SE456939B - Spraengkapsel - Google Patents

Description

456 939 2 sevärt förbättras och även göras okänslig för lagring. Om kapseln görs programmerbar kan samma kapseltyp användas för långa olika fördröj- ningar och möjliga fördröjningstider kan väljas fritt och behöver ej i förväg standardiseras. Bortsett från den elektroniska delen kan sprängkapseln göras lika enkel som en normal lomentsprängkapsel.

Kommersialisering av elektroniksprängkapslar har fördröjts av flera problem. Det har befunnits vara svårt att pressa priset på den rela- tivt komplicerade elektroniska kretsen till det pyrotekniska elemen- tets nivå. Även om elektroniken till sin huvuddel kan utformas som ett enda halvledarchip måste kretslösningen härutöver innefatta åt- minstone någon diskret komponent, såsom exempelvis en strömkälla för drivning av elektroniken under fördröjningsfasen och för tändning av tändpärlan. Dessa komponenter och deras inbördes elektriska och meka- niska förbindning höjer väsentligt kostnaden för den elektroniska sprängkapseln. Kretsen måste trots de ömtåliga komponenterna uppfylla väsentligen samma mekaniska hållfasthetskrav som de betydligt mer ro- busta delarna i ett pyrotekniskt element. d v s tåla relativt ovarsam hantering vid montering av sprängkapseln. vid uppkoppling av salvan och vid kraftiga markvibrationer och stötvågor från angränsande deto- natíoner under fördröjningsfasen. En kraftig mekanisk uppbyggnad står emellertid i strid med önskemålet att kunna tillverka elektronikkap- seln 1 samma kapseldimensioner som tidigare. vilka mer eller mindre standardiserats. och att kunna använda befintlig monteringsutrustning.

Säker upptändning sätter en gräns för möjligheterna att minska storlek och elektriskt energibehov för tändpärlan. Precisionen i den elekt- riska fördröjningen motverkas av dödtid och medföljande tidsspridning hos övriga delar i tändkedjan. såsom tändpärla och laddningar i kap- seln. Möjligheten att minska svarstiden för tändpärlan begränsas av kapaciteten hos strömkällan. I och för sig önskvärd míniatyrisering av elektroniken ökar känsligheten för statisk elektricitet och andra störningar, vilket i sprängtekniska sammanhang är ett säkerhetspro- blem. De mekaniskt känsliga elektroniska komponenterna försvårar också slutmonteringen av sprängkapseln och särskilt möjligheterna till enkel lokal sammansättning av förtillverkade delar.

¿ W 456 939 Uppfinningen allmänt Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att undanröja eller minska de ovannämnda problemen. Speciellt har uppfinningen till ändamål att möjliggöra en noggrann elektronisk tändenhet för sprängkapslar med lågt pris. Ett annat ändamål är att erbjuda en tändenhet med små di- mensioner. lämpligen anpassade efter befintliga sprängkapselmått. Yt- terligare ett ändamål är att erbjuda en tändenhet med en god elektrisk och mekanisk förbindning av komponenterna i elektronikdelen varigenom god hanterbarhet och vibrationstålighet uppnås. Ytterligare ett ända- mål är att möjliggöra en tändenhet med ringa störkänslighet. Ännu ett ändamål är att erbjuda en tändenhet som kan hanteras och transporteras självständigt och som lämpar sig för enkel slutmontering med kapselns övriga delar. Ett annat ändamål är att möjliggöra en tändenhet med en tändpärla som ger säker upptändning, har lågt energibehov samt liten och jämn egen fördröjning.

Dessa ändamål uppnås med hjälp av de kännetecken som framgår av pa- tentkraven.

Enligt en aspekt av uppfinningen monteras elektronikdelens komponenter på ett substrat. företrädesvis flexibelt, med påtryckt ledningsmöns- ter. Monterings-tekniken är billig och snabb. bland annat genom att en kontinuerlig tillverkningsprocess möjliggöres där komponenter mon- teras och transporteras mellan olika tillverkningsstationer på ett kontinuerligt substrat som först i slutskedet kapas till enskilda en- heter. Om substratet är en tunn film möjliggörs färdiga enheter med låg vikt och liten volym. Tekniken fordrar ingen kapsling av chipet utan medger direkt förbindning mellan anslutningsytor på chipytan res- pektive substratytan, varigenom ytterligare vikt- och volymbesparingar kan göras. Genom att chip och åtminstone någon ytterligare komponent. men helst samtliga komponenter i elektronikdelen, monteras på substra- tet blir den så bildade elektronikenheten kompakt, ledningsdragningen kort, störkänsligheten liten och mellanförbindningarna färre. Samti- digt utsträckes de tillverkningstekniska fördelarna till hela elektro- nikenheten. Substratets flexibilitet ger god motståndskraft mot tryck, slag och vibrationer utan risk för avbrott i kretsmönstret eller vid anslutningarna till komponenterna. Dessa fördelar blir särskilt utta- lade i kombination med de också möjliggjorda viktminskningarna. En- ligt en annan aspekt av uppfinningen bildas en separat tändenhet genom inkapsling av elektronik och tändpärla. Härigenom erhålles en själv- 456 939 4 ständigt hanterbar och transporterbar tändenhet utan explosiva kompo- nenter, som utan höga krav på precision kan slutmonteras i ett kapsel- hölje med explosiva laddningar genom införsel till lämpligt avstånd ovanför primärladdningen. I kombination med ett flexibelt substrat erhålles de ytterligare fördelarna, att tillgängligt utrymme medger inkapsling i form av en kraftig hållare och att komponenternas läge kan styras med hjälp av hållarutformningen under böjning av substra- tet. Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen placeras tändpärlan, d v s tändbrygga och tändsats, direkt på chipets yta. Härigenom kan dessa komponenters storlek minskas, den mekaniska stabiliteten ökas, störkänsligheten reduceras, energibehovet minskas och svarstiden redu- ceras, bland annat genom att extra ledare mellan substratet och en till- kopplingsanordning på chipet kan undvikas. Placeringen ger god meka- nisk stabilitet och pålitlig vidhäftning mellan tändsats och tändbryg- ga. Om tändpärlan förläggs på samma sida som mikrokretsen på chipet förenklas tillverkningen av tändbryggan. särskilt om bryggan tillver- kas i samma steg som andra nödvändiga strukturer på ytan. Placeringen är väl förenlig med möjligheteten till användning av okapslade chip och möjligheten till montering vid kontaktytor runt ett hål i substra- tet genom vilket tändsatsen kan exponeras. Ett flexibelt substrat ger härvid möjlighet till god styrning av en gnistskur i riktning mot kap- selns primärsprängämne. Enligt ännu en aspekt av uppfinningen stör- skyddas elektroniksprängkapseln med hjälp av gnistgap utformade i tun- na metallskikt med stabil och av gapavståndet okänslig överslagsspän- ning. Gnistgapen kan utan extra kostnad med fördel realiseras direkt i substratets kretsmönster.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den närmare beskrivningen nedan.

