NO179117B - Tenner for initiering av detonatorer - Google Patents

Abstract

Tenner for initiering av sprenghetter som minst omfatter én drivladning (82) i en kapsling, og hvor tenneren omfatter: en elektrisk aktiverbar tennperle (62), en strømkilde tilkoplet tenn-. perlen via en tilkoplingsanordning, og en elektronikkenhet som på sin side omfatter en signaldekoder innrettet for å skille ut et startsignal som tilføres sprenghetten over en ytre signalleder, en forsinkelseskrets innrettet for å gi ut et tennsignal en forutbestemt tid etter at startsignalet mottas, og tilkoplingsanordningen som er innrettet for å forbinde strømkilden med tennperlen for elektrisk aktivering av denne når tennsignalet mottas,. idet elektronikkenheten omfatter minst én brikke (50) med mikrokrets og av halvledermateriale.Det som særlig kjennetegner tenneren er at i det minste brikken (50) og en ytterligere komponent er elektrisk og mekanisk forbundet på et substrat med kretsmønster. Brikken (50) kan ha den elektrisk aktiverbare tennperle (62) på sin overflate og kretsmønsteret kan omfatte et gnistgap i et tynt metallsjikt. 76 26

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tenner for initiering av detonatorer med minst én drivladning i en kapsling, samt en ferdig detonator eller sprenghette med en slik tenner.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en tenner av denne type og

5 med elektronisk forsinkelse av tennsignalene, slik det fremgår av innledningen av det etterfølgende patentkrav 1.

Ved de fleste sprengningsarbeider utløses forskjellige ladninger i en salve sekvensielt og med en viss tidsforsinkelse mellom detoneringen av de enkelte ladninger eller ladnings-

o grupper. Dette gir mulighet for å holde sprengningsmassens bevegelser under kontroll ved sprengningen, f.eks. for å oppnå en fri ekspansjonsflate for samtlige ladninger i salven, påvirke bitnedfall og kastlengde samt begrense bakkevibrasjonene.

Forsinkelsen oppnås konvensjonelt ved hjelp av et pyroteknisk forsinkelseselement anordnet i sprenghetten og hvis lengde og brennhastighet bestemmer forsinkelsestiden. Siden forsinkelseselementet tennes av initieringssignalene brenner det med en forhåndsbestemt hastighet og initierer deretter kapslingens sprengladning. En viss tidsspredning er imidlertid uunn-gåelig selv ved presist fremstilte pyrotekniske elementer, og når det kreves et større antall forskjellige forsinkelser må forsinkelsessatser av ulik pyroteknisk sammensetning og brennhastighet benyttes, hvilket øker risikoen for uønsket spredning på grunn av de forskjellige satsers ulike eldingsegenskaper.

Ved at den pyrotekniske forsinkelsessats har en gitt brenntid må dessuten et stort sortiment kapslinger fremstilles og holdes på lager. For sikker tenning må elementet ligge an mot kapslingens eksplosivmateriale, og dette gjør det vanskelig å sette sammen det ønskede utvalg av kapslinger i felten eller lokalt.

Forskjellige forslag til elektroniske sprenghetter

har vært foreslått, idet den pyrotekniske forsinkelse da er-stattes med en som er elektronisk generert. Ved dette kan nøyaktigheten i kapslingens forsinkelsestid forbedres betydelig og dessuten føres upåvirket av lagringen. Dersom kapslingen utføres programmerbar . kan samme kapslingstype nyttes for mange forskjellige forsinkelser, og de ønskede forsinkelsestider kan velges fritt uten å behøve å forhåndsstandardiseres. Med unn-tak av den elektroniske delen kan sprenghetten i slike tilfel-ler konstrueres like enkel som en normal sprenghette med momen-

tanvirkning.

Kommersiell fremstilling av elektronikksprenghetter har latt vente på seg av flere grunner. Man har funnet at det har vært vanskelig å holde prisen nede til nivået for det pyrotekniske element for den relativt kompliserte elektroniske krets. Selv om elektronikken hovedsakelig kan utformes som én eneste halvlederbrikke må kretsløsningen utover dette omfatte i det minste enkelte diskrete komponenter som for eksempel en strømkilde for drift av elektronikken under forsinkelsesfasen og for tenning av tennsatsen. Disse komponenter og deres innbyrdes elektriske og mekaniske sammenkopling hever prisen for den elektroniske sprenghette vesentlig. Kretsen må oppfylle tilnærmet samme mekaniske påkjenningskrav som de betydelig mer robuste elementer i et pyroteknisk element til tross for innhol-det av elektronikk-komponentene, dvs. også disse må tåle relativt lite varsom behandling ved montering av sprenghetten, ved oppkopling av salven og ved de kraftige bakkevibrasjoner og støtbølger som vil forekomme fra tilgrensende detonasjoner under forsinkelsesfasen. En kraftig mekanisk oppbygging er imidlertid i strid med ønsket om å kunne fremstille elektronikk-kapslingen med samme kapslingsdimensjoner som tidligere, idet disse dimensjoner er mer eller mindre standardisert, og ønsket om å anvende tilgjengelig monteringsutrustning. Kravet til sikker tenning setter en grense for mulighetene av å redusere størrelsen og det elektriske energibehov for tennperlen. Nøy-aktigheten av den elektriske tidsforsinkelse reduseres som følge av dødtid og tilhørende tidsspredning hos de øvrige deler i tennkjeden såsom tennsats og ladningene i kapslingen. Muligheten for å redusere responstiden for tennperlen vil begrenses av strømkildens kapasitet. I og for seg ønskelig miniatyrise-ring av elektronikken vil imidlertid øke følsomheten for statisk elektrisitet og andre forstyrrelser som i sprengnings-teknisk sammenheng representerer et sikkerhetsproblem. De mekanisk følsomme elektroniske komponenter gjør det også vanskelig å foreta sluttmontering av sprenghetten og spesielt muligheten for enkel lokal montering av prefabrikerte deler.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere eller redusere de problemer som nå er nevnt. Spesielt har oppfinnelsen til hensikt å tilveiebringe en nøyaktig elektronisk tenner for sprenghetter og med lav pris. Et annet formål er å kunne tilby en tenner med små dimensjoner som er tilpasset de allerede forekommende sprenghettemål. Ytterligere et formål er å kunne tilby en tenner med en god elektrisk og mekanisk sammenkopling av de enkelte komponenter i elektronikkdelen, hvorved det oppnås en god håndterbarhet og vibrasjons-motstandsdyktighet. Ytterligere et formål er å kunne tilby en tenner med liten følsomhet overfor forstyrrelser. Nok et formål er å kunne fremby en tenner som kan håndteres og transporteres uavhengig og som egner seg for enkel sluttmontering sammen med sprenghettens øvrige elementer. Endelig er det et formål med oppfinnelsen å kunne tilveiebringe en tenner som har en tennsats med sikker tenning, lavt energibehov og liten og konstant egenforsinkelse.

Alt dette anses oppnådd med den tenner og detonator som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Ifølge et aspekt av oppfinnelsen monteres elektronikk-delens komponenter på et fortrinnsvis fleksibelt substrat med påtrykt ledningsmønster. Monteringsteknikken er rimelig og rask, blant annet ved at det muliggjøres en kontinuerlig frem-stillingsprosess hvor komponentene transporteres mellom forskjellige produksjonsstasjoner og monteres på et kontinuerlig substrat som først i sluttfasen kappes opp til enkelte enheter. Dersom substratet er filmtynt muliggjøres fremstillingen av ferdige enheter (brikker) med lav vekt og lite volum. Teknikken krever ingen innkapsling av brikken, men gir direkte forbindelse mellom tilkoplingsflater på brikkens eller substratets overflate hvorved ytterligere vekt- og volumbesparelse kan oppnås. Ved at elektronikkenhetens øvrige komponenter utenfor brikken, helst dens samtlige komponenter monteres på substratet blir enheten kompakt, ledningsføringen blir kort, følsomheten overfor forstyrrelser blir liten og mellomforbindelsene færre. Samtidig utvides de fremstil-lingstekniske fordeler til hele elektronikkenheten. Substratets fleksibilitet gir god motstandsdyktighet mot trykk, slag og vibrasjoner uten risiko for brudd i kretsmønsteret eller ved tilkoplingen til de enkelte komponenter. Disse fordeler blir særlig fremtredende i kombinasjon med de likeledes muliggjorte vektreduksjoner.

