NO302593B1

NO302593B1 - Teeth for initiating explosive caps

Info

Publication number: NO302593B1
Application number: NO920528A
Authority: NO
Inventors: Sven Dahmberg; Elof Joensson; Per Lilius; Ingemar Olsson; Hjalmar Hesselbom; Rolf Wennergren
Original assignee: Nitro Nobel Ab
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1998-03-23
Also published as: NO920528D0; NO920528L

Description

Foreliggende opprinnelse angar -en tenner ror initiering av sprenghetter som i det minste omfatter én drivladning i en kapsling. Present origin concerns -an igniter or initiation of blasting caps which at least comprise one propellant charge in an enclosure.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en tenner av denne type cg med elektronisk forsinkelse av tennsignalene. More specifically, the invention concerns an igniter of this type cg with electronic delay of the ignition signals.

Ved de fleste sprengningsarbeider utisses forsk jeiiig-e ladninger i en salve sekvensielt, og med en viss tidsforsinkelse mellom de enkelte ladninger eller iadningsgrupper. Dette gir mulighet for kontroll av fjellets bevegelser under sprengningen for for eksempel å opprettholde en fri ekspansjons flate fer samtlige ladninger i salven, påvirke fragmentering og kastlengce samt kontroll av bakkevibrasjonene. In most blasting operations, different charges are fired in a burst sequentially, and with a certain time delay between the individual charges or charge groups. This allows for control of the rock's movements during the blasting, for example to maintain a free expansion surface for all the charges in the salvo, influence fragmentation and throw length as well as control the ground vibrations.

Forsinkelsen oppnås konvensjonelt ved hjelp av et pyroteknisk forsinkelseselement anordnet i sprenghetten og hvis lengde og brennhastighet bestemmer forsinkelsestiden. Siden forsinkelseselementet tennes av initieringssignalene brenner det med en forhåndsbestemt hastighet og initierer deretter kaps Un-gens sprengladning. En viss tidsspredning er imidlertid uunn-gåelig selv ved presist fremstilte pyrotekniske elementer, og når det kreves et større antall forskjellige forsinkelser må forsinkelsessatser av ulik pyroteknisk sammensetning og brennhastighet benyttes, hvilket øker risikoen for uønsket spredning på grunn av de forskjellige satsers ulike eldingsegenskaper. The delay is achieved conventionally by means of a pyrotechnic delay element arranged in the blasting cap and whose length and firing rate determine the delay time. Since the delay element is ignited by the initiation signals, it burns at a predetermined rate and then initiates the cap Un-gen's explosive charge. However, a certain time dispersion is unavoidable even with precisely manufactured pyrotechnic elements, and when a larger number of different delays are required, delay batches of different pyrotechnic composition and burning speed must be used, which increases the risk of unwanted dispersion due to the different aging properties of the different batches.

Kommersiell fremstilling av elektronikksprenghetter Commercial manufacture of electronics blasting caps

har latt vente på seg av flere grunner, og kravet til has been delayed for a number of reasons, and the demand for

sikker tenning setter bl.a. en grense for mulighetene av å redusere størrelsen og det elektriske energibehov for tennperlen. Nøyaktigheten av den elektriske tidsforsinkelse reduseres som følge av dødtid og tilhørende tidsspredning hos de øvrige deler i tennkjeden såsom tennperle og ladningene i sprenghettens kapsling. Muligheten for å redusere responstiden for tennperlen vil begrenses av strømkildens kapasitet. I og for seg ønskelig miniatyrisering av elektronikken vil imidlertid øke følsom-heten for statisk elektrisitet og andre forstyrrelser som i sprengningsteknisk sammenheng representerer et sikkerhets-problem. De mekanisk følsomme elektroniske komponenter gjør det også vanskelig å foreta sluttmontering av sprenghetten og spesielt reduseres muligheten for enkel lokal montering av prefabrikerte deler. safe ignition sets i.a. a limit to the possibilities of reducing the size and the electrical energy requirement for the spark bead. The accuracy of the electrical time delay is reduced as a result of dead time and the associated time spread in the other parts of the ignition chain, such as the ignition bead and the charges in the blasting cap housing. The possibility of reducing the response time of the ignition bead will be limited by the power source's capacity. In and of itself, miniaturization of the electronics, which is desirable, will, however, increase the sensitivity to static electricity and other disturbances which, in the context of blasting techniques, represent a safety problem. The mechanically sensitive electronic components also make final assembly of the blasting cap difficult and in particular reduce the possibility of easy local assembly of prefabricated parts.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere eller redusere de problemer som nå er nevnt. Spesielt har oppfinnelsen til hensikt å tilveiebringe en nøyaktig elektronisk tenner for sprenghetter og med lav pris. Et annet formål er å kunne tilby en tenner med små dimensjoner som er tilpasset de allerede forekommende sprenghettemål. Ytterligere et formål er å kunne tilby en tenner med en god elektrisk og mekanisk sammenkopling av de enkelte komponenter i elektronikk-delen, hvorved det oppnås en god håndterbarhet og vibrasjons-motstandsdyktighet. Ytterligere et formål er å kunne tilby en tenner med liten følsomhet overfor forstyrrelser. Nok et formål er å kunne fremby en tenner som kan håndteres og transpor-teres uavhengig og som egner seg for enkel sluttmontering sam-men med sprenghettens øvrige elementer. Endelig er det et formål med oppfinnelsen å kunne tilveiebringe en tenner som har en tennperle med sikker tenning, lavt energibehov og liten og konstant egenforsinkelse. An object of the present invention is to eliminate or reduce the problems now mentioned. In particular, the invention aims to provide an accurate electronic igniter for blasting caps and at a low price. Another purpose is to be able to offer an igniter with small dimensions that is adapted to the already existing blasting cap dimensions. A further purpose is to be able to offer an igniter with a good electrical and mechanical connection of the individual components in the electronics part, whereby good manageability and vibration resistance is achieved. A further object is to be able to offer an igniter with little sensitivity to disturbances. Another purpose is to be able to offer an igniter which can be handled and transported independently and which is suitable for easy final assembly together with the blasting cap's other elements. Finally, it is an aim of the invention to be able to provide an igniter which has an ignition bead with safe ignition, low energy requirement and small and constant self-delay.

Alt dette anses oppnådd med den tenner som er angitt i de etterfølgende patentkrav. All this is considered achieved with the teeth specified in the subsequent patent claims.

Elektronikkdelens komponenter monteres på et fortrinnsvis fleksibelt substrat med påtrykt ledningsmønster. De komponenter som er tilpasset direkte montering på et substrat kalles i mikroutførelse gjerne brikker (chips) og behøver normalt ingen innkapsling, men har direkte forbindelse mellom de enkelte brikkers tilkoplingsflater og substratets overflate. The electronics part's components are mounted on a preferably flexible substrate with a printed wiring pattern. The components which are suitable for direct mounting on a substrate are often called chips in micro-design and normally do not require encapsulation, but have a direct connection between the connection surfaces of the individual chips and the surface of the substrate.

En komplett tenner kan betraktes som en innkapslet sammenstilling av tennsats og elektronikkenhet. A complete igniter can be considered an encapsulated assembly of igniter set and electronics unit.

Tennsatsen, dvs. tennbro og tennladning, plasseres ifølge oppfinnelsen direkte på en brikkeoverflate. Ved dette kan størrelsen av disse komponenter reduseres, den mekaniske stabi-litet økes, følsomheten overfor støy, energibehov og responstid reduseres, bl.a. ved at ekstern ledningsføring mellom substrat og brikke unngås. Plasseringen gir god mekanisk stabi-litet og pålitelig heft mellom tennladning og tennbro. Dersom tennsatsen plasseres på samme side som brikkens innlagte mikrokretser forenkles fremstillingen av tennbroen, særlig dersom denne fremstilles i samme produksjonstrinn som de andre nødven-dige strukturer på overflaten. Plasseringen er godt forenlig med anvendelse av ukapslede brikker og montering mot kontakt- According to the invention, the ignition kit, i.e. ignition bridge and ignition charge, is placed directly on a chip surface. In this way, the size of these components can be reduced, the mechanical stability increased, the sensitivity to noise, energy demand and response time reduced, i.a. in that external wiring between substrate and chip is avoided. The location provides good mechanical stability and reliable adhesion between the ignition charge and the ignition bridge. If the fuse is placed on the same side as the embedded microcircuits of the chip, the production of the fuze bridge is simplified, especially if this is produced in the same production step as the other necessary structures on the surface. The location is well compatible with the use of unencapsulated chips and mounting against contact

flater rundt et hull som i substratet blottlegger tennsatsen. surfaces around a hole which in the substrate exposes the igniter.

