DE19802432A1

DE19802432A1 - Detonator

Info

Publication number: DE19802432A1
Application number: DE19802432A
Authority: DE
Inventors: Harald Wich
Original assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-26
Also published as: EP0932015A1; DE59900192D1; EP0932015B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Detonator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 248 977 A1 ist ein Träger für einen elektrischen Brückenzünder und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Der Brückenzünder ist zur Anzündung von Anzündsätzen, Verzögerungssätzen und pyrotechnischen Mischungen sowie zur Zündung von Primärzündstoffen und -sätzen vorgesehen. Dieser bekannte elektrische Brückenzünder besteht aus einem in einem metallischen Außenring eingebrachten Keramikkörper mit einer Bohrung oder mit mehreren Bohrungen. In jede Bohrung ist ein massiver oder rohrförmiger Kontaktstift als Stromzuleitung fest und dicht eingepaßt. Jede Bohrung ist von einer elektrisch leitenden Schicht flächenförmig umgeben. Zwischen den elektrisch leitenden Schichten befindet sich die Zündbrücke. Die Zündbrücke kann durch eine Zerstäubungs- oder durch eine Aufdampftechnik im Vakuum oder mittels eines Siebdruckverfahrens erzeugt werden.

Ein elektrischer Brückenzünder mit einem gegenüber einem metallischen Gehäuse isoliert eingebauten Glühbrückendraht ist aus der DE 36 13 134 A1 bekannt. Um ein ungewolltes spannungsabhängiges Ansprechverhalten aufgrund von elektrostatischen Ladungsverschiebungen beiderseits parasitärer Überschlagsstrecken mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln zu vermeiden, werden die Drahtenden des Glühbrückendrahtes einschließlich der Umgebungsbereiche ihrer Befestigungspunkte auf den Anschlußpolen des Brückenzünders mit einer Isolierschicht aus Isolierlack versehen, der nach einem Tauchvorgang vom bogenförmigen Brückendraht-Mittelbereich abläuft oder der auf die Umgebung der Befestigungspunkte abgetropft wird.

Die DE 42 36 729 A1 beschreibt eine Zünd- bzw. Anzündpille mit einem isolierenden Polkörper mit elektrisch leitenden Längsstreifen, mit einer auf dem Polkörper angeordneten Glühbrücke und mit Anschlußdrähten, wobei die Glühbrücke und die Anschlußdrähte jeweils mit den Längsstreifen über Lötstellen verbunden sind, und mit mindestens einem Zündstoff und einem äußeren Überzugslack, der den Zündstoff bedeckt.

Alle diese Detonatoren funktionieren nach dem elektrothermischen Prinzip. D.h. daß durch Zufuhr von elektrischer Energie die Zündbrücke des Detonators üblicherweise bis zur Verdampfung stark erhitzt wird. Dabei wird der mit der Zündbrücke in Berührung befindliche Anzündsatz über seine Initiierungsgrenze hinaus erwärmt und die Zündung des Anzündsatzes eingeleitet.

Bekannte Detonatoren weisen oftmals eine sehr niederohmige Zündbrücke auf. Derartige niederohmige Zündbrücken sind jedoch nur schwer elektronisch ansteuerbar. Desgleichen sind Detonatoren bekannt, bei welchen die Zündbrücke einen moderaten Widerstandswert besitzt. Solche Zündbrücken der zuletzt genannten Art sind zwar besser elektronisch ansteuerbar, aufgrund der kleinen Geometrien der Zündbrücken, z. B. des Drahtdurchmessers, sind sie jedoch nur relativ schwer herstellbar. Ein weiterer Mangel bekannter Detonatoren besteht darin, daß der Widerstandswert ihrer Zündbrücke stets mit großen Widerstandstoleranzen behaftet ist. So beträgt bspw. die Widerstandstoleranz eines bekannten Detonators mit einem Widerstandswert seiner Zündbrücke von 15 Ohm im Bereich von ± 4 Ohm, d. h. die Widerstandstoleranz beträgt größenordnungsmäßig ± 20%.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Detonator der eingangs genannten Art zu schaffen, der vergleichsweise kostengünstig mit besser definierten Parametern realisierbar ist, wobei der Brückenwiderstand der Zündbrücke jeden gewünschten Wert innerhalb enger Widerstandstoleranzen aufweisen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Detonator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Detonators sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Detonator werden ein Brückendraht oder ein Brücken-Schichtelement für die Zündbrücke durch einen Miniatur-SMD-Widerstand (Surface Mounted Device) ersetzt. Derartige Miniatur-SMD-Widerstände sind auf dem Markt ohne weiteres preisgünstig erhältlich. Der Widerstandswert ist in vorteilhafter Weise unabhängig von der jeweiligen Bauform des SMD-Widerstandes in weiten Grenzen frei wählbar. Widerstandswerte zwischen < 1 Ohm und < kOhm sind in nahezu allen Baugrößen solcher SMD-Wi derstände erhältlich. Weitere Vorteile bestehen darin, daß der jeweils gewünschte Widerstandswert innerhalb der Norm reihen (z. B. E24, E48 oder E96) ausreichend fein abgestuft auswählbar ist; und daß die Widerstandstoleranz des Wider standswertes eines die Zündbrücke bildenden SMD-Widerstan des mit Werten von < 1% aus dem Standardprogramm der SMD-Wi derstände gewählt werden kann, und daß die Ansprechemp findlichkeit, d. h. die Spitzenleistung zum Zünden des An zündsatzes des Detonators durch Auswahl der Bauform bzw. Baugröße des SMD-Widerstandes in weiten Grenzen frei wähl bar ist; sowie daß die Zündempfindlichkeit in weiten Gren zen durch die Auswahl der Widerstands-Technologie (etwa Dickschicht- oder Dünnfilm-Widerstand) sowie durch die Be handlung der Widerstandschicht (mit oder ohne Coating) gut reproduzierbar beeinflußt werden kann.

