DE19940200A1

DE19940200A1 - Pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung

Info

Publication number: DE19940200A1
Application number: DE1999140200
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Guenter Fendt; Hermann Kueblbeck; Horst Laucht; Alfons Woehrl
Original assignee: DaimlerChrysler AG; TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Aufgabe ist es, ein pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung vorzustellen, in welches auf einfache Weise elektrische Bauelemente für Auslöse- oder Kommunikationsfunktionen integriert sind und welches sehr platzsparend und zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist. DOLLAR A Indem innerhalb des Gehäuses unmittelbar auf wenigstens einer ebenen Außenfläche der Kondensatoranordnung die weiteren Bauelemente, insbesondere der Schaltkreis der Zündschaltung, angeordnet wird, entsteht eine äußerst kompakte Baugruppe. Die die Bauelemente verbindende Leitbahnstruktur kann durch metallische Einlegeteile im Gehäuse gebildet werden, die in die Aufnahmekammer für die Kondensatoranordnung mit dem Schaltkreis hineinragen und Kontaktzonen auf der Oberseite des Schaltkreises berühren, oder aber durch eine auf nichtleitfähigen Außenflächen der Kondensatoranordnung abgeschiedene Leitbahnstruktur, die bevorzugt auch auf den Seitenflächen angeordnet ist und dort die Ober- mit der Unterseite des Zündkondensators sowie die einzelnen Kondensatorbeläge innerhalb der Kondensatoranordnung zu einem oder mehreren Kondensatoren, insbesondere dem Zündkondensator, verbindet. Die Zündbrückenschicht ist auf der Kondensatoranordnung oder dem Schaltkreis angeordnet. DOLLAR A Verwendung insbesondere zum Auslösen eines Gasgenerators eines Insassenrückhaltesystems für Kraftfahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Pyrotechnische Zündsysteme dienen insbesondere zur Auslösung von In sassenrückhalteeinrichtungen, können aber grundsätzlich auch auf mili tärischem Gebiet oder im Bergbau eingesetzt werden. Durch Freisetzung von Energie durch den Zünder wird eine pyrotechnische Treibladung ange zündet. Die Energie wird dabei elektrisch in Form einer Zündspannung zuge führt, die durch elektrische Bauelemente erzeugt und/oder gespeichert wird.

Ein solches Zündsystem ist bspw. aus der DE 37 17 149 C3 bekannt und wird dort als Sprengzünder-Zündelement bezeichnet. Auch in diesem Fall werden elektrische Bauelemente, insbesondere ein elektronischer Schaltkreis ein gesetzt, der eine Überspannungsschutzeinrichtung, eine Kommunikations einrichtung, ein Zeitgeber- und Sperrschaltkreis sowie ein Selbsttestmodul enthält. Zur Energiespeicherung dient ein Zündkondensator, der aufgrund seiner großen Größe nicht in den Schaltkreis integriert ist, sondern als ein getrenntes Bauteil ausgeführt wird.

Bei Zündsystemen mit integrierten Zündschaltungen ohne Zünd kondensator, wie sie beispielsweise der DE 196 53 115 A1 sowie dem Artikel von Willis, K: An introduction to semiconductor initiation of electro- explosive devices, in: 2. internat. symposium on sophisticated car occupant safety systems, airbag 2000, Karlsruhe 1994, S. 42-1 bis 42-9 vorgestellt sind, muß die Zündenergie zum Zeitpunkt der Auslösung der im Zündsystem inte grierten Schaltung zugeführt werden, wodurch die verfügbare Zünd energie, die Auslösegeschwindigkeit und Auslösesicherheit herabgesetzt ist.

Die Patentanmeldungen DE 198 36 280 und DE 198 36 278 beschreiben eben falls eine ansteuerbare Anzündeinheit mit integrierter Elektronik zum Auslösen eines Rückhaltesystems sowie ein pyrotechnisches Anzünd element, wobei dort Gegenstand der Anmeldung die Abschirmung der Schaltung vor den Einflüssen der Explosion ist. Die Schaltung ist dabei jeweils auf einem Leiterplattenträgerelement angeordnet.

Die DE 196 53 115 A1 stellt eine Zündeinheit zum Zünden eines pyrotech nischen Treibsatzes vor, bei dem neben einem elektrisch zündbaren Zünder auch ein Zündenergiespeicher sowie eine Verriegelungseinheit gemeinsam auf einem Halbleiterchip integriert ist, wobei die Verriegelungseinheit auf grund eines Entriegelungssignals die Entladung des Energiespeichers über den Elektrozünder bewirkt. Die Energiespeicherung mittels Halbleiter kondensatoren ist jedoch zumindest für eine Reihe von Zündern nicht aus reichend.

