JP2001235300A

JP2001235300A - 電気点火器塞栓の電橋線の溶接方法

Info

Publication number: JP2001235300A
Application number: JP2000043369A
Authority: JP
Inventors: Hisakatsu Yaginuma; 久勝八木沼; Hitoshi Kunii; 仁志国井; Hiroyuki Mori; 弘行森; Yuji Mukoda; 祐二向田
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電橋線溶接部の接合信頼性を高めることが可
能な電気点火器塞栓の電橋線の溶接方法を提供すること
にある。【解決手段】一対のリードピンにそれぞれ電気的に接
続する電極を一主面に有するヘッダの該両電極間に電橋
線を配し、前記各電極先端面と前記電橋線の各端部との
当接部をそれぞれ抵抗溶接した後、前記一対のリードピ
ン間に電圧を印加し前記電橋線にインパルス電流を通電
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、爆破作業に用いる
電気点火器、コンクリート破砕器の電気点火器、自動車
用エアバッグおよびシートベルトプリテンショナの電気
点火器に使用する電気点火器用ヘッダの電橋線溶接部の
接合信頼性を高める方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、爆破作業に用いる電気点火器、コ
ンクリート破砕器の電気点火器、自動車用エアバッグお
よびシートベルトプリテンショナの電気点火器として、
一対のリードピンを貫通させるとともに各リードピン先
端端面間に電橋線を接続して成る電気点火器用ヘッダ
（塞栓）を、感熱性着火薬を収納した有底の金属製円筒
内に挿着するものが公知である。

【０００３】この電気点火器用ヘッダは、静電誘導によ
る暴発を阻止し、点火用の作動電流で確実に点火作動さ
せるように、リードピン間に接合する電橋線の抵抗値
を、用途に応じて所定値に設定することが求められる。
この理由により、用途に応じて電橋線の電気抵抗値を所
定値にするため、所定の長さで電橋線を溶接する方法が
特開平５−１３３６９８号公報で提案されている。

【０００４】この電気点火器用ヘッダ（雷管用塞栓）
は、図１０に示すように、一対のリードピン１，１の先
端端面（電極）２，２が、塞栓（絶縁ヘッダ）３を介し
て電橋線４で接合されている。また、図１１に示すよう
に、最大距離（Ｌｍａｘ）と最小距離（Ｌｍｉｎ）との
適宜の距離のリードピン先端端面間の位置に電橋線４を
橋設することにより、所定の抵抗値を得る方法が示され
ている。

【０００５】この際、電橋線４の端部４ａを先端端面
２，２上に当接し、その箇所をスポット溶接している。
スポット溶接点は、先端端面２，２に設ける必要があ
る。この溶接方法として、図１２に示すものがある。こ
の溶接方法では、リードピン１の先端端面２の内側の縁
端部２ａ近傍位置に電橋線４の端部４ａを当接して、当
接部を接合用電極５を密着、押圧し、溶接電流を短時間
に大電流を流し接合部を加熱し接合する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この溶接方法
では、密着、押圧する際に、電橋線４の端部４ａを縁端
部２ａに当接した状態で接合用電極５を押圧するため、
電橋線４の線径が細いこと、接合用電極５が摩耗するな
どの理由で、図１２に示すように、溶接個所６と縁端部
２ａ間に微小隙間７を生じるおそれがある。

【０００７】また、電橋線４は通常ボビンに巻き付けら
れているため、ボビンの曲率のクセを持っており、先端
端面２，２間に溶接されて橋設されても、橋設された電
橋線４は先端端面２，２間のヘッダ端面３ａに密着され
ず、隙間を生じている。当接接合個所から縁端部２ａ近
傍位置に空間部が生じたものは、抵抗値が設定値より大
きくなる。要求値より抵抗値の大きいものは、点火作動
性能が低下するので使用ができない。

【０００８】従って、製造工程の中で抵抗値の検査を行
い除去されている。そのため、電気点火器の生産コスト
が増加するので、電気抵抗値のバラツキの小さい、所定
の抵抗値が得られる溶接方法が求められる。電気抵抗値
のバラツキの小さい、所定の抵抗値を得るため、溶接個
所状態と電気抵抗値の関係を調べた結果、電気抵抗値の
大きいものは先端端面間に隙間が生じていることが判明
した。

