1 L'invention concerne un procédé de montage d'un élément de protectionThe invention relates to a method of mounting a protection element
contre les décharges électrostatiques dans un initiateur électropyrotechnique, ainsi que l'initiateur électro-pyrotechnique doté de cet élément. Un domaine d'application de l'invention concerne des initiateurs de 10 mise à feu des chargements pyrotechniques des générateurs de gaz devant activer des systèmes de protection pour les occupants de véhicule automobile, tels que des coussins gonflables. Plusieurs procédés sont connus pour monter l'élément de protection dans l'initiateur. 1 Le document US-A-4 103 619 prévoit d'insérer un élément de protection sous la forme d'une couche de composition résistive non linéaire dans une cavité d'un insert métallique traversé par deux broches isolées par du verre. Les extrémités des deux broches sont reliées par un fil devant allumer une charge pyrotechnique. La composition résistive non linéaire est 20 formée d'un mélange en poudre d'une résine polymère et d'un matériau résistif non linéaire en un semi-conducteur ou en un oxyde métallique. Après polymérisation de la résine, la composition en poudre est comprimée dans la cavité sur la moitié de sa profondeur. Ce procédé est compliqué et coûteux à mettre en oeuvre en série. 25 Selon le document FR-A-2 875 594, la fonction de protection contre les décharges électrostatiques des initiateurs pyrotechniques est résolue par l'utilisation d'un circuit imprimé double face comportant l'élément de chauffage de la composition pyrotechnique sur sa face supérieure et, sur sa face inférieure, le report par soudure d'une varistance, les deux faces du 30 circuit étant reliées électriquement par des vias. Selon ce document, le circuit ainsi composé est ensuite soudé sur les deux broches d'une traversée comportant un renfoncement de logement de la varistance. against electrostatic discharges in an electropyrotechnic initiator, as well as the electro-pyrotechnic initiator provided with this element. FIELD OF THE INVENTION One field of application of the invention relates to initiators for firing pyrotechnic charges of gas generators for activating protection systems for the occupants of a motor vehicle, such as airbags. Several methods are known for mounting the protection element in the initiator. US-A-4,103,619 provides for inserting a protective element in the form of a layer of non-linear resistive composition into a cavity of a metal insert traversed by two glass-insulated pins. The ends of the two pins are connected by a wire to ignite a pyrotechnic charge. The non-linear resistive composition is formed of a powder blend of a polymeric resin and a non-linear resistive material into a semiconductor or a metal oxide. After polymerization of the resin, the powder composition is compressed in the cavity over half of its depth. This process is complicated and expensive to implement in series. According to document FR-A-2 875 594, the electrostatic discharge protection function of the pyrotechnic initiators is solved by the use of a double-sided printed circuit comprising the heating element of the pyrotechnic composition on its upper face. and, on its lower face, the welding transfer of a varistor, the two faces of the circuit being electrically connected by vias. According to this document, the circuit thus composed is then welded to the two pins of a bushing comprising a housing recess of the varistor.
