Anbringung von Aussparungen zur Erzeugung einer Kontaktbrücke verzichtet werden kann.The advantage of the invention is that the photo-etching process eliminates the need for extensive post-processing of the surface of the insulating element and the need for making cutouts to produce a contact bridge.

Gemäss Anspruch 2 wird in vorteilhafter Weise in einem ersten Verfahrensschritt auf das Trägermaterial eine Klebeschicht aufgebracht, in einem zweiten Verfahrensschritt wird eine mit einer Trägerfolie versehene Widerstandsschicht auf die Klebeschicht aufgebracht, die in einem dritten Verfahrensschritt bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur verpresst wird, in einem vierten Verfahrensschritt wird die Trägerfolie entfernt, in einem fünften Verfahrensschritt wird die Leiterplatte beidseitig mit Fotolack beschichtet und belichtet, in einem sechsten Verfahrensschritt wird die Widerstandsschicht geätzt, in einem siebten Verfahrensschritt wird der Fotolack beidseitig entfernt, in einem achten Verfahrensschritt wird die Zündstrecke mit Fotolack abgedeckt, in einem neunten Verfahrensschritt wird die Bohrung angebracht, in einem zehnten Verfahrensschritt erfolgt eine erste Verkupferung, in einem elften Verfahrensschritt wird das Nichtleiterbild mit Fotolack beschichtet, in einem zwölften Verfahrensschritt erfolgt eine zweite Verkupferung, in einem dreizehnten Verfahrensschritt wird verzinnt, in einem vierzehnten Verfahrensschritt wird der Fotolack entfernt, in einem fünfzehnten Verfahrensschritt wird ammoniakalisch geätzt, und in einem letzten Verfahrensschritt wird die Zündstrecke freigelegt.According to claim 2, an adhesive layer is advantageously applied to the carrier material in a first method step, in a second method step a resistance layer provided with a carrier film is applied to the adhesive layer, which is pressed in a third method step at elevated pressure and temperature, in one fourth process step, the carrier film is removed, in a fifth process step the printed circuit board is coated on both sides with photoresist and exposed, in a sixth process step the resistive layer is etched, in a seventh process step the photoresist is removed on both sides, in an eighth process step the ignition path is covered with photoresist , in a ninth process step the hole is made, in a tenth process step there is a first copper plating, in an eleventh process step the non-conductor image is coated with photoresist, in a twelfth process ahrenspfer a second copper plating, in a thirteenth process step is tinned, in a fourteenth process step, the photoresist is removed, in a fifteenth process step is ammoniacal etched, and in a final process step the ignition path exposed.

Es hat sich gemäss Anspruch 3 als besonders vorteilhaft erwiesen, Trägermaterial zu verwenden, das aus einem Gemisch aus Glas und Epoxyharz besteht. Dieses Material hat gegenüber reinem Glas, Porzellan oder Kunststoff den Vorteil, dass es die Dehnungseigenschaften der einzelnen Komponenten aufweist, aber auch in der Lage ist, durch seinen Epoxidanteil eine dauerhafte Klebeverbindung zuzulassen.It has proven to be particularly advantageous according to claim 3 to use carrier material which consists of a mixture of glass and epoxy resin. Compared to pure glass, porcelain or plastic, this material has the advantage that it has the stretching properties of the individual components, but is also able to allow a permanent adhesive bond due to its epoxy content.

Die Trägerfolie besteht in vorteilhafter Weise, gemäss Anspruch 4, aus Aluminium, auf das eine CrNi-Legierung aufgebracht wird. Aluminium als Trägerfolie hat den Vorteil, dass seine Oberfläche durch den Herstellungsprozess sehr glatt gestaltet ist und eine relativ schlechte Haftung von CrNi/Al die spätere Abtrennung erleichtert.The carrier film is advantageously made of aluminum, to which a CrNi alloy is applied. Aluminum as a carrier film has the advantage that its surface is made very smooth due to the manufacturing process and a relatively poor adhesion of CrNi / Al facilitates the subsequent separation.