Die Integration elektrischer Bauelementen in ein pyrotechnisches Anzünd element ist auch Gegenstand der DE 196 10 799 C1, wobei dort aus einem Metallband eine Leiterbahnstruktur ausgestanzt und dreidimensional ge bogen wird, diese Leiterbahnen mit einem quaderförmigen Trägerkörper umspritzt werden, wobei in Aussparungen im Trägerkörper nachfolgend Bauelemente eingesetzt werden können, die mit den Leiterbahnen ver bunden werden. Der großräumige Zündenergiekondensator wird dabei in einem Hohlraum innerhalb des Trägerkörpers platzsparend verstaut. Ebenso ist eine integrierte Schaltung zur Auslösung vorgesehen. Danach wir die Bau gruppe durch ein Gehäuse umschlossen. Der Aufwand für die Herstellung eines solchen Anzündelements und die Störanfälligkeit aufgrund der filigranen Bauweise ist enorm.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weiteres pyrotechnisches Zünd system mit integrierten Zündschaltung vorzustellen, welches sehr platz sparend und zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüche zu entnehmen.

Grundgedanke der Erfindung ist es, unmittelbar auf einer ebenen Außen fläche der Kondensatoranordnung die weiteren Bauelemente, insbesondere den Schaltkreis der Zündschaltung, anzuordnen. Durch diese Lösung entfällt ein sonst üblicherweise in Form einer Leiterplatte vorgesehenes oder in der DE 196 10 799 C1 quaderförmig ausgebildetes zusätzliches Trägerelement, wodurch neben der Materialeinsparung insbesondere auch der Platzbedarf reduziert wird. Dies reduziert den Platz- und Materialbedarf, vereinfacht die Fertigung und erhöht so die Zuverlässigkeit.

Die weiteren Bauelemente, insbesondere der Schaltkreis, können einfach und sicher auf der Kondensatoranordnung befestigt werden, beispielsweise aufgeklebt werden, wobei zudem eine direkte elektrische Verbindung zwischen beiden möglich ist.

Auf der Oberseite des Schaltkreises sind Kontaktzonen ausgeformt, an denen der Schaltkreis über eine Leiterbahnstruktur mit äußeren An schlüssen verbunden ist. Die Kondensatoranordnung kann entweder durch weitere Kontaktzonen auf der Oberseite des Schaltkreises oder durch Kontaktzonen auf der Unterseite des Schaltkreises angeschlossen sein.

Die Leiterbahnstruktur kann in einfacher Weise durch metallische Einlege teile im Gehäuse ausgebildet sein oder am Gehäuse oder auf selbst nicht leitenden Außenflächen der Kondensatoranordnung aufgedampft, abgeschieden oder aufgeklebt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Explosionsdarstellung von einer Baugruppe mit einer Konden satoranordnung mit darauf abgeschiedenen Leitbahnen und Bauelementen sowie dem Gehäuse

Fig. 2 Oberseite der Kondensatoranordnung sowie die darauf angeordneten Leitbahnen, Schaltkreise und Zündschicht

Fig. 3 Unterseite der Kondensatoranordnung mit Kontaktzonen zum Gehäuseunterteil

Fig. 4 Schnitt durch eine Ausgestaltung mit Zündschicht auf der Oberfläche des Zündkondensators

Fig. 5 Schnitt durch eine Ausgestaltung mit Zündschicht auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises

Fig. 6 Pyrotechnisches Zündsystem mit einer Kondensator anordnung in einem Gehäuse, auf dieser montiert ein Schalt kreis sowie mit einem Gehäuse mit eingespritzten Einlege teilen skizzenhaft teilweise aufgeschnitten

Fig. 7 Explosionsdarstellung der Ausgestaltung gemäß der Fig. 6

Fig. 8 Explosionsdarstellung einer weiteren Ausgestaltung ebenfalls mit einer durch Einlegeteile gebildeten Leiterbahnstruktur

Fig. 9 skizzenhafte Darstellung einer komplettierten Baugruppe mit Steckerkontaktbereich mit Visualisierung des darin an geordneten pyrotechnischen Zündsystems

Jede der in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen weist grundsätzlich folgende Grundkomponenten auf, eine Kondensatoranordnung 1, ins besondere einen Zündkondensator, eine Leiterbahnstruktur 2, Bau elemente, insbesondere einen Schaltkreis 3, ein Gehäuseunterteil 4, ein Gehäuseoberteil 5, eine Zündschicht 6 sowie eine Treibladung 7. Die Grund komponenten wurden in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen und Details dieser Grundkomponenten im allgemeinen durch Ergänzung einer weiteren Ziffer bezeichnet.

Die Fig. 1 zeigt zerlegt ein pyrotechnisches Zündsystem, wie es bspw. für den Einsatz in Gasgeneratoren von Insassenschutzsystemen vorgesehen ist. Das pyrotechnische Zündsystem besteht aus einer Zündschaltung bestehend aus einer Kondensatoranordnung 1, insbesondere dem Zünd kondensator, Leitbahnen 2, einem Schaltkreis 3 und einer Zündschicht 6, an der durch Einprägen von elektrischer Energie ein Anzünden der separat dargestellten Treibladung 7 des Anzünders bewirkt wird.

