SE1200336A1 - Tändare för granater och missiler samt tillverkningsförfarande därför - Google Patents

Abstract

. met orb registreriogneriet 2011 -05- 31 1243 SE18 SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett forbattrat MEMS tandare (1,30,40,50), speciellt avsedd for verkansdelar i granater och missiler, innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren (1,30,40,50) innefattar ett oxidationsmedel (2) och ett bransle (4) atskilda fran varandra fram till aktivering av tandaren (1,30,40,50), varvid tandaren (1,30,40,50) är anordnade sa att oxidationsmedlet (2) i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50) Overfors till branslet (4) for bildning av en tandsats. Uppfinningen kannetecknas av att oxidationsmedlet (2) är anordnat i en oxidatorkammare (3) och branslet (4) i en branslekammare (5) och att oxidationsmedlet (2) overfors till branslet (4) via en overfOringskanal (6,33,42,54) mellan oxidatorkammaren (3) och branslekammaren (5). Uppfinningen avser aven ett tillverkningsforfarande for namnda tandare (1,30,40,50). Fig. 1 25 30 35

Description

ii1och registreriNgsterkel 2012 -05- 31 1243 SE1 TANDARE FOR GRANATER OCH MISSILER SAMT TILLVERKNINGSFORFARANDE DARFOR TEKNISKT OMRADE Foreliggande uppfinning hanfor sig till en tandare baserat pa MEMS (Micro Electro Mechanical System) teknik, avsedd for initiering av verkansdelar i granater och missiler samt ett tillverkningsforfarande darfor.

PROBLEMSTALLNING OCH BAKGRUND Dagens konventionella tandare bygger pa anvdndning av en pyroteknisk tandsats ddr ingaende syre-och brdnslekomponenter foreligger i fasta pulverblandningar.

Ett problem med ndmnda tandare är tandsatsens kanslighet for stotar och elektriska urladdningar vilket kan leda till oavsiktlig aktivering av tandaren. En mer okdnslig tandare ar ddrfor onskvard.

Genom dokumentet SE 531 342 C2 är det kant en MEMS baserad tandare for initiering av verkansdelar i granater eller missiler ddr kanslighet for stotar och elektriska urladdningar har eliminerats. I tandaren fOrvaras tandarens syre- och brdnslekomponenter, dven bendmnda oxidationsmedel och bransle, atskilda fram till tidpunkten for aktivering av tandaren. I respons till en accelerations- och/eller rotationskraft overfors oxidationsmedlet till branslet sa att en pyroteknisk tandsats bildas. Den erhallna pyrotekniska satsen initieras efter en given tidsfordrojning. Tandaren är uppbyggd av kiselskivor sammanfogade med varandra i form av en stack.

En fOrsta skiva innefattar tandarens oxidationsmedel anordnad i en forsta och andra kammare. En andra skiva innefattar tandarens brdnsle anordnad i en tredje kammare. I den fOrsta skivan är det dven anordnat tva overforingskanaler fran oxidatorkamrarna till branslekammaren. Overforingskanalerna innefattar engangsventiler och är utformade att i respons till en accelerations- och rotationskraft overfora oxidationsmedlet till branslekammaren. En tredje skiva är ovanpa den forsta skivan bildar ett byre lock till de tva oxidatorkamrarna. En fjarde skiva under den andra skivan bildar ett undre lock till brdnslekammaren.

Ett problem med ndmnda tandare är den komplexa uppbyggnaden med dubbla 35 oxidatorkammare och overforingskanaler fOr overforing av oxidationsmedel till brdnslekammaren. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12) doc 1243 SE2 Dubbla overforingssystem innebar en risk for felfunktion vid aktivering av tandaren och darmed en risk for utebliven tandning.

Ett ytterligare problem är den variation i tid som kan forekomma vid blandning av oxidationsmedel och bransle, dvs. tiden det tar for oxidationsmedlet att transporteras fran oxidatorbehallarna till brdnslebehallaren och dar blandas med det porosa brdnslet. Blandningstiden beror bland annat pa accelerations- eller rotationskraften och kan overstiga vad som är acceptabelt ur applikationssynpunkt. Initiering av tandsatsen innan fullstdndig blandning innebdr en risk for utebliven tandning.

UPPFINNINGENS SYFTE OCH SARDRAG Ett huvuddndamal med foreliggande uppfinning dr en forbdttrad MEMS tandare dar risken for utebliven tandning beroende pa komplex uppbyggnad har eliminerats eller lcraftigt minskats.

Ytterligare ett andarnal med uppfinningen är ett tillverkningsforfarande for namnda tandare.

Namnda dndamal, samt andra hdr ej uppraknade syften, tillgodoses pa ett tillfreds- stdllande salt inom ramen for vad som anges i foreliggande sjalvstandiga patentkrav.

