JP2005042945A

JP2005042945A - セラミック発熱体およびそれを用いたイグナイタ塞栓

Info

Publication number: JP2005042945A
Application number: JP2003200507A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ueda; 義明植田; Masakazu Yasui; 正和安井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】大きな温度差や空気に曝されても抵抗値がほとんど変化しない発熱体とこの発熱体を用いて長期信頼性に優れたイグナイタ塞栓を提供すること。
【解決手段】両主面間を貫通するとともに導電性物質３が両主面間を導通するように内側に設けられた複数の貫通孔２が形成され、一主面１ａ側に導電性物質３に電気的に接続された発熱体４が設けられて成るセラミック基板１と、このセラミック基板１の他主面１ｂに固着されるとともに導電性物質３を介して発熱体４に電気的に接続された複数のリードピン２８，２９とを具備しており、発熱体４は、メタライズ層から成るとともに導電性物質３との接続部Ｃがその残部よりも厚く形成されており、表面がセラミック層５で覆われているセラミック発熱体１０と、このセラミック発熱体１０を用いたイグナイタ塞栓２０。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアバッグシステムまたはシートベルトプリテンショナー用のガス発生器の電気式イグナイタ等に用いられるセラミック発熱体ならびにこのセラミック発熱体を用いたイグナイタ塞栓に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イグナイタ塞栓は車両に大きな衝撃が加わったときに、瞬時に大量のガスを発生させ、このガスによってエアバッグを極めて短時間に膨らませて搭乗者と車体との間の緩衝物として作用させたり、あるいはこのガスによってシートベルトのプリテンショナーを作動させ、これによってシートベルトを瞬時に巻き込んで搭乗者を拘束したりするためのガス発生器に使用され、ガス発生の起点となる点火器として機能するとともに発生したガスがガス発生器から漏れないようにするための栓となる。
【０００３】
従来、この種のイグナイタ塞栓としては、たとえば特許文献１に開示されるイグナイタ塞栓が知られている。以下、この従来のイグナイタ塞栓を図面に基づいて説明する。
【０００４】
図５の断面図および図５のＡ矢視図である図６に示されるように、イグナイタ塞栓２０は、両主面２１ａ，２１ｂ間を貫通する４つのスルーホール２２にタングステン（Ｗ）などの導電性物質２３を埋設するとともに一主面２１ａに発熱体２４を溶接により設けてなるセラミック基板２１と、このセラミック基板２１の他主面２１ｂにロウ付けにより固着されるとともに導電性物質２３を介して発熱体２４に電気的に接続され、かつ側部に係止用突起３０，３１を設けた２本のリードピン２８，２９を挿入する２つの穴部３３，３４を有するとともに１本のリードピン２８の係止用突起３０を１つの穴部３３に当接させて固着する環状のプレート３２と、セラミック基板２１の一主面２１ａおよび２本のリードピン２８，２９のコネクタ接続部２８ａ，２９ａを残して、セラミック基板２１、２本のリードピン２８，２９および環状のプレート３２を一体成形により埋設する樹脂製プラグ３５とを備えている。
【０００５】
セラミック基板２１は、図６に示すように、一主面２１ａに発熱体２４を電気的に接続するための金属層２５，２５を設けている。この金属層２５，２５は４つのスルーホール２２のうち近接する２つのスルーホール２２を一組として計二組のスルーホール２２にタングステン（Ｗ）などの導電性物質２３を埋設したものを、それぞれの金属層２５に接合し、かつ、二組の金属層２５の間にセラミック基板２１の中心点を通る一定間隙の抵抗値調整帯２６を有している。
【０００６】
