JP2004518939A - ブリッジ型点火器 - Google Patents

Abstract

本発明は、所定の電気抵抗を有する抵抗層（３）と、電気絶縁層（４）と、反応層（５）と、火工技術的層（７）とを有するブリッジ型点火器に関するものであり、前記抵抗層（３）は電流によって加熱可能であり、前記電気絶縁層（４）は前記抵抗層（３）の上に配置されており、かつ所定の伝熱性を有し、前記反応層（５）は前記絶縁層の上に配置されており、ここで絶縁層（４）は抵抗層（３）に形成された熱を反応層（５）に伝熱し、これにより反応層は発熱反応し、前記火工技術的層（７）は反応層の上または上方に配置されており、反応層（５）の発熱反応によって賦活可能である。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、ブリッジ型点火器、とりわけ反応性ブリッジ型点火器に関する。
【０００２】
任意のブリッジ型点火器に適用することができるが、本発明並びに本発明の課題を、自動車のエアバッグおよびベルトテンショナをトリガするためのブリッジ型点火器に関連して説明する。
【０００３】
出願人には、抵抗層とその上に配置された反応層とからなるブリッジ型点火器が公知である。ここでは抵抗層が電流によって加熱される。同様に加熱された反応層は発熱反応し、その上にある火工技術的材料を賦活する。
【０００４】
上記公知のアプローチの欠点として、ブリッジ型点火器の電気抵抗ないし抵抗層の電気抵抗を、反応層の層厚並びに材料に依存しないで調整することができないという事実が判明した。なぜならこれら２つの層は電気的に相互に接触しているからである。従って反応性ブリッジ型点火器を点火するために所要の比較的大きなジュール熱を形成するために、比較的大きなエネルギー量が必要である。
【０００５】
さらに場合によっては複数の接着層が抵抗層と反応層との間に、機械的接着性を改善するために必要である。このことは製造コストを付加的に高める。
【０００６】
本発明の基礎とする課題は、火工技術的材料をできるだけ小さなエネルギー量で点火することができ、同時に点火ブリッジの抵抗を比較的に大きな領域にわたって調整することができ、反応層の層厚に依存しないようなブリッジ型点火器を提供することである。
【０００７】
発明の利点
本発明の基礎とする技術思想は、ブリッジ型点火器が、所定の電気抵抗を有する抵抗層と、電気絶縁層と、反応層と、火工技術的層とを有し、前記抵抗層は電流によって加熱可能であり、前記電気絶縁層は前記抵抗層の上に配置されており、かつ所定の伝熱性を有し、前記反応層は前記絶縁層の上に配置されており、ここで絶縁層は抵抗層に形成された熱を反応層に伝熱し、これにより反応層は発熱反応し、前記火工技術的層は反応層の上または上方に配置されており、反応層の発熱反応によって賦活可能であるように構成することである。
【０００８】
請求項１の特徴部分の構成を備える本発明のブリッジ型点火器は、公知の解決手段に対して、ブリッジの抵抗が大きな領域にわたって調整可能であり、反応層の層厚と材料に依存しないという利点を有する。従って抵抗層の電気抵抗だけがブリッジ型点火器の点火に対する必要エネルギー量を決定する。抵抗層と反応層とを絶縁層によって電気的に分離することにより、抵抗層の電気抵抗を反応層の材料特性および層厚に依存しないで調整することができる。
【０００９】
とりわけ絶縁層は同時に、抵抗層と反応層との間の接着層として用いることができる。そしてこのような接着層を形成するための付加的製造ステップが省略される。
【００１０】
絶縁層はさらに、抵抗層と反応層との間の拡散バリアとして使用することができる。このことにより反応層材料の原子および／またはイオンが抵抗材料へ拡散することが阻止される。
【００１１】
従属請求項には、請求項１に記載されたブリッジ型点火器の有利な発展および改善が記載されている。
【００１２】
有利な改善形態によれば、絶縁層は酸化層として、とりわけ酸化銅層または酸化シリコン層として構成されている。所定の厚さを有するこの層は良好な電気絶縁を保証し、同時に、抵抗層と反応層との間の熱的結合も保証する。
【００１３】
別の有利な改善形態によれば、絶縁層は約５０ｎｍから１００ｎｍの厚さを有する。この厚さは相応する材料に、この材料が所定の特性を満たすように適合しなければならない。
