JP2003502615A - 電圧防護型半導体ブリッジ点火要素 - Google Patents
電圧防護型半導体ブリッジ点火要素Info
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Abstract
Description
日付けの米国特許願08/985,926号の一部継続出願であり、該米国特許
願は「半導体ブリッジは(SCB)要素に対する高電圧の保護」と題する199
7年1月6日付けの暫定米国特許願60/034,015号の優先権を主張する
。
装置を有し、随時導通試験機能をもった点火要素に関する。
を行なう装置であり、このような装置を点火器として使用し爆薬を起爆させるこ
とは公知である。現在1987年11月24日付けのBickers,Jr.等
に対する米国特許4,708,060号記載のSCB、および1990年12月
11日付けのBenson等に対する米国特許4,976,200号記載のタン
グステン・ブリッジSCBは、ブリッジの起動区域に電気的に接触させるための
大きな金属化されたパッドもつものが製造されている。米国特許4,708,0
60号および米国特許4,976,200号は参考のために添付されている。S
CBチップは一般に電気起爆装置(”EED”)のヘッダーまたは他の要素の取
り付け表面に機械的に接合されている。雷管の中でSCBが適切に機能するには
、爆薬または発火性材料のようなエネルギー物質と緊密に接触することが必要で
あり、従ってチップを直立した位置に置くことが要求される。即ちチップは取り
付け表面に向かって位置した起動区域と一緒に組み込むことはできず、起動区域
はエネルギー物質の方に向いてそれと接触し、起動区域は自由にエネルギー物質
と相互作用して、即ちそれに対してエネルギーを賦与し、エネルギー物質を起爆
させなければならない。
的に作動するのを防ぐために使用される極めて望ましい安全上の特性である。例
えば電磁波のエネルギー、特にその高周波数のスペクトルはSCB要素の中で漂
遊電圧を誘起することができる。従って船舶上また石油作掘場、および種々の高
出力の高周波数が使用されている他の場所で使用する場合には、例えばSCBの
意図しない始動を避けるために電圧に対する防護が必要である。一般に高電圧に
対する防護は或る閾値電圧(”Vth”)より低い電圧がSCBの中に流れる電流
を誘起することを防ぐことである。しかしVthよりも高い電圧ではSCBを作動
させるのに十分な振幅の電流をSCBの中に流し、SCBと緊密に接触させて配
置された装填薬を起爆させるか或いは他の所望の機能を遂行させるプラズマを発
生させるであろう。従ってVthはSCBが作動する前に越えなければならない電
圧として定義される。このような閾値電圧は一般に約10〜約1000ボルトで
ある。種々の方法、例えば火花放電間隙、近真性半導体フィルムまたは基質に対
し、また半導体ダイオードを用いるSCBに対する高電圧の防護法が知られてい
る。
って隔てられた一対のカプセル化された電極から成っている。一般にこの間隙は
装置の破壊電圧即ち閾値電圧を決定する。閾値電圧の変動範囲を減少させるため
に、組み立て工程の間においてこの「間隙」は正確且つ確実に制御されなければ
ならない。電極をこのように高度にカプセル化して間隔を保つ工程には極めてコ
ストがかかる。火花放電間隙の他の欠点は、火花放電間隙の破壊電圧よりも高い
電極を極めて短時間かけない限り、SCBの導通を容易には監視できない点であ
る。勿論このような状況はSCBに高電流が流れる危険な状態の原因になる。
性半導体は、Vthより高い電圧がかかった場合、十分な熱が発生して余分なキャ
リヤーが生じ、それによって装置の抵抗値が電流が流れるような特定の容積およ
び特定の抵抗値をもつように選ばれる。このような電流は真性の半導体が典型的
に示す負の微分抵抗のために生じる。近真性半導体は非常に低いドーピングレベ
ルを必要とし、これは主として次の過程のためにコントロールすることが困難で
ある:(i)例えばイオン注入後の熱核酸および/または熱焼鈍のような熱的効
果、および(ii)半導体フィルムを生長させるその場における不純物レベルの
高度な制御可能性。低いドーピングレベルをコントロールすることの難しさのの
他に、得られるエネルギーを迅速に熱に変え、フィルムを蒸発させて起爆装填薬
を起爆することができるように、近真性要素のインピーダンスおよび大きさを適
切に設計しなければならない。
オードの接合部において起こる特有の破壊電圧または閾値電圧よりも低い電圧が
かかった場合、電流の流れを阻止するのに用いられて来た。しかし、この防護法
はダイオードが正のモードでバイヤスがかけられた場合には失われ、従ってダイ
オードによる防護型のSCBは極性をもった装置である。この極性の問題を克服
するために、ダイオードを互いに逆向きにしてSCBに直列にし使用し、両方の
極性においてSCBを防護することができる。しかしこの方法の主要な欠点は、
一つのダイオードに対し高い破壊電圧を得るには低いドーピング・レベルが必要
であり、異なった破壊電圧には異なったウエハ(基質)が要求されることである
。例えば500Vの破壊電圧をもつダイオードの基質のドーピング濃度は1015 /cmよりも低く、このような低濃度のドーピング剤をコントロールすることは
困難ためにこの方法は実用的ではない。低いドーピングレベルの必要性を避ける
一つの解決法は、SCBと直列に互いに逆向きの形で相互に連結した多数の低電
圧ダイオードを使う方法である。勿論これによって面倒な設計と大きなチップ面
積を使用する困難が生じる。このような逆向きに接続する方法の他の欠点は、ダ
イオードの破壊電圧よりも高い電圧を極めて短時間かけない限り、SCBの導通
を容易には監視できない点である。もちろんこのような状況はSCBの中に高電
流が流れる危険な状態の原因になる。従ってSCB等の高電圧防護性を得るため
に改善された構造が必要であることの他に、製造工程中およびその使用直前の種
々の時点においてSCB装置の導通を監視できる改善された構造が必要とされて
いる。
DC(直流)電流導通監視機能を有する半導体ブリッジ(SCB)点火要素が提
供される。このような一体となった高電圧防護装置は、半導体ブリッジ点火要素
の内部にコントロール可能なアンチヒューズ(anti−fuse)として誘電
体材料を挿入することによって達成される。アンチヒューズとは、十分に高い電
圧、即ち閾値電圧(Vth)をかけた場合絶縁破壊を起こして誘電体材料を通した
連結をつくる誘電体材料によって達成される。IEEE Electron D
evice Letters誌、13巻、9号(1992年9月号)、488頁
のSimon.S.Cohen等の「電圧プログラム可能連結剤の新規二重金属
構造物」と題する論文の中に述べられているように、誘電体材料の絶縁破壊過程
は3段階で進行する。第1に、かけられた電場によって絶縁体が応力を受ける。
次に、十分な電流が得られると絶縁体の中にフィラメントが生じ、最後にこのフ
ィラメントはジュール熱と化学反応の組み合わせによって生長するが、これには
さらに多量の電流が必要である。誘電体層の断裂とフィラメントの生成の最終的
