CN100541001C - 点火系统 - Google Patents

Abstract

提供了电阻型点火系统，所述系统包括连接有电阻型点火元件(26)的金属基材，点火元件通过施加在金属基材上的硬钎料(24)与该基材电连接。本发明的点火系统能够显著简化生产，并能显著提高更牢固点火器的产量。在优选系统中，在连接点火器(26)与金属基材之前将铜焊料(24)施用到金属基材上，这样可以在金属基材的指定区域以较精确的用量施用铜焊。

Description

点火系统

本发明要求2004年5月28日提交的美国临时申请第60/575666号的权益，该申请在此引为参考。

发明领域

本发明总体上涉及电阻型点火器，更具体地，涉及电阻型点火系统，它包括诸如引线框的金属基材，该基材带有一个嵌套的电阻型点火元件，点火元件通过施加在金属基材上的铜焊与基材电连接。在优选系统中，铜焊料施加到金属基材上，然后将陶瓷点火器与金属基材连接，这样可以在金属基材的指定区域以较精确的用量施加铜焊。

发明背景

陶瓷材料已经极为成功地用于燃气炉、火窑和干衣机中的点火器。陶瓷点火器通常包括一个陶瓷热表面元件，所述元件具有一个导电端部和高电阻部分。当元件端部与带电引线相连时，高电阻部分(或“热区”)的温度升高。一般可参见美国专利第3875477、3928910、3974106、4260872、4634837、4804823、4912305、5085237、5191508、5233166、5378956、5405237、5543180、5785911、5786565、5801361、5820789、5892201和6028292。

由于这些点火器是通过电阻加热的，其每个端部必须与导电引线进行电连接，所述引线通常是铜引线。但是，将陶瓷热表面元件端部连接到引线上存在一些问题。一个问题是陶瓷材料与引线不能很好地连接在一起。见EP 0486009，该专利组合利用铜焊和软钎料将陶瓷与引线连起来。不过，使用软钎料并不是很好，这里面有许多原因，包括处理过程较费劳力，以及使用高温(例如1600-1800℃)软钎料时常常损坏陶瓷点火元件。

人们已经付出许多努力，试图解决由焊接引起的问题。例如，Axelson的美国专利5564618认识到，铜焊与软钎料之间的CTE不匹配会在焊接过程中引起断裂，因而试图用丝网法最大程度减少铜焊。美国专利6440578报道了一些特定的软钎料，据说能改善连接性质。还可参见美国专利6635358。

其他一些努力的目标是避免在陶瓷点火终端系统使用焊接，但这些方法通常只是用在脆性系统或临时系统。例如，可参见GB2059959，它描述了一种用于热表面元件-引线的额外机械支撑装置，该专利表明，所报道的无焊连接不太牢固。美国专利5804092报道了一种特定的模块化陶瓷点火系统，其中将陶瓷热表面元件插入内部具有导电接头的插座。

一种在电连接中没有采用焊接的非常有用的陶瓷点火器见述于Saint-GobainIndustrial Ceramics的美国专利6078028。其他生产陶瓷点火器的非常有用的方法见述于美国专利5564618、5705261以及美国公开申请2003/0080103。

除了与陶瓷点火元件建立牢固的电连接比较困难之外，连接过程也很费劳力。例如，可参见美国专利6440578和6635358。

因此需要能够提供改进性能的新型陶瓷点火器，特别需要能够实现与陶瓷点火器的牢固电连接的新方法和新系统。还特别需要用来生产陶瓷点火器的改进的新型方法和系统。

发明概述

我们提供了新型点火系统，该系统包括带有电阻型点火元件的金属基材，点火元件通过施加在金属基材上的铜焊与基材电连接。我们发现，本发明的点火系统能够显著简化生产，并能显著提高更加牢固的点火器的产量。

更具体说来，在一个优选方面，本发明提供了电阻型点火系统，该系统包括引线框基材、电阻型点火器和铜焊料。铜焊料在连接点火器与引线框之前施加到引线框基材上，这样可以在引线框基材的指定区域以相对精确的量施用铜焊。优选的方法包括将非糊状的铜焊，特别是铜焊箔或条施用在引线框片材上，然后通过诸如金属冲模或其他方法形成单独的引线框。

