WO2000004335A1 - Zündbrücke für ein elektrisches anzündelement - Google Patents

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WO2000004335A1
WO2000004335A1 PCT/EP1999/004695 EP9904695W WO0004335A1 WO 2000004335 A1 WO2000004335 A1 WO 2000004335A1 EP 9904695 W EP9904695 W EP 9904695W WO 0004335 A1 WO0004335 A1 WO 0004335A1
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ignition
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diamagnetic
carbide
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PCT/EP1999/004695
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Uwe Brede
Anton Bretfeld
Heinz-Peter Cornelius
Josef Kraft
Erich Muskat
Original Assignee
Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/124—Bridge initiators characterised by the configuration or material of the bridge

Definitions

  • the invention relates to an ignition bridge for an electrical ignition element according to the preamble of claim 1.
  • Ignition bridges or metal layer elements for electrical ignition elements consist of a carrier, for. B. circuit board, chip, etc., on which an electrically conductive active layer is applied as the main conductive layer.
  • a layer made of the ferromagnetic material nickel is also applied to the active layer. The primer that is to be ignited with the ignition bridge is located on this nickel layer.
  • the permeability (a function of the magnetic field strength and therefore) is very high, which means that the current-carrying layer becomes very thin. This means that in the event of an electrostatic discharge, only the uppermost conductor layer is heated, and there is an unintentional ignition of the ignition mass lying thereon.
  • the invention has for its object to improve a firing bridge so that the current-carrying layer depth is increased during electrostatic discharges. According to the invention, this object is achieved in that the active layer is covered at least on the side facing the primer with a para- or diamagnetic layer of low electrical resistance in a thickness of a few ⁇ m.
  • the current-carrying layer depth is increased, as a result of which the energy released is distributed over a larger ignition bridge mass and the temperature rise at the ignition bridge surface is less.
  • the active layer is preferably surrounded or enveloped on all sides by the para- or diamagnetic layer.
  • a discharge current can thus split up and flow off over the upper and lower layers. This significantly reduces the load caused by a discharge current, which gives it better ESD (Electrostatic Discharge) strength.
  • the thickness of the layer is between 0.1 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the para- or diamagnetic layer expediently consists of one or a combination of the following elements or their alloys:
  • the para- or diamagnetic layer advantageously consists of a metal nitride or metal carbide, such as tantalum nitride (Ta N), titanium nitride (Ti N), tantalum carbide (Ta C) or titanium carbide (Ti C).
  • a metal nitride or metal carbide such as tantalum nitride (Ta N), titanium nitride (Ti N), tantalum carbide (Ta C) or titanium carbide (Ti C).
  • Fig. 1 shows the structure of an ignition bridge according to the invention
  • Fig. 2 is an ignition bridge according to the prior art.
  • the reference numeral 1 denotes a carrier, for. B. a chip. On this carrier an electrically conductive active layer 2 is applied, the z. B. consists of a Cr / Ni alloy or titanium. A layer 5 of nickel is applied to this active layer 2, which is well suited for soldering and for resistance adjustment. Ignition charge 3, which is to be ignited by the ignition bridge, then lies on this layer 5 of nickel.
  • the arrow 6 indicates the current flow in the event of electrostatic discharge.
  • FIG. 1 shows the structure of an ignition bridge or metal layer element according to the invention.
  • An active layer 2 is also applied to a carrier 1 here. However, this is surrounded or enveloped on all sides by a para- or diamagnetic layer 4.
  • the primer 3 is placed on top of the active layer 2 or layer 4.
  • the arrows 6 again indicate the current flow in the event of electrostatic discharge. Because the layer 4 is para- or diamagnetic, the current-carrying layer thickness is increased.
  • the discharge current in the case of electrostatic discharge is divided. Both measures drastically reduce the load caused by a discharge current in the event of an electrostatic discharge.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündbrücke für ein elektrisches Anzündelement mit einem Träger (1), auf dem eine elektrisch leitende Wirkschicht (2) als Hauptleitschicht aufgebracht ist, auf der ein Zündsatz (3) aufliegt. Zur Vergrößerung der stromführenden Schichttiefe bei elektrostatischer Entladung wird vorgeschlagen, daß die Wirkschicht (2) zumindest an der zum Zündsatz (3) gewandten Seite mit einer para- bzw. diamagnetischen Schicht (4) geringen elektrischen Widerstandes in einer Dicke von wenigen νm abgedeckt ist. Die para- bzw. diamagnetische Schicht (4) kann aus einem Metallnitrid wie Tantalnitrid oder Titannitrid oder Metallcarbid wie Tantalcarbid oder Titancarbid bestehen.