な状態は、高電圧電源と誘電体の他の端にある要素、この場合にはSCB点火要
素との間に低インピーダンスの連結が起こる状態である。熔融連結材または抵抗
器は随時誘電体のアンチヒューズSCB点火要素とに並列で連結され、回路の導
通監視用の部分回路(脚部、leg)になる。
動しないような保護装置をもった半導体ブリッジ点火装置が提供される。この点
火装置は一つの電気回路を規定し、下記の構成成分から成っている。基質は非伝
導性の材料からつくられ、基質の上に配置された第1の半導体ブリッジをもって
いる。第1の半導体ブリッジは基質の上に配置された多結晶の珪素の層を含み、
これは第1および第2のパッドをもち、該第1および第2のパッドの間にはそれ
らを連結する起爆ブリッジによって架橋された間隙があるような寸法および形を
もっている。該ブリッジは選ばれた特性の電流が流れると該ブリッジの所でエネ
ルギーを放出するような寸法と形をもっている。該第1および第2のパッドにそ
れぞれ電気的に接触して第1および第2の金属化された(metallized
)ランド(land)が配置され、該第1および第2の金属化されたランド、第
1および第2のパッドおよび該ブリッジから構成される電気回路の第1の着火用
部分回路を規定している。絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しい誘電体材料が該電
気回路の該第1の着火用部分回路の中に直列に挿入され、この場合該回路は大き
さが該閾値電圧と少なくとも等しい電圧がかかった場合にだけ回路を閉じること
ができる。該第1の半導体ブリッジに並列に第2の半導体ブリッジが連結され、
該基質の上に配置されている。該第2の半導体ブリッジは該基質の上に配置され
た多結晶珪素の層から成り、該層は、第1および第2のパッドを有し、該第1お
よび第2のパッドの間にはそれらを連結する起爆ブリッジによって架橋された間
隙があるような寸法および形でつくられている。該ブリッジは選ばれた特性の電
流が流れると該ブリッジの所でエネルギーを放出するような寸法と形をもつって
いる。該第1および第2のパッドにそれぞれ電気的に接触し第1および第2の金
属化されたランドが配置され、該第1および第2の金属化されたランド、第1お
よび第2のパッドおよび該ブリッジから構成される電気回路の第2の着火用部分
回路を規定している。絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しい誘電体材料が該電気回
路の該第2の着火用部分回路の中に直列に挿入され、該回路は大きさが該閾値電
圧と少なくとも等しい電圧がかかった場合にだけ回路を閉じることができる。該
第1の半導体ブリッジおよび第2の半導体ブリッジは該電気回路の中で他の電圧
とは極性が反対の電圧を受けるように互いに連結されている。
導体ブリッジの多結晶珪素の層と第1の半導体ブリッジの第1の金属化されたラ
ンドの間に配置されている。
2の半導体ブリッジの多結晶珪素の層と第2の半導体ブリッジの第2の金属化さ
れたランドの間に配置されている。
れたランドと第2の半導体ブリッジの第1の金属化されたランドとは一緒になっ
て一つの第1の伝導層をつくっている。また、第1の半導体ブリッジの第2の金
属化されたランドと第2の半導体ブリッジの第2の金属化されたランドとは一緒
になって一つの第2の伝導層をつくっている。
。
用部分回路に並列に連結された蓄電器を備えている。
2の着火用部分回路に並列に連結された熔融連結材から成る導通監視用の部分回
路を備えている。該熔融連結材は薄いフィルムの熔融連結材であることができ、
或る選ばれた監視用の電流より大きな電流値において断裂すし、これによって監
視用の電流値を越えた場合、熔融連結材が断裂して回路が開くような寸法と形を
もっている。
火用部分回路に並列に連結された抵抗器から成る導通監視用の部分回路を備えて
いる。該抵抗器は第1の半導体ブリッジの多結晶珪素の層のドーピングされた区
画または基質のドーピングされた区画であることができる。いずれの場合でも、
該抵抗器は該予め定められた閾値電圧より低い電圧においては、該電気回路の第
1および第2の着火用部分回路を通る電流を減少させ(従ってチップ内部に発生
する熱を減少させ)、該第1および第2の半導体ブリッジ装置の温度を或る予め
定められた温度よりも低く維持するのに十分な大きな値をもている。本発明の関
連する態様においては、電気起爆装置を備え、エネルギー材料、例えば起爆薬と
接触して配置され、該予め定められた温度は該エネルギー材料の自動点火温度で
ある点火装置が提供される。。
多結晶珪素の層のドーピングされた区画または基質のドーピングされた区画であ
ることができる。本発明のさらに他の態様においては、基質は第1および第2の
基質に分離され、第1の半導体ブリッジは第1の基質の上に配置され、第2の半
導体ブリッジは第2の基質の上に配置されている。
る点火装置が提供される。基質は非伝導性材料からつくられ、該基質の上に配置
された第1の半導体ブリッジをもっている。該第1の半導体ブリッジは多結晶珪
素の層であって、該層は第1および第2のパッドを有し、該第1および第2のパ
ッドの間にはそれらを連結する起爆ブリッジによって架橋された間隙があるよう
な寸法および形をもっている、該ブリッジは選ばれた特性の電流が流れると該ブ
リッジの所でエネルギーを放出するような寸法と形をもつっている。該第1およ
び第2のパッドにそれぞれ電気的に接触して第1および第2の金属化されたラン
ドが配置され、該第1および第2の金属化されたランド、第1および第2のパッ
ドおよび該ブリッジから構成される電気回路の第1の着火用部分回路を規定して
いる。絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しい誘電体材料が該電気回路の該第1の着
火用部分回路の中に直列に挿入され、大きさが該閾値電圧と少なくとも等しい電
圧電位がかかった場合にだけ該回路は閉じることができる。該電気回路はさらに
該第1の着火用部分回路に並列に連結された蓄電器を備えている。
、Au等)、難熔性の金属(例えばW、Mo、Co等)および/またはこれら2
種の金属の組み合わせから成る2種の高伝導性をもった電極、例えばn−型ドー
ピングをされた多結晶珪素の間に挟まれた高誘電体層(例えば二酸化珪素)を含
むアンチフューズによって電圧に対して保護されている(本明細書においてはし
ばしば「電圧防護」という言葉が使われる)。誘電体層は、その厚さおよびボル
ト(V)/cm単位で表された誘電電界強度の値により所望の高電圧閾値(Vth )において該誘電体層が突然絶縁破壊を起こすように選ばれる。例えば誘電強度
が107V/cmでフィルムの厚さが約0.5μの二酸化珪素は、約500Vの
電圧をかけると絶縁破壊を起こす。絶縁破壊が起こる時間は極めて短い。即ちス
パークの生成に伴う期間と同等であり、μ秒かナノ秒の場合もある。薄いフィル
ムほどこの閾値(Vth)は低く、逆もまた真である。従って高い電圧がかかり回
路の短絡に似た応答をする誘電体層におけるフィラメントの突然の生成によって
、半導体ブリッジ点火要素の必要な着火レベル以上の電流が生じ、点火要素は加