相比于将铜焊糊剂涂布到引线框/点火器组装件上的现有方法，本发明的这些方法和系统能够提供显著的优点。除了其他缺点外，现有的涂布铜焊糊剂的方法劳动强度大，且导致在每个器件上的沉积情况不一样。用胶液喷枪或其他分散设备手工施涂糊剂，会在施涂量、压力、实际沉积位置和角度等方面产生差异。此外，铜焊糊料的特性会随着诸如温度和湿度等环境条件而变化，进一步造成生产的组件之间存在差异。

所形成的引线框或其他金属基材优选在指定的引线框区域包含铜焊料，该指定的引线框区域与嵌套在该引线框内的点火元件的导电区相配合。热处理会使铜焊回流，通过该铜焊将引线框与点火器连接在一起。

本发明系统能使铜焊源料的沉积位置和沉积量方面保持一致，这对于生产牢固的引线框/点火器系统非常重要。铜焊料可沉积在从引线框表面上突起的指定区域，因而铜焊可以只相配的点火器表面的中心区域接触。

铜焊源与点火器中心的这种更精确的配合可降低铜焊料延伸到点火元件边缘的可能性，否则会抑制并削弱后面形成的铜焊/陶瓷连接。实际上，已经发现本发明的优选点火系统具有格外坚固的引线框/陶瓷点火器头。例如，可参见后面实施例3中的比较结果。

在本发明系统中可采用许多不同的铜焊料，包括铜和银基的组合物。我们发现，包含相当一部分银(例如超过铜焊组合物总重60或70％的是银)的铜焊组合物能够在陶瓷点火器与金属基材之间形成特别牢固的连接，这种连接能耐高温。

因此，一方面提供了具有高银含量的铜焊组合物的点火系统，包括银含量大于60重量％或70重量％的铜焊组合物的点火系统。优选的系统包括电阻型点火系统，该系统包括金属基材、电阻元件和银含量至少约为铜焊料总重的70重量％、80重量％、90重量％或95重量％的铜焊料。

本发明系统可采用范围相当宽泛的点火元件。可用于本发明系统的典型陶瓷点火器包含有热区部分和冷区部分。热区包括同时含导电材料和绝缘材料，以及任选但通常包含的半导体材料的烧结组合物。本发明陶瓷点火器的导电或冷区部分包含类似于点火器热区组分的烧结组合物，但其导电材料的浓度相对而言较高。

本发明点火系统在许多领域具有突出应用，例如包括为居住用和商业用建筑里的燃气加热设备点火，用于诸如燃气炉灶或烤炉这样的炊具，以及用于其他需要快速点燃气体和液体燃料的设备。本发明的优选点火系统对高温环境高度稳定，例如长时间暴露于高于650℃的环境。因此，本发明的优选点火系统可用来为包括自清洁炉在内的炉具系统、燃料电池等点火。

如上所述，本发明可用来将各种电阻型点火元件连接到金属基材上，特别适合将陶瓷点火器连接到引线框基材上。如这里所指出的，术语“引线框”包括大量的封装基材，可基本上包含通过诸如铜焊料组合物或其他连接方式结合到点火元件上的任何金属基材或材料，例如包括金属条(例如线形或非线形条，如U形条)、小金属片等。

下面介绍本发明的其他方面。

附图简述

图1所示为经过部分加工的引线框基材。

图2所示为经过加工的可用于本发明点火系统的引线框基材。

图3所示为图2所示引线框基材的两根引线的分解图。

图4所示为用铜焊的附加元件的侧视图。

图5所示为本发明点火系统的侧视图。

图6所示为本发明点火系统的俯视图。

图7所示为本发明点火元件。

发明详述

如上面所讨论的，我们提供了新的电阻型点火系统，该系统包括带有点火元件的金属基材，所述点火元件嵌套或以其他方式连接在金属基材上，并通过施加在引线框上的铜焊与该引线框电连接。本发明的点火系统能够显著简化生产，并能显著提高更牢固点火器的产量。优选的金属基材包括能嵌套一个或多个点火元件的引线框基材。

在优选系统中，所用的铜焊料以条形或带形或箔形为宜，任何情况下都不宜为糊剂形式(铜焊糊料常常具有粘土那样的稠度，其牢固性不足以形成条形或箔形材料)。这种优选的非糊状铜焊料能方便地施用到点火系统的基材(例如引线框基材)上，例如采用上面讨论过的压紧结合方法，在铜焊回流后得到坚固的点火器/金属基材接头。