Detaljbeskrivning Uppfinningens principer är tillämpbara vid alla typer av sprängkapslar där en fördröjning eller möjlighet till fördröjning önskas och där ett elektriskt initieringsmoment ingår i tändkedjan. Efter den elektriska initieringen finns en explosiv basladdning av ett högexplosivt sekun- därsprängämne. såsom PETN, RDX. HMX, Tetryl. TNT etc. eventuellt med mellanliggande tändkedjesteg i form av exempelvis primärsprängämne, såsom blyazid. kvicksilverfulminat, trinitroresorcinat, diazodinitro- fenolat, blystyfnat etc. De ovan uppräknade fördelarna är av störst ¿ 456 939 värde i samband med civila sprängkapslar och uppfinningen kommer att beskrivas i samband med denna tillämpning. Civila sprängkapslar kopp- las ofta i nätverk med krav på olika fördröjningar i olika delar. En lämplig kapsel för civilt bruk innefattar förutom tändenheten enligt uppfinningen ett väsentligen cylindriskt kapselhölje. som kan vara av papper, plast etc, men som vanligen är av metall. innehållande bas- laddning och eventuellt primärsprängämne samt vid sin öppna ände en tätning med genomförda signalledare. Kända momentsprängkapslar avsed- da för applioering på och initiering av stubiner kan med fördel ut- nyttjas.

En tändenhet för initiering i ovannämnda typer av sprängkapslar bör innefatta en elektriskt aktiverbar tändpärla. en strömkälla ansluten till den elektriskt aktiverbara tändpärlan via en tillkopplingsanord- ning samt en elektronisk fördröjningsenhet. vilken elektroniska för- dröjningsenhet 1 sin tur bör innefatta en signaldekoder anordnad att urskilja en till tändenheten över yttre signalledning påförd start- signal, en fördröjningskrets anordnad att. vid mottagande av start- signalen, efter en förutbestämd tid leverera en tändsignal, samt till- kopplingsanordningen, vilken är anordnad att. vid mottagande av tänd- signalen. förbinda strömkällan med tändpärlan för att elektriskt akti- vera denna. varvid i tändenheten ingår åtminstone ett i halvledarmate- rial utformat chip med mikrokrets. För att möjliggöra olika fördröj- ning för ett flertal i ett nätverk uppkopplade sprängkapslar kan dessa vara i förväg utformade att ge olika fördröjning eller företrädesvis vara utformade att i samband med uppkoppling eller skjutning program- meras till önskad fördröjning.

Den exakta kretslösningen för att realisera ovannämnda funktioner kan varieras inom vida gränser och föreliggande uppfinning är inte begrän- sad i detta avseende. Kända förslag till kretslösníngar framgår exem- pelvis av de amerikanska patentskrifterna 4 145 970. 4 324 182, 4 328 751 och 4 445 435 samt den europeiska patentskriften 0 147 688, vilka häri införlivas genom referens.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning utnyttjas ett flexibelt substrat med etsat kretsmönster för att mekaniskt och elektriskt för- binda chip med t ex yttre signalledare och/eller en eller flera ytter- ligare elektriska komponenter i tändenheten. Exempel på ytterligare komponenter är andra chip. den elektriskt aktiverbara tändpärlan. strömkällan. omvandlingskretsar för inkommande signaler, skyddselement 456 939 's såsom resistorer. isoleringstransformator. gnistgap. annat spännings- begränsande organ. organ för jordning mot kapselhöljet etc. Normalt uppbäres åtminstone strömkälla och chip av filmen. Pöreträdesvis in- går inte mer än ett chip i uppkopplingen.

Av utrymmesskäl är det önskvärt att lägga så många av kretsfunktioner- na som möjligt på chipet men andra avvägningar måste också göras. I princip läggs då åtminstone alla lågeffektkretsar såsom dekoder och fördröjningskretsar på chipet medan utanför kan läggas högeffektkret- sar såsom strömkälla, skyddskretsar och tillkopplingsanordning för tändpärlan samt andra komponenter som icke kan realiseras i halvledar- material, såsom kristalloscillator. strömkälla etc. Vissa högeffekt- kretsar som kan realiseras i halvledarmaterial, såsom switch för tänd- pärlan, spänningsbegränsare och likriktare kan med fördel införlivas på chipet eller bilda ett separat chip. Chipen kan utformas i känd teknologi, såsom bipolär teknik eller företrädesvis CMOS-teknik, för att minimera energiförbrukningen.

Det flexibla substratet skall vara böjligt men i övrigt formbeständigt och icke-elastiskt för att förhindra brott på kretsmönstret och kan därför med fördel vara tvärbundet. Materialet bör vidare vara värme- tåligt för att medge komponentmontering under användning av upphett- ning. Exempel på lämpliga material är organiska polymerer såsom epoxi/glas. polyester och särskilt polyimid (t ex Kapton från du Pont).

Substratet kan med fördel utgöras av en relativt tunn film och bör då ha en tjocklek som ej överstiger tjockleken hos chipet. Företrädesvis överstiger tjockleken inte 1 mm och ligger lämpligen under 0,5 mm och helst under 0,25 mm. Av hållfasthetsskäl bör tjockleken överstiga 0.01 mm och helst även överstiga 0.05 mm.

Pâ substratet skall bildas ett kretsmönster, vilket kan ske genom att ytan förses med ett metallskikt som på vanligt sätt med hjälp av foto- resist etsas till önskat mönster. Metallen kan lämpligen vara koppar, som elektrodeponeras eller i form av en folie limmas på substratet, exempelvis med epoxi eller akrylatpolymer. Tjockleken på skiktet kan ligga mellan 5 och 200 um och särskilt mellan 10 och 100 um. Sedan kretsmönstret bildats kan metallytan pläteras med ett tunt lager be- ständig metall såsom guld eller tenn i ett tunnt lager exempelvis 0.1 till 1 um tjockt. Kretsmönstret skall fylla funktionen att elektriskt förbinda de olika komponenterna med varandra, men kan också användas för att realisera vissa typer av komponenter, såsom gnistgap. motstånd etc., vilket skall ytterligare exemplifieras nedan. '7 ' 456 959 På det bildade kretsmönstret monteras de diskreta elektroniska kompo- nenterna. Detta kan ske konventionellt genom att komponentens anslut- ningar förs genom hål i substratet och löds till kretsmönstret. Små komponenter kan ytmonteras direkt vid kretsmönstret utan genomförin- gar. Tungor av kretsmönstermetallen kan frigöras från substratet och anslutas mot komponenterna. Detta sker enklast vid hål i substratet upptagna före metallbeläggningen, varvid baksidan av metallbeläggning- en vid hålen på särskilt sätt skyddas under etsningen. Komponentens ledare eller företrädesvis även komponenten själv kan positioneras i hålet för ökning av den mekaniska stabiliteten. Tungorna kan härvid med fördel vikas upp från substratets plan och anslutas till komponen- ten. Anslutning kan generellt ske via trådar eller företrädesvis di- rekt mot komponenterna. Förbindningen kan ske genom termokompression, sammansmältning eller företrädesvis genom lödning beroende på naturen hos de förenade metallerna. Vid lödning erfordras i regel en extra tillförsel av lödmetall utöver den eventuellt närvarande pläteringsme- tallen.

