JP2003534523A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の車両に設けられた拘束装置のガス発生器に用いられる点火装置は、パイロ（２）が充填された点火室（１）を有している。該点火室（１）の外部には、半導体チップ（６）が、点火抵抗（９）と共に、該点火抵抗（９）を制御する少なくとも１つの回路が組み込まれている半導体チップ（６）が配置されていて、点火過程の際に、点火抵抗（９）により生ぜしめられる熱エネルギが、点火室（１）のパイロ（２）に伝達されるようになっている。点火の際に点火装置内の回路素子ができるだけ十分に故障のない状態に保たれるように、半導体チップ（６）がプリント配線板（５）に固定されており、該プリント配線板（５）が、半導体チップ（６）とは反対の側で点火室（１）の壁（４）に固定されており、点火室（１）の壁（４）とプリント配線板（５）とに開口（１０，１１）が設けられていて、これにより、半導体チップ（６）に被着された点火抵抗（９）と点火室（１）内のパイロ（２）との間に連通孔が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、車両に設けられた拘束装置のガス発生器に用いられる点火装置であ
って、パイロ、つまり推進薬若しくはパイロテクニカル材料（pyrotechnisches
Material）が充填された点火室が設けられていて、該点火室の外部に、点火抵抗
と共に、該点火抵抗を制御する少なくとも１つの回路が組み込まれた半導体チッ
プが配置されていて、点火過程の際に点火抵抗によって生ぜしめられた熱エネル
ギが点火室のパイロに伝達されるようになっている形式のものに関する。

【０００２】 このような点火装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０６９
１５号明細書又は国際公開第９９／０２９３７号パンフレットにより公知である
。これらの両刊行物に記載された点火装置は、パイロとこのパイロの点火のため
に重要な働きをする点火抵抗とを点火装置内に収納するるだけでなく、付加的に
点火抵抗の制御のためにも必要な回路素子と、点火装置へのエネルギ供給及び/
又は点火装置の診断のための回路とを収納することを目的としている。これによ
り、極めてコンパクトなインテリジェント点火装置が得られ、この点火装置は、
例えば車両内の様々な箇所に配置された他の複数の点火エレメントと共に、共通
のバス線路に接続されてもよく、このバス線路が、中央の制御装置への接続を形
成する。各点火エレメントは、公知のようにガス発生器に組み込まれていて、こ
のガス発生器は、起動時に、エアバッグを膨らませる又はベルトテンショナを作
動させる。

【０００３】 国際公開第９９／０２９３７号パンフレットに記載された点火装置では、複数
の半導体チップが互いに積層されていて、フリップチップ技術によって互いに接
触接続されている。半導体チップは、パイロで充填された点火室の近くに位置し
ていて、点火抵抗として構成されている。この点火抵抗は、通電時に熱エネルギ
を生ぜしめ、ひいてはパイロに点火をする。点火抵抗を備えた半導体チップと点
火室との、点火抵抗から出発する熱エネルギが、点火室内のパイロに伝達される
具体的な構造は、国際公開第９９／０２９３７号パンフレットでは開示されてい
ない。

【０００４】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０６９１５号明細書により、点火抵抗
が、半導体チップ上に組み込まれていて、パイロが中に充填された漏斗が、半導
体チップ上に直接的に載置されていることが公知になっており、これにより、パ
イロが、漏斗内で点火抵抗と直接的に接触するようになっている。

【０００５】 前記点火装置が、既に述べたように、他の点火装置と共に、共通のバス線路に
接続されている場合には、点火装置が既に作動されているならば、できるだけ、
バス線路を介して他の点火装置へさらなる信号伝送ができることが望ましい。デ
イジーチェーンバスコンセプト（Daisy-Chain-Buskonzept）では特に、信号伝送
が、バス線路を介して、点火装置に点火された後も、さらに別の拘束手段の起動
のため若しくは拘束手段の多段階の起動のために可能となるように、作動させら
れた点火装置内の回路が、完全に故障しないようにするというのではなく、さら
に別の信号の転送がバス線路上でできることが望ましい。したがって、本発明の
課題は、冒頭に述べた形式の点火装置を改良して、この点火装置の回路手段を、
点火時にできるだけ故障のない状態に保つことである。