発熱体２４は、車の衝突を検知したセンサにより発火回路が起動し、この回路を流れる発火電流によりジュール熱を発生し、これによって点火薬を発火させる機能を有するもので、この抵抗値調整帯２６の部分に取り付けられている。発熱体２４としては、ニクロム線と呼ばれるニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）を主成分とする合金の細線が使用され、金属層２５に一般的に溶接により接合されている。発熱体２４の線径は車両の車種毎に設定されている発火電流の大小により決まり、本従来例では線径２７μｍから３６μｍのニクロム線を使用したものが例示されている。また、発熱体２４として薄膜を使用できることも例示されている。
【０００７】
そして、イグナイタ塞栓２０の発熱体２４側には、点火薬、伝火薬、出力薬がこの順に発熱体２４上に配される。そして、発火回路が起動し、発熱体２４に発火電流が流れると、発熱体２４のジュール熱により点火薬が発火し、その後、伝火薬、出力薬へと燃焼が伝わり、出力薬の周囲に配されているガス発生剤に着火して大量のガスが発生しエアバッグを膨らませる仕組みとなっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３０８６８号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３９００号公報
【特許文献３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のイグナイタ塞栓では、発熱体２４の両端の溶接部を溶接中にセラミック基板２１上の金属層２５からその主成分であるタングステン（Ｗ）が発熱体２４に溶け込むことにより発熱体２４の溶接部が脆化することがあり、これにより数年から十数年に亘って車両が数十度の大きな温度差に日々繰り返し曝されるような地域で使用されると、この脆化した発熱体２４の溶接部にマイクロクラックが発生し、その結果発熱体２４の抵抗値が大きくなって、点火薬が発火する前に発熱体２４が断線してしまうといった問題があった。また、薄膜を用いて発熱体２４を形成する方法では、抵抗値は安定するものの加工コストが大幅に増加するという問題があった。
【０００９】
さらに、発熱体が空気に曝される構造であるため、発熱体の表面が空中の酸素や水分により酸化して抵抗値が変動するという問題があった。
【００１０】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、大きな温度差に繰り返し曝されても抵抗値がほとんど変化せず、空気に曝されて発熱体が酸化せずかつ安価な発熱体を提供し、長期信頼性に優れたイグナイタ塞栓を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック発熱体は、両主面間を貫通するとともに導電性物質が前記両主面間を導通するように内側に設けられた複数の貫通孔が形成され、一主面側に前記導電性物質に電気的に接続された発熱体が設けられて成るセラミック基板と、このセラミック基板の他主面に固着されるとともに前記導電性物質を介して前記発熱体に電気的に接続された複数のリードピンとを具備しており、前記発熱体は、メタライズ層から成るとともに前記導電性物質との接続部がその残部よりも厚く形成されており、表面がセラミック層で覆われていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のセラミック発熱体によれば、発熱体がメタライズ層から成るとともに表面がセラミック層で覆われていることより、発熱体の表面が周囲の空気に曝されることがなく、空気中の酸素により酸化されて発熱体の抵抗値が変化するのを防止することができる。このため、長期間にわたって安定に作動させることができる発熱体を得ることができる。
【００１３】
また、本発明のセラミック発熱体によれば、導電性物質が両主面間を導通するように内側に設けられた複数の貫通孔が形成され、一主面側に導電性物質に電気的に接続された発熱体が設けられて成るセラミック基板と、このセラミック基板の他主面に固着されるとともに導電性物質を介して発熱体に電気的に接続された複数のリードピンとを具備していることから、発熱体は貫通孔の内側に設けられた導電性物質を介してリードピンと外部発火回路とに電気的に接続されるので、発熱体部に周囲の空気が侵入しにくくなり、空気中の酸素により発熱体が酸化して発熱体の抵抗値が変化するのを防止することができる。このため、長期間にわたって安定に作動させることができる発熱体を得ることができる。