Ved innkapsling av elektronikkdelen og tennsatsen oppnås en selvstendig håndterbar og transporterbar tenner uten eksplosive komponenter og som uten strenge nøyaktighets-

krav kan sluttmonteres til en sprenghettekapsling med eksplosive ladninger ved innføring til passende avstand i forhold til primærladningen. I kombinasjon med et fleksibelt substrat oppnås de øvrige fordeler, nemlig at det tilgjengelige rom tillater innkapsling i form av en kraftig holder og at komponentenes plassering kan styres ved hjelp av holderutformingen ved substratets bøyning.

En tennsats i form av et tennbroområde og en tennperle kan monteres direkte på brikkens overflate. Ved dette kan størrelsen av disse komponenter reduseres, den mekaniske stabilitet økes, følsomheten overfor støy reduseres, energi-behovet avtar og responstiden blir kortere, blant annet ved at ekstra ledere mellom substratet og en tilkoplingsanordning på brikken unngås. Plasseringen gir god mekanisk stabilitet og pålitelig heft mellom tennsatsen og tennbroen. Dersom tennperlen plasseres på samme side som mikrokretsen på brikken forenkles fremstillingen av tennbroen, særlig dersom denne fremstilles i samme produksjonstrinn som de andre nød-vendige strukturer på overflaten. Plasseringen er godt foren-lig med muligheten til å anvende ukapslede brikker og muligheten til montering ved kontaktflater rundt et hull i substratet og som blottlegger tennsatsen. Et fleksibelt substrat gir således mulighet til god styring av en gnistskur i retning mot sprenghettens primærsprengladning.

Ifølge enda et aspekt ved oppfinnelsen overspennings- og støybeskyttes elektronikkenheten av gnistgap som er utformet i tynne metallsjikt og har en stabil overslagsspenning som heller er bestemt av spissvirkninger ved sjiktkanten enn av gapavstanden. Gnistgapene kan uten tilleggskostnad med fordel utføres direkte i substratets kretsmønster.

Ytterligere formål og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den beskrivelse som nå følger.

Prinsippene som ligger til grunn for oppfinnelsen vil kunne anvendes ved samtlige typer detonatorer (sprenghetter) hvor det ønskes en forsinkelse eller en mulighet til forsinkelse og hvor et elektrisk initieringsmoment inngår i tennforløpet. Etter den elektriske initiering antennes en eksplosiv drivladning av et høyeksplosivt sekundærsprengstoff såsom PETN, RDX, HMX, Tetryl, TNT etc, eventuelt med mellomliggende tenntrinn i form av for eksempel primærsprengstoff såsom glyazid, kvikksølvfulminat, trinitroresorcinat, diazodinitrofenolat, blystyfnat etc. De fordeler som er nevnt ovenfor er av størst betydning når det gjelder sivile sprenghetter, og oppfinnelsen vil beskrives i tilknytning til sivil anvendelse. Sivile sprenghetter koples ofte i nettverk med krav på forskjellige forsinkelser i de forskjellige deler. En passende sprenghette for sivilt bruk omfatter foruten tenneren i samsvar med oppfinnelsen en hovedsakelig sylindrisk kapsling som kan være av plast, papir eller lignende, men som vanligvis er av metall og som inneholder driv-ladningen og eventuelt primærsprengstoff samt ved sin åpne ende har en tetning med gjennomførte signalledere. Kjente momentan-sprenghetter som er tiltenkt anvendelse på og initiering av lunter kan med fordel anvendes.

En tenner for initiering av de hittil nevnte typer sprenghetter bør, slik det fremgår av krav 1, omfatte en elektrisk aktiverbar tennsats i form av eller omfattende en tennperle, en strømkilde som koples til denne via en tilkoplingsanordning, samt en elektronisk forsinkelsesenhet som på sin side bør omfatte en signaldekoder innrettet for å kunne skille ut et startsignal som overføres til tenneren fra en ekstern signalledning, en forsinkelseskrets innrettet for å generere et tennsignal en viss tid etter ankomsten av startsignalet, samt tilkoplingsanordningen som er innrettet for å forbinde strømkilden med tennperlen når tennsignalet ankommer for å aktivere tennperlen ad elektrisk vei, hvorved det i tenneren inngår i det minste én mikrokretsbrikke av halvledermateriale. For å gi mulighet for forskjellige tidsforsinkelser i en rekke sprenghetter som er sammenkoplet i nettverk kan hver enkelt på forhånd være innrettet for å gi separat forsinkelse eller fortrinnsvis være utformet slik at de i avhengighet av den aktuelle sammenkopling eller sprengning kan programmeres til Ønsket forsinkelse.

Kretsløsningen for å utføre disse funksjoner kan varieres innen vide grenser, og den foreliggende oppfinnelse begrenses ikke i så henseende. Kjente kretsutførelser vil for eksempel fremgå av patentskriftene US-PS 4 145 970, 4 324 182, 4 328 751 og 4 445 435, samt EPO PS 0 147 688, og disse patent-skrifter skal her tas med som referanse.

Ifølge et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse benyttes et fleksibelt substrat med etset kretsmønster for mekanisk og elektrisk forbindelse av en brikke med f.eks. en ekstern signalleder og/eller en eller flere øvrige elektriske komponenter i tenneren. Eksempel på slike øvrige komponenter er andre brikker, den elektrisk aktiverbare tennperle, strøm-kilden, omvandlingskretser for inngående signaler, beskyttelses-elementer såsom motstander, skilletransformator, gnistgap, andre spenningsbegrensende organer, organer for jording av sprenghettekapslingen etc. Normalt ligger både strømkilden og brikken på filmen, og fortrinnsvis inngår ikke mer enn én brikke i kretsen.

Av plassgrunner er det ønskelig å plassere så mange av kretsfunksjonene som mulig på brikken, men andre avveininger må også foretas. I prinsippet plasseres da i alle fall lav-effektkretsene såsom dekoder- og forsinkelseskretsene på brikken, mens høyeffektkretsene såsom strømkilde, beskyttelseskretser og tilkoplingsanordninger for tennperlen samt øvrige komponenter som ikke kan utføres i halvledermateriale, såsom krystalloscillator, strømkilde etc. plasseres utenfor. Enkelte høyeffektkretser som kan utføres i halvledermateriale, såsom bryteren for tennperlen, spenningsbegrensere og likerettere kan med fordel plasseres på brikken eller danne en separat brikke. Brikken kan utføres ved hjelp av kjent teknikk såsom bipolar teknikk eller fortrinnsvis CMOS-teknikk for å redusere energi-behovet.