【００１４】
別の有利な改善形態によれば、抵抗層はとりわけパラジウムまたはニッケル−クロームからなる。
【００１５】
別の有利な改善形態によれば、反応層はとりわけジルコニウムまたはハフニウムからなる。
【００１６】
別の有利な実施形態によれば、抵抗層の上には接着層、例えばチタン層が配置されている。この接着層は、反応層ないし絶縁層を抵抗層の上で機械的に良好に接着するために用いる。もっとも有利な場合、絶縁層自体を抵抗層と反応層との間の接着層として用いる。これにより付加的な接着層の作製ステップを省略できる。
【００１７】
別の有利な実施形態によれば、反応パートナーが反応層の発熱反応のためにこれと共働する。このことにより付加的な熱量が解放され、この熱量は火工技術的材料の賦活に対して必要であり得る。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば、絶縁層を反応パートナーとして用いる。反応層は例えば酸化層との共働作用の際に発熱する。従って付加的な反応パートナーを作製する必要はない。
【００１９】
別の有利な実施形態によれば、反応層の上に反応パートナー、とりわけ酸化層が配置されている。この反応パートナーも同様に、反応層の発熱反応を開始するのに用いる。
【００２０】
別の有利な実施形態によれば、１つの多層構造のために複数の反応層と反応パートナーとが交互に設けられており、反応パートナーは相応する反応層の材料の酸化層として構成されている。このことによりサンドイッチ状の構造が得られ、このサンドイッチ状構造は反応表面が拡大されていることにより反応経過の改善に寄与する。
【００２１】
別の有利な実施形態によれば、絶縁層を抵抗層と反応層との間の拡散バリアとして用いる。
【００２２】
別の有利な実施形態によれば、電気的コンタクト面、例えばゴールドプレートが抵抗層の給電のためにこれと接続されている。コンタクト面の大きさ、形状および材料はもたらすべき所望の電気エネルギーに適合される。
【００２３】
別の有利な改善形態によれば、ブリッジ型点火器は基板、例えばシリコン基板、セラミック、プラスチック、または集積回路（ＩＣ）に配置される。ブリッジ型点火器を集積回路に配置する場合にはコンタクト面は必要ない。なぜなら、抵抗層には集積回路の電流供給によって電気エネルギーを供給できるからである。従って全体構造が簡素化され、コンパクトな構成部材が得られる。
【００２４】
別の有利な改善形態によれば、抵抗層はブリッジ状に構成されている。このことにより抵抗層の抵抗が上昇し、ジュール熱の発生が向上される。
【００２５】
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下に詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器の抵抗層の平面図である。
【００２７】
図２は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器の平面図である。
【００２８】
図３は、本発明の第１実施例による図２のブリッジ型点火器の断面図である。
【００２９】
図４は、本発明の第２実施例によるブリッジ型点火器の断面図である。
【００３０】
実施例の説明
図中、同じ参照符号は同じ素子または機能の同じ素子を表す。
【００３１】
図１は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器１の抵抗層３の平面図である。
【００３２】
抵抗層３はＨ形に構成されており、中央にブリッジを有する。このブリッジは２つの矩形面３１を相互に接続する。この矩形面３１は有利にはパラジウムまたはニッケル−クロームからなる。パラジウムは比較的に劣悪な接着特性を有しており、そのため抵抗層３の上には有利には接着層９が、絶縁層４ないし反応層５を抵抗層５の上に機械的に良好に接着するために配置されている。
【００３３】
ブリッジ３０は約１００ｎｍから１５０ｎｍの厚さと、約３０μｍから６０μｍの幅ないし長さ寸法を有している。
【００３４】
図２と図３は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器１の平面図ないし断面図を示す。
【００３５】