【００１４】
さらに、発熱体は導電性物質との接続部がその残部より厚く形成されていることから、接続部における電気的な接続の信頼性を向上させることができる。また、接続部における電気抵抗が低くなるので、瞬時に大きな発火電流が流れる時も問題なく電流を導通させることができるとともに、発熱体の発熱部分を中央付近とすることができるので、点火薬を確実に発火させることができる。
【００１５】
また、本発明のセラミック発熱体は、上記構成において、前記導電性物質は前記発熱体と同じ材料から成ることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明のセラミック発熱体によれば、発熱体と導電性物質とが同じ材料から成るときには、発熱体に導電性物質に含まれる異質の成分が混じることがないので、異質の成分が発熱体を劣化させる虞がなく、発熱体が長期間にわたって一定の性能を保持することが可能となる。また、導電性物質と発熱体を一体に形成することができるので、従来のＮｉ−Ｃｒから成る発熱体では必要であった発熱体の導電性物質への溶接が不要となり溶接部を溶接時に導電性物質の成分が発熱体に溶け込むことにより長期使用において発生していたクラックを防止することができる。よって発熱体を長期間にわたって安定に作動させることができ、発熱による点火薬の発火を確実に行なわせることができるものとなる。
【００１７】
また、本発明のセラミック発熱体は、上記構成において、前記セラミック層は厚さが５０乃至２５０μｍであることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のセラミック発熱体によれば、セラミック層の厚さが５０乃至２５０μｍであるときには、メタライズ層から成る発熱体の表面が空気中の酸素などに曝されることを十分防止できるので、発熱体が酸化されることがなく、かつ点火薬の発火を所定の時間内に発生させるように発熱体で発生した熱を伝えることができる。
【００１９】
また、本発明のイグナイタ塞栓は、上記構成のセラミック発熱体を用いたイグナイタ塞栓であって、前記セラミック基板の前記一主面および前記複数のリードピンのコネクタ用接続部を残して、前記セラミック基板および前記複数のリードピンを一体成形により埋設する樹脂製プラグを具備していることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のイグナイタ塞栓によれば、上記構成のセラミック発熱体を用いて、セラミック基板の一主面および複数のリードピンのコネクタ用接続部を残して、セラミック基板および複数のリードピンを一体成形により埋設する樹脂製プラグを備えていることから、セラミック発熱体が長期間にわたり安定に作動するので、長期信頼性に優れたイグナイタ塞栓を得ることができる。そして、車両の搭乗者の安全を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るイグナイタ塞栓の断面図、図２（ａ），（ｂ）は、図１の要部拡大断面図である。
【００２２】
本実施形態に係るセラミック発熱体１０は、両主面１ａ，１ｂ間を貫通する複数の貫通孔２が形成され、複数の貫通孔２の内側に両主面１ａ，１ｂ間を導通するように導電性物質３が設けられ、一主面１ａ側に導電性物質３に電気的に接続された発熱体４が設けられて成るセラミック基板１と、このセラミック基板１の他主面１ｂに固着されるとともに導電性物質３を介して発熱体４に電気的に接続された複数のリードピン２８，２９とを具備しており、発熱体４は、メタライズ層から成るとともに表面がセラミック層５で覆われているものである。
【００２３】
このセラミック発熱体１０によれば、発熱体４は、表面がセラミック層５で覆われた密閉構造となっているので、発熱体４が空気中の酸素などに曝されて次第に酸化し、その結果抵抗値などの性能が変化するのを防止して長期間にわたって安定に作動するものを得ることができる。