【０００９】本発明は斯かる知見に基づいてなされたも
ので、その目的は、電橋線溶接部の接合信頼性を高める
ことが可能な電気点火器塞栓の電橋線の溶接方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
一対のリードピンにそれぞれ電気的に接続する電極を一
主面に有するヘッダの該両電極間に電橋線を配し、前記
各電極先端面と前記電橋線の各端部との当接部をそれぞ
れ抵抗溶接した後、前記一対のリードピン間に電圧を印
加し前記電橋線にインパルス電流を通電することを特徴
とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
気点火器塞栓の電橋線の溶接方法において、前記ヘッダ
は、両主面間を貫通して少なくとも二個所に導電性物質
を埋設するセラミック基板から成り、一主面に前記導電
性物質に電気的に接続する電極を形成し、他主面に前記
導電性物質に各別に電気的に接続する前記２本のリード
ピンを固着していることを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１記載の電
気点火器塞栓の電橋線の溶接方法において、前記ヘッダ
は、セラミック基板から成り、他主面から一主面に向か
って前記一対のリードピンを貫通し、一主面側で前記一
対のリードピンの先端端部が電極を形成することを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
ついて説明する。

【００１４】図１ないし図７により、本発明の一実施形
態に係わる電気点火器塞栓の電橋線の溶接方法を説明す
る（請求項１，２に対応する）。図１は本実施形態によ
り得られた電気点火器塞栓１０を示す。電気点火器塞栓
１０は、セラミック基板（ヘッダ）１１と、センサから
の発火電流により発熱する発熱体１３と、セラミック基
板１１に固定されたリードピン２０，２０とから成る。

【００１５】電気点火器塞栓１０は、導電性物質２５，
２５を埋設したほぼ矩形状のセラミック基板１１と、こ
のセラミック基板１１の一主面（表面側）１１ａに設け
られた発熱体１３と、セラミック基板１１の他主面（裏
面側）１１ｂに設けられたリードピン２０，２０とから
成り、発熱体１３とリードピン２０，２０とが、セラミ
ック基板１１に埋設した導電性物質２５，２５を介して
電気的に接続されている。

【００１６】セラミック基板１１は、例えば、厚みが
０．５〜２．５ｍｍ、アルミナ（Ａｌ ₂Ｏ₃）含有量が８
５重量％以上、熱伝導率が１２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のアルミ
ナ材である。ここで、セラミック基板１１は、京セラ製
のＡ４４０のアルミナ材（Ａｌ ₂Ｏ₃）が好ましく、Ａ４
７３でも良い。セラミック基板１１は、両主面間１１
ａ，１１ｂを貫通するスルーホール１８，１８に導電性
物質２５，２５を充填している。

【００１７】導電性物質２５，２５は、タングステンメ
タライズである。導電性物質２５，２５はセラミック基
板１１の形成時にペースト状態でスルーホール１８，１
８に充填される。セラミック基板１１は、一主面１１ａ
に発熱体１３を電気的に接続するための金属層（電極）
１４を設けている。この金属層１４は、セラミック基板
１１の中心点を通る一定間隙の抵抗値調整帯１５を有す
る。抵抗値調整帯１５の幅は、発熱体１３の抵抗値を付
与する。

【００１８】金属層１４は、例えば、セラミック基体１
１に被着されたタングステンメタライズから成る第１層
と、この第１層の表面に被着されたニッケルメッキから
成る第２層と、この第２層の表面に被着された金メッキ
から成る第３層とから成る。そして、この金属層１４
は、全体の厚みが３０μｍ以下である。セラミック基板
１１は、他主面１１ｂの２箇所に金属層２７，２７を設
け、各金属層２７，２７に１本ずつ、２本のリードピン
２０，２０を固定している。すなわち、各リードピン２
０，２０は、セラミック基板１１を貫通していない。