Det fleksible substrat skal være bøyelig,men forøvrig formbestandig og ikke elastisk medmidre kretsmønsteret bry-tes, og substratet kan derfor med fordel være tverrbundet. Materialet bør videre være varmebestandig for å tillate kompo-nentmontering ved anvendelse av varme. Eksempler på egnede materialer er organiske polymerer såsom epoksy/glass, poly-ester og særlig polyimid (f.eks. Kapton<®> fra du Pont). Substratet kan med fordel bestå av en relativt tynn film som

da bør ha en tykkelse som ikke overskrider tykkelsen av brikken. Fortrinnsvis bør heller ikke tykkelsen overskride 1 mm, og den ligger gjerne under 0,5 mm og helst under 0,25 mm. For å oppnå tilstrekkelig styrke bør likevel tykkelsen være over 0,01 mm og gjerne også over 0,05 mm.

På substratet skal det dannes et kretsmønster, og dette kan skje ved at overflaten forsynes med et metallsjikt som på vanlig måte og ved hjelp av fotoresistteknikk etses til det ønskede mønster. Metallene kan gjerne være kobber som elektrodeponeres eller i form av en folie limes på substratet, for eksempel ved hjelp av epoksy eller akrylatpolymer. Tykkelsen på sjiktet kan ligge mellom 5 og 200 nm og særlig mellom 10 og 100 |im. Etter at kretsmønsteret er dannet kan metallover-flaten pletteres med et tynt sjikt av bestandig metall såsom gull eller tinn med folietykkelse på for eksempel 0,1 til 1 um. Kretsmønsterets funksjon er elektrisk å forbinde de ulike komponentene med hverandre, men kretsmønsteret kan likeledes benyttes til å utføre enkelte komponenttyper, såsom gnistgap, motstander etc, hvilket skal belyses i form av eksempler.

På det dannede kretsmønster monteres så de diskrete elektroniske komponenter på konvensjonell måte ved at komponentenes tilkoplinger føres gjennom hull i substratet og loddes til kretsmønsteret, idet små komponenter kan overflatemonteres til dette uten bruk av gjennomføringer. Tunger av kretsmøns-terets metall kan tas opp fra substratet og tilkoples komponentene direkte. Dette skjer enklest ved hull i substratet og som er dannet før metallpåleggingen, hvorved baksiden av denne er beskyttet på spesiell måte ved hullene under etsingen. Kompo-nentledere eller fortrinnsvis også komponentene selv kan bringes i stilling i hullet for å øke den mekaniske stabilitet. Tungene kan da med fordel bøyes opp fra substratplanet og tilkoples komponenten. Tilkopling kan generelt ellers skje ved hjelp av ledninger eller fortrinnsvis direkte til komponentene. Forbindelsen kan utføres som termokompresjon, sammensmelting eller fortrinnsvis ved lodding, i avhengighet av egenskapene for de metaller som skal forbindes. Ved lodding kreves vanligvis en ekstra tilførsel av loddemetall utover det eventuelt tilstede-værende pletteringsmetall.

Brikken kan monteres på samme måte som beskrevet ovenfor for de øvrige komponenter. En innkapslet brikke kan således loddes til de tilsvarende punkter på substratet med tilkoplings-bena, eventuelt etter at disse er ført gjennom substratet. Som nevnt ovenfor er det imidlertid fordelaktig å kople brikkens kontaktflater mest mulig direkte til substratet, hvorved det bl.a. muliggjøres anvendelse av helt eller delvis ukapslede brikker. Forbindelse mellom kontaktflatene på brikken og substratet kan f.eks. skje ved å benytte en metalltråd på vanlig måte, hvorved kontaktflatene på substratet ikke behøver å være likedannede med de tilsvarende kontaktflater på brikken.

En foretrukket måte å anordne forbindelsen er ved hjelp av kjent TAB-teknikk (Tape Automated Bonding), slik som f.eks. beskrevet i 0'Neill: "The Status of Tape Automated Bonding", Semiconductor International, Februar 1981, eller Small: "Tape Automated Bonding and its Impact on the PWB", Circuit World, Vol. 10, nr. 3, 1984, idet disse artikler skal tas med som referanse i den foreliggende beskrivelse. I denne sammenheng er det av betydning at forbindelsen utført på- denne måte blir sterk og motstandsdyktig overfor vibrasjon, i tillegg til de rent produksjonsmessige fordeler. Kretsmønsteret på substratet utformes med kontaktflater som i størrelse og plassering er tilpasset direkte anlegg mot brikkens kontaktflater. Mellom de to respektive kontaktflater tilføres ytterligere metall, delvis for å lette en god intermetallisk forbindelse og delvis for å tilveiebringe en avstand mellom brikkens overflate og kretsmønsterets plan på substratet. For dette formål elektrodeponeres en søyle av passende metall såsom kobber, tinn, bly eller helst gull, på brikkens kontaktflate som vanligvis er av aluminium eller på substratets kontaktflater. Søylens tverrsnittsflate skal tilpasses størrelsen på brikkens kontaktflate og kan for eksempel ha utstrekning mellom 3 0 og 150 um i firkant. Søylen kan direkte bygges opp på filmens kontaktflater, etter at kretsmønsteret forøvrig er forseglet, og fortrinnsvis i et andre trinn med fotoresist. Alternativt kan søyler dannes ved bortetsing av materiale i substratets kretsmønster rundt det avsatte søyleområde. En plettering av den resulterende søyle kan da eventuelt foreskrives. Hvis søylen på foretrukket måte bygges opp på brikken pålegges vanligvis et ytterligere beskyt-telsessjikt for å hindre langsiktig påvirkning av kontaktmetal-lene på halvledermaterialets kretser, hvilke normalt er anordnet på et isolasjonssjikt av for eksempel SiC^ på halvlederoverflaten. Vanligvis passiveres først hele overflaten med siliciumnitrid, passiveringen fjernes ved kontaktflatene, en diffusjonssperre eller et barrieremetall av for eksempel kobber, titan, wolfram, platina eller gull påføres i det minste på de nå blottlagte kontaktflater og fortrinnsvis over hele kretsoverflaten ved hjelp av fordampning eller påsprøyting, og kontaktområdene avskjermer og søylene elektrodeponeres på disse, hvoretter flaten rundt kontaktområdene etses ned til passivise-ringssj iktet.

Etter at søylene er bygget opp på enkelte av kontaktflatene kan sammenføyningen skje ved sammenpressing under tilstrekkelig mengde tilført varme for å danne forbindelsen. Av-hengig av materialvalg og temperatur skjer sammenføyningen ved smelting, eutectikumdannelse eller sammenpressing av mykgjorte metaller. Temperaturen bør være over 150° C og fortrinnsvis over 300° C. Brikken kan med fordel forvarmes, men bør ikke bringes til for høye temperaturer. Oppvarmingen bør hovedsakelig skje fra substratsiden. Det er mulig å forvarme substratets kontaktflater til ønsket temperatur før sammenleggingen eller å tilføre varme gjennom substratet. En foretrukket måte er imidlertid å danne forbindelsen ved et hull i substratet og over hvis kanter mønsterets kontaktflater fritt stikker frem, hvorved disse kontaktflater er direkte tilgjengelige for pressing ved hjelp av et varmt verktøy mot brikkens flate som på denne måte frigis helt for f.eks. støtte og innretting ved hjelp av en holder. Verktøyet kan således føres gjennom substratet mens brikkens mikrokretsoverflate vendes mot substratets mønster-flate. Det foretrekkes imidlertid at brikken føres gjennom substratets hull til en stilling hvor mikrokretsflaten ligger i plan med substratets mønsterplan, hvoretter brikken legges an mot de fritt utstikkende kontakttunger på substratet fra undersiden mens det varme verktøy nærmes fra substratets overside.

På denne måte kan brikkens kretsoverflate best blottlegges og styres med en ytre holder.

Om det ønskes kan den blottlagte brikke og dens tilkoplinger etter forbindelsen forsegles med for eksempel en silikonelastomer eller epoksypolymer.