【００２４】
また、リードピンをセラミック基板を貫通させて発熱体４に接続させるような構造においては、セラミック基板とリードピンの熱膨張係数が異なるため、長期の温度変化によってリードピンとセラミック基板との接続部に隙間が生じ、気密性が保たれない場合があるのに対し、本発明のセラミック発熱体１０によれば、発熱体４は導電性物質３を介してリードピン２８，２９に接続されているので、発熱体４部分の気密性を長期間にわたって安定に保つことができる。
【００２５】
セラミック層５とセラミック基板１としては、例えば、焼成後の厚さがそれぞれ０．１ｍｍ、１．５ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）含有量が８５重量％、熱伝導率が１２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のアルミナ質焼結体が用いられる。このアルミナ質焼結体に用いるアルミナは、例えば、Ａ４４０，Ａ４７３（京セラ（株）製の材質番号）が好ましい。
【００２６】
なお、セラミック層５の厚さは、５０μｍ乃至２５０μｍとすることが好ましい。厚さを５０μｍ未満とすると、発熱体４が発熱したときにセラミック層５の強度が不十分なためセラミック層５がはじけ飛んでしまい、これに伴って発熱体４が断線して、その結果確実に点火薬を発火させることができない場合がある。セラミック層５の厚さを２５０μｍより厚くすると、メタライズ層からなる発熱体４で発生した熱を所定の短時間（０．５ミリ秒程度）内にセラミック層５の外表面に伝熱することができなくなる傾向があり、セラミック層５の外表面に配された点火薬を所定時間内に発火させることができない場合がある。
【００２７】
この点火薬の発火はセラミック層５を介して発熱体４の発する熱が伝わるからであるが、実験を重ねた結果、セラミック層５を介しない場合に比較して発火のタイミングが数％程度の誤差範囲に納まり、本発明のイグナイタ塞栓２０が正常に作動することが明らかになっている。
【００２８】
導電性物質３は複数の貫通孔２の内面に被着しても良いし、複数の貫通孔２の内側を充填するように設けても良い。また、複数の貫通孔２は発熱体４の両側にそれぞれ１つを設け、この２つの貫通孔２を一組として用いるようにしても良いし、発熱体４の両側にそれぞれ２つ以上の貫通孔２を設けるようにしても良い。この場合、導電性物質３と発熱体４との電気的な接続をより確実に行なうことができる。
【００２９】
導電性物質３の材料としては、発熱体４に用いたものと同一の導電材料を用いるのが好ましく、セラミック基板１の形成時にペースト状態で複数の貫通孔２の内側に設けられる。この材料としては、従来用いられているタングステン（Ｗ）以外にモリブデン（Ｍｏ）、Ｗ−Ｍｏ合金などが使用でき、また、いずれの材料においても発熱体４となるメタライズ層を形成できる。
【００３０】
導電性物質３と発熱体４に同じ導電材料を用いたときには、導電性物質３および発熱体４を形成するときにメタライズ層のそれぞれのペースト成分が混じり合っても異質の成分が混在することが無くなるのでより好ましい。これにより、発熱体４の電気抵抗値などの性能を所要のものとすることが容易となり、また、異質の成分が混在することにより発熱体４が長期間にわたって次第に劣化する原因を取り除くことができる。さらに従来のイグナイタ塞栓のように、Ｎｉ−Ｃｒからなる発熱体を溶接によって取付けるときに、金属層の成分がＮｉ−Ｃｒ線に溶け込み、発熱体が脆化するということも無い。
【００３１】
セラミック基板１は、本実施の形態では図２（ａ），（ｂ）に示すように、発熱体４を形成するためのＷを主成分とするペーストの印刷層がスクリーン印刷により形成され、また発熱体４は、焼成後の抵抗値が例えば２±０．２Ωの範囲内になるように印刷時に厚さ、幅が調整される。また、発熱体４の形成方法は、スクリーン印刷の他にペーストを別途用意したフィルム上に所定形状に印刷した後にこれを転写する方法や予め所定厚さ、形状に調整した導体膜を貼りつけてこれを焼き付けることによっても形成することができる。
【００３２】