Chipet kan monteras på samma sätt som ovan beskrivits för övriga kom- ponenter. Ett kapslat chip kan således med sina anslutningsben lödas till motsvarande punkter på substratet. eventuellt efter att benen förts genom substratet. Som ovan nämnts är det emellertid fördelak- tigt att mer direkt ansluta kontaktytorna på chipet till substratet. varigenom bl a möjliggöres användning av helt eller delvis okapslade chip. Förbindning av kontaktytor på chip respektive substrat kan exempelvis ske med metalltråd på konventionellt sätt, varigenom kon- taktytor på substratet inte behöver vara likformiga med kontaktytorna på chipet.

Ett föredraget sätt att anordna förbindningen är med hjälp av känd TAB-teknik (Tape Automated Bonding), exempelvis beskriven i 0'Neill: "The Status of Tape Automated Bonding". Semiconductor International.

February 1981, eller Small: "Tape Automated Bonding and its Impact on the PNB". Circuit World, Vol. 10, No. 3, 1984. vilka häri införlivas genom referens. Av betydelse i sammanhanget är. förutom de tillverk- ningstekniska fördelarna, att förbandet på detta sätt blir starkt och vibrationståligt. Kretsmönstret på substratet utformas med kontakt- ytor i storlek och placering avpassade för direkt anläggning mot kon- taktytorna på chipet. Mellan de två kontaktytorna tillföres ytterli- gare metall, dels för att underlätta god intermetallisk förbindning"_. 456 939 e' och dels för att åstadkomma ett avstånd mellan chipets yta och krets- mönstrets plan på substratet. För detta ändamål elektrodeponeras en pelare av lämplig metall. såsom koppar, tenn, bly eller särskilt guld, på antingen chipets kontaktytor, vanligen av aluminium. eller på sub- stratets kontaktytor. Pelarens tvärsnittsyta skall anpassas till stor- leken på chipets kontaktyta och kan exempelvis vara 50 till 150 um i fyrkant. Pelaren kan direkt byggas på filmens kontaktytor sedan krets- mönstret i övrigt förseglats, förslagsvis 1 ett andra steg med fotore- sist. Alternativt kan pelare formas genom bortetsning av material i substratets kretsmönster runt det avsedda pelarområdet. En plätering av den resulterande pelaren kan då eventuellt erfordras. Då pelaren på föredraget sätt byggs på chipet tillföres i regel ytterligare skyddslager för att förhindra långsiktig påverkan av kontaktmetallerna på halvledarmaterialets kretsar, vilka normalt är placerade på ett isolerlager av ex.vis kiseldioxid på halvledarytan. I regel passiveras först hela ytan med kiselnitrid. passiveringen avlägsnas vid kontakt- ytorna, diffusionsspärr eller barriärmetall av exempelvis koppar. ti- tan, volfram. platina eller guld appliceras över åtminstone de så fri- lagda kontaktytorna och företrädesvis över hela kretsytan med hjälp av förångning eller sputtering. Kontaktområdena avskärmas och pelarna elektrodeponeras på dessa. varefter ytan runt kontaktområdena etsas ner till passiveringslagret.

Sedan pelare byggts upp på någon av kontaktytorna kan sammanfogníng ske genom sammanpressning under tillräcklig värme för förbindning.

Beroende på materialval och temperatur sker sammanfogningen genom smältning, bildning av eutekticum eller sammanpressning av mjuknande metaller. Temperaturen bör vara över 150°C. och företrädesvis över 300'C. Chipet kan med fördel förvärmas men bör inte bringas till alltför höga temperaturer. Värmningen bör huvudsakligen ske från substratsidan. Det är möjligt att förvärma substratets kontaktytor till önskad temperatur före sammanläggningen eller att värma genom substratet. Ett föredraget sätt är emellertid att åstadkomma förbind- ningen vid ett hål i substratet över vars kanter kretsmönstrets kon- taktytor fritt utskjuter, varigenom dessa kontaktytor är direkt åtkom- liga för pressning med hjälp av ett varmt verktyg mot chipets ytor.

Chipets båda ytor blir härvid i övrigt helt fria och åtkomliga för exempelvis stöd och inriktning med hjälp av en hållare. Verktyget kan härvid föras genom substratet medan chipets mikrokretsyta vändes mot substratets mönsteryta. Det föredrages emellertid att chipet förs ge- § 456 939 nom hålet i aubstratet till ett läge med sin mikrokretsyta i plan med substratets mönsteryta. varigenom cbipet anlägges mot de fritt utskju- tande kontakttungorna på substratet underifrån medan det varma verkty- get närmas från substratets ovansida. Härigenom kan chipets kretsyta bäst exponeras och styras med yttre hållare.

Om så önskas kan det nakna chipet och dess anslutningar efter förbind- ningen förseglas med exempelvis en silikonelastomer eller epoxipolyner.

Den tändkedja som skall leda till detonation av sprängkapselns bas- laddning startas med någon form av elektrisk initiering. varvid i re- gel en resistor tillför ett explosivt eller brännbart eller på annat sätt reaktivt material i en tändsats tillräckligt med värme för ini- tiering av reaktionen. Initieringen kan bero av värme eller en stöt- våg eller en kombination av mekanismer såsom vid gnistor eller ljusbå- gar. Exploderande film eller tråd kan användas, men företrädesvis förstärks värmeutvecklingen med ett kemiskt reaktivt material, exem- pelvis genom att i tändbryggan omväxlande oxiderande och reducerande material, såsom kopparoxid och aluminium, eller metallskikt som vid uppvärmning legeras under värmeutveckling, såsom aluminium i kombina- tion med palladium eller platina.

Det reaktiva materialet i tändsatsen kan vara explosivt. såsom ett prinärsprängämne av ovannämnda typer, t ex blyazid, detonerbart av den elektriska initieringen varvid detonationen direkt kan fortplantas till efterföljande laddningar i sprängkapseln. Om det reaktiva mate- rialet är icke-detonerande vid påverkan av det elektriska initierings- elementet erfordras ett ytterligare steg i tändkedjan för övergång till detonation. Detta kan enklast ske genom att reaktionsprodukterna från det reaktiva materialet får påverka ett primärsprängämne. Vill man undvika primärsprängämnen kan andra kända övergångsmekanismer an- vändas, såsom anslag mot ett sekundärsprängämne av en massa accelere- rad av brinnande krut eller deflagrerande sekundärsprängämne (Flying Plate) eller förbränning av sekundärsprängämne under sådana betingel- ser att reaktionen övergår till detonation (DDT, Deflagration to Deto- nation Transition). En föredragen typ av DDT-konstruktion framgår av PCT/SE85/00316, vilken härmed införlivas genom referens.

En föredragen typ av icke-detonerande reaktiva material är pyroteknis- ka satser som genererar flamma eller gnistor. Dessa behöver ej posi- 456 939 10 tioneras i omedelbar närhet till efterföljande steg i tändkedjan utan kan överbrygga visst avstånd till dessa. Icke-detonerande reaktiva material har dessutom fördelen att underlätta tändenhetens hantering före montering i en sprängkapsel. Kända kompositioner för tändpärlor kan användas baserade på blandningar av oxiderande material. såsom oxider. klorater, nitrater. och reducerande material, såsom aluminium. kisel. zirkonium, etc. Dessa är ofta pulverformiga och sammanbundna med ett bindemedel, såsom nitrocellulosa eller polyvinylnitrat.