Outre les coûts importants de la réalisation d'un tel circuit imprimé double face avec vias, cette solution présente l'inconvénient de nécessiter une double refusion du circuit imprimé, augmentant les contraintes thermomécaniques que doit supporter le circuit et réduisant ainsi d'autant sa fiabilité. De plus, la sensibilité des varistances aux stress mécaniques peut engendrer des microfissures difficilement décelables et indésirables. L'invention vise à pallier ces inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, un premier objet de l'invention est un procédé de 1 o montage d'un élément de protection contre les décharges électrostatiques dans un initiateur électro-pyrotechnique, l'initiateur comportant une traversée comportant un corps isolant traversé par deux broches conductrices de l'électricité, le procédé comportant une étape de fixation aux broches, sur une 15 face de la traversée, d'une plaque isolante de circuit imprimé portant sur sa face éloignée de la traversée un élément de chauffage d'une composition pyrotechnique, l'élément de protection comportant au moins des première et deuxième bornes électriquement en parallèle avec l'élément de chauffage et étant inséré dans une cavité du corps, 20 caractérisé en ce que la cavité relie les deux broches, dans une première étape, on place l'élément de protection dans la cavité du corps de la traversée avec ses première et deuxième bornes en face de première et deuxième zones de brasure séparées, disposées sur la 25 paroi délimitant la cavité à proximité respectivement des première et deuxième broches, après la première étape, on fait subir à la traversée et à l'élément de protection une fusion des zones de brasure pour connecter électriquement et directement la première zone à la première borne et à la première broche 3o et la deuxième zone à la deuxième borne et à la deuxième broche dans la cavité. Suivants d'autres caractéristiques de l'invention, - après connexion de l'élément de protection dans la cavité, on dépose une matière isolante d'encapsulation dans la cavité. - la cavité est prévue dans la face de la traversée portant la plaque isolante. - ou la cavité est prévue dans la face de la traversée, éloignée de la face supportant la plaque isolante de circuit imprimé. - la cavité comporte un moyen de séparation entre les première et deuxième zones de brasure. Un deuxième objet de l'invention est un initiateur électron) pyrotechnique, pouvant être fabriqué selon le procédé décrit ci-dessus et comportant une traversée ayant un corps isolant traversé par deux broches conductrices de l'électricité, avec, sur une face de la traversée, une plaque isolante de circuit imprimé portant sur sa face éloignée de la traversée un 15 élément de chauffage d'une composition pyrotechnique pour son allumage, un élément de protection contre les décharges électrostatiques, comportant au moins des première et deuxième bornes électriquement en parallèle avec l'élément de chauffage et inséré dans une cavité du corps, caractérisé en ce que 20 les première et deuxième bornes de l'élément de protection comportent des connexions électriques directes dans la cavité aux première et deuxième broches. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux 25 dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1A, 1B, 1C, dénommées globalement ci-après figure 1, représentent schématiquement différentes étapes de montage de l'élément de protection sur une partie de l'initiateur selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, avec à gauche une vue en coupe longitudinale et à 30 droite une vue de dessus ; - les figures 2A, 2B, 2C, dénommées globalement ci-après figure 2, représentent schématiquement différentes étapes de montage de l'élément de protection sur une partie de l'initiateur selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, avec à gauche une vue en coupe longitudinale et à droite une vue de dessous ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément de protection 5 contre les décharges électrostatiques, pouvant être utilisé dans l'initiateur suivant l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective de dessus d'une plaque de circuit imprimé pouvant être utilisée dans l'initiateur suivant l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective de dessus de la plaque selon 10 la figure 4, montée sur la traversée selon les figures 1 ou 2, - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de l'initiateur dans un mode de réalisation de l'invention, dans deux modes de fonctionnement différents. Aux figures, l'initiateur 1 comporte une traversée 2 pour le passage 15 de deux broches 3, 4, de manière à ce que celles-ci soient isolées l'une de l'autre par un corps isolant 5 de cette traversée 2. Le corps isolant 5 a par exemple une section transversale constante, pouvant être cylindre circulaire, est par exemple en verre, et peut également être en un polymère. Le corps isolant 5 comporte une première face inférieure 51 et une 20 deuxième face supérieure 52 éloignée de la première face inférieure 51. Une pièce métallique 6 entoure la surface latérale du corps 5, laquelle surface latérale relie la première face 51 à la deuxième face 52. La première broche 3 et la deuxième broche 4 traversent chacune la première face 51 et la deuxième face 52 du corps 5 isolant en étant fixées 25 dans celui-ci. Les deux broches 3 et 4 sont par exemple métalliques de section constante transversalement à leur longueur, par exemple en étant chacune cylindriques et circulaires. A la figure 1, le corps isolant 5 comporte une cavité 7 sur la deuxième face supérieure 52. A la figure 2, la cavité 7 se trouve sur la 3o première face inférieure 51 du corps isolant 5. Aux figures, la cavité 7 s'étend entre les broches 3 et 4 jusqu'aux trous traversants 