Als Trägerelement für die Zündschaltung dient die Kondensatoranordnung 1 mit wenigstens einer der ebenen, selbst nicht leitfähigen Außenflächen 11, 12, 13, wobei in diesem Ausführungsbeispiel neben den Bauelementen auch die Leitbahnstruktur 2 auf den Außenfläche(n) 11, 12, 13 angeordnet ist. Es wird gerade die Kondensatoranordnung 1 als Trägerelement verwendet, da gerade diese üblicherweise ebene, nicht leitfähige Außenflächen 11, 12, 13 und die größten Abmaße aller Bauelemente aufweist. Zudem wird eine solche Kondensatoranordnung 1 häufig aus dielektrischen Material, bspw. Keramik - Plattenkondensator ausgeführt, auf dem besonders einfach die Leitbahnen 2 in bekannter Dick- oder Dünnfilmtechnik oder auch durch Aufdampfen aufgebracht werden können.

Indem die Kondensatoranordnung 1 bestehend zumindest aus dem Zündkondensator als Trägerelement für die anderen Bauelemente 3 und die Leitbahnen 2 verwendet wird, entsteht eine äußerst kompakte und kleine Baugruppe, wie Fig. 1 bereits erkennen läßt.

Dieses Zündsystem wird von einem zweiteiligen Gehäuse 4, 5 umschlossen, wobei das Gehäuseunterteil 4 neben Fügehilfselementen 44 mit dem Gehäuseoberteil 5 eine Aufnahmekammer 41 für die Baugruppe und in diesem Ausführungsbeispiel kontaktzungenförmige Kontaktelemente 42 aufweist, über die das Zündsystem mit einem Anschlußkabel 43 verbindbar ist. Dazu weist die Kondensatoranordnung 1 auf der Unterseite 12 Kontakt zonen 26 auf, die in Fig. 3 gezeigt werden. Hervorzuheben ist, daß die Kontaktelemente 42 damit direkt die aus der Leiterbahnstruktur ausge formten Kontaktzonen 26 kontaktieren, es also keiner Stecker-Buchsen- Verbindungen oder ähnliches bedarf. Die Kontaktelemente 42 werden dabei druckdicht im Gehäuseunterteil 4 eingeschweißt bzw. von diesem um spritzt. Bevorzugt ist auch, daß das Zündsystem vom Gehäuse 4, 5 druckdicht umschlossen wird, indem es maßgenau in die Aufnahmekammer 41, 57 des Gehäuses 4, 5 eingefügt und dort vorzugsweise durch Schweiß-, Löt-, Preß-, Crimp- oder Klebverbindungen arretiert wird. Die Druckdichtheit schützt einerseits das Zündsystem vor äußeren Einflüssen, insbesondere Feuchtigkeit und ermöglicht zudem beim Zünden einen Druckaufbau, der sich dann gezielt durch eine von einer Druckmembran 53 zunächst verschlossene Ausströmöffnung 54 im Gehäuseoberteil 5 entlädt.

Die Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 5 weisen Leitbahnen 21 auf der Kondensatoranordnung 1 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die weiteren Bauelemente 3 untereinander und mit der Kondensator anordnung 1 sowie mit Anschlüssen 24 für die Zündschicht 6 verbinden, sowie zudem Leitbahnen 28, die an den Seitenflächen 13 der Kondensator anordnung 1 angeordnet sind, wie in Fig. 2 und 3 zu sehen ist. Diese verbinden elektrisch die auf der Oberseite 11 angeordneten Elemente, also Leitbahnen 21, Bauelemente 3 und Zündschicht 6 mit Kontaktzonen 26 auf der Unterseite 12 der Kondensatoranordnung 1.

Als Bauelemente ist in den Fig. 1 bis 5 vereinfachend jeweils nur ein Schaltkreis 3 dargestellt. Jedoch können durchaus auch mehrere Schaltkreise und andere Bauelemente, bspw. Widerstände oder ähnliches so auf der Kondensatoranordnung 1 angeordnet werden.

Die Gehäuseoberseite 5 weist den Fügehilfselementen 44 der Gehäuseunter seite 4 zugeordnete Fügehilfselemente 51 (hier bspw. ausgebildet als Rast haken und Rastöffnungen) sowie zudem eine Treibladungskammer 52 auf, in der die Treibladung 7 des Zündsystems angeordnet ist. Die Treibladungs kammer 52 weist eine durch eine Druckmembran 53 zunächst verschlossene Ausströmöffnung 54 auf. Wird die Zündschicht 6 aktiviert und entzündet diese die pyrotechnische Treibladung 7, so baut sich innerhalb der Treibladungskammer 52 ein Druck auf, der die Druckmembran 53 aufreißt und heiße brennende Treibladungspartikel schlagartig und mit Druck durch die Ausströmöffnung 54 in den Gasgenerator strömen, wodurch dort eine natürlich deutlich größere und auf die Gaserzeugung optimierte Treib ladung gezündet wird. Die Treibladungskammer 52 ist vorzugsweise von der Aufnahmekammer 41 für die Kondensatoranordnung 1 mit den Bau elementen durch eine Abtrennung 55 (siehe insb. Fig. 9) geschützt, die nur im Bereich der Zündschicht 6 eine Öffnung 56 aufweist.

