CN100497049C - 安全气囊用点火具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种安全气囊用点火具。安全气囊用点火具含有电极塞和半导体桥，在电极塞的凹槽内固定有用作发火元件的半导体桥，半导体桥和电极塞的芯电极通过金丝连接，在半导体桥的桥区蘸涂有起爆药，电极塞上固定有一个药盒，药盒内部装有点火药，药盒外部的金属壳体与电极塞固定连接。本发明的安全气囊用点火具体积小、点火性能好、起爆能量低、作用时间短、成本低，适合批量生产，可广泛用于汽车和各类电发火安全气囊系统中。
Description
技术领域
本发明属于在发生事故或出现其它交通危险时保护或防止乘客或行人受伤的车上装置或配件领域，具体涉及一种用于汽车的安全气囊用点火具。
背景技术
目前，汽车安全气囊发火装置中点火具的发火元件主要是热桥丝。当在热桥丝上加3～5A的电流，通过几毫秒时间加热，桥丝温度可上升到900K左右，并将紧压在桥上面的起爆药加热引爆。
名称为《安全气囊气体发生器用电点火管》的专利申请文件(申请号：CN200320109758.6)公开了一种电点火管，是以热桥丝为发火元件的点火具，这种点火具的点火临界能量高(几十毫焦)、作用时间长(几毫秒)、可靠性和抗干扰能力较差。
发明内容
为了克服已有技术中热桥丝为发火元件的点火具点火能量高、作用时间长、可靠性和抗干扰能力差的不足，本发明提供一种安全气囊用点火具。本发明的安全气囊用点火具的点火临界能量低，作用时间短，还具有较高的可靠性和安全性。
本发明的一种安全气囊用点火具，含有电极塞、药盒、壳体、点火药和半导体桥，电极塞由两根芯电极和塞体组成，电极塞的外形为台阶式的圆柱状。半导体桥为多晶硅层、单晶硅层与绝缘介质材料层紧密叠合而成的半导体芯片，其中，绝缘介质材料层设置在多晶硅层与单晶硅层之间。在电极塞的顶部位于两个芯电极之间设置有一凹槽，半导体桥置于凹槽中，半导体桥的金属电极固定设置在多晶硅层上。电极塞的两个芯电极的一端通过金丝分别与半导体桥的两个金属电极连接，芯电极的另一端向下伸出电极塞、外接安全气囊的电子控制单元。在半导体桥的桥区蘸涂有起爆药，起爆药覆盖电极塞的两个芯电极。装有起爆药的电极塞上设置有药盒，药盒内装有点火药，点火药与起爆药呈接触状态。药盒外设置有金属壳体，金属壳体上设置有传火孔，金属壳体与电极塞固定连接，在金属壳体与电极塞之间设置有密封圈。
所述的电极塞顶部设置的凹槽中心与电极塞的中轴线重合，凹槽的尺寸与半导体桥尺寸相匹配。金属壳体上设置的传火孔为2～5个。
所述的半导体桥具有一定的电阻值，电阻值的范围为1.8Ω～2.2Ω。
本发明的安全气囊用点火具的电极塞采用镀金芯电极与防静电材料注塑成一体并带有一定体积的电阻导体，使电极塞形成了导电通道，金属壳体与电极塞固定连接，可有效地泄放附加在点火具上的杂散电流、静电电荷。
本发明采用半导体桥作为发火元件来代替已有技术中的桥丝，因此本发明的安全气囊用半导体桥点火具在防静电、杂散电流、电磁辐射方面的安全性能比已有技术的点火具要优越很多。并且，由于点火具使用的新技术材料具有温度负阻特性，随着温度的增加，桥电阻急剧减小，电流更容易通过，灼热的硅等离子体通过微对流热交换把能量传递到起爆药中，其作用时间只需微秒量级，其点火临界能量可降低到3mJ～5mJ，作用时间可缩短到0.5ms。
本发明的安全气囊用点火具的工作原理(过程)是，安全气囊用点火具置于安全气囊气体发生器中，接通安全气囊的ECU，其电流脉冲流过半导体桥桥区，使半导体桥桥区的材料汽化蒸发，产生爆炸形成高温高速等离子冲击体，通过该等离子体产生的热能和射出的等离子作用在起爆药粒上，点燃点火具内部的点火药，从而引爆安全气囊内的气体发生剂。
本发明的安全气囊用点火具体积小、点火性能好、起爆能量低、可靠性高、环境适应能力强、作用时间短，可大幅度提高安全气囊的安全性能。本发明的结构合理、生产工艺流程简单，成本低，适合批量生产，可广泛用于汽车安全气囊和各类快速发火的安全点火系统中。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明安全气囊用点火具的剖面结构示意图
