[go: up one dir, main page]

EP1377791A1 - Brückenzünder - Google Patents

Brückenzünder

Info

Publication number
EP1377791A1
EP1377791A1 EP02727258A EP02727258A EP1377791A1 EP 1377791 A1 EP1377791 A1 EP 1377791A1 EP 02727258 A EP02727258 A EP 02727258A EP 02727258 A EP02727258 A EP 02727258A EP 1377791 A1 EP1377791 A1 EP 1377791A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
bridge
reactive
resistance
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02727258A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Mueller-Fiedler
Winfried Bernhard
Ulrich Kunz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1377791A1 publication Critical patent/EP1377791A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 present invention relates to a bridge igniter, in particular a reactive bridge igniter.
  • bridge igniters consist of a resistance layer and a reactive layer arranged thereon, the resistance layer being heated by means of an electric current.
  • the reactive layer which is also heated, reacts exothermically and initiates a pyrotechnic material above it.
  • the problem underlying the present invention therefore generally consists in creating those bridge igniters in which the pyrotechnic material can be ignited with the lowest possible energy input and at the same time the resistance of the ignition bridge is adjustable over a larger range and is not dependent on the layer thickness of the reactive layer.
  • the bridge igniter has a resistance layer with a predetermined electrical resistance which can be heated by an electrical current; an electrical insulation layer disposed on the resistance layer and having a predetermined thermal conductivity; a reactive layer arranged on the insulation layer, the insulation layer transferring the heat generated in the resistance layer to the reactive layer, whereby the latter reacts exothermically; and has a pyrotechnic layer which is on or above the reactive Layer arranged and can be initiated by the exothermic reaction of the reactive layer.
  • the bridge igniter according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over the known approach that the resistance of the bridge can be adjusted over a larger range and is independent of the layer thickness and the material of the reactive layer.
  • the electrical resistance of the resistance layer alone determines the energy input required to ignite the bridge igniter.
  • the electrical separation of the resistance layer and the reactive layer by means of the insulation layer ensures that the electrical resistance of the resistance layer is set independently of the material properties and the layer thickness of the reactive layer.
  • the insulation layer can simultaneously serve as an adhesive layer between the resistance layer and the reactive layer. There are no additional production steps for forming such an adhesive layer.
  • the insulation layer can also be used as a diffusion barrier between the resistance layer and the reactive layer, thereby preventing, for example, diffusion of atoms and / or ions of the reactive layer material into the resistance material.
  • the insulation layer is designed as an oxide layer, in particular as a copper oxide or silicon dioxide layer.
  • the insulation layer has a thickness of approximately 50 nm to 100 nm. Such thicknesses must be adapted to the corresponding materials in such a way that they meet the specified properties.
  • the resistance layer consists in particular of palladium or nickel-chromium.
  • the reactive layer consists in particular of zirconium or hafnium.
  • an adhesive layer for example a titanium layer, is arranged on the resistance layer.
  • This adhesive layer serves for better mechanical adhesion of the reactive layer or the insulation layer on the resistance layer.
  • the insulation layer itself can serve as an adhesive layer between the resistance layer and the reactive layer. The manufacturing step of an additional adhesive layer can thus be saved.
  • a reaction partner interacts with the reactive layer for an exothermic reaction. This releases an additional amount of heat that may be necessary for initiating the pyrotechnic material.
  • the insulation layer serves as a reaction partner.
  • the reactive layer reacts exothermically when interacting with, for example, an oxide layer. Thus, no additional reaction partner has to be produced.
  • reaction partner in particular an oxide layer, is arranged on the reactive layer.
  • This reaction partner also serves to initiate an exothermic reaction of the reactive layer.
  • a plurality of reactive layers and reaction partners are alternately provided for a multilayer structure, the reaction partners being in particular formed as oxide layers of the material of the corresponding reactive layers.
  • This ent ⁇ is a sandwich-like structure, which to im- improvement of the course of the reaction due to the enlarged reaction surface.
  • the insulation layer serves as a diffusion barrier between the resistance layer and the reactive layer.
  • electrical contact surfaces for example gold plates, are connected to the resistance layer for an electrical supply thereof.
  • the size, shape and material of the contact surfaces are adapted to the desired electrical energies.
  • the bridge igniter is arranged on a substrate, for example a silicon substrate, a ceramic, a plastic or an integrated circuit (integrated circuit IC).
  • a substrate for example a silicon substrate, a ceramic, a plastic or an integrated circuit (integrated circuit IC).
  • integrated circuit IC integrated circuit
  • the resistance layer is in the form of a bridge. This can increase the resistance of the resistance layer and increase the development of Joule heat.