熱され蒸発し、点火要素の近傍において起爆電荷を誘発するプラズマが生じる。
一般に、金属−絶縁体−金属のアンチヒューズという概念は、閾値電圧(Vth)
として選ばれた誘電体層の断裂電圧または絶縁破壊電圧よりも低い電圧に対し、
誘電体層により電圧の防護がなされると云うことである。Vthは主として誘電体
層がつくられている材料およびその厚さによって決定される。少なくともVthの
大きさの電圧が誘電体層の誘電破壊を起こさせ、二つの電極を融合させ、かけら
れた高電圧に半導体ブリッジ点火要素が露出し、その結果半導体ブリッジ点火要
素を加熱し蒸発させてその一部である電気起爆装置(”EED”)を作動させる
。
い。明確に例示を行なうために或る要素の大きさが強調されている。図1〜6の
同一の要素は同じ要素番号で示されており、類似した要素は同じ要素番号にプラ
イムを付けて、例えば16a’のように示されている。図7〜9および図13〜
17は別々の番号付け方式を採用している。
ブリッジ装置10が示されている。基質12は任意の非電気伝導性材料から成っ
ていることができる。一般に当業界に公知のように、非伝導性の基質は単一成分
または多成分の材料であることができる。例えば多結晶性珪素の半導体材料に対
する適当な非伝導性基質は単結晶の珪素の基質の上に配置された絶縁体層(例え
ば二酸化珪素、窒化珪素等)から成っている。これは良く知られた基質12に対
する適切な組み合わせである。単結晶の珪素の半導体材料に対する適当な非伝導
性基質はサファイヤであり、これも基質12に対する適切な材料であることが知
られている。基質12の上には当業界に公知の任意の方法、例えばエピタキシャ
ル生長法または低圧化学蒸着法によって、例示の具体化例において強くドーピン
グされた多結晶珪素の半導体14を含む電気伝導性材料が取り付けられている。
図2から最も良く分かるように、半導体14は一対のパッド14a、14bを含
み、この二つのパッドは平面図では向き合った側辺14a’および14b’以外
では実質的に矩形の形をしており、該向き合った側辺は起爆ブリッジ14cの方
にテーパーが付けられている。ブリッジ14cはパッド14aと14bとを連結
し、14aおよび14bのいずれよりも表面積および大きさが遥かに小さいこと
が分かる。ブリッジ14cは半導体ブリッジ装置10の起動区域である。図2か
ら分かるように、このようして得られる半導体14の形は幾分蝶ネクタイの形に
似ており、大きな実質的に矩形のパッド14a、14bが小さい起爆ブリッジ1
4cによって互いに隔てられ且つ連結されている。誘電体層15は半導体14の
矩形のパッド14aの上に取り付けられている。図2ではパッド14aを示すた
めに誘電体層は一部取り除かれて示されているが、例示の具体化例ではパッド1
4aの上面を完全に覆っている。図2において誘電体層15の一部を示すために
部分的に取り除いて描かれている金属化されたランド16aおよび16bはそれ
ぞれ誘電体層15およびパッド14bの上にあり、図示の具体化例においてはそ
れらの上面を完全に覆っている。金属化されたランド16aおよび16bは実質
的に同一である。一般に従来法ではこれらのランド16aおよび16bに対して
はアルミニウムまたはタングステンが使用されたが、任意の適当な金属または金
属の組み合わせを用いることができる。ランド16aおよび16bにはそれぞれ
電気接点18aおよび18bが取り付けられ、任意の適当な外部電圧源をSCB
に対し電気的に連結することができる。別法としてランド16aおよび16bを
直接プリント回路板または同様物に連結し、任意の適当な外部電圧源をSCBに
対し電気的に連結することができる。
気的に連結する。誘電体層15は絶縁体として働き、起爆ブリッジ14を横切っ
て電圧がかかるのを防ぐ。上述のように、Vthよりも過剰な電圧(起動電圧)が
或る十分な時間の間起爆ブリッジ14cを横切ってかけられると誘電体層15は
誘電破壊を起こす。誘電体層15が破れると、即ちランド16aとパッド14a
との間に延びた伝導性のフィラメントがつくられると、接点18aと18bとを
横切ってかけられた電圧により起爆ブリッジ14cを通って電流が流れる。十分
な強さの電流が十分な時間の間流れると、起爆ブリッジ14cは突然プラズマを
生成し、このプラズマは例えば起爆ブリッジ14cと接触して充填されたエネル
ギー材料を起爆させる熱源として使用される。
他の具体化例における半導体ブリッジ装置10’が示されている。電気伝導性の
半導体14は図1および2の具体化例の半導体と同じであり、従ってこれ以上の
説明はしないが、この半導体は基質12’の一部が露出されたまま残るような方
法で基質12’の上に取り付けられている。金属化された伝導性の層20が矩形
のパッド14aの上面および側面に取り付けられ、基質12’の露出した部分に
沿って延びている。誘電体層15’は区域20aの内部で伝導性の層20の上面
に取り付けられている。区域20aは基質20’に直接取り付けられた伝導性の
層20の部分である。誘電体層15’は区域20aの上面全体を覆うように延び
ていることができる。一対の金属化されたランド16a’および16b(ランド
16bは図4では矩形のパッド14bを部分的に示すために取り除かれている)
が誘電体層15’およびパッド14の上方に配置され、この具体化例ではそれら
を完全に覆っている。
同様な一体となった電圧防護を与える。誘電体層15’は絶縁体として作用し、
起爆ブリッジ14を横切って電圧がかかるのを防ぐ。上述のように、Vthよりも
過剰な電圧(賦活電圧)が或る十分な時間の間起爆ブリッジ14cを横切ってか
けられると誘電対層15は絶縁破壊を起こす。誘電体層15が破れると、即ちラ
ンド16aとパッド14aとの間に延びた伝導性のフィラメントがつくられると
、接点18a’と18bとを横切ってかけられた電圧により起爆ブリッジ14c
を通って電流が流れる。特定的には電流はランド16a’、誘電体層15’の中
に生じた伝導性のフィラメント、伝導層20、パッド14aを通り、起爆ブリッ
ジ14cを通ってパッド14bおよびランド16bへと流れる。十分な強さの電
流が十分な時間の間流れると。起爆ブリッジ14cは突然プラズマを生成させ、
このプラズマは例えば起爆ブリッジ14cと接触して充填されたエネルギー材料
を起爆させる熱源として使用される。
他の具体化例における半導体ブリッジ装置10”が示されている。電気伝導性の
半導体14は図3および4の具体化例の半導体のものと同じであり、従ってこれ
以上の説明はしないが、この半導体は基質12’の一部が露出されたまま残るよ
うな方法で基質12’の上に取り付けられている。金属化された伝導性の層20
’が矩形のパッド14aの上面および側面に取り付けられ、基質12’の露出し
た短い区画へ延びている。基質12’の上面にある基質12’の局所的なn−型
ドーピングされた珪素区域22が基質12’の露出した部分に沿って延び、区域
20a’の中の伝導性の区域20’に電気的に連結している。誘電体層15’は
区域20a’の上面全体を覆うように延びていることができる。伝導性の層20
’およびパッド14aの両方の一部はn−型ドーピングされた珪素区域22を部