Et fleksibelt substrat gir således mulighet til god styring A flexible substrate thus allows for good control

av en gnistskur i retning mot sprenghettens primærspreng-ladning. of a shower of sparks in the direction of the blasting cap's primary explosive charge.

Ytterligere formål og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den beskrivelse som nå følger. Further purposes and advantages of the invention will be apparent from the description that now follows.

Oppfinnelsens tenner vil kunne anvendes for The teeth of the invention will be able to be used for

samtlige typer sprenghetter hvor det ønskes all types of blasting caps where desired

en forsinkelse eller en mulighet til forsinkelse og hvor et elektrisk initieringsmoment inngår i tennforløpet. Etter den elektriske initiering tennes en eksplosiv drivladning av et høyeksplosivt sekundærsprengstoff såsom PETN, RDX, HMX, Tetryl, TNT etc., eventuelt med mellomliggende tenntrinn i form av for eksempel primærsprengstoff såsom blyazid, kvikksølvfulminat, trinitroresorcinat, diazodinitrofenolat, blystyfnat etc. De fordeler som er nevnt ovenfor er av størst betydning når det gjelder sivile sprenghetter, og oppfinnelsen vil beskrives i tilknytning til sivil anvendelse. Sivile sprenghetter koples ofte i nettverk med krav på forskjellige forsinkelser i de forskjellige deler. a delay or a possibility of a delay and where an electrical initiation moment is included in the ignition sequence. After the electrical initiation, an explosive propellant charge of a high-explosive secondary explosive such as PETN, RDX, HMX, Tetryl, TNT etc. is ignited, possibly with an intermediate ignition stage in the form of, for example, a primary explosive such as lead azide, mercury fulminate, trinitroresorcinate, diazodinitrophenolate, lead styphnate etc. is mentioned above is of greatest importance when it comes to civilian blasting caps, and the invention will be described in connection with civilian application. Civilian blasting caps are often connected in networks with requirements for different delays in the different parts.

En tenner for initiering av de hittil nevnte typer sprenghetter bør omfatte en elektrisk aktiverbar tennsats, også ofte benevnt tennperle, en strømkilde som koples til denne via en tilkoplingsanordning, samt en elektronisk forsinkelses-enhet som på sin side bør omfatte en signaldekoder innrettet for å kunne skille ut et startsignal, og dette startsignal overføres deretter til tenneren via en ekstern signalledning. An igniter for initiating the types of blasting caps mentioned so far should comprise an electrically activatable igniter set, also often referred to as an ignition bead, a power source which is connected to this via a connection device, as well as an electronic delay unit which in turn should comprise a signal decoder designed to be able isolate a start signal, and this start signal is then transmitted to the igniter via an external signal line.

Tilkoplingsanordningen er innrettet for å forbinde strømkilden med tennperlen når tennsignalet ankommer, for deretter å kunne sette igang aktivering av tennperlen ad elektrisk vei, hvorved det i tenneren inngår i det minste én mikrokretsbrikke av halvledermateriale. For å gi mulighet for forskjellige tidsforsinkelser i en rekke sprenghetter som er sammenkoplet i nettverk kan hver enkelt på forhånd være innrettet for å gi separat forsinkelse eller fortrinnsvis være utformet slik at de i avhengighet av den aktuelle sammenkopling eller sprengning kan programmeres til ønsket forsinkelse. The connection device is designed to connect the current source to the ignition bead when the ignition signal arrives, in order to then initiate activation of the ignition bead electrically, whereby at least one microcircuit chip of semiconductor material is included in the igniter. In order to allow for different time delays in a number of blasting caps that are interconnected in a network, each individual can be arranged in advance to provide a separate delay or preferably be designed so that depending on the connection or blasting in question, they can be programmed to the desired delay.

Kretsløsningen for å utføre disse funksjoner kan varieres innen vide grenser, og den foreliggende oppfinnelse begrenses ikke i så henseende. Kjente kretsutførelser vil for eksempel fremgå av patentskriftene US-PS 4 145 970, 4 324 182, 4 328 751 og 4 445 435, samt EPO PS 0 147 688, og disse patent-skrifter skal her tas med som referanse. The circuit solution for performing these functions can be varied within wide limits, and the present invention is not limited in this respect. Known circuit designs will appear, for example, in the patent documents US-PS 4 145 970, 4 324 182, 4 328 751 and 4 445 435, as well as EPO PS 0 147 688, and these patent documents shall be included here as a reference.

Ifølge et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse benyttes et fleksibelt substrat med etset kretsmønster for mekanisk og elektrisk forbindelse av en brikke med f.eks. en ekstern signalleder og/eller en eller flere øvrige elektriske komponenter i tenneren. Eksempel på slike øvrige komponenter er andre brikker, den elektrisk aktiverbare tennperle, strøm-kilden, omvandlingskretser for inngående signaler, beskyttelses-elementer såsom motstander, skilletransformator, gnistgap, andre spenningsbegrensende organer, organer for jording av sprenghettekapslingen etc. Normalt ligger både strømkilden og brikken på filmen, og fortrinnsvis inngår ikke mer enn én brikke i kretsen. According to one aspect of the present invention, a flexible substrate with an etched circuit pattern is used for mechanical and electrical connection of a chip with e.g. an external signal conductor and/or one or more other electrical components in the igniter. Examples of such other components are other chips, the electrically activatable ignition bead, the power source, conversion circuits for incoming signals, protective elements such as resistors, isolating transformer, spark gap, other voltage limiting devices, devices for grounding the blasting cap casing, etc. Normally, both the power source and the chip are located on the film, and preferably no more than one chip is included in the circuit.

Av plassgrunner er det ønskelig å plassere så mange av krets funksjonene som mulig på brikken, men andre avveininger må også foretas. I prinsippet plasseres i alle fall lav-effektskretsene såsom dekoder- og forsinkelseskretser på brikken, mens høyeffektkretsene såsom strømkilde, beskyttelses-kretser og tilkoplingsanordninger for tennperler samt øvrige komponenter som ikke kan utføres i halvledermateriale, såsom krystalloscillator etc. plasseres utenfor. For reasons of space, it is desirable to place as many of the circuit's functions as possible on the chip, but other considerations must also be made. In principle, in any case, the low-power circuits such as decoder and delay circuits are placed on the chip, while the high-power circuits such as power source, protection circuits and connection devices for spark beads as well as other components that cannot be made in semiconductor material, such as crystal oscillator etc. are placed outside.

Brikken kan fremstilles ved hjelp av kjent teknikk såsom bipolar teknikk eller fortrinnsvis CMOS-teknikk for å The chip can be produced using known techniques such as bipolar technique or preferably CMOS technique to

redusere energibehovet under drift. reduce the energy requirement during operation.

Brikken eller brikkene kan loddes til frie flater The chip or chips can be soldered to free surfaces

på substratets overside eller på dets underside etter at bena er ført gjennom hull i substratet. Som nevnt ovenfor er det imidlertid fordelaktig å kople brikkens kontaktflater mest mulig direkte til substratet, hvorved det bl.a. muliggjøres anvendelse av helt eller delvis ukapslede brikker. on the upper side of the substrate or on its underside after the legs have been passed through holes in the substrate. As mentioned above, however, it is advantageous to connect the chip's contact surfaces as directly as possible to the substrate, whereby it i.a. enable the use of fully or partially unencapsulated chips.

En foretrukket måte å anordne forbindelsen er ved hjelp av kjent TAB-teknikk (Tape Automated Bonding), slik som f.eks. beskrevet i 0'Neill: "The Status of Tape Automated Bonding", Semiconductor International, Februar 1981, eller Small: "Tape Automated Bonding and its Impact on the PWB", Circuit World, Vol. 10, nr. 3, 1984, idet disse artikler skal tas med som referanse i den foreliggende beskrivelse. I denne sammenheng er det av betydning at forbindelsen utført på denne måte blir sterk og motstandsdyktig overfor vibrasjon, i tillegg til de rent produksjonsmessige fordeler. Kretsmønsteret på substratet utformes med kontaktflater som i størrelse og plassering er tilpasset direkte anlegg mot brikkens kontaktflater. A preferred way of arranging the connection is by means of the known TAB technique (Tape Automated Bonding), such as e.g. described in 0'Neill: "The Status of Tape Automated Bonding", Semiconductor International, February 1981, or Small: "Tape Automated Bonding and its Impact on the PWB", Circuit World, Vol. 10, No. 3, 1984, as these articles are to be included as a reference in the present description. In this context, it is important that the connection made in this way becomes strong and resistant to vibration, in addition to the purely production advantages. The circuit pattern on the substrate is designed with contact surfaces which, in size and location, are suitable for direct contact with the chip's contact surfaces.