発熱体４の焼成後の抵抗値を求めるためには、ペーストを焼成後に得られる抵抗値のデータを基に、印刷時の発熱体４部分の厚さおよび形状を決めればよい。また、ペーストの成分である金属粉末の粒径や混合割合によっても抵抗値を調整することができる。
【００３３】
発熱体４は、図１のＡ矢視図を示す図３に示すように、例えば、つづら折り状に印刷される。発熱体４の抵抗値が例えば２±０．２Ωとするためには、つづら折り部分の印刷時の幅、長さを印刷するペーストについて適宜設定すれば良い。また、発熱体４の形状としてはつづら折り状の他にも、発熱体４の一端を渦の中心とし、他端を渦の終端としたスパイラル状にしても良い。
【００３４】
また、発熱体４の導電性物質３との接続部Ｃは、図２（ａ）に示すように発熱体４の中心付近などの残部より厚く形成しており、その結果十分なペーストを供給できるので接続部Ｃにおける電気的な接続の信頼性を高くすることができる。接続部Ｃを厚く形成するには、印刷を２回に分けて行い、まず、発熱体４となるペーストのパターンを形成しておき、その後粘度を高めにした接続部Ｃ形成用の接続用導体となるペーストを発熱体４となるパターンから導電性物質３の先端にかけて重ねて印刷して接続部Ｃの厚みを大きくすることができる。また、図２（ｂ）に示すように導電性物質３の先端が凹んでいる場合にもこの方法によって、導電性物質３の先端に厚い接続用導体を形成することができる。
【００３５】
これにより、接続部Ｃにおいて発熱体４に連続した接続用導体の厚さが厚くなるので、接続部Ｃの電気抵抗が低くなる。その結果、イグナイタ塞栓２０を作動させる時に瞬時に大きな発火電流が流れても接続部Ｃにおいて問題なく電流を流すことができるとともに、接続部Ｃにおける発熱を少なくし、発熱体４の中央付近に発熱を集中させることができて、点火薬を確実に発火させることができる。発熱体４と導電性物質３との接続部Ｃは、図２（ｂ）に示すように導電性物質３の先端を凹状とし、これを埋めるように接続用導体が厚くなっている形態としてもよい。
【００３６】
発熱体４の厚さは、接続部Ｃ以外の発熱部４の残部では例えば１５μｍ程度とし、導電性物質３との接続部Ｃでは３０μｍ程度とすれば、接続部Ｃでの電気抵抗値が発熱部の抵抗値の２分の１程度となって接続部Ｃにおける発熱を２分の１程度に少なくすることができるので点火薬の発火に影響しなくなるとともに断線を防止し、よって発熱部に確実に電流を送り込むことができる。
【００３７】
また、発熱体４の発熱部よりも厚く形成されている接続部Ｃの範囲は、発熱体４の下に位置する導電性物質３の先端の中心位置から最低でも導電性物質３の先端の端までの範囲とし、好ましくは導電性物質３の先端の径の１．５〜３倍の範囲とすればよく、その場合たとえ製造時に印刷ずれが発生したとしても確実に導電性物質３と発熱体４とを電気的に接続できる。また、発熱体４を厚く形成するには例えばペーストの粘度を大きくするなどの方法によってもよい。
【００３８】
セラミック基板１の他主面１ｂには、複数の貫通孔２の導電性物質３と電気的に接続する電極となるメタライズ層６を一主面１ａの発熱体４となるメタライズ層と同様に設けておく。そして、このメタライズ層６にリードピン２８，２９を例えばＡｇロウ（ＢＡｇ８：ＪＩＳＺ３２６１）などのろう材で接続し固定する。リードピン２８，２９としては、例えば４２アロイ合金や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金などが使用可能である。
【００３９】
次に、本実施の形態におけるセラミック基板１の製造方法について説明する。先ず、焼成後の厚さが例えば１ｍｍのセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートという）と呼ばれる未焼成のシート状のアルミナ質焼結体となる成形体に、複数の貫通孔２を所定間隔をおいて発熱体４の片側に２本として両側に計４本の貫通孔２を形成した後、焼成後において貫通孔２内に導電性物質３が充填されるようにＷを主成分とするペーストを充填する。次に、この成形体における片面にペーストによりそれぞれの一組の導電性物質３の上端を包含する電極部分となるメタライズ層のペーストと発熱部分となるメタライズ層のペーストをスクリーン印刷法により形成する。
