电烟火起爆器及其制造方法

摘要

本发明涉及一种电烟火起爆器，包括帽壳(9)、包括用于点燃装药(8)的耐热部件(71)的印刷电路板(7)、连接至部件(71)的电极(4、6)、支撑所述板(7)的基底(2)、帽壳(2)包括附接至基底(2)的相应的部分(23)的部分(92)。根据本发明，在所述部分(23、92)中的第一部分为不能透射具有确定焊接波长的激光束(FL)的塑料材料，而另一第二部分为能够透射激光束(FL)的塑料材料，从而能够由所述激光束(FL)沿交会第一部分的方向穿透，以形成用于焊接部分(23、92)的区域(11)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电烟火起爆器及其制造方法。

背景技术

这些电烟火起爆器在机动车中用作烟火点燃器，用于触发为可充气安全气囊充气的气体发生器，或用于触发安全带预紧装置。

此类起爆器通常包括帽壳、耐热部件以及两个电极，所述帽壳包括烟火装药(charge pyrotechnique)，所述耐热部件转向烟火装药以点燃所述烟火装药，所述两个电极电连接至所述耐热部件以从外面为其供应电流。

基底，所述基底提供用于支撑整个装置并且用于气密地密封所述帽壳。

目前有两类起爆器。

第一类起爆器在金属基底中为每个电极提供有玻璃套管。此类起爆器通过玻璃/金属密封的方式以及装配方法确保了良好的密封，通过所述装配方法能够确保浮雕部分、主烟火装药容器以及玻璃套管之间的气密性。这些起爆器确保了适应多种可能的气候环境的一定的鲁棒性，但是缺点是制造成本高。

第二类起爆器叫做塑料点燃器。其中基底与帽壳全部是用电绝缘塑料材料制成的。这些第二类起爆器比第一类起爆器防漏效果差，一方面由于使用了吸湿的塑料材料，例如聚酰胺，另一方面由于金属电极与塑料基底的连接，例如二次注塑成型。另一方面，第二类起爆器具有制造成本低的优点。

第一类起爆器可从例如文件US-B-6,936,303、WO 2005/078377以及EP-A-1319641中了解。

第二类起爆器可从例如文件FR-A-2885684、EP-A-1710532、US-A-5,648,634、WO 03/058154、EP-A-1209436以及DE-C-10106366中了解。

发明内容

本发明目的是提供一种即具有制造成本低又具有对外良好的密封性的优点的电烟火起爆器，允许使用低成本印刷电路板用于制造耐热部件。

为此，本发明的第一个目的是提供一种电烟火起爆器，其包括：

-用电绝缘塑料材料制成的帽壳，

-至少一个处于所述帽壳中的烟火装药，

-印刷电路板，所述印刷电路板包括耐热部件，所述耐热部件转向烟火装药以点燃所述烟火装药，

-两个第一和第二电极，电连接于耐热部件用以从外面为所述耐热部件供电，

-基底，所述基底用电绝缘塑料材料制成，其中插有第一和第二电极，并且其支撑所述印刷电路板，

所述帽壳的一部分覆盖有并且附接在基底的相应的部分，从而帽壳与基底限定了一个密封的隔间，所述隔间包括烟火装药与印刷电路板，

其特征在于，选自于所述基底的部分与所述帽壳的部分的第一部分是用不能穿透具有确定的焊接波长的激光束的塑料材料制成，而选自于所述基底的部分与所述帽壳的部分的另一第二部分是用能够穿透具有确定的焊接波长的激光束的塑料材料制成，