Den tennkjede som skal føre til detonasjon av sprenghettens drivladning startes med en eller annen form av elektrisk initiering hvorved gjerne en motstand tilfører et eksplosivt, brennbart eller på annen måte reaktivt materiale i en tennsats tilstrekkelig med varme for initiering av reaksjonen. Initie-ringen kan være varmeavhengig eller baseres på en støtbølge, eller en kombinasjon av mekanismer såsom ved gnister eller lys-buer kan forutsettes. Eksploderende film eller tråd kan anvendes, men fortrinnsvis forsterkes varmeutviklingen med et kjemisk reaktivt materiale, f.eks. ved at det i tennbroen er anordnet vekselvis oksyderende og reduserende midler såsom kobberoksyd og aluminium, eller metallsjikt som ved oppvarming legeres under varmeutvikling, såsom aluminium i kombinasjon med palladium eller platina.

Det reaktive materiale i tennsatsen kan være eksplosivt, såsom et primærsprengstoff av de tidligere omtalte typer, f.eks. blyazid og som er detonerbart av den elektriske initiering, hvorved detonasjonen direkte kan forplante seg til etter-følgende ladninger i sprenghetten. Om det reaktive materiale er ikke-detonerende ved påvirkning av det elektriske initie-ringselement kreves et ytterligere trinn i tennkjeden for over-gang til detonasjon. Dette kan enklest foregå ved at reaksjons-produktene fra det reaktive midlet får påvirke et primærspreng-stof f. Dersom slike primære sprengstoffer ønskes unngått kan andre kjente overgangemekanismer anvendes, såsom anslag mot et sekundærsprengmiddel av en masse som akselereres av brennende krutt eller deflagrerende sekundærsprengstoff (Flying Plate), eller forbrenning av sekundærsprengstoff under slike betingel-ser at reaksjonen går over til detonasjon (DDT, Deflagration to Detonation Transition). En foretrukket type DDT-konstruksjon fremgår av PCT/SE85/00316 som herved tas med i beskrivelsen som referanse.

En foretrukket type av ikke-detonerende reaktivt materiale er pyrotekniske satser som genererer flamme eller gnister. Disse behøver ikke plasseres i umiddelbar nærhet av de påfølgende trinn i tennkjeden, men kan spenne over en viss avstand til disse. Slike reaktive materialer har dessuten for-delen av å lette tennerens håndtering før montering i en sprenghette. Kjente blandinger for tennperler kan benyttes, for eksempel blandinger av oksyderende materialer såsom oksyder, klorater, nitrater og reduserende materiale såsom aluminium, silicium, zirkonium etc. Disse materialer er ofte pulverformede og bundet med et bindemiddel, f.eks. nitrocellulose eller polyvinylnitrat. Eksplosive materialer såsom blyazid, blydi-nitrofenolater eller blymono- eller dinitroresorcinat kan i mindre grad inngå for å lette selve tenningen. De oksyderende og reduserende materialer er normalt pulverformede med midlere partikkelstørrelse under 20 nm og fortrinnsvis også under 10 nm. Tennsatsen kan på mrnalvis formes ved at komponentene oppslemmes

i en bindemiddeloppløsning. Løsningsmidlet drives ut etter formingen for herding og binding mot tennbroen.

En konvensjonell tennperle med tenntråd kan anvendes ved konstruksjonen ifølge oppfinnelsen. For å redusere kravene til strømkilden eller til kortere responstid er det imidlertid ønskelig å benytte en tennperle og særlig en tenntråd som er mindre enn normalt. Tenntrådens masse eller generelt den impe-dansbeheftede del av tennkretsen bør ligge under 1 ug og helst også under 0.1 ug. Det kan være nødvendig å styre gniststrømmen mot etterfølgende deler i tennkjeden ved hjelp av avskjerminger. En konvensjonelt utformet tennperle kan monteres på substratet som en annen komponent i samsvar med det som er beskrevet ovenfor. En tennbro med liten masse kan lettere utføres med tynnfilmteknikk på bærere og tilkobles som en konvensjonell komponent. En enda mer kompakt konstruksjon kan oppnås dersom en tennbro utformes som en del av substratets kretsmønster og dersom tennsatsen plasseres direkte på denne. Broen kan dannes som en innsnevret del av det ledende kretsmønster, men den utformes fortrinnsvis i et annet materiale med høyere resistivitet, f.eks. av nikkel/krom og ved hjelp av tynnfilmteknikk.

Ifølge et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse benyttes en fri del av en i det minste delvis uinnkapslet brikke som bærer for både tennbro og tennsats. Dersom flere brikker inngår i sprenghetten plasseres tennsatsen gjerne på én av brikkene som inneholder tilsatselementet for tennkretsen, eksem-pelvis en tyristorbryter.

Tennbroen kan også anordnes på brikkens bakside, dvs. på en side som ikke har kretser, hvorved man står meget fritt med utformingen og med minimal påvirkning på kretsens øvrige funksjoner. Det foretrekkes imidlertid at tennbroen plasseres på forsiden, dvs. den behandlede side med mikrokretsen, da dette letter fremstillingen av både bro og tennsats i trinn som tilsvarer de som benyttes ved oppbyggingen av kretsmønsteret, og tilkoblingen mellom disse kretser og tennbroen samt montering og tilkobling til de øvrige elektroniske komponenter lettes likeledes. Tennbroen kan på denne måte legges til en del av overflaten hvor det ikke finnes noe kretsmønster, hvorved på-virkningen på kretsen reduseres til et minimum eller muliggjør en utforming av broen i halvledermateriale, f.eks. for å få en resistans som avtar med temperaturen i likhet med det som er beskrevet i US-PS 3 366 055. Ved å legge tennorganene oppå mikrokretsen reduseres både volumet og prisen, da særlig tennperlen er stor i forhold til brikken. Ved dette kreves en viss form av elektrisk isolering mellom de overlappende deler, og for dette formål kan de vanlige isolasjonssjikt som benyttes ved fremstilling av halvlederkretser anvendes, såsom av materialene Vapox eller polyimid. Tykkelsen av disse sjikt kan f.eks. være mellom 0,1 og 10 um.

Dersom varmegenerering utgjør en vesentlig del av tennmekanismen foretrekkes at det på undersiden av tennbroen finnes et varmeisolerende sjikt for å redusere varmetapene til det sterkt varmeledende silisiumsubstrat og således redusere responstiden og effektbehovet. Varmeisolasjonssjikt kan utføres av samme materiale som for elektrisk isolasjon, dvs. av siliåium-dioksyd, Vapox etc, men tykkelsen kan økes til f.eks. over 0,5 um og særlig til over 1 um. Tykkelsen bør også velges med hen-syn til risikoen for gjennombrenning før tennsatsen tennes. Andre tenkelige isoalsjonsmaterialer kan særlig være varme-ømfintlige organiske materialer såsom polyimider som kan anvendes på den måte som fremgår av f.eks. Mukai: "Planar Multilevel Interconnection Technology Employing a Polyimide", IEEE Journal of Solid State Circuits. Vol. Sc. 13. No. 4, august 1978,

eller Wade: "Polyimides for Use as VLSI Multilevel Interconnection Dielectric and Passivation Layer", Microscience, s. 61,

og disse skrifter tas herved med som referanse.

Nok en grunn for å anordne et spesielt sjikt mellom tennbro og brikke er å unngå påvirkning av brikken fra tennsats-materialet. Siden en brikke med tennsats i det,minste må være delvis uinnkapslet vil det foreligge en risiko for negativ inn-virkning på brikken fra materialene i kapslingens øvrige deler, f.eks. materialer som avgis som gass fra sprenghettens hovedlad-ninger. Høye temperaturer kan forekomme i sprenghettens indre, f.eks. ved eksponering overfor sollys, og passende materialer for diffusjonssperresjikt kan være metall. I stedet for heldekkende metallsjikt kan sjikt anordnes i samme høyde som tennbroen eller i et sjikt som ligger oppå denne og er isolert fra den. Isolasjonsmaterialer av den type som er nevnt ovenfor vil være foretrukket. Disse kan plasseres mellom tennsats og bro, men helst anordnes de under broen.