如上面所指出的，虽然以下讨论常常特别地提到引线框基材，但这种讨论也能等同用于采用通常并不称作或并不总是称作引线框的金属基材，例如包括线形和非线形金属条。

现在参见附图。图1所示为可用来形成本发明点火元件的引线框或其他金属基材的片材10。片材10可以是各种材料，通常是不锈钢、铝、各种合金等诸如此类的金属，优选的材料是不锈钢。特别优选的金属基材是430不锈钢片材。在一个优选方法中，例如采用合适切割工具的切割方法，沿金属引线框基材片的长度方向形成平行沟槽12A和12B，形成可用来接收铜焊组合物的沟槽。沟槽12A和12B的合适尺寸可在宽范围内变化。至少对于某些系统，每个沟槽的最大深度和宽度可约为0.001-0.004英寸，更优选约0.001-0.003英寸，特别优选的深度和宽度是0.002英寸。沟槽的宽度优选小于点火元件的宽度(例如小于点火器冷区脚的宽度)，以免铜焊料回流时迁移到点火元件边缘。例如借助特定的切割工具适当改变沟床的形状。许多应用优选曲线沟床(即截面呈U形)。

可用各种方法将铜焊料施用到沟槽12A和12B中。例如，在一种施用方法中，将铜焊带或箔状铜焊条施用在沟槽12A和12B的凹陷表面上并与该表面压配合，或者通过压紧结合到所述凹陷表面上。铜焊箔可以商购。或者，可以用胶液喷枪或其他分散设备涂布铜焊糊料，至少在沟槽12A和12B中均基本上填满铜焊糊料，虽然如上面所讨论的，这种手工施涂糊料的方法很少被优选。

施涂的铜焊量宜足以填满沟槽(例如，图1所示的沟槽12A和12B)，并延伸到片材10的平面之上。通过高出基材10的平面，施涂的铜焊能与点火元件形成良好的机械接触。用本发明方法施用铜焊，还能方便地沉积一个相当薄的铜焊层，铜焊层厚度(高度)小于或等于约0.005英寸，甚至约为0.004或小于或等于约0.003英寸，或者小于或等于约0.002英寸。这种薄铜焊层具有突出的优点，包括提高点火器/金属基材连接的整体性。特别地，较小的铜焊体积或厚度可降低因铜焊与陶瓷点火元件之间热膨胀系数不同所产生的应力。这里提到的铜焊层厚度是指铜焊层的最大垂直高度，如沟槽12A或12B的最低点到该层最高点(图4所示最高点26b)之间的距离。

可以采用各种铜焊料。合适的铜焊料应当能够与陶瓷点火器的导电部分形成电连接。合适的铜焊料通常包含能够润湿陶瓷材料并与之反应的活性金属，从而通过铜焊的填料金属提供附着性。特定的活性金属的例子包括钛、锆、铌、镍、钯和金。除了一种或多种这样的活性金属外，铜焊还可包含一种或多种填料金属，如铜、银、铟、锡、锌、铅、镉和磷。优选的铜焊料包括铜/银混合物，含有钛和/或镍的活性金属。许多合适的铜焊可以商购，如可购自Lucas-Milhaupt有限公司(Cudahy，Wisconsin)的Cerametial和Lucanex，它们包含钛，并以银和铜为填料。

如上面所讨论的，主要由银组成的铜焊料组合物优选用于许多应用，能在陶瓷点火器与金属引线框基材之间形成极为坚固的连接。对于这种优选的高银含量的铜焊组合物，银含量优选为铜焊组合物总重的至少约60重量％，更优选为铜焊组合物总重的至少约70重量％、80重量％、90重量％或95重量％，余量是诸如铜和/或镍的材料以及一种或多种如钛的活性金属。以铜焊组合物总重为基准，银含量超过90重量％或95重量％的铜焊组合物能提供特别坚固的引线框/陶瓷点火器连接。