第二部分设置为使其能够被具有所述确定焊接波长的所述激光束沿交会第一部分的方向穿透，以形成用于将第一部分与第二部分焊接于彼此的区域。

根据本发明中的实施例，

-第二部分以不装载纤维的第一确定塑料材料制成，并且第一部分以装载纤维的所述第一确定塑料材料制成。

-所述第一确定塑料材料是聚酰胺6.12，并且所述纤维为玻璃纤维。

-第一部分由所述基底的所述部分形成，并且第二部分由所述帽壳的所述部分形成。

-或第一部分由所述帽壳的所述部分形成，并且所述第二部分由所述基底的所述部分形成。

-所述部分定义用于接收至少部分地融化的塑料材料以形成焊接区域的装置。

-在焊接之前，在所述部分中选定的一个部分上提供至少一个凸棱，所述凸棱与至少一个从所述部分中选定的另一部分的表面配合。

-所述接收装置邻接于凸棱。

-利用铜焊膏滴通过激光焊接将电极附接并电连接至所述板的印刷电路。

-烟火装药包括覆盖在印刷电路板上的烟火涂料，所述基底包括用于接收印刷电路板的侧面以及至少一个凹进处，所述凹进处位于所述侧面用于接收印刷电路板，处于所述印刷电路板与所述帽壳之间，并且所述凹进处用于将烟火涂料固定在接收侧面上。

-电极包括处于基底中的条纹部分。

-电极分别从基底的第一侧面与第二侧面伸出，所述基底包括在第一和第二侧面中至少一侧上的倚着电极的空隙。

-电极分别从基底的第一侧面和基底的第二侧面伸出，所述基底的第一侧面支撑包括耐热部件的印刷电路板，与第一侧面不同的是，所述基底在第二侧面包括至少一个凹进处用于提供至少一个连接至所述电极的保护部件以防止静电放电。

本发明的第二个目的是提供一种制作上述电烟火起爆器的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤，其中：

-形成组件，包括插有两个第一和第二电极的基底，所述第一和第二电极电连接至耐热部件，

-烟火装药至少部分地被插入所述帽壳，

-所述组件被推入所述帽壳，以使耐热部件处于烟火装药一侧，并且将所述帽壳的部分置于基底的所述部分，

-具有所述焊接波长的所述焊接激光束沿交会第一部分的所述发射方向穿过所述第二部分，以执行第一部分与第二部分焊接至彼此。

根据本发明的实施例，印刷电路板的印刷电路相应地包括第一和第二电连接垫，所述电连接垫电连接至耐热部件的第一和第二端，并且所述电连接垫中包括指定的防热老化剂，并且为了电连接电极至耐热部件，需要执行以下子步骤：

-将第一和第二电极附接至基底，其中所述第一和第二电极的一端分别穿出基底的一侧，

-将印刷电路板置于基底的所述侧，其中所述第一和第二电极的所述端分别邻近第一和第二电连接垫设置，

-将第一和第二铜焊膏滴分别沉积在第一和第二电极的所述端，

-将激光束应用于铜焊膏滴，以将其分别熔化在第一和第二电极的所述端以及第一和第二电连接垫上。

根据本发明的实施例，为了插入烟火装药，在所述组件的耐热部件上沉积有形成一部分烟火装药的烟火点燃成分的粘性滴剂，并且将强化烟火装药插入帽壳形成一部分烟火装药。

附图说明

通过以下描述将更好地理解本发明，参照附图仅给出非限定性实施例，其中：

-图1为根据本发明制作的示例性起爆器的示意性前轴向垂直截面图，

-图2为用于图1中起爆器的印刷电路板的实施例的立体示意图，

-图3为图1中起爆器的部分的示意性侧向垂直横断截面图，所述起爆器的部分处于激光束穿过其中之一进行焊接之前的起始位置，

-图4为图1中起爆器基底的示意性轴向横断截面图，

-图5为图1中起爆器的示意性轴向横断截面图，其中所述起爆器安装在固定装置上，

-图6为图1中起爆器的基底的示意性侧向垂直横断截面图，其中基底的大体形状没有被示出，

-图7为根据本发明制作的起爆器的另一实施例的示意性前轴向垂直截面图。

具体实施方式

在附图中，起爆器1包括用不透射具有确定波长的激光束的第一塑料材料制成的基底2。基底2包括用于插入第一电极4的第一管道3，以及用于插入第二电极6的第二管道5。管道3不同于管道5。电极4不同于电极6。电极4、6导电并且例如为金属。例如，电极4、6为直线型并且分别由金属管脚形成，从而例如可以是圆柱形并且例如具有圆形的横截面。