Explosiva ämnen såsom blyazid, blydinitrofenolater eller blymono- el- ler dinitroresorcinat kan till mindre del ingå för att underlätta upp- tândning. De oxiderande och reducerande materialen är normalt pulver- formiga med en medelpartikelstorlek understigande 20 um och företrä- desvis även understigande 10 um. Tändsatsen kan på normalt sätt for- mas genom att komponenterna uppslammas i en lösning av bindemedlet.

Lösningsmedlet avdrives efter formning för härdning och bindning mot tändbryggan.

En konventionell tändpärla med tändtråd kan användas vid konstruktio- nen enligt uppfinningen. För att minska kraven på strömkällan eller minska svarstiden är det emellertid önskvärt att göra tändpärlan och särskilt tändtråden mindre än normalt. Hassan i tändtråden, eller ge- nerellt den impediva delen av tändkretsen. bör understiga 1 mikrogram och helst även understiga 0,1 mikrogram. Det kan vara nödvändigt att genom avskärmningar styra gnistströmmen mot efterföljande delar i tändkedjan. En konventionellt utformad tändpärla kan monteras på substratet som en övrig komponent i enlighet med vad som beskrivits ovan. En tändbrygga med liten massa kan lättare realiseras i tunn- filmsteknik på bärare och anslutas som övrig komponent. En ännu mer kompakt konstruktion erhålles om en tändbrygga utformas som en del av substratets kretsmönster och tändsatsen läggs direkt på denna. Bryg- gan kan bildas som en tunnare eller smalare del av det ledande krets- mönstret, men utformas företrädesvis i ett annat material med högre resistivitet, t ex nickel/krom, med hjälp av tunnfilmsteknik.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning används en fri del av ett åtminstone delvis okapslat chip som bärare för tändbrygga och tänd- sats. Om flera chip ingår i sprängkapseln förläggs tändsatsen lämpli- gen till ett chip innehållande tillslagselementet för tändkretsen så- som tyristorswitch.

Tändbryggan kan förläggas till chipets baksida. d v s en sida utan kretsar, varigenom utformningen kan göras mycket fritt med ett minimum 13 456 939 av påverkan på kretsens övriga funktioner. Det föredrages emellertid att tändbryggan förläggs till framsidan, d v s den processade sidan med mikrokretsen, då detta underlättar tillverkning av brygga och app- lícering av tändsats med hjälp av steg liknande de som används vid uppbyggnad av kretsmönstret och underlättar anslutning mellan dessa kretsar och tändbryggan samt montering och anslutning till övriga elektroniska komponenter. Tändbryggan kan härvid förläggas till en del av ytan som inte uppbär något kretsmönster, varvid påverkan på kretsen minimeras eller möjliggör en utformning av bryggan i halvle- darmaterial, exempelvis för att få med temperaturen avtagande resis- tans i enlighet med vad som beskrivs 1 US 3 366 055. Genom att för- lägga tändorganen ovanpå mikrokretsen reduceras volym och pris, då speciellt tändpärlan är stor i förhållande till chipet. Härvid ford- ras någon form av elektrisk isolering mellan de överlappande delarna och för detta ändamål kan vid framställning av halvledarkretsar norma- la isolerskikt användas, såsom vapox eller polyimid. Tjockleken på dessa skikt kan exempelvis ligga mellan 0,1 Och 10 pm.

Om värmeutveckling utgör en väsentlig del av tändmekanismen är det fö- redraget att under tändbryggan ha ett värmeisolerande skikt för att minska värmeförlusterna till det kraftigt värmeledande kiselsubstratet och därigenom minska svarstid och effektbehov. Värmeisoleringsskikt kan utgöras av samma material som för elektrisk isolering, t ex kiseldioxid, vapox, men kan ökas 1 tjocklek. exempelvis till över 0,5 um och särskilt till över 1 pm. Tjockleken bör också väljas med hänsyn till risken för genombränning innan tändsatsen tänt. Andra tänkbara isolermaterial är särskilt värmetåliga organiska ämnen såsom polyimider, vilka kan användas på det sätt som framgår av exempelvis Mukai: "Planar Multilevel Interconnection Technology Employíng a Polyimide", IEEE Journal of Solid State Circuits. Vol. Sc. 13. No. 4.

August 1978. eller Wade: "Polyimides for Use as VLSI Multilevel Inter- connection Dielectrlc and Passivation Layer", Hicroscience, p 61. vilka häri införlivas genom referens.

Ett ytterligare skäl att anordna ett särskilt skikt mellan tändbrygga och chip är att undvika påverkan av chipet från ämnen i tändsatsen.

'Eftersom ett chip med tändsats måste vara åtminstone delvis okapslat föreligger också en risk för negativ inverkan på chipet av ämnen från kapselns övriga delar, exempelvis ämnen avgasade från sprängkapselns huvudladdningar. Höga temperaturer kan uppkomma i sprängkapslars inre. 456 939 ,¿ exempelvis vid exponering av sprängkapseln för solljus. Lämpliga ma- terial som diffusionsspärr kan vara metallskikt. Näst intill heltäc- kande sàdana kan anordnas i samma lager som tändbryggan eller i ett från detta isolerat ovanpâliggande skikt. Isolermaterial, såsom de ovannämnda. föredrages. Dessa kan placeras mellan tändsats och brygga men helst placeras under bryggan.

Tändsatsen kan vara svagt elektriskt ledande och det kan därför vara lämpligt att anordna ett isolerande lager omedelbart under tändsatsen, företrädesvis direkt ovanpå skiktet med tändbryggan. för att förhindra icke önskad elektrisk kontakt mellan olika delar av ytan. Ovannämnda isolermaterial kan användas, företrädesvis ett plastlager. I detta lager måste fönster vara frametsade, dels över tändbryggan. dels vid de elektriska kontaktytorna för chipet.

Sammantaget bör således åtminstone ett skikt av icke-elektriskt ledan- de material anordnas mellan tändsats och chipyta och företrädesvis åtminstone ett sådant skikt mellan tändbrygga och chipyta, varvid gi- vetvis ett skikt kan fylla flera av ovannämnda funktioner. I regel fordras genomföringar 1 dessa skikt, exempelvis för de elektriska kon- taktytorna.

Ovanpå skiktet eller skikten byggs tändbryggan, vilken kan utformas exempelvis som en spalttändare men företrädesvis som en resistor med tilledare. Tilledarna formas härvid lämpligen i en metallfilm med låg resistivitet genom exempelvis vakuumdeponering som ansluts till under- liggande skikt på halvledarytans kretsmönster. Motståndsdelen kan ut- formas som en tunnare eller företrädesvis smalare del mellan tilledar- na i samma material som dessa. Företrädesvis utformas emellertid själva tändbryggan i ett material med högre resistivitet än i tille- darna. Detta kan lämpligen ske genom att en krets med tilledare och brygga etsas från ett dubbelskikt bestående av ett undre lager med hög resistivitet och ett övre lager med låg resistivitet. I denna krets bildas sedan själva bryggan genom att det övre skiktet bortetsas.

