Brevet FR2726124A1 — publié le 19960426

La présente invention concerne les boîtiers pour dispositifs à semiconducteur. L'emploi d'éléments allumeurs à semiconducteur dans des dispositifs déclencheurs pyrotechniques destinés aux applications automobiles, où l'élément déclencheur pyrotechnique explose afin de gonfler des sacs gonflables antichoc dits "airbags" ou de serrer des enrouleurs de ceintures de sécurité, a été suggéré. Ces dispositifs déclencheurs comportent un dispositif allumeur à semiconducteur monté dans un boîtier fonné d'une embase, de laquelle font saillie deux bornes destinées à recevoir du courant de la part d'un circuit de commande afin d'activer le dispositif allumeur, et un élément constituant une enceinte (appelée ci-après "corps de boîte") qui définit une cavité à l'intérieur de laquelle est placée une quantité prédéterminée de matière pyrotechnique se trouvant au proche voisinage du dispositif allumeur à semiconducteur afin d'être enflammée par ce dernier. Un problème posé par l'utilisation de dispositifs allumeurs à semiconducteur dans des dispositifs déclencheurs pyrotechniques connus est l'établissement d'une connexion sure des dispositifs déclencheurs avec d'autres systèmes avec lesquels ils doivent coopérer. fi en est tout particulièrement ainsi dans les applications aux véhicules. Un deuxième problème est que les dispositifs déclencheurs pyrotechniques connus peuvent se révéler non fiables dans certaines conditions climatiques ou après une durée prolongée. Par conséquent, selon un premier aspect, I'invention propose un boîtier de semiconducteur à deux bornes comprenant une embase qui possède une surface de montage électriquement conductrice destinée à recevoir un dispositif à semiconducteur et deux broches qui font saillie à l'extérieur de l'embase de manière à former deux bomes externes, une première desdites broches traversant ladite embase et étant isolée de celle-ci de façon à constituer une bome interne de couplage avec le dispositif à semiconducteur, la deuxième des broches étant électriquement connectée à la surface de montage de l'embase, ladite embase étant dotée d'un rebord destiné à recevoir un corps de boîte, où lesdites broches sont suffisamment épaisses et rigides pour établir une connexion électrique non soudée mécanique avec un connecteur conçu pour recevoir les bornes du boîtier. Selon un deuxième aspect, I'invention propose un boîtier de semiconducteur comprenant un dispositif à semiconducteur à deux bornes où une première borne est formée par une surface du dispositif et la deuxième borne est raalisée par un contact sur le dispositif, une embase possédant une surface de montage électriquement conductrice se trouvant sur un côté interne de l'embase et un rebord formé autour de la périphérie de l'embase et servant à recevoir un corps de boîte qui entoure ledit dispositif et est fixé au rebord de ladite embase, le dispositif à semiconducteur étant monté de façon que sa dite surface soit en contact électrique avec ladite surface de montage, et une paire de bornes faisant saillie du côté externe de l'embase, une desdites bomes étant cn contact électrique avec ladite surface de montage, et l'autre desdites bornes étant isolée vis-à-vis de l'embase et traversant ladite embase jusqu'au côté interne de celle-ci, cette autre borne étant électriquement couplée audit contact dudit dispositif. Selon un autre aspect, I'invention propose un dispositif déclencheur pyrotechnique à semiconducteur destiné au déclenchement d'un sac gonflable antichoc ou d'un enrouleur de ceinture de séccrité d'automobile, le dispositif comprenant une embase sur laquelle est monté un élément allumeur et qui possède un rebord autour d'elle destiné à s'ajuster avec un corps de boîte qui s'étend au-dessus de l'élément allumeur et raalise une fermeture hermétique avec le rebord. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à permettre une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en section droite simplifiée d'un dispositif déclencheur pyrotechnique de type connu; la figure 2 est une vue en section droite simplifiée d'un deuxième dispositif déclencheur pyrotechnique de type connu ; et la figure 3 est une vue en section droite simplifiée d'un dispositif déclencheur pyrotechnique selon l'invention. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 1, un dispositif déclencheur pyrotechnique de type connu comprend deux broches 1 passant au travers d'une embase 2 comprimée dans une enveloppe métallique 3. Un fil électriquement résistant est connecté entre les extrémités des broches 1. Les deux broches 1 font fonction d'éléments de connexion mâles avec le système de mise à feu. Une structure de corps de boîte 5 en résine époxy moulée est fixée à l'enveloppe métallique 3 et une quantité prédéterminée de matière pyrotechnique 6 est comprimée à l'intérieur de la cavité, entre l'embase 2 et la structure de corps de boîte 5, contre le fil électriquement résistant 4.On entoure ensuite ordinairement le dispositif déclencheur pyrotechnique d'une plus grande quantité de matière pyrotechnique, que l'on entoure d'une matière productrice de gaz, dans le but de gonfler le sac antichoc pour automobile. Lorque la matière pyrotechnique 6 doit être allumée, on envoie un courant dans le fil 4 via les broches 1 afin de faire chauffer le fil 4 et, par consé- quent, enflammer la matière pyrotechnique 6. Un tel dispositif