Om det ønskes kan den blottlagte brikke og dens til-koplinger etter forbindelsen forsegles med for eksempel en silikonelastomer eller epoksypolymer. If desired, the exposed chip and its connections can be sealed after the connection with, for example, a silicone elastomer or epoxy polymer.

Den tennkjede som skal føre til detonasjon av sprenghettens drivladning startes med en eller annen form av elektrisk initiering hvorved gjerne en motstand tilfører et eksplosivt, brennbart eller på annen måte reaktivt materiale i en tennsats tilstrekkelig med varme for initiering av reaksjonen. Initie-ringen kan være varmeavhengig eller baseres på en støtbølge, eller en kombinasjon av mekanismer såsom ved gnister eller lys-buer kan forutsettes. Eksploderende film eller tråd kan anvendes, men fortrinnsvis forsterkes varmeutviklingen med et kjemisk reaktivt materiale, f.eks. ved at det i tennbroen er anordnet vekselvis oksyderende og reduserende midler såsom kobberoksyd og aluminium, eller metallsjikt som ved oppvarming legeres under varmeutvikling, såsom aluminium i kombinasjon med palladium eller platina. The ignition chain that will lead to the detonation of the blasting cap's propellant charge is started with some form of electrical initiation whereby a resistor usually supplies an explosive, flammable or otherwise reactive material in an ignition charge with sufficient heat to initiate the reaction. The initiation can be heat-dependent or based on a shock wave, or a combination of mechanisms such as sparks or electric arcs can be assumed. Explosive film or wire can be used, but preferably the heat generation is enhanced with a chemically reactive material, e.g. in that the ignition bridge is arranged alternately with oxidizing and reducing agents, such as copper oxide and aluminium, or a metal layer which, when heated, is alloyed during heat development, such as aluminum in combination with palladium or platinum.

Det reaktive materiale i tennsatsen kan være eksplosivt, såsom et primærsprengstoff av de tidligere omtalte typer, f.eks. blyazid og som er detonerbart av den elektriske initiering, hvorved detonasjonen direkte kan forplante seg til etter-følgende ladninger i sprenghetten. Om det reaktive materiale er ikke-detonerende ved påvirkning av det elektriske initie-ringselement kreves et ytterligere trinn i tennkjeden for over-gang til detonasjon. Dette kan enklest foregå ved at reaksjons-produktene fra det reaktive midlet får påvirke et primærspreng stoff. Dersom slike primæresprengstoffønskes unngått kan andre kjente overgangemekanismer anvendes, såsom anslag mot et sekundærsprengmiddel av en masse som akselereres av brennende krutt eller de flagrerende sekundærsprengstoff (Flying Plate), eller forbrenning av sekundærsprengstoff under slike betingel-ser at reaksjonen går over til detonasjon (DDT, Deflagration to Detonation Transition). En foretrukket type DDT-konstruksjon fremgår av PCT/SE85/00316 som herved tas med i beskrivelsen som re feranse. The reactive material in the detonator can be explosive, such as a primary explosive of the previously mentioned types, e.g. lead azide and which can be detonated by the electrical initiation, whereby the detonation can directly propagate to subsequent charges in the blasting cap. If the reactive material is non-detonating when affected by the electrical initiation element, a further step in the ignition chain is required for transition to detonation. This can most simply take place by allowing the reaction products from the reactive agent to affect a primary explosive substance. If such primary explosives are to be avoided, other known transition mechanisms can be used, such as impact against a secondary explosive by a mass that is accelerated by burning gunpowder or the fluttering secondary explosives (Flying Plate), or combustion of secondary explosives under such conditions that the reaction proceeds to detonation (DDT, Deflagration to Detonation Transition). A preferred type of DDT construction appears in PCT/SE85/00316, which is hereby included in the description as a reference.

En foretrukket type av ikke-detonerende reaktivt materiale er pyrotekniske satser som genererer flamme eller gnister. Disse behøver ikke plasseres i umiddelbar nærhet av de påfølgende trinn i tennkjeden, men kan spenne over en viss avstand til disse. Slike reaktive materialer har dessuten for-delen av å lette tennerens håndtering før montering i en sprenghette. Kjente blandinger kan benyttes for tennladningen, f.eks. blandinger av oksiderende materialer såsom oksider, klora-ter, nitrater og reduserende materiale såsom aluminium, silisium, zirkonium etc. Disse materialer er ofte pulverformede og bundet med et bindemiddel, f.eks. nitrocellulose eller polyvinylnitrat. Eksplosive materialer såsom blyazid, blydi-nitrofenolater eller blymono- eller dinitroresorcinat kan i mindre grad inngå for å lette selve tenningen. De oksiderende og reduserende materialer er normalt pulverformede med midlere partikkelstørrelse under 20 pm og fortrinnsvis også under 10 um. Tennsatsen kan på normal vis formes ved at komponentene opp-slemmes i en bindemiddeloppløsning. Løsningsmidlet drives ut etter formingen for herding og binding mot tennbroen. A preferred type of non-detonating reactive material is pyrotechnic charges that generate flame or sparks. These do not need to be placed in the immediate vicinity of the subsequent steps in the ignition chain, but can span a certain distance to them. Such reactive materials also have the advantage of facilitating the igniter's handling before installation in a blasting cap. Known mixtures can be used for the ignition charge, e.g. mixtures of oxidizing materials such as oxides, chlorates, nitrates and reducing materials such as aluminium, silicon, zirconium etc. These materials are often in powder form and bound with a binder, e.g. nitrocellulose or polyvinyl nitrate. Explosive materials such as lead azide, lead dinitrophenolates or lead mono- or dinitroresorcinate can be included to a lesser extent to facilitate the actual ignition. The oxidizing and reducing materials are normally in powder form with an average particle size below 20 µm and preferably also below 10 µm. The ignition kit can be formed in the normal way by slurping the components in a binder solution. The solvent is driven out after forming for hardening and bonding to the ignition bridge.

En konvensjonell tennperle med tenntråd kan anvendes som tennsats i tenneren ifølge oppfinnelsen. For å redusere kravene til strømkilden eller til kortere responstid er det imidlertid ønskelig å benytte en tennperle og særlig en tenntråd som er mindre enn normalt. Tenntrådens masse eller generelt den impedansdominerende del av tennkretsen bør ligge under 1fxg og helst også under 0,1 ug. Det kan være nødvendig å styre gniststrømmen mot etterfølgende deler i tennkjeden ved hjelp av avskjerminger. En konvensjonelt utformet tennperle kan monteres på substratet som en annen komponent i samsvar med det som er beskrevet ovenfor. En tennbro med liten masse kan lettere utføres med tynnfilmteknikk på bærere og tilkobles som en konvensjonell komponent. En enda mer kompakt konstruksjon kan oppnås dersom en tennbro utformes som en del av substratets kretsmønster og dersom tennsatsen eller tennperlen plasseres direkte på denne. Broen kan dannes som en innsnevret del av det ledende kretsmønster, men den utformes fortrinnsvis i et annet materiale med høyere resistivitet, f.eks. av nikkel/krom og ved hjelp av tynnfilmteknikk. A conventional igniter bead with an igniter wire can be used as an igniter in the lighter according to the invention. However, in order to reduce the requirements for the power source or for a shorter response time, it is desirable to use an ignition bead and in particular an ignition wire that is smaller than normal. The mass of the ignition wire or, in general, the impedance-dominant part of the ignition circuit should be below 1fxg and preferably also below 0.1ug. It may be necessary to control the spark flow towards subsequent parts in the ignition chain by means of shielding. A conventionally designed igniter bead may be mounted on the substrate as another component in accordance with that described above. A spark bridge with a small mass can be more easily made with thin film technology on carriers and connected as a conventional component. An even more compact construction can be achieved if an ignition bridge is designed as part of the circuit pattern of the substrate and if the ignition kit or ignition bead is placed directly on this. The bridge can be formed as a constricted part of the conductive circuit pattern, but it is preferably formed in another material with a higher resistivity, e.g. of nickel/chromium and using thin film technology.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse According to the present invention

benyttes en fri del av en i det minste delvis uinnkapslet brikke som bærer for både tennbro og tennladning. Dersom flere brikker inngår i sprenghetten plasseres tennsatsen gjerne på én av brikkene som inneholder tilsatselementet for tennkretsen, eksem-pelvis en tyristorbryter. a free part of an at least partially unencapsulated chip is used as a carrier for both the ignition bridge and ignition charge. If several pieces are included in the blasting cap, the ignition kit is preferably placed on one of the pieces that contains the additional element for the ignition circuit, for example a thyristor switch.