Gemäss Anspruch 5 wird die Chrom-Nickel-Legierung durch Kathodenzerstäubung auf eine Trägerfolie aufgebracht. Diese Art der Zerstäubungstechnik hat den Vorteil, dass die sonst schwer verdampfbare CrNi-Legierung auf beispielsweise Aluminium als Trägerfolie auf einfache Weise in ausreichend dünner Schicht gleichmässig abgeschieden werden kann.According to claim 5, the chromium-nickel alloy is applied to a carrier film by sputtering. This type of atomization technique has the advantage that the otherwise difficult to vaporize CrNi alloy can be deposited evenly in a sufficiently thin layer on, for example, aluminum as a carrier film.

Gemäss Anspruch 6 ist es vorteilhaft, die Oberfläche des Trägermaterials mit einer Klebeschicht zu versehen, die auch eine Verbundfolie darstellen kann.According to claim 6, it is advantageous to provide the surface of the carrier material with an adhesive layer, which can also be a composite film.

Diese Klebeschicht besteht in vorteilhafter Weise, gemäss Anspruch 7, aus einem vorpolymerisierten Epoxyharz. Das Aufbringen wird in vorteilhafter Weise durch Aufstreichen auf das Trägermaterial vorgenommen.This adhesive layer advantageously consists, according to claim 7, of a prepolymerized epoxy resin. The application is advantageously carried out by brushing onto the carrier material.

Anstelle von Epoxyharz kann die Verbundfolie auch aus Polyimid oder einem mit einem Gewebe verstärkten Epoxyharz bestehen.Instead of epoxy resin, the composite film can also consist of polyimide or an epoxy resin reinforced with a fabric.

Die Zündstrecke besteht in vorteilhafter Weise, gemäss Anspruch 8, aus einer Chrom-Nickel-Legierung. Diese kann in ausreichend dünner Schicht aufgebracht werden und ist sowohl mechanisch als auch chemisch weitgehend beständig.The ignition path advantageously consists of a chromium-nickel alloy. This can be applied in a sufficiently thin layer and is largely mechanically and chemically stable.

Gemäss Anspruch 9 wird die Klebeschicht bei einem Druck von 20 bis 40 bar, vorzugsweise bei 30 bar, und einer Temperatur von 150° bis 190° C, vorzugsweise bei 170° C, mit dem Trägermaterial verbunden. Dabei wird eine dauerhafte chemische Quervernetzung zwischen dem Epoxyharz des Trägermaterials und dem unter diesen Bedingungen polymerisierten Epoxyharz hergestellt.According to claim 9, the adhesive layer is bonded to the backing material at a pressure of 20 to 40 bar, preferably at 30 bar, and a temperature of 150 ° to 190 ° C, preferably at 170 ° C. This creates a permanent chemical cross-linking between the epoxy resin of the carrier material and the epoxy resin polymerized under these conditions.

Nach Anspruch 10 ist es von Vorteil, die Trägerfolie von der Widerstandsschicht, die nun mit der Leiterplatte verbunden ist, mittels Lauge abzuätzen. Hierbei hat sich, bei Aluminium als Trägerfolie, eine verdünnte Natronlaugenlösung als vorteilhaft erwiesen. In einer Varianten kann die Trägerfolie von der Leitschicht einfach mechanisch abgezogen werden.According to claim 10, it is advantageous to etch off the carrier film from the resistance layer, which is now connected to the circuit board, by means of alkali. Here, a dilute sodium hydroxide solution has proven to be advantageous with aluminum as the carrier film. In one variant, the carrier film can simply be removed mechanically from the conductive layer.