Für einen Teil der Anwendungsgebiete dieser Zündsysteme sollen Kommunikationsschaltungen mit in das Gehäuse 4, 5 integriert werden. Dazu können diese entweder auf der von der Zündschicht 6 und Treibladung 7 abgewandten Unterseite 12 der Kondensatoranordnung 1 angeordnet werden oder entsprechend für diese ja extrem kurze Zeitspanne ausreichend hitzebeständige Bauelemente und elektrische Verbindungen verwendet werden. In Fig. 1 könnte bspw. in den IC 3 bereits eine solche Kommunikationsschaltung mit integriert sein, indem der IC 3 ausreichend geschützt bzw. druck - und hitzebeständig ist. Ein weitgehender Schutz der Schaltung ist schon durch die weitgehende Abtrennung 55 zwischen der Zündkammer 52 und der Aufnahmekammer 57/42 für die Kondensatoranordnung 1 möglich, wie dies in Zusammenhang mit nach folgenden Figuren noch näher gezeigt wird.

Zudem ist in Fig. 2 die Oberseite 11 des Zündkondensators 1 mit den Kontaktzonen 27 dargestellt, auf die der IC 3 bspw. mittels Flip-Chip-Technik aufgesetzt wird.

Die seitlich an der Kondensatoranordnung 1 verlaufenden Leitbahnen 28 sind in besonders bevorzugter Weise auch untereinander durch Funken brückenspitzen 22 gegen elektrostatische Entladungen geschützt, wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist. Die Leitbahnen 28 dienen des weiteren zur Verschaltung der einzelnen Kondensatorbeläge der Kondensatoranordnung 1 zu einem Kondensator aus mehreren Platten, wie in Fig. 4 skizziert ist. Neben der Energiespeicherung kann die Kondensatoranordnung 1 auch weitere Funktionen haben, insbesondere als zwei voneinander elektrisch getrennte Kondensatoren verschaltet werden, von denen einer als Zünd kondensator und der andere als Schutzkondensator gegen ESD, EMV und ähnliche elektrische Störungen verschaltet ist.

Die Schnittdarstellung in Fig. 4 verdeutlicht noch einmal die Funktion der auf den Seitenflächen 13 angeordneten Leitbahnen 28 zur Verschaltung der einzelnen parallelen voneinander durch dielektrisches Material, vorzugs weise Keramikplatten 14 getrennten Kondensatorplattenbeläge 15 hin zu einer bzw. auch zwei Kondensatoren.

Im Schnitt des IC 3 in Fig. 4 bzw. 5 sind die aktive Zone 31, in die die Transistoren und ähnliches integriert sind, sowie eine Isolationsschicht 33, bspw. aus Siliziumoxid mit Kontaktzonen 34, bspw. aus aufgedampftem Aluminium, ausgerichtet entsprechend auf die zugeordneten Kontaktzonen 27 auf der Kondensatoranordnung 1 skizzenhaft angedeutet.

Das Zündmittel ist im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 als separat auf die Zündbrückenanschlüsse 24 bspw. per Dickfilmtechnik aufzutragende Zünd schicht 6 dargestellt, wobei diese Schicht auch einstückig mit den An schlüssen aus einem entsprechenden Material, bspw. Widerstandsmaterial, dotiertem Silizium oder ähnlichem ausgebildet sein kann.

In dieser Figur wird die Zündbrückenschicht 6 neben dem IC 3 angeordnet und über Leitbahnen 21 und daraus ausgeformte Anschlüsse 24 mit den anderen Bauelementen, insbesondere dem IC 3 und der Kondensator anordnung 1 verbunden.

Alternativ dazu kann die Zündschicht 6 auch im oder auf dem IC 3 an geordnet werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Figur sind ebenfalls nur skizzenhaft die halbleitertechnisch strukturierte aktive Schicht 31 sowie die Isolationsschicht 33 gezeigt, wobei in diesen Querverbin dungen 32 von der Oberseite der aktiven Schicht 31 oder der Isolations schicht 33 hin zu Anschlüssen 35 für die Zündschicht 6 auf der bei Face- Down-Montage oben liegenden Unterseite des IC 3 vorgesehen sind. Gerade in diesem Fall kann aber auch die Zündschicht 6 in das Substrat des als Nacktchip ausgebildeten IC 3 durch entsprechende Dotierung eingebracht und die Anschlüsse 35 ebenfalls integriert ausgebildet werden.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen nun weitere Ausgestaltungen, bei denen eine konventionelle Kondensatoranordnung mit einem eigenen Gehäuse 17 verwendet und die Leiterbahnstruktur 2 durch metallische Einlegeteile 83, 85 gebildet wird.