  • Figure 1 is a plan view of a resistance layer of a bridge igniter according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of a bridge igniter according to the first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the bridge igniter in FIG. 2 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a bridge igniter according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • 1 illustrates a top view of a resistance layer 3 of a bridge igniter 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the resistance layer 3 is H-shaped and has a bridge on the center that connects two cuboid surfaces 31 to one another. It advantageously consists of palladium or nickel-chromium. Palladium has a relatively poor adhesive property, so that an adhesive layer 9 is advantageously arranged on the resistance layer 3 for better mechanical adhesion of the insulation layer 4 or the reactive layer 5 on the resistance layer.
  • the bridge 30 has a thickness of approximately 100 nm to 150 nm and width or length dimensions of approximately 30 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • FIGS. 2 and 3 show a top view and a cross-sectional view of a bridge igniter 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • Contact surfaces 10 are provided on the surfaces 31 of the resistance layer 3 for supplying electrical energy.
  • the contact surfaces 10 advantageously have dimensions of approximately 300 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • An insulation layer 4, advantageously an oxide layer 4, is arranged on the bridge 30 of the resistance layer 3.
  • the insulation layer 4 is advantageously designed as a copper oxide or silicon dioxide layer and has a thickness of approximately 50 nm-100 nm. Of course, other insulation materials can also be used.
  • the only decisive factor is that the dimensions and the material of the insulation layer 4 are chosen such that, on the one hand, good electrical insulation between the resistance layer 3 and the reactive layer 5 and, on the other hand, a good thermal connection between these two layers is ensured.
  • the insulation layer 4 also serves as a diffusion barrier or barrier between the resistance layer 3 and the reactive layer 5. Thus, no atoms or ions can migrate from one layer to the other and adversely change the material properties.
  • a reactive layer 5 is arranged on the insulation layer 4, which consists for example of zirconium or hafnium and has a thickness of approximately 500 nm to 1 ⁇ m. This reactive layer 5 must not be chosen too thin so that a sufficiently high energy input can take place.
  • the substrate 2 is advantageously designed as a silicon substrate, silicon dioxide substrate, ceramic, plastic (polyimide film) or as an integrated circuit (integrated circuit).
  • the substrate 2 has a thickness of approximately 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, with larger thicknesses such as, for example, plastic being advantageous.
  • An adhesive layer 9 is also advantageously provided between the substrate 2 and the resistance layer for better mechanical adhesion.
  • the introduction of the electrical energy into the resistance layer 3 can be carried out via electrical supply lines of the integrated circuit.
  • the contact surfaces 10 are no longer necessary.
  • the electrical energy is advantageously introduced via a charged capacitor onto the resistance layer 3 via the contact surfaces 10. Due to the electrical resistance of the resistance layer 3, Joule heat is generated by the flowing electrical current and the resistance layer heats up to a certain temperature, which can be a few 1000 ° C. depending on the material.
  • the insulation layer 4 electrically separates the reactive layer 5 from the resistance layer 3 in such a way that the reactive layer 5 does not contribute to the overall electrical resistance.
  • a reaction partner 6 is advantageously attached to the reactive layer 5 and initiates the exothermic reaction of the reactive layer 5.
  • the reaction partner 6 advantageously consists of copper oxide or manganese oxide and has a thickness of approximately 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • a pyrotechnic material (not shown) is provided on or above the reactant 6, which can be co-associated with the reactant 6 by the exothermic reaction of the reactive layer 5.
  • FIG. 4 illustrates a cross section of a bridge scale according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • a second reactive layer 50 is applied to the reaction partner 6.
  • a corresponding second reaction partner 60 is in turn provided on the second reactive layer 5. This sequence of reactive layers and the corresponding reactant can be continued as desired.
  • This multilayer structure increases the reaction surface or the interface of the reactive layers 5, 50 with the corresponding reaction partners 6, 60 and increases the reaction rate.
  • the reactants 6, 60 are advantageously made of the same material as the insulation layer 4, in particular as oxide layers of the material of the corresponding reactive layers 5, 50.
  • the pyrotechnic material is designed, for example, as zirconium potassium perchlorate (ZPP) with an ignition temperature of approximately 400 ° C.
  • ZPP zirconium potassium perchlorate
  • the insulation layers 4 can also be formed as oxide layers of the reactive material and / or the resistance material.
  • the multilayer structure shown in FIG. 4 can be expanded as desired.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brückenzünder (1), der eine Widerstandsschicht (3) mit einem vorbestimnten elektrischen Widerstand, die durch einen elektrischen Strom erwärmbar ist; eine elektrische Isolationsschicht (4), die auf der Widerstandsschicht (3) angeordnet ist und eine vorbestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweist; eine Reaktivschicht, die auf der Isolationsschicht angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht (4) die in der Widerstandsschicht (3) erzeugte Wärme an die Reaktivschicht (5) überträgt, wodurch diese exotherm reagiert; und eine pyrotechnische Schicht (7) aufweist, die auf oder oberhalb der Reaktivschicht (5) angeordnet und durch die exotherme Reaktion der Reaktivschicht (5) initiierbar ist.

