Brevet FR2538099A1 — publié le 19840622

La présente invention concerne les amorces électriques comprenant une composition pyrotechnique initiée par un élément résistif chauffant. De façon générale, les amorces, ou initiateurs pyrotechniques, électriques connues utilisent des fils métalliques résistifs soudés sur des électrodes Ces fils ne présentent pas une grande résistivité et l'augmen- tation de la résistance du fil exige soit une augmentation de longueur, sou- vent impossible dans l'encombrement imparti à une amorce, soit une diminu- tion du diamètre du fil, entraînant une fragilité prohibitive De plus, ces fils doivent être soudés sur les électrodes et cette soudure est une opéra- tion délicate, coûteuse et qui entraîne une fragilisation du fil Ce techno- logie du fil résistant n'est donc utilisée principalement que pour les ini- tiateurs à faible résistance (inférieure à 10 ohms) et pour les fabrications de petites et moyennes séries. Les inconvénients évoqués ci-dessus peuvent être partiellement évi- tés en utilisant, pour remplacer le fil soudé, un élément résistif obtenu selon'la technique connue des circuits gravés. Une technique connue utilise le dépôt par projection sous vide, avec masquage d'une couche métallique mince, éventuellement ajustée par gra- vure chimique ou laser Cette technique permet de réaliser des circuits de bonne définition et de grande valeur de résistance ohmique par unité de sur- face Mais la couche métallique obtenue reste très mince gile, sensible à l'oxydation et au vieillissement et peu résistante aux en- vironnements thermiques ou climatiques sévères De plus, cette technique de fabrication est onéreuse. On a partiellement résolu ces difficultés en utilisant des circuits imprimés classiques comme éléments résistifs, mais leur faible définition (distance interfilamentaire supérieure à 50 pn) limite leur application au cas des amorces de faible sensibilité et de faible résistance De plus, les connexions électriques sont difficiles et entraînent une complexité de struc- ture et de montage incompatible avec les impératifs d'une production d'amor- ces en grande série. Dans un autre domaine technique, celui des composants pour la micro- électronique et notamment des composants pour circuits hybrides, on sait réa- liser des circuits imprimés de grande précision tels que ceux décrits dans les brevets français 2 344 490 et 2 354 617 Ces bircuits sont du type, par exemple dans le cas de circuits résistifs filarnentaires, de ceux présentant des filaments de largeur très firne de l'ordre de 10 Hfi et des sillons interfilamentaires dont la largeur est inférieure à 10 ym Il en résulte une valeur ohmique très élevée par unité de surface Les circuits imprimés de grande précision présentent nécessairement des bords à profil défini et -2- peuvent être obtenus par des techniques variées de gravure électroytque sélective, ou de pulvérisation ionique, ou des méthodes photolithiographiques. La présente invention vise à pallier les inconvénients rencontrés dans la réalisation des éléments résistifs pour amorces électriques en adaptant à cette application les techniques de fabrication de circuits im- primes de grande précision utilisés dans le domaine de la microélectronique. Il en résulte que les éléments résistifs ainsi conçus présentent une résis- tance élevée dans un encombrement réduit imposé dans une amorce électrique à grande sensibilité. L'invention a donc pour objet une amorce électrique comprenant une composition pyrotechnique initiée par un élément résistif chauffant, carac- térisée en ce que l'élément résistif est constitué par un circuit imprimé de haute précision présentant au moins un filament de largeur comprise entre et 80 pmî gravé par exemple par usinage électrolytique ou ionique à partir d'une feuille métallique masquée. Selon une réalisation de l'amorce suivant l'invention, le circuit imprimé est constitué d'un substrat mince annulaire métallisé sur ses deux faces qui sont électriquement reliées par un trou métallisé Il s'en suit une simplification considérable des reprises de&contacts électriques et donc de la définition de l'initiateur. L'invention