Strömmen kommer då i tilledarna huvudsakligen att flyta i det övre skiktet. med låg resistivitet, fram till bryggan där strömmen tvingas ner i det undre skiktet, med hög resistivitet. Förutom lämplig resis- tivitet bör materialet ha en smältpunkt överstigande erforderlig tänd- temperatur för det reaktiva materialet, såsom mer än 400 och helst mer än 500°C. Om chipet skall anslutas till andra komponenter med hjälp av TAB-teknik enligt ovan kan med fördel tändbryggan bildas vid Ü 456 959 samma operation och av samma material som barriärskiktet, eftersom detta i regel läggs över hela kretsytan och sedan maskas bort genom fotolitografi och etsning. Härvid kan tilledare och brygga erhållas utan extra tillverkningssteg. Flera av de ovan för ändamålet uppräk- nade metallerna har lämpliga egenskaper även som resistansmaterial, exempelvis titan och volfram, enskilt eller legerade. och ett överlig- gande lager av t ex guld kan tjäna som làgresistivt material. Härvid bör således den TAB-teknik utnyttjas som bygger metallpelare på halv- ledarens kontaktytor snarare än på filmens kontaktytor.

Geometrín på tändbryggan är inte kritisk så länge erforderlig effekt kan stabilt utvecklas. Dock föredrages att bryggan utformas med tunt tvärsnitt av tillverkningsskäl och för att öka kontaktytan mot tänd- satsen, exempelvis med minst 10 och helst minst 50 gånger så stor bredd som tjocklek. Vid smalare tändbrygga än tilledare föredrages vidare att övergången görs avrundad för att undvika oönskad lokal vär- meutveckling till följd av strömförträngning. En lämplig form på bryggan har visat sig vara en väsentligen kvadratisk yta mellan 10 och 1000 och särskilt med mellan 50 och 150 um i sida och en tjocklek mel- lan 0,01 och 10 och särskilt mellan 0,05 och 1 um. Tändbryggan kan exempelvis utformas att vid en strömstyrka mellan 0,05 och 10 eller hellre mellan 0,1 och 5 Ampere bringa ett skikt av tändsatsen till en tändtemperatur av över 500 och helst över 700°C inom en tidsrymd av mellan 1 och 1000 mikrosekunder eller särskilt mellan 5 och 100 mikro- sekunder.

Ovanpå bryggan placeras tändsatsen. vilken exempelvis kan bestå av ovan uppräknade komponenter. Mängden är relativt okritisk eftersom tändning sker i ett mycket litet område men bör hållas så liten som säker upptändning av senare steg i tändkedjan medger. Mängden kan exempelvis understiga 100 mg och även 50 mg, men bör överstiga 0.1 mg och även 1 mg. Vid pulverformiga komponenter i tändsatsen bör tillses att ett bindemedel med god vidhäftning mot tändbryggan ingår för att säkerställa effektiv värmeöverföring i denna yta innan tändsatsen splittras. Företrädesvis är bindemedlet eller annat kontinuerligt ma- terial i tändsatsen ett lättantänt explosivt ämne såsom nitrocellu10~ S8.

Tändsatsen kan appliceras på chipet före chipets montering på substra- tet, men det föredrages att detta sker efter monteringen. Om chipets kontaktytor skyddas vid appliceringen kan variationer tillåtas i tänd- 456 939 14 satsens positionering och utsträckning, varvid flera appliceringsmeto- der blir nöjliga. såsom doppning, klickning. pressning etc. Det fö- redrages dock att tändsatsen centreras väl innanför chipets kontakt- ytor, särskilt om satsen har en icke oväsentlig ledningsförmåga. Det- ta kan ske genom att en droppe tjockflytande suspension precisione- deponeras med hjälp av kanyl på chipytans tändbrygga. Vid lösnings- medlets avgång binds de pulverformiga komponenterna i tändsatsen till varandra och till tändbryggan. Efter torkningen kan tändpärlan led fördel överdragas med ett lackskikt för att ytterligare förbättra sta- biliteten och bidraga till inneslutning av reaktionen.

Principerna för placering av tändbryggan på chip kan användas oberoen- de av kretsens vidare anslutning till elektroniken i tändenheten. Som ovan antytts erhålles dock fördelar i kombination med TAB-teknik vid tillverkningen. Frånvaron av kapsling utnyttjas både för anslutning- erna och exponering av tändsats. Erhållna förbindningar är starka och motstår vibrationer väl. Montering vid hål i substratet medger god positionering av tändsatsen utmed substratets yta. Flexibla substrat ger härutöver möjlighet till god inriktning av tändsatsens läge genom böjning av filmen och ringa skärmverkan vid annat lonteringssätt än utmed substratets yta.

Tändenheten enligt uppfinningen skall innefatta organ för mottagning av en till kapseln förd startsignal. Om en laddníngsber strömkälla användes. t ex på föredraget sätt en kondensator. kan det även vara nödvändigt att till kapseln föra energi för uppladdning av strömkäl- lan. Det är då lämpligt att använda samma organ för båda funktioner- na. Organen innefattar lämpligen en ut från kapselns inre sig sträc- kande ledning samt anslutningar för denna inne i kapseln. Ledningen kan på normalt sätt anslutas till en tändapparat direkt eller via mel- lankopplade ljud- eller radiosteg så som föreslås exempelvis i US 3 780 654. US 3 834 310 eller US 3 971 317. Ledningen kan vara en fiberoptisk kabel. varigenom enkelhet och mycket hög störningsokäns- lighet kan uppnås. och organen 1 kapseln innefattar i detta fall en fotoelektrisk energiomvandlare. Ledningen kan också på konventionellt sätt innefatta en eller flera letalliska ledare, varvid 1 kapseln en- dast erfordras en anslutning av ledarna till kretsen i tändenheten.

Elektriskt initierade sprängkapslar brukar normalt skyddas mot oav- siktlig tändning orsakade av okontrollerbara elektriska fenomen såsom åska. statisk elektricitet, detonationsgenererade spänningar. stör- 456 939 ningar från radiosändare och kraftledningar samt felkoppling av ledar- na. Kapslarna får ej utläsas vid rimlig påverkan av sådana fenomen och skall dessutom helst vara funktionsdugliga efter åtminstone norma- la sådana störningar, såsom statiska urladdningar och detonationsgene- rerade spänningar. Normalt utrustas elsprängkapslar med gnistgap, av- sedda att begränsa spänningen. samt eventuellt även resistanser, av- sedda att begränsa störströmmar i kretsen. Närvaro av integrerade kretsar och annan miniatyriserad elektronik 1 sprängkapslar gör dessa potentiellt mer känsliga för störningar och det är önskvärt att såväl sänka gränsen för tillåten spänning som att minska svarstiden 1 skyddskretsarna.