将铜焊施用到片材10上后，可通过如金属冲模工艺对片材进行适当加工，形成包含许多相对相连的引线框元件16的片材14，如图2和3所示。

如上面所讨论的，可沉积铜焊料，通过冲模工艺或其他成形方法将引线框成形，从而使铜焊源从引线框突起，以与点火元件导电区相匹配，但不与点火元件边缘接触[即，图7所示的点火器边缘26a，由点火器底表面(与施涂的铜焊相配)与点火器侧壁之间以90度角形成]。在优选实施方式中，在铜焊回流之前，突起的铜焊料沉积物不会延伸到距相匹的点火元件边缘0.05微米的范围内。

虽然可以在片材10中形成各种引线框结构并可应用于本发明系统，但优选的引线框要适合与陶瓷点火元件可靠接合。

因此，从图4可以更清楚地看到，引线框元件16包括带孔20的面18，陶瓷点火器(图4中未示出)通过孔20沿图示方向x插入。虽然是压配合，凸缘22可使插入的陶瓷点火器保持在引线框16中。

如图4所示，引线框元件16包括施加的铜焊垫24，其结构优选有利于将陶瓷点火元件嵌套在引线框16中。因此，如图4所示，铜焊垫的最近的侧面24a具有向上倾斜的侧表面，该侧表面没有尖锐边缘，否则会妨碍点火元件顺畅插入引线框。铜焊垫的合适厚度(在图4中示为“y”)可以变化，但应当足以使点火器与引线框元件在经过热(回流)处理之后紧密接合。如上面所讨论的，施加铜焊箔或带材或其他条材(非糊状)能够沉积薄的铜焊层，这可以提高金属/铜焊/陶瓷接头的整体性。合适的厚度通常为小于或等于约250微米，更优选小于或等于约150微米；顶部露出的表面的面积(图4所示的围绕该层最高点24b的顶表而)小于或等于约4平方毫米，更优选约小于3.6平方毫米或3平方毫米。如上面所讨论的，这里所提到的铜焊层厚度(包括值y)是指铜焊层的最大垂直高度，如从沟槽12A或12B的最低点到图4所示该层最高点24b的距离。

如图5和6所示一般情况，插入的陶瓷点火元件26套在凸缘22的下面，铜焊垫24的上面。与引线框/点火系统的电连接可由通过面28延伸到组件和铜焊的引线实现。为将铜焊熔合到陶瓷点火器上，优选在减压下加热套有着点火器的引线框元件。例如，为熔合铜焊，可优选在如10-3乇或更低的减压和高于或等于约880℃的温度下加热套在引线框元件中的点火器5-10分钟。

图7所示为可用于本发明系统的优选陶瓷点火器26，它包括位于冷区32a和32b之间且与之接触的热区部分30。狭缝区域34位于热区30下面和冷区32a和32b之间。或者，点火器不含狭缝区域34，而是包含处在冷区32a和32b之间且与热区30接触的陶瓷受热器(sink)(未示出)。冷区端部30a’和30b’远离热区12。如图7所示，冷区远端36a’和36b’可包含凹槽36a和36b，它们与引线框元件的铜焊区相配。

如上面所讨论的，本发明系统可采用很多种的点火器。例如，对于许多应用，适合采用图6和7所示的基本上呈U形的点火器。其他点火器结构，如中部没有被切除(即无狭缝设计)的线形元件也适合于许多应用，其例子如美国专利6002107、6028292和6278087所介绍的那些点火器。这些设计各自都具有高导电的冷区和高电阻的热区，如上面所讨论的。热区和冷区的合适尺寸公开于美国专利5191508、6002107、6028292和6278087。

更具体地，热区尺寸可以适当变化。在图6和7中所示的通常呈矩形的点火器设计中，热区路径长度(如图7所示距离“p”)应当足以避免短路或其他缺陷。在一个优选实施方式中，该距离“p”为0.5厘米。

热区的桥高度(如图7所示距离“q”)也应当足以避免点火器缺陷，包括局部过热，否则会导致点火器劣化并失效。

沿点火器长度向下延伸的热区“脚”被限制在一定尺寸，足以将热区导电路径总长(图7所示的p)维持在优选范围内，如约为2.5厘米或2厘米或更短。

本发明陶瓷点火器的热区30、冷区32a和32b以及受热器(如果采用的话)的组成可以适当变化。这些区域的优选组合物公开于Lin等的美国专利6582629、Willkens等的美国专利5786565和Axelson等的美国专利5191508。

