Brevet FR2912501A1 — publié le 20080815

L'invention concerne un procédé de montage d'un élément de protection contre les décharges électrostatiques dans un initiateur électropyrotechnique, ainsi que l'initiateur électro-pyrotechnique doté de cet élément. Un domaine d'application de l'invention concerne des initiateurs de 10 mise à feu des chargements pyrotechniques des générateurs de gaz devant activer des systèmes de protection pour les occupants de véhicule automobile, tels que des coussins gonflables. Plusieurs procédés sont connus pour monter l'élément de protection dans l'initiateur. 1 Le document US-A-4 103 619 prévoit d'insérer un élément de protection sous la forme d'une couche de composition résistive non linéaire dans une cavité d'un insert métallique traversé par deux broches isolées par du verre. Les extrémités des deux broches sont reliées par un fil devant allumer une charge pyrotechnique. La composition résistive non linéaire est 20 formée d'un mélange en poudre d'une résine polymère et d'un matériau résistif non linéaire en un semi-conducteur ou en un oxyde métallique. Après polymérisation de la résine, la composition en poudre est comprimée dans la cavité sur la moitié de sa profondeur. Ce procédé est compliqué et coûteux à mettre en oeuvre en série. 25 Selon le document FR-A-2 875 594, la fonction de protection contre les décharges électrostatiques des initiateurs pyrotechniques est résolue par l'utilisation d'un circuit imprimé double face comportant l'élément de chauffage de la composition pyrotechnique sur sa face supérieure et, sur sa face inférieure, le report par soudure d'une varistance, les deux faces du 30 circuit étant reliées électriquement par des vias. Selon ce document, le circuit ainsi composé est ensuite soudé sur les deux broches d'une traversée comportant un renfoncement de logement de la varistance. Outre les coûts importants de la réalisation d'un tel circuit imprimé double face avec vias, cette solution présente l'inconvénient de nécessiter une double refusion du circuit imprimé, augmentant les contraintes thermomécaniques que doit supporter le circuit et réduisant ainsi d'autant sa fiabilité. De plus, la sensibilité des varistances aux stress mécaniques peut engendrer des microfissures difficilement décelables et indésirables. L'invention vise à pallier ces inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, un premier objet de l'invention est un procédé de 1 o montage d'un élément de protection contre les décharges électrostatiques dans un initiateur électro-pyrotechnique, l'initiateur comportant une traversée comportant un corps isolant traversé par deux broches conductrices de l'électricité, le procédé comportant une étape de fixation aux broches, sur une 15 face de la traversée, d'une plaque isolante de circuit imprimé portant sur sa face éloignée de la traversée un élément de chauffage d'une composition pyrotechnique, l'élément de protection comportant au moins des première et deuxième bornes électriquement en parallèle avec l'élément de chauffage et étant inséré dans une cavité du corps, 20 caractérisé en ce que la cavité relie les deux broches, dans une première étape, on place l'élément de protection dans la cavité du corps de la traversée avec ses première et deuxième bornes en face de première et deuxième zones de brasure séparées, disposées sur la 25 paroi délimitant la cavité à proximité respectivement des première et deuxième broches, après la première étape, on fait subir à la traversée et à l'élément de protection une fusion des zones de brasure pour connecter électriquement et directement la première zone à la première borne et à la première broche 3o et la deuxième zone à la deuxième borne et à la deuxième broche dans la cavité. Suivants d'autres caractéristiques de l'invention, - après connexion de l'élément de protection dans la cavité, on dépose une matière isolante d'encapsulation dans la cavité. - la cavité est prévue dans la face de la traversée portant la plaque isolante. - ou la cavité est prévue dans la face de la traversée, éloignée de la face supportant la plaque isolante de circuit imprimé. - la cavité comporte un moyen de séparation entre les première et deuxième zones de brasure. Un deuxième objet de l'invention est un initiateur électron) pyrotechnique, pouvant être fabriqué selon le procédé décrit ci-dessus et comportant une traversée ayant un corps isolant traversé par deux broches conductrices de l'électricité, avec, sur une face de la traversée, une plaque isolante de circuit imprimé portant sur sa face éloignée de la traversée un 15 élément de chauffage d'une composition pyrotechnique pour son allumage, un élément de protection contre les décharges électrostatiques, comportant au moins des première et deuxième bornes électriquement en parallèle avec l'élément de chauffage et inséré dans une cavité du corps, caractérisé en ce que 20 les première et deuxième bornes de l'élément de protection comportent des connexions électriques directes dans la cavité aux première et deuxième broches. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux 25 dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1A, 1B, 1C, dénommées globalement ci-après figure 1, représentent schématiquement différentes étapes de montage de l'élément de protection sur une partie de l'initiateur selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, avec à gauche une vue en coupe longitudinale et à 30 droite une vue de dessus ; - les figures 2A, 2B, 2C, dénommées globalement ci-après figure 2, représentent schématiquement différentes étapes de montage de l'élément de protection sur une partie de l'initiateur selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, avec à gauche une vue en coupe longitudinale et à droite une vue de dessous ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément de protection 5 contre les décharges électrostatiques, pouvant être utilisé dans l'initiateur suivant l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective de dessus d'une plaque de circuit imprimé pouvant être utilisée dans l'initiateur suivant l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective de dessus de la plaque selon 10 la figure 4, montée sur la traversée selon les figures 1 ou 2, - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de l'initiateur dans un mode de réalisation de l'invention, dans deux modes de fonctionnement différents. Aux figures, l'initiateur 1 comporte une traversée 2 pour le passage 15 de deux broches 3, 4, de manière à ce que celles-ci soient isolées l'une de l'autre par un corps isolant 5 de cette traversée 2. Le corps isolant 5 a par exemple une section transversale constante, pouvant être cylindre circulaire, est par exemple en verre, et peut également être en un polymère. Le corps isolant 5 comporte une première face inférieure 51 et une 20 deuxième face supérieure 52 éloignée de la première face inférieure 51. Une pièce métallique 6 entoure la surface latérale du corps 5, laquelle surface latérale relie la première face 51 à la deuxième face 52. La première broche 3 et la deuxième broche 4 traversent chacune la première face 51 et la deuxième face 52 du corps 5 isolant en étant fixées 25 dans celui-ci. Les deux broches 3 et 4 sont par exemple métalliques de section constante transversalement à leur longueur, par exemple en étant chacune cylindriques et circulaires. A la figure 1, le corps isolant 5 comporte une cavité 7 sur la deuxième face supérieure 52. A la figure 2, la cavité 7 se trouve sur la 3o première face inférieure 51 du corps isolant 5. Aux figures, la cavité 7 s'étend entre les broches 3 et 4 jusqu'aux trous traversants 53 et 54 de passage des broches 3 et 4 dans le corps 5, de manière à déboucher sur les broches 3 et 4. Par conséquent, la cavité 7 comporte un fond 71 formé par le corps isolant 5 et une paroi latérale comprenant une partie de la surface des broches 3 et 4. La cavité 7 est par exemple de forme générale parallélépipédique. La traversée 2 dans cet état initial est représentée aux figures 1A et 2A. Puis, aux figures 1B et 2B, on dépose sur la paroi de la cavité 7 une première zone de brasure 83 à proximité de la première broche 3 et une deuxième zone de brasure 84 à proximité de la deuxième broche 4. 1 o Ces zones de brasures 83 84 sont par exemple disposées sur le fond 71 de la cavité 7. Une saillie 72 est par exemple prévue sur le fond 71 pour séparer l'une de l'autre la zone 83 et la zone 84. Il est ainsi prévu dans la cavité 7 comporte un moyen 72 de séparation entre les connexions électriques 83, 84 formées par des première et deuxième zones 83, 84 de 15 brasure. Puis, on place un élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques dans la cavité 7. Cet élément 9 de protection est représenté à la figure 3. C'est un composant électronique 9 portant une première borne 91 de raccordement et une deuxième borne 92 de 20 raccordement située en un côté opposé à celui de la première borne 91. Le composant 9 de protection contre les décharges électrostatiques a par exemple une forme parallélépipédique en technologie CMS (composant monté en surface). La cavité 7 est dimensionnée pour contenir l'élément 9 de protection dans sa totalité. L'élément 