a pour autre objet une amorce électrique telle que décrite plus haut, caractérisée en ce que le circuit imprimé est relié à deux prises de contacts électriques constituées,pour l'une par un plot central ménagé dans le fond de l'amorce, et pour l'autre par une enveloppe intérieure sépa- rant la composition pyrotechnique et l'enveloppe extérieure dans la partie supérieure de l'amorce. Les deux prises de contacts électriques peuvent être coaxiales,l'en- veloppe intérieure présentant une couronne supérieure électriquement reliée à l'enveloppe extérieure métallique, le plot central étant électriquement isolé du fond de l'amorce constitué par cette même enveloppe extérieure métallique. Le montage des composants dans l'enveloppe est facilité et les contacts élec- -triques peuvent être réalisés par simple pression. Les avantages de l'amorce selon l'invention sont donc de présenter un élément résistif chauffant de grande précision et de faibles dimensions, gravé sur une surface d'environ 10 pm sur 100 hum, de grande résistance élec- trique ( 10 à 100 ohms>', utilisable dans des environnements sévères mécaniques et thermiques, et réalisable sous formes complexes pour des applications particulières. D'autres avantages de l'amorce électrique selon l'invention apparaî- tront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation à -3 255809 caractère non limitatif, en référence au dessin sur lequel la figure 1 représente une coupe schématique longitudinale d'une amorce con- forme à l'invention, la figure 2 est une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'élément résistif constitué par un circuit imprimé de grande précision, la figure 3 est une coupe du circuit imprimé représenté sur la figure 2, Sur la figure 1, l'amorce selon l'invention comprend une enveloppe métallique extérieure 1 sensiblement cylindrique renfermant la charge pyro- technique 2 et l'élément résistif chauffant désigné sous la référence géné- rale 3 La charge pyrotechnique est séparée de l'enveloppe métallique ex- térieure 1 par un godet 4 en métal, ou alvéole intérieur, dont le fond est muni d'une ouverture centrale 5 La charge pyrotechnique utile 2 est recou- verte par un paillet 2 a qui comprime cette charge 2 vers l'élément résistif 3 Celui-ci est en contact direct avec la charge pyrotechnique 2 par l'ouver- ture centrale 5 du godet métallique 4. L'élément résistif 3 est un circuit imprimé de grande précision cons- titué d'un substrat 31, par exemple en verre époxy, métallisé sur ses deux faces supérieure 32 et inférieure 33 Chaque face est gravée suivant le des- sin désiré, la face supérieure portant la gravure du fil fin résistif 34, qui, par effet Joule, initie la charge utile 2 Les gravures de ces circuits im- primés de grande précision présentent des-sillons de largeur de l'ordre de pm, et la largeur du filament est de l'ordre de 10 pm L'épaisseur de la couche métallique est de l'ordre de 5 p M. Ces résistances, gravées sur un support plan, peuvent être fabriquées par divers procédés-connus en microélectronique Par exemple, par des techni- ques d'usinage électrolytique, on dépose une couche intermédiaire d'un matériau conducteur sur une couche mince métallique, on applique sur la surface métalli- que à graver un masque isolant comportant des sillons, et, après fixation sur un support et traitement électrolytique, la couche intermédiaire et le masque sont éliminés et le produit obtenu est recouvert d'un isolant électrique On peut aussi utiliser des techniques de bombardement ionique sur une feuille mince métallique fixée sur un support isolant, on applique un masque présentant des sillons dont les bords correspondent au contour du circuit résistant élec- trique à graver, ce qu'on effectue sélectivement en plaçant le masque, la feuille et le support dans un faisceau d'ions d'un gaz inerte qui possèdent une énergie cinétique supérieure à l'énergie de liaison des atomes constitu- ant le masque et la feuille. -4 2538099 Les résistances ainsi fabriquées présentent une très bonne tenue mécanique et thermique. Les deux faces du circuit imprimé sont reliées par un trou métallisé Sur la figure 2 apparaissent