Es ist gemäss Anspruch 11 vorteilhaft, die Abätzung der Kontaktierflächen durch Tauchätzung mittels eines sauren Ätzmittels wie Eisen (III)-chlorid oder Kupfer (II)-chlorid durchzuführen. Sie kann aber auch mit verdünnter Salzsäure (1:1) oder verdünnter Salpetersäure (1:1) vorgenommen werden. Dabei wird von den Flächen, die als Nichtleiter vorgesehen sind, das CrNi entfernt.According to claim 11, it is advantageous to etch the contacting areas by immersion etching using an acidic etchant such as iron (III) chloride or copper (II) chloride. But it can also be done with dilute hydrochloric acid (1: 1) or dilute nitric acid (1: 1). The CrNi is removed from the surfaces that are intended as non-conductors.

Nach Anspruch 12 wird die Zündstrecke zum Schutz mit einem Fotolack abgedeckt. Dadurch wird die aktive Zündstreckenlänge festgelegt.According to claim 12, the ignition path is covered with a photoresist for protection. This determines the active ignition distance.

Nach Anspruch 13 wird eine erste Verkupferung chemisch durchgeführt, um eine Schicht von 4 bis 5 um Cu auch innerhalb der Bohrung zu erhalten, um so eine galvanische Durchkontaktierung der Oberseite der Leiterplatte und der unteren Kontaktfläche zu erhalten.According to claim 13, a first copper plating is carried out chemically in order to obtain a layer of 4 to 5 μm Cu also within the bore, so as to obtain a galvanic plated-through hole in the top of the printed circuit board and the lower contact surface.

Nach Anspruch 14 wird eine zweite Verkupferung galvanisch durchgeführt. Das hat den Vorteil, dass eine Verstärkung der Kupferschicht auf die nicht beschichtenden leitenden Teile auf etwa 25 pm in kürzester Zeit erfolgen kann.According to claim 14, a second copper plating is carried out galvanically. This has the advantage that the copper layer can be reinforced on the non-coating conductive parts to about 25 pm in the shortest possible time.

Nach Anspruch 15 wird eine Verzinnung in einer Schicht von 3 bis 5 um überall dort galvanisch durchgeführt, wo Kupfer abgelagert ist. Auf diese Weise entsteht eine Glanzzinnschicht auf dem Leiterbild.According to claim 15, tinning in a layer of 3 to 5 µm is carried out galvanically wherever copper is deposited. This creates a shiny tin layer on the conductor pattern.

Nach Anspruch 16 wird eine Legierung aus Blei und Zinn verwendet.According to claim 16, an alloy of lead and tin is used.

Gemäss Anspruch 17 ist die Zündvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine galvanisch leitende Zündstrecke vorgesehen ist, welche über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt aufweist und endseitig in Kontaktierflächen mündet.According to claim 17, the ignition device is characterized in that a galvanically conductive ignition path is provided, which has a constant cross-section over its entire length and ends in contact surfaces.

Nach Anspruch 18 ist es von Vorteil, dass die Zündstrecke in ihre Länge zur Breite in einem Verhältnis von wenigstens annähernd 50:1 ausgebildet ist.According to claim 18, it is advantageous that the ignition path is formed in its length to width in a ratio of at least approximately 50: 1.

In bevorzugter Weise besteht die Zündstrecke, gemäss Anspruch 19, aus CrNi und weist einen Widerstand von 5 bis 30 Ohm, vorzugsweise 15 Ohm, auf. Diese Widerstandsgrössen haben sich zur Zündung in Flugkörpern als besonders vorteilhaft erwiesen.The ignition path preferably consists of CrNi and has a resistance of 5 to 30 ohms, preferably 15 ohms. These resistance values have proven to be particularly advantageous for firing in missiles.

Gemäss Anspruch 20 ist es von Vorteil, die Widerstandsschicht aus einer Legierung aus 80 % Chrom und 20 % Nickel herzustellen. Dadurch resultieren Zündbrücken mit sehr geeigneten elektrischen Widerständen.According to claim 20, it is advantageous to produce the resistance layer from an alloy of 80% chromium and 20% nickel. This results in ignition bridges with very suitable electrical resistances.