ne peut toutefois assurer une parfaite herméticité de la cavité, puisque la structure de corps de boîte 5 en résine époxy ne peut pas être hermétiquement scellée à l'enveloppe métallique 3 et qu'il n'existe aucune structure pour réaliser cette fermeture hermétique. Par conséquent, l'humidité ou d'autres éléments de contamination peuvent pénétrer entre la structure de corps de boîte et l'enveloppe métallique et réaliser une dégradation de la matière pyrotechnique. De plus, ce type de dispositif déclencheur pyrotechnique, qui utilise un fil destiné à laisser passer un courant pour enflammer la matière pyrotechnique, n'est pas particulièrement adapté à être utilisé avec des dispositifs allumeurs modernes du type à semiconducteur. La figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième dispositif déclencheur pyrotechnique de type connu, qui est utilisé dans les applications militaires. Ce dispositif comporte une embase 9 possédant une surface de montage électriquement conductrice qui est destinée à recevoir une puce semiconductrice 11 du type comportant deux plots de soudage de fils et une partie allumeur entre ces plots. Une broche 8 traverse l'embase 9 et est isolée de celle-ci par une couche isolante 10, par exemple du verre. L'autre broche 7 est électriquement fixée à l'embase 9. Ces deux broches 7 et 8 servent à relier électriquement le dispositif à un système de mise à feu. La connexion électrique de la puce semiconductrice 11 avec la broche 8 est réalisée par connexion directe avec un fil 13 soudé à un plot présent sur la puce 11 et à l'extrémité de la broche 8. La connexion électrique avec la broche 7 est réalisée par soudage d'un fil 12 entre un plot présent sur la puce 11 et l'embase 9. On colle un corps de boîte 14 à l'embase 9, de façon à créer une cavité que l'on remplit d'une matière pyrotechnique 15. Puisque le dispositif est utilisé dans des applications militaires, il est généralement demandé que la matière pyrotechnique 15 explose dans une direction préférée. Par conséquent, Ic corps de boîte 14 possède une épaisseur de paroi relativement grande et est fait dc laiton. Ceci signifie que le corps de boîte 14 ne peut pas être hermétiquement scellé, par exemple par soudage, à l'embase, laquelle est généralement faite d'un matériau d'alliage du type Kovar avec placage d'or. Ce dispositif utilise actuellement un boîtier de semiconducteur normalisé modifi, par exemple, un boîtier T046, qui est conçu pour être connecté avec un connecteur de carte de circuit imprimé, de sorte que les broches sont trop minces pour être directement insérées dans des connecteurs femelles d'automobile et que leur écartement n'est pas approprié à celui des connecteurs femelles normalisés d'automobile, qui sont largement employés dans l'industrie automobile. Pour permettre la connexion du dispositif avec des connecteurs d'automobile, il faudrait effectuer des modifications supplémentaires complexes de la structure mécanique. Comme on peut le voir sur la figure 3, dans un dispositif déclencheur pyrotechnique selon un mode de réalisation de l'invention, on utilise deux broches 16 et 17 comme éléments de connexion mâles avec un système de mise à feu. La broche 16 est directement connectée à une embase électriquement conductrice 18. La broche 17 traverse l'embase 18 et est isolée de cette dernière à l'aide d'un joint en verre 20 qui assure une parfaite herméticité vis-à-vis du dispositif. Une puce semiconductrice 21 est soudée par sa face envers avec la surface conductrice de l'embase 18 et est connectée à la broche 17 par l'intermédiaire d'un fil 22 connecté à un plot de liaison se trouvant sur le côté supérieur de la puce. La surface inférieure de la puce semiconductrice 21 assure un contact de sorte qu'une seule liaison par fil est nécessaire sur la surface supérieure. Un corps de boîte 23, qui présente une épaisseur de paroi relativement mince et est fait de nickel, de fer ou d'un autre matériau ferromagnétique, possède un rebord 25 que l'on scelle hermétiquement, par exemple par soudage électrique, avec un rebord 19 de l'embase 18. Une cavité est donc créée, que l'on remplit avec une quantité prédéterminée de matière pyrotechnique 24. Cette structure réalise une parfaite herméticité dans la cavité et assure une connexion directe avec le système de mise à feu.Puisque la puce semiconductrice 21 ne présente qu'une seule liaison par fil depuis sa surface supérieure, il existe une aire suffisante sur l'embase pour que les deux broches aient une épaisseur suffisantc ct, par conséquent, une résistance mécanique suffisante pour permettre une insertion directe dans des connecteurs femelles normalisés d'automobile et, ainsi, établir une connexion électrique mécanique sans soudage. Les broches 16 et 17 sont chacune dotées d'une courbure 26 donnant à leur extrémité l'écartement voulu pour qu'on les insère dans un connecteur femelle normalisé d'automobile. Alors que le mode de réalisation ci-dessus décrit de l'invention utilise deux broches pour assurer la connexion avec un système de commande de mise à feu, on aura compris que le boîtier pourrait comporter trois broches ou plus, pour pouvoir être utilisé avec des dispositifs de déclenchement pyrotechnique à semiconducteur plus complexes. Ceci se révélerait tout particulièrement intéressant dans le cas de dispositifs déclencheurs activés par des signaux de mise à feu plus complexes, permettant