更具体地，热区30的组合物应当使得热区的高温(即1350℃)电阻率约在0.01-3.0欧姆·厘米之间，室温电阻率约在0.01-3欧姆·厘米之间。

优选的热区30包含电绝缘材料、金属导体以及在任选但优选的实施方式中的半导体材料的烧结组合物。这里所用术语“电绝缘材料”及其变体是指室温电阻率至少约为10¹⁰欧姆·厘米的材料，而术语“金属导体”、“导电材料”及其变体是指室温电阻率约小于10^-2欧姆·厘米的材料，而术语“半导体陶瓷”、“半导体材料”或其变体是指室温电阻率约在10-10⁸欧姆·厘米之间的材料。

一般而言，热区30的示例性组合物包含(a)约50-80体积％(vol％或v/o)的电绝缘材料，其电阻率至少约为10¹⁰欧姆·厘米；(b)约5-45v/o的半导体材料，其电阻率约在10-10⁸欧姆·厘米之间；(c)约5-25v/o的金属导体，其电阻率约小于10^-2欧姆·厘米。

热区30优选包含50-70v/o的电绝缘材料、10-45v/o的半导体陶瓷和6-16v/o的导电材料。

金属导体通常选自二硅化钼、二硅化钨、氮化物(如氮化钛)或碳化物(如碳化钛)，二硅化钼为通常优选的金属导体。在特定的优选实施方式中，导电材料是MoSi₂，其含量约为热区总组合物的9-15体积％，更优选约为热区总组合物的9-13体积％。

如果作为热区30和冷区32a、32b总组合物的一部分时，通常优选的半导体材料包含但不限于碳化物，特别是碳化硅(掺杂和未掺杂)和碳化硼。碳化硅是通常优选的半导体材料。

热区组合物中合适的电绝缘材料组分包括但不限于一种或多种金属氧化物(如氧化铝)、金属氮化物(如氮化铝、氮化硅或氮化硼)；稀土氧化物(例如氧化钇)；或稀土氮氧化物。通常优选氮化铝(AlN)和氧化铝(Al₂O₃)。

本发明特别优选的热区组合物包含氧化铝和/或氮化铝、二硅化钼和碳化硅。至少在某些实施方式中，二硅化钼的优选含量为9-12体积％。

如上面所讨论的，本发明点火器通常还包含至少一个或多个与热区电连接的低电阻率的冷区32a和32b。热区30通常位于两个冷区32a和32b之间，它们通常包含(例如)AlN和/或Al₂O₃或其他绝缘材料；SiC或其他半导体材料；MoSi₂或其他导电材料。

冷区32a和32b的导电材料和/或半导体材料(例如SiC和MoSi₂)的百分含量优选明显高于热区。因此，冷区的电阻率通常只有热区的约1/5-1/1000，且其温度不会升高到热区的水平。更优选的是，冷区的室温电阻率为热区的室温电阻率的5-20％。

本发明点火器中所用的优选冷区组合物包含约15-65v/o的氧化铝、氮化铝或其他绝缘材料，约20-70v/o的MoSi₂和SiC或其他导电材料和半导体材料，其中导电材料和半导体材料的体积比约为1∶1-1∶3。冷区更优选包含约15-50v/o的氧化铝和/或氮化铝，约15-30v/o的SiC，约30-70v/o的MoSi₂。为便于生产，冷区组合物优选由与热区组合物相同的材料形成，但冷区中半导体材料与导电材料的相对含量高于热区。

如果采用电绝缘受热器，其所含组合物应当提供足够的热质，以减轻热区的对流冷却。此外，当如上所述作为插件位于两个导电脚之间(位于图7所示的狭缝34)时，受热器应当为延伸的冷区部分提供机械支撑，其作用是使点火器更加牢固。这种电绝缘受热器的室温电阻率优选至少约为10⁴欧姆·厘米，其强度至少约为150兆帕。更优选的是，受热器材料的热导系数不太高，以加热整个受热器并将热传递到引线；也不能太低，以至于破坏其有用的热沉功能。

适用于受热器的陶瓷组合物包含至少约90体积％的以下物质中的至少一种：氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝及其混合物。如果热区组合物采用AlN-MoSi₂-SiC，受热器材料优选包含至少90体积％的氮化铝和最高10体积％的氧化铝，以获得相一致的热膨胀和致密化特性。