分的に示すために図6においては部分的に取り除かれている。一対の金属化され
たランド16a’および16b(ランド16bは図6では矩形のパッド14bを
部分的に示すために取り除かれている)が誘電体層15’およびパッド14の上
方に配置され、この具体化例ではそれらの上面を完全に覆っている。
の半導体ブリッジ装置と同様な方法で動作する。誘電体層15が破れると、即ち
ランド16aとパッド14aとの間に延びた伝導性のフィラメントがつくられる
と、接点18aと18bとを横切ってかけられた電圧によって起爆ブリッジ14
cを通って電流が流れる。特定的に述べれば、電流はランド16a’、誘電体層
15’の中に生じた伝導性のフィラメント、n−型ドーピングされた珪素の区域
22、伝導層20、パッド14aを通り、起爆ブリッジ14cを通ってパッド1
4bおよびランド16bへと流れる。十分な強さの電流が十分な時間の間流れる
と、起爆ブリッジ14cは突然プラズマを生成させ、このプラズマは例えば起爆
ブリッジ14cと接触して充填されたエネルギーの大きい材料を起爆させる熱源
として使用される。
置する上記の具体化例は、まさにアンチヒューズの電気的特性を最適化する目的
に使用できる幾つかの可能な電圧防護型半導体ブリッジ点火用構造物である。ア
ンチヒューズを配置する構造の選択は例えば多結晶珪素表面の微細な粗さに関連
した幾つかの潜在的な信頼性に影響を与えることができる。
通を試験できることが望ましい。例えば電気起爆装置(”EED”)の一部とし
てSCBを野外で配備した後に、即ちEEDを着火用部分回路に連結する前に、
導通を試験することが望ましい。導通監視構造をもたない上記のアンチヒューズ
構造物は高周波信号を用いてだけ導通を試験することができるが、高周波はその
性質上EEDシステムに通常典型的に使用される標準的な2本の導線装置(tw
o−wire lead−ins)を使用した場合、特に導線の長さが数フィー
トを越えた場合、あまり遠くへ伝播しない。従って大部分の用途に対して高周波
による導通試験は実用的ではなく、直流(DC)電気信号を使用する導通試験が
好適であり、大部分の場合それが取り得る唯一の手段である。
のDC導通試験方法が提供される。その一つは熔融連結材法であり、他の一つは
高抵抗値抵抗器法であるが、いずれもSCB装置の着火用部分回路に対し並列に
配置される。
部分回路に対し並列に配置した熔融連結材である。熔融連結材は典型的には装置
の上に沈積させた低電力、低抵抗値の金属化層、例えば薄いアルミニウムのトレ
ース片(trace)である。熔融連結材を用いることによりSCB装置の着火
用部分回路に電流を通さないで着火用部分回路の導通を試験することができる。
アルミニウムのトレース片は低い振幅のDC試験エネルギーレベルによって断裂
して回路が開くように設計されている。従ってDC試験電流の振幅は熔融連結材
が断裂するレベルよりも低く保たれ、電圧は賦活電圧、即ちSCB装置が起動す
る電圧よりも低く保たれていなければならない。熔融連結材はSCB装置(チッ
プ)の裏側か、或いはもっと容易にはSCB装置の上側に配置することができる
。必要に応じ、例えばSCB装置をEEDの一部として使用し、起爆薬、例えば
アジ化鉛、スチフニン酸鉛のようなエネルギー材料と接触させる場合には、Si
O2の不動態化した層で熔融連結材を覆うことができる。この不動態化した層は
熔融連結と接触した高エネルギー材料が低振幅の試験電流または高振幅の電流、
即ち連結材起動電流により起爆して熔融連結を熔融させるのを防ぐ。
誘電体のアンチヒューズ28と直列に連結された半導体ブリッジ装置26から成
っている。電圧防護型半導体ブリッジ装置24は図1〜6の任意の具体化例、ま
たは装置の電気回路の着火脚部の内部でアンチヒューズ装置28を直列に配置し
た他の任意の具体化例から成っていることができるものと了解されたい。図7に
おいては着火用部分回路はABEFによって規定され、これは電源が連結される
電気端子20、32を含んでいる。導通試験用部分回路ACDFは着火用部分回
路と並列に連結され、熔融連結材34を含んでいる。熔融連結材34は半導体ブ
リッジ装置26の基質の上に配置された金属、好ましくはアルミニウムの薄いト
レース片である。
電流量として定義される熔融電流レベルIfuである。Ifuよりも低い電流レベル
を導通試験に使用することができ、この場合要素の内部に最低量の熱が発生する
。Ifuに等しいかそれよりも高い電流レベルは熔融電流と考えられる。
幾つかは次の通りである。熔融連結材がつくられる金属、これは要素の抵抗値R f (ρfLf/Acf)を制御するための電気抵抗(ρf)を決定する。融点(Tm)
、これは該要素を熔融させるのに必要な熱量を決定する。熔融時の金属の熱伝導
率(Km)。典型的な金属はアルミニウム(Al)、金(Au)、銅(Cu)、
クロム(Cr)である。
御される。典型的な材料は珪素(Si)、石英(SiO2)、ガラスおよびサフ
ァイヤ(Al2O3)である。
、電流が流れる要素の断面積Acf(Wf×Thf)、伝導によって基質に熱が導
入する表面積Asf(Lf×Wf)、および全必要エネルギーのための容積Vf(L f ×Wf)を決定する。
路が開くようにに設計することができる。試験電圧をかけた場合、電流で限定さ
れる試験電流が熔融連結材の中を流れる。何故ならば回路の他の部分回路はアン
チフューズ層の容量効果によって効果的に遮断され、従って所望の電圧、典型的
には数百ボルトの電圧から防護されているからである。従って簡単なDC導通試
験を用いてSCBチップノ電気的な連結の導通を試験することができる。
結材は断裂し、回路の導通試験用部分回路が除去される。アンチヒューズがその
起動電圧に達するとSCB着火脚部は着火する。
はコイルになった)、或いは箔として、また例えば図1〜6に例示した具体化例
の基質12または12’のような基質上のフィルムとしてつくることができる。
独立した導線または箔は厚さが必要であり、従って嵩張った材料になり、その長
さは典型的には数cm程度、断面積は約100平方ミル程度になる。フィルムに
比べて大きさが大きいにも拘わらず、破損し易く、ガラスまたはプラスティック
スの容器に入れて保存しなければ成らない。
導体加工に使用されるような写真平版技術によって平らな基質の上に沈積させら
れる。薄いフィルムの熔融連結材に適合した種類の基質としては、標準的な珪素
のウエハ、ガラスまたはプラスティックスの円板、サファイヤの基質、セラミッ
クスまたは電気絶縁性をもった他の平らな表面が含まれる。しかし前以て選択的
に酸化された標準的な珪素の基質の上に熔融連結材をつくると、同じチップの上
に回路を一体化できる利点が得られる。同じチップの上に熔融連結材と半導体回
路とを一体化できることは、製造コストを低下させ製造の信頼性と再現性とを増
加させ、機械的な損傷から保護する点においてそれ自身大きな利点になる。写真
平版法では寸法上の融通性が得られるから、同じ熔融電流を維持しながら抵抗値
を調節するために要素の寸法を増減させることができる。
づいて殆ど任意の金属から加工することができる。例えば標準的な写真平版法を