【００４０】
このとき、発熱部分となるメタライズ層を形成するためのペーストの印刷層を予め成形体上に精度良く形成しておき、次いでこの印刷層の両端からそれぞれの導電性物質３の上端に接続するようにベタ塗りで電極部分としてのメタライズ層となるペースト印刷層を形成しても良い。
【００４１】
さらに、この成形体の他主面にリードピン２８，２９を接続するための電極としてのメタライズ層となるペーストを導電性物質３の端部を包含するようにしてスクリーン印刷する。
【００４２】
次に、この焼成後の厚さが１ｍｍの成形体上に、セラミック層５となる焼成後の厚さが０．１ｍｍのグリーンシートを加熱しながらプレスすることで積層体となし、次いで、この積層体を所定形状に切断し、最後に約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、複数の貫通孔２内にＷ粉末を主成分とする導電性物質３が埋設され、またセラミック基板１の上面にメタライズ層から成る発熱体４を有するとともに、セラミック基板１の下面に、Ｗからなる電極となるメタライズ層６が形成された絶縁体が得られる。
【００４３】
次に、メタライズ層６にリードピン２８，２９を接合するためのニッケルメッキを施した後、リードピン２８，２９をメタライズ層６にろう材等で接合固定し、さら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。これにより、本発明のセラミック発熱体１０を得た。
【００４４】
さらに、セラミック層５およびリードピン２８，２９のセラミック基板１に接続された一端と反対の一端側のコネクタ用接続部２８ａ，２９ａを残して、セラミック基板１、リードピン２８，２９を一体成型により埋設する樹脂製プラグ３５を備えることにより本発明のイグナイタ塞栓２０が得られる。
【００４５】
図４は、本発明のイグナイタ塞栓２０を組み付けたガス発生器５０を示す。図４に示すように、イグナイタ塞栓２０のセラミック層５側には、出力カップ４０が取り付けられる。出力カップ４０内には、点火薬、伝火薬、出力薬がこの順にセラミック層５上に配されている。また、イグナイタ塞栓２０の側面は、Ｏリング４１と共にアルミニウム製のボディ４２の凹部４２ａ内に取り付けられ、ボディ４２のかしめ部４２ｄによってボディ４２に固定されている。そして、リードピン２８，２９のコネクタ用接続部２８ａ，２９ａが脚部３７と共にボディ４２の穴部４２ｃを貫通して凹部４２ｂ内に突出している。
【００４６】
また、出力カップ４０側には、外側ケース４３が取り付けられている。外側ケース４３内にはガス発生剤４４が配されている。外側ケース４３にはポート４５が設けられている。また、ポート４５の内側には、塞板４６が配されている。さらに、外側ケース４３の開口部は、ボディ４２のかしめ部４２ｄによってボディ４２に固定されている。
【００４７】
そして、発火回路が起動し、発熱体４に発火電流が流れると、発熱体４のジュール熱によりセラミック層５が熱せられて点火薬に着火し、その後、伝火薬、出力薬へと燃焼が伝わり、出力薬の周囲に配されているガス発生剤４４に着火して大量のガスが発生し、エアバッグを膨らませる仕組みとなっている。
【００４８】
このガス発生器を車のエアバッグに装備したときには、冬季の低温から夏期の高温までの温度変化が加わっても、本発明のイグナイタ塞栓２０にセラミック発熱体１０が用いられているので、長期にわたって安定して作動するガス発生器を得ることができる。
【００４９】
なお、本発明のイグナイタ塞栓２０において、図１に示す環状のプレート３２を用いてリードピン２８を固定しても良い。この構造においては、複数のリードピン２８，２９の少なくとも一本の側部に係止用突起３０，３１を形成し、また環状のプレート３２にはこれらリードピン２８，２９をそれぞれ挿入する穴部３３，３４を設けるとともに例えば係止用突起３０を１つの穴部３３の周囲に当接させて固着する。さらに環状のプレート３２の外径Ｄはガス発生器のボディ４２の穴部４２ｃの内径ｄより大きいものとする。この構造とすることにより、温度上昇により樹脂製プラグ３５が軟化しても、環状のプレート３２がボディ４２の穴部４２ｃから抜けることを防止することができる。