Saledes, enligt uppfinningen har man astadkommit en forbatrad tandare, ddr risken for utebliven tandning beroende pa komplex uppbyggnad av tandaren har eliminerats eller kraftigt minskats. Tdndaren är speciellt lampad for granater eller missiler dar tandaren aktiveras av accelerations- och/eller rotationskrafter.

Tandare innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren innefattar ett oxidationsmedel och ett bransle atskilda fran varandra fram till aktivering av tdndaren, varvid tandaren är anordnade sa att oxidationsmedlet i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pA tandaren overfors till brdnslet for bildning av en tandsats.

Kannetecknande for tdndaren ar att oxidationsmedlet är anordnat i en oxidatorkammare och brdnslet i en branslekammare och att oxidationsmedlet overfors till branslet via en 35 OverfOringskanal anordnad mellan oxidatorkammaren och brkslekammaren.

Enligt ytterligare aspekter pa tandaren enligt uppfinningen 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE3 att tandaren innefattar fern skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammare och en del av overforingskanalen, en andra skiva under den forsta skivan innefattande branslekammaren, en tredje skiva ovanpa den forsta skivan innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pfifyllningshal for pAfyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fjarde skiva under den andra skivan innefattande en mekaniskt svag sektion for riktad verkan frin tandsatsen, en femte skiva mellan den forsta och andra skivan innefattande en del av overforingskanalen, att tandaren innefattar fyra skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren och en del av overforingskanalen, en andra skiva under den forsta skivan, innefattande branslekammaren och en del av overforingskanalen, en tredje skiva pA den forsta skivan innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pAfyllningshal for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fjarde skiva innefattande en mekaniskt svag sektion for riktad verkan frail tandsatsen, att tandaren innefattar tre skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren, branslekammaren och en del av overforingskanalen, en andra skiva ovanpa den forsta skivan innefattande minst ett oppnings- och fOrslutningsbart pafyllningshal for pAfyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren och en tredje skiva under den forsta skivan, innefattande en del av overforingskanalen samt en mekaniskt svag sektion fOr riktad verkan fran tandsatsen, att tandaren är aktiverbar i respons till en accelerationskraft verkande pa tandaren, varvid tAndaren innefattar fern skivor; en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren, en andra skiva under den forsta skivan innefattande branslekammaren, en tredje skiva ovanpa den forsta skivan, innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshAl for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fj arde skiva under den andra skivan, innefattande en mekaniskt svag sektion for riktad verkan frail tandsatsen, en femte skiva anordnad mellan den forsta skivan och den andra skivan innefattande overforingskanalen varvid oxidatorkammaren, overforingskanalen och branslekammaren är positionerade ovanpa varandra, att oxidatorkammaren är utformad som en tryckkammare for trycksattning av oxidationsmedlet med en gas fiir snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet fran oxidatorkammaren till branslebehallaren vid aktivering av tandaren, att gasen innefattar syrgas, 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE4 att den andra skivan innefattar en elektrisk initieringsanordning for initiering av tandsatsen, att tandaren innefattar tva engangsventilerna, varvid den ena engangsventilen är anordnad mellan oxidatorkammaren och inloppet till Overforingskanalen och den andra mellan branslekammaren och utloppet fran overforingskanalen, att de tva engangsventilema innefattar tunna kiselmembraner dimensionerade att brista av ett tryck fran oxidationsmedlet orsakat av en accelerations- ochJeller rotationskraft 10 verkande pa tandaren, att de tva kiselmembranen ar integrerade med skivor innefattande oxidatorkammaren och branslekammaren, att engangsventilema innefattar metallforstarkningar utformade att brannas av via en elektrisk kortslutningskrets, Enligt uppfinningen har man aven astadkommit ett forfarande for tillverkning av namnda tandare.

Kannetecknande for forfarandet är att oxidatorkammaren, branslekammaren och overforingskanalen tillverkas direkt i skivorna via ett etsningsforfarande genom att fordefinierade omraden i skivoma etsats i ett trestegs forfarande, varvid; 1/ en 10 pm tjockt fotoresist m8nstras pa respektive skivas bulklager for anvandning som etsmask vid etsningsfOrfarandet, 2/ etsning av skivans bulkskikt, 3/etsning av skivans isolatorskikt, Enligt ytterligare aspekter pa tillverkningsforfarandet enligt uppfinningen att bulkskiktet etsas med DRIE (Deep Reactive Ion Etch) teknik for astadkommande av lodrata vaggar och hog ytjamnhet, att etsning av isolatorskiktet utfors med plasmateknik, att skivoma sammanfogas via anodisk bondning och/eller via termokompressiv bondning med glass-frit. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE FORDELAR OCH EFFEKTER MED UPPFINNINGEN Uppfinningen innebar ett antal viktiga fordelar och effekter av vilka de viktigaste är; Enkel uppbyggnad av tandaren med fa delar, vilket 'Aar systemets funktionalitet och sakerhet och eliminerar eller kraftigt minskar risken for utebliven tandning.