Tennbroen kan også anordnes på brikkens bakside, dvs. på én side som ikke har kretser, hvorved man står meget fritt med utformingen og med minimal påvirkning på kretsens øvrige funksjoner. Det foretrekkes imidlertid at tennbroen plasseres på forsiden, dvs. den behandlede side med mikrokretsen, da dette letter fremstillingen av både bro og tennladning i trinn som tilsvarer de som benyttes ved oppbyggingen av kretsmønsteret, og tilkoblingen mellom disse kretser og tennbroen samt montering og tilkobling til de øvrige elektroniske komponenter lettes likeledes. Tennbroen kan på denne måte legges til en del av overflaten hvor det ikke finnes noe kretsmønster, hvorved på-virkningen på kretsen reduseres til et minimum eller muliggjør en utforming av broen i halvledermateriale, f.eks. for å få en resistans som avtar med temperaturen i likhet med det som er beskrevet i US-PS 3 366 055. Ved å legge tennorganene oppå mikrokretsen reduseres både volumet og prisen, da særlig tennsatsen er stor i forhold til brikken. Ved dette kreves en viss form av elektrisk isolering mellom de overlappende deler, og for dette formål kan de vanlige isolasjonssjikt som benyttes ved fremstilling av halvlederkretser anvendes, såsom av materialene Vapox eller polyimid.Tykkelsen av disse sjikt kan f.eks. være mellom 0,1 og 10 mn. The ignition bridge can also be arranged on the back of the chip, i.e. on one side that does not have circuits, whereby one is very free with the design and with minimal influence on the circuit's other functions. However, it is preferred that the ignition bridge is placed on the front side, i.e. the treated side with the microcircuit, as this facilitates the manufacture of both bridge and ignition charge in steps corresponding to those used in the construction of the circuit pattern, and the connection between these circuits and the ignition bridge as well as assembly and connection to the other electronic components are also lightened. In this way, the ignition bridge can be added to a part of the surface where there is no circuit pattern, whereby the influence on the circuit is reduced to a minimum or enables a design of the bridge in semiconductor material, e.g. to obtain a resistance that decreases with temperature, similar to what is described in US-PS 3 366 055. By placing the ignition devices on top of the microcircuit, both the volume and the price are reduced, as the ignition rate in particular is large in relation to the chip. This requires a certain form of electrical insulation between the overlapping parts, and for this purpose the usual insulation layers used in the manufacture of semiconductor circuits can be used, such as the materials Vapox or polyimide. The thickness of these layers can e.g. be between 0.1 and 10 mn.

Dersom varmegenerering utgjør en vesentlig del av tennmekanismen foretrekkes at det på undersiden av tennbroen finnes et varmeisolerende sjikt for å redusere varmetapene til det sterkt varmeledende silisiumsubstrat og således redusere responstiden og effektbehovet. Varmeisolasjonssjikt kan utføres av samme materiale som for elektrisk isolasjon, dvs. av silisiumdioksid, Vapox etc, men tykkelsen kan økes til f.eks. over 0,5 um og særlig til over 1 um. Tykkelsen bør også velges med hen-syn til risikoen for gjennombrenning før tennladningen antennes. Andre tenkelige isolasjonsmaterialer kan særlig være varme-ømfintlige organiske materialer såsom polyimider som kan anvendes på den måte som fremgår av f.eks. Mukai: "PlanarMultilevel Interconnection Technology Employing a Polyimide", IEEE Journal of Solid State Circuits. Vol. Sc. 13. No. 4, august 1978, If heat generation forms a significant part of the ignition mechanism, it is preferred that there is a heat-insulating layer on the underside of the ignition bridge to reduce the heat losses to the highly heat-conducting silicon substrate and thus reduce the response time and the power requirement. The thermal insulation layer can be made of the same material as for electrical insulation, i.e. of silicon dioxide, Vapox etc., but the thickness can be increased to e.g. over 0.5 µm and especially to over 1 µm. The thickness should also be chosen with regard to the risk of burning through before the ignition charge is ignited. Other conceivable insulation materials can in particular be heat-sensitive organic materials such as polyimides which can be used in the manner shown in e.g. Mukai: "PlanarMultilevel Interconnection Technology Employing a Polyimide", IEEE Journal of Solid State Circuits. Vol. Sc. 13. No. 4, August 1978,

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

og disse skrifter tas herved med som referanse. and these writings are hereby incorporated by reference.

Nok en grunn for å anordne et spesielt sjikt mellom tennbro og brikke er å unngå påvirkning av brikken fra tennsats-materialet. Siden en brikke med tennsats i det minste må være delvis uinnkapslet vil det foreligge en risiko for negativ inn-virkning på brikken fra materialene i kapslingens øvrige deler, f.eks. materialer som avgis som gass fra sprenghettens hovedlad-ninger. Høye temperaturer kan forekomme i sprenghettens indre, f.eks. ved eksponering overfor sollys, og passende materialer for diffusjonssperresjikt kan være metall. I stedet for heldekkende metallsjikt kan sjikt anordnes i samme høyde som tennbroen eller i et sjikt som ligger oppå denne og er isolert fra den. Isolasjonsmaterialer av den type som er nevnt ovenfor vil være foretrukket. Disse kan plasseres mellom tennsats og bro, men helst anordnes de under broen. Another reason for arranging a special layer between the ignition bridge and chip is to avoid the chip being affected by the ignition kit material. Since a chip with an ignition insert must at least be partially unencapsulated, there will be a risk of a negative impact on the chip from the materials in the other parts of the enclosure, e.g. materials emitted as gas from the blasting cap's main charges. High temperatures can occur inside the blasting cap, e.g. on exposure to sunlight, and suitable materials for diffusion barrier layers can be metal. Instead of a full-covering metal layer, a layer can be arranged at the same height as the ignition bridge or in a layer that lies on top of this and is isolated from it. Insulation materials of the type mentioned above will be preferred. These can be placed between the ignition set and the bridge, but preferably they are arranged under the bridge.

Tennsatsen kan være svakt elektrisk ledende, og det kan for dette formål være hensiktsmessig å anordne et isolerende sjikt like under den, fortrinnsvis direkte på sjiktet som inneholder tennbroen for å hindre ikke ønsket elektrisk kontakt mellom de enkelte deler av overflaten. De tidligere nevnte isolasjonsmaterialer kan anvendes, og fortrinnsvis benyttes et plast-sjikt. I dette sjikt må de ønskede åpninger eller vinduer være fremstilt ved etsing, dels på oversiden av tennbroen og dels i nærheten av de elektriske kontaktflater for brikken. The igniter may be weakly electrically conductive, and for this purpose it may be appropriate to arrange an insulating layer just below it, preferably directly on the layer containing the ignition bridge to prevent unwanted electrical contact between the individual parts of the surface. The previously mentioned insulation materials can be used, and preferably a plastic layer is used. In this layer, the desired openings or windows must be produced by etching, partly on the upper side of the ignition bridge and partly near the electrical contact surfaces for the chip.

Som konklusjon bør således minst ett sjikt av ikke In conclusion, at least one layer of no

elektrisk ledende materiale anordnes mellom tennsatsen og brikkens overflate og fortrinnsvis ett slikt sjikt mellom tennbroen og overflaten på brikken, hvorved f.eks. ett og samme sjikt kan utfore flere av de nevnte funksjoner. Vanligvis kreves gjennom-føringer i disse sjikt, f.eks. for de elektriske kontaktflater. electrically conductive material is arranged between the ignition set and the surface of the chip and preferably such a layer between the ignition bridge and the surface of the chip, whereby e.g. one and the same layer can perform several of the aforementioned functions. Usually, penetrations are required in these layers, e.g. for the electrical contact surfaces.