【００５０】
本発明のセラミック発熱体１０は、イグナイタ塞栓２０用途以外に、その他のスポット急速加熱を要する装置に使用できる。例えば、小型ヒーター、局所加熱ができる化学反応の実験器具、タバコのライターやガス，灯油機器のイグナイタ等に使用できる。
【００５１】
【実施例】
本発明のイグナイタ塞栓の実施例を以下に説明する。
【００５２】
図１、図２に示したイグナイタ塞栓２０を以下のように構成した。すなわち、セラミック基板１の焼成後の厚さを１．５ｍｍとし、セラミック層５の厚さを０．０２５，０．０５，０．０７５，０．１，０．１５，０．２，０．２２５，０．２５，０．２７５ｍｍとした各種サンプルをそれぞれ１０個ずつ作製した。このとき、発熱体４となるメタライズ層の発熱部分の厚さを１５μｍ、接続部Ｃの厚さを３０μｍとし、３ｍｍの長さで焼成後に２Ωとなるように幅を調整して形成し、スクリーニングを行なって焼成後の抵抗値が２±０．２Ωという範囲内に入っているものをセラミック層５のそれぞれの厚さのものについて各２０個ずつ用意した。
【００５３】
次いで、これらのサンプルに１アンペアの電流を流してセラミック層５の表面がイグナイタ塞栓２０の発火に必要な５００℃に達するまでの時間を計測した。この時間はエアバッグの起動に必要な０．５ｍｓ（ミリ秒）を基準とし、セラミック層５の厚さが０．０５〜０．２７５ｍｍで各２０個ずつ用意した上記サンプル全てがこれを上回る場合には合格品とし、１個でもこの時間を超えたサンプルがあれば不合格品とした。評価結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】

【００５５】
表１において、評価結果の欄には、合格品には○印を、不合格品または作動不良品には×印を付して示している。
【００５６】
表１より、本発明のイグナイタ塞栓２０はセラミック層５の厚さが０．０５乃至０．２５ｍｍであればガス発生器５０をタイミング良く作動させることができることが明らかになった。
【００５７】
セラミック層５の厚さが０．０５μｍより薄い０．０２５μｍのサンプルにおいては、セラミック層５がはじけるとともに発熱体４がはじけてしまい、点火薬に点火することができなくなって、イグナイタ塞栓２０としての十分な性能が得られなかった。また、厚さが０．２５ｍｍより厚い０．２７５ｍｍのサンプルにおいてはセラミック層５の表面温度が規定時間である０．５ｍｓ以内に５００℃に達しないものが２０個中２個あり、不合格品となった。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、本発明ではセラミック発熱体の材質をアルミナセラミックスとして説明したが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックスなどの良熱伝導体であれば、さらに確実に点火薬を発火させることができる信頼性の高いセラミック発熱体を構成できる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のセラミック発熱体によれば、発熱体がメタライズ層から成るとともに表面がセラミック層で覆われて気密構造とされていることより、発熱体の表面が空気中の酸素などに曝されて酸化し発熱体の抵抗値が変動したりすることを防止することができる。
【００６０】
また、本発明のセラミック発熱体によれば、導電性物質が両主面間を導通するように内側に設けられた複数の貫通孔が形成され、一主面側に導電性物質に電気的に接続された発熱体が設けられて成るセラミック基板と、このセラミック基板の他主面に固着されるとともに導電性物質を介して発熱体に電気的に接続された複数のリードピンとを具備していることから、発熱体は貫通孔の内側に設けられた導電性物質を介してリードピンと外部発火回路とに電気的に接続されるので、発熱体部に周囲の空気が侵入しにくくなり、空気中の酸素により発熱体が酸化して発熱体の抵抗値が変化するのを防止することができる。このため、長期間にわたって安定に作動させることができる発熱体を得ることができる。
【００６１】