电极4、6插入基底2以将它们的相应的第一端41、61从基底2的第一侧面21伸出，并且将它们的相应的第二端42、62从基底2的第二侧面22伸出，所述第一端41、61用以连接至外电路用于控制起爆器，所述第二侧面22不同于第一侧面21，相应的所述第二端42、62位于起爆器1内部。在附图中，起爆器的几何轴在侧面22(称作上侧面)与侧面21(称作下侧面)之间延伸，例如，两个电极4、6平行于此轴延伸。

基底2的第二侧面22用作印刷电路70的板7的支撑，在板7上印刷有耐热部件71。

电极4、6的第二端42、62电连接至耐热部件71。耐热部件71具有第一端72与第二端73之间确定的电阻，所述第一端72电连接至电极4，并且第二端73电连接至电极6。印刷电路70除耐热部件71之外还包括第一连接垫74与第二连接垫75，所述第一连接垫74连接至部件71的一端72，并且第二连接垫75连接至部件71的另一端73。连接垫74、75的电阻比耐热部件71的电阻小。板7包括第一面76和第二面77，在所述第一面76上印刷有耐热部件71和连接垫74、75，所述第二面77与第一面76分离，并且位于基底2的第二侧面22上。板7还包括不相同的第一和第二孔78、79，所述第一和第二孔78、79从面77至面76穿过板7。孔78与79定位以相邻、或如图所示分别由垫74、75包围。第一和第二孔78和79的尺寸分别被设计成为以分别穿过电极4的第二端42与电极6的第二端，所述两端分别从面76上伸出。耐热部件71在其两端72、73之间的长度大于其宽度，该长度在电极4、6之间的空间延伸，并且沿着电极4、6的排列方向延伸，由此形成具有尺寸减小的垫74、75的尺寸减小的电路70是可能的。

提供导电铜焊膏用以电连接所述端42至垫74，并且连接所述端62至垫75。

耐热部件71覆盖有一种或更多烟火装药8、81、82。塑料材料的帽壳9用作主烟火装药8、82的容器。帽壳9包括第一底壁91和使底壁91的间隙94向外延伸的部分92，所述第一底壁91限定了开口向下的空的隔间，并且包括烟火装药8。帽壳9的底壁91的尺寸设计为使得其内容积可包括预计强化的烟火装药8、82。底壁91具有远离间隙94的上部910，所述上部910带有锥件911以限定在点燃内部烟火装药8、82时用于分割帽壳的优先区域。上部910可具有图1和图5所示圆形形状，也可具有图7所示平面形状。

部分92用以附接帽壳9至基底2。

为此，部分92覆盖基底2的相应的部分23。

根据本发明的实施例，帽壳9的覆盖基底2的部分23的部分92为塑料材料，所述塑料材料是可透射具有确定波长的激光束FL，而基底2的由部分92覆盖的部分23是不透射该具有确定波长的激光束FL的塑料材料。

因此，为了附接帽壳9至基底2，激光束FL发射至帽壳9的部分92，正射于基底2的部分23，例如在部分23、92的预接触区域11。激光束FL的波长与功率是预定的，并且适于局部地确保部分23的不透光塑料材料的熔化，以及通过接触热传导而使部分92的透光塑料材料的熔化，以将其焊接在一起并且形成部分23和92的焊接区域11。通过激光焊接区域11，能够获得良好的密封和良好的机械强度。

例如，部分92由具有外表面922和内表面923的壁形成，例如所述外表面922为截头圆锥表面，相对于底壁91向外伸出，所述内表面923也相对于壁91整体向外伸出。内表面923的部分921与部分23在它们焊接之前处于图3所示位置时，通过形状匹配相配合。为此，如图3所示，基底2的部分23例如包括向着部分92突出的周边凸棱231，而部分92包括内表面921，所述内表面921例如为截头圆锥形。因此，为了附接帽壳9至基底2，通过将基底2的凸棱231抵着体9的表面921插入而将帽壳9预先定位于基底2上，如图3所示。在未示出的其它实施例中，内表面921为平面的并且是水平的，抵着内表面921设有凸棱231。