抵抗層３の面３１上にはコンタクト面１０，有利にはゴールドコンタクト面が電気エネルギーを供給するために設けられている。コンタクト面１０は有利には約３００μｍから５００μｍの寸法を有している。
【００３６】
抵抗層３のブリッジ３０の上には絶縁層４，有利には酸化層４が配置されている。絶縁層４は有利には酸化銅層または二酸化シリコン層として構成されており、約５０ｎｍから１００ｎｍの厚さを有する。もちろん他の絶縁材料を使用することもできる。重要なことは絶縁層４の寸法と厚さが、一方では抵抗層３と反応層５との間の良好な電気絶縁を保証し、他方ではこれらの層の間の良好な熱結合を保証するように選定されることである。
【００３７】
絶縁層４は付加的に、抵抗層３と反応層５との間の拡散バリアとして用いられる。これにより原子ないしイオンが一方の層から他方の層へ浮遊することがなく、材料特性が不利に変化することもない。
【００３８】
図３から分かるように、絶縁層４の上には反応層５が配置されている。この反応層は例えばジルコニウムまたはハフニウムからなり、約５００ｎｍから１μｍの厚さを有している。反応層５を過度に薄く選択してはならない。なぜなら十分に大きなエネルギー入力を行うことができないからである。
【００３９】
上に説明した構成は、図３から分かるように、基板２の上に配置されている。基板２は有利にはシリコン基板、二酸化シリコン基板、セラミック、プラスチック（ポリイミドシート）または集積回路として構成されている。基板２はその材料に依存して約１００μｍから５００μｍの厚さを有する。ここではさらに大きな厚さも例えばプラスチックの場合は有利である。
【００４０】
有利には基板２と抵抗層との間には接着層９が機械的接着を改善するために設けられている。
【００４１】
ブリッジ型点火器１が集積回路２に配置される場合は、抵抗層３への電気エネルギーの供給を、集積回路の電気供給線路を介して行うことができる。従ってコンタクト面１０はもはや不要である。
【００４２】
有利には図３から分かるように、電気エネルギーを、充電されたコンデンサとコンタクト面１０を介して抵抗層３上のもたらす。抵抗層３の電気抵抗に基づき、ジュール熱が流れる電流によって発生し、抵抗層は所定の温度まで発熱する。この温度は材料に依存して数１０００℃にまでなる。
【００４３】
絶縁層４によって反応層５は抵抗層３から電気的に分離されており、反応層５は電気的全体抵抗には関与しない。絶縁層４はとりわけ、抵抗層３で形成されたジュール熱を反応層５へさらに伝熱する。これに基づき反応層は発熱反応する。
【００４４】
図３から分かるように、反応層５の上には有利には反応パートナー６が設けられており、この反応パートナーは反応層５の発熱反応を賦活する。反応パートナー６は有利には酸化銅または酸化マンガンからなり、約１μｍから２μｍの厚さを有する。
【００４５】
反応パートナー６の上または上方には火工技術的材料（図示せず）が設けられており、この火工技術的材料は反応層５と反応パートナーとの発熱反応によって賦活可能である。
【００４６】
図４は、本発明の第２実施例によるブリッジ型点火器の断面を示す。
【００４７】
図２および図３による第１実施例との相違は、反応パートナー６に第２の反応層５０が設けられていることである。第２の反応層５の上にはさらに相応の第２の反応パートナーが設けられている。反応層と相応する反応パートナーの順序は任意に継続することができる。
【００４８】
この多層構造によって、反応表面ないし反応層５，５０と相応する反応パートナー６，６０との接合面が拡大し、反応速度が上昇する。
【００４９】
反応パートナー６，６０は有利には絶縁層４と同じ材料からなり、とりわけ相応する反応層５，５０の材料の酸化層として作製される。
【００５０】
火工技術的材料は、例えば約４００℃の発火温度を有するジルコニウム−パタシウム−過塩素酸塩（ＺＰＰ）として構成されている。
【００５１】
以下に数値例を挙げる。数Ωの電気抵抗を有する抵抗層３には、例えばコンデンサの放電によって約３Ａの電流が約１０μｓの時間の間、流れ、このときブリッジ３０を介して抵抗層３には３０００℃までの温度に形成される。
【００５２】
本発明を有利な実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに制限されるものではなく多種多様の変形が可能である。