使用し、熔融連結材の幾何学的な形を規定し、金属を沈積される間に熔融連結材
の厚さをコントロールすることができる。また、薄いフィルムの熔融連結材は蒸
発、スパッタリング、噴霧、電気メッキ、化学蒸着等を含む他の種々の公知の方
法によって沈積させることができる。
ヒューズ着火用部分回路と並列に使用して回路の導通を試験する抵抗要素の役割
を行なわせることができる。この抵抗器はSCB基質の中に一体化されているこ
とが好ましいが、別の分離した抵抗器機素を使用することもできる。抵抗値は意
図する用途に適切なように選ばれる。例えば一体化された抵抗器がEEDの用途
に有効であるようにするためには、その抵抗値は電流を維持するほど十分に大き
く(100kΩ程度)、従って電力の消費量はすべての時点において起爆装置と
接触している高エネルギー材料(例えば起爆薬)の自己燃焼温度よりも低い値に
SCB装置の温度を保つのに十分な低い値でなければならない。かける導通試験
電圧は勿論起動電圧、即ちSCBが起動する電圧よりも低くなければならない。
この起動電圧は電圧防護型SCB装置の設計および意図された用途に依存して(
SCB装置はアンチヒューズ誘電体と直列に配置される)1/10〜1/100
ボルトの範囲で変化することができる。また電力消費量が低いとアンチヒューズ
のの電圧防護特性に対する熱の影響が減少する。何故なら経験によって熱はこの
ようなアンチヒューズの電圧閾値を低下させる傾向があるからである。
置を示す。図8は抵抗器36が図7の具体化例の熔融連結材34の代わりに用い
られていること以外図7と同じである。図7のものと同し図8の要素は同じ番号
が付けられており、図7の回路と同様に図8の回路は着火用部分回路ABEFお
よび導通試験用部分回路ACDFを含んでいるということを注意する他はこれ以
上説明する必要はないであろう。
いずれかに配置される。それぞれの利点の幾つかを下記に説明する。しかし好適
な形態はウエハの嵩張った珪素の中に抵抗器を配置する形である。嵩張った珪素
または多結晶の珪素のドーピングは、単位面積当たり高い電気抵抗が得られ、S
CBと同じチップの上で高い値の抵抗器が製作できるようにコントロールされる
。一具体化例では高い抵抗値を得るために屈曲した設計を用いる。抵抗器は大き
な区域のn+型拡散接触パッドによって電圧防護型SCBに連結される。これに
よってShottkyダイオードの非線形の成分の生成を緩和する。
図9に示すが、ここで半導体ブリッジ装置38は高電圧に対して防護され、また
それと一体となってつくられた導通試験器をもっている。半導体ブリッジ装置3
8は非電気伝導性の基質40を含み、これは例えば二酸化珪素、窒化珪素等の適
当な材料からつくることができる。例えば図1および図2に例示したのと同様な
または同一な構造では、半導体ブリッジ装置38は平面図において多結晶の珪素
の半導体のパッド44a、44bの上に配置された一対の金属化されたランド4
2a、42bを含み、パッド44aおよび44bは起爆ブリッジ44cによって
連結されているように示されている。パッド44a、44bおよび起爆ブリッジ
44cは多結晶珪素の半導体から成る一体となった単一の部材からつくられてい
る。図1および2に示された誘電体層15に相当するような誘電体層から成るア
ンチヒューズは図9においては見ることはできないが、金属化されたランド42
aとパッド44aの間に配置されている。抵抗器の接触パッド46aおよび46
bはそれぞれ金属化されたランド42aおよび42bに電気的に連結されている
。抵抗器の接触パッド46aおよび46bは例えばアルミニウムの連結材のよう
な金属の連結層によって連結されており、この連結材は、基質40を通って図9
では見えないその下側へ延びた通路(図9では見えない)を介し金属の薄片また
はトレース片として基質40を通って下方へ延びている。該通路は適当な誘電体
材料でライニングされ、連結器のパッドおよび装置の他の機素から延びた金属の
痕跡の間の電気的な接触を防いでいる。金属の連結材の層は接触パッド46a、
46bを基質40の下側につくられた屈曲した抵抗器の反対側の端に連結してい
る。高抵抗値は近真性の珪素ウエハを用いて得ることができ、特定の値はドーピ
ング・イオンを光で濃縮して必要な単位面積当たりの高い抵抗値を得ることがで
きる。これはまた反対イオン(p−型のウエハに対しては正のイオン、逆もまた
同じ)を用いて所望の高抵抗値が得られるまでカウンター・ドーピングを行なう
ことによって達成することもできる。例示した構造物の代替品として、基質40
の中または上にではなくSCBを含む同じ多結晶珪素の層の中に抵抗器を配置す
ることができる。
SiO2絶縁層のために、抵抗器を支持用の珪素基質から完全に絶縁できること
である。多結晶の珪素の中に抵抗器を入れる他の潜在的な利点は、多結晶珪素を
ドーピングしないで生長させ、標準的なドーピングされたウエハの塊状の珪素に
比べ、鉄を低濃度で容易にドーピングすることができることである。低濃度ドー
ピングを行なうと単位面積当たりの抵抗値が高くなる。しかしウエハの塊状の珪
素の中に抵抗器を入れる主要なな利点は、装置からヘッダーまたはSCB装置を
取り付ける他の構造物への熱の移動が良好になり(例えば図10とそれについて
の下記の説明参照)、熱の蓄積が最低限度に抑制されることである。従って熱的
な考慮が重要な場合には塊状の珪素の基質に抵抗器を取り付けることは好適な態
様である。
。典型的なEEDは図10に例示されており、これは典型的なアジ化鉛またはス
チフィン酸鉛のような起爆薬から成る起爆装填薬56を含むコップ状の凹みを規
定したヘッダー52を具備している。凹み54の底には本発明によりつくられた
半導体ブリッジ装置58が配置され、この装置は金属化されたランド60a、6
0bを含み、その間に点火用のブリッジが備えられ、起爆装填薬56と接触して
いる。この半導体ブリッジ装置は適当な手段、例えばエポキシ接着剤65によっ
てコップ状の凹み54の底に固定され、金属のランド60a、60bはそれぞれ
電気導線66a、66bによって電気端子64に連結されている。各電気導線6
6a、66bは一端が金属のランド60a、60bに導線で結合され、他の端は
電気端子64の一つに導線で結合されている。
示したような方法で図10の起爆装置50に連結されたTO−46ヘッダーに取
り付けたが、但しエネルギー材料(図10の起爆装填薬56に対応するもの)は
取り去っておいた。各試験ユニット150(図11および12)は下記の構成機
素を具備したSCB点火装置38を含んでいた。
9には示されていないが図1の誘電体層15と同等)。
図1の多結晶珪素半導体14と同等。図9の44cは図1の14cの同等品)。
。着火用部分回路には金属化されたランド(図9の42a、42b)、誘導体層
(図1の15と同等)および多結晶珪素の半導体層(図1の14と同等)が備え
られている。
の増加に対する抵抗電流の試験、およびAC電圧(120ボルト、60サイクル
/秒)試験によって試験ユニットの試験を行なった。
72、オシロスコープ74、および0〜400ボルトの間で変動させ得る直流(
DC)電流電源76を備えた図11に模式的に例示されている第1の試験回路6