一个或多个凹进处或隔间232、233在基底2中形成，从而通过施加激光束FL而熔化的塑料材料可以不会引起任何溢料地流动。因此提供为接收装置的形式以收集熔化的塑料材料。在所示实施例中，当部分23与部分92置于彼此之上时，部分23包括邻接于凸棱231内侧的第一凹进处232，以及邻接于凸棱231外侧的第二凹进处233，以提供部分92与23之间的空的空间。为了将部分92焊接至部分23，将激光束FL穿过部分92被施加于凸棱231上，从而促使其间的塑料材料熔化，溶化的塑料材料而随后流入凹进处232和233，以避免焊接期间溢料的产生。在垂直于施加激光束FL的方向的平面上，激光束FL的宽度LFL大于或等于凸棱231的宽度。

为了避免激光束FL的反射现象，激光束FL沿表面922的法线方向定向，例如垂直于该表面922。接收激光束FL的凸棱231的外表面2310平行于表面922并且平行于也用于接收沿垂直应用方向的激光束FL的表面921。

例如，激光束FL可相对于起爆器1的大体轴向AX是倾斜的，所述轴向AX也是帽壳9和基底2旋转的轴向。

在实施例中，为确保帽壳与基底更好的焊接，帽壳9用确定的不装载纤维的塑料材料制成，从而能够透射激光束FL，而基底2以与帽壳9同样的第一塑料材料制成，但是装载有确保不能透射激光束FL的光纤，例如，这些纤维是在塑料材料中植入的玻璃纤维。

部分92与23可被布置为使激光束FL从外面更易到达，例如向外倾斜。例如，帽壳9与基底2的塑料材料为PA 6.12，例如，基底2装载的玻璃纤维按重量计为50％。通过使用较大量的玻璃纤维(大于20％)，基底2的膨胀系数可减小，并且因此施加于印刷电路70的压力可减小。利用该玻璃纤维量，能够获得能够吸收用于将帽壳9焊接至基底2的激光束FL的波长的基底材料。PA 6.12具有比其它类聚酰胺、PA6、PA6.6、PA12更低的防潮性能。帽壳9的塑料材料具有0％的玻璃纤维。由于没有玻璃纤维，帽壳9能够透射用于基底2-帽壳9焊接的激光束FL的波长。帽壳9与基底2的相同塑料材料的使用实现了更好的焊接。

基底2包括支撑区域24，例如形成为侧翼以接收帽壳9的相应区域93。相对的支撑区域24和93在从侧面21至侧面22的垂直向上的并且轴向的方向上相对于部分23、92更内部地设置。部分93例如可邻接于壁91的内部的并且是下端，抵着基底2的内壁25定位。该支撑区域93例如可以符合设定的帽壳9和基底2的内部尺寸而提供，所述帽壳9与基底2限定的间隙94具有该尺寸，以提供基底2的电极4、6的端与组装起爆器1所需帽壳9的指定直径之间的尺寸。帽壳9的区域93处于支撑区域24之上的作用是用于阻止并限制由于将帽壳9焊接于基底2时部分23、92被激光束FL熔化而使帽壳9在基底2上的向下运动。

在图1-6所示的实施例中，起爆器没有在基底2上设置帽壳9的夹-扣装置。

在图7所示实施例中，起爆器包括装置201、202用于夹扣帽壳9与基底2。例如，夹扣装置201位于基底2的内壁25上，并且与其结合使用的夹扣装置202位于帽壳的壁91的部分95上，所述帽壳的壁91的部分95限定了间隙94用于在用激光束FL焊接前将帽壳9与基底2彼此固定就位。例如，夹扣装置201由凸出物形成，在图7所示实施例中，由外围凸棱成，而夹扣装置202由凹进处形成，接收所述凸出物，并且在图7所示实施例中，由外围凹槽形成，接收所述外围凸棱。夹扣用于在焊接之前定位并且允许帽壳9与基底2之间存在一定缝隙，从而使基底能够在由激光束FL焊接时被推入帽壳9。

将印刷电路70焊接至电极4、6是通过滴入铜焊膏或预先在每端42、62上形成的焊接点、然后利用另一定向于后者的激光再焊接而实现的，该另一激光束调配有适于熔化铜焊膏滴的金属材料或预先形成在每端42、62上的焊接点的金属材料的功率和波长。该铜焊膏滴或预先形成的焊接点为导电材料。与那些将部分经过再熔炉而组成的方法相比，该方法的优点是用塑料材料制成的基底2不是在高于250℃下热压制的。加热是在电极4、6上局部地执行的。基底2注入的质量因此没有下降。