Gemeinsam mit den vorangegangenen Figuren ist wiederum in einer Aufnahmekammer des Gehäuses, hier im Gehäuseoberteil 5 ausgebildet und als 57 bezeichnet, die Kondensatoranordnung 1 und auf einer nicht leitfähigen Außenfläche von diesem der Schaltkreis 3 angeordnet.

Die Kondensatoranordnung 1 ist konventionell, d. h. als handelsüblicher Kondensator mit einem eigenen Gehäuse 17 ausgebildet. Vorteil dieser Aus gestaltung ist, daß im Gegensatz zu der mit Leitbahnstrukturen versehenen Kondensatoranordnung aus den Fig. 1 bis 5 nun ein sehr preiswerter Standardkondensator verwendet wird, auf den in gleicher Weise die Bauelemente, insbesondere der Schaltkreis 3 angeordnet, bspw. aufgeklebt sind.

Die Kondensatoranordnung 1 umfaßt in diesem Beispiel nur die Zünd kondensatorfunktion und weist zwei voneinander isolierte elektrische Kontaktflächen 16 beispielsweise an den Seitenflächen auf, über die die Kondensatorbeläge im Inneren verschaltet sind. Das Gehäuse 17 der Konden satoranordnung 1 ist beispielsweise durch eine Umspritzung mit Isolations material gebildet. Die Kontaktflächen 16 können auch auf die zum Schalt kreis 3 gerichtete Oberseite der Kondensatoranordnung 1 gezogen sein, wie in Fig. 7 gezeigt, so daß die Kondensatoranordnung 1 auch durch Kontaktzonen 34 (siehe Fig. 8, vergleichbar denen aus Fig. 4) auf der Unterseite des Schaltkreises 3 direkt mit dem Schaltkreis 3 verbunden ist, so daß die dafür in Fig. 6, 7 und 9 vorgesehenen Einlegeteile 85 entfallen können. Diese Kontaktzonen 34 auf der Unterseite des Schaltkreises 3 könnten über Durchkontaktierungen vergleichbar denen mit Bezugszeichen 32 aus Fig. 5 oder durch am Schaltkreis 3 außen entlang geführte Bahnen mit der Oberseite des Schaltkreises 3 verbunden sein. Stehen die einzelnen Platten der Kondensatoranordnung senkrecht bezüglich dem Gehäuse unterteil 4, könnte beispielsweise auch nur diejenige dann zum Schaltkreis 3 zeigende Kontaktfläche 16 über einen Substratanschluß des Schaltkreises 3 bspw. durch Löten oder Leitkleber, sowohl mechanisch befestigt als auch elektrisch kontaktiert sein.

Das Gehäuseoberteil 5 wird durch ein Gehäuseunterteil 4 verschlossen, wobei die Fügehilfselemente 44, 51 ineinander greifen und beide Gehäuse teile 4, 5 miteinander arretieren. Vorzugsweise durch eine Abtrennung 55 von der Aufnahmekammer 57 getrennt befindet sich die Treibladungs kammer 52 mit der Treibladung 7, wobei die Abtrennung 55 im Bereich der Zündschicht 6 eine Öffnung 56 aufweist, durch die die Zündschicht 6 die Treibladung 7 entzünden kann. Die Treibladungskammer 52 weist wiederum eine durch einen Druckdeckel 53 zunächst verschlossene Ausströmöffnung 54 bspw. zu einem nicht mehr dargestellten Gasgenerator eines Airbags auf. Die Kompaktheit des Zündsystems basiert wiederum auf der grundlegenden Anordnung der Bauelemente, insbesondere des Schaltkreises 3 direkt auf der Kondensatoranordnung 1.

Die Einlegeteile 83, 85 sind vorzugsweise einstückig aus Metallband gestanzt sowie in die entsprechende Form gebogen und im Material des Gehäuse oberteils 5 durch Umspritzen fixiert, wobei an den Enden der Einlegeteile Kontaktbereiche 81, 82, 84, 86 freibleiben. Für die Einlegeteile 83 wird ein Ende ins Äußere des Gehäuse geführt, wo er dort ausgebildet ist als Schneid- Klemm-Kontakte 81 in Fig. 6, 7 für die direkte Kontaktierung eines isolierten Kabels oder als Steckkontakte 82 in Fig. 8, 9 für die Kontaktierung mit einem nicht näher gezeigten Stecker. Des weiteren sind in Fig. 9 die Einlegeteile 85 zur Kondensatoranordnung 1 mit auf die elektrischen Kontaktflächen 16 der gehäusten Kondensatoranordnung hin gerichteteten Kontakten 84 vor gesehen. Diese Einlegeteile 85 sind in Fig. 8 durch den direkten elektrischen Kontakt der Kontaktzonen 34 des Schaltkreises 3 mit den Kontaktflächen 16 der Kondensatoranordnung 1 ersetzt.