【００１９】リードピン２０，２０は、一端部につば部
を有するつば付きピンであり、そのつば部側の端面２０
ａ，２０ａと金属層２７，２７を突き合わせ銀ろう付け
により電気的に接続し、固定している。リードピン２０
の材質は４２アロイ合金を使用したが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ材も使用可能である。発熱体１３は、車の衝突を検知
したセンサにより、発火回路が起動し、回路から流れる
発火電流によりジュール熱を発生し点火薬（図示せず）
を発火させる機能を有する。

【００２０】発熱体１３は、ニクロム線と呼ばれるニッ
ケル−クロムを主成分とする合金の細線が使用される。
発熱体１３の線径は車種毎により設定されている発火電
流の大小により決まり、本実施形態では線径２６μｍか
ら３６μｍのニクロム線を使用した。また、発熱体１３
として、薄膜も使用することが可能であり、例えば、特
公平７−９２３５８号公報または特開平５−１３３６９
９号公報記載の薄膜抵抗体が使用できる。

【００２１】次に、電気点火器塞栓１０の製造法につい
て説明する。先ず、グリーンシートと呼ばれる未焼成の
シート状のアルミナ成形体に、スルーホール１８，１８
を形成した後、スルーホール１８，１８内にタングステ
ンぺーストを充填する。次に、このアルミナ成形体の両
主面１１ａ，１１ｂに金属層１４，２７のパターンを形
成するようにタングステンペーストをスクリーン印刷す
る。

【００２２】次に、このアルミナ成形体を約１６００℃
の温度で焼成してグリーンシートおよびペーストを焼結
させる。これにより、スルーホール１８，１８内にタン
グステンメタライズから成る導電性物質２５，２５が埋
設されるとともに両主面１１ａ，１１ｂにタングステン
メタライズ層が金属層１４，２７のパターンに被着され
たセラミック基板１１が得られる。

【００２３】次に、タングステンメタライズ層上に無電
解メッキ法によりニッケルメッキを施した後、他主面１
１ｂの金属層２７，２７とつば付きリードピン２０，２
０の端面２０ａ，２０ａとの間に銀ろうを挟み込みろう
付けしてリードピン２０，２０を金属層２７，２７に固
定した。なお、無電解メッキ法によるニッケルメッキと
しては、ホウ素−ニッケルメッキが好ましい。

【００２４】さらに、その上に酸化を防止するために電
解メッキ法によりニッケルメッキおよび金メッキを施し
た。なお、金属層１４，２７の全体厚みはセラミック基
板１１の表面から最大３０μｍである。また、つば付き
のリードピン２０，２０を、そのつば部側の端面２０
ａ，２０ａを金属層２７，２７に銀ろう付けで固定し、
セラミック基板１１に密着させたので、接触面積が大き
くとれ、４ｋｇｆ以上の引き抜き強度を確保できた。

【００２５】次に、セラミック基板１１にリードピン２
０，２０を固定した組立体を、樹脂成形金型にセット
し、射出成形方法により、セラミック基板１１の一主面
１１ａおよび２本のリードピン２０，２０のコネクタ用
接続部２０ｂ，２０ｂを残して、これ等を一体的に埋設
して樹脂プラグ３０を形成した電気点火器塞栓本体７０
を得る。この電気点火器塞栓本体７０には、車両側の電
気コネクタを固定するため２本の脚部３１が同時に形成
される。

【００２６】最後に、セラミック基板１１の金属層（電
極）１４，１４間に発熱体１３を固定（ブリッジワイヤ
の場合は溶接、薄膜抵抗体の場合はメッキ層間に同時に
形成）する。この発熱体１３の固定について説明する。
例えば、図５に示すように、電気点火器塞栓本体４０を
図示しない組付具に取り付けた後、発熱体１３を金属層
１４，１４間に配する。

【００２７】そして、溶接トランス５２に連絡するスイ
ッチ５３，５４をリレーで接合用電極５０ａ、下部側電
極５１ａに切り換える。次いで、発熱体１３の端部１３
ａに接合用電極５０ａを加圧しながら当接するととも
に、接合用電極５０ａに対応する下部側電極５１ａを一
方のリードピン２０に当接する。これによって、発熱体
１３の端部１３ａが一方の電極層１４の先端面１４ａ上
に固定される。