8を用いて行なった。試験すべきユニット150を図10の電気端子64に対応
する電気端子を介してこの回路に連結した。この試験の間、アンチヒューズ要素
(図1の誘導体層15と同等)に対し200±20ボルトの絶縁破壊電圧を得た
。150〜250ボルトの範囲で蓄電器の所の電圧を10ボルト毎に階段状に増
加させた。このような方式では並列に連結した導通監視用部分回路は重要な役割
を演じない。何故ならアンチヒューズにかかる電圧は瞬間的であり、抵抗器は殆
どエネルギーを消費しないからである。
0の電気端子(図10の電気端子64に対応)に直接連結し、オシロスコープ7
4で結果を監視することにより行なった。試験の結果、30ボルト/秒の割合で
手動で入力電圧を増加させた場合、電圧防護型のSCBは常に200±20ボル
トで着火することが示された。このことは、上記Bの容量放電試験の結果と矛盾
しない。しかし約15ボルト/秒またはそれ以下の電圧上昇速度に対しては、約
160ボルトの所で電圧防護型SCBは若干の電気的な不安定性を示し、そのた
め160〜180ボルトの範囲では僅かに低い電圧で装置が早期に作動する結果
が得られた。これは、並列の抵抗器によって熱が発生する結果であると考えられ
る。熱によってSiO2誘導体フィルムの中のアルミニウムの拡散が促進され、
そのため本来0.5μmの厚さの誘導体フィルムがその有効厚さを減少した結果
である。
オシロスコープ74を含む第2の試験回路80においてDC高電圧電源76およ
び電流計78を試験すべきユニット150に直列に連結することにより行なった
。電圧防護型SCB装置について連続的な電圧監視試験を行なった。この試験で
は段階的な電圧増加モードにおいて、60〜160ボルトの範囲で各段階におい
て電圧を1分間持続させ電圧の上昇を10ボルトにして電圧をかけた。電圧をそ
れぞれ段階的に上昇させた時段階的に電圧を上昇させる間に1分間の間隔をとる
目的は、各電圧において試験されるユニット150の半導体点火装置38の温度
を安定させるためである。このようにして半導体点火装置38の並列の抵抗器(
図8の抵抗器36に対応)の抵抗値のデータをかけた電圧の関数として得た。こ
の試験の結果全体から、試験されたユニットは、その物理的なおよび/または電
気的な劣化を起こさずに、12時間よりも長い期間連続モードにおいて140ボ
ルトのDC電圧を保持できることが示された。
監視した。従って抵抗器(図8の抵抗器38に対応)の抵抗および電力を、かけ
た電圧の関数として計算した。観測された主要な電気特性は、並列の抵抗器(図
8の抵抗器38に対応)がその値を0.5ボルトにおける15,000Ωから1
00ボルトにおける150,000Ωのピーク値へ変化した後、140ボルトに
おける約100,000Ωへ低下するような特性であった。電力損失は140ボ
ルトにおいて0.2ワットよりも少なかった。
に高インピーダンスの並列抵抗器(図8の抵抗器38に対応)を付加したことに
よって優れた導通試験能力および電圧防護が与えられたためである。換言すれば
、連続的に増加する漂遊電圧に対して並列抵抗器が応答し、SCBチップの内部
に生成する少量の熱により抵抗器に与えられる抵抗値を増加させる。勿論、当業
界の専門家には明らかなように、SCBチップの大きさが大きいほど熱消費能力
は良好になる。
20ボルト、60サイクル/秒のAC出力に対し、試験されるユニット150を
繰返し接続し、またそれから抜き取る。試験されたユニット150には物理的な
または電気的な損傷は見られなかった。また試験されたユニットを一晩AC出力
に接続したままにしたが、劣化は検出されなかった。
の電圧防護型半導体ブリッジ装置は電圧の極性に対して敏感であることが見出だ
されている。特に点火装置にかけられた電圧の極性に依存して着火レベルが変動
することが観測された。このような敏感性を緩和する一つの方法は、電気回路の
中に第2の電圧防護型半導体ブリッジ装置を組み込み、第1の電圧防護型半導体
ブリッジ装置とは反対の極性をもった電圧を受けるようにする方法である。
型半導体ブリッジ点火装置の模式的電気回路を一般に図13の200として示す
。図13の回路は一対の着火脚部ABGHおよびACFH、および導通監視用部
分回路ADEHを含み、これらはそれぞれ並列に連結されている。導通監視用部
分回路ADEHは上記のものと同様であり、図示にように高い値をもった抵抗器
202を含んでいるが、この具体化例において抵抗器の代わりに熔融連結材を用
いることができることを了解されたい。回路の導通は抵抗器202を通してチェ
ックでき、抵抗器をSCB基質と一体とすることが好ましいが、分離した別の抵
抗器構成要素を使用することもできる。抵抗値は意図した用途に適合するように
選ぶことができ、導通監視用部分回路にかける電圧は上記のように起動電圧より
も低い値でなければならない。図8の具体化例におけるように、抵抗器の位置は
ウエハの中の塊状の珪素の中、或いはSCBを含む多結晶珪素層の中のいずれか
であることができる。
分回路ACFHは電圧防護型半導体ブリッジ204’を含んでいる。これらの電
圧防護型ブリッジ204、204’は誘電体のアンチヒューズ208、208’
に直列に連結された半導体ブリッジ装置206、206’を含んでいる。半導体
ブリッジ装置206およびアンチヒューズ208は半導体ブリッジ装置206’
およびアンチヒューズ208’とは反対の極性をもった電圧を受け取るために連
結されていることが分かる。電圧防護型半導体ブリッジ装置204、204’は
図1〜9に例示された任意の具体化例、または装置の電気回路の着火用部分回路
内部でアンチヒューズを直列に配置する任意の他の具体化例のものから成ってい
ることもできる。
一般的に201で示す。この電圧防護型半導体ブリッジ点火装置201は、高い
値をもった屈曲した抵抗器202、および一対の電圧防護型半導体ブリッジ装置
204、204’を具備している。抵抗器202は例えば二酸化珪素、窒化珪素
等のような適当な材料からつくられた電気的に非伝導性の物質210で支えられ
ている。抵抗器202は抵抗器の接触パッド212aおよび212bの間に連結
された屈曲したパターンを備え、これらのパッドはさらにそれぞれ金属化された
ランド214aおよび214bに電気的に連結されている。例えば酸化物の化合
物から構成された絶縁パッド216aおよび216bの上に随時抵抗器の接触パ
ッド212aおよび212bが配置されていることができる。抵抗器202の屈
曲したパターンはドーピングされた半導体材料の層によってつくられ、この層は
基質210の上部表面219に沿って沈積され、エッチングによって材料の細片
またはトレース片の形にされていることができる。抵抗器202は随時基質21
0の下側、或いは図9の具体化例に関しては上記のように多結晶の珪素の層の中
に位置していることができる。抵抗器202の抵抗値は図9の具体化例に関して
上記に説明したようにドーピングの量によって思い通りに変化させることができ
る。
体ブリッジ点火装置204および204’と並列に連結される。電圧防護型半導
体ブリッジ点火装置204および204’は単一の基質210の上に配置されて
いるが、各電圧防護型半導体ブリッジ点火装置204および204’は別の基質