Die anderen Enden 86 der Einlegeteile 83 und 85 kontaktieren jeweils den Schaltkreis 3. Hervorzuheben ist auch die besondere Ausformung der inneren Kontaktenden 86 und 84, denn diese sind vorzugsweise aus dem Gehäuse federelastisch hervorstehend ausgebildet, so daß beim Einführen der Kondensatoranordnung 1 mit dem darauf angeordneten Schaltkreis 3 in das Gehäuseoberteil 5 und Verschließen des Gehäuses durch das Gehäuse unterteil 4, die Kondensatoranordnung 1 mit dem darauf angeordneten Schaltkreis 3 gegen die Kontaktenden 86 und 84 der Einlegeteile 83, 85 gedrückt werden. Neben einer mechanischen Fixierung wird so auch ein sicherer elektrischer Kontakt gewährleistet. Neben einer anderen Aus gestaltung der äußeren Kontaktenden als Pins 82 in einem Steckerbereich 58 des Gehäuseoberteils 5 weisen die Fig. 8 und 9 als Besonderheit noch eine Kontaktfolie 36 auf, beispielsweise mit einem lokalen Auftrag von Leitkleber, wobei die Kontaktfolie 36 auf den Schaltkreis 3 aufgebracht den Kontakt zwischen diesem und den inneren Kontaktenden 86 und 84 der Einlegeteile 83, 85 verbessert.

Diese Kontaktfolie 36 trägt entweder selbst eine Zündschicht 6, wie in Fig. 8, oder weist eine Aussparung für die darunter liegende Zündschicht 6, wie in Fig. 9.

Die Zündschicht 6 kann dabei grundsätzlich sowohl auf dem Schaltkreis 3 als auch auf der Kondensatoranordnung 1 angeordnet sein, wie bereits anhand der Ausführungsbeispiele in den Fig. 4 und 5 erläutert wurde.

Grundsätzlich können die Einlegeteile 83, 85 auch am Gehäuse innen befestigt oder durch metallisierte Bahnen ausgebildet auf der Oberfläche der Aufnahmekammer 57 ausgebildet sein.

Die Gehäuseteile 4 und 5 werden vorzugsweise miteinander druckdicht und feuchtigkeitsundurchlässig verbunden. Das Gehäuseunterteil 4 in Fig. 6 und 7 weist dabei Aussparungen 45 zur Durchführung der Einlegeteile 85 auf und wird zur Abdichtung dann bspw. durch eine Gußmasse aufgefüllt.

Besonders gut zu erkennen ist in Fig. 9 auch die Abtrennung 55 zwischen der Treibladungskammer 52 und der Aufnahmekammer 57 für die Konden satoranordnung 1 mit dem Schaltkreis 3. Die Abtrennung 55 kann einstückig aus dem Gehäuseoberteil 5 ausgebildet sein, welches bspw. durch temperaturbeständigen Kunststoffspritzguß herstellbar ist. Die Abtrennung 55 dient dem Schutz des Schaltkreises 3 gegen die Temperatur- und Druckeinwirkung bei dem explosionshaften Abbrand der Treibladung 7 die Abtrennung 55 ist nur durch eine Öffnung 56 direkt über der Zündschicht 6 unterbrochen, damit die Zündschicht 6 die Treibladung 7 zünden kann.

Bezugszeichenliste

1

Kondensatoranordnung

11

Oberseite der Kondensatoranordnung

1

12

Unterseite der Kondensatoranordnung

1

13

Seitenfläche der Kondensatoranordnung

1

14

Isolationsplatten

15

Kondensatorbeläge

16

elektrische Kontaktflächen eines konventionellen Kondensators

1

17

Gehäuse/Isolationsumspritzung des Kondensators

1

2

Leitbahnstruktur, aufgedampft auf der Kondensatoranordnung

21

elektrische Leitbahnen zwischen den Bauelementen

22

ESD-Brückenspitzen

23

24

Zündbrückenanschlüsse ausgeformt aus der Leitbahnstruktur auf der Kondensatoranordnung