Tandaren enkla uppbyggnad i kombination med mojligheten att trycksatta oxidatorkammaren ger en snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet, vilket okar systemets sakerhet och darmed minskar risken for utebliven tandning.

Forbdttrad oppningsfunktion hos engfingsventilerna genom anvandning av avbrannbara metallforstarkningar garantera saker oppning av ventilerna oberoende av variationer i accelerations- eller rotationskrafter, vilket innebar en okad sakerhet och lagre risk for utebliven tandning.

Ytterligare fordelar och effekter med uppfinningen kommer att framga av den fOljande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen, inkluderande ett antal av dess fordelaktiga utforingsformer, patentkraven samt de medfoljande ritningsfigurema.

DETALJERAD BESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas narmare under hanvisning till de bifogade ritningsfigurerna; 1 - 14 dar: Fig.1visar schematiskt en vy, sedd snett ovanifran, av en tandare som är aktiverbar i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren är uppbyggd av fern skivor, varvid oxidatorkammaren är anordnad i den andra skivan, brdnslekammaren i den fjarde skivan och overforingskanalen i den andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 2 visar schematiskt en sidovy av tandaren enligt figur 1.

Fig. 3 visar schematiskt en vy, snett uppifran av den oversta skivan enligt figur 1, varvid pafyllningshalen framgar.

Fig. 4 visar schematiskt en sidovy av skivan i figur 3. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE6 Fig. 5 visar schematiskt en vy, snett uppifran, av den andra skivan i figur 1, dar engangsventilerna och delar av overforingskanalen framgar.

Fig. 6 visar schematiskt undersidan av skivan i figur 5, dar metallforstarkningen under oxidatorkammaren framgar.

Fig. 7 visar schematiskt en sidovy av skivan i figur 5, dar oxidatorkammaren och delar av overforingskanalen framgar.

Fig. 8 visar schematiskt en vy, snett uppifran, av den tredje skivan enligt figur 1, dar delar av overforingskanalen framgar.

Fig. 9 visar schematiskt en sidovy, av den tredje skivan, enligt figur 8, dar vid delar av overforingskanalen framgar.

Fig. 10 visar schematiskt en sidovy, snett uppifran, av den fjarde skivan enligt figur 1, dar branslebehallaren och initieringsanordningen framgar.

Fig. 11 visar schematiskt en sidovy, av den fjarde skivan enligt figur 10, dar branslebehallarens placering framgar.

Fig. 12 visar schematiskt en sidovy av en tandare med alternativ utformning vilken är aktiverbar via en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren är uppbyggd av fyra skivor, varvid oxidatorkammaren är anordnad i den andra skivan, branslekammaren i den fjarde skivan och overforingskanalen i den andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 13 visar schematiskt ett langdsnitt av en sidovy av en tandare med alternativ utformning dar tandaren är aktiverbar via en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren är uppbyggd av tre skivor, varvid oxidatorkammaren och branslekammaren är anordnad i den andra skivan och overforingskanalen i den fOrsta, andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 14 visar schematiskt ett langdsnitt av en alternativ tandare aktiverbar via en accelerationskraft. Tandaren är uppbyggd av fern skivor dar oxidatorkammaren är anordnad i den andra skivan, branslekammaren i den fjarde skivan och overforingskanalen i den tredje skivan, raknat uppifran. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doe 1243 SE7 Uppfinningen, enligt figur 1 — 14, innebar en forbattrad tandare av MEMS-typ, dar risken for utebliven tandning pa grund av komplex uppbyggnad har eliminerats eller kraftigt minskats.

Tandaren enligt uppfinningen är uppbyggd av minst tre kisel och eller glas skivor, sammanfogade i form av en stack. Skivoma innefattar tandarens oxidationsmedel och bransle atskilda fran varandra i separata forvaringskammare, bestaende av en oxidatorkammare och en branslekammare. Tandaren är utformad for att i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren, overfora oxidationsmedlet fran oxidatorkammaren till branslekammaren via en overforingskanal, varvid oxidationsmedlet efter overforing absorberas i branslekammarens porosa branslestruktur sa att en pyroteknisk tandsats bildas.

Tandaren är sarskilt lampad for initiering av verkansdelar i en granat eller missil varvid tandaren aktiveras via en kombinerad accelerations- och rotationskraft i granaten eller missilen.

I en altemativ utforingsform är tandaren utformad att aktiveras av en accelerationskraft, vilket innebar att tandaren kan inga i alternativa applikationer sasom exempelvis gasgeneratorer for uppblasning av krockkuddar.

I figur 1 - 11 visas en foredragen utforingsform av tandaren 1, utformad for att aktiveras av en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren 1 är uppbyggd av fem. skivor sammanfogade med varandra i form av en stack. Skivoma benamns, den fOrsta skivan 10, den andra skivan 11, den tredje skivan 12, den fjarde skivan 13 och den femte skivan 14, med ordningen skiva 12,10,14,11,13 raknat uppifran och ner i stacken.