Description

Brückenzünder
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brückenzünder, insbesondere einen reaktiven Brückenzünder.
Obwohl auf beliebige Brückenzünder anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf einen Brückenzünder für die Auslösung von Airbags und Gurtstraffern in Kraftfahrzeugen erläutert.
Dem Anmelder bekannt sind Brückenzünder, die aus einer Widerstandsschicht und einer darauf angeordneten Reaktivschicht bestehen, wobei die Widerstandsschicht mittels eines elektrischen Stromes erwärmt wird. Die ebenfalls er- wärmte Reaktivschicht reagiert exotherm und initiiert ein darüber liegendes pyrotechnisches Material.
Als nachteilhaft bei obigem bekannten Ansatz hat sich die Tatsache herausgestellt, dass der elektrische Widerstand des Brückenzünders bzw. der Widerstandsschicht nicht unabhängig von der Schichtdicke sowie dem Material der Reaktivschicht eingestellt werden kann, da sich diese beiden Schichten in elektrischem Kontakt miteinander befinden. Somit ist ein größerer Energieeintrag für eine Erzeugung der notwendigen Joulschen Wärme notwendig, um den reaktiven Brückenzünder zu zünden.
Außerdem sind unter Umständen mehrere Haftschichten zwi- sehen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht für eine mechanische Haftverbesserung erforderlich, welche die Prozesskosten zusätzlich erhöhen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht also allgemein darin, solche Brückenzünder zu schaffen, bei denen das pyrotechnische Material unter möglichst geringem Energieeintrag zündbar und zugleich der Widerstand der Zündbrücke über einen größeren Bereich einstellbar und nicht von der Schichtdicke der Reaktivschicht abhängig ist.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be- steht darin, dass der Brückenzünder eine Widerstandsschicht mit einem vorbestimmten elektrischen Widerstand, die durch einen elektrischen Strom erwärmbar ist; eine elektrische Isolationsschicht, die auf der Widerstandsschicht angeordnet ist und eine vorbestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweist; eine Reaktivschicht, die auf der Isolationsschicht angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht die in der Widerstandsschicht erzeugte Wärme an die Reaktivschicht überträgt, wodurch diese exotherm reagiert; und eine pyrotechnische Schicht aufweist, die auf oder oberhalb der Reaktiv- Schicht angeordnet und durch die exotherme Reaktion der Reaktivschicht initiierbar ist.
Der erfindungsgemäße Brückenzünder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, dass der Widerstand der Brücke über einen größeren Beieich einstellbar und von der Schichtdicke und dem Material der Reaktivschicht unabhängig ist. Somit bestimmt alleine der elektrische Widerstand der Widerstandsschicht den notwendigen Energieeintrag für ein Zünden des Brückenzünders. Die elektrische Trennung von Widerstandsschicht und Reaktivschicht durch die Isolationsschicht sorgt für eine Einstellung des elektrischen Widerstandes der Widerstandsschicht unabhängig von den Materialeigenschaften und der Schichtdicke der Reaktivschicht.
Zudem kann die Isolationsschicht gleichzeitig als Haftschicht zwischen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht dienen. Es entfallen zusätzliche Herstellungs- schritte zum Bilden einer solchen Haftschicht.
Die Isolationsschicht kann außerdem als Diffusionssperre zwischen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht verwendet werden, wodurch beispielsweise eine Diffusion von Atomen und/oder Ionen des Reaktivschichtmaterials in das Widerstandsmaterial verhindert wird. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Brückenzünders .
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Isolationsschicht als Oxid-Schicht, insbesondere als Kupferoxid- oder Siliziumdioxid-Schicht, ausgebildet. Diese Schichten mit vorbestimmter Dicke gewährleisten eine gute elektrische I- solation und gleichzeitig eine thermische Verbindung zwi- sehen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besitzt die Isolationsschicht eine Dicke von etwa 50 nm bis 100 nm. Solche Dicken müssen den entsprechenden Materialien derart angepasst werden, dass sie die vorgegebenen Eigenschaften erfüllen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die Widerstandsschicht insbesondere aus Palladium oder Nickel- Chrom.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die Reaktivschicht insbesondere aus Zirkonium oder Hafnium.