25

26

Kontaktzonen zu den Kontaktzungen

42

im Gehäuseunterteil

4

27

Kontaktzonen zum IC

3

28

seitliche Leitbahnen

3

integrierter Schaltkreis als Bauelement auf der Kondensatoranordnung

1

31

aktive Schicht des IC

32

Durchkontaktierung von der Unterseite auf die Oberseite des IC

3

33

Isolationsschicht mit Verbindungen zu den Kontaktzonen

34

Kontaktzonen des IC

3

zu den Kontaktzonen

27

der Kondensatoranordnung

1

35

Anschlüsse für die Zündbrücke

6

auf dem IC

3

36

Kontaktfolie zwischen IC

3

und den Einlegeteilen

83

,

85

37

Kontaktzonen des IC

3

zu den Einlegeteilen

4

Gehäuseunterteil

41

Aufnahmekammer im Gehäuseunterteil

4

für Kondensatoranordnung

1

und Bauelemente

3

42

Kontaktzungen im Gehäuseunterteil

4

zu den Kontaktzonen

26

auf der Unterseite

12

der Kondensatoranordnung

1

43

Verbindungskabel

44

Rastelemente am Gehäuseunterteil

45

Aussparung im Gehäuseunterteil zur Durchführung der Einlegeteile

83

5

Gehäuseoberteil

51

Rastelemente am Gehäuseoberteil

52

Treibladungszündkammer

53

Druckmembran

54

Ausströmöffnung zum Gasgenerator

55

Abtrennung zwischen Zündkammer und Aufnahmekammer für Kondensator anordnung und IC

56

Öffnung in der Abtrennung

55

der Kammern

52

/

57

über der Zündschicht

6

57

Aufnahmekammer für Kondensatoranordnung

1

und Bauelemente

3

im Gehäuseoberteil

5

58

Steckerbereich, ausgeformt aus dem Gehäuseoberteil

5

6

Zündschicht

7

Treibladung des Anzünders

8

Einlegeteile als Leitbahnstruktur

81

Schneid-Klemm-Anschlüsse für äußere Kabel

82

stiftförmig ausgeformte Anschlüsse (Pins) für einen Stecker

83

metallische Einlegeteile mit ausgeformten äußeren Anschlüssen

81

,

82

84

innere Kontaktenden zur den Kontaktflächen

16

der Kondensatoranordnung

1

85

metallische Einlegeteile im Gehäuse

5

mit Kontaktenden

84

zur Kondensator anordnung

1

86

federelastisch hervorstehende Kontaktenden zum Schaltkreis

3

Claims

1. Pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung, ins besondere zum Auslösen eines Insassenrückhaltesystems, bestehend aus:
einer Kondensatoranordnung (1) und weiteren elektrischen Bau elementen, zumindest einem integrierten Schaltkreis (3), die über eine Leitbahnstruktur (2, 8) verbunden sind,
einem mittels einer Zündspannung zündbaren Zündmittel (6), der seinerseits eine pyrotechnische Treibladung (7) zündet, wobei die Zündspannung von den Bauelementen (1, 3) erzeugt und/oder gespeichert wird,
sowie einem umschließenden Gehäuse (4, 5),
dadurch gekennzeichnet, daß
die weiteren Bauelemente, insbesondere der Schaltkreis (3), unmittelbar auf einer ebenen Außenfläche der Kondensatoranordnung (1) angeordnet sind.

2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Schaltkreises (3) Kontaktzonen (37) ausgeformt sind, an denen der Schaltkreis (3) über die Leiterbahnstruktur (8) mit äußeren Anschlüssen (81, 82) angeschlossen ist.

3. Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kontaktzonen (37) auf der Oberseite des Schaltkreises (3) vorgesehen sind, an denen der Schaltkreis über die Leiterbahnstruktur (8) mit der Kondensatoranordnung (1) verbunden ist.

4. Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kontaktzonen (34) auf der Unterseite des Schaltkreises (3) vorgesehen sind, an denen der Schaltkreis (3) mit der Kondensatoranordnung (1) verbunden ist.

5. Zündsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahnstruktur (8) durch metallische Einlegeteile (83, 85) im Gehäuse (5) ausgebildet ist (Fig. 6 - Fig. 9).

6. Zündsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlegeteile (83, 85) im Gehäuse (5) durch Umspritzen befestigt sind.

7. Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Gehäuse (4, 5) zweiteilig ausgeführt ist und der eine Gehäuseteil (5) eine Aufnahmekammer (57) für die Kondensatoranordnung (1) mit dem darauf angeordneten Schaltkreis (3) aufweist,
b) in diesem Gehäuseteil (5) Kontaktenden (86, 84) der Einlegeteile (83, 85) in diese Aufnahmekammer (57) hineinragen und
c) die Kondensatoranordnung (1) mit dem darauf angeordneten Schalt kreis (3) durch das andere Gehäuseteil (4) gegen die Kontaktenden (86, 84) der Einlegeteile (83, 85) gedrückt werden.

8. Zündsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktenden (86, 84) der Einlegeteile (83, 85) federelastisch ausgebildet sind.

9. Zündsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktenden (86) der Einlegeteile (83, 85) und die zugehörigen Kontaktzonen (37) auf dem Schaltkreis (3) mit einem Leitkleber oder reflowgelötetem Lot verbunden sind.

10. Zündsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Kontaktenden (86) der Einlegeteile (83, 85) und den zugehörigen Kontaktzonen (37) auf dem Schaltkreis (3) eine flexible Folie (36) vorgesehen ist, die beidseitig Leitkleber oder reflowgelötetes Lot sowie elektrische Verbindungen zwischen den Seiten der Folie aufweist.