Description

Zündbrücke für ein elektrisches Anzündelement
Die Erfindung betrifft eine Zündbrücke für ein elektrisches Anzündelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zündbrücken bzw. Metallschichtelemente für elektrische Anzündelemente bestehen aus einem Träger, z. B. Platine, Chip etc., auf dem eine elektrisch leitende Wirkschicht als Hauptleitschicht aufgebracht ist. Bei den Zündbrücken nach dem Stand der Technik ist auf der Wirkschicht noch eine Schicht aus dem ferromagnetischen Material Nickel aufgebracht. Auf dieser Nickelschicht befindet sich der Zündsatz, der mit der Zündbrücke angezündet werden soll.
Der Stromanstieg einer elektrostatischen Entladung über eine Zündbrücke findet in einem Zeitrahmen von einigen Nanosekunden statt, was Frequenzen im Gigahertzbereich entspricht. Dadurch wird die stromführende Schicht an die Oberfläche des Leiters gedrängt („Skin"- oder Hauteffekt). Neben der Frequenz ist auch die Permeabilität und der spezifische Widerstand des verwendeten Leiters für die Dicke der stromführenden Schicht ausschlaggebend.
Bei ferromagnetischen Materialien ist die Permeabilität (eine Funktion der magnetischen Feldstärke und damit) sehr hoch, was bedeutet, daß die stromführende Schicht sehr dünn wird. Dies bedeutet, daß bei einer elektrostatischen Entladung nur die oberste Leiterschicht erwärmt wird, und es zu einer unbeabsichtigten Zündung der aufliegenden Zündmasse kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündbrücke so zu verbessern, daß die stromführende Schichttiefe während elektrostatischer Entladungen vergrößert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wirkschicht zumindest an der zum Zündsatz gewandten Seite mit einer para- bzw. diamagnetischen Schicht geringen elektrischen Widerstandes in einer Dicke von wenigen μm abgedeckt ist.
Hierdurch ist die stromführende Schichttiefe vergrößert, wodurch die abgegebene Energie auf eine größere Zündbrückenmasse verteilt und der Temperaturanstieg an der Zündbrückenoberfläche geringer ist.
Bevorzugt ist die Wirkschicht allseitig von der para- bzw. diamagnetischen Schicht umgeben bzw. umhüllt. Ein Entladestrom kann sich so aufteilen und über die obere und untere Schicht abfließen. Dadurch vermindert sich die Belastung durch einen Entladestrom erheblich, wodurch eine bessere ESD (Electrostatic Discharge)- Festigkeit gegeben ist.
In vorteilhafter Ausführungsform liegt die Dicke der Schicht zwischen 0,1 μm und 5 μm.
Sinnvollerweise besteht die para- bzw. diamagnetische Schicht aus einem oder einer Kombination der folgenden Elemente oder deren Legierungen:
Silber (Ag), Aluminium (AI), Arsen (As), Gold (Au), Barium (Ba), Wismut (Bi), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Kalium (K), Magnesium (Mg), Natrium (Na), Blei (Pb), Palladium (Pd), Platin (Pt), Antimon (Sb), Silizium (Si), Zinn (Sn), Strontium (Sr), Tantal (Ta), Titan (Ti), Vanadium (V), Wolfram (W), Zink (Zn), Zirkon (Zr).
Alternativ besteht die para- bzw. diamagnetische Schicht vorteilhafterweise aus einem Metallnitrid oder Metallcarbid, wie Tantalnitrid (Ta N), Titannitrid (Ti N), Tantalcarbid (Ta C) oder Titancarbid (Ti C).
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt: Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Zündbrücke und
Fig. 2 eine Zündbrücke nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine Zündbrücke bzw. einen Ausschnitt aus einem Metallschichtelement nach dem Stand der Technik. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Träger bezeichnet, z. B. ein Chip. Auf diesem Träger ist eine elektrisch leitende Wirkschicht 2 aufgebracht, die z. B. aus einer Cr/Ni-Legierung oder Titan besteht. Auf dieser Wirkschicht 2 ist eine Schicht 5 aus Nickel aufgebracht, die sich gut zum Anlöten und zum Wider- standsabgleich eignet. Auf dieser Schicht 5 aus Nickel liegt dann der Zündsatz 3 auf, der durch die Zündbrücke angezündet werden soll. Mit dem Pfeil 6 ist der Stromfluß bei elektrostatischer Entladung angedeutet.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Zündbrücke bzw. Metallschichtelements. Auf einem Träger 1 ist hier ebenfalls eine Wirkschicht 2 aufgebracht. Diese ist jedoch von einer para- bzw. diamagnetischen Schicht 4 allseitig umgeben bzw. umhüllt. Der Zündsatz 3 ist auf der Oberseite der Wirkschicht 2 bzw. der Schicht 4 aufgesetzt. Mit den Pfeilen 6 ist wieder der Stromfluß bei elektrostatischer Entladung an- gedeutet. Dadurch, daß die Schicht 4 para- bzw. diamagnetisch ist, ist die stromführende Schichtdicke erhöht. Außerdem teilt sich bei der allseitigen Umhüllung wie in Fig. 1 mit den Pfeilen 6 gezeigt, der Entladestrom bei elektrostatischer Enladung auf. Beide Maßnahmen bewirken eine drastische Verminderung der Belastung durch einen Entladestrom bei einer elektrostatischen Entladung.