Det har visat sig lämpligt att även i elektroniksprängkapslar anordna gnistgap för att begränsa störspänningar. Gnistgap bör anordnas så- väl mellan tilledarna som mellan varje ledare och kapselhölje och/eller Jord. Gnistgapen bör utformas att bli ledande vid spänningar under 1000 V. helst under 800 V och företrädesvis även under 700 V. Tänd- spänningen måste dock ligga väl över arbetsspänningen för elektroniken och kan normalt inte heller göras lägre än 300 V. Erforderlig preci- sion i tändspänning kan åstadkommas med konventionell utformning men enklare om gapet utformas av ett tunt metallskíkt då överslagsspän- ningen mer kommer att bestämmas av spetsverkan från de tunna skikten än av gapets storlek. Filmtjockleken bör då hållas under 500 um, helst under 100 um och företrädesvis även under 50 um. Tillverk- ningsproblem och åter ökande tändspänning kan förväntas vid mycket tunna filmer och filmtjockleken bör därför överstiga 1 um och helst även 5 um. Mellan dessa ungefärliga gränser bör ett optimum i funk- tion sökas. Särskilt fördelaktigt är att bilda gnistgapen direkt på kretsmönstervtan för sammanbindning av elektronikkomponenterna. efter- som då ingen extra komponent och inget extra tillverkningssteg ford- ras. Om substratet för kretsmönstret är det ovan beskrivna flexibla substratet är det en ytterligare fördel att mindre variationer i gap- måttet till följd av böjning eller vibrationer i filmen minimalt på- verkar tändspänningen för gnistgapen.

Eftersom en elektronikkrets av föreliggande slag med nödvändighet in- nehåller många ledare med små inbördes isolationsavstånd bör tillses att naturliga eller speciellt insatta impedanser anordnas efter gnist- gapet och att isolationsavstånden, inklusive gnistgapen, fram till dessa impedanser hålls mindre än efter impedansen för att härigenom 456 939 w styra överslagen till området vid gnistgapen. Det föredrages att spe- ciellt överspänningar mellan ledare och kapselhölje styrs på detta sätt, d v s att isolationsavståndet mellan kapselvägg och tilledare är mindre före impedansen än efter. Impedansen kan även fungera som strömbegränsare och säkring för efterföljande komponenter. Det före- drages att en serieresistans inkopplas i åtminstone den ena och före- trädesvis båda tilledarna efter gnístgapet. En kapacitans mellan le- darna kan som komplement eller alternativ utnyttjas. kapacitansen ökar stigtiden för den spänning, som skyddskomponenter mellan ledarna utsätts för, vilket speciellt ökar möjligheten för dessa skyddskompo- nenter. såsom gnistgap, skyddstyristorer eller zenerdiod. att till- räckligt tidigt träda i funktion. Impedansen kan med fördel, liksom gnistgapen. framställas direkt på ett kretsmönstersubstrat, exempelvis genom tunnfilmsteknik eller tjockfilmsteknik eller annars monteras som diskreta komponenter. Isolationsavstånden på själva chipet blir med nödvändighet små och det föredrages att extra skyddskretsar anordnas före eller på chipet. Skyddskomponenten kan vara exempelvis en zener- diod. men är företrädesvis av tyristortyp för att ge låg restresistans och låg värmeutveckling.

Sedan erforderliga komponenter monterats på den flexibla filmen enligt uppfinningen bör denna införas i en hållare för att skydda komponen- terna samt låsa och stabilisera deras lägen. En lämpligt utformad hållare möjliggör också att tändenheten kan transporteras och hanteras separat, vilket är en i sprängämnessammanhang väsentlig fördel. Bål- laren bör stödja åtminstone det flexibla substratet över en väsentlig del av dettas yta. Hållaren kan även stödja eller åtminstone begränsa rörelsefriheten för övriga komponenter. varvid hållarens inre väsent- ligen kommer att motsvara en avgjutning av substrat och komponenter.

Hållarens yttre bör utformas för att ge korrekt positionering i en sprängkapselhylsa med tillräckligt antal kontaktpunkter med hylsans inneryta. Företrädesvis utformas ytterytan väsentligen cylindrisk motsvarande kapselhylsans inneryta, vars diameter i regel understiger mm. vanligen även understiger 15 mm och företrädesvis även under- stiger 10 mm. Om tändenheten på föredraget sätt innefattar tändsats, är denna belägen i den mot kapselns inre vända sidan av nämnda hålla- re. och en öppning. som under transport kan vara försedd med löstagbar eller genombrytbar försegling. in till tändsatsen skall vara anordnad i hållaren för exponering och styrning av gnistströmmen eller flamman.

Med hjälp av hâllaren och det flexibla substratet kan tillfredsstäl- 11 lande styrning av även en liten tändsats erhållas för effektiv gnist- koncentration i önskad riktning. Hållarens andra ände kan vara utfor- mad som en tëtningsplugg för försegling av sprängkapseln efter infö- rande av tändenheten. Tätningsplugg och hållare kan härvid utformas av samma material i ett stycke, vilket ger god stabilitet och fukttät- het samt förenklar tillverkningen. Alternativt kan plugg och hållare tillverkas av olika material, varvid materialvalet kan optimeras för respektive funktion, t ex en elastomer i pluggen och termoplast. såsom polystyren eller polyeten i hållaren. Delarna kan sammanhållas enbart med hjälp av ledaren, men det föredrages att en ytterligare samman- fogning åstadkommas, t ex genom en enkel mekanisk låsning eller genom sammansmältning. En genomföring för tilledare, eller kopplingsdon för tilledare, bör också finnas. Hållaren bör innefatta en öppning för Jordningskontakt mellan kretsen och kapselhöljet som normalt är av me- tall. Denna jordning kan utformas som en metalltunga som från sub- stratplanet passerar ut genom hållaren och förs ut på hâllarens utsida eller företrädesvis som en förstorad metallbelagd del av substratet som sträcker sig ut genom hållarens sida. Hållaren kan även innefatta öppningar till speciella punkter på kretsen. exempelvis för kontroll- mätning eller för programmering. Således kan elektroniken ges en identitet, t ex genom bränning av brännlänkar eller genom s k zener- zap-teknik enligt ovan före montering i kapselhölje för att möjliggöra exempelvis senare individuell tidsprogrammering. Hållaren utformas lämpligen i ett icke ledande material såsom plast. Tändenheten kan härvid gjutas in i plastmaterialet. t ex genom att en gjutform appli- ceras omkring substratet varpå ett stelnande polymermaterial, företrä- desvis ett kallhärdande harts, insprutas i formen. Det föredrages dock att hållaren formas separat, lämpligen med en delning i filmytans plan för enkel inneslutning av filmen. Delarna kan eventuellt samman- hållas med en enkel låsanordning. Samtliga öppningar i hållaren kan med fördel ha fukttäta förseglingar av t ex plastfilm eller samman- smältningar för att öka funktionsdugligheten efter separat hantering och transport.

En föredragen utföringsform av uppfinningen skall nu beskrivas i an- slutning till Figurbilagan. 456 939 456 939 18 Figggförtegkning Figur 1 visar ett avsnitt av ett kontinuerligt substrat för bildning av ett flertal kretsmönstersubstrat.

Figur 2 visar i vy från ovan en enskild flexibel film med kretsmönster men utan monterade komponenter.

Figur 3a och 3b visar i större förstoring två lager av ytan på ett chip.