Stackens fOrsta skiva 10 innefattar tandarens 1 oxidationsmedel 2 anordnat i en oxidatorkammare 3 samt del av overforingskanalen 6 vilken sammanbinder oxidatorkammaren 3 med branslekammaren 5. Oxidatorkammaren 3 är, foretradesvis, cylinderformad men kan aven ha en annan utformning, exempelvis ladform. Oxidationsmedlet 2 dr, foretradesvis, vatskeformigt och innefattar ett dinitramidsalt upplost i ett losningsmedel, exempelvis tetrahydrofuran eller dimetylformamid. Andra oxidationsmedel som med fordel kan anvandas är, hydroxylamoniumnitrat eller propylenoxid, salpetersyra, och vateperoxid. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE8 Stackens andra skiva 11 innefattar tandarens 1 bransle 4, anordnat i en branslekammare 5. Brdnslekammaren 5 dr, foretrddesvis, cylinderformad, men kan aven ha annan form, exempelvis lAdform. Branslet 4 utgors, foretradesvis, av en sammanhallen poros eller nanoporos kiselstruktur med formaga att snabbt absorbera vaskor. Hogporosa kiselstrukturer av ndmnda typ är kanda sen tidigare och berors dad& inte ndrmare i den fortsatta beskrivningen. Alternativt kan ett porost brdnsle i pulverform anvandas.

Stackens tredje skiva 12 är anordnad pa den forsta skivan 10 och innefattar minst en pafyllningsoppning 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 till oxidatorkammaren 3.

Pafyllningsoppningen 8,8' innefattar en oppnings- och stangningsbar engangsventil av standardtyp, ej narmare beskriven i den fortsatta texten. Pafyllningsoppningarna 8,8' tillverkas, exempelvis, via laserborrning. Den tredje skivan 12 är, foretrddesvis, tillverkad av glas men kan aven tillverkas av kisel.

Stackens fjarde skiva 13 dr anordnad pa undersidan av den andra skivan 11 och innefattar en mekanisk forsvagning 9 under branslekammaren 5. Den mekaniska forsvagningen 9 är utformad for att ge en riktad tandverkan fran tandsatsen. Forsvagningen utformas, exempelvis, genom att ett fordefinierat omrade i den fjarde skivan 13 etsas bort.

Stackens femte skiva 14 är anordnad mellan den forsta skivan 10 och den andra skivan 11 och innefattar huvuddelen av overforingskanalen 6 samt en flodeskammare mellan overforingskanalen 6 och brdnslekammaren 5. Flodeskammarens funktion är att underldtta och snabba upp det vaskeformiga oxidationsmedlets 2 genomflodning i det porosa brdnslets 4 porer.

Overforingskanalen 6 mellan oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5 är, som tidigare namnts, anordnad i den forsta skivan 10 och i den femte skivan 14. 1 overforingskanalen 6 är det aven anordnat tva oppningsbara engangsventiler 7,T, ddr den forsta engangsventilen 7 är anordnad mellan oxidatorkammaren 3 och overforingskanalen 6 och den andra engangsventilen 7' mellan brdnslekammaren 5 och overforingskanalen 6. I en specialvariant av tandaren 1, innefattar overforingskanalen 6 endast en engangsventil 7 anordnad mellan oxidatorkammaren 7 och brdnslekammaren 5. I anslutning till brdnslekammaren 5, pA ovansidan av den andra skivan 11, är det aven anordnat en initieringsanordning 16. Initieringsanordningen 16 utgors, foretradesvis, av en elektrisk motstandsbrygga ansluten till tva stromledare 15. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE9 Engangsventilen 7 under den forsta skivan 10 mellan oxidatorkammaren 3 och overforingskanalen 6 är dimensionerad att oppnas i respons till en given accelerationskraft verkande i vertikal led pa tandaren 1. Den andra engangsventilen 7' pa undersidan av den femte skivan 14 mellan branslekammaren 5 och overforingskanalen 6 oppnas av det tryck som det vatskeformiga oxidationsmedlet 2 genererar i respons till en bestamd rotationskraft verkande pa tandaren 1.

Mellan overforingskanalen 6 och den andra engAngsventilen 7'i den forsta skivan 10 är det anordnat en brygga 20 av kisel, utformad for att ge hog stabilitet och en god vidhaftning vid sammanfogning av skivorna 10,14. Kiselbryggan 20 sakerstaller att skivorna 10,14 ligger i plan kontakt med varandra och att en hermetiskt tat fog bildas vid den andra engAngsventilen 7'. Ett eventuellt lackage kan innebara att oxidationsmedlet 8 leds forbi den andra engAngsventilen 7'. Overforingskanalen 6 tillverkas genom att fordefinierade omraden etsas bort i den forsta och femte skivan 10,14, se figur 4 och 7. 1 den forsta skivan 10 lamnas ett tunt materialskikt kvar i form av en kiselbrygga 20 i fogen mellan skivorna 10, 14.