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist auf der Widerstandsschicht eine Haftschicht, beispielsweise eine Titanschicht, angeordnet. Diese Haftschicht dient einer besseren mechanischen Haftung der Reaktivschicht bzw. der Isolationsschicht auf der Widerstandsschicht. Im günstigs- ten Fall kann die Isolationsschicht selber als Haftschicht zwischen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht dienen. Somit kann der Herstellungsschritt einer zusätzlichen Haftschicht eingespart werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wirkt ein Reaktionspartner für eine exotherme Reaktion der Reaktivschicht mit dieser zusammen. Dadurch wird eine zusätzliche Wärmemenge frei, die für eine Initiierung des pyrotechni- sehen Materials notwendig sein kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dient die Isolationsschicht als Reaktionspartner. Die Reaktivschicht reagiert beim Zusammenwirken mit beispielsweise einer Oxid- Schicht exotherm. Somit uss kein zusatzlicher Reaktionspartner hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist auf der Reaktivschicht ein Reaktionspartner, insbesondere eine 0- xid-Schicht, angeordnet. Dieser Reaktionspartner dient e- benfalls der Einleitung einer exothermen Reaktion der Reaktivschicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind für ei- ne mehrlagige Struktur mehrere Reaktivschichten und Reaktionspartner abwechselnd vorgesehen, wobei die Reaktionspartner insbesondere als Oxid-Schichten des Materials der entsprechenden Reaktivschichten ausgebildet sind. Dadurch ent¬ steht ein sandwichartiger Aufbau, welcher zu einer Verbes- serung des Reaktionsablaufs aufgrund der vergrößerten Reaktionsoberfläche beiträgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dient die Isolationsschicht als Diffusionssperre zwischen der Widerstandsschicht und der Reaktivschicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind elektrische Kontaktflächen, beispielsweise Goldplatten, für eine elektrische Versorgung der Widerstandsschicht mit dieser verbunden. Die Größe, Form und Material der Kontaktflächen sind den gewünschten elektrischen einzubringenden Energien angepasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Brückenzünder auf einem Substrat, beispielsweise einem Siliziumsubstrat, einer Keramik, einem Kunststoff oder einem integrierten Schaltkreis (integrated circuit IC), angeordnet. In dem Falle einer Anordnung des Brückenzünders auf einem integrierten Schaltkreis sind die Kontaktflächen nicht notwendig, da die Widerstandsschicht durch Stromzuführungen des integrierten Schaltkreises mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Somit vereinfacht sich der gesamte Aufbau und ein kompakteres Bauteil entsteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Widerstandsschicht brückenförmig ausgebildet. Dadurch kann der Widerstand der Widerstandsschicht erhöht und die Entwicklung Joulscher Wärme erhöht werden. ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Widerstandsschicht eines Brückenzünders gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Brückenzünder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Brückenzünder in Fig. 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Brückenzünders gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche o- der funktionsgleiche Komponenten. Fig. 1 illustriert eine Draufsicht auf eine Widerstands- schicht 3 eines Brückenzünders 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Widerstandsschicht 3 ist H-förmig ausgebildet und weist eine mittigseitige Brücke auf, die zwei quaderförmige Flächen 31 miteinander verbindet. Sie besteht vorteilhaft aus Palladium oder Nickel-Chrom. Palladium besitzt eine relativ schlechte Haftungseigenschaft, so dass auf der Widerstands- schicht 3 vorteilhaft eine Haftschicht 9 für eine bessere mechanische Haftung der Isolationsschicht 4 bzw. der Reaktivschicht 5 auf der Widerstandsschicht angeordnet ist.
Die Brücke 30 weist eine Dicke von etwa 100 nm bis 150 nm und Breiten- bzw. Längenabmessungen von etwa 30 μm bis 60 μm auf.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Quer- schnittsansicht eines Brückenzünders 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Auf den Flächen 31 der Widerstandsschicht 3 sind Kontaktflächen 10, vorteilhaft Gold-Kontaktflächen, für eine Zu- fuhr elektrischer Energie angebracht. Die Kontaktflächen 10 besitzen vorteilhaft Abmessungen von etwa 300 μm bis 500 μm. Auf der Brücke 30 der Widerstandsschicht 3 ist eine Isolationsschicht 4, vorteilhaft eine Oxid-Schicht 4, angeordnet. Die Isolationsschicht 4 ist vorteilhaft als Kupferoxid- oder Siliziumdioxid-Schicht ausgebildet und weist ei- ne Dicke von etwa 50 nm - 100 nm auf. Selbstverständlich können auch andere Isolationsmateπalien verwendet werden. Entscheidend ist lediglich, dass die Abmessungen und das Material der Isolationsschicht 4 derart gewählt sind, dass einerseits eine gute elektrische Isolation zwischen der Wi- derstandsschicht 3 und der Reaktivschicht 5 und andererseits eine gute thermische Verbindung zwischen diesen beiden Schichten gewährleistet ist.