【００５３】
とりわけ絶縁層４は、反応材料および／または抵抗材料の酸化層としても構成できる。
【００５４】
図４に示した多層構造は任意に拡張できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器の抵抗層の平面図である。
【図２】
図２は、本発明の第１実施例によるブリッジ型点火器の平面図である。
【図３】
図３は、本発明の第１実施例による図２のブリッジ型点火器の断面図である。
【図４】
図４は、本発明の第２実施例によるブリッジ型点火器の断面図である。

Claims (16)

1. 所定の電気抵抗を有する抵抗層（３）と、電気絶縁層（４）と、反応層（５）と、火工技術的層（７）とを有するブリッジ型点火器であって、
   前記抵抗層（３）は電流によって加熱可能であり、
   前記電気絶縁層（４）は前記抵抗層（３）の上に配置されており、かつ所定の伝熱性を有し、
   前記反応層（５）は前記絶縁層の上に配置されており、ここで絶縁層（４）は抵抗層（３）に形成された熱を反応層（５）に伝熱し、これにより反応層は発熱反応し、
   前記火工技術的層（７）は反応層の上または上方に配置されており、反応層（５）の発熱反応によって賦活可能である、
   ことを特徴とするブリッジ型点火器。
2. 絶縁層（４）は酸化層、とりわけ酸化銅層または二酸化シリコン層として構成されている、請求項１記載のブリッジ型点火器。
3. 絶縁層（４）は、約５０ｎｍから１００ｎｍの厚さを有する、請求項１または２記載のブリッジ点火器。
4. 抵抗層（３）はとりわけ、パラジウムまたはニッケル−クロームから構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
5. 反応層（５）はとりわけ、ジルコニウムまたはハフニウムから構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
6. 抵抗層（３）の上および／またはしたには接着層（９）、例えばチタン層が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
7. 絶縁層（４）は、抵抗層（３）と反応層（５）との間の接着層（９）として用いられる、請求項１から６までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
8. 反応パートナー（６）が反応層（５）の発熱反応のために、該反応層と共働する、請求項１から７までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
9. 絶縁層（４）は反応パートナー（６）として用いられる、請求項８記載のブリッジ型点火器。
10. 反応層（５）の上には反応パートナー（６）、とりわけ酸化層が配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
11. 多層構造のために、複数の反応層（５；５０）と反応パートナー（６；６０）とが交互に設けられており、
    ここで反応パートナー（６；６０）は相応する反応層（５；５０）の材料の酸化層として構成されている、請求項１０記載のブリッジ型点火器。
12. 絶縁層（４）は、抵抗層（３）と反応層（５）との間の拡散バリアとして用いられる、請求項１から１１までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
13. 電気的コンタクト面、例えば金プレートが抵抗層（３）の給電のために、該抵抗層と接続されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
14. ブリッジ型点火器は基板（２）、例えばシリコン基板または二酸化シリコン基板、セラミック、プラスチックまたは集積回路に配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のブリッジ型点火器。
15. 集積回路は抵抗層（３）に電気エネルギーを供給する、請求項１４記載のブリッジ型点火器。
16. 抵抗層（３）をブリッジ型に構成する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。