Die Zündvorrichtung findet, gemäss Anspruch 21, Verwendung in hoch beschleunigten Munitionskörpern, die auch sehr hohen seitlichen Beschleunigungen ausgesetzt sind.According to claim 21, the ignition device is used in highly accelerated ammunition bodies which are also exposed to very high lateral accelerations.

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail with reference to drawings.

Es zeigen:

  • Fig. 1 eine vergrösserte, schematische Schnittdarstellung der Schichten einer elektrischen Zündvorrichtung,
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite der Zündvorrichtung gemäss Fig. 1,
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf die Oberseite der Zündvorrichtung Fig. 1,
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf die Zündstrecke und
  • Fig. 5 den typischen Aufbau der Zündvorrichtung mit einer Trägerfolie und mit dem Trägerkörper.
Show it:
  • 1 is an enlarged, schematic sectional view of the layers of an electrical ignition device,
  • 2 shows a plan view of the underside of the ignition device according to FIG. 1,
  • 3 is a plan view of the top of the ignition device of FIG. 1,
  • Fig. 4 is a plan view of the ignition section and
  • Fig. 5 shows the typical structure of the ignition device with a carrier film and with the carrier body.

In Figur 1 ist der Trägerkörper einer elektrischen Zündvorrichtung dargestellt. Mit 1 ist ein Trägermaterial aus Glas-Epoxyharz bezeichnet. Das Trägermaterial 1 ist mit einer unteren Kontaktfläche 2 und mit oberen Kontaktflächen 3, 3' aus Kupfer versehen. Eine exzentrisch angeordnete Bohrung 4 ist mit Kupfer galvanisch durchkontaktiert. Zwischen den Kontaktflächen 3, 3' ist eine Zündstrecke 5 vorhanden. Die Zündstrecke 5 ist Bestandteil einer Widerstandsschicht 5, 6, 6' aus einer Chrom-Nickel-Legierung, wobei endseitige Kontaktierflächen mit 6, 6' bezeichnet sind.In Figure 1, the support body of an electrical ignition device is shown. 1 with a support material made of glass epoxy resin is called. The carrier material 1 is provided with a lower contact surface 2 and with upper contact surfaces 3, 3 'made of copper. An eccentrically arranged bore 4 is plated through with copper. An ignition path 5 is present between the contact surfaces 3, 3 '. The ignition path 5 is part of a resistance layer 5, 6, 6 'made of a chromium-nickel alloy, with contact surfaces at the end being designated by 6, 6'.

Die vorstehend erläuterte Zündvorrichtung ist somit aus einer Leiterplatte 10 gebildet.The ignition device explained above is thus formed from a printed circuit board 10.

In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.In the following figures, the same parts are provided with the same reference numbers.

In Fig. 2 ist die Unterseite der Zündvorrichtung dargestellt, die eine kreisförmige Kupferschicht als Kontaktfläche 2 aufweist, welche über die Bohrung 4 mit den Kontaktierflächen 6, 6' verbunden ist.In Fig. 2 the underside of the ignition device is Darge provides a circular copper layer as the contact surface 2, which is connected via the bore 4 with the contact surfaces 6, 6 '.

In Figur 3 ist in einer Draufsicht eine definierte Zündstrecke 5 zwischen den Kontaktierflächen 6 und 6' dargestellt, und zwar vor einer Verkupferung.In Figure 3, a defined ignition path 5 between the contact surfaces 6 and 6 'is shown in a plan view, namely before coppering.

Eine weitere Darstellung der Zündstrecke 5 zeigt Figur 4, in welcher diese als Brücke zwischen den Kontaktierflächen 6 und 6' zu sehen ist, und deren Länge mit 1 und deren Breite mit b bezeichnet ist. l:b beträgt hier 50:1; die Dicke der Chrom-Nickel-Schicht beträgt 5 pm. Der vorgegebene elektrische Widerstand beträgt bei der verwendeten Legierung 15 Ohm.A further illustration of the ignition path 5 is shown in FIG. 4, in which it can be seen as a bridge between the contact surfaces 6 and 6 ', and whose length is denoted by 1 and its width by b. l: b here is 50: 1; the thickness of the chrome-nickel layer is 5 pm. The specified electrical resistance is 15 ohms for the alloy used.