【０００６】 発明の利点 この課題は、請求項１の特徴部、すなわち、点火抵抗を備えた半導体チップが
プリント配線板に固定されており、このプリント配線板が半導体チップとは反対
の側で点火室の壁に固定されており、点火室の壁及びプリント配線板に開口が設
けられており、これにより、半導体チップ上に被着された点火抵抗と点火室内の
パイロとの間に連通孔が形成されることにより解決される。

【０００７】 点火室と半導体チップとの間に設けられたプリント配線板及び点火室壁は、半
導体チップを、パイロが点火される際に点火室内で生じる高温及び高圧から保護
している。これにより、複数の回路素子が組み込まれている半導体チップは、パ
イロへの点火時、十分に故障に対して保証がなされる。車両に設けられた拘束シ
ステムのアクチュエータのためにデイジーチェーンバスシステムを使用する場合
には、前述の特徴を備えていて作動せしめられた点火装置の電気的回路が少なく
ともさらに部分的に機能すると、バスを介した信号伝送が維持され、これにより
、別の点火装置を、バス線路で後から作動させることもできる。

【０００８】 本発明の有利な改良形は請求項２以下に記載されている。

【０００９】 有利には、半導体チップは、フリップチップ技術により、プリント配線板に接
触接続されており、プリント配線板と半導体チップとの間には、充填材料が導入
されている。これにより、点火時の高温及び高圧に対する半導体チップの最適な
保護が保証される。

【００１０】 半導体チップとプリント配線板との間に、プリント配線板に設けられた開口を
取り囲むウェブが配置されていると有利である。このウェブは、半導体チップと
プリント配線板との間に設けられた充填材料のためのバリアであり、さらに燃焼
室の、別の回路素子を備えた半導体チップの残りの領域に対する境界を形成する
。点火抵抗は、燃焼室内に存在する。ウェブは、有利にはろう接材料から成って
いる。

【００１１】 ヘリウム密閉度を高める目的のために、プリント配線板に設けられた開口が、
金属被覆体を備えていてもよく、半導体チップと金属被覆体との間にも、点火室
の壁と金属被覆体との間にも、それぞれろう接材料から成るリングが挿入される
ていてよい。

【００１２】 プリント配線板が点火室の壁にろう接されると、有利である。ろう接は、燃焼
室のヘリウム密閉度を得るために必要である。

【００１３】 プリント配線板と半導体チップとの間の充填材料は、毛管流動接着剤（kapill
arer Flusskleber）又は接着ペーストであってよい。

【００１４】 点火抵抗と点火室内のパイロとの間で生じる点火遅延をできるだけ小さくする
ために、点火室壁の開口に、点火室内のパイロに接続する点火特性を有する点火
可能なコンタクト材料を導入すると有利である。

【００１５】 実施例の説明 図１には、車両に設けられた拘束装置（例えば、エアバッグ、ベルトテンショ
ナ等）のガス発生器のための点火装置の長手方向断面図が示されている。

【００１６】 この点火装置の上部分には、点火室１が設けられており、この点火室１には、
パイロ２が充填されている。このパイロ２に点火されると、点火炎は、点火室１
の壁に設けられた目標破断箇所３を通って噴出し、ガス発生器（図示せず）内に
存在するガス発生材料を燃焼せしめる。この時に発生するガスは、例えば接続さ
れたエアバッグ内に入り込んで、このエアバッグを膨張させる。