Die Isolationsschicht 4 dient zusatzlich einer Diffusions- sperre bzw. -barπere zwischen der Widerstandsschicht 3 und der Reaktivschicht 5. Somit können keine Atome bzw. Ionen von der einen in die andere Schicht wandern und die Mateπ- aleigenschaften ungunstig verandern.
Wie in Figur 3 ersichtlich, ist auf der Isolationsschicht 4 eine Reaktivschicht 5 angeordnet, die beispielsweise aus Zirkonium oder Hafnium besteht und eine Dicke von etwa 500 nm bis 1 μm aufweist. Diese Reaktivschicht 5 darf nicht zu dünn gewählt werden, damit ein ausreichend hoher Ener- gieemtrag erfolgen kann.
Die oben beschriebene Anordnung kann sich, wie m Figur 3 ersichtlich, auf einem Substrat 2 befinden. Das Substrat 2 ist vorteilhaft als Siliziumsubstrat, Siliziumdioxid- Substrat, Keramik, Kunststoff (Polyimid-Folie) oder als integrierter Schaltkreis (integrated circuit) ausgebildet. Das Substrat 2 besitzt abhängig von seinem Material eine Dicke in etwa von 100 μm bis 500 μm, wobei auch größere Dicken wie beispielsweise bei Kunststoff vorteilhaft sind.
Vorteilhaft ist auch zwischen dem Substrat 2 und der Widerstandsschicht eine Haftschicht 9 für eine bessere mechani- sehe Haftung vorgesehen.
Im Falle der Anordnung des Brückenzünders 1 auf einem integrierten Schaltkreis 2 kann das Einbringen der elektrischen Energie in die Widerstandsschicht 3 über elektrische Zuführleitungen des integrierten Schaltkreises ausgeführt werden. Somit sind die Kontaktflächen 10 nicht weiter notwendig.
Vorteilhaft wird, wie in Figur 3 ersichtlich, die elektri- sehe Energie über einen aufgeladenen Kondensator über die Kontaktflächen 10 auf die Widerstandsschicht 3 eingebracht. Aufgrund des elektrischen Widerstandes der Widerstandsschicht 3 entsteht Joulsche Wärme durch den fließenden e- lektrischen Strom und die Widerstandsschicht erwärmt sich auf eine bestimmte Temperatur, die materialabhängig bei einigen 1000 °C liegen kann. Durch die Isolationsschicht 4 ist die Reaktivschicht 5 e- lektrisch von der Widerstandsschicht 3 derart getrennt, dass die Reaktivschicht 5 nicht zum elektrischen Gesamtwiderstand beitragt. Die Isolationsschicht 4 leitet aller- dmgs die m der Widerstandsschicht 3 erzeugte Joulsehe Warme an die Reaktivschicht 5 weiter, woraufhin diese exotherm reagiert.
Wie in Figur 3 erkennbar, ist auf der Reaktivschicht 5 vor- teilhaft ein Reaktionspartner 6 angebracht, der die exotherme Reaktion der Reaktivschicht 5 initiiert. Der Reaktionspartner 6 besteht vorteilhaft aus Kupferoxid oder Manganoxid und besitzt eine Dicke von etwa 1 μm bis 2 μm.
Auf oder oberhalb des Reaktionspartners 6 ist ein pyrotech- nisches Material (nicht dargestellt) vorgesehen, welches durch die exotherme Reaktion der Reaktivschicht 5 mit dem Reaktionspartner 6 mitiierbar ist.
Figur 4 illustriert einen Querschnitt eines Bruckenzunders gemäß einem zweiten Ausfu rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Unterschied zum ersten Ausfuhrungsbeispiel gemass den Figuren 2 und 3 ist auf dem Reaktionspartner 6 eine zweite Reaktivschicht 50 angebracht. Auf der zweiten Reaktivschicht 5 wiederum ist ein entsprechender zweiter Reaktionspartner 60 vorgesehen. Diese Abfolge von Reaktivschicht und entsprechendem Reaktionspartner kann beliebig fortgeführt werden.
Durch diese mehrlagige Struktur wird die Reaktionsoberfla- ehe bzw. das Interface der Reaktivschichten 5, 50 mit den entsprechenden Reaktionspartnern 6, 60 vergrößert und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht.
Die Reaktionspartner 6, 60 sind vorteilhaft aus dem selben Material wie die Isolationsschicht 4, insbesondere als 0- xidschichten des Materials der entsprechenden Reaktivschichten 5, 50, hergestellt.
Das pyrotechmsche Material ist beispielsweise als Zirkoni- um-Potassium-Perchlorat (ZPP) mit einer Zundtemperatur von etwa 400°C ausbildet.
Im folgenden sollen Zahlenbeispiele wiedergegeben und em Gefühl für die entsprechenden Größenordnungen geschaffen werden. In der Widerstandsschicht 3 mit einem elektrischen Widerstand von einigen Ohm fließt beispielhaft durch die Entladung eines Kondensators eine Stromstarke von etwa 3 A für eine Zeitspanne von ca. 10 μs, wobei über der Brücke 30 der Widerstandsschicht 3 eine Temperatur von bis zu 3000°C erzeugt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfuh- rungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Insbesondere lassen sich die Isolationsschichten 4 auch als Oxidschichten des Reaktivmaterials und/oder des Widerstandmaterials ausbilden.
Ferner ist der in Figur 4 dargestellte mehrlagige Aufbau beliebig erweiterbar.