Tennsatsen kan være svakt elektrisk ledende, og det kan for dette formål være hensiktsmessig å anordne et isolerende sjikt like under den, fortrinnsvis direkte på sjiktet som inneholder tennbroen for å hindre ikke ønsket elektrisk kontakt mellom de enkelte deler av overflaten. De tidligere nevnte isolasjonsmaterialer kan anvendes, og fortrinnsvis benyttes et plast-sjikt. I dette sjikt må de ønskede åpninger eller vinduer være fremstilt ved etsing, dels på oversiden av tennbroen og dels i nærheten av de elektriske kontaktflater for brikken.

Som konklusjon bør således minst ett sjikt av ikke

elektrisk ledende materiale anordnes mellom tennsatsen og brikkens overflate og fortrinnsvis ett slikt sjikt mellom tennbroen og overflaten på brikken, hvorved f.eks. ett og samme sjikt kan utføre flere av de nevnte funksjoner. Vanligvis kreves gjennom-føringer i disse sjikt, f.eks. for de elektriske kontaktflater.

Tennbroen bygges oppå sjiktet eller sjiktene, og denne kan utføres f.eks. som en spaltetenner, men fortrinnsvis som en motstand med tilledere. Tillederne utføres hensiktsmessig i en metallfilm med lav spesifikk motstand ved f.eks. vakuumav-setning og tilkobling til det underliggende sjikt på halvleder-flatens kretsmønser. Motstandsdelen kan utføres som en tynnere eller gjerne smalere del mellom tillederne og i samme materiale som disse. Fortrinnsvis utformes imidlertid selve tennbroen i et materiale med større spesifikk motstand enn i tillederne. Dette kan passende skje ved at en krets med tilledere og bro etses i et dobbeltsjikt som består av et underste lag med stor spesifikk motstand og et øvre lag med mindre resistivitet.

I denne krets dannes selve broen ved at det øverste sjikt etses vekk. Strømmen i tillederne kommer da hovedsakelig til å flyte i det øvre sjikt som har lav spesifikk motstand, frem til broen hvor strømmen tvinges ned i det underste sjikt med høy motstand.

I tillegg til at den spesifikke motstand tilpasses bør materialet ha et smeltepunkt som overstiger den vanlige tenntemperatur for det reaktive materiale, såsom mer enn 400° og helst mer enn 50 0° C. Dersom brikken skal tilkobles andre komponenter ved hjelp av TAB-teknikk ifølge det ovenstående kan tennbroen med fordel dannes på samme måte og av samme materiale som barriere-sjiktet, siden dette vanligvis dekker hele kretsoverflaten og deretter vaskes vekk ved fotolitografi og etsing. På denne måte kan tilledere og bro oppnås uten ekstra produksjonstrinn. Flere av de metaller som egner seg for formålet og er nevnt ovenfor har egenskaper som også gjør dem egnet som motstands-materiale, f.eks. titan og wolfram, separat eller legert, og et overliggende sjikt av f.eks. gull kan da tjene som lavresistivt materiale. For dette bør således den TAB-teknikk utnyttes som bygger opp metallsøyler på halvlederens kontaktflater, heller enn på filmens kontaktflater.

Geometrien av tennbroen er ikke kritisk så lenge tilstrekeklig effekt kan genereres stabilt. Imidlertid foretrekkes at broen utformes med et tynt tverrsnitt av produksjons-hensyn for å øke kontaktflaten mot tennsatsen, f.eks. med minst 10 og helst minst 50 ganger så stor bredde som tykkelse. Ved smalere tennbroer enn tillederne foretrekkes videre at overgan-gen avrundes for å unngå uønsket lokal varmeutvikling som følge av strømfortrengning. En passende form på broen har vist seg

å være en som har en hovedsakeliglkvadratisk flate mellom 10 og 1000 um, særlig mellom 50 og 150 um i sideretningen og en tykkelse mellom 0,01 og 10 um, helst mellom 0,05 og 1 um. Tennbroen kan f.eks. utformes slik at det ved en strømstyrke mellom 0,05 og 10 eller heller mellom 0,1 og 5 A bevirkes at et sjikt av tennsatsen får en tenntemperatur på over 500° og helst over 700° C i løpet av mellom 1 og 1000 us, helst mellom 5 og 100 us.

Oppå broen plasseres tennsatsen som f.eks. kan bestå av de komponenter som er nevnt ovenfor. Massen er relativt ukritisk siden tenningen skjer i et svært lite område, men den bør holdes så liten at sikker tenning av senere trinn i tennkjeden sikres. Massen kan f.eks. være under 100 mg og også under 50 mg, men den bør være over 0,1 mg og gjerne også over 1 mg. Ved pulverformede komponenter i tennsatsen bør det tilses at et bindemiddel med god heftevne mot tennbroen inngår for å sikre effektiv varmeoverføring i denne flate før tennsatsen dekomponeres. Fortrinnsvis kan bindemiddelet eller et annet kontinuerlig materiale i tennsatsen være et lettantennelig eksplosiv såsom nitrocellulose.

Tennsatsen kan monteres på brikken før dennes plassering på substratet, men det er fordelaktig dersom dette skjer etter monteringen. Dersom brikkens kontaktflate beskyttes ved monteringen kan variasjoner i tennsatsens posisjonering og utstrekning tillates, hvorved flere monteringsmetoder muliggjøres, såsom dypping, pressing, klinking, eller likn. Det er imidlertid en fordel dersom tennsatsen kan sentreres nøyaktig innen-for brikkens kontaktflate, særlig er dette viktig dersom satsen har en ikke uvesentlig ledningsevne. Sentreringen kan skje ved at en dråpe tyktflytende suspensjonsmiddel presisjonsdeponeres ved hjelp av en kanyle på brikkeoverflatens tennbro. Når løs-ningsmiddelet fordamper bindes de pulverformige komponenter i tennsatsen til hverandre og til tennbroen. Etter tørkingen kan tennperlen med fordel overtrekkes med et lakksjikt for ytterligere å forbedre stabiliteten og bidra til innelukking av reaksjonen.

Prinsippene for plassering av tennbroen på brikken kan benyttes uavhengig av kretsens videre tilkobling til tennenhetens elektronikk. Som ovenfor antydet oppnås imidlertid fordeler ved anvendelse av TAB-teknikken ved fremstillingen. Mangelen på kapsling utnyttes både for tilkoblingene og eksponeringen av tennsatsen. De oppnådde forbindelser er sterke og motstår vibrasjoner godt. Montering ved hullene i substratet gir en god posisjonering av tennsatsen langs dets overflate, og fleksible substrater gir dessuten mulighet til en god innretting av tennsatsens posisjon ved bøyning av filmen og liten skjermvirk-ning når det monteres andre steder enn langs substratets overflate .

Tenneren ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter organer for å motta et startsignal som overføres til sprenghetten. Dersom det anvendes en ladbar strømkilde, f.eks. på foretrukket vis med kondensator, kan det til og med være nødvendig å tilføre energi til sprenghetten for oppladning av strømkilden. Det er da gunstig å benytte samme organ for begge funksjoner. Organet omfatter fortrinnsvis en ledning som strekker seg ut fra sprenghettens indre og tilkoblinger for denne ledning inne i sprenghetten. Ledningen kan på normal måte kobles til et tennapparat, enten direkte eller via mellomliggende lyd- eller radiotrinn slik som foreslått i f.eks. US-PS 3 780 654, US-PS 3 834 310 eller US-PS 3 971 317. Ledningen kan være en fiberoptisk kabel som forener enkelhet og særdeles høy støyimmunitet, og organene i sprenghetten kan i så fall omfatte en fotoelektrisk energiomvandler. Ledningen kan også på konvensjonell måte omfatte én eller flere metalledere, og i dette tilfelle behøver kun finnes en tilkobling til disse i tennhetens krets i sprenghetten .