本发明的陶瓷点火器可采用各种电压，包括但不限于6、8、12、24、120、220、230或240伏的标称电压。

可用常规方法加工陶瓷部件(即坯体加工和烧结调理)，由致密化陶瓷制备点火器。通常，这些方法基本上根据Willkens等的美国专利5786565、Washburn的美国专利5405237和Axelson的美国专利5191508实施，这些专利的内容在此引为参考。至于示例性条件，还可参见后面的实施例1。

例如，对形成的点火器的生料坯段可进行第一步热压(例如低于1500℃，如1300℃)，接着进行第二步高温烧结(例如1800℃或1850℃)。第一步热烧结使致密化程度达到理论密度的约65％或70％，第二步高温烧结使致密化程度达到理论密度的99％以上。

在优选的点火器生产方法中，所得到的坯段片材包含许多固定或物理连接的“潜在”点火元件。坯段片材具有生料状态(没有致密化到超过理论密度的约96％或98％)的热区和冷区组合物，但优选烧结到超过理论密度的约40％或50％，适当高达理论密度的90％或95％，更优选最高达理论密度的约60-70％。这种部分致密化处理适合在如3000磅/平方英寸的压力和氩气气氛中，在低于1500℃，如1300℃进行热压处理约1小时。

已经发现，如果热区和冷区组合物致密化到超过理论密度的75％或80％，在后续处理步骤中难以切割坯段。此外，如果热区和冷区组合物致密化到低于约50％，所述组合物常常在后续处理中劣化。热区部分穿过坯段的部分厚度，其余部分为冷区。

坯段可具有各种形状和尺寸。该坯段优选基本为正方形，例如9英寸×9英寸的正方形，或者具有其他合适的尺寸或形状，如矩形等。然后优选将坯段切成几个部分，如用金刚石切割工具进行。这些部分优选具有基本上相同的尺寸。例如，对于9英寸×9英寸的坯段，优选将坯段切成3份，所得每个部分的尺寸是9英寸×3英寸。

然后进一步切割坯段(适合用金刚石切割工具)，得到单个点火器。第一次切割贯穿整个坯段，使一个点火器元件与相邻元件实现物理分离。交叉切割不穿过坯段材料的长度，使绝缘区(受热器)插入每个点火器。每次切割(包括贯穿切割和非贯穿切割)可相距(例如)约0.2英寸。

插入受热区后，可对点火器进一步致密化，优选超过理论密度的99％。这样的进一步烧结优选在高温，例如在1800℃或略更高温度下通过热等静压机进行。

对坯段进行的这些切割操作适合通过自动化工艺完成，此时将坯段定位，然后用自动化系统的切割工具进行切割，例如在计算机控制下进行。

然后，可如上所述将致密化的点火元件安装在引线框基材中，通过铜焊固定于该基材上。如上所述，可通过引线接触铜焊料来实现与点火器的电连接。

如上面所指出的，本发明点火器具有许多用途，包括气相燃料点火应用，如炉子和炊具、墙式烘炉、锅炉和锅台。

本发明点火器还具有其他用途，包括用作各种系统的加热元件。更具体地，本发明点火器可用作红外辐射源(即热区提供红外输出)，例如作为炉子等中的加热元件，或作为监视设备或检测设备(包括分光计设备)中的热塞，等等。

此外，如上面所讨论的，本发明的优选陶瓷点火器能用于高温环境，例如超过约650℃、700℃、750℃或800℃。例如，本发明的优选点火系统可在自清洁炉、燃料电池等中用来点火。

以下非限制性实施例用于说明本发明。上面提到的所有文件以其全部内容在此引为参考。

实施例1：点火器的制造

本发明系统所用的点火器如下制备。热区和冷区组合物按以下方法制备。热区组合物包含70.8体积％(以热区总组合物为基准)AlN、20体积％(热区总组合物为基准)SiC和9.2体积％(热区总组合物为基准)MoSi₂。冷区组合物包含20体积％(冷区总组合物为基准)AlN、20体积％(冷区总组合物为基准)SiC和60体积％(冷区总组合物为基准)MoSi₂。将冷区组合物放入热模压机的模具中，将热区组合物放到在同一模具中的冷区组合物的顶部。这两种组合物在加热和加压下一起致密化，得到点火器。