Tennbroen bygges oppå sjiktet eller sjiktene, og denne kan utføres f.eks. som en spaltetenner, men fortrinnsvis som en motstand med tilledere. Tillederne utføres hensiktsmessig i en metallfilm med lav spesifikk motstand ved f.eks. vakuumav-setning og tilkobling til det underliggende sjikt på halvleder-flatens kretsmønser. Motstandsdelen kan utføres som en tynnere eller gjerne smalere del mellom tillederne og i samme materiale som disse. Fortrinnsvis utformes imidlertid selve tennbroen i et materiale med større spesifikk motstand enn i tillederne. Dette kan passende skje ved at en krets med tilledere og bro etses i et dobbeltsjikt som består av et underste lag med stor spesifikk motstand og et øvre lag med mindre resistivitet. The spark bridge is built on top of the layer or layers, and this can be done e.g. as a gap opener, but preferably as a resistor with additional conductors. The conductors are suitably made in a metal film with low specific resistance by e.g. vacuum deposition and connection to the underlying layer on the semiconductor surface's circuit edges. The resistance part can be made as a thinner or preferably narrower part between the leads and in the same material as these. Preferably, however, the ignition bridge itself is designed in a material with a greater specific resistance than in the conductors. This can conveniently happen by etching a circuit with additional conductors and a bridge in a double layer consisting of a lower layer with a large specific resistance and an upper layer with a lower resistivity.

I denne krets dannes selve broen ved at det øverste sjikt etses vekk. Strømmen i tillederne kommer da hovedsakelig til å flyte i det øvre sjikt som har lav spesifikk motstand, frem til broen hvor strømmen tvinges ned i det underste sjikt med høy motstand. I tillegg til at den spesifikke motstand tilpasses bør materia-let ha et smeltepunkt som overstiger den vanlige tenntemperatur for det reaktive materiale, såsom mer enn 400° og helst mer enn 50 0° C. Dersom brikken skal tilkobles andre komponenter ved hjelp av TAB-teknikk ifølge det ovenstående kan tennbroen med fordel dannes på samme måte og av samme materiale som barriere-sjiktet, siden dette vanligvis dekker hele kretsoverflaten og deretter vaskes vekk ved fotolitografi og etsing. På denne måte kan tilledere og bro oppnås uten ekstra produksjonstrinn. Flere av de metaller som egner seg for formålet og er nevnt ovenfor har egenskaper som også gjør dem egnet som motstands-materiale, f.eks. titan og wolfram, separat eller legert, og et overliggende sjikt av f.eks. gull kan da tjene som lavresistivt materiale. For dette bør således den TAB-teknikk utnyttes som bygger opp metallsøyler på halvlederens kontaktflater, heller In this circuit, the bridge itself is formed by etching away the top layer. The current in the feeders will then mainly flow in the upper layer, which has a low specific resistance, until the bridge, where the current is forced down into the lower layer, which has a high resistance. In addition to the specific resistance being adapted, the material should have a melting point that exceeds the usual ignition temperature for the reactive material, such as more than 400° and preferably more than 50 0° C. If the chip is to be connected to other components using TAB- technique according to the above, the ignition bridge can advantageously be formed in the same way and from the same material as the barrier layer, since this usually covers the entire circuit surface and is then washed away by photolithography and etching. In this way, additional conductors and bridges can be obtained without additional production steps. Several of the metals that are suitable for the purpose and are mentioned above have properties that also make them suitable as resistance material, e.g. titanium and tungsten, separately or alloyed, and an overlying layer of e.g. gold can then serve as a low resistive material. For this, the TAB technique that builds up metal columns on the contact surfaces of the semiconductor should therefore be utilized, rather

enn på filmens kontaktflater. than on the contact surfaces of the film.

Geometrien av tennbroen er ikke kritisk så lenge tilstrekkelig effekt kan genereres stabilt. Imidlertid foretrekkes at broen utformes med et tynt tverrsnitt av produksjons-hensyn for å øke kontaktflaten mot tennsatsen, f.eks. med minst 10 og helst minst 50 ganger så stor bredde som tykkelse. Ved smalere tennbroer enn tillederne foretrekkes videre at overgan-gen avrundes for å unngå uønsket lokal varmeutvikling som følge av strømfortrengning. En passende form på broen har vist seg å være en som har en hovedsakelig'kvadratisk flate mellom 10 og 1000 um, særlig mellom 50 og 150 um i sideretningen og en tykkelse mellom 0,01 og 10 um, helst mellom 0,05 og 1 um. Tennbroen kan f.eks. utformes slik at det ved en strømstyrke mellom 0,05 og 10 eller heller mellom 0,1 og 5 A bevirkes at et sjikt av tennsatsen får en tenntemperatur på over 500° og helst over 700° C i løpet av mellom 1 og 1000 us, helst mellom 5 og 100 us. The geometry of the ignition bridge is not critical as long as sufficient power can be generated stably. However, it is preferred that the bridge is designed with a thin cross-section for production reasons in order to increase the contact surface against the igniter, e.g. with at least 10 and preferably at least 50 times the width and thickness. In the case of narrower ignition bridges than the feeders, it is further preferred that the transition is rounded to avoid unwanted local heat development as a result of current displacement. A suitable shape of the bridge has been found to be one having a substantially square surface between 10 and 1000 µm, particularly between 50 and 150 µm in the lateral direction and a thickness between 0.01 and 10 µm, preferably between 0.05 and 1 around. Tennbroen can e.g. designed so that at a current between 0.05 and 10 or rather between 0.1 and 5 A, a layer of the ignition charge is caused to have an ignition temperature of over 500° and preferably over 700° C within between 1 and 1000 us, preferably between 5 and 100 us.

Oppå broen plasseres tennsatsen som f.eks. kan bestå av de komponenter som er nevnt ovenfor. Massen er relativt ukritisk siden tenningen skjer i et svært lite område, men den bør holdes så liten at sikker tenning av senere trinn i tennkjeden sikres. Massen kan f.eks. være under 100 mg og også under 50 mg, men den bør være over 0,1 mg og gjerne også over 1 mg. Ved pulverformede komponenter i tennsatsen bør det til-ses at et bindemiddel med god heftevne mot tennbroen inngår for å sikre effektiv varmeoverføring i denne flate før tennsatsen dekomponeres. Fortrinnsvis kan bindemiddelet eller et annet kontinuerlig materiale i tennsatsen være et lettantennelig eksplosiv såsom nitrocellulose. On top of the bridge, the lighter is placed, e.g. may consist of the components mentioned above. The mass is relatively uncritical since the ignition takes place in a very small area, but it should be kept so small that safe ignition of later stages in the ignition chain is ensured. The mass can e.g. be below 100 mg and also below 50 mg, but it should be above 0.1 mg and preferably also above 1 mg. In the case of powdered components in the igniter, it should be ensured that a binder with good adhesion to the igniter bridge is included to ensure efficient heat transfer in this surface before the igniter decomposes. Preferably, the binder or another continuous material in the primer can be an easily ignited explosive such as nitrocellulose.

Tennsatsen kan monteres på brikken før dennes plassering på substratet, men det er fordelaktig dersom dette skjer etter monteringen. Dersom brikkens kontaktflate beskyttes ved monteringen kan variasjoner i tennsatsens posisjonering og utstrekning tillates, hvorved flere monteringsmetoder muliggjøres, såsom dypping, pressing, klinking, eller likn. Det er imidlertid en fordel dersom tennsatsen kan sentreres nøyaktig innen-for brikkens kontaktflate, særlig er dette viktig dersom satsen har en ikke uvesentlig ledningsevne. Sentreringen kan skje ved at en dråpe tyktflytende suspensjonsmiddel presisjonsdeponeres ved hjelp av en kanyle på brikkeoverflatens tennbro. Når løs-ningsmiddelet fordamper bindes de pulverformige komponenter i tennsatsen til hverandre og til tennbroen. Etter tørkingen kan tennperlen med fordel overtrekkes med et lakksjikt for ytterligere å forbedre stabiliteten og bidra til innelukking av reaksjonen. The igniter can be mounted on the chip before its placement on the substrate, but it is advantageous if this happens after mounting. If the chip's contact surface is protected during assembly, variations in the ignition kit's positioning and extent can be permitted, thereby enabling several assembly methods, such as dipping, pressing, riveting, or the like. However, it is an advantage if the ignition kit can be centered exactly within the chip's contact surface, this is especially important if the kit has a not insignificant conductivity. The centering can be done by precisely depositing a drop of viscous suspending agent with the help of a cannula on the spark bridge of the chip surface. When the solvent evaporates, the powdery components in the ignition kit bind to each other and to the ignition bridge. After drying, the spark bead can be advantageously coated with a layer of lacquer to further improve stability and contribute to containment of the reaction.