Figur 5 zeigt eine Trägerfolie 8 im oberen Teil der Figur, welche auf der Widerstandsschicht 5, 6, 6' aufgebracht ist, sowie den Zustand vor dem Zusammenfügen mit dem Trägermaterial 1 mit darauf aufgebrachter Klebeschicht 7 im unteren Teil der Figur. Die gestrichelt gezeichnete Bohrung 4 wird erst nach der Polymerisation angebracht. Auf der Trägerfolie 8 aus Aluminium von etwa 0,1 mm Schichtdicke ist die Widerstandsschicht 5, 6, 6' aus CrNi mit einer Dicke von 3 bis 10 pm, vorzugsweise 5 um, aufgebracht.Figure 5 shows a carrier film 8 in the upper part of the figure, which is applied to the resistance layer 5, 6, 6 ', and the state before joining with the carrier material 1 with the adhesive layer 7 applied thereon in the lower part of the figure. The hole 4 shown in dashed lines is only made after the polymerization. The resistance layer 5, 6, 6 ′ made of CrNi with a thickness of 3 to 10 μm, preferably 5 μm, is applied to the carrier film 8 made of aluminum with a layer thickness of approximately 0.1 mm.

Die so gebildete Leiterplatte 10 ist auf der Unterseite mit einer Kontaktfläche 2 versehen, die aus einer Kupferschicht von 10 bis 20 µm, vorzugsweise 17 pm, Kupfer besteht.The printed circuit board 10 thus formed is provided on the underside with a contact surface 2, which consists of a copper layer of 10 to 20 μm, preferably 17 μm, of copper.

Hierzu wurde auf der Oberseite des Trägermaterials 1 eine Klebeschicht 7 aus vorpolymerisiertem Epoxyharz aufgebracht. Zur Beschichtung der Trägerfolie 8 wurde durch Kathodenzerstäubung (engl. sputtering) die Widerstandsschicht 5, 6, 6', in einer Dicke von beispielsweise 5 µm, auf die Aluminiumfolie aufgebracht. Die nun leicht manipulierbare Trägerfolie 8 wurde auf das mit vorpolymerisiertem Epoxyharz als Klebeschicht 7 versehene Trägermaterial 1 aufgedrückt und unter erhöhtem Druck und erhöhten Temperaturen mit diesem verbunden. Nach dieser Behandlung wurde die Aluminiumfolie, die lediglich als Manipulier- und Schutzfolie dient, entfernt. Die Entfernung erfolgte durch Abätzen mit verdünnter NaOH (15 Gew.-%). Sie kann aber auch durch mechanisches Abziehen entfernt werden.For this purpose, an adhesive layer 7 made of prepolymerized epoxy resin was applied to the top of the carrier material 1. To coat the carrier film 8, the resistance layer 5, 6, 6 ', for example 5 μm thick, was applied to the aluminum film by sputtering. The carrier film 8, which can now be easily manipulated, was applied to the prepolymerized epoxy resin Carrier material 1 provided as an adhesive layer 7 is pressed on and connected to it under increased pressure and elevated temperatures. After this treatment, the aluminum foil, which serves only as a manipulation and protective foil, was removed. The removal was carried out by etching with dilute NaOH (15% by weight). However, it can also be removed by mechanical removal.