Elektrisk initierte sprenghetter er vanligvis beskyttet mot utilsiktet tenning forårsaket av ukontrollerbare elektriske fenomener såsom lynnedslag, statisk elektrisitet, detona-sjonsgenererende spenninger, forstyrrelser fra radiosendere og kraftledninger samt feilkobling av ledningene. Sprenghettene får ikke utløses ved et rimelig påtrykk av slike fenomener og skal dessuten helst være funksjonsdyktige etter i det minste normale slike forstyrrelser, såsom statiske utladninger og deto-nasjonsgenererende spenninger. Normalt utrustes slike elektro-sprenghetter med gnistgap som er innrettet for begrensning av overspenninger, og eventuelt også motstander for å begrense forstyrrende strømmer i kretsen. Tilstedeværelsen av integrerte kretser og annen miniatyrisert elektronikk i sprenghettene gjør disse potensielt mer følsomme for forstyrrelser, og det er ønskelig både å senke grensen for tillatt spenning og redusere responstiden i beskyttelseskretsene.

Det har også i elektronikksprenghetter vist seg gunstig å anordne gnistgap for å begrense støyspenninger. Gnistgap bør i så fall anordnes både mellom tillederne som mellom hver leder og sprenghettens kapsel og/eller jord. Gnistgapene bør utformes slik at de leder ved spenninger under 1000 V, helst under 800 V, og gjerne også under 700 V. Tennspenningen må imidlertid ligge godt over arbeidsspenningen for elektronikken og vanligvis heller ikke holdes lavere enn 300 V. Tilstrekkelig nøyaktighet i tennspenningen kan tilveiebringes med konvensjonell utforming, men enklere er det dersom gapet utformes av et tynt metallsjikt, siden overslagsspenningen da heller blir bestemt av spissvirkningen fra de tynne sjikt enn av gapets bredde. Filmtykkelsen vil da holdes under 500 urn, helst under 100 pm og gjerne også under 50 urn. Fremstillingsproblemer og på ny økende tennspenning kan forventes ved særdeles tynne fil-mer, og filmtykkelsen bør derfor overstige 1 \ im og helst også 5 pm. Mellom disse omtrentlige grenser bør det søkes et funk-sjonsoptimum. Det er særlig fordelaktig å utforme gnistgapene direkte på kretsmønsteroverflaten for sammenføyning av elektronikk-komponentene, siden det da ikke behøves noen ekstra komponent og intet ekstra produksjonstrinn. Dersom substratet for kretsmønsteret er det fleksible substrat som er beskrevet ovenfor, vil den ytterligere fordel fremkomme at mindre variasjoner i gapbredden som følge av bøyning eller vibrasjoner i filmen gir minimal påvirkning av gnistgapenes overslagsspenning.

Siden en elektronikkrets av den foreliggende type nød-vendigvis inneholder mange ledere med liten innbyrdes isolasjons-avstand, bør det tilses at naturlige eller spesielt innsatte impedanselementer anordnes etter gnistgapet og at isolasjonsavstandene inklusive gnistgapenes overslagsavstand frem til disse impedanselementer holdes mindre enn etter elementene for å begrense eventuelle overslag til området rundt gnistgapene. Det foretrekkes at spesielt overspenninger mellom ledere og sprenghettens kapsling kontrolleres på denne måte, dvs. at isolasjonsavstanden mellom sprenghetteveggen og tillederne er mindre før impedanselementene enn etter. Et slikt impedansele-ment kan også funksjonere som strømbegrenser og sikring for senere følgende komponenter. Det foretrekkes at det kobles inn en seriemotstand i det minste i den ene og fortrinnsvis i begge tilledere bak gnistgapet. En kondensator mellom lederne kan i tillegg benyttes som kompletterende eller alternativ komponent. Kondensatorens kapasitans øker stigetiden for den spenning som beskyttelseskomponentene mellom lederne utsettes for, og dette gir spesielt øket sannsynlighet for at disse beskyttelseskomponenter såsom gnistgapene, beskyttelsestyristorer eller zenerdioder kan tre i funksjon tilstrekkelig tidlig. Impedanselementer kan med fordel og på samme måte som gnistgapene fremstilles direkte på et kretsmønstersubstrat, f.eks. ved hjelp av tynn- eller tykkfilmteknikk, eller de kan monteres på som diskrete komponenter. Isolasjonsavstandene på selve brikken blir nødvendigvis små og det foretrekkes at ekstra beskyttelseskretser anordnes før eller på brikken. Slike beskyttelseskomponenter kan for eksempel være zenerdioder, men fortrinnsvis er de av tyristor-typen for å gi lav restmotstand og liten varmeutvikling.

Etter at de aktuelle komponenter er montert på den fleksible film ifølge oppfinnelsen bør denne innføres i en holder for å beskytte komponentene samt låse og stabilisere dem i stilling. En passende utformet holder vil også tillate at tenneren kan transportere og håndteres separat, hvilket er en viktig fordel i sprengningssammenheng. Holderen bør minst støtte det fleksible substrat over en vesentlig del av dettes flate, og den kan også støtte eller i det minste begrense bevegelses-friheten for de øvrige komponenter, hvorved holderens indre i alt vesentlig kommer til å tilsvare en avstøpning av substrat og komponenter. Holderens ytre utformes slik at den får korrekt posisjon i en sprenghettekapsling og med et tilstrekkelig antall kontaktpunkter mot kapslingens innerflate. Fortrinnsvis utformes holderens ytterflate hovedsakelig sylindrisk og tilsvarende sprenghettekapslingens innerflate hvis diameter vanligvis er under 20 mm, og oftest under 15 mm, gjerne også under 10 mm. Dersom tenneren på foretrukket måte også omfatter tennsatsen vil denne befinne seg i holderen mot kapslingens innerside, og da er det anordnet en åpning som under transport kan være for-synt med en avtagbar eller gjennombrytbar forsegling, og denne åpning fører inn til tennsatsen for eksponering og styring av gniststrømmen eller flammen. Ved hjelp av holderen og det fleksible substrat kan oppnås tilfredsstillende styring av også en liten tennsats for effektiv gnistkonsentrasjon i den ønskede retning. Holderens andre ende kan være utformet som en tetningsplugg for forsegling av sprenghetten etter at tenneren er ført inn. Tetningsplugg og holder kan på denne måte utformes av samme materiale i ett stykke, hvilket gir god stabilitet og fuktighetstetning og forenkler tilvirkningen. Alternativt kan plugg og holder fremstilles av forskjellige materialer, hvorved materialvalget kan optimaliseres for sin respektive funksjon, dvs. en elastomer for pluggen og en termoplast såsom polystyren eller polyeten for holderen. Delene kan kobles direkte sammen ved hjelp av lederen, men det foretrekkes at det benyttes en ytterligere sammenføyning, f.eks. ved hjelp av enkel mekanisk låsing eller ved sammensmelting. En gjennom-føring for tillederne eller en kontaktinnretning for disse bør også finnes. Holderen bør omfatte en åpning for jordkontakt mellom kretsen og sprenghettekapslingen som normalt er av metall. Jordforbindelsen kan utføres som en metalltunge som fra substratplanet passerer ut gjennom holderen og føres ut på dennes ytter-side eller fortrinnsvis som en forstørret metallbelagt del av substratet og som da på lignende måte strekker seg ut gjennom holderens sidevegg. Holderen kan også omfatte åpninger til spesielle punkter på kretsen, f.eks. for kontrollmåling eller pro-grammering. Således kan elektronikken gis en identitet, f.eks. med avbrenning av dertil egnede forbindelser eller ved hjelp av den såkalte "zener-zap-teknikk" før monteringen i kapslingen for for eksempel å muliggjøre senere individuell tidsprogramme-ring. Holderen utføres hensiktsmessig i et ikke ledende materiale såsom plast. Tenneren kan derved støpes inn i plastmate-rialet, f.eks. ved å benytte en støpeform som legges rundt substratet hvoretter et herdbart polymermateriale, fortrinnsvis et halvherdende harpiks, sprøytes inn i formen. Det er imidlertid fordelaktig dersom holderen utformes separat, gjerne med en deling i filmoverflatens plan for enkel inneslutting av denne. Delene kan eventuelt holdes sammen med en enkel låseinnretning, og samtlige åpninger i holderen kan fortrinnsvis ha fuktighets-tette forseglinger av f.eks. plastfilm eller sammensmeltinger for å øke funksjonsdyktigheten etter separat håndtering og transport.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen skal nå beskrives i tilknytning til de ledsagende illustrasjoner, hvor fig. 1 viser et utsnitt av et sammenhengende substrat for dan-nelse av en rekke separate kretsmønsterbrikker, fig. 2 viser ovenfra en enkelt fleksibel film med et kretsmønster, men uten monterte komponenter, fig. 3a og 3b viser i forstørrelse to sjikt av overflaten på en brikke, og fig. 4 viser fra siden en sprenghette med en holder som omslutter substratet med monterte komponenter.