Prinsippene for plassering av tennsatsen på brikken kan benyttes uavhengig av kretsens videre tilkobling til tennenhetens elektronikk. Som ovenfor antydet oppnås imidlertid fordeler ved anvendelse av TAB-teknikken ved fremstillingen. Mangelen på kapsling utnyttes både for tilkoblingene og eksponeringen av tennsatsen. De oppnådde forbindelser er sterke og motstår vibrasjoner godt. Montering ved hullene i substratet gir en god posisjonering av tennsatsen langs dets overflate, og flek-sible substrater gir dessuten mulighet til en god innretting av tennsatsens posisjon ved bøyning av filmen og liten skjermvirk-ning når det monteres andre steder enn langs substratets overflate. The principles for placing the ignition kit on the chip can be used regardless of the circuit's further connection to the ignition unit's electronics. However, as indicated above, advantages are obtained by using the TAB technique in the manufacture. The lack of enclosure is exploited both for the connections and the exposure of the igniter. The connections obtained are strong and withstand vibrations well. Mounting at the holes in the substrate provides good positioning of the detonator along its surface, and flexible substrates also allow for a good alignment of the detonator's position by bending the film and little screen effect when mounted elsewhere than along the surface of the substrate.

Tenneren ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter organer for å motta et startsignal som overføres til sprenghetten. Dersom det anvendes en ladbar strømkilde, f.eks. på foretrukket vis med kondensator, kan det til og med være nødvendig å tilføre energi til sprenghetten for oppladning av strømkilden. Det er da gunstig å benytte samme organ for begge funksjoner. Organet omfatter fortrinnsvis en ledning som strekker seg ut The igniter according to the present invention includes means for receiving a start signal which is transmitted to the blasting cap. If a rechargeable power source is used, e.g. preferably with a capacitor, it may even be necessary to supply energy to the blasting cap to charge the current source. It is then advantageous to use the same organ for both functions. The body preferably comprises a wire which extends out

fra sprenghettens indre og tilkoblinger for denne ledning inne i sprenghetten. Ledningen kan på normal måte kobles til et tennapparat, enten direkte eller via mellomliggende lyd- eller radiotrinn slik som foreslått i f.eks. US-PS 3 780 654, US-PS 3 834 310 eller US-PS 3 9-71 317. Ledningen kan være en fiber-optisk kabel som forener enkelhet og særdeles høy støyimmunitet, og organene i sprenghetten kan i så fall omfatte en fotoelek-trisk energiomvandler. Ledningen kan også på konvensjonell måte omfatte én eller flere metalledere, og i dette tilfelle behøver kun finnes en tilkobling til disse i tennhetens krets i sprenghetten. from the interior of the blasting cap and connections for this wire inside the blasting cap. The line can normally be connected to an ignition device, either directly or via an intermediate audio or radio stage as suggested in e.g. US-PS 3 780 654, US-PS 3 834 310 or US-PS 3 9-71 317. The line can be a fiber-optic cable that combines simplicity and extremely high noise immunity, and the devices in the blasting cap can then comprise a photoelectric -tric energy converter. The line can also conventionally comprise one or more metal conductors, and in this case there only needs to be a connection to these in the ignition unit's circuit in the blasting cap.

Dersom tenneren på foretrukket måte også omfatter tennsatsen vil denne ofte være anordnet i en holder inn mot kapslingens innerside, og da er det anordnet en åpning som under transport kan være forsynt med en avtagbar eller gjennombrytbar forsegling. Ved hjelp av holderen og et fleksibelt substrat kan oppnås tilfredsstillende styring av også en liten tennsats for effektiv gnistkonsentrasjon i den ønskede retning mot sprenghetten, og holderens andre ende kan være utformet som en tetningsplugg for forsegling av sprenghetten etter at tenneren er ført inn. If the lighter preferably also includes the lighter, this will often be arranged in a holder towards the inside of the enclosure, and then an opening is arranged which during transport can be provided with a removable or breakable seal. With the help of the holder and a flexible substrate, satisfactory control of even a small igniter can be achieved for effective spark concentration in the desired direction towards the blasting cap, and the other end of the holder can be designed as a sealing plug for sealing the blasting cap after the igniter has been inserted.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen skal nå beskrives i tilknytning til de ledsagende illustrasjoner, hvor fig. 1 viser et utsnitt av et sammenhengende substrat for dan-nelse av en rekke separate kretsmønsterbrikker, fig. 2 viser ovenfra en enkelt fleksibel film med et kretsmønster, men uten monterte komponenter, fig. 3a og 3b viser i forstørrelse to sjikt av overflaten på en brikke, og fig. 4 viser fra siden en sprenghette med en holder som omslutter substratet med monterte komponenter. A preferred embodiment of the invention will now be described in connection with the accompanying illustrations, where fig. 1 shows a section of a continuous substrate for forming a number of separate circuit pattern chips, fig. 2 is a top view of a single flexible film with a circuit pattern, but without mounted components, fig. 3a and 3b show in enlargement two layers of the surface of a chip, and fig. 4 shows a side view of a blasting cap with a holder that encloses the substrate with mounted components.

På fig. 1 angir henvisningstallet 10 et sammenhengende og fleksibelt polyimidsubstrat i form av en film og med bredde 33 mm og tykkelse 125 um. Substratet har langs kanten mate-perforeringer 2, og innover fra disse er avsatt avlange hull 4 for å lette oppdelingen til substratenheter, det er også avsatt brikkehull 12 for montering av brikker og komponenthull 14 for montering av komponenter. Overflaten dekkes med en 35 um tykk kobberfilm ved hjelp av et ca. 8 u-m tykt limsjikt av akryl-polymer. Ved hjelp av fotoresist og syre etses så et mønster i samsvar med fig. 2 og med de omtrentlige mål 6 ganger 2 4 mm, hvorved kobberfilmens underside ved hullene 12 og 14 beskyttes mot syren med en forsegling. Etter at kretsmønsteret er dannet fortinnes det med et ca. 0,8 ym sjikt tinnsjikt. In fig. 1, the reference number 10 indicates a continuous and flexible polyimide substrate in the form of a film and with a width of 33 mm and a thickness of 125 µm. The substrate has feeding perforations 2 along the edge, and oblong holes 4 are set inwards from these to facilitate the division into substrate units, chip holes 12 for mounting chips and component holes 14 for mounting components are also set. The surface is covered with a 35 µm thick copper film using an approx. 8 u-m thick adhesive layer of acrylic polymer. Using photoresist and acid, a pattern is then etched in accordance with fig. 2 and with the approximate dimensions 6 by 2 4 mm, whereby the underside of the copper film at the holes 12 and 14 is protected against the acid with a seal. After the circuit pattern is formed, it is tinned with an approx. 0.8 ym layer tin layer.