烟火装药8包括直接覆盖耐热部件71的涂料81，以及覆盖涂料81的点燃烟火装药82。烟火涂料81在放入帽壳9之前是以液体的形式放置于印刷电路板7的上部面76，并且随后在炉中进行干燥。为了防止该烟火成分81移动到随后不得不由激光束FL焊接的部分23、92上，基底2上设有适当的装置。例如，基底2的上侧面22在图6中包括一个或多个凹槽223，例如是圆形凹槽，包围板7以接收成分81，并且防止后者的溢流(这些溢流在图6中圈出)，电极4、6在图6中以它们的排列方向观察，一个在另一个之后。

基底是利用电极4、6的二次注塑成型制成的。例如，基底2在电极4、6的条纹部分43、63上二次注塑成型，以获得较好的机械强度。通过条纹部分43、63的数量，可在电极4、6与基底2之间确保较好的密封。基底2的围绕电极4、6的材料的注入将沿平行于电极4、6的方向的轴在它们的端41、42、61、62之间延伸而完成，以避免因垂直注射而形成泡沫。利用完全可回收的热的聚合丙烯酸树脂在电极4、6上二次注塑成型的基底2上真空浸渍的方法，可在第二阶段强化所述密封。

替代地，电极4、6受力插入基底2的预先制作的管道3、5，电极4、6可包括条纹部分，当装配完成后所述条纹部分将处于基底2中。

例如，条纹部分43、63位于邻近下侧面21和/或从下侧面21伸出，如图7所示实施例。

基底2的下侧面21包括分别倚着管道3、5的空隙26、27，和/或基底2的上侧面22包括分别倚着管道3、5的空隙221、222，以促进电极4、6插入模子，所述模子形成为匹配侧面21、22的形状，用于形成基底2，并且也是为了避免塑料材料沿电极4、6的向上运动。

例如，电极4、6用铁-镍(Fe-Ni)合金制成(例如参考ALLOY 52)或用比铁-镍具有更好的机械强度的Fe-Ni-Co合金制成(例如注册商标KOVAR)。利用该Fe-Ni-Co合金，能够减少电极4、6扭动的发生。在另一个实施例中，电极4、6为具有比铁-镍(例如注册商标ALLOY 52)更好的机械强度的黄铜(Cu-Zn合金)。利用该黄铜合金，能够降低电极4、6扭动的发生，同时与Fe-Ni-Co合金相比能够减小制作成本。

在实施例中，电极4、6覆盖有具有好的连接质量的抗腐蚀涂层(例如：镍+金层)。

在图4所示实施例中，基底2的下侧面22可包括一个或多个腔28，所述腔28用于接收另一个印刷电路板，所述印刷电路板设有变阻器，或设有任意其它用于防止静电放电的装置(未示出)。该防止静电放电的保护装置连接至电极4、6。例如，腔28远离电极4、6之间的空间而设置；在图4中，电极4、6以其排列方向观察，一个在另一个之后。

在图5所示实施例中，提供有用于固定起爆器1的装置100。例如，起爆器1在帽壳9与基底2之间的接合处具有相对于壁91的外表面并且相对于基底2的未由帽壳9覆盖的下表面29(例如截头圆锥表面)较宽的外围形状10。固定装置100包括用于固定下表面29的下突出部101，以及用于支撑外表面922的上突出部102。在该实施例中防止静电放电也可由最靠近突出部101的电极6与固定装置100之间的优先放电路径103确保，以防止烟火装药8的起爆。该优先放电路径101具有比穿过帽壳9与基底2之间的放电路径104、以及比穿过底壁91的顶部的放电路径105更小的电阻。帽壳9的表面922以及基底2的表面29的截头圆锥形状具有相对倾斜的形状，以从起爆器的内部向外部向着彼此前进，因此当基底2与帽壳9由装置100支持时，强化了基底2上帽壳9的强度，例如在表面922上制作纹路。