の上に取り付けることもできることが分かるであろう。例示されているように、
電圧防護型半導体ブリッジ点火装置204および204’は例えば酸化物化合物
から成る随時使用される絶縁層220の上に取り付けられている。
れたパッド222aおよび222bを備えており、その各々は一体となった多結
晶珪素半導体の単一部材からつくられている。図1および2に示された誘電体層
15と同等な誘電体層224から成るアンチヒューズが、金属化したランド21
4aおよび214bの間に配置されている。同様に電圧防護型半導体ブリッジ装
置204’は起爆ブリッジ222cによって連結されたパッド222a’および
222b’を備えており、その各々は一体となった多結晶珪素半導体の単一部材
からつくられている。電圧防護型半導体ブリッジ装置204と反対の極性をもつ
電圧を受け取るように電圧防護型半導体ブリッジ装置204’を連結するために
は、やはり図1および2に示された誘電体層15と同等な誘電体層224’から
成るアンチヒューズが金属化したランド214bおよび222b’の間に配置さ
れている。従って誘電体層224と誘電体224’との場所の相違のために、各
誘電体層には反対の極性の電圧がかけられる。
D)試験のような或る種の環境下において敏感であり、アンチヒューズ構造物中
にピンホールを生成する。このようなピンホールの生成を防ぐためには、図16
の模式的配線図に示されているように電圧防護型半導体ブリッジ点火装置と並列
に蓄電器を配備することができることが見出だされた。
に300で示されており、これは連結点CおよびJを介して第1の着火用部分回
路ADILに並列に連結された蓄電器用の部分回路ABKLを備えている。第2
の着火用部分回路AEHLおよび導通監視用部分回路AFGLも部分回路ABK
LおよびADILに並列に連結されている。監視用の部分回路AFGLは上記と
同様であり、例示されているように高い値の抵抗器を含んでいることができるが
、この具体化例においては抵抗器の代わりに熔融可能な連結材も使用できること
を了解されたい。また、第1および第2の着火用部分回路ADILおよびAAE
HLは例えば図8に関連して上記に説明したような単一の着火用部分回路で置き
換えることができることを了解されたい。蓄電器用部分回路ABKLはキャパシ
タンスが約0.15μFまたはそれ以上の蓄電器302を含んでいる。典型的に
は蓄電器302は約0.47μFのキャパシタンスをもっている。
が、これは上記の半導体ブリッジ点火装置201と同様な半導体ブリッジ点火装
置301と蓄電器302を具備している。この電気起爆装置はまた、ヘッダー3
06、取り付け用の基質308、および蓄電器の監視用構造物310を具備した
起爆用点火装置304を含んでいる。ヘッダー306は上記のヘッダー52と同
様であり、起爆装填薬314を含むコップ状の凹み312を規定している。凹み
312の底には半導体ブリッジ点火装置301があり、これは図10に関して上
に説明したのと同様な方法で組み立ててヘッダー306にすることができる。
ら成っている。基台316はプラスティックスのような成形可能な絶縁性の材料
から成っており、電極318を励起する装置(図示せず)に連結することができ
る。後者の装置は必要に応じ導通監視能力をもっていることができる。
一対の筒状のスリーブ322および連結材324を備えている。ハウジングは基
台と同じ材料から成ることができ、蓄電器302、筒状のスリーブ322および
連結材324の周りに成形することができる。筒状のスリーブ322および連結
材324は金属製の材料のような伝導性材料から成り、蓄電器302を電極31
8に電気的に連結する機能をする。蓄電器302は誘電体物質から成ることがで
きる材料328の周りに配置された板326から成っている。
薬点火装置304から成る電気起爆装置を、MIL−STD−1576、方法2
207の探査試験(probing test)の部分に従って高周波数(RF
)に対する感度に関して試験した。この方法では、1.5MHz〜33GHzの
範囲の異なった10種の周波数におけるRF感度を決定するために約230の電
気起爆装置の試験を行なう。電気起爆装置はかける周波数に依存して連続波(C
W)およびパルス波の変調入力信号で試験し、またピン−ピン(P−P)モード
およびピン−ケース(P−C)モードで試験した。各装置に対する試験中の露出
時間は5分であった。
僅かに2個だけが着火した(1個は900MHz、10ワット、今一つは8.9
GHz、13ワットで)。一つの試験系列では7個の電気起爆装置を1.5MH
z、27ワットにおいてピン−ケース・モードで試験したが、どの起爆装置も偶
発することはなかった。他の周波数において7個の装置を250MHz、18ワ
ットにおいてピン−ピン・モードで試験したが、どれも偶然着火することはなか
った。下記の表にRF探査試験の結果をまとめる。
上記の説明を読めば上記の具体化例に関し多くの変更を行ない得ること、および
そのような変更は添付特許請求の範囲内に入ることが分かるであろう。
。
図。
明の一具体化例による電圧防護型半導体ブリッジ点火装置の回路図。
備えた本発明の他の具体化例による電圧防護型半導体ブリッジ点火装置の回路図
。
抵抗器を含む、図8に示した本発明の具体化例による電圧防護型半導体ブリッジ
点火装置の模式的平面図。
起爆装置の立面図の模式的断面図。
図。
図。
面図を含む拡大分解図。
Claims (21)
- 【請求項1】 或る予め定められた閾値電圧よりも低い電圧においては作動
しないようにされている半導体ブリッジ点火装置において、該点火装置は一つの
回路を規定し、且つ 非伝導性材料からつくられた基質、および (a)該基質の上に配置され、第1および第2のパッドを有し、該第1および
第2のパッドの間にはそれらを連結する起爆ブリッジによって架橋された間隙を
もつような寸法と形を有する多結晶珪素の層であって、該ブリッジは選ばれた特
性の電流が流れると該ブリッジの所でエネルギーを放出するような寸法と形をも
つようにつくられた多結晶珪素の層、 (b)該第1および第2のパッドにそれぞれ電気的に接触して配置されている
第1および第2の金属化されたランドであって、該第1および第2の金属化され
たランド、第1および第2のパッドおよび該ブリッジから構成される電気回路の
第1の着火用部分回路を規定している第1および第2の金属化されたランド、お
よび (c)絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しく該電気回路の該第1の着火用部分回
路の中に直列に挿入され、大きさが該閾値電圧と少なくとも等しい電圧がかかっ
た場合だけ回路を閉じることができる誘電体材料を具備した第1の半導体ブリッ
ジ、並びに 該第1の半導体ブリッジに並列に連結され、該基質の上に配置されている第2
の半導体ブリッジであって、該第2の半導体ブリッジは (a)該基質の上に配置され、第1および第2のパッドを有し、該第1および
第2のパッドの間にはそれらを連結する起爆ブリッジによって架橋された間隙を
もつような寸法と形を有する多結晶珪素の層であって、該ブリッジは選ばれた特