På mønsteret finnes to tilkoplingsflater 16 og 16' på hvilke tillederne senere påloddes. To ledningsdeler 18 og 18' fører frem til to tunger 20 og 20' mellom hvilke det er anordnet et gnistgap med gapvidde av størrelsesorden 100 ym. Mellom en annen tunge 22 og tungene 20 og 20' dannes ytterligere et gnistgap med samme dimensjoner, og disse gnistgap tjener til å avlede eventuelle overspenninger mellom den ene lederen og sprenghettekapslingen ved at tungen 22 via ledere på undersiden av tykkfilmmotstander 26 og 26' står i forbindelse med utskytende lederområder 24 og 24' på mønsteret og som ved innføring av filmen i en sprenghette av metall til å jordforbinde tungen 22 med kapslingen. Ved tungene 20 og 20' finnes til-slutningsflater 28 og 28' for innkopling av motstandene 26 og 26', hver på ca. 2 kohm, i serie med hver leder og ved hjelp av lodding, og på fig. 2 er denne seriekopling vist stiplet. Ledere 32 og 32' går parallelt og langs en bølgelinje for å On the pattern there are two connection surfaces 16 and 16' on which the leads are later soldered. Two wire parts 18 and 18' lead to two tongues 20 and 20' between which there is arranged a spark gap with a gap width of the order of 100 ym. Between another tongue 22 and the tongues 20 and 20', a further spark gap with the same dimensions is formed, and these spark gaps serve to divert any overvoltages between the one conductor and the blasting cap casing by the tongue 22 via conductors on the underside of thick film resistors 26 and 26' standing in connection with projecting conductor areas 24 and 24' on the pattern and as when inserting the film into a metal blasting cap to ground the tongue 22 with the casing. At the tongues 20 and 20', there are connection surfaces 28 and 28' for connecting the resistors 26 and 26', each of approx. 2 kohm, in series with each conductor and by means of soldering, and in fig. 2, this series connection is shown dashed. Conductors 32 and 32' run parallel and along a wave line to

øke serieinduktansen, og disse ledere forbinder tilslutnings-flater 30 og 30' for motstandene 26 og 26' med to tunger 34 og 34' ved brikkehullet 12 for montering av en halvlederbrikke 50 som på fig. 2 er antydet med stiplede linjer. På oversiden av brikkens mikrokretser forbindes senere tungene 34 og 34' med tungene 36 og 36' som på sin side fører til kontakttunger 38 og 38' til hvilke en 33 uF tantalelektrolyttkondensator 40 som på figuren er stiplet antydet, senere påloddes etter komplet-tering av tinnsjiktet, idet kondensatoren 40 plasseres i kom-ponenthullet 14, hvoretter de kontakttunger som stikker opp over hullets kant bøyes opp mot kondensatorens sider. Flere kontaktfelt 41, 42, 43, 44 og 45 med tilkoplingstunger mot brikken har imidlertid ingen elektrisk kontakt med led-ningsmønsteret forøvrig og tjener som testfelt som kan stå i forbindelse med avbrennbare forbindelsesbroer på brikken eller for bedre å kunne holde brikken fast. increase the series inductance, and these conductors connect connection surfaces 30 and 30' for the resistors 26 and 26' with two tongues 34 and 34' at the chip hole 12 for mounting a semiconductor chip 50 as in fig. 2 is indicated by dashed lines. On the upper side of the chip's microcircuits, the tongues 34 and 34' are later connected to the tongues 36 and 36', which in turn lead to contact tongues 38 and 38' to which a 33 uF tantalum electrolytic capacitor 40, which is indicated dotted in the figure, is later soldered after completion of the tin layer, the capacitor 40 being placed in the component hole 14, after which the contact tongues that stick up over the edge of the hole are bent up towards the sides of the capacitor. However, several contact fields 41, 42, 43, 44 and 45 with connection tongues against the chip have no electrical contact with the wiring pattern otherwise and serve as test fields that can be connected to combustible connection bridges on the chip or to better hold the chip.

Fig. 3a viser skjematisk de konvensjonelt utformede mikrokretser og kretsnrønstere på brikken 50 og som omfatter funk-sjonskretser 52 og kontaktflater 54 av aluminium. Flatene iso-leres på kjent måte med et tynt sjikt av silisiumdioksid hvoretter hull anordnes for underliggende kontaktpunkter, først og fremst kontaktflatene 54, men også spesielle forbindel-sespunkter for tennbroen og avbrennbare forbindelsesbroer. Flaten dekkes med et ca. 1 pm tykt lag polyimid ved pådryp-ping, utvalsing og varmeherding, hvoretter hull som tilsvarer hullene i isolasjonssjiktet anordnes også i dette sjikt. På isolasjonssjiktet, f.eks. av polyimid eller Vapox legges et 0,25 um tykt sjikt av en titan/wolframlegering samt et ca. Fig. 3a schematically shows the conventionally designed microcircuits and circuit transistors on the chip 50 and which comprise functional circuits 52 and contact surfaces 54 of aluminium. The surfaces are insulated in a known manner with a thin layer of silicon dioxide, after which holes are arranged for underlying contact points, primarily the contact surfaces 54, but also special connection points for the ignition bridge and combustible connection bridges. The surface is covered with an approx. 1 pm thick layer of polyimide by dripping, rolling out and heat hardening, after which holes corresponding to the holes in the insulation layer are also arranged in this layer. On the insulation layer, e.g. of polyimide or Vapox, a 0.25 µm thick layer of a titanium/tungsten alloy is added as well as an approx.

0,25 um tykt gullsjikt ved påsprøyting. Et ca. 20 um tykt sjikt fotoresist legges så på, maskeres og fremkalles slik at 0.25 um thick gold layer by spraying. An approx. A 20 um thick layer of photoresist is then applied, masked and developed so that

gullsjktet blottlegges på de kontaktflater som skal metal-liseres til et tykkere sjikt, f.eks. over områder på ca. 100 x 100 pm,hvoretter et gullbelegg med høyde ca. 30 pm legges på ved hjelp av elektrodeponering og det tykke fotoresistsjikt fjernes. Etter dette skal normalt de heldekkende titan/wolfram- og gullsjikt etses bort, men før dette skjer legges et nytt sjikt fotoresist på, maskeres og fremkalles slik at et mønster som det vist på fig. 3b fremkommer etter etsingen. Dette mønster utgjøres delvis av avbrennbare forbindelsesbroer 56 med forbindelse til punkter på mikrokretsen slik at avbrenning kan skje ved strømstøt med 2 mJ energi, hvorved et binært åttesifret tall dannes for identifisering av sprenghetten, enkeltvis eller i grupper. En tennbro 58 dannes likeledes på et ca. 100 pm<2>stort resistivt område 60 hvis motstand derved blir på ca. 4 ohm. Den økede motstand av tenn-broområdet 60 og forbindelsesbroene 56 dannes ved at gull-sj iktet her tas bort slik at strømmen tvinges ned i det underliggende titan/wolframsjikt med høyere motstand. Et ca. 1 pm tykt pblyimidsjikt legges så over hele flaten på den måte som er angitt ovenfor, hvoretter et område rundt tennbro-området 60, de avbrennbare forbindelsesbroer 56 og kontaktområdene blottlegges. Brikken som er behandlet på denne måte festes så på substratet ved først å varmes opp til ca. 200°C og føres deretter nedenfra gjennom hullet 12 med kretsflaten vendt the gold layer is exposed on the contact surfaces that are to be metallized to a thicker layer, e.g. over areas of approx. 100 x 100 pm, after which a gold coating with a height of approx. 30 µm is applied by means of electrodeposition and the thick photoresist layer is removed. After this, the full coverage titanium/tungsten and gold layers must normally be etched away, but before this happens a new layer of photoresist is applied, masked and developed so that a pattern such as that shown in fig. 3b appears after the etching. This pattern is partly made up of burnable connecting bridges 56 with connection to points on the microcircuit so that burn-off can take place by electric shock with 2 mJ energy, whereby a binary eight-digit number is formed for identification of the blasting cap, individually or in groups. A spark bridge 58 is likewise formed on an approx. 100 pm<2>large resistive area 60 whose resistance thereby becomes approx. 4 ohms. The increased resistance of the tin bridge area 60 and the connecting bridges 56 is formed by removing the gold layer here so that the current is forced down into the underlying titanium/tungsten layer with higher resistance. An approx. A 1 pm thick pblyim layer is then laid over the entire surface in the manner indicated above, after which an area around the ignition bridge area 60, the combustible connecting bridges 56 and the contact areas is exposed. The chip that has been treated in this way is then attached to the substrate by first being heated to approx. 200°C and is then fed from below through the hole 12 with the circuit surface facing away

oppover til anlegg mot undersiden av hullets omkransende tunger som fra filmens overside presses mot kretsens gullbelagte kontaktflate med et verktøy som korttidig oppvarmes til ca. 500°C. På tennbroen 58 plasseres så en ladning med utstrekning slik som indikert med stiplet linje, ved at ca. 5 mg av en blanding i vektforholdet 11:17 av zirkonium og blydioksid i pulverform med et bindemiddel av nitrocellulose oppløst i butylacetat legges på brikkeoverflaten og deretter lufttørkes ved ca. 50°C, hvoretter tennsatsen og den øvrige brikke-overf late lakkeres med nitrocelluloselakk. upwards to contact the underside of the hole's encircling tongues, which are pressed from the film's upper side against the circuit's gold-plated contact surface with a tool that is briefly heated to approx. 500°C. A charge with an extent as indicated by the dashed line is then placed on the ignition bridge 58, by approx. 5 mg of a mixture in the weight ratio 11:17 of zirconium and lead dioxide in powder form with a binder of nitrocellulose dissolved in butyl acetate is placed on the chip surface and then air-dried at approx. 50°C, after which the igniter and the rest of the chip surface are varnished with nitrocellulose varnish.

