JP2004278856A - Initiator using thin-film bridge - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火薬の着火に用いられるイニシエータに関する。
【0002】
この種のイニシエータとして、セラミックス等の基板上に形成されている薄膜状のブリッジが、エポキシ樹脂、ポリイミド、セラミックス等によって塞栓に固定されている。そして、このブリッジは塞栓に設けられている電極ピンと、はんだ、ワイヤーボンディング、導電性エポキシ樹脂等で電気的に接合されているものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
これらのうち、はんだは、環境汚染に繋がる鉛を含んでいる。また、はんだは、高温で溶かす必要がある。ところが、その際にブリッジは、高温に晒されることになり、熱によってダメージを受けて、正常に動作しなくなることがある。
【0004】
また、導電性エポキシ樹脂によって接合した場合は、自動車用のガス発生器等のイニシエータとして使用した場合、真夏の炎天下などで発生する高温の熱に長時間晒されることになり、導電性エポキシ樹脂の抵抗値が変化することがある。また、組立当初においても、電極表面の状態にその抵抗値が影響を受けやすいため、初期抵抗値のバラツキが大きいという問題があった。
【0005】
また、ワイヤーボンディングの場合は、はんだや導電性エポキシ樹脂の問題点を解消することができるが、薄膜ブリッジが塞栓の上に突出した状態で固定されているため、火薬装填時等に、押し付け力が作用した場合、断線するおそれがある。特に、特許文献1に記載されているような、ワイヤーの端面を立てて接合する、いわゆる立て付けの場合は、そのおそれが顕著となる。
【0006】
【特許文献1】
米国特許第6,324,979B1号明細書
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、使用環境等に影響されることなく、火薬を効率的に着火することができる薄膜ブリッジを使用したイニシエータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明のイニシエータは、少なくとも2本以上の互いに絶縁された電極ピンを有する塞栓と、この塞栓に取り付けられる薄膜ブリッジとで構成され、電極ピンを通して薄膜ブリッジに電流を供給し、薄膜ブリッジを作動させて火薬を着火するイニシエータであって、薄膜ブリッジは、電極ピン及び塞栓の頭部と略同一面となるように塞栓に設けられた凹部に埋設し、電極ピンとワイヤーボンディングで接続され、更に、薄膜ブリッジの電極パッドの一方が塞栓のヘッダー金属部にワイヤーボンディングにより接続されていることを特徴とするものである。
【0009】
薄膜ブリッジが、電極ピン及び塞栓の頭部と略同一面となるように設けられている。また、ワイヤーの端面で接続する、いわゆる立て付けでなく、ワイヤーを寝かした状態でワイヤーの周面を用いて接続する、いわゆる横付けとすることで薄膜ブリッジと電極ピンとがワイヤーボンディングで接続された場合であっても、ワイヤーのループ高さを低く抑えて接続することができる。このため、ワイヤー部に押さ付けるような圧力が作用した場合であっても、ワイヤーの断線を防止することが可能となる。電極パッドの少なくとも一方が、塞栓のヘッダー金属部分にワイヤーボンディングにより接続されているため、静電気等による薄膜ブリッジの誤作動を防止することができる。
【0010】
また、本発明のイニシエータは、前述の発明において、薄膜ブリッジの電極パッド表面の材質が、金、アルミニウム、ニッケル、チタンであるものである。
【0011】
薄膜ブリッジの電極パッド表面の材質が、金、アルミニウム、ニッケル、チタンであるため、電極ピンとワイヤーボンディングで接続されることで、確実に薄膜ブリッジに電流が供給される。
【0012】
また、本発明のイニシエータは、前述の発明において、ワイヤーボンディングに用いられるワイヤーが、金又はアルミニウムで、線径が10μm〜500μmであるものである。
【0013】
ワイヤーボンディングに用いられるワイヤーが、金又はアルミニウムであるため、電極ピンから薄膜ブリッジに確実に電流を供給することが可能となる。また、線径は10μm〜500μm、好ましくは20μm〜500μm、さらに好ましくは100μm〜500μmとすることにより、より確実に電極ピンから薄膜ブリッジに電流を供給することが可能となる。
【0014】
また、本発明のイニシエータは、前述の発明において、ワイヤーボンディングのワイヤーのループ高さが1mm以下であるものである。