Bspw. besitzt ein SMD-Widerstand der Baugröße 0402 eine Dauerverlustleistung von größenordnungsmäßig 50 bis 60 mW. Durch eine definierte Ansteuerung eines solchen SMD-Wider standes mit einer Spitzenleistung im Bereich einiger 10 W sind die für die Initiierung des Anzündsatzes des Detona tors erforderlichen Temperaturen von größenordnungsmäßig bis 400°C mit kurzer Verzögerungszeit erreichbar. Größere Baugrößen wie bspw. 0603, 0805 oder 1206 besitzen entspre chend höhere Bauverlustleistungen und erfordern daher auch entsprechend höhere Spitzenleistungen, um die Initiie rungstemperatur an der Grenzschicht zum Anzündsatz des De tonators zu erreichen.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung an sich bekannter SMD-Widerstände als Zündbrücke des Detonators ist es in vorteilhafter Weise möglich, unter Beibehaltung der an sich bekannten Montagebedingungen für solche SMD-Widerstände bspw. auf Leiterplatten, Keramiksubstraten, Transistorsockeln, IC-Gehäusen o. dgl. die Ansprechempfindlichkeit wunschgemäß um größenordnungsmäßig eine Dekade zu variieren, den Widerstandswert des die Zündbrücke bildenden SMD-Widerstandes innerhalb von fünf Dekaden wunschgemäß frei wählen zu können, und die Widerstandstoleranz des SMD-Widerstandes < als 1% spezifizieren zu können. In weiterer vorteilhafter Weise ist es möglich, den die Zündbrücke des Detonators bildenden SMD-Widerstand auf Standard-SMD-Bestückungsmaschinen bestücken und mit Standardverfahren der SMD-Technik auf dem Gehäuseboden des Detonators elektrisch leitend fixieren zu können. Diese Fixierung erfolgt zweckmäßigerweise durch Löten, bei dem es sich um ein Reflow-Löten, um ein Vaporphase-Löten o. dgl. handeln kann. Aufgrund dieser an sich bekannten Technologie sind die Herstellungskosten zur Realisierung der Zündbrücke des erfindungsgemäßen Detonators vergleichsweise klein.

Ein weiterer, ganz besonderer Vorteil der Anwendung eines an sich bekannten SMD-Widerstandes für die Zündbrücke des erfindungsgemäßen Detonators besteht in der Möglichkeit, problemlos zwei oder mehr als zwei "Heizelemente" pro Detonator bzw. Flammzündmittel einsetzen zu können. Kommen mehrere solcher SMD-Widerstände als "Heizelemente" zur Anwendung, so werden die SMD-Widerstände zweckmäßigerweise einseitig zusammengeschaltet. Dieser gemeinsame Anschluß und die zu den einzelnen SMD-Widerständen zugehörigen zweiten Anschlüsse werden aus dem Gehäuse des Detonators herausgeführt, um die Möglichkeit zu schaffen, bei Hochzuverlässigkeitsanwendungen eine redundante Zündung anwenden zu können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Detonators.

Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausbildung des Detonators 10, der an einem Gehäuseboden 12 aus elektrisch isolierendem Material Kontaktflächen 14 aufweist, die in Dick- oder Dünnschichttechnologie realisiert sind. Die Kontaktflächen 14 sind mit Anschlußpins 16 elektrisch leitend verbunden, die sich durch den Gehäuseboden 12 erstrecken.

Die Kontaktflächen 14 auf der Innenseite des Gehäusebodens 12 bilden Anschlußkontakte für SMD-Widerstände 18. Die SMD-Wi derstände 18 bilden eine Zündbrücke 20 für einen Anzündsatz 22 des Detonators 10. Der Anzündsatz 22 ist auf die SMD-Widerstände 18 bzw. auf den Gehäuseboden 12 aufgepreßt.

Der Detonator 10 weist ein Gehäuse 24 auf, das von einer Gehäusehülse 26 und einem Deckelelement 28 gebildet ist. In dem vom Gehäuse 24 umschlossenen Raum 30 befindet sich ein Verstärkersatz 32 des Detonators 10.

Bezugszeichenliste

10

Detonator

12

Gehäuseboden

14

Kontaktfläche

16

Anschlußpin

18

SMD-Widerstand

20

Zündbrücke

22

Anzündsatz

24

Gehäuse

26

Gehäusehülse

28

Deckelelement

30

Gehäuse-Innenraum

32

Verstärkersatz

Claims

1. Detonator mit einem eine Zündbrücke (20) für einen Anzündsatz (22) bildenden elektrischen Widerstand, der an einem Gehäuseboden (12) für ein Detonator- Gehäuse (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zündbrücke (20) bildende elektrische Widerstand von mindestens einem an sich bekannten SMD-Widerstand (18) gebildet ist, der auf dem mit Anschlußkontakten (14) versehenen Gehäuseboden (12) elektrisch leitend fixiert ist.

2. Detonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzündsatz (22) auf den auf dem Gehäuseboden (12) fixierten mindestens einen SMD-Widerstand (18) gepreßt ist.

3. Detonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzündsatz (22) mit einem Verstärkersatz (32) kombiniert ist.

4. Detonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei SMD-Widerstände (18) einseitig zusammengeschaltet sind, wobei der gemeinsame Anschluß (16) und die zu den SMD-Widerständen zugehörigen Einzelanschlüsse (16) mit den entsprechenden Anschlußkontakten (14) des Gehäusebodens (12) kontaktiert sind.