Claims

BrückenzünderPATENTANSPRÜCHE
1. Brückenzünder (1) mit: einer Widerstandsschicht (3) mit einem vorbestimmten elekt- rischen Widerstand, die durch einen elektrischen Strom erwärmbar ist; einer elektrischen Isolationsschicht (4), die auf der Widerstandsschicht (3) angeordnet ist und eine vorbestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweist; einer Reaktivschicht (5) , die auf der Isolationsschicht angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht (4) die in der Widerstandsschicht (3) erzeugte Wärme an die Reaktivschicht (5) überträgt, wodurch diese exotherm reagiert; und mit einer pyrotechnischen Schicht (7), die auf oder oberhalb der Reaktivschicht (5) angeordnet und durch die exotherme Reaktion der Reaktivschicht (5) initiierbar ist.
2. Brückenzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) als Oxid-Schicht, insbesondere als Kupferoxid- oder Silizumdioxid-Schicht, ausgebildet ist.
3. Brückenzünder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) eine Dicke von etwa 50 nm bis 100 nm besitzt.
4. Brückenzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht (3) insbesondere aus Palladium oder Nickel-Chrom ausgebildet ist.
5. Brückenzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivschicht (5) insbesondere aus Zirkonium oder Hafnium ausgebildet ist.
6. Brückenzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder unter der Widerstandsschicht (3) eine Haftschicht (9), beispielsweise eine Titanschicht, angeordnet ist.
7. Brückenzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) als
Haftschicht (9) zwischen der Widerstandsschicht (3) und der Reaktivschicht (5) dient.
8. Brückenzünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktionspartner (6) für die exotherme Reaktion der Reaktivschicht (5) mit dieser zusammenwirkt .
9. Bruckenzunder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) als Reaktionspartner (6) dient .
10. Bruckenzunder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Reaktivschicht (5) ein Reaktionspartner (6), insbesondere eine Oxid-Schicht, angeordnet ist.
11. Bruckenzunder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für eine mehrlagige Struktur mehrere Reaktivschichten (5; 50) und Reaktionspartner (6; 60) abwechselnd vorgesehen sind, wobei die Reaktionspartner (6; 60) insbesondere als Oxid-Schichten des Materials der entsprechenden Reaktivschichten (5; 50) ausgebildet sind.
12. Bruckenzunder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) als Diffusionssperre zwischen der Widerstandsschicht (3) und der Reaktivschicht (5) dient.
13. Bruckenzunder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Kontaktflächen (10), beispielsweise Goldplatten, für eine elektrische Versorgung der Widerstandsschicht (3) mit dieser verbunden sind.
14. Bruckenzunder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bruckenzunder (1) auf ei- nem Substrat (2), beispielsweise einem Silizium- oder Siliziumdioxid-Substrat, einer Keramik, einem Kunststoff oder einem integrierten Schaltkreis (integrated circuit) , angeordnet ist.
15. Brückenzünder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis die Widerstands- schicht (3) mit elektrischer Energie versorgt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht (3) brü- ckenförmig ausgebildet ist.
EP02727258A 2001-03-31 2002-03-21 Brückenzünder Withdrawn EP1377791A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10116189 2001-03-31
DE10116189A DE10116189A1 (de) 2001-03-31 2001-03-31 Brückenzünder
PCT/DE2002/001022 WO2002079713A1 (de) 2001-03-31 2002-03-21 Brückenzünder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1377791A1 true EP1377791A1 (de) 2004-01-07

Family

ID=7679966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02727258A Withdrawn EP1377791A1 (de) 2001-03-31 2002-03-21 Brückenzünder

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6810815B2 (de)
EP (1) EP1377791A1 (de)
JP (1) JP4029045B2 (de)
DE (1) DE10116189A1 (de)
WO (1) WO2002079713A1 (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT413097B (de) * 2004-06-29 2005-11-15 Hirtenberger Automotive Safety Beschichtung, insbesondere für die zündbrücke eines zünders
EP1798512B1 (de) * 2004-10-04 2011-08-10 Nipponkayaku Kabushikikaisha Halbleiterbrückenschaltungsvorrichtung und diese enthaltende zündvorrichtung
JP2006138510A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Nippon Kayaku Co Ltd 無起爆薬電気雷管
EP1933108B1 (de) * 2005-09-07 2014-03-26 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Halbleiterbrücke, zündvorrichtung und gasgenerator
US7581496B2 (en) * 2006-10-16 2009-09-01 Reynolds Systems, Inc. Exploding foil initiator chip with non-planar switching capabilities
US8573122B1 (en) 2006-05-09 2013-11-05 Reynolds Systems, Inc. Full function initiator with integrated planar switch
JP4714669B2 (ja) * 2006-12-01 2011-06-29 日本化薬株式会社 ヘッダーアッシー、スクイブならびにエアバッグ用ガス発生装置およびシートベルトプリテンショナー用ガス発生装置
DE102007022071A1 (de) * 2007-05-08 2008-11-13 Sdi Molan Gmbh & Co. Kg Zünder für pyrotechnische Wirkmassen
DE102007025876A1 (de) * 2007-06-01 2008-12-04 Sdi Molan Gmbh & Co. Kg Zünder für pyrotechnische Wirkmassen ohne Zündbrücke
US8276516B1 (en) 2008-10-30 2012-10-02 Reynolds Systems, Inc. Apparatus for detonating a triaminotrinitrobenzene charge
CN103396282B (zh) * 2013-07-31 2016-03-30 电子科技大学 一种薄膜桥式点火器
CN103499245A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 成都市宏山科技有限公司 用于发火的半导体桥
CN106170675B (zh) * 2013-11-07 2020-03-31 萨博股份公司 电雷管及用于生产电雷管的方法
WO2015148437A1 (en) * 2014-03-24 2015-10-01 Battelle Memorial Institute Reactive semiconductor bridge with oxide overcoat
CN104976925A (zh) * 2015-06-08 2015-10-14 南京理工大学 一种含能半导体桥及其制备方法
US9500448B1 (en) * 2015-06-09 2016-11-22 Reynolds Systems, Inc. Bursting switch
DE102015222939A1 (de) * 2015-11-20 2017-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Elektrische Überbrückungseinrichtung zum Überbrücken elektrischer Bauelemente, insbesondere einer Energiequelle oder eines Energieverbrauchers
US10042397B2 (en) 2016-02-18 2018-08-07 Battelle Energy Alliance, Llc. Energetic potting materials, electronic devices potted with the energetic potting materials, and related methods
US20170245368A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-24 Battelle Energy Alliance, Llc. Electronic circuits comprising energetic substrates and related methods
CN107121035B (zh) * 2017-06-28 2018-08-21 电子科技大学 一种高能量转换率复合含能薄膜桥
CN111174652B (zh) * 2019-09-30 2022-09-27 深圳市开步电子有限公司 一种起爆电阻及爆破装置
CN112254586A (zh) * 2020-09-03 2021-01-22 北京大学 一种复合含能薄膜半导体桥