Fig. 4 viser en ferdig sprenghette med en tenner ifølge oppfinnelsen innsatt. En holder 70 omslutter et fleksibelt substrat 10 i form av en film og med monterte Fig. 4 shows a finished blasting cap with an igniter according to the invention inserted. A holder 70 encloses a flexible substrate 10 in the form of a film and with mounted

tykkfilmmotstander 26, en kondensator 40 og en brikke 50 thick film resistor 26, a capacitor 40 and a chip 50

med en tennsats 62 eller tennperle. En kanal 72 går fra tennsatsen 62 til den tennflate som vender inn with an ignition set 62 or ignition bead. A channel 72 runs from the ignition set 62 to the ignition surface facing inward

mot. sprenghettens indre. Tilledninger 74 går ut fra den tennflate som vender bort fra sprenghettens indre, og rundt ledningene er innpresset en tettstøpt tetningspropp 76 av elastomert materiale. Holderen 70 er støpt i polystyren og holdes fast forbundet med proppen 76 ved 78. Tenneren er ført så langt inn i en sprenghette 80 med en drivladning 82 av f.eks. PETN og en utenforliggende primærladning 84 f.eks. av blyazid, at tennerens fremre del får en avstand på ca. 2 mm fra primærladningen, hvoretter sprenghetten forsegles ved at det presses inn riller 86 i sprenghettekapslingen og et stykke inn i tetningsproppen 76. against. the interior of the blasting cap. Leads 74 extend from the ignition surface facing away from the interior of the blasting cap, and around the leads a tightly molded sealing plug 76 of elastomeric material is pressed in. The holder 70 is molded in polystyrene and is held firmly connected to the stopper 76 at 78. The igniter is guided so far into a blasting cap 80 with a propellant charge 82 of e.g. PETN and an external primary charge 84 e.g. of lead azide, that the front part of the lighter gets a distance of approx. 2 mm from the primary charge, after which the blasting cap is sealed by pressing grooves 86 into the blasting cap casing and a bit into the sealing plug 76.

Claims

1. Igniters for initiating blasting caps with at least one propellant charge (82) in an enclosure, comprising: an electrically activatable igniter set (62) e.g. in the form of an igniter bead, a power source connected to the igniter (62) via a connection device, and an electronics unit which in turn comprises: a) a signal decoder to distinguish a start signal from signals applied to the blasting cap via leads (74), b) a delay circuit arranged to output an ignition signal in a predetermined time delay after registration of an incoming start signal, and c) circuitry for connecting the power source to the ignition kit (62) via the connection device so that the ignition kit is activated when the ignition signal is generated, and d) at least one microcircuit component on a semiconductor basis and named chip (50), CHARACTERIZED IN THAT the electrically activatable igniter (62) is arranged on the surface of the chip (50).

2. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the chip (50) comprises the connection device for connecting the ignition kit, and that this device comprises a breaking component such as a thyristor switch.

3. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the electrically activatable ignition set (62) is arranged on the chip (50) on the same side as its microcircuits.

4. Igniter according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the ignition set (62) is arranged on a part of the surface of the chip (50) where there is no circuit pattern.

5. Igniter according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the ignition kit (62) comprises an ignition bridge of semiconductor material and whose electrical resistance increases with temperature.

6. Igniter according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the ignition set is arranged outside the microcircuits.

7. Teeth according to claim 6, CHARACTERIZED BY an insulation layer between the overlapping areas.

8. Ignition according to claim 7, CHARACTERIZED IN THAT the insulation layer comprises polyimide or an insulation material called VAPOX.

9. Teeth according to claim 7, CHARACTERIZED IN THAT the thickness of the layers is between 0.1 and 10 µm.

10. Igniter according to claim 7, CHARACTERIZED BY at least one electrically insulating material between the igniter set and the chip surface, and at least one layer of such material between the igniter bridge and the chip surface.

11. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the ignition kit comprises an ignition bridge in the form of a spark gap.

12. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the ignition kit comprises an ignition bridge in the form of a resistor.

13. Igniter according to claim 12, CHARACTERIZED IN THAT the material of the igniter bridge has a melting point that is higher than the ignition temperature of the reactive material of the igniter, i.e. above 500°C.

14. Igniter according to claim 12, CHARACTERIZED IN THAT the mass of the igniter bridge is less than 1 ug and preferably less than 0.1 ug.

15. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the electrically activatable igniter set comprises a flat igniter bridge and a pyrotechnic element.

16. Igniter according to claim 15, CHARACTERIZED IN THAT a resistive ignition bridge area (60) of the ignition bridge (58) is designed as a thinner or preferably narrower part between current-conductor elements in metal film design.

17. Ignition according to claim 15, CHARACTERIZED IN THAT the electrically conductive circuit pattern of the chip (50) is distributed between a lower and an upper conductive layer, electrically isolated from each other except at openings for necessary contact between the layers, and that the ignition bridge (58) is designed in the upper layer.

18. Igniter according to claim 17, CHARACTERIZED IN THAT the upper layer comprises the conductive metal connection between contact surfaces on the substrate (10) or the chip (50) surface.

19. Ignition according to claim 17, CHARACTERIZED IN THAT the upper layer is a double layer with two sub-layers with higher and lower specific electrical resistance respectively, and that the sub-layer with lower resistance has been removed at the ignition bridge (58).

20. Teeth according to claim 15, CHARACTERIZED IN THAT the tooth bridge has at least ten times greater width than thickness.

21. Teeth according to claim 20, CHARACTERIZED IN THAT the tooth bridge has at least fifty times greater width than thickness.

22. Ignition according to claim 15, CHARACTERIZED IN THAT the ignition bridge has a thickness between 0.01 and 10 µm.

23. Teeth according to claim 22, CHARACTERIZED IN THAT the tooth bridge has a thickness between 0.05 and 1 µm.

24. Teeth according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the chip (50) is completely or partially unencapsulated.

25. Ignition according to claim 24, CHARACTERIZED IN THAT the chip and its contacts are protected, e.g. of a silicone elastomer or an epoxy polymer material.

26. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the igniter assembly comprises a film or wire of explosive material.

27. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the ignition kit comprises a chemically reactive material.

28. Igniter according to claim 27, CHARACTERIZED IN THAT the chemically reactive material comprises layers of alternately oxidizing and reducing materials.

29. Igniter according to claim 27, CHARACTERIZED IN THAT the reactive material comprises a metal layer for fusion by the release of heat during the reaction.

30. Igniter according to claim 27, CHARACTERIZED IN THAT the reactive material comprises a primary explosive.

31. Igniter according to claim 27, CHARACTERIZED IN THAT the reactive material comprises flame- or spark-forming pyrotechnic mixtures.

32. Igniter according to claim 31, CHARACTERIZED IN THAT the mixtures are in powder form.

33. Teeth according to claim 32, CHARACTERIZED IN THAT the materials have an average particle size of less than 20 µm, preferably less than 10 µm.

34. Teeth according to claim 32, CHARACTERIZED IN THAT the mixtures comprise a binder.

35. Teether according to claim 34, CHARACTERIZED IN THAT the binder is nitrocellulose or polyvinyl nitrate.

36. Igniter according to claim 31, CHARACTERIZED IN THAT the mixtures are moderately electrically conductive.

37. Igniter according to claim 27, CHARACTERIZED IN THAT the amount of reactive material is between 0.1 and 100 mg.

38. Teeth according to claim 37, CHARACTERIZED IN THAT the amount is between 1 and 50 mg.

39. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the igniter is coated with a lacquer layer.

40. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED BY at least one layer of electrically insulating and possibly also heat-insulating and/or diffusion-impeding material between the igniter's ignition charge and the chip's surface.

41. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the chip is connected to a substrate (10) with a circuit pattern by direct connection between exposed contact areas on the semiconductor surface and corresponding contact surfaces in the circuit pattern of the substrate.

42. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the ignition charge is oriented so that it is exposed through a chip hole (12) in the substrate (10).

43. Igniter according to claim 1, CHARACTERIZED BY at least one spark gap arranged in the circuit pattern of the substrate (10).

44. Teeth according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the substrate (10) is flexible.