d'augmenter le niveau de sécurité, par exemple dans les applications aux automobiles. Bien entendu, I'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Boîtier de semiconducteur à deux bornes, caractérisé en ce qu'il comprend une embase (18) possédant une surface de montage électriquement conductrice destinée à recevoir un dispositif à semiconducteur et au moins deux broches (16, 17) se prolongeant à l'extérieur de l'embase de façon à former deux bornes externes, une première (17) desdites broches traversant ladite embase et étant isolée de celles de façon à réaliser une borne interne servant au couplage avec le dispositif à semiconducteur, une deuxième (16) des broches étant électriquement couplée à la surface de montage de l'embase, ladite embase étant dotée d'un rebord (19) destiné à recevoir un corps de boîte (23), où lesdites broches sont suffisamment épaisses et rigides pour réaliser une connexion électrique non soudée mécanique avec un connecteur femelle conçu pour recevoir les bornes du boîtier. 2. Boîtier de semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un corps de boîte (23) fixé au rebord de l'embase et hermétiquement scellé à ladite embase. 3. Structure de boîtier de semiconducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif à semiconducteur à deux bomes dont une borne est formée par une surface du dispositif et la deuxième borne est réalisée par un contact sur le dispositif, une embase (18) qui possède une surface de montage électriquement conductrice se trouvant du côté interne de l'embase et un rebord (19) formé autour de la périphérie de l'embase, le dispositif à semiconducteur étant monté de façon que sa dite surface soit en contact électrique avec ladite surface de montage, et une paire de bomes (16, 17) se prolongeant depuis le côté extérieur de l'embase, l'une (16) desdites bornes étant en contact électrique avec ladite surface de montage, et l'autre (17) desdites bornes étant isolée vis-à-vis de l'embase, passant à travers ladite embase jusqu'à son côté inteme et étant électriquement couplée avec ledit contact dudit dispositif, et un corps de boîte (23) s'étendant au-dessus dudit dispositif et étant fixé au rebord de ladite embase. 4. Structure de boîtier de semiconducteur selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit corps de boîte est hermétiquement scellé à ladite embase. 5. Structure de boîtier de semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que ledit dispositif à semiconducteur comporte un élément allumeur (21). 6. Structure de boîtier de semiconducteur selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'il comprend en outre une matière pyrotechnique (24) à l'intérieur du corps de boîte, à proximité étroite de l'élément allumeur. 7. Structure de boîtier de semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que ladite autre desdites bornes est hermétiquement scellée à l'embase. 8. Boîtier de semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite première desdites broches est hermétiquement scellée à l'embase. 9. Dispositif déclencheur pyrotechnique à semiconducteur destiné à assurer le déclenchement d'un sac gonflable antichoc ou d'un enrouleur de ceinture de sécurité d'automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une embase (18) portant un élément allumeur à semiconducteur (21) et possédant un rebord autour d'elle destiné à s'adapter avec un rebord coopérant d'un corps de boîte qui s'étend audessus de l'élément allumeur et est hermétiquement scellé au rebord de l'embase. 10. Dispositif déclencheur pyrotechnique à semiconducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une matière pyrotechnique (24) à l'intérieur du corps de boîte à proximité étroite de l'élément allumeur. 11. Boîtier de semiconducteur à deux bomes, caractérisé en ce qu'il comprend une embase (18), possédant une surface de montage électriquement conductrice destinée à recevoir un dispositif à semiconducteur, et deux broches (16, 17) se prolongeant à l'extérieur de l'embase de façon à former deux bornes externes, où lesdites broches sont suffisamment épaisses et rigides pour réaliser une connexion électrique non soudée mécanique avec un connecteur femelle conçu pour recevoir les bornes du boîtier. 12. Structure de boîtier de semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce qu'au moins une desdites bornes est dotée d'une courbure afin qu'il soit produit un écartement prédéterminé des extrémités extérieures des broches, qui est approprié à la connexion avec un connecteur femelle normalise d'automobile. 13. Boîtier de semiconducteur selon l'une quelconque des revendications 1,2 et 8, caractérisé en ce qu'au moins une desdites broches est dotée d'une courbure afin qu'il soit produit un écartement prédéterminé des extrémités ext- rieures des broches, qui est approprié à la connexion avec un connecteur femelle normalisé d'automobile. 14. Boîtier de semiconducteur à deux broches selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins une desdites broches est hermétiquement scellée à l'embase. 15. Boîtier de semiconducteur à deux bornes selon l'une quelconque des revendications 11 et 14, caractérisé en ce qu'au moins une desdites broches est dotée d'une courbure afin qu'il soit produit un écartement prédéterminé des extrémités extérieures des broches, qui est approprié à la connexion avec un connecteur femelle normalisé d'automobile.