Zur Herstellung der Zündvorrichtung wurde der von der Trägerfolie 8 befreite Körper nun auf der Kontaktfläche 2 und der Widerstandsschicht 5, 6, 6' mit Fotolack beschichtet und anschliessend belichtet. Danach wurde die mit CrNi versehene Oberseite mit Eisen (III)-chlorid oder Kupfer (II)-chlorid HC1 (1:1) oder HN03 (1:1) behandelt und so das CrNi abgeätzt und der verbliebene Fotolack mittels eines Lösungsmittels Methyl-iso-butylketon beidseitig weggelöst (gestrippt). Zum Strippen können aber auch andere organische Lösungsmittel verwendet werden. Die Zündstrecke 5 wurde mit dem gleichen Fotolack abgedeckt.To produce the ignition device, the body freed from the carrier film 8 was now coated on the contact surface 2 and the resistance layer 5, 6, 6 'with photoresist and then exposed. Thereafter, the top side provided with CrNi was treated with iron (III) chloride or copper (II) chloride HC1 (1: 1) or HN0 3 (1: 1) and the CrNi was thus etched off and the remaining photoresist was removed using a methyl solvent. Iso-butyl ketone loosened on both sides (stripped). However, other organic solvents can also be used for stripping. The ignition section 5 was covered with the same photoresist.

In einem weiteren Verfahrensschritt wurde die Bohrung 4 für die Leiterplatte 10 in bekannter Weise angebracht. Danach wurde der ganze Körper durch Verkupfern auf chemischem Wege mit einer Schicht von 4 bis 5 pm Kupfer versehen. Auch die Innenwand der Bohrung 4 wurde gleichzeitig mit einer Kupferschicht überzogen und so zwischen der unteren Kontaktfläche 2 und den oberen Kontaktflächen 3, 3' galvanisch durchkontaktiert. Danach wurde beidseitig mit Fotolack beschichtet, belichtet, entwickelt und galvanisch die Kupferschicht beidseitig auf 25 um verstärkt. Auf die Kupferschicht wurde eine Schicht von 3 bis 5 pm Zinn galvanisch zu einer Glanzzinnschicht abgeschieden. Anschliessend wurde der Fotolack mit Lösungsmittel gestrippt und ammoniakalisch die Leiterbilder auf Vorder- und Rückseite geätzt. Nach diesen Verfahrensschritten ist die Zündstrecke 5 nur noch mit Fotolack beschichtet, der durch Strippen mit Lösungsmittel entfernt wurde, wodurch die Zündstrecke 5 freigelegt wird.In a further process step, the bore 4 for the printed circuit board 10 was made in a known manner. The entire body was then chemically copper-coated with a layer of 4 to 5 pm copper. The inner wall of the bore 4 was simultaneously covered with a copper layer and thus galvanically plated through between the lower contact surface 2 and the upper contact surfaces 3, 3 '. Thereafter, photoresist was coated on both sides, exposed, developed and the copper layer galvanically reinforced on both sides to 25 .mu.m. A layer of 3 to 5 pm tin was electrodeposited onto the copper layer to form a bright tin layer. The photoresist was then stripped with solvent and the conductive patterns on the front and back were ammoniacally etched. After these process steps, the ignition path 5 is now only coated with photoresist which has been removed by stripping with solvent, as a result of which the ignition path 5 is exposed.

Die Verwendung von Aluminium als Trägerfolie hat den besonderen Vorteil, dass sie gut manipulierbar ist, dass deren glatte Oberfläche auf die Widerstandsschicht übertragen wird und eine einfache und vollständige chemische Entfernung aller Aluminiumspuren erfolgen kann. Auch ist es nach dem erfindungsgemässen Verfahren nicht erforderlich, die Oberfläche des Trägermaterials in sonst üblicher Weise durch Polieren zu glätten.The use of aluminum as a carrier film has the particular advantage that it can be easily manipulated, that its smooth surface is transferred to the resistance layer and that all traces of aluminum can be removed simply and completely by chemical means. Also, according to the method according to the invention, it is not necessary to smooth the surface of the carrier material by polishing in the usual way.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Zündvorrichtung besteht in der leichten Anpassungsmöglichkeit des Widerstandes der Zündstrecke durch eine entsprechende Dimensionierung an die Zündverhältnisse. Dies kann, falls in hoher Genauigkeit erforderlich, zudem in an sich bekannter Weise durch Trimmen der freigelegten Zündstrecke erfolgen.Another advantage of the ignition device according to the invention is the easy possibility of adapting the resistance of the ignition path by appropriate dimensioning to the ignition conditions. If required with high accuracy, this can also be done in a manner known per se by trimming the exposed ignition path.