【0015】
ワイヤーのループ高さが1mm以下、好ましくは0.5mm以下、更に好ましくは0.2mm以下であるため、ワイヤーに火薬等の装填時に押し付け応力が作用した場合であっても、ワイヤーの断線を防止することができる。
【0016】
また、本発明のイニシエータは、前述の発明において、薄膜ブリッジと電極ピンの頭部との段差が1mm以下であるものである。
【0017】
薄膜ブリッジと電極ピンの頭部との段差が1mm以下、好ましくは0.5mm以下、更に好ましくは0.2mm以下とすることによって、ワイヤーボンディングのループ高さを低くすることができる。また、ワイヤーを寝かした状態でワイヤーの周面を用いて接続する、いわゆる横付けが容易に行える。
【0018】
また、本発明のイニシエータは、前述の発明において、塞栓に設けられた凹部の、溝深さが0.2mmを超え1mm以下であるものである。
【0019】
塞栓に設けられた凹部の溝深さが0.2mmを超え1mm以下であるため、薄膜ブリッジが埋設された場合に、塞栓の頭部と略同一の高さとすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るイニシエータの実施形態の一例について説明する。
【0021】
図1において、本実施形態例に係るイニシエータ1は、1対の互いに絶縁された電極ピン2,3を有する塞栓4と、塞栓4に取り付けられる薄膜ブリッジ5とで構成されている。そして、電極ピン2,3を通して薄膜ブリッジ5に電流を供給し、薄膜ブリッジ5を作動させて第1管体9内に装填されている火薬6,7を着火する構造となっている。
【0022】
塞栓4は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。また、この塞栓4から延伸する1対の電極ピン2,3は、塞栓4と同様にステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。そして、これら電極ピン2,3は、塞栓4内では、ガラス、樹脂等の絶縁体11でその周囲が覆われ、互いに絶縁されている。また、これら電極ピン2,3の端面は、塞栓4の頭部15と略同一面となるように設けられている。
【0023】
図2は、薄膜ブリッジ5が塞栓4の凹部12に埋設されている部分の拡大平面図である。図3は、図2におけるA−A線断面を示す図である。
【0024】
薄膜ブリッジ5は、図2及び図3に示すように、塞栓4に形成された凹部12に埋設され、塞栓4及び電極ピン2,3と略同一面となるように設置されている。凹部12は、その溝深さh1が、通常0.2mmを超え1mm以下、好ましくは0.2mmを超え0.75mm以下、より好ましくは0.2mmを超え0.5mm以下であるため、薄膜ブリッジ5が埋設された場合に、電極ピン(2,3)の頭部との段差h2を1mm以下、好ましくは0.5mm以下、更に好ましくは0.2mm以下とすることによって、ワイヤーボンディングのループ高さh3を低くすることができる。また、図3に示すように、ワイヤー8を寝かした状態でワイヤー8の周面を用いて接続する、いわゆる横付けが容易に行える。このように、ワイヤーのループ高さh3が通常1mm以下、好ましくは0.5mm以下、更に好ましくは0.2mm以下であるため、ワイヤー8に火薬等の装填時に押し付け圧力が作用した場合であっても、ワイヤー8の断線を防止することができ、電極ピン2,3と薄膜ブリッジ5を確実に接続することができる。なお、ワイヤー8としては、金又はアルミニウムが好ましい。これによって、電極ピン2,3から薄膜ブリッジ5に確実に電流を供給することが可能となる。また、ワイヤー8の線径は通常10μm〜500μm、好ましくは20μm〜500μm、さらに好ましくは100μm〜500μmとすることにより、より確実に電極ピン2,3から薄膜ブリッジ5に電流を供給することが可能となる。
【0025】
薄膜ブリッジ5と、電極ピン2,3を接合するワイヤー8は、図2に示すように、薄膜ブリッジ5の電極パッド21の表面に掛け渡されるようにして接続されている。この際、前述したように、薄膜ブリッジ5と塞栓4及び電極ピン2,3の頭部15とが略同一面となるように塞栓4の凹部12に設置されているため、いわゆる横付けでワイヤー8を接合することができる。また、この場合、図中に1点鎖線(AとA´の間の線)で示すように、一方の電極パッド21からワイヤー8を塞栓4のヘッダー金属部24に接続することで、アースを取ることが容易に行われる。なお、これら、ワイヤー8によって電極ピン2,3とワイヤーボンディングされる電極パッド21は、反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体23の表面に熱蒸着等によって形成された金、アルミニウム、ニッケル、チタン等で構成されている。