11. Zündsystem nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gruppe von Einlegeteilen (83) aus dem Gehäuse herausgeführt ist und dort aus den Einlegeteilen (83) die äußeren Anschlüsse (81, 82) einstückig ausgeformt sind.

12. Zündsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückig aus den Einlegeteilen (83) ausgeformten äußeren Anschlüsse als Schneid-Klemmkontakte (81) ausgeformt sind.

13. Zündsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückig aus den Einlegeteilen (83) ausgeformten äußeren Anschlüsse als Anschlußstifte (82) ausgeformt sind.

14. Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel als Zündschicht (6) auf der Oberseite des Schaltkreises (3) angeordnet ist.

15. Zündsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel als Zündschicht (6) auf der flexiblen Folie auf dem Schaltkreis (3) angeordnet ist.

16. Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung als ein Standard kondensator mit einem Gehäuse (17) mit wenigstens einer ebenen Außenfläche und elektrischen Kontaktflächen (16) ausgebildet ist.

17. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Außenflächen (11, 12, 13) der Kondensatoranordnung (1) selbst elektrisch nicht leitfähig sind und die Leiterbahnstruktur (2) zumindest teilweise auf diesen nicht leitfähigen Außenflächen (11, 12, 13) angeordnet, insbesondere aufgedampft, abgeschieden oder aufgeklebt ist (Fig. 1 - Fig. 5).

18. Pyrotechnisches Zündsystem nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß aus der Leitbahnstruktur (2) Kontaktzonen (27) ausgeformt sind, an die zugeordnete Kontaktzonen (34) auf der anliegenden Seite des Schaltkreises (3) angeschlossen sind.

19. Pyrotechnisches Zündsystem nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaltkreis (3) über die Kontaktzonen (34) auf der Kondensatoranordnung (1) in Flip-Chip-Technik angeordnet ist.

20. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Kondensatoranordnung (1) als Plattenkondensatoranordnung ausgeführt ist mit mehreren dielektrischen Isolationsplatten (14), auf denen zumindest teilweise metallische Kondensatorbeläge (15) abgeschieden sind,
b) wobei auf der/den Außenseite(n) (11, 12) der äußeren Platte(n) Leitbahnen (21) aufgetragen sind und
c) auf den Seitenflächen (13) senkrecht zu den Kondensatorplatten weitere, seitliche Leitbahnen (28) angeordnet sind und über diese seitlichen Leitbahnen (28) die einzelnen Kondensatorbeläge (15) unter einander zu mindestens einem Kondensator sowie mit den anderen elektrischen Bauelementen (3) verschaltet sind.

21. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensator anordnung (1) aus zwei voneinander elektrisch getrennten Konden satoren besteht, von denen ein Kondensator als Zündkondensator und der andere als Schutzkondensator gegen elektrische Störungen verschaltet ist.

22. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel als Zündschicht (6) auf der Kondensatoranordnung (1) angeordnet und aus der Leitbahnstruktur (2) Kontaktgebiete (24) zu dieser Zündschicht (6) ausgeformt sind.

23. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite von dem Schaltkreis (3) das Zündmittel mit zwei voneinander isolierten Kontaktgebieten ausgeführt ist, die über eine pyrotechnische Zündschicht (6) untereinander verbunden sind.

24. Pyrotechnisches Zündsystem nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß das Zündmittel als Halbleiterbrückenanzünder ausge bildet ist und die Kontaktgebiete (35) zur Zündschicht (6) auf der Oberseite von dem unverpackt ausgeführten Schaltkreis (3) durch voneinander isolierte leitfähig dotierte Gebiete ausgestaltet sind.

25. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden An sprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Leit bahnstruktur (2) eine Funkenstrecke (22) und/oder ein elektrischer Widerstand zur Entladung von elektrostatischen Aufladungen aus gebildet ist.

26. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden An sprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Auslöseelektronik über eine elektrische Verbindung (43) mit dem Zündsystem verbunden ist, wobei innerhalb am Gehäuse (4) Kontaktelemente (42) vorgesehen sind, die aus der Leitbahnstruktur (2) ausgeformte Kontaktzonen (26) direkt kontaktieren.

27. Pyrotechnisches Zündsystem nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (1), der Schaltkreis (3) und das Gehäuse (4, 5) druckdicht verbunden ist, insbesondere mittels Schweiß-, Löt-, Preß-, Crimp- oder Klebverbindung.

28. Zündsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4, 5) zwischen der Aufnahme kammer (57, 42) für die Kondensatoranordnung (1) mit dem Schaltkreis (3) und einer Treibladungskammer (52), in der die Treibladung (7) angeordnet ist, eine Abtrennung (55) aufweist, die nur durch eine Öffnung (56) über dem Zünder (6) unterbrochen ist, durch die der Zünder (6) die Treibladung (7) zündet.