53 et 54 de passage des broches 3 et 4 dans le corps 5, de manière à déboucher sur les broches 3 et 4. Par conséquent, la cavité 7 comporte un fond 71 formé par le corps isolant 5 et une paroi latérale comprenant une partie de la surface des broches 3 et 4. La cavité 7 est par exemple de forme générale parallélépipédique. In addition to the significant costs of producing such a double-sided printed circuit board with vias, this solution has the disadvantage of requiring a double reflow of the printed circuit, increasing the thermomechanical constraints that the circuit must withstand and thereby reducing its reliability. . In addition, the sensitivity of varistors to mechanical stress can cause microcracks difficult to detect and undesirable. The invention aims to overcome these disadvantages of the state of the art. For this purpose, a first object of the invention is a method of mounting a protective element against electrostatic discharges in an electro-pyrotechnic initiator, the initiator comprising a bushing comprising an insulating body traversed by two conductive pins. electricity, the method comprising a step of fixing to the pins, on one side of the bushing, a printed circuit insulating plate on its face remote from the passage a heating element of a pyrotechnic composition, protection element comprising at least first and second terminals electrically in parallel with the heating element and being inserted into a cavity of the body, characterized in that the cavity connects the two pins, in a first step, the protective element in the body cavity of the bushing with its first and second terminals facing first and second solder areas separated, disposed on the wall delimiting the cavity in proximity to the first and second pins, respectively, after the first step, the bushing and the protection element are subjected to fusion of the brazing zones to electrically and directly connect the first zone at the first terminal and the first pin 3o and the second zone at the second terminal and the second pin in the cavity. Following other features of the invention, - after connection of the protective element in the cavity, is deposited an insulating encapsulating material in the cavity. - The cavity is provided in the face of the bushing carrying the insulating plate. or the cavity is provided in the face of the bushing, remote from the face supporting the printed circuit insulating plate. the cavity comprises a means of separation between the first and second solder zones. A second object of the invention is a pyrotechnic electron initiator, which can be manufactured according to the method described above and comprising a bushing having an insulating body crossed by two electrically conductive pins, with, on one side of the bushing , a printed circuit insulating plate carrying on its far side of the passage a heating element of a pyrotechnic composition for its ignition, an element for protection against electrostatic discharges, comprising at least first and second terminals electrically in parallel with the heating element and inserted into a body cavity, characterized in that the first and second terminals of the protection element have direct electrical connections in the cavity to the first and second pins. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIGS. 1A, 1B, 1C, generally referred to below as FIG. 1 schematically show different steps of mounting the protection element on a part of the initiator according to a first embodiment of the invention, with a longitudinal sectional view on the left and a top view on the right. ; FIGS. 2A, 2B, 2C, generally referred to below as FIG. 2, diagrammatically represent different steps of mounting the protection element on a part of the initiator according to a second embodiment of the invention, with on the left a view in longitudinal section and on the right a view from below; FIG. 3 is a perspective view of a protection element 5 against electrostatic discharges, which can be used in the initiator according to the invention, FIG. 4 is a perspective view from above of a circuit board. FIG. 5 is a perspective view from above of the plate according to FIG. 4, mounted on the bushing according to FIG. 1 or 2, FIGS. are schematic views in longitudinal section of the initiator in one embodiment of the invention, in two different modes of operation. In the figures, the initiator 1 comprises a bushing 2 for the passage 15 of two pins 3, 4, so that they are isolated from one another by an insulating body 5 of this bushing 2. For example, an insulating body 5 has a constant cross section, which may be a circular cylinder, for example made of glass, and may also be a polymer. The insulating body 5 has a first lower face 51 and a second upper face 52 remote from the first lower face 51. A metal piece 6 surrounds the lateral surface of the body 5, which lateral surface connects the first face 51 to the second face 52 The first pin 3 and the second pin 4 each pass through the first face 51 and the second face 52 of the insulating body 5 being fixed thereto. The two pins 3 and 4 are for example metallic of cross section constant transversely to their length, for example being each cylindrical and circular. In FIG. 1, the insulating body 5 has a cavity 7 on the second upper face 52. In FIG. 2, the cavity 7 is on the first lower face 3o of the insulating body 5. In the figures, the cavity 7 is extends between the pins 3 and 4 to the through holes 53 and 54 of the passage of the pins 3 and 4 in the body 5, so as to lead to the pins 3 and 4. Therefore, the cavity 7 comprises a bottom 71 formed by the insulating body 5 and a side wall comprising a portion of the surface of the pins 3 and 4. The cavity 7 is for example of generally parallelepipedal shape.