【0026】
薄膜ブリッジ5は、発熱抵抗体、反応性物質を使用したリアクティブ型ブリッジ、ショック型ブリッジ等いずれのものでも使用することができる。これらは、Si基板やAl2O3等のセラミックス基板上にLIGA(Lithographie Galvan−oformung, Abfprmung(X線を利用した微細加工技術))プロセスや、スパッタリング等の公知技術によって形成されている。特に、リアクティブ型ブリッジは、小エネルギーで安定して作動するという点で好ましい。
【0027】
本実施形態例に示すリアクティブ型の薄膜ブリッジ5は、図3に示すように、基板22の表面に形成された反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体23によるブリッジとその表面を覆う金属等の導電性材料で形成される電極パッド21とで構成されている。図2、図3において電極パッド21は、積層体23の上に位置している。
【0028】
積層体23に使用される反応性金属としては、チタンの他に、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム等がある。また、反応絶縁物としては、ホウ素の他に、カルシウム、マンガン、シリコン等がある。このような積層体23を有する薄膜ブリッジ5は、ブリッジ部に電流が流れて活性化すると、反応性金属と反応性絶縁物が反応し、ホットプラズマとなって放出される。そして、このプラズマは、装填されている火薬を効率良く着火することができる。
【0029】
本実施形態例に係るイニシエータ1は、図1に示すように、まず、第1管体9内に火薬6,7を装填した後、薄膜ブリッジ5を塞栓4に形成された凹部12に設置して、電極ピン2,3とワイヤー8によってワイヤーボンディングによって接続した後、第1管体9に嵌合する。このとき、塞栓4を火薬6側に押し付けるようにした場合であっても、以上説明してきたように、薄膜ブリッジ5と塞栓4内に埋設されて、電極ピン2,3といわゆる横付けといわれるワイヤーボンディングで接続されているため、断線等するおそれがない。このようにして、第1管体9に塞栓4を嵌合した後、この第1管体9を第2管体10に挿入し、ホルダ20内にインサート成形する。これによって、自動車等の各種安全装置に用いられるガス発生器用の点火器等に好適に使用できる。
【0030】
以上のように構成されるイニシエータ1は、電極ピン2,3に電流が供給されることによって、薄膜ブリッジ5が作動し、数μ秒単位で効率良く火薬6,7を着火することが可能となる。
【0031】
なお、本発明に係るイニシエータは、前述の実施形態例に限定されるものでなく、電極ピン2,3と薄膜ブリッジ5とをワイヤーボンディングによって確実に接続することができるため、例えば、電極ピン2,3のいずれか一方と、薄膜ブリッジ5との間にASIC(Application specific integrated circuit)等を介在させ、同様にワイヤーボンディングによって接続することも可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明のイニシエータは、以上にように構成されており、薄膜ブリッジを塞栓に埋設し、電極ピン及び塞栓の頭部と略同一面となるように設置することによって、いわゆる横付けといわれるワイヤーボンディングによって電極ピンと薄膜ブリッジとを接続することができる。このため、ワイヤーボンディングであっても、ワイヤー部分に押し付け応力等が作用した場合であっても、ワイヤーの断線、即ち、薄膜ブリッジと電極ピンとの導通の断線等の発生を抑制することが可能となる。また、効率良く火薬を着火することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るイニシエータの実施形態の一例を示す断面図である。
【図2】図1の一部を拡大した要部平面を示す図である。
【図3】図2におけるA−A´線断面を示す図である。
【符号の説明】
1 イニシエータ
2 電極ピン
3 電極ピン
4 塞栓
5 薄膜ブリッジ
6,7 火薬
8 ワイヤー
9 第1管体
10 第2管体
11 絶縁体
12 凹部
15 頭部
21 電極パッド
22 基板
23 積層体
24 ヘッダー金属部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an initiator used for igniting an explosive.