さらに、発熱体は導電性物質との接続部がその残部より厚く形成されていることから、接続部における電気的な接続の信頼性を向上させることができる。また、接続部における電気抵抗が低くなるので、瞬時に大きな発火電流が流れる時も問題なく電流を導通させることができるとともに、発熱体の発熱部分を中央付近とすることができるので、点火薬を確実に発火させることができる。
【００６２】
また、本発明のセラミック発熱体によれば、上記構成において、導電性物質と発熱体とが同じ材料から成るときには、発熱体に導電性物質に含まれる異質の成分が混じることがないので、異質の成分が発熱体を劣化させる虞がなく、発熱体が長期間にわたって一定の性能を保持することが可能となる。また、導電性物質と発熱体を一体に形成することができるので、従来のイグナイタ塞栓で行われていたＮｉ−Ｃｒから成る発熱体の導電性物質への溶接が不要となり、溶接部を溶接時に導電性物質の成分が発熱体に溶け込むことにより長期使用において発生していたクラックを防止することができる。よって発熱体を長期間にわたって安定に作動させることができ、発熱による点火薬の発火を確実に行なわせることができるものとなる。
【００６３】
また、本発明のセラミック発熱体によれば、上記構成において、セラミック層は厚さが５０乃至２５０μｍであるときには、メタライズ層から成る発熱体の表面が空気中の酸素などに曝されることを十分防止できるので、発熱体が酸化されることがなく、かつ点火薬の発火を所定の時間内に発生させるように発熱体で発生した熱を伝えることができる。
【００６４】
また、本発明のイグナイタ塞栓によれば、上記構成のセラミック発熱体を用いて、セラミック基板の一主面および複数のリードピンのコネクタ用接続部を残して、セラミック基板および複数のリードピンを一体成形により埋設する樹脂製プラグを具備していることから、セラミック発熱体が長期間にわたり安定に作動するので、長期信頼性に優れたイグナイタ塞栓を得ることができる。そして、車両の搭乗者の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイグナイタ塞栓について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のイグナイタ塞栓の実施の形態の例を示す要部拡大断面図である。
【図３】図１のイグナイタ塞栓のＡ矢視図である。
【図４】本発明のイグナイタ塞栓を用いたガス発生器を示す断面図である。
【図５】従来のイグナイタ塞栓の断面図である。
【図６】図５のイグナイタ塞栓のＡ矢視図である。
【符号の説明】
１：セラミック基板
１ａ：一主面
１ｂ：他主面
２：貫通孔
３：導電性物質
４：発熱体
５：セラミック層
Ｃ：接続部
１０：セラミック発熱体
２０：イグナイタ塞栓
２８，２９：リードピン
２８ａ，２９ａ：リードピンのコネクタ用接続部
３５：樹脂製プラグ

Claims

両主面間を貫通するとともに導電性物質が前記両主面間を導通するように内側に設けられた複数の貫通孔が形成され、一主面側に前記導電性物質に電気的に接続された発熱体が設けられているセラミック基板と、該セラミック基板の他主面に固着されるとともに前記導電性物質を介して前記発熱体に電気的に接続された複数のリードピンとを具備しており、前記発熱体は、メタライズ層から成るとともに前記導電性物質との接続部がその残部よりも厚く形成されており、表面がセラミック層で覆われていることを特徴とするセラミック発熱体。
前記導電性物質は前記発熱体と同じ材料から成ることを特徴とする請求項１記載のセラミック発熱体。
前記セラミック層は厚さが５０乃至２５０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセラミック発熱体。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック発熱体を用いたイグナイタ塞栓であって、前記セラミック基板の前記一主面および前記複数のリードピンのコネクタ用接続部を残して、前記セラミック基板および前記複数のリードピンを一体成形により埋設する樹脂製プラグを具備していることを特徴とするイグナイタ塞栓。