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3134329A (en) * 1962-05-10 1964-05-26 Thiokol Chemical Corp Exploding bridgewire coating
EP0510551A2 (de) * 1991-04-24 1992-10-28 Dynamit Nobel Aktiengesellschaft Brücken-Zündmittel
US5285727A (en) * 1992-04-02 1994-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Semiconductor ignitor

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3669022A (en) * 1970-08-05 1972-06-13 Iit Res Inst Thin film device
US3882323A (en) * 1973-12-17 1975-05-06 Us Navy Method and apparatus for protecting sensitive information contained in thin-film microelectonic circuitry
DE2701373C2 (de) * 1977-01-14 1982-12-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Verfahren zum Herstellen einer Widerstandsschicht von Metallschichtzündmitteln
SE427216B (sv) * 1979-09-03 1983-03-14 Bofors Ab Eltenddon, foretredesvis for artilleriammunition
US4585529A (en) * 1981-12-02 1986-04-29 Toyo Kohan Co., Ltd Method for producing a metal lithographic plate
FR2538207B1 (fr) * 1982-12-15 1985-08-16 Electro Resistance Procede pour la fabrication d'un circuit electrique destine a la mise a feu d'un dispositif pyrotechnique et circuit ainsi obtenu
US4484960A (en) * 1983-02-25 1984-11-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company High-temperature-stable ignition powder
US4602565A (en) * 1983-09-26 1986-07-29 Reynolds Industries Inc. Exploding foil detonator
GB2190730B (en) * 1986-05-22 1990-10-24 Detonix Close Corp Detonator firing element
GB8712789D0 (en) * 1986-06-25 1989-10-18 Secr Defence Pyrotechnic train
GB2224729B (en) * 1986-06-25 1990-07-25 Secr Defence Pyrotechnic train
US4729315A (en) * 1986-12-17 1988-03-08 Quantic Industries, Inc. Thin film bridge initiator and method therefor
JPH0792358B2 (ja) * 1987-09-14 1995-10-09 日本工機株式会社 電気式点火装置用点火器
US4862803A (en) * 1988-10-24 1989-09-05 Honeywell Inc. Integrated silicon secondary explosive detonator
US4893563A (en) * 1988-12-05 1990-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Monolithic RF/EMI desensitized electroexplosive device
US4976200A (en) * 1988-12-30 1990-12-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Tungsten bridge for the low energy ignition of explosive and energetic materials
US5074035A (en) * 1989-07-19 1991-12-24 Excello Circuits Method of making thin film laminate printed circuit
US5080016A (en) * 1991-03-20 1992-01-14 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Hydrogen loaded metal for bridge-foils for enhanced electric gun/slapper detonator operation
US5370053A (en) * 1993-01-15 1994-12-06 Magnavox Electronic Systems Company Slapper detonator
FR2704944B1 (fr) * 1993-05-05 1995-08-04 Ncs Pyrotechnie Technologies Initiateur électro-pyrotechnique.
US5385097A (en) * 1993-07-16 1995-01-31 At&T Corp. Electroexplosive device
IL109841A0 (en) * 1994-05-31 1995-03-15 Israel State Monolithic semiconductor igniter for explosives and pyrotechnic mixtures and process for its manufacture
US5479860A (en) * 1994-06-30 1996-01-02 Western Atlas International, Inc. Shaped-charge with simultaneous multi-point initiation of explosives
US5847309A (en) * 1995-08-24 1998-12-08 Auburn University Radio frequency and electrostatic discharge insensitive electro-explosive devices having non-linear resistances
US6327978B1 (en) * 1995-12-08 2001-12-11 Kaman Aerospace Corporation Exploding thin film bridge fracturing fragment detonator
US5732634A (en) * 1996-09-03 1998-03-31 Teledyne Industries, Inc. Thin film bridge initiators and method of manufacture
US6199484B1 (en) * 1997-01-06 2001-03-13 The Ensign-Bickford Company Voltage-protected semiconductor bridge igniter elements
DE19704097A1 (de) * 1997-02-04 1998-08-06 Wickmann Werke Gmbh Elektrisches Sicherungselement
US5831203A (en) * 1997-03-07 1998-11-03 The Ensign-Bickford Company High impedance semiconductor bridge detonator
US6553911B1 (en) * 1997-04-30 2003-04-29 Erico International Corporation Exothermic reactions and methods
DE19732380B4 (de) * 1997-07-25 2005-04-14 Conti Temic Microelectronic Gmbh Anzündelement für pyrotechnische Wirkmassen mit einer Dämmschicht
US6178888B1 (en) * 1998-01-20 2001-01-30 Eg&G Star City, Inc. Detonator
US6234081B1 (en) * 1999-03-19 2001-05-22 Eg&G, Inc. Shaped bridge slapper
DE19940201C1 (de) * 1999-08-25 2001-01-11 Daimler Chrysler Ag Pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung
JP3175051B2 (ja) * 1999-10-14 2001-06-11 昭和金属工業株式会社 電気発火式イニシエータ
FR2800865B1 (fr) * 1999-11-05 2001-12-07 Livbag Snc Initiateur pyrotechnique a filament photograve protege contre les decharges electrostatiques