De tva engangsventilerna 7,7' är, foretradesvis, utformade som tunna kiselmembran innefattande kiseldioxid (Si02) och/eller kiselnitrid (Si3N4). Membranventilema är integrerade med de tva skivorna 10,14 och formas i samband med tillverkning av oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5 via ett etsningsforfarande. Engangsventilema 7,7' kan aven utgoras av separata ventiler vilka monteras i anslutning till oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5. Till de tva engangsventilerna 7, 7' är det aven anordnat metallforstarkningar 17, vars funktion är att forhindra oavsiktligt brott i ventilerna 7,7' som kan uppsta vid tillverkning, transport och laddning av tandaren 1.

Metallforstarkningarna 17 är anordnad pa undersidan av de cirkulara ventilerna 7,7'. Metallforstarkningarna 17 utgors, foretradesvis, av metallbleck innefattande, 10 - 20 mekaniskt svaga sektioner 18, se figur 6, varvid sektionerna 18 är utformade att brista vid en given palagd elektrisk spanning via de elektriska stromledarna 19. De mekaniskt svaga sektionerna 18 sammanfogas, lampligen, via en motstandstrad dimensionerad att forbrannas vid given elektrisk strOm fran stromledarna 19. Som en effekt av att motstandstraden fOrbranns brister sektionerna 18 under inverkan av trycket fran engangsventilen och oxidationsmedlet 2, varvid metallforstarkningen brister nerat. Anvandning av metallforstarkningar 17 innebar att tidpunkten for oppnandet av engAngsventilerna 7,7' kan styras med hog precision, vilket innebar att tiden det tar for oxidationsmedlet 2 att blandas med branslet 4 kan beraknas med hog noggrannhet. Metallfdrstarkningarna 17 kan ha olika utformningar. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE Den tredje skivan 12, dvs. den oversta skivan i stacken, sammanfogas med den forsta skivan 10, den underliggande skivan, genom anodisk bondning. Den tredje skivan är tillverkad i glas och den forsta skivan 10 i kisel. Den forsta skivan 10, i sin tur, 5 sammanfogas med den femte skivan 14 genom termokompressiv bondning med glass dvs. anvandning av glasmaterial med lag smaltpunkt for utjamning av ojamnheter i fogen. Den femte skivan 14 är tillverkad i kisel eller i glas. Den andra skivan 11 innehallande branslekammaren 5 dr tillverkad i kisel och sammanfogas med den femte skivan 14 genom termokompression med glas frit. Den fjarde skivan 13, som utgor stackens understa skiva, är tillverkad i glas eller i kisel och sammanfogas lampligtvis med den andra skivan 11 genom anodisk bondning.

Anvandningen glass-frit vid sammanfogning av den forsta och femte skivan 10,14 innebar att en liten distans, typiskt 10 [cm, bildas mellan den forsta skivan 10 och det porosa branslets 4 yta, vilket underlattar for det vatskeformiga oxidationsmedlet 2 att fylla ut den porosa branslestrukturen.

Anodisk bondning innebar att tva skivor 2,3 varms till ca 400 grader C under det att en elektrisk spanning pa typiskt 1000 V appliceras Over de tva skivorna, 2,3 varvid katoden ansluts till den forsta skivan 2, som är tillverkat i glas. Genom den okade temperaturen mobiliseras natriumjonerna i glaset varvid dessa vandrar Over till katoden dar de neutraliseras. Kvar i glaset blir immobilt syre vilket bildar ett oxidlager i den andra skivans kiselskikt, varvid en permanent hermetisk fog bildas.

Fordelen med anodisk bondning är framforallt dess enkelhet vilket ger tillfOrlitliga resultat, under forutsattning att skivorna är plana och att ytorna som sammanfogas inte innehaller nagra strukturer.

Termokompressiv bondning med glassfrit innebar att ett glasmaterial med lag smaltpunkt anvands som fogmaterial mellan skivorna for att skapa en hermetisk fog. Processen är termokompressiv, d.v.s. sammanfogningen uppstar genom att skivorna varms upp och pressas mot varandra. Fogmaterialet appliceras pa ytan av den ena skivan via screentryck varefter fogmaterialet som en effekt av uppvarmningen faster pa ytan av den andra skivan. Ett 30 [cm tjockt screentryck resulterar i ca 101im tjock slutlig fog. Fordelen med termokompressiv bondning med glassfrit är att kravet pa elektrisk isolation av den elektriska ledaren som passerar fogen till motstandsbryggan pa tandsatsen är lag genom att fogmaterialet i sig sjalvt ar elektriskt isolerande. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doe 1243 SE11 Metoden med termokompressiv bondning fungerar aven mycket bra pa ojamna ytor i och med att fogmaterialet jamnar ut nivaskillnader ph upp till flera Rm. Branslekammaren 5 tillverkas direkt i den andra skivan 11 via ett etsningsforfarande, varvid ett cylinderformat omrade etsats bort ur den andra skivan 11. PA motsvarande sat tillverkas oxidatorkammaren 3 och overforingskanalen 6 genom etsning av den forsta skivan 10 och av den femte skivan 14.