【００１７】 点火室１の、点火装置の内部に面する壁４には、プリント配線板５、有利には
フレキシブルプリント配線板がろう接されている。このプリント配線板５には、
点火室１とは反対の側で、フリップチップ技術により、半導体チップ６が接触接
続されている。公知のフリップチップ技術で慣例であるように、プリント配線板
５及び半導体チップ上にコンタクトフィールドが設けられており、このコンタク
トフィールドは、ろう接によって互いに接続される。プリント配線板５上には、
導体路が設けられており、この導体路は、点火装置の下方領域に設けられた接続
ピン７に延びている。これらの接続ピン７とプリント配線板５上の導体路とを介
して、例えばバス線路と半導体チップ６の接続コンタクトエレメントとの間に電
気的な接続が形成される。点火室１の一部、プリント配線板５、半導体チップ６
及び接続ピン７は、プラスチック体８により一緒に包み込まれている。しかも、
このプラスチック体８は、金属スリーブ１７の周りを取り囲むように射出成形さ
れており、この金属スリーブ１７は、上方領域で点火室１を取り囲んでいて、下
方領域で、金属スリーブ１７から突出する接続ピン７のためのプラスチック固定
部分１８を有している。その他に、金属スリーブ１７は、半導体チップ６及びプ
リント配線板５のための室を形成する。

【００１８】 半導体チップ６の、プリント配線板５の方を向いた上側には、半導体材料から
成る点火抵抗９が薄層エレメントの形で設けられている。点火抵抗９は、チタン
、パラジウム、ジルコニウム及び銅のような材料から成っている。点火エレメン
ト９上には、直接的にプリント配線板５及び点火室１の壁４に、それぞれ開口１
０，１１が設けられている。これらの互いに重なり合う開口１０，１１を通って
、点火抵抗９により生ぜしめられた熱エネルギが、点火室１に入り込み、この点
火室１内に存在するパイロ２に伝達される。点火抵抗９が加熱されてから点火室
１内のパイロ２に点火されるまでの時間をできるだけ小さく保つために（５０〜
１００μｓ）、プリント配線板５及び点火室壁４に設けられた開口１０，１１に
、点火可能なコンタクト材料１２を導入すると有利である。このコンタクト材料
１２は、点火室１内のパイロ２と半導体チップ６上の点火抵抗９とに直接的に接
続している。

【００１９】 半導体チップ６を点火時の高温及び高圧から保護するために、半導体チップ６
とプリント配線板５との間に充填材料１３を導入すると有利である。この充填材
料１３は、毛管流動接着剤又はペースト状の接着剤であってよい。充填材料１３
が、点火抵抗９の領域に到達することができないように、半導体チップ６とプリ
ント配線板５との間に、プリント配線板５に設けられた開口１０と半導体チップ
６上の点火抵抗９の領域との周りを取り囲むウェブ１４が配置されている。この
ウェブ１４は、ろう接材料から成っている。ウェブ１４は、燃焼室（この燃焼室
の下方に点火抵抗９が存在している）を、半導体チップ６のその他の領域に対し
て、この領域内に組み込まれた切替エレメントの保護のために区切るという機能
も有している。切替素子としては例えば、点火抵抗９のための制御回路及び/又
は診断回路、切替素子及び点火抵抗への電流供給のためのエネルギ蓄え部、バス
インターフェース、電気的故障のための保護部品等がある。

【００２０】 点火抵抗９は有利には、半導体チップ６の縁部に、つまり、他の回路部品から
離れて設けられている。これにより、これらの他の回路部品が、点火時にできる
だけ故障しないようになっている。

【００２１】 ろう接材料から成るウェブ１４は、プリント配線板５又は半導体チップ６上に
被着される。この工程では、同時にウェブ１４と共に、さらに１つ又は複数の別
のろう接材料ウェブ１５，１６（バンプ）が形成され、これらのウェブ１５，１
６は、プリント配線板５と半導体チップ６との間の電気的接触接続のために用い
られる。