På fig. 1 angir henvisningstallet 10 en sammenhengende og fleksibel polyimidfilm med bredden 33 mm og tykkelsen 125 um. På filmen 10 og med tilførselsperforeringer 2 finnes avlange hull 4 for å lette oppdelingen til enkeltkretser, det finnes hull 12 for montering av brikker og hull 14 for montering av komponenter. Overflaten dekkes med en 35 um tykk kobberfilm ved hjelp av et ca. 8 \ im tykt limsjikt av akrylpolymer. Ved hjelp av fotoresist og syre etses så et mønster i samsvar med fig. 2 og med de omtrentlige mål 6 ganger 2 4 mm, hvorved kobber-filmens underside ved hullene 12 og 14 beskyttes mot syren med en forsegling. Etter at kretsmønsteret er dannet fortinnes det med et ca. 0,8 um tykt tinnsjikt.

På mønsteret finnes to tilkoblingsflater 16 og 16' på hvilke tillederne senere påloddes. To ledningsdeler 18 og 18' fører frem til to tunger 20 og 20' mellom hvilke det er anordnet et gnistgap med gapvidde av størrelsesorden 100 um. Mellom en annen tunge 22 og tungene 20 og 20' dannes ytterligere et gnistgap med samme dimensjoner, og disse gnistgap er innrettet for eventuelle overslag fra den ene lederen til sprenghettekapslingen ved at tungen 22 via ledere på undersiden av motstander 26 og 26' står i forbindelse med utstikkende deler 24 og 24' på mønsteret og som ved innføring av filmen i en sprenghette av metall kommer til å jordforbinde tungen 22 mot kapslingen. Ved tungene 20 og 20' finnes tilslutningsflater 28 og 28' for innkopling av en tykkfilmmotstand 2 6 og 26' på ca. 2 kohm i serie med hver leder og ved hjelp av lodding, og på fig. 2

er denne vist stiplet. Ledere 32 og 32' går parallelt og langs en bølgelinje for å øke serieinduktansen, og disse ledere for-binder tilslutningsflater 30 og 30' for motstandene 26 og 26' med to tunger 34 og 34' ved hullet 14 for montering av en elektronikkenhet basert på en halvlederbrikke 50 som på fig. 2 er antydet med stiplede linjer. På oversiden av kretser på brikken forbindes senere tungene 34 og 34' med tungene 36 og 36' som på sin side fører til kontakttunger 38 og 38' til hvilke en 33 PF tantalelektrolyttkondensator 40 som på figuren er stiplet antydet, senere påleddes etter komplettering av tinn-sjiktet, og kondensatoren 40 plasseres i hullet 12 hvoretter de kontakttunger som stikker opp over hullet bøyes opp mot kondensatorens sider. Flere kontaktfelter 41, 42, 43, 44 og 45 med tilkoplingstunger mot brikken har imidlertid ingen elektrisk kontakt med ledningsmønsteret forøvrig og tjener som testfelter som kan stå i forbindelse med avbrennbare forbindelsesbroer på brikken eller for bedre å kunne holde brikken fast.

Fig. 3a viser skjematisk den konvensjonelt utformede mikrokrets på brikken 50 og som omfatter funksjonelle kretser 52 og kontaktflater 54 av aluminium. Flaten isoleres på samme måte med et tynt sjikt av silisiumoksyd hvoretter hull anordnes for underliggende kontaktpunkter, først og fremst kontaktflatene 54, men også spesielle forbindelsespunkter for tennbro og avbrennbare forbindelsesbroer. Flaten dekkes med et ca. 1 um tykt lag polyimid ved pådrypping, spinning og varmeherding, hvoretter hull som tilsvarer hullene i Vapox-sjiktet anordnes også i dette sjikt. På polyimidsjiktet legges et 0,25 um tykt sjikt av en titan/wolframlegering samt et ca. 0,25 \ im tykt gull-sjikt ved påsprøyting. Et ca. 20 um tykt sjikt fotoresist legges så på, maskeres og fremkalles slik at gullsjiktet blottlegges over de kontaktflater som skal forsynes med kontaktsøyler, på et ca. 100 x 100 um stort område, hvoretter det på disse flater bygges opp gullsøyler med høyde ca. 30 um ved hjelp av elektrodeponering, hvoretter det tykke fotoresistsjikt fjernes.

Etter dette skal normalt de heldekkende titan/wolfram- og gull-sjikt etses bort, men før dette skjer legges et nytt sjikt fotoresist på, maskeres og fremkalles slik at det mønster som

er vist på fig. 3b fremkommer etter etsingen. Dette mønster utgjøres delvis av avbrennbare forbindelsesbroer 56 med forbindelse til punkter på mikrokretsen slik at avbrenning kan skje ved strømstøt med .2 mJ energi, hvorved et binært åttesifret tall dannes for identifisering av sprenghetten, enkeltvis eller i grupper. En tennbro 58 dannes likeledes på et ca. 100 nm i kvadrat stort resistivt område 6 0 som har en motstand på ca.

4 ohm. Det høyresistive område 60 på tennbroen 58 og broene 56

dannes ved at gullsjiktet her tas bort slik at strømmen tvinges ned i det underliggende titan/wolframsjikt med høyere motstand. Et ca. 1 um tykt polyimidsjikt legges så over hele flaten på den måte som er angitt ovenfor, hvoretter et område rundt tennbroens område 60, de avbrennbare forbindelsesbroer og kontaktsøylene blottlegges. Brikken som er behandlet på denne måte festes så på filmen ved først å varmes opp til ca. 200° C, og føres gjennom hullet 14 med kretsflaten til det oppnås kontakt med undersiden av tungene rundt hullet, hvilke fra filmens overside pres-ses mot kretsens gullbelagte kontaktflate med et verktøy som

momentant oppvarmes til ca. 500° C. På tennbroen 58 plasseres så en tennperle 62 med utstrekning slik som indikert med stiplet linje, ved at ca. 3 mg av en blanding som består av zirkonium, blydioksid i pulverform og i vektforholdet 11:17 med et bindemiddel av nitrocellulose oppløst i butylacetat, plasseres på brikkeoverflaten og deretter lufttørkes ved ca. 50° C, hvoretter tennperlen og den øvrige brikkeoverflate lakkeres med nitrocelluloselakk.