9 est par exemple une varistance 25 On introduit l'élément 9 dans la cavité 7 par l'ouverture 73 pratiquée dans la face 51 ou 52 et on place ses bornes 91, 92 respectivement sur les zones 83 et 84 de brasure. Puis, aux figures 1C et 2C, l'élément 9 étant immobilisé par tout moyen approprié avec ses première et deuxième bornes 91 et 92 30 respectivement sur les première et deuxième zones 83 et 84 de brasure, on fait passer dans un four de refusion l'ensemble formé par la traversée 2, munie des zones 83 et 84 de brasure et de l'élément 9 de protection dans la cavité 7, pour faire fondre les zones 83 et 84 de brasure, afin que la première zone 83 soit soudée à la première broche 3 et à la première borne 91 et que la deuxième zone 84 soit soudée à la deuxième broche 4 et à la deuxième borne 92. Les zones 83 et 84 de brasure sont formées par exemple par le dépôt préalable de crème à braser ou de deux préformes de brasure au fond 71 de la cavité 7. Puis, après refroidissement des zones 83, 84 de brasure, on peut par exemple effectuer un contrôle optique de la présence de l'élément 9 de 10 protection et des soudures 83, 84. Puis, on remplit la cavité 7 d'une matière 14 d'encapsulation isolante de l'électricité, telle que par exemple une résine, pour enrober l'élément 9 de protection, afin d'apporter une protection thermomécanique et chimique à celle-ci. L'élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques 15 est noyé dans la matière 14 isolante d'encapsulation de la cavité 7. On fixe aux broches 3 et 4 sur la face supérieure 52 une plaque 10 isolante de circuit imprimé. Par exemple, dans les deux cas des figures 1 et 2, l'élément 9 de protection contre les décharges électrostatiques est noyé dans la matière 14 d'encapsulation de la cavité 7 avant le montage de la 20 plaque 10 de circuit imprimé sur la traversée 2. Aux figures 4 et 5, la plaque 10 porte sur sa face supérieure 101 un élément 102 de chauffage, par exemple résistif, dont une première extrémité est reliée à une première plage 103 métallique conductrice de l'électricité jouxtant et par exemple entourant un premier trou 105 de 25 passage de la première broche 3 et dont la deuxième extrémité est reliée à une deuxième plage métallique 104 conductrice de l'électricité jouxtant et par exemple entourant un deuxième trou 106 de passage pour la deuxième broche 4. Aux figures, les broches 3 et 4 dépassent de la première face supérieure 52 d'une certaine longueur, inférieure à celle dont elles 30 dépassent de la face inférieure 51. La plaque 10 de circuit imprimé est déposée par sa face inférieure 107 sur la face supérieure 52 de la traversée 2 avec les broches 3 et 4 traversant respectivement les trous 105 et 106. On soude ensuite la première plage 103 à la première broche 3 et la deuxième plage 104 à la deuxième broche 4, pour connecter électriquement l'élément 102 de chauffage aux broches 3 et 4. Cette étape de connexion de l'élément 102 de chauffage aux broches 3, 4 est effectuée après l'étape de connexion et d'encapsulation de l'élément 9 de protection dans la cavité dans le cas de la figure 1. La traversée 2 équipée de l'élément 9 de protection selon la figure 1 et de la plaque 10 de circuit imprimé est représentée aux figures 6 et 7. La face supérieure 101 de la plaque 10 portant l'élément 102 de chauffage est recouverte d'une charge pyrotechnique 11 contenue dans un capuchon ou conteneur 12 entourant la traversée 2 sur la surface latérale de sa pièce métallique 6. Une douille isolante 13 enserre la surface latérale du capuchon 12 et la partie inférieure de la traversée 2 en ayant deux couloirs 131, 132 dans lesquels passent les parties inférieures des broches 3 et 4. Les broches 3 et 4 dépassent de la surface inférieure 133 de la douille 13 pour pouvoir être connectées à un circuit de commande de l'initiateur 1 afin d'envoyer par les broches 3 et 4 un signal électrique à l'élément 102 pour qu'il chauffe la charge pyrotechnique 11 et l'allume. Lorsqu'un courant suffisant correspondant à une tension de fonctionnement Uf entre les broches 3, 4 est envoyé par celles-ci, ce courant traversant l'élément 102 de chauffage échauffera par effet Joule la résistance de l'élément 102. De la chaleur produite par l'élément 102 de chauffage allumera alors la charge 11 pyrotechnique. L'élément 9 de protection présente, pour des tensions faibles entre ses bornes 91, 92, inférieures ou égales à la tension Uf de fonctionnement de l'élément 102 de chauffage, une résistance équivalente élevée par rapport à la résistance de l'élément 102 de chauffage, pour que le courant passe majoritairement