【００２２】 図２には、図１とは別の、半導体チップ６とプリント配線板５と点火室１との
間の接続のための点火装置の実施例が、部分的に示されている。

【００２３】 点火抵抗９及びパイロ２，１２は、その電気的特性若しくは化学的特性が変化
することのないように、湿密に遮断されていなくてはならない。湿密性は、ヘリ
ウムリークテストの検出方法により最も良く検査される。燃焼室のヘリウム密閉
度の高い遮断は、図２の実施例に基づき、プリント配線板５の開口１０に内側に
金属被覆体１９（例えば銅、亜鉛）が設けられていて、この金属被覆体１９が、
開口１０の縁部を越えて、プリント配線板５の上面及び下面に突出するように延
びていることによって得られる。第１のろうリング２０は、金属被覆体１９と半
導体チップ６とを接続し、第２のろうリング２１は、金属被覆体１９と点火室１
の壁４とを接続する。プリント配線板５と点火室壁４とを接続するために、さら
に別のろう接箇所２２，２３を設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による点火装置の長手方向断面図である。

【図２】 半導体チップとプリント配線板と点火室との間が接続されている、点火装置の
部分的な図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー シュッツ ドイツ連邦共和国 ディッツィンゲン テ ックシュトラーセ 33アー Ｆターム(参考） 3D018 MA02 MA05 3D054 DD28

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に設けられた拘束装置のガス発生器に用いられる点火装
   置であって、パイロ（２）で充填された点火室（１）が設けられており、該点火
   室（１）の外部に、点火抵抗（９）と共に、該点火抵抗（９）を制御する少なく
   とも１つの回路が組み込まれている半導体チップ（６）が配置されていて、点火
   過程の際に前記点火抵抗（９）により形成された熱エネルギが点火室（１）内の
   パイロ（２）に伝達されるようになっている形式のものにおいて、 前記半導体チップ（６）がプリント配線板（５）に固定されており、該プリン
   ト配線板（５）が、前記半導体チップ（６）とは反対の側で点火室（１）の壁（
   ４）に固定されており、該壁（４）とプリント配線板（５）とに開口（１０，１
   １）が設けられていて、前記半導体チップ（６）に被着された点火抵抗（９）と
   、点火室（１）内のパイロ（２）との間に連通孔が形成されていることを特徴と
   する点火装置。
2. 【請求項２】 半導体チップ（６）がフリップチップ技術でプリント配線板
   （５）と接触接続されており、該プリント配線板（５）と半導体チップ（６）と
   の間に充填材料（１３）が導入されている、請求項１記載の点火装置。
3. 【請求項３】 半導体チップ（６）とプリント配線板（５）との間に、該プ
   リント配線板（５）に設けられた開口（１０）を取り囲むウェブ（１４）が配置
   されている、請求項１記載の点火装置。
4. 【請求項４】 前記ウェブ（１４）が、半導体チップ（６）又はプリント配
   線板（５）に被着された、ろう接材料から成るリングである、請求項３記載の点
   火装置。
5. 【請求項５】 プリント配線板（５）に設けられた開口（１０）が金属被覆
   体（１９）を備えており、半導体チップ（６）と前記金属被覆体（１９）との間
   にも、点火室（１）の前記壁（４）と前記金属被覆体（１９）との間にも、ろう
   接材料から成るそれぞれ１つのリング（２０，２１）が設けられている、請求項
   １記載の点火装置。
6. 【請求項６】 プリント配線板（５）が、点火室（１）の前記壁（４）にろ
   う接されている、請求項１記載の点火装置。
7. 【請求項７】 前記充填材料（１３）が、毛管流動接着剤である、請求項２
   記載の点火装置。
8. 【請求項８】 前記充填材料（１３）が接着ペーストである、請求項２記載
   の点火装置。
9. 【請求項９】 点火室（１）の前記壁（４）に設けられた開口（１１）に、
   点火室（１）内のパイロ（２）に接続された着火性のコンタクト材料（１２）が
   導入されている、請求項１記載の点火装置。