图2为本发明安全气囊用点火具电极塞顶部结构示意图
图3为本发明安全气囊用点火具的半导体桥剖面结构示意图
图中，芯电极(1、11) 2.电极塞 3.密封圈 4.药盒 5.金属壳体6.点火药 7.起爆药金丝 (8、18、28、38) 9.半导体桥 10.胶金属电极(12、22) 13.多晶硅层 14.单晶硅层绝缘介质材料层 (15、16、26) 17.传火孔
具体实施方式
实施例
图1～图3中，本发明的安全气囊用点火具，含有电极塞2、药盒4、金属壳体5、点火药6和半导体桥9，电极塞2的外形为台阶式的圆柱状，电极塞2由两根芯电极(1、11)和防静电材料塞体组成，防静电材料采用高分子材料，通过注塑与芯电极(1、11)构成一整体的电极塞2。半导体桥9为多晶硅层13、单晶硅层14与绝缘介质材料层15紧密叠合而成的半导体芯片，其中，绝缘介质材料层15设置在多晶硅层13与单晶硅层14之间。在电极塞2的顶部位于两个芯电极(1、11)之间设置有一凹槽，凹槽中心与电极塞2的中轴线重合，凹槽的尺寸与半导体桥9尺寸相匹配。半导体桥9通过胶10固定于凹槽中，半导体桥9上的金属电极(12、22)固定设置在多晶硅层13上，在金属电极(12、22)的边缘部与多晶硅层13之间还设置有一层绝缘介质材料层(16、26)。电极塞2的芯电极(1)的一端通过金丝(8、18)与半导体桥9的金属电极(12)连接、芯电极(11)的一端通过金丝(28、38)与半导体桥9的金属电极22连接，芯电极(1、11)的另一端向下伸出电极塞2、外接汽车安全气囊的电子控制单元。在半导体桥9的桥区蘸涂有起爆药7，蘸涂的起爆药7的形状为半球形，起爆药7覆盖电极塞2的两个芯电极(1、11)的端面。装有起爆药7的电极塞2上部设置有药盒4，药盒4内装有点火药6，点火药6与起爆药7呈接触状态；药盒4外设置有金属壳体5，金属壳体5上设置有传火孔17，金属壳体5与电极塞2固定连接，在金属壳体5与电极塞2台阶的接触部分设置有密封圈3。
本实施例中，金属壳体5上设置的传火孔17为三个，半导体桥9的电阻为2.0Ω。
Claims (3)
1.一种安全气囊用点火具，含有电极塞(2)、药盒(4)、金属壳体(5)、点火药(6)，电极塞(2)由第一芯电极(1)、第二芯电极(11)和塞体组成，电极塞(2)的外形为台阶式的圆柱状；其特征在于：所述的点火具还含有半导体桥(9)；其连接关系是，半导体桥(9)为多晶硅层(13)、单晶硅层(14)与绝缘介质材料层(15)紧密叠合而成的半导体芯片，其中，绝缘介质材料层(15)设置在多晶硅层(13)与单晶硅层(14)之间；在电极塞(2)的顶部位于第一芯电极(1)和第二芯电极(11)之间设置有一凹槽，半导体桥(9)置于凹槽中，半导体桥(9)的金属电极(12、22)固定设置在多晶硅层(13)上；电极塞(2)第一芯电极(1)的一端通过金丝(8、18)与半导体桥(9)的金属电极(12)连接、第二芯电极(11)的一端通过金丝(28、38)与半导体桥(9)的金属电极(22)连接，第一芯电极(1)和第二芯电极(11)的另一端向下伸出电极塞(2)；在半导体桥(9)的桥区涂装有起爆药(7)，起爆药(7)覆盖电极塞(2)的第一芯电极(1)和第二芯电极(11)；装有起爆药(7)的电极塞(2)上设置有药盒(4)，药盒(4)内装有点火药(6)，点火药(6)与起爆药(7)呈接触状态；药盒(4)外设置有金属壳体(5)，金属壳体(5)上设置有传火孔(17)，金属壳体(5)与电极塞(2)固定连接，在金属壳体(5)与电极塞(2)之间设置有密封圈(3)。
2.根据权利要求1所述的安全气囊用点火具，其特征在于：所述的电极塞(2)顶部设置的凹槽中心与电极塞(2)的中轴线重合，凹槽的尺寸与半导体桥(9)尺寸相匹配。
3.根据权利要求1所述的安全气囊用点火具，其特征在于：所述的半导体桥(9)的电阻值的范围为1.8Ω～2.2Ω。
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