[0002]
As an initiator of this type, a thin-film bridge formed on a substrate made of ceramics or the like is fixed to an embolus with epoxy resin, polyimide, ceramics, or the like. Some of the bridges are electrically connected to electrode pins provided on the embolus with solder, wire bonding, conductive epoxy resin, or the like (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Among these, the solder contains lead which leads to environmental pollution. Also, the solder needs to be melted at a high temperature. However, at this time, the bridge is exposed to a high temperature, and may be damaged by the heat and may not operate normally.
[0004]
In addition, when joined by conductive epoxy resin, when used as an initiator such as a gas generator for automobiles, it will be exposed to high-temperature heat generated under the hot summer sun for a long time, and the conductive epoxy resin The resistance value may change. In addition, even at the beginning of assembly, there is a problem that the resistance value is easily affected by the state of the electrode surface, and the initial resistance value varies greatly.
[0005]
In the case of wire bonding, the problems of solder and conductive epoxy resin can be solved.However, since the thin film bridge is fixed in a state of protruding above the embolus, the pressing force can be reduced when loading explosives. If it acts, there is a risk of disconnection. In particular, in the case of so-called uprighting, in which the end faces of the wires are joined upright as described in
[0006]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,324,979B1
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an initiator using a thin-film bridge that can efficiently ignite an explosive without being affected by a use environment or the like.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to an embodiment of the present invention, there is provided an initiator comprising: an embolus having at least two or more mutually insulated electrode pins; and a thin-film bridge attached to the embolus. An initiator for igniting an explosive by actuating the thin film bridge, wherein the thin film bridge is embedded in a recess provided in the plug so as to be substantially flush with the electrode pin and the head of the plug, and is bonded to the electrode pin by wire bonding. And one of the electrode pads of the thin film bridge is connected to the header metal part of the embolus by wire bonding.
[0009]
A thin film bridge is provided to be substantially flush with the electrode pins and the head of the embolus. In addition, when the thin film bridge and the electrode pin are connected by wire bonding by connecting using the peripheral surface of the wire in a state where the wire is laid down, instead of connecting with the end face of the wire, so-called horizontal connection However, the connection can be made with the wire loop height kept low. For this reason, even if the pressure which presses on a wire part acts, it becomes possible to prevent disconnection of a wire. Since at least one of the electrode pads is connected to the header metal part of the embolus by wire bonding, malfunction of the thin film bridge due to static electricity or the like can be prevented.
[0010]
Further, according to the initiator of the present invention, in the above-described invention, the material of the surface of the electrode pad of the thin film bridge is gold, aluminum, nickel, or titanium.
[0011]
Since the material of the surface of the electrode pad of the thin film bridge is gold, aluminum, nickel, or titanium, a current is reliably supplied to the thin film bridge by being connected to the electrode pin by wire bonding.
[0012]
Further, in the initiator of the present invention, in the above-described invention, the wire used for wire bonding is gold or aluminum and has a wire diameter of 10 μm to 500 μm.