La traversée 2 dans cet état initial est représentée aux figures 1A et 2A. Puis, aux figures 1B et 2B, on dépose sur la paroi de la cavité 7 une première zone de brasure 83 à proximité de la première broche 3 et une deuxième zone de brasure 84 à proximité de la deuxième broche 4. 1 o Ces zones de brasures 83 84 sont par exemple disposées sur le fond 71 de la cavité 7. Une saillie 72 est par exemple prévue sur le fond 71 pour séparer l'une de l'autre la zone 83 et la zone 84. Il est ainsi prévu dans la cavité 7 comporte un moyen 72 de séparation entre les connexions électriques 83, 84 formées par des première et deuxième zones 83, 84 de 15 brasure. Puis, on place un élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques dans la cavité 7. Cet élément 9 de protection est représenté à la figure 3. C'est un composant électronique 9 portant une première borne 91 de raccordement et une deuxième borne 92 de 20 raccordement située en un côté opposé à celui de la première borne 91. Le composant 9 de protection contre les décharges électrostatiques a par exemple une forme parallélépipédique en technologie CMS (composant monté en surface). La cavité 7 est dimensionnée pour contenir l'élément 9 de protection dans sa totalité. L'élément 9 est par exemple une varistance 25 On introduit l'élément 9 dans la cavité 7 par l'ouverture 73 pratiquée dans la face 51 ou 52 et on place ses bornes 91, 92 respectivement sur les zones 83 et 84 de brasure. Puis, aux figures 1C et 2C, l'élément 9 étant immobilisé par tout moyen approprié avec ses première et deuxième bornes 91 et 92 30 respectivement sur les première et deuxième zones 83 et 84 de brasure, on fait passer dans un four de refusion l'ensemble formé par la traversée 2, munie des zones 83 et 84 de brasure et de l'élément 9 de protection dans la cavité 7, pour faire fondre les zones 83 et 84 de brasure, afin que la première zone 83 soit soudée à la première broche 3 et à la première borne 91 et que la deuxième zone 84 soit soudée à la deuxième broche 4 et à la deuxième borne 92. The crossing 2 in this initial state is shown in FIGS. 1A and 2A. Then, in Figures 1B and 2B, is deposited on the wall of the cavity 7 a first solder zone 83 near the first pin 3 and a second solder zone 84 near the second pin 4. 1 o These areas of solders 83 84 are for example disposed on the bottom 71 of the cavity 7. A protrusion 72 is for example provided on the bottom 71 to separate the zone 83 and the zone 84 from one another. It is thus provided for in FIG. cavity 7 comprises a means 72 for separating electrical connections 83, 84 formed by first and second zones 83, 84 of solder. Then, an electrostatic discharge protection element 9 is placed in the cavity 7. This protection element 9 is represented in FIG. 3. It is an electronic component 9 carrying a first connection terminal 91 and a second terminal 92 of The component 9 for protecting against electrostatic discharges has for example a parallelepipedal shape in CMS technology (surface-mounted component). The cavity 7 is sized to contain the element 9 of protection in its entirety. The element 9 is for example a varistor 25 The element 9 is introduced into the cavity 7 through the opening 73 made in the face 51 or 52 and its terminals 91, 92 are respectively placed on the zones 83 and 84 of solder. Then, in FIGS. 1C and 2C, the element 9 being immobilized by any suitable means with its first and second terminals 91 and 92 respectively on the first and second zones 83 and 84 of solder, a reflow oven is passed through assembly formed by the passage 2, provided with zones 83 and 84 of solder and the element 9 of protection in the cavity 7, to melt the zones 83 and 84 of solder, so that the first zone 83 is welded to the first pin 3 and the first terminal 91 and the second zone 84 is welded to the second pin 4 and the second terminal 92.