Die erfindungsgemässe Technologie ist insbesondere zur Anwendung in Miniatur-Zündkapseln von wenigen Millimetern Durchmesser geeignet.The technology according to the invention is particularly suitable for use in miniature primers of a few millimeters in diameter.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung einer auf einem Trägermaterial (1) fest haftenden elektrischen Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine galvanisch leitende Zündstrecke (5) aus einer Leiterplatte (10) durch ein Fotoätzverfahren in ihrer Konfiguration gebildet wird.1. A method for producing an electrical ignition device firmly adhering to a carrier material (1), characterized in that a galvanically conductive ignition path (5) is formed from a printed circuit board (10) by a photo-etching method in its configuration. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt auf das Trägermaterial (1) eine Klebeschicht (7) aufgebracht wird, in einem zweiten Verfahrensschritt eine mit einer Trägerfolie (8) versehene Widerstandsschicht (5, 6, 6') auf die Klebeschicht (7) aufgebracht wird, in einem dritten Verfahrensschritt bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur verpresst wird und in einem vierten Verfahrensschritt die Trägerfolie (8) entfernt wird, in einem fünften Verfahrensschritt die Leiterplatte (10) beidseitig mit Fotolack beschichtet und belichtet wird, in einem sechsten Verfahrensschritt die Widerstandsschicht (5, 6, 6') geätzt wird, in einem siebten Verfahrensschritt der Fotolack beidseitig entfernt wird, in einem achten Verfahrensschritt die Zündstrecke (5) mit Fotolack abgedeckt wird, in einem neunten Verfahrensschritt die Bohrung (4) angebracht wird, in einem zehnten Verfahrensschritt eine erste Verkupferung erfolgt, in einem elften Verfahrensschritt das Nichtleiterbild mit Fotolack beschichtet wird, in einem zwölften Verfahrensschritt eine zweite Verkupferung erfolgt, in einem dreizehnten Verfahrensschritt verzinnt wird, in einem vierzehnten Verfahrensschritt der Fotolack entfernt wird, in einem fünfzehnten Verfahrensschritt ammoniakalisch geätzt wird und in einem letzten Verfahrensschritt die Zündstrecke (5) freigelegt wird. (Fig. 5)2. The method according to claim 1, characterized in that an adhesive layer (7) is applied to the carrier material (1) in a first method step, a resistance layer (5, 6, 6 ') provided with a carrier film (8) in a second method step. is applied to the adhesive layer (7), pressed in a third process step at elevated pressure and elevated temperature and the carrier film (8) is removed in a fourth process step, in a fifth process step the printed circuit board (10) is coated on both sides with photoresist and exposed , the resistance layer (5, 6, 6 ') is etched in a sixth process step, the photoresist is removed on both sides in a seventh process step, the ignition gap (5) is covered with photoresist in an eighth process step, the bore (4 ) is attached, a first copper plating takes place in a tenth process step, in an eleventh process step d he non-conductor image is coated with photoresist, a second copper plating takes place in a twelfth process step, tinning is carried out in a thirteenth process step, the photoresist is removed in a fourteenth process step, ammoniacal etching is carried out in a fifteenth process step and the ignition path (5) is cleared in a last process step is placed. (Fig. 5) 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (1) aus Glas-Epoxyharz besteht. (Fig. 1; 5)3. The method according to claim 1, characterized in that the carrier material (1) consists of glass epoxy resin. (Fig. 1; 5) 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (8) aus Aluminium besteht, auf die eine Chrom-Nickel-Legierung aufgebracht wird. (Fig. 5)4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the carrier film (8) consists of aluminum, to which a chromium-nickel alloy is applied. (Fig. 5) 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Chrom-Nickel-Legierung auf die Trägerfolie (8) durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird. (Fig. 3)5. The method according to claim 4, characterized in that the chromium-nickel alloy is applied to the carrier film (8) by sputtering. (Fig. 3) 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Oberfläche des Trägermaterials (1) aufgebrachte Klebeschicht (7) eine Verbundfolie ist. (Fig. 5)6. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the adhesive layer (7) applied to the surface of the carrier material (1) is a composite film. (Fig. 5) 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (7) aus einem vorpolymerisierten Epoxyharz besteht.7. The method according to claim 6, characterized in that the adhesive layer (7) consists of a prepolymerized epoxy resin. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstrecke (5) aus einer Chrom-Nickel-Legierung besteht.8. The method according to claim 1, characterized in that the ignition path (5) consists of a chromium-nickel alloy. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (7) bei einem Druck von 20 bis 40 bar und einer Temperatur von 150° bis 190° C mit dem Trägermaterial (1) verbunden wird.9. The method according to claims 2 to 8, characterized in that the adhesive layer (7) at a pressure of 20 to 40 bar and a temperature of 150 ° to 190 ° C is connected to the carrier material (1). 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (8) durch eine Lauge abgeätzt wird.10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that the carrier film (8) is etched off by an alkali. 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abätzung der Kontaktierflächen (6, 6') mittels eines sauren Ätzmittels wie Eisen (III)-chlorid oder Kupfer (II)-chlorid oder Salzsäure oder Salpetersäure durchgeführt wird.11. The method according to claim 2, characterized in that the etching of the contact surfaces (6, 6 ') is carried out by means of an acidic etchant such as iron (III) chloride or copper (II) chloride or hydrochloric acid or nitric acid. 12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstrecke (5) mit einem Fotolack abgedeckt wird.12. The method according to claim 2, characterized in that the ignition path (5) is covered with a photoresist. 13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verkupferung chemisch durchgeführt wird.13. The method according to claim 2, characterized in that the first copper plating is carried out chemically. 14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verkupferung galvanisch durchgeführt wird.14. The method according to claim 2, characterized in that the second copper plating is carried out galvanically. 15. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzinnung in einer Schichtdicke von 3 bis 5 pm erfolgt.15. The method according to claim 2, characterized in that tinning takes place in a layer thickness of 3 to 5 pm. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzinnung mit einer Legierung aus Blei und Zinn durchgeführt wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the tinning is carried out with an alloy of lead and tin. 17. Zündvorrichtung bestehend aus einer auf einem Trägermaterial (1) fest haftenden elektrischen Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine galvanisch leitende Zündstrecke (5) vorgesehen ist, welche über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt aufweist und endseitig in Kontaktierflächen (6, 6') mündet. (Fig. 4)17. Ignition device consisting of an electrical ignition device firmly adhering to a carrier material (1), characterized in that a galvanically conductive ignition path (5) is provided which has a constant cross-section over its entire length and ends in contact surfaces (6, 6 ') flows. (Fig. 4) 18. Zündvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (1) der Zündstrecke (5) zu ihrer Breite (b) ein Verhältnis von wenigstens annähernd 50:1 aufweist. (Fig. 4)18. Ignition device according to claim 17, characterized in that the length (1) of the ignition section (5) to its width (b) has a ratio of at least approximately 50: 1. (Fig. 4) 19. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstrecke (5) aus einer Chrom-Nickel-Legierung besteht und einen Widerstand von 5 bis 30 Ohm aufweist.19. Ignition device according to claims 17 and 18, characterized in that the ignition path (5) from one Chromium-nickel alloy and has a resistance of 5 to 30 ohms. 20. Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Chrom-Nickel-Legierung aus 80 % Chrom und 20 % Nickel besteht.20. Ignition device according to claims 17 to 19, characterized in that the chromium-nickel alloy consists of 80% chromium and 20% nickel. 21. Verwendung der Zündvorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 20 in hoch beschleunigten Munitionskörpern.21. Use of the ignition device according to claims 17 to 20 in highly accelerated ammunition bodies.
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