[0013]
Since the wire used for wire bonding is gold or aluminum, it is possible to reliably supply current from the electrode pins to the thin film bridge. When the wire diameter is 10 μm to 500 μm, preferably 20 μm to 500 μm, and more preferably 100 μm to 500 μm, it is possible to more reliably supply a current from the electrode pins to the thin film bridge.
[0014]
Further, according to the initiator of the present invention, in the above-described invention, the loop height of the wire for wire bonding is 1 mm or less.
[0015]
Since the loop height of the wire is 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less, and more preferably 0.2 mm or less, even if a pressing force is applied to the wire when loading explosives or the like, the wire is prevented from breaking. can do.
[0016]
Further, according to the initiator of the present invention, in the above-described invention, the step between the thin film bridge and the head of the electrode pin is 1 mm or less.
[0017]
By setting the step between the thin film bridge and the head of the electrode pin to 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.2 mm or less, the loop height of wire bonding can be reduced. Further, it is possible to easily perform so-called horizontal mounting, in which the wires are connected using the peripheral surface of the wires in a laid state.
[0018]
Further, according to the initiator of the present invention, in the above-mentioned invention, the groove depth of the concave portion provided in the embolus is more than 0.2 mm and 1 mm or less.
[0019]
Since the groove depth of the recess provided in the embolus is more than 0.2 mm and 1 mm or less, when the thin film bridge is buried, the height can be substantially the same as the head of the embolus.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of an initiator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
In FIG. 1, the
[0022]
The
[0023]
FIG. 2 is an enlarged plan view of a portion where the
[0024]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0025]
As shown in FIG. 2, the
[0026]
As the
[0027]
As shown in FIG. 3, the reactive
[0028]
Examples of the reactive metal used for the laminate 23 include aluminum, magnesium, and zirconium in addition to titanium. As the reaction insulator, there are calcium, manganese, silicon, and the like in addition to boron. When the
[0029]
In the
[0030]
In the
[0031]
In addition, the initiator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can reliably connect the electrode pins 2 and 3 and the
[0032]
【The invention's effect】
The initiator of the present invention is configured as described above, by embedding the thin film bridge in the embolus and installing it so as to be substantially flush with the electrode pin and the head of the embolus, by wire bonding called so-called horizontal mounting The electrode pin and the thin film bridge can be connected. For this reason, even if it is wire bonding, even if pressing stress etc. act on the wire part, it is possible to suppress the occurrence of disconnection of the wire, that is, the disconnection of conduction between the thin film bridge and the electrode pin. Become. In addition, it is possible to ignite explosive efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of an initiator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a main part plane in which a part of FIG. 1 is enlarged.
FIG. 3 is a view showing a cross section taken along line AA ′ in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記薄膜ブリッジ(5)は、前記電極ピン(2,3)及び前記塞栓(4)の頭部(15)と略同一面となるように前記塞栓(4)に設けられた凹部(12)に埋設し、前記電極ピン(2,3)とワイヤーボンディングで接続され、更に前記薄膜ブリッジ(5)の電極パッド(21)の一方が、前記塞栓(4)のヘッダー金属部(24)にワイヤーボンディングにより接続されていることを特徴とするイニシエータ。The electrode pin (2, 3) comprising an embolus (4) having at least two or more mutually insulated electrode pins (2, 3), and a thin film bridge (5) attached to the embolus (4). An initiator for supplying an electric current to said thin film bridge (5) through said first member, and activating said thin film bridge (5) to ignite the explosive (6, 7);
The thin film bridge (5) is provided in a recess (12) provided in the plug (4) so as to be substantially flush with the electrode pins (2, 3) and the head (15) of the plug (4). It is embedded and connected to the electrode pins (2, 3) by wire bonding, and one of the electrode pads (21) of the thin film bridge (5) is wire bonded to the header metal part (24) of the plug (4). An initiator characterized by being connected by:
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