【００２８】次に、溶接トランス５２に連絡するスイッ
チ５３，５４をリレーで接合用電極５０ｂ、下部側電極
５１ｂに切り換える。次いで、発熱体１３の端部１３ｂ
に接合用電極５０ａを加圧しながら当接するとともに、
接合用電極５０ｂに対応する下部側電極５１ｂを一方の
リードピン２０に当接する。これによって、発熱体１３
が両方の電極層１４，１４の先端面１４ａ，１４ａ上に
固定される。

【００２９】この固定状態は、図６（ａ）に示すとおり
である。なお、図６（ａ）では、一方の電極層１４のみ
を示したが、他方の電極層１４も同様である。以下の説
明では、便宜上一方のみについて説明し、他方の説明は
省略する。これは、従来の溶接方法と同様であるため、
溶接個所５５と電極層１４の縁端部１４ａ間に微小隙間
５６が生じた。

【００３０】次に、図７に示すインパルス電流発生回路
６０を備えた加工装置（図示せず）へ移動し、ここで、
電気点火器塞栓本体４０の一対のリードピン２０，２０
間にインパルス電流を通電した。インパルス電流の発生
回路６０は、電源６１と、電気容量５００ｐＦの高圧コ
ンデンサ６２と、抵抗値１５０Ωの抵抗６３とを有す
る。

【００３１】次に、インパルス電流の印加について説明
する。電気容量５００ｐＦの高圧コンデンサ６２を２５
ＫＶの電圧で充電し、この電荷を抵抗値１５０Ωの抵抗
６３を通して電気点火器塞栓本体４０の一対のリードピ
ン２０，２０との間で放電させインパルス電流を発熱体
１３に流した。このときの尖頭電流値は、図８に示すよ
うに、１６４Ａで電流値の持続時間はコンデンサ容量５
００ｐＦと抵抗値１５２Ωの積の７６μｓｅｃである。

【００３２】この結果、図６（ａ）に示した溶接個所５
５と電極外郭縁端１４ｂ間に火花放電が発生し、図６
（ｂ）に示すように、溶接個所５５と電極外郭縁端１４
ｂ間が密接した。なお、図６（ｂ）では、一方の電極層
１４のみを示したが、他方の電極層１４も同様である。
以下の説明では、便宜上一方のみについて説明し、他方
の説明は省略する。

【００３３】インパルス電流を印加によって、溶接部の
微小間隙部５６で火花が発生した際、電極層１４や発熱
体１３から発生したスパッタにより微小間隙が埋まった
のか、インパルス電流によって電橋線１３が発熱して溶
接部の残留ストレスが緩和されて微小間隙５６が密接し
たことによるものかその原因は特定できていない。試験
を試験数７５０個の電気点火器塞栓本体４０について実
施した結果を表１と図９に示す。インパルス電流を印加
する前の抵抗値とインパルス電流を印加したあとの抵抗
値の抵抗変化を表とグラフに示したものである。

【表１】ここで、要求されている抵抗値の値は、２．１５±０．
３５Ωである。表１、図９から明らかなように、インパ
ルス電流を印加しない前の平均値が２．３５Ωであった
ものが、インパルス電流の印加によって２．１１Ωと低
下し、同じようにインパルス電流を印加する前の抵抗値
の最大値が２．８５Ωであったものが２．２５Ωと低下
した。また、同様に、インパルス電流を印加する前の抵
抗値が最小値２．２２Ωであったものが２．１４Ωとな
り抵抗値変化の幅が小さい値となっている。

【００３４】この結果から、インパルス電流を付加する
前の抵抗値の大きいものは、溶接個所５５と電極外郭縁
端１４ｂ間のギャップが大きいので、密接する距離も長
くなり抵抗変化も大きくなるが、インパルス電流を印加
する前の抵抗値が小さいものは、ギャプが小さいので、
密接する距離も小さくなり抵抗変化が小さくなっている
ことが判明した。