Les zones 83 et 84 de brasure sont formées par exemple par le dépôt préalable de crème à braser ou de deux préformes de brasure au fond 71 de la cavité 7. Puis, après refroidissement des zones 83, 84 de brasure, on peut par exemple effectuer un contrôle optique de la présence de l'élément 9 de 10 protection et des soudures 83, 84. Puis, on remplit la cavité 7 d'une matière 14 d'encapsulation isolante de l'électricité, telle que par exemple une résine, pour enrober l'élément 9 de protection, afin d'apporter une protection thermomécanique et chimique à celle-ci. L'élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques 15 est noyé dans la matière 14 isolante d'encapsulation de la cavité 7. On fixe aux broches 3 et 4 sur la face supérieure 52 une plaque 10 isolante de circuit imprimé. Par exemple, dans les deux cas des figures 1 et 2, l'élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques est noyé dans la matière 14 d'encapsulation de la cavité 7 avant le montage de la 20 plaque 10 de circuit imprimé sur la traversée 2. Aux figures 4 et 5, la plaque 10 porte sur sa face supérieure 101 un élément 102 de chauffage, par exemple résistif, dont une première extrémité est reliée à une première plage 103 métallique conductrice de l'électricité jouxtant et par exemple entourant un premier trou 105 de 25 passage de la première broche 3 et dont la deuxième extrémité est reliée à une deuxième plage métallique 104 conductrice de l'électricité jouxtant et par exemple entourant un deuxième trou 106 de passage pour la deuxième broche 4. Aux figures, les broches 3 et 4 dépassent de la première face supérieure 52 d'une certaine longueur, inférieure à celle dont elles 30 dépassent de la face inférieure 51. La plaque 10 de circuit imprimé est déposée par sa face inférieure 107 sur la face supérieure 52 de la traversée 2 avec les broches 3 et 4 traversant respectivement les trous 105 et 106. On soude ensuite la première plage 103 à la première broche 3 et la deuxième plage 104 à la deuxième broche 4, pour connecter électriquement l'élément 102 de chauffage aux broches 3 et 4. Cette étape de connexion de l'élément 102 de chauffage aux broches 3, 4 est effectuée après l'étape de connexion et d'encapsulation de l'élément 9 de protection dans la cavité dans le cas de la figure 1. La traversée 2 équipée de l'élément 9 de protection selon la figure 1 et de la plaque 10 de circuit imprimé est représentée aux figures 6 et 7. La face supérieure 101 de la plaque 10 portant l'élément 102 de chauffage est recouverte d'une charge pyrotechnique 11 contenue dans un capuchon ou conteneur 12 entourant la traversée 2 sur la surface latérale de sa pièce métallique 6. Une douille isolante 13 enserre la surface latérale du capuchon 12 et la partie inférieure de la traversée 2 en ayant deux couloirs 131, 132 dans lesquels passent les parties inférieures des broches 3 et 4. Les broches 3 et 4 dépassent de la surface inférieure 133 de la douille 13 pour pouvoir être connectées à un circuit de commande de l'initiateur 1 afin d'envoyer par les broches 3 et 4 un signal électrique à l'élément 102 pour qu'il chauffe la charge pyrotechnique 11 et l'allume. The zones 83 and 84 of solder are formed for example by the prior deposition of solder cream or two solder preforms at the bottom 71 of the cavity 7. Then, after cooling the zones 83, 84 of solder, it is possible for example to carry out an optical control of the presence of the protection element 9 and the welds 83, 84. Then, the cavity 7 is filled with an electrically insulating encapsulating material 14, such as for example a resin, for coating the protective element 9, in order to provide a thermomechanical and chemical protection thereof. The element 9 for protection against electrostatic discharges 15 is embedded in the encapsulating insulating material 14 of cavity 7. Pins 3 and 4 are fixed on the upper surface 52 to a printed circuit insulating plate 10. For example, in both cases of FIGS. 1 and 2, the element 9 for protection against electrostatic discharges is embedded in the material 14 for encapsulating the cavity 7 before mounting the circuit board 10 on the bushing 2. In FIGS. 4 and 5, the plate 10 carries on its upper face 101 a heating element 102, for example a resistive