用于制作起爆器1的方法的实施例如下。

相继地执行以下步骤。

在第一步骤，形成组件，包括将电极4、6插入基底2，使所述电极连接至耐热部件21。

例如，第一步骤包括以下子步骤：

-在模子中围绕电极4、6对基底2进行二次注塑成型，以获得插有电极4、6并且附接至电极4、6的基底2，

-在旋转盘上分配带有这些电极4、6的基底2，

-于基底2的上侧面22(即在电极的穿过板7的孔78、79的小端42、62的一侧)之上分配印刷电路板7，

-将铜焊膏滴分配在电极的各端42、62，

-利用具有适当波长和功率的激光束再次熔化端42、62上的铜焊膏，一方面熔化端42与垫74上的铜焊膏，以将它们焊接并电连接于彼此，另一方面熔化端62与垫75上的铜焊膏，以将它们焊接并电连接于彼此，

-将由此制成的组件放置在盘上，每盘可放置例如200个组件，

-在溶解池中用超声波清洗所述盘，以清除铜焊膏焊剂的残余，

-将涂料81滴沉积于每个印刷电路70的耐热部件71上，

-通过将所述盘穿过炉子干燥涂料81，例如在60℃的温度下干燥30分钟。

在制作所述组件(基底2-电极4、6-焊接至电极4、6的印刷电路板7-板7上的涂料81)的第一步骤之前、之中、或之后，应用用于准备帽壳9的第二步骤。

在第二步骤中：

-空的帽壳9分配在旋转盘上，

-强化烟火装药82随后被分配在帽壳9的底部。

在第一和第二步骤之后，执行用于装配帽壳和组件的第三步骤，如下文所述。

在第三步骤中，放置包括装药82的帽壳9，其中底壁91置于底部，并且间隙94向上定向。

接着，组件(基底2-电极4、6-印刷电路板7-涂料81)被翻转并推入帽壳9的间隙94，以将基底2的部分23放置在帽壳9的相应的部分92。因此随后可得帽壳9的支撑区域93被置于基底2的支撑区域24之上。

接着，用激光束FL执行焊接11，激光束FL穿过部分92并且到达部分23以将它们焊接在一起。激光束FL应用于帽壳9和基底2的整个外围，以限定帽壳9与基底2之间的气密性密封内部隔间。

利用焊接在塑料材料制成的基底2上的印刷电路70，能够摆脱在装配操作中或温度变化时可能会发生的电极4、6运动。该解决方案与现有技术中的解决方案不同，现有技术中的解决方案是用电线直接焊接在电极上，此类焊接线的缺点是会受到塑料材料的膨胀或收缩的挤压。

起爆器1的操作如下。

连接至电极4、6的外部电路供应用于控制点燃的电流，例如作为对设置于机动车上的安全气囊装置的受撞探测的响应。

供应至电极4、6的控制电流流经设置在印刷电路70的垫74、75上的金属焊接点，并且流入耐热部件71。

流经耐热部件两端72、73之间的耐热部件71的电流利用焦耳效应加热耐热部件71。耐热部件71的加热点燃覆盖其上的涂料8、81。

并且，随后，燃烧的涂料8、81点燃强化的烟火装药8、82。涂料8、81以及强化装药8、82的燃烧促使帽壳9的底壁91的上部910的炸开，以点燃例如气体发生器或微气体发生器中的烟火装药，该装药的燃烧释放气体，例如为安全气囊充气或作用于安全带的预紧装置。

由此制作的起爆器1与外界环境相隔离，当其安装在用于安装微气体发生器的固定装置100上时，其具有优先的静电放电路径，并且允许低成本印刷电路70的使用以及点燃烟火成分81(例如ZPP，锆和钾高氯酸盐)的使用，这是通过沉积水溶粘合剂于耐热部件而实现的，如专利申请FR-A-2833693中描述的水溶粘合剂。

强化烟火装药82可以是THPP或BKNO₃类的烟火成分，其中THPP为钛氢化物与钾高氯酸盐，并且为硼钾硝酸盐粉末。

当然，部分23、92的成分可与部分23的成分交换，所述部分23能够透射激光束，并且部分92不透射该激光束，利用所述焊接激光束FL以相反方向定向，焊接帽壳9与基底2至彼此。