Claims

Ansprüche
1. Zündbrücke für ein elektrisches Anzündelement mit einem Träger (1 ), auf dem eine elektrisch leitende Wirkschicht (2) als Hauptleitschicht aufgebracht ist, auf der ein Zündsatz (3) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkschicht (2) zumindest an der zum Zündsatz (3) gewandten Seite mit einer para- bzw. diamagnetischen Schicht (4) geringen elektrischen Widerstandes in einer Dicke von wenigen μm abgedeckt ist.
2. Zündbrücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkschicht (2) allseitig von der para- bzw. diamagnetischen Schicht (4) umgeben ist.
3. Zündbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (4) zwischen 0,1 μm und 5 μm liegt.
4. Zündbrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die para- bzw. diamagnetische Schicht (4) aus einem oder einer Kombination oder Legierung der folgenden Elemente besteht: Silber (Ag), Aluminium (AI), Arsen (As), Gold (Au), Barium (Ba), Wismut (Bi), Chrom
(Cr), Kupfer (Cu), Kalium (K), Magnesium (Mg), Natrium (Na), Blei (Pb), Palladium (Pd), Platin (Pt), Antimon (Sb), Silizium (Si), Zinn (Sn), Strontium (Sr), Tantal (Ta), Titan (Ti), Vanadium (V), Wolfram (W), Zink (Zn), Zirkon (Zr).
5. Zündbrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die para- bzw. diamagnetische Schicht (4) aus einem Metallnitrid oder Metallcarbid wie Tantalnitrid (Ta N), Titannitrid (Ti N), Tantalcarbid (Ta C) oder Titancarbid (Ti C) besteht.
PCT/EP1999/004695 1998-07-18 1999-07-06 Zündbrücke für ein elektrisches anzündelement WO2000004335A1 (de)

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