dans ce cas dans l'élément 102 de chauffage ainsi que cela est représenté par les flèches épaisses à la figure 7 pour permettre l'allumage de la charge pyrotechnique 11. Pour des tensions entre les bornes 91, 92, supérieures à une valeur prédéterminée UO supérieure à la tension Uf de fonctionnement, la résistance équivalente de l'élément 9 est inférieure à la résistance de l'élément 102 de chauffage, afin que les décharges électrostatiques entre s les broches 3, 4 soient déviées dans l'élément 9 de protection chauffage, ainsi que cela est représenté par les flèches épaisses à la figure 6, pour empêcher l'allumage intempestif de la charge pyrotechnique 11. REVENDICATIONS 1. Procédé de montage d'un élément de protection contre les décharges électrostatiques dans un initiateur électro-pyrotechnique, l'initiateur comportant une traversée (2) comportant un corps isolant (5) traversé par deux broches (3, 4) conductrices de l'électricité, le procédé comportant une étape de fixation aux broches (3, 4), sur une face (52) de la traversée, d'une plaque isolante (10) de circuit imprimé portant sur sa face (101) éloignée de la traversée (2) un élément (102) de 1c chauffage d'une composition pyrotechnique (11), l'élément (9) de protection comportant au moins des première et deuxième bornes (91, 92) électriquement en parallèle avec l'élément (102) de chauffage et étant inséré dans une cavité du corps, caractérisé en ce que 15 la cavité (7) relie les deux broches (3, 4), dans une première étape, on place l'élément (9) de protection dans la cavité (7) du corps de la traversée avec ses première et deuxième bornes (91, 92) en face de première et deuxième zones (83, 84) de brasure séparées, disposées sur la paroi (71) délimitant la cavité (7) à proximité 20 respectivement des première et deuxième broches (3, 4), après la première étape, on fait subir à la traversée (2) et à l'élément (9) de protection une fusion des zones (83, 84) de brasure pour connecter électriquement et directement la première zone (83) à la première borne (91) et à la première broche (3) et la deuxième zone (84) à la deuxième 25 borne (92) et à la deuxième broche (4) dans la cavité (7). 2. Procédé de montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'après connexion de l'élément (9) de protection dans la cavité (7), on dépose une matière (14) isolante d'encapsulation dans la cavité (7). 3. Procédé de montage suivant l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en que la cavité (7) est prévue dans la face (52) de la traversée (2) portant la plaque isolante (10).io 4. Procédé de montage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cavité (7) est prévue dans la face (51) de la traversée (2), éloignée de la face (52) supportant la plaque (10) isolante de circuit imprimé. E; 5. Procédé de montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (7) comporte un moyen (72) de séparation entre les première et deuxième zones (83, 84) de brasure. 6. Initiateur électro-pyrotechnique, comportant une traversée (2) ayant un corps isolant (5) traversé par deux 10 broches (3, 4) conductrices de l'électricité, avec, sur une face (52) de la traversée, une plaque isolante (10) de circuit imprimé portant sur sa face (101) éloignée de la traversée (2) un élément (102) de chauffage d'une composition pyrotechnique (11) pour son allumage, un élément (9) de protection contre les décharges électrostatiques, 15 comportant au moins des première et deuxième bornes (91, 92) électriquement en parallèle avec l'élément (102) de chauffage et inséré dans une cavité du corps, caractérisé en ce que les première et deuxième bornes (91, 92) de l'élément (9) de 20 protection comportent des connexions électriques (83, 84) directes dans la cavité (7) aux première et deuxième broches (3, 4). 7. Initiateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément (9) de protection contre les décharges électrostatiques est noyé dans une matière (14) isolante d'encapsulation de la cavité (7). 25 8. Initiateur suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en que la cavité (7) est prévue dans la face (52) de la traversée (2) portant la plaque isolante (10). 9. Initiateur suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la cavité (7) est prévue dans la face (51) de la 30 traversée (2), éloignée de la face (52) supportant la plaque (10) isolante de circuit imprimé. 10. Initiateur suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la cavité (7) comporte un moyen (72) de séparation entre les connexions électriques (83, 84) formées par des première et deuxième zones (83, 84) de brasure.