element, whose first end is connected to a first electrically conductive, adjacent electrical strip 103 and for example surrounding a first hole 105 passing through the first pin 3 and the second end of which is connected to a second adjacent electrically conductive metal strip 104 and for example surrounding a second hole 106 for the second pin 4. In FIGS. pins 3 and 4 protrude from the first upper face 52 by a certain length, less than that from which they protrude from the lower face 51. The printed circuit board 10 imé is deposited by its lower face 107 on the upper face 52 of the bushing 2 with the pins 3 and 4 passing respectively through the holes 105 and 106. Then the first pad 103 is welded to the first pin 3 and the second pad 104 to the second pin 4, for electrically connecting the heating element 102 to the pins 3 and 4. This step of connecting the heating element 102 to the pins 3, 4 is performed after the step of connection and encapsulation of the protection element 9 in the cavity in the case of Figure 1. The bushing 2 equipped with the protection element 9 according to Figure 1 and the printed circuit board 10 is shown in Figures 6 and 7. The upper face 101 of the plate 10 carrying the heating element 102 is covered with a pyrotechnic charge 11 contained in a cap or container 12 surrounding the bushing 2 on the lateral surface of its metal part 6. An insulating bushing 13 e the lateral surface of the cap 12 and the lower portion of the bushing 2 having two corridors 131, 132 in which pass the lower parts of the pins 3 and 4. The pins 3 and 4 protrude from the lower surface 133 of the sleeve 13 to can be connected to a control circuit of the initiator 1 to send by pins 3 and 4 an electrical signal to the element 102 so that it heats the pyrotechnic charge 11 and ignites it.
Lorsqu'un courant suffisant correspondant à une tension de fonctionnement Uf entre les broches 3, 4 est envoyé par celles-ci, ce courant traversant l'élément 102 de chauffage échauffera par effet Joule la résistance de l'élément 102. De la chaleur produite par l'élément 102 de chauffage allumera alors la charge 11 pyrotechnique. When a sufficient current corresponding to an operating voltage Uf between the pins 3, 4 is sent by them, this current flowing through the heating element 102 will heat the resistance of the element 102 by the Joule effect. From the heat produced by the heating element 102 will then ignite the pyrotechnic charge.
L'élément 9 de protection présente, pour des tensions faibles entre ses bornes 91, 92, inférieures ou égales à la tension Uf de fonctionnement de l'élément 102 de chauffage, une résistance équivalente élevée par rapport à la résistance de l'élément 102 de chauffage, pour que le courant passe majoritairement dans ce cas dans l'élément 102 de chauffage ainsi que cela est représenté par les flèches épaisses à la figure 7 pour permettre l'allumage de la charge pyrotechnique 11. The protection element 9 has, for low voltages between its terminals 91, 92, less than or equal to the operating voltage Uf of the heating element 102, a high equivalent resistance with respect to the resistance of the element 102. for heating, so that the current passes mainly in this case in the heating element 102 as is shown by the thick arrows in Figure 7 to enable the ignition of the pyrotechnic charge 11.
Pour des tensions entre les bornes 91, 92, supérieures à une valeur prédéterminée UO supérieure à la tension Uf de fonctionnement, la résistance équivalente de l'élément 9 est inférieure à la résistance de l'élément 102 de chauffage, afin que les décharges électrostatiques entre s les broches 3, 4 soient déviées dans l'élément 9 de protection chauffage, ainsi que cela est représenté par les flèches épaisses à la figure 6, pour empêcher l'allumage intempestif de la charge pyrotechnique 11. For voltages between the terminals 91, 92, greater than a predetermined value UO greater than the operating voltage Uf, the equivalent resistance of the element 9 is lower than the resistance of the heating element 102, so that the electrostatic discharges between pins 3, 4 are deflected in the heating protection element 9, as shown by the thick arrows in FIG. 6, to prevent the pyrotechnic charge 11 from igniting accidentally.