Figur 4 visar i vy från sidan sprängkapsel med en hållare innehållande substrat led monterade komponenter. ~ Figgrbeakrivning I Figur 1 markerar position 10 en kontinuerlig flexibel polyimidfilm led bredden 35 mm och tjockleken 125 um. På filmen 10, med matnings- perforeringar 2, upptages långsträckta hål 4 för underlättande av kap- ning till enskilda kretsar, hål 12 för montering av chip och hål 14 för montering av komponenter. Ytan täckts med en 35 um tjock koppar- film med hjälp av ett ca 8 pm tjockt limskikt av akrylpolymer. Med hjälp av fotoresist och syra etsas mönster enligt figur 2, med unge- färlíga måtten 6 gånger 24 mm, varvid undersidan av kopparfilmen vid hålen 12 och 14 genom försegling skyddats mot syran. Sedan krets- mönstret bildats förtennas det med ett ca 0,8 um tjockt skikt av tenn.

På mönstret finns två anslutningsytor 16 och 16' på vilka tilledarna senare lödes. Två ledningsdelar 18 och 18'. leder fram till två tung- or 20 och 20' mellan vilka finns ett gnistgap av storleksordningen 100 um. Mellan en annan tunga 22 och tungorna 20 och 20' bildas yt- terligare gnistgap av samma storlek, vilka medger överslag från endera ledaren till kapselhöljet genom att tungan 22 via ledare under resis- torerna 26 och 26'står i förbindning med utskjutande delar 24 och 24' av mönstret, vilka delar vid införande av filmen i en sprängkapsel av metall kommer att jorda tungan 22 mot kapselhöljet. Vid tungorna 20 och 20' finns anslutningsytor 28 och 28' för inkoppling genom lödning av ca 2 kohm tjockfilmsmotstând 26 och 26”. i figuren streckade, i se- rie med vardera ledaren. Ledare 32 och 32' löper parallellt och våg- formigt för att öka serieinduktansen och förbinder anslutningsytorna och 30'för resistorerna 26 och 26' med två tungor 34 och 34' vid hålet 14 för montering av ett halvledarchip 50. i figuren antytt med W .9 456 939 streckade linjer. Över kretsar på chipet förbinds senare tungorna 34 och 34' med tungorna 36 och 36' vilka i sin tur leder till kontakt- tungor 38 och 38' vid vilka en 33/uF tantalkondensator 40, streckmar- kerad, senare lödes efter komplettering av tennskiktet och sedan kon- densatorn placerats i hålet 12 och de över hålet utskjutande kontakt- tungorna vikts upp mot kondensatorns 40 sidor. Ett flertal kontakt- fält 41, 42, 43. 44 och 45 med anslutningstungor mot chipet saknar elektrisk kontakt led ledningsmönstret i övrigt och tjänar som prob- fält. med hjälp av vilka brännlänkar på chipet kan påverkas. eller till att bättre mekaniskt fasthålla chipet.

\ Figur 3a visar schematiskt den konventionellt utformade mikrokretsen på chipet 50 innefattande funktionella kretsar 52 och kontaktytor 54 av aluminium. Denna yta isoleras på normalt sätt med ett tunt lager kiseloxid. varefter hål upptages till underliggande kontaktpunkter, främst kontaktytorna 54 men även särskilda förbindningspunkter för tändbrygga och brännlänkar. Ytan beläggs med ett ca 1 um tjockt la- ger polyimid genom pádroppning. spinning och värmehärdning, varefter hål upptages 1 skiktet motsvarande hålen i vapox-skiktet. På poly- imidskiktet läggs ett ca 0.25 um tjockt lager titan/volfram-legering samt ett ca 0,25 um tjockt lager guld genom sputtering. Ett ca 20 um tjockt lager fotoresist pålägges. maskas och framkallas så att guld- lagret frilägges över de kontaktytor som skall förses med kontaktpe- lare, på ett ca 100 gånger 100 um stort område, varefter på dessa ytor byggas guldpelare av ca 30 um höjd genom elektrodeposition, varefter det tjocka fotoresistlagret avlägsnas. flårefter skall normalt de hel- täckande titan/volfram- och guldskikten bortetsas. men innan detta sker pålägges ett nytt lager fotoresist. maskas och framkallas så att efter etsning kvarlämnas strukturerna enligt Figur 3b. Dessa struktu- rer utgöres dels av brännlänkar 56, med brännpunkter. anslutna till punkter på mikrokretsen så att avsmältning vid brännpunkterna kan åstadkommas med strömstötar av 2 mJ energi varigenom ett bínärt åtta- siffrigt tal kan bildas för identifiering av kapslar enskilt eller i grupp. En tändbrygga 58 bildas även. med ett ungefär 100 um i kvadrat stort resistivt område 60 med en resistans av ca 4 ohm. Det högresis- tiva området 60 på tändbryggan 58 respektive brännpunkterna på brännlänkarna 56 åstadkommas genom att guldlagret här borttages så att strömmen tvingas ner i det mer resistiva Ti/W-lagret. Ett ca 1 um tjockt polyímidlager läggs över hela ytan på ovan angivet sätt, varef- ter ett område kring tändbryggans punkt 60, brännlänkarnas brännpunk- 4,' 456 939 20 ... , ~., ' . s. i-w-c -- s- . ter samt kontaktpelarna frilägges. Det så behandlade chipet ansluts till filmen genom att förvånas till ca 200'C och med sin kretsyta först föras genom hålet 14 till kontakt led undersidan av tungorna runt hålet 14. vilka från filmens ovansida pressas not kretsens guld- belagda kontaktytor med ett verktyg son nomentant värnes till ca 500°C. På tändbryggan 58 placeras en tändsats med en ungefärlig ut- sträckning enligt den streckade linjen 62, genom att ca 5 ng av en komposition, bestående av zirkonium/blydioxid-pulverblandning i vikts- förhållandet 11:17 med ett bindemedel av nitrocellulosa upplöst i bu- tylacetat. placeras på chipytan och därefter lufttorkas vid ca 50°C, varefter tändpärlan och den övriga chipytan lackaš med nitrocellulosa- lack.

Figur 4 visar en färdig sprängkapsel innehållande en tändenhet med en hållare 70 omgivande en flexibel film 10 med monterade resistorer 26. kondensator 40 och chip 50 med tändpärla 62. Hållaren 70 är väsentli- gen cylindrisk led diameter 6 lm. har ett delningsplan 1 fílmytans 10 plan och i delningsplanet urtag för väsentligen spelfri passning runt komponenterna på filmen. En kanal 72 är anordnad mellan tändpärlan 62 och tändenhetens mot kapselns inre vända yta. Tilledare 74 sträcker sig ut från tändenhetens från kapselns inre vända yta och runt dessa är en tätningspropp 76 av elastomert material gjuten. Hållaren 70 är gjuten i polystyren och sammanhålles mekaniskt med proppen 76 vid 78.

Tändenheten är införd i en sprängkapsel 80 med en basladdning 82 av exempelvis PETN och en ovanför belägen prilärsprängämnesladdning 84 av exempelvis blyazid, varvid tändenhetens främre del placeras på ett avstånd av ca 2 mm från primärsprängämnet och kapseln förseglas med rillor 86 runt tätningsproppen 76.