les deux électrodes annulaires 36 et 37 de la face supérieure 32, reliées par le filament résistif 34 lui-même, se pré- sentant par exemple radialement par rapport aux électrodes annulaires concen- triques Le circuit imprimé 3, sous forme de rondelle trouée est électrique- ment relié à un plot central conducteur 6, retenu dans le fond de l'envelop- pe extérieure métallique 1 isolé de celle-ci par un alvéole ou gaine isolante 7, dont le rebord supérieur 7 a, vient guider et maintenir le circuit imprimé 3 Il est aussi électriquement relié par sa couronne 37 située sur la face supérieure 32 à la partie 4 a de l'alvéole interne conducteur 4 qui présente une couronne supérieure 4 b appuyée sur le rebord supérieur de l'enveloppe 1. Ces contacts électriques sont réalisés par pression. Lorsqu'une tension est appliquée entre le plot 6 et l'enveloppe exté-. -ieure 1 de l'amorce, le courant traverse le plot, la face inférieure du cir- cuit imprimé, le trou métallisé, la face supérieure (provoquant alorsl'échauf- fement du fil gravé et l'initiation de la composition pyrotechnique), la couron- ne métallisée de la face supérieure du circuit imprimé, l'alvéole intérieur (ou godet métallique), et ressort par l'enveloppe extérieure. Le montage des composants de l'amorce est explicité ci-après, et effec- tu à l'aide d'outillages multiples permettant de réaliser quelques dizaines d'amorces simultanément L'alvéole isolant 7 est mis en place a l'intérieur de l'enveloppe extérieure 1 Le plot central 6 est introduit au fond du montage précédent par pression avec un poinçon La rondelle constituant le circuit im- primé est alors guidée et maintenue par le rebord supérieur de l'alvéole iso- ant On fixe l'alvéole extérieur 4 et on le met en contact avec la couronne périphérique métallisée sur la face supérieure du circuitimprimé On charge alors la composition pyrotechnique 2 que l'on comprime et que l'on recouvre avec un paillet 2 a. Les caractéristiques énumérées ci-dessus permettent la réalisation d'un système de mise à feu pyrotechnique simple, sensible, très performant et fabricable en grande série a faible coût. Ces amorces sont nettement plus sensibles et permettent un fonctionne- ment sous 24 volts, 15,D série, alors que les amorces classiques nécessitent volts, 15 rlsérie. Elles présentent de plus un temps de fonctionnement plus réduit, c'est- A-dire inférieur a 200 y S sous 24 volts, 15 J 2 Lsérie, alors que les amorces classiques ont un temps de fonctionnement de l'ordre de 300 ys sous 50 U, 15 L série. R E V E N D I C A T I 1 O N S 1 Amorce électrique comprenant une composition pyrotechnique initiée par un élément résistif chauffant, caractérisée en ce que l'élément résistif est constitué par un circuit imprimé de haute précision présentant au moins un filament de largeur comprise entre 5 et 80 pm gravé par exemple par usinage électrolytique ou ionique à partir d'une feuille métallique masquée. 2 Amorce selon la revendication 1, caractérise en ce que le circuit imprimé est constitué d'un substrat mince annulaire métallisé sur ses deux faces qui sont électriquement reliées par un trou métallisé. 3 Amorce selon la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit imprimé est relié à deux prises de contacts électriques constituées pour l'une, par un plot central ménagé dans le fond de l'amorce et pour l'autre, par une enveloppe intérieure séparant la composition pyrotechnique et l'enveloppe extérieure dans la partie supérieure de l'amorce. 4 Amorce selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux prises de contacts électriques sont coaxiales, l'enveloppe intérieure présentant une couronne supérieure électriquement reliée à l'enveloppe extérieure métallique, le plot central étant électriquement isolé du fond de l'amorce constitué par cette même enveloppe extérieure métallique. 5 Amorce selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisée en ce que les contacts électriques sont réalisés par pression. -6 Amorce selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit imprimé est constitué d'un alliage nickel-chrome et présente une densité de valeur ohmique d'au moins 80 KS par cm