I ett specialutfiirande innefattar den andra skivan 11 en undre forslutning av branslekammaren 7 i form av ett tunt kiselskikt utgorande en integrerad del av den andra skivan 11 , vilket innebar att den fjarde skivan 13 är overflodig. Forslutningen tillverkas genom att ett tunt skikt av bulkkislet pa undersidan av den fjarde skivan 13 sparas vid etsningen av branslekammaren 5. Kiselskiktet utgor harvid branslekammaren 5 undre lock samtidigt som det utgor en mekanisk forsvagning av tandarens 1 tandsats for astadkommande av en riktad verkan.

I ytterligare ett specialutforande, har den forsta skivan 10 utformats som en ovre forslutning till oxidatorkammaren 3, i form av ett tunt kiselskikt, vilket utgor en integrerad del av den forsta skivan 10, vilket innebar att den tredje skivan 12 blir overflodig.

For att komma at att kontaktera stromledarna 19, 15 till initieringsanordningen 16 resp. till metallforstarkningarna 17 behover skivstacken sagas i flera nivaer, dvs. dels en nivd for att saga ut skivorna dels en niva for att frilagga de tva stromledarna 19,15, se figur 1. Som framgar av figur 1 och 2 innebar detta att stromledarnas kontaktytor till initieringsanordningen 16 och metallforstarkningarna 7,7, strOmledare 15 resp. 19 arrangerade pa motsatta sidor om stacken 1. Arrangemanget med de elektriska kontaktytoma pa motsatta sidor om stacken kan dock en okad komplexitet vid kontaktering av tandaren 1. I ett specialfall av kontakteringen har darfor initieringsanordningen 16 placerats pA andra sidan av det porosa branslet, dvs. under den andra skivan 11, vilket innebar att initieringsanordningens 16 och metallfOrstarkningarnas 7,7 stromledare 19 hamnar pa samma sida av stacken fast pa olika nivaer motsvarande tjockleken av den andra och femte skivan 11,14 tillsammans.

I ytterligare ett specialfall dar initieringsanordningen 1 är placerad pa sin ursprungliga plats kan stromledarna 19,15 dras pa samma niva genom att elektriska genomforingar tas upp i den femte skivan 14. En nackdel är dock de ytterligare processteg detta innebar. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE12 Figur 12 visar en alternativ utformning av en tandare 30 utformad for att aktiveras i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft verkande pa tandaren 30. Tandaren 30 är uppbyggd av fyra skivor, en forsta skiva 10 innefattande oxidatorkammaren 3 samt en del av OverfOringskanalen 32, en andra skiva 31 innefattande branslekammaren 5 samt en del av en overforingskanal 32, en tredje skiva 10 innefattande pafyllningshal 8,8' for pfifyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, en fjarde skiva 13 innefattande en mekaniskt svag sektion 9 under branslekammaren 5, varvid den svaga sektionen 9 är utformad som en urgropning i den fjarde skivan 13. FOrdelen med tandaren 30 enligt den altemativa utforingsformen i figur 12 är en enklare uppbyggnad genom att fern skivor ersatts med fyra skivor vilket mojliggor en tunnare och lattare tandare 40 och darmed sammanhangande tillverkningsoch kostnadsfordelar.

Figur 13 visar en andra altemativ utformning av en tandare 40 enligt uppfinningen utformad for att aktiveras i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft verkande pa tandaren 40. Tandaren 40 är uppbyggd av tre skivor; en forsta skiva 42 innefattande en oxidatorkammare 3, branslekammaren 5 och en del av en overforingskanal 44, en andra skiva 41 ovanpa den forsta skivan 42, innefattande pafyllningshal 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, samt en tredje skiva 43 innefattande mekaniskt svag sektion 9 under branslekammaren, varvid den svaga sektionen 9 är utformad som en urgropning i den tredje skivan 43. Fordelen med tandaren 40 enligt den andra altemativ utformningen i figur 13 är en ytterligare forenkling av tandarens 40 uppbyggnad genom att fyra skivor ersatts med tre skivor, vilket innebar en tunnare och lattare tandare 40 och clamed sammanhangande tillverknings- och kostnadsfordelar.