性の電流が流れると該ブリッジの所でエネルギーを放出するような寸法と形をも
つようにつくられた多結晶珪素の層、 (b)該第1および第2のパッドにそれぞれ電気的に接触して配置されている
第1および第2の金属化されたランドであって、該第1および第2の金属化され
たランド、第1および第2のパッドおよび該ブリッジから構成される電気回路の
第2の着火用部分回路を規定している第1および第2の金属化されたランド、お
よび (c)絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しく該電気回路の該第2の着火用部分回
路の中に直列に挿入され、大きさが該閾値電圧と少なくとも等しい電圧がかかっ
た場合だけ回路を閉じることができる誘電体材料を具備した第2の半導体ブリッ
ジを具備し、 該第1の半導体ブリッジおよび第2の半導体ブリッジが、該電気回路の中で、
他の電圧とは極性が反対の電圧を受けるように各々が連結されるような形状をし
ていることを特徴とする半導体ブリッジ点火装置。 - 【請求項2】 第1の半導体ブリッジの誘電体材料は第1の半導体ブリッジ
の多結晶珪素の層と第1の半導体ブリッジの第1の金属化されたランドの間に配
置されていることを特徴とする請求項1記載の点火装置。 - 【請求項3】 第2の半導体ブリッジの誘電体材料は第2の半導体ブリッジ
の多結晶珪素の層と第2の半導体ブリッジの第2の金属化されたランドの間に配
置されていることを特徴とする請求項2記載の点火装置。 - 【請求項4】 第1の半導体ブリッジの第1の金属化されたランドと第2の
半導体ブリッジの第1の金属化されたランドとは一緒になって一つの第1の伝導
層をつくり、第1の半導体ブリッジの第2の金属化されたランドと第2の半導体
ブリッジの第2の金属化されたランドとは一緒になって一つの第2の伝導層をつ
くっていることを特徴とする請求項3記載の点火装置。 - 【請求項5】 多結晶珪素の層はドーピングされていることを特徴とする請
求項1〜4記載の点火装置。 - 【請求項6】 電気回路はさらに第1および第2の着火用部分回路に並列に
連結された蓄電器を備えていることを特徴とする請求項1〜4記載の点火装置。 - 【請求項7】 電気回路はさらに、基質の上に配置され且つ第1および第2
の着火用部分回路に並列に連結された蓄電器を備えていることを特徴とする請求
項1〜4記載の点火装置。 - 【請求項8】 電気回路はさらに、第1および第2の着火用部分回路に並列
に連結された熔融連結材から成る導通監視用の部分回路を備え、該熔融連結材は
或る選ばれた監視用の電流より大きな電流値において断裂するような形をしてお
り、これによって監視用の電流値を越えた場合、熔融連結材が断裂して回路が開
くことを特徴とする請求項1〜4記載の点火装置。 - 【請求項9】 該熔融連結材は薄いフィルムの熔融連結材であることを特徴
とする請求項8記載の点火装置。 - 【請求項10】 電気回路はさらに、第1および第2の着火用部分回路に並
列に連結された抵抗器から成る導通監視用の部分回路を備え、該抵抗器は該予め
定められた閾値電圧より低い電圧においては、該電気回路の第1および第2の着
火用部分回路を通る電流を減少させ、該第1および第2の半導体ブリッジ装置の
温度を或る予め定められた温度よりも低く維持するのに十分に大きな抵抗値をも
ていることを特徴とする請求項1〜4記載の点火装置。 - 【請求項11】 電気起爆装置を備え、エネルギー材料と接触して配置され
、該予め定められた温度は該エネルギー材料の自動点火温度であることを特徴と
する請求項10記載の点火装置。 - 【請求項12】 該抵抗器は第1の半導体ブリッジの多結晶珪素の層のドー
ピングされた区画であることを特徴とする請求項10記載の点火装置。 - 【請求項13】 該抵抗器は基質のドーピングされた区画であることを特徴
とする請求項10記載の点火装置。 - 【請求項14】 基質は第1および第2の基質に分離され、第1の半導体ブ
リッジは第1の基質の上に配置され、第2の半導体ブリッジは第2の基質の上に
配置されていることを特徴とする請求項1〜3記載の点火装置。 - 【請求項15】 或る予め定められた閾値電圧よりも低い電圧においては作
動しないように防護されている半導体ブリッジ点火装置において、該点火装置は
一つの回路を規定し、且つ 非伝導性材料からつくられた基質、および (a)該基質の上に配置され、第1および第2のパッドを有し、該第1および
第2のパッドの間にはそれらを連結する起爆ブリッジによって架橋された間隙を
もつような寸法と形を有する多結晶珪素の層であって、該ブリッジは選ばれた特
性の電流が流れると該ブリッジの所でエネルギーを放出するような寸法と形をも
つようにつくられた多結晶珪素の層、 (b)該第1および第2のパッドにそれぞれ電気的に接触して配置されている
第1および第2の金属化されたランドであって、該第1および第2の金属化され
たランド、第1および第2のパッドおよび該ブリッジから構成される電気回路の
第1の着火用部分回路を規定している第1および第2の金属化されたランド、お
よび (c)絶縁破壊電圧が該閾値電圧と等しく該電気回路の該第1の着火用部分回
路の中で多結晶珪素の層と第1の金属化されたランドとの間に直列に挿入され、
大きさが該閾値電圧と少なくとも等しい電圧電位がかかった場合にだけ回路を閉
じることができる誘電体材料を具備した第1の半導体ブリッジを具備し、 該電気回路はさらに該第1の着火用部分回路に並列に連結された蓄電器を備え
ていることを特徴とする点火装置。 - 【請求項16】 電気回路はさらに、第1および第2の着火用部分回路に並
列に連結された熔融可能な連結材から成る導通監視用の部分回路を備え、該熔融
連結材は或る選ばれた監視用の電流より大きな電流値において断裂するような寸
法と形をもち、これによって監視用の電流値を越えた場合、熔融連結材が断裂し
て回路が開くことを特徴とする請求項15記載の点火装置。 - 【請求項17】 該熔融連結材は薄いフィルムの熔融連結材であることを特
徴とする請求項16記載の点火装置。 - 【請求項18】 電気回路はさらに、第1および第2の着火用部分回路に並
列に連結された抵抗器から成る導通監視用の部分回路を備え、該抵抗器は該予め
定められた閾値電圧より低い電圧においては、該電気回路の第1および第2の着
火用部分回路を通る電流を減少させ、該第1および第2の半導体ブリッジ装置の
温度を或る予め定められた温度よりも低く維持するのに十分に大きい抵抗値をも
ていることを特徴とする請求項15記載の点火装置。 - 【請求項19】 電気起爆装置を備え、エネルギー材料と接触して配置され
、該予め定められた温度は該エネルギー材料の自動点火温度であることを特徴と
する請求項18記載の点火装置。 - 【請求項20】 該抵抗器は第1の半導体ブリッジの多結晶珪素の層のドー
ピングされた区画であることを特徴とする請求項18記載の点火装置。 - 【請求項21】 該抵抗器は基質のドーピングされた区画であることを特徴
とする請求項18記載の点火装置。
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