Claims (21)

av zi 456 939 tentkrav

1. Tändenhet för initiering av eprängkapelar, vilka innefattar åt- minstone en basladdning (82) i ett kapeelhö1je(80), vilken tändenhet inefattar en elektriskt aktiverbar tändpärla (80. 62) en atrömkälla (40) ansluten till den elektriskt aktiverbara tändpärlan via en tillkopplingaanordning eamt en elektronikenhet (50) innefattande en aignaldekoder anordnad att urskilja en till kapseln över yttre eignalledning (74) påförd etarteignal. en fördröjningskreta anordnad att. vid mottagande av etarteigna- len. efter en förutbestämd tid leverera en tändsignal samt tillkopplingeanordningen, vilken är anordnad att, vid aottagande av tändsignalen. förbinda atrönkällan led tändpärlan för att elektriskt aktivera denna, varvid den elektroniska enheten innefattar åtminstone ett i halvledar- material utformat chip (50) med likrokrete, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone chip och :tröakälla samt eventuellt ytterligare elekt- rieka konponenter är elektriskt och lekaniekt förbundna på ett flexi- belt aubstrat (10) med kretalönster.

2. Tändenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av. att en hållare (70) väsentligen innesluter tändpärla (60.62), atrölkälla (40), elektronikenhet (50). aubatrat (10) och eventuellt innefattar en tät- ningapropp (78) och att hållaren har en öppning för anslutning till den yttre ledningen och en, eventuellt fukttät. öppning (72) för expo- nering av tändsateen.

3. Tändenhet enligt krav 2. k ü n n e t e c k n a d av, att hållaren (70) med inneslutna delar bildar en väsentligen ejâlvbärande och sepa- 456 959 2, rat transporterbar enhet lämpad att vid införsel i ett kapselhölje (80) med basladdning (82) och eventuell primärladdning (84) bilda en komp- lett aprängkapael.

4. Tändenhet enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av, att hållaren (70) är utforlad i ett elektriskt isolerande naterial och in- netattar minst en öppning för jordningakontakt aellan i hállaren inne- alutna kretsar och elektriskt ledande kapselhöljen (80).

5. Tändenhet enligt krav 1, k ö n n e t e c k n a d av. att den ytt- re aignalledaren (74) är en tiberoptiak kabel och att tändenheten in- nefattar en till kabeln ansluten fotoelektrlak omvandlare.

6. Tändenhet enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av. att chipet (50) är anslutet till aubstratet genon direkt förbindning aellan på halvledarytan anordnade friliggande kontaktytor (54) och motsvarande kontaktvtor på substratets kretsmönster (84, 34'. 36, 36').

7. Tändenhet enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av. att åtmins- tone ett lager törbindningsmetall är applicerat mellan kontaktytorna (34, 84', 36, 86') på aubstrat respektive halvledaryta (54).

8. Tändenhet enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av, att förbind- ningen är anordnad vid ett hål (12) 1 aubstratet över vars kanter kon- taktytor (34, 84', 85, 36') på oubstrateta kretalönater fritt utskju- ter.

9. Tändenhet enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av, att kontakt- ytorna (54) är anordnade på aalma sida av chipet som mikrokretsen.

10. Tândenhet enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av, att chlpet (50) uppbär den elektriskt aktiverbara tändpärlan (60. 62) på sin ned mikrokretsen försedda sida.

11. Tändenhet enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av, att den elektriskt aktiverbara tändpärlan (60, 62) innefattar en plan tänd- brygga (60) och en pyrotekniak aata.

12. Tändenhet enligt krav 11; k ä n n e t e c k n a d av. att chi- pets (50) ledningamönster är fördelat på ett undre och ett övre led- l] ff 2, 456 939 ningelager, vilka är inbördes isolerade utoa vid fönster för erforder- lig kontakt aellan lagren och att tändbryggan (60) är utforaad i det övre lagret.

13. Tändenhet enligt krav 7 och 12. k ä n n e t e c k n a d av, att det övre lagret ingår i förbindningaletallen lellan kontaktytorna (54) på aubatrat (10) respektive chipyta.

14. Tändenhet enligt krav 13. k ä n n e t e c kun a d därav, att det övre lagret är ett dubbellager ned ett högresiativt (60) och ett låg- reaietivt ekikt (58) och att det lágreaietiva akiktet är evlägsnat vid tändbryggan.

15. Tändenhet enligt krav 8 och 11. k ä n n e t e c k n a d av, att tändsateen (60, 62) är orienterad eå att den exponeras genon hålet (12) i aubstratet.

16. Tändenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av. att aub- atratets (10) kretsaönster innefattar åtlinetone ett gnistgep (20. 20'. 22) son störningsskydd och att en impedans (28, 26') är anordnad i kretsen efter gnietgapet för att styra överepänninger till området vid gnietgapet.

17. Tändenhet enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av. att gnist- gepet (20, 20'. 22) är utforlat i letall lindre än 100 ul tjockt.

18. Tändenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n e d av, att sub- etratet (10) är :indre än 1 nn tjockt.

19. Tändenhet för initiering av eprängkepsler. vilka innefattar at- ninstone en basladdning (82) i ett kapselhölje (80). vilken tändenhet innefattar en elektriskt aktiverbar tändpärla (60, 82). en atrönkälla (40) ansluten till den elektriskt aktiverbara tündpärlan vie en tillkopplingaanordning sant en elektronikenhet (50) innefattan- de 456 939 24- en aignaldekoder anordnad att urskilja en till kapaeln över yttre aignal1edning(74) páförd atartaignal. - en fördröjningakreta anordnad att, vid mottagande av atartaigna- 2 J? len, efter en förutbestämd tid leverera en tändsignal samt tillkopplingsanordningen. vilken är anordnad att. vid mottagande av tändsignalen. förbinda atrömkällan led tändpärlan för att elektriskt aktivera denna. varvid den elektroniska enheten innefattar åtminstone ett i halvledar- material utformat chip (50) med mikrokrets. k ä n n e t e 0 k p a d därav, att det i halvledarmaterial utformade chipet (50) uppbär den elektriskt aktiverbara tändpärlan (60, 62) på sin yta.

20. Tändenhet för initierinz av aprängkapslar, vilka innefattar åtains- tone en basladdning (82) i ett kapselhölje (80), vilken tändenhet ine- fattar en elektriskt aktiverbar tändpärla (60, 62), en atröakälla (40) ansluten till den elektriskt aktiverbara tändpärlan via en tillkopplingsanordning aamt en elektronikenhet (50) innefattan- de en aignaldekoder anordnad att urskilja en till kapseln över yttre iignalledning (74) påförd atartsignal. en fördröjninzakreta anordnad att. vid mottagande av atartsignae len, efter en förutbestämd tid leverera en tändsignal aaat tillkopplingaanordningen, vilken är anordnad att. vid mottagande av tändaignalen. förbinda atrömkällan ned tändpärlan för att elektriskt aktivera denna. varvid den elektroniska enheten innefattar åtminstone ett i halvledar- material utformat chip (50) ned mikrokreta. 25' 456 939 k 3 n n e t e c k n a d därav. att Åtminstone ett znlatgap (20, 20', 22) utformat i ett tunt metall- akikt är anordnat i förbindelse ned yttre alznalledare i fur: av elektrisk ledning.

21. Sprängkapael innefattande átninstone en basladdning (82) i ett kapaelhölje (80), k ä n n e t e c k n a d av. att den innehåller en tändenhet enligt krav 1. 19 eller 20.