Figur 14 visar en tredje utformning av en tandare 50 enligt uppfinningen utformad att aktiveras i respons till en accelerationskraft verkande pa tandaren 50. Tandaren 50 är uppbyggd av fern skivor; en forsta skiva 51 innefattande tandarens 50 oxidatorkammare 3, en andra skiva 11 innefattande tandarens 50 brdnslekammare 5, en tredje skiva 12, ovanpa den forsta skivan 51, innefattande pafyllningshal 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, en fjarde skiva 13, under den andra skivan 11, innefattande mekaniskt svag sektion 9 under branslekammaren 5, varvid den svaga sektionen 9 är utformad som en urgrOpning i den fjarde skivan 13 samt en femte skiva 52, mellan den forsta skivan 51 och den andra skivan 11, innefattande en overforingskanal 53 for Overforing av oxidationsmedel 2 flirt oxidatorkammaren 3 till 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE13 branslekammaren 5, varvid overforingskanalen 53 är positionerad mellan oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5.

I ett specialfall har tandarens 1,30,40,50 oxidatorkammare 3 utformats som en 5 tryckkammare, dimensionerad for att innefatta ett vatskeformigt oxidationsmedel 8 trycksatt med en gas. Genom att gastrycket, vid aktivering av tandaren, pressar det vatskeformiga oxidationsmedlet 8 framfor sig genom overforingskanalen 11, sakerstalls en snabb och effektiv overforing av oxidationsmedlet 8 oberoende av eventuella variationer i accelerations- och/eller rotationskrafter. Gasen kan exempelvis innefatta 10 syre, luft, dikvaveoxid eller blandningar darav. For ett ventilmembran med 2 mm:s diameter och 101,tm tjocklek bor gastrycket i oxidatorkammaren 3 ligga i intervallet: 2 — 5 bar for att sakerstalla fullstandig tomning av oxidatorkammaren 7. Oxidatorkammaren 7 är dimensionerad fOr ett maxtryck av 10 bar.

Tillverkning av oxidatorkammaren 3, branslekammaren 5, overforingskanalerna 6,33,42,54 och engangsventilema 7,7' i de olika utforingsformerna av tandaren 1,30,40,50 sker, foretradesvis, via ett trestegs etsningsforfarande av skivor som är uppbyggda av tre lager; ett bulklager av kisel, ett isolatorskikt av kiseldioxid (Si02)och ett tack lager av kisel. Som ett forsta steg i tillverkningsprocessen monstras en tm tjockt fotoresist pa skivans bulklager for att anvandas som etsmask vid etsning. I ett andra steg i tillverkningsprocessen etsas skivans bulkskikt bort. Vid etsning av bulkskiktet anvands, foretradesvis, en etsningsteknik baserad pa DRIB (Deep Reactive Ion Etch), vilken mojliggor lodrata strukturer med hog ytjamnhet. Alternativt kan en standardmetod anvandas, vilket dock kan leda till strukturer med svagt negativ lutning, dvs. strukturer vars bredd okar med etsdjupet. I ett tredje steg i tillverkningsprocessen etsas skivans isolatorskikt bort, varvid det dr lampligt att anvanda en plasmametod, vilket mojliggOr en riktad och selektiv etsning av isolatorskiktet.

Uppfinningen är ej begransad till visade utfdringsformer utan kan varieras pa olika sag 30 inom patentkravens ram. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc

Claims (17)

Moot. och roglilroPlognorhet 1243 SE142012 —05- 31 PATENTKRAV

1. Tandare (1,30,40,50), speciellt avsedd for verkansdelar i projektiler, innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren (1,30,40,50) innefattar ett oxidationsmedel (2) och ett bransle (4) atskilda fran varandra fram till aktivering av tandaren (1,30,40,50), varvid tdndaren (1,30,40,50) är anordnade sd att oxidationsmedlet (2) i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50) overfors till branslet (4) for bildning av en tandsats, kannetecknad av att oxidationsmedlet (2) är anordnat i en oxidatorkammare (3) och branslet (4) i en brdnslekammare (5) och att oxidationsmedlet (2) overfors till branslet (4) via en overforingskanal (6,33,42,54) mellan oxidatorkammaren (3) och branslekammaren (5).

2. Tandare (1) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (1) innefattar fern skivor: en forsta skiva (10) innefattande oxidatorkammaren (3) och en del av overforingskanalen (6), en andra skiva (11) under den forsta skivan (10) innefattande brdnslekammaren (5), en tredje skiva (12) ovanpa den forsta skivan (10) innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8') for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjarde skiva (13) under den andra skivan (32) innefattande en mekaniskt svag sektion (12) for riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva (14) mellan den forsta (10) och andra skivan (11) innefattande en del av overforingskanalen (6).

3. Tandare (1) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (30) innefattar fyra skivor: en forsta skiva (10) innefattande oxidatorkammaren (3) och en del av overforingskanalen (32), en andra skiva (31) under den forsta skivan (13), innefattande branslekammaren (5) och en del av overforingskanalen (32), en tredje skiva (31) pa den forsta skivan (10) innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8') for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjarde skiva (13) innefattande en mekaniskt svag sektion (9) for riktad verkan frail tandsatsen.