实施例2：点火系统的构建

本发明的点火系统可如下制备。在430不锈钢片中切出两个平行沟槽，得到双沟槽结构，其一般情况如图1所示。将银铜焊箔沿着双沟槽压紧结合上去，对有铜焊的片材进行金属冲模，使该片材具有许多相连的引线框，如图2所示。铜焊箔的银含量约为96重量％，余量为钛和铜。

发夹形烧结陶瓷点火器的结构一般性地示于图5和6[可购自Saint-GobainCorporation(Worcester，MA)]，将该点火器插入该片上的引线框元件中，这些元件彼此被一个点火器隔开。然后通过在约1×10^-3乇的真空炉中于约800℃加热套着的点火器10分钟，使分开的各个点火器熔合(铜焊回流)。

实施例3：铜焊料组合物的评价

对套在带回流的铜焊的引线框元件中的陶瓷点火器进行弯曲试验，以评价不同的铜焊料。进行试验的是用不同铜焊料安装在具有实施例2所述设计的相同引线框中的相同陶瓷点火元件。将嵌套的点火器一端固定，然后利用加在点火器未连接端的探针使之向下弯曲。

具有高银含量(约为总组合物的96重量％的银)的嵌套的铜焊的点火元件表现出最好的弯曲试验结果。铜焊中含CuSiN(银含量低于70重量％)的点火元件表现出次佳结果，但优于用铜/银铜焊糊料(非内嵌箔)形成的点火器/引线框连接。具有高银含量(96重量％)的嵌入的铜焊的点火器的故障模式是陶瓷点火元件断裂。所试验的其他两种嵌套点火器的故障模式是陶瓷在铜焊接头处被拉出。

上面已经结合特定的实施方式详细描述了本发明。但是应当理解，本领域的技术人员在考虑本说明后，可在本发明的精神和范围内作出修改和改进。

Claims (16)

1.一种电阻型点火系统，该系统包括引线框元件(16)、电阻型点火器元件(26)和一个或多个施加在所述引线框元件(16)上用于将该引线框元件(16)和电阻型点火器元件(26)连接在一起的非糊状铜焊料垫(24)，

所述铜焊料垫(24)高出引线框元件(16)，以与电阻型点火器元件(26)相匹配，在连接电阻型点火器元件(26)与引线框元件(16)之前将所述一个或多个铜焊料垫以垫子的形式施用到引线框元件(16)上。

2.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，通过压配合将所述铜焊料垫(24)施用到引线框元件(16)上。

3.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述铜焊料垫(24)没有延伸到电阻型点火器元件(26)的边缘。

4.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述铜焊料垫(24)在固化前具有向上倾斜的侧表面。

5.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述电阻型点火器元件(26)在不用焊料的情况下连接到引线框元件(16)上。

6.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，用于形成所述铜焊料垫(24)的铜焊料包含银。

7.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述电阻型点火器元件(26)包含凹陷区域，以便与所述铜焊料垫(24)相配。

8.如权利要求1所述的点火系统，其特征在于所述铜焊料垫(24)在回流之前的厚度小于或等于0.005英寸。

9.如权利要求6所述的点火系统，其特征在于所述铜焊料中的银含量至少占铜焊料总重量的80重量％。

10.如权利要求7所述的点火系统，其特征在于所述电阻型点火器元件(26)包含热区和冷区，所述冷区包含凹陷区域。

11.如权利要求10所述的点火系统，其特征在于，所述凹陷区域的结构能接收铜焊料。

12.一种为气体燃料点火的方法，它包括：

在权利要求1-11中任何一项所述的点火系统上施加电流。

13.一种制造点火系统的方法，该方法包括：

在金属基材上施用铜焊料，所述金属基材包括一个或多个沟槽(12A，12B)，并且所述铜焊料足以填满所述一个或多个沟槽(12A，12B)并延伸到金属基材的平面之上，或者所述铜焊料被压紧结合在所述一个或多个沟槽(12A，12B)中；

然后将电阻型点火元件(26)与所述金属基材相连。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将一条铜焊料施用到所述金属基材上。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述金属基材是引线框基材，电阻型点火器元件(26)套在该基材中。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，金属基材是金属条材料。

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