Fig. 4 viser en ferdig sprenghette med en tenner og en holder 70 som omslutter en fleksibel film 10 med monterte motstander 26, en kondensator 40 og en brikke 50 med tennperle 62. Holderen 70 er hovedsakelig sylindrisk med en diameter 6 på

mm, har et delingsplan i filmoverflatens 10 plan, og i dette delingsplan finnes uttak for tilnærmet spillfri pasning rundt filmens komponenter. En kanal 72 er anordnet mellom tennperlen 62 og den tennerflate som vender inn mot sprenghettens indre. Tilledninger 74 går ut fra den tennerflate som vender bort fra

sprenghettens indre, og rundt disse finnes en tettstøpt tetningspropp 76 av elastomert materiale. Holderen 70 er støpt i polystyren og holdes fast forbundet med proppen 76 ved 78. Tenneren er ført inn i en sprenghette 80 med en drivladning 82 av f.eks. PETN og en utenforliggende primærladning 84 f.eks. av blyazid, inntil tennerens fremre del får en avstand på ca. 2 mm fra primær ladningen, hvoretter sprenghetten forsegles med riller 86 rundt tetningsproppen 76.

Claims (30)

1. Tenner for initiering av detonatorer med minst én drivladning (82) i en kapsling (80) og med en elektrisk aktiverbar tennsats (60, 62), en strømkilde (40) tilkoplet tennsatsen (60, 62) via en tilkoplingsanordning, og en elektronikkenhet som omfatter: en signaldekoder for å skille ut et startsignal som tilføres detonatoren over en ytre signalleder (74), en forsinkelseskrets for, etter en forhåndsbestemt tid fra når startsignalet mottas, å frembringe et tennsignal for aktiverering av tilkoplingsanordningen slik at strømkilden koples til tennsatsen (60, 62) og aktiverer denne, og minst én integrert krets i form av en brikke (50) av halvledermateriale og med en mikrokrets, KARAKTERISERT VED at i det minste brikken(e) (50) og en ytterligere elektrisk komponent (26, 40) eller den ene eller flere ytre signalledere (74) er elektrisk og mekanisk forbundet med hverandre på et substrat (10) med kretsmønster, og at brikken(e) (50) er forbundet med substratet ved hjelp av overflatemonteringsteknikk eller direkteforbindelse mellom blottlagte kontaktflater (54) på halvlederoverflaten og tilsvarende kontaktflater (34, 34', 36, 36') i substratets (10) kretsmønster.

2. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED en holder (70) som i alt vesentlig omslutter tennsatsen med en tennbro (58) og en tennperle (62), strømkilden, elektronikkenheten, og substratet (10) og eventuelt innbefatter en tetningspropp (76), og at holderen (70) har en åpning for tilkopling til den ytre signalleder (74) og en eventuelt fuktighetstettende åpning for eksponering av tennperlen.

3. Tenner ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at holderen (70) med de innesluttede deler danner en hovedsakelig selvbærende og separat transporterbar enhet som ved innføring i en detonatorkapsling med drivladning (82) og eventuelt primærladning (84) vil kunne danne en komplett detonator.

4. Tenner ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at holderen (70) er utført av et elektrisk isolerende materiale og omfatter minst én åpning for jordingskontakt mellom sine kretser og en elektrisk ledende detonatorkapsling.

5. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED en hovedsakelig sylindrisk holder (70) som omslutter substratet (10) og med en oppdeling i planet for filmoverflaten for enkel innføring av en film.

6. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den ytre signalleder (74) er en fiberoptisk kabel, og at tenneren omfatter en fotoelektrisk omvandler som er forbundet med kabelen.

7. Tenner ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at det er lagt minst ett sjikt av forbindelsesmetall mellom kontaktflatene på substratet (10) og halvlederoverflatens kontaktflater (54).

8. Tenner ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den galvaniske forbindelse dannes via et hull (14) i substratet (10) og over hvis kanter kontaktflater på substratets kretsmønster fritt stikker frem.

9. Tenner ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at brikkens (50) kontaktflater (54) er anordnet på samme side som dens mikrokretser.

10. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den elektrisk aktiverbare tennsats har sin tennperle (62) på brikken, på samme side som mikrokretsene.

11. Tenner ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at tennsatsen (60, 62) er forbundet med en plan tennbro (58) og inneholder en pyroteknisk sats.

12. Tenner ifølge krav 11, KARAKTERISERT VED at brikkens mikrokretser danner et underste hhv. et øvre ledningsmønster i hvert sitt sjikt som innbyrdes er isolert unntatt ved åpninger for nødvendig kontakt mellom sjiktene, og at tennbroen (58) er utformet i det øvre sjikt.

13. Tenner ifølge krav 7 og 12, KARAKTERISERT VED at for-bindelsesmetallet mellom kontaktflatene på henholdsvis substratets og brikkens overflate inngår i det øvre sjikt.

14. Tenner ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at det øvre sjikt er et dobbeltsjikt med et høyresistivt og lavresistivt sjikt, og at det siste er fjernet ved tennbroen (58).

15. Tenner ifølge krav 8 og 10, KARAKTERISERT VED at tennsatsen (60, 62) er orientert slik at den eksponeres gjennom hullet (14) i substratet.

16. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at substratet (10) er fleksibelt.

17. Tenner ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at substratet (10) er mindre enn 1 mm tykt.

18. Tenner ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED minst ett gnistgap (20, 20' , 22) utformet i et tynt metallsj ikt og tilkoplet den ytre signalleder (74) via elektriske tilledninger.

19. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at gnistgapet (20, 20', 22) er innrettet for å danne en elektrisk ledende forbindelse ved spenninger under 1 kV.

20. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED gnistgap anordnet både mellom ledere i form av tunger (20, 20' ) og mellom hver leder og detonatorens kapsling og/eller en jordforbundet tunge (22).

21. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED motstander (26, 26' ) tilkoplet kretsområder nær gnistgapet for å lede overslagsspen-ninger til området ved gnistgapet.

22. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at gnistgapet (20, 20', 22) er av metall med tykkelse mindre enn 100 pm.

23. Tenner ifølge krav 22, KARAKTERISERT VED at gnistgapet (20, 20', 22) er av metall med tykkelse mindre enn 50 pm.

24. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at gnistgapet (20, 20', 22) er av metall med større tykkelse enn 1 pm.

25. Tenner ifølge krav 24, KARAKTERISERT VED at gnistgapet (20, 20', 22) er av metall med tykkelse større enn 5 pm.

26. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at elektronikkenhetens brikke (50) er galvanisk forbundet med substratet (10) via mikrokretser som gir direkte kontakt mellom frittliggende kontaktflater (54) på brikkens halvlederoverflate og tilsvarende kontaktflater på tunger (34, 34', 36, 36') av elektrisk ledende materiale i substratets (10) kretsmønster.

27. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at tennsatsen omfatter et resistivt tennbroområde (60) på brikkens halvlederoverflate.

28. Tenner ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at substratet (10) er fleksibelt.

29. Tenner ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at substratets (10) tynne metallsj ikt danner et ledningsmønster for sammenkopling av elektronikk-komponenter.

30. Detonator med minst én drivladning (82) i en omsluttende kapsling, KARAKTERISERT VED å omfatte en tenner ifølge ett av kravene 1-29.