4. Tandare (40) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (40) innefattar tre skivor: en forsta skiva (42) innefattande oxidatorkammaren (3), branslekammaren (5) och en del av overforingskanalen (44), en andra skiva (31) ovanpa den forsta skivan (42) innefattande minst ett oppnings- och 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12)Anc 1243 SE forslutningsbart pafyllningshal (8, 8') for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3) och en tredje skiva (43) under den fiirsta skivan (42), innefattande innefattande en mekaniskt svag sektion (9) for riktad verkan frail tandsatsen samt en del av overforingskanalen (44).

5. Tandare (50) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (50) är aktiverbar i respons till en accelerationskraft verkande pa tandaren (50), varvid tandaren (50) innefattar fern skivor; en forsta skiva (31) innefattande oxidatorkammaren (4), en andra skiva (11) under den forsta skivan (31) innefattande branslekammaren (5), en tredje skiva (12) ovanpa den forsta skivan (31), innefattande minst ett Oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8') ftir pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjarde skiva (13) under den andra skivan (11), innefattande en mekaniskt svag sektion (9) for riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva (52) anordnad mellan den forsta skivan (31) och den andra skivan (11) innefattande overforingskanalen (53), varvid oxidatorkammaren (3), overforingskanalen (53) och branslekammaren (5) är positionerade ovanpa varandra.

6. Tandare (1,30,40,50) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att oxidatorkammaren (4) ar utformad som en tryckkammare for trycksattning av oxidationsmedlet (8) med en gas for snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet (8) frail oxidatorkammaren (3) till branslebehallaren (11) vid aktivering av tandaren (1,30,40,50).

7. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 5, kannetecknad av att gasen innefattar syrgas.

8. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 1, kannetecknad av att den andra skivan 12 innefattar en elektrisk initieringsanordning (19) for initiering av tandsatsen.

9. Tandare (1,30,40,50) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att tandaren (1,30,40,50) innefattar tva engangsventilerna (7,7'), varvid den ena engangsventilen (7) är anordnad mellan oxidatorkammaren (4) och inloppet till overforingskanalen (6,33,42,54) och den andra mellan branslekammaren (5) och utloppet fran overfOringskanalen (6,33,42,54). 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE16

10. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 9, kannetecknad av att de tva engangsventilerna (9,10) innefattar tunna kiselmembraner dimensionerade att brista av ett tryck frau oxidationsmedlet (4) orsakat av en accelerationsoch/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50).

11. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 10, kannetecknad av att de tva kiselmembranen är integrerade med skivor (13,31,41) innefattande oxidatorkammaren (4) och branslekammaren (5).

12. Tandare (1,30,40,50) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att engangsventilerna (13,14) innefattar metallforstarkningar (17) utformade att brannas av via en elektrisk kortslutningskrets (19).

13. Fdrfarande for tillverkning av en tandare (1,30,40,50) innefattande minst tre kisel- och/eller glasskivor innefattande ett oxidationsmedel (4) anordnat i en oxidatorkammare (3) och ett bransle (5) anordnat i en branslekammare (5) , atskilda fran varandra fram till aktivering av tandaren (1,2,3) for att i respons till en accelerations och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1) overfora oxidationsmedlet (4) fran oxidatorkammaren (3) till branslekammaren (5) via en Overforingskanal (6,33,42,54) for blandning av en tandsats, kannetecknat av att oxidatorkammaren (9), branslekammaren (11) och overforingskanalen (6,33,42,54) tillverkas direkt i skivorna via ett etsningsforfarande genom att fOrdefinierade ornraden i skivorna etsats i ett trestegs forfarande, varvid; 1/ en 10 ttm tjockt fotoresist monstras pa respektive skivas bulklager for anvandning som etsmask vid etsningsforfarandet, 2/ etsning av bulkskiktet, 3/etsning av isolatorskiktet.

14. Tillverkningsforfarande enligt krav 13, kannetecknande av att bulkskiktet etsas med DRIE (Deep Reactive Ion Etch) teknik for astadkommande av lodrata vaggar och hog ytjamnhet.

15. Tillverkningsforfarande enligt krav 13, kannetecknande av att etsning av isolatorskiktet utfors med plasmateknik.

16. Tillverkningsforfarande enligt krav 13, kannetecknande av att skivorna sammanfogas via anodisk bondning och/eller via termokompressiv bondning med glass-frit. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 1243 SE17

17. Tillverkningsforfarande enligt krav 16, kannetecknande av att glasskivor med lag smaltpunkt anvands som fog-material for att astadkomma en hermetiskt tat fog mellan skivorna. 1243 SE reviderat utkast till kund (2012-04-12).doc 0th PefilitrePhlaverket 2012 -05- 31 1/8 1