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3134329A (en) * 1962-05-10 1964-05-26 Thiokol Chemical Corp Exploding bridgewire coating
EP0510551A2 (de) * 1991-04-24 1992-10-28 Dynamit Nobel Aktiengesellschaft Brücken-Zündmittel
US5285727A (en) * 1992-04-02 1994-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Semiconductor ignitor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO02079713A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20030164106A1 (en) 2003-09-04
WO2002079713A1 (de) 2002-10-10
DE10116189A1 (de) 2002-10-10
US6810815B2 (en) 2004-11-02
JP2004518939A (ja) 2004-06-24
JP4029045B2 (ja) 2008-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1377791A1 (de) Brückenzünder
DE102010060831B4 (de) Bondmaterial mit exotherm reaktiven Heterostrukturen und Verfahren zum Befestigen mittels einer damit hergestellten Bondverbindung
DE69732650T2 (de) Halbleiter brückenelement mit oberflächenverbindung, vorrichtungen und verfahren
WO2002020211A1 (de) Lötmittel zur verwendung bei diffusionslötprozessen sowie verfahren zur herstellung von lötverbindungen unter verwendung des lötmittels
EP1514459B1 (de) Metall-keramik-substrat für elektische schaltkreise- oder module, verfahren zum herstellen eines solchen substrates sowie modul mit einem solchen substrat
EP2345095B1 (de) Piezoaktor in Vielschichtbauweise und Verfahren zur Befestigung einer Aussenelektrode bei einem Piezoaktor
DE102017203493A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines thermoelektischen Moduls
DE102013102540A1 (de) Metall-Keramik-Substrat, Modulanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
WO2005011908A1 (de) Verfahren zur erzeugung von verbindungen in der mikroelektronik
EP0914587B1 (de) Dünnschichtanzündelement für pyrotechnische wirkmassen und verfahren zu dessen herstellung
EP1040311B1 (de) Integrierte schaltungsanordnung zum aufheizen von zündmaterial sowie verwendung einer solchen integrierten schaltungsanordnung
EP0862209B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
WO2015036908A2 (de) Fügeverfahren, gefüge- und/oder materialzusammensetzungsänderungs-verfahren, sicherungsverfahren, fügemittel und sicherheitssystem unter verwendung reaktiver materialsysteme
DE112019002610T5 (de) Integriertes Heizgerät und Verfahren zur Herstellung
DE19732380B4 (de) Anzündelement für pyrotechnische Wirkmassen mit einer Dämmschicht
EP1042809B1 (de) Integrierte schaltungsanordnung sowie verwendung einer solchen schaltungsanordnung
DE102004004737A1 (de) Piezoaktor und ein Verfahren zu dessen Herstellung
EP0559035B1 (de) Lötverbindung zwischen einer auf einer Glasscheibe eingebrannten Leitmetallschicht und einem Stromanschlusselement
DE60118581T2 (de) Elektrischer brückenzünder mit einer mehrschichtigen brücke und herstellungsverfahren dieser brücke
DE2546443C3 (de) Zusammengesetzte Mikroschaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4030055A1 (de) Verfahren zum herstellen einer schaltung
DE10223524A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung und eine nach dem Verfahren erhältliche Vorrichtung
DE19928188B4 (de) Piezoelement mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102011107852A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Anzünders mit einem Widerstandsdraht und Gasgenerator mit solchem Anzünder
EP1627425B1 (de) Verfahren zum herstellen einer chipanordnung und lack mit magnetisch leitfähigen partikeln zur elektrischen kontaktierung der chips

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20031031

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100308

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20111018