【００３５】かくして得られた電気点火器塞栓１０で
は、図２に示すように、最大距離（Ｌｍａｘ）と最小距
離（Ｌｍｉｎ）との適宜の距離のリードピン先端端面間
の位置に、電橋線１３をより精度良く橋設することが可
能となり、所定の抵抗値を得ることができる。なお、本
実施形態では、インパルス電流はコンデンサによる減衰
波形の例を示したが、方形波、三角波、半波サイン波形
のような波形でも有効である。

【００３６】また、密接に適切なインパルス電流の値
は、使用する電橋線の線径と溶接個所と電極外郭縁端間
のギャップにより変化するが、インパルス電流の通電し
た時に、電極外郭縁端間のギャップ部に火花が発生する
ことが必要である。また、両主面間を貫通して少なくと
も二個所に導電性物質を埋設するセラミック基板から成
るヘッダを用いた場合について説明したが、図１０に示
すように、他主面から一主面に向かって一対のリードピ
ンを貫通し、一主面側で一対のリードピンの先端端部が
電極を形成したヘッダでもよい（請求項３に対応）。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、インパルス電流を印加
することによって、電気抵抗値のバラツキが小さくでき
ることとなり、溶接時に電極外郭縁端部に溶接個所を設
定するための、設定作業の精度が緩和でき、さらに、電
気抵抗値のバラツキが小さくなったことにより、要求さ
れる抵抗範囲から外れる割合も少なくなり、生産性が改
善されるようなった。

【００３８】また、溶接個所と電極外郭縁端間に生じた
微小ギャップが密接されたことにより、溶接部の電流通
路の体積が増加し、電気抵抗値も低下したので溶接部の
許容電流容量大きくすることができた、これにより、静
電気誘導によって一対のリードピン間に高電圧が印加さ
れた場合でも、溶接部で電橋線が断線し、断線時の火花
で暴発することを軽減できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる電気点火器の断面図
である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ矢視図である。

【図４】本発明の実施形態に係わる電気点火器の一部を
切り欠いた側面図である。

【図５】本発明の実施形態に使用する抵抗溶接の説明図
である。

【図６】（ａ）抵抗溶接後の一方の電橋線の溶接部を示
す拡大図である。（ｂ）インパルス電流印加後の一方の電橋線の溶接部を
示す拡大図である。

【図７】本実施形態で使用するインパルス電流発生回路
を示す図である。

【図８】インパルス電流印加時の尖頭電流値を示す図で
ある。

【図９】インパルス電流印加前と印加後の抵抗値を示す
グラフである。

【図１０】従来の電気点火器の断面図である。

【図１１】図１０の電橋線の固定状態を示す説明図であ
る。

【図１２】従来の溶接方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１０電気点火器塞栓１１セラミック基板１１ａ一主面１１ｂ他主面１３発熱体１３ａ，１３ｂ発熱体１３の端部１４金属層１４ａ，１４ｂ金属層１４の先端面２０リードピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森弘行福島県西白河郡西郷村大字長坂字土生２の１日本工機株式会社内 (72)発明者向田祐二福島県西白河郡西郷村大字長坂字土生２の１日本工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のリードピンにそれぞれ電気的に接
続する電極を一主面に有するヘッダの該両電極間に電橋
線を配し、前記各電極先端面と前記電橋線の各端部との
当接部をそれぞれ抵抗溶接した後、前記一対のリードピ
ン間に電圧を印加し前記電橋線にインパルス電流を通電
することを特徴とする電気点火器塞栓の電橋線の溶接方
法。
【請求項２】前記ヘッダは、両主面間を貫通して少な
くとも二個所に導電性物質を埋設するセラミック基板か
ら成り、一主面に前記導電性物質に電気的に接続する電
極を形成し、他主面に前記導電性物質に各別に電気的に
接続する前記２本のリードピンを固着していることを特
徴とする請求項１記載の電気点火器塞栓の電橋線の溶接
方法。
【請求項３】前記ヘッダは、セラミック基板から成
り、他主面から一主面に向かって前記一対のリードピン
を貫通し、一主面側で前記一対のリードピンの先端端部
が電極を形成することを特徴とする請求項１記載の電気
点火器塞栓の電橋線の溶接方法。