JP2006010132A - Igniter of gas generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an igniter of a gas generator superior in protective performance against discharge of static electricity. <P>SOLUTION: This igniter for the gas generator used for an air bag, includes a base board, a bridge part having an electric bridge structure of a thin film arranged on this base board by electric insulation, a pad part arranged on the base board, having the same structure as the bridge part, having the area larger than the bridge part and connected to respective end parts of the bridge part, and a pair of electric conductive lands superposed on respective these pad parts, separately arranged so as to expose the bridge part and connected to a power source; and is formed so that the contour of the four corners of a connecting part of the bridge part and the pad part has a radius of curvature of 5 μm to 100 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車の乗客を保護するエアバッグ等のガス発生器の点火装置に関するものである。特に、本発明は、静電気放電による誤爆に対する耐性を有したSCB(Semiconductor Bridge)からなる起爆装置として機能する点火装置に関する。   The present invention relates to an ignition device for a gas generator such as an air bag for protecting passengers of an automobile. In particular, the present invention relates to an ignition device that functions as an initiation device composed of an SCB (Semiconductor Bridge) having resistance to erroneous explosion due to electrostatic discharge.

一般的には、SCBとは蒸着等の半導体技術を用いて製造されたブリッジを総称するものであるが、その構造は引用文献1に開示されている。すなわちブリッジ部よりも相対的に大きな面積を有する間隔を置いて配置された2つのパッド部と、これらのパッド部の間に延在するブリッジ部とを有し、パッド部には電気的接点の役割を果たす金属性のランドが重ねられている。これらのパッド部とブリッジ部とは、直線的に接続されるため、ブリッジ部とパッド部の接続部分の輪郭は、直線が交わる隅部を有するものがある。   In general, SCB is a generic term for bridges manufactured by using semiconductor technology such as vapor deposition, and the structure thereof is disclosed in Reference Document 1. That is, it has two pad parts arranged with a space having a relatively larger area than the bridge part, and a bridge part extending between these pad parts, and the pad part has electrical contacts. Metallic lands that play a role are superimposed. Since the pad portion and the bridge portion are connected in a straight line, the outline of the connection portion between the bridge portion and the pad portion has a corner where the straight lines intersect.

また、引用文献2に開示されているように点火起爆剤としては、静電気による誤爆を防ぐために、ブリッジと並列にバリスタやキャパシタ、ダイオード等を設置して、フィルター回路を構成し、かつブリッジ部とパッド部との境界部分の輪郭は、直線が交わる隅部を有するものがある。   Further, as disclosed in the cited document 2, as an ignition initiator, in order to prevent erroneous explosion due to static electricity, a varistor, a capacitor, a diode, etc. are installed in parallel with the bridge to constitute a filter circuit, and Some of the outlines of the boundary portions with the pad portions have corners where straight lines intersect.

さらに、ホトエッチングフィラメントを用いた点火起爆装置として引用文献3に開示されているように静電気誤爆を防ぐために0.7mm以上の曲率半径を有する曲線でブリッジを構成したものがある。
米国特許6,324,979号明細書 特開2000-108838号公報 米国特許6,408,758号明細書
Further, as disclosed in Reference 3 as an ignition initiation device using a photo-etching filament, there is one in which a bridge is configured with a curve having a radius of curvature of 0.7 mm or more in order to prevent an electrostatic explosion.
US Pat. No. 6,324,979 JP 2000-108838 A US Pat. No. 6,408,758

しかしながら、引用文献1に開示されたSCBの構造においては、ブリッジ部に静電気などが印加されると、パッド部との接続部分の隅部では電流密度が高くなり、局部的な温度上昇を引き起こすことになり、誤爆の可能性がある等の問題を起こすことになる。   However, in the SCB structure disclosed in Cited Document 1, when static electricity is applied to the bridge portion, the current density increases at the corner of the connection portion with the pad portion, causing a local temperature increase. This causes problems such as the possibility of accidental explosions.

また、引用文献2に開示された装置においては、静電気での誤爆を防ぐために、バリスタやキャパシタ、ダイオード等をブリッジ部と並列に設置し、フィルター回路を構成することで静電気による誤爆を防ぐことを目的にしているが、ブリッジ部とパッド部との境界部分の輪郭には、直線が交わる隅部を有しているので、この隅部に電流が集中し、静電気による隅部からの発火の可能性があり、静電気対策として十分ではない。   In addition, in the apparatus disclosed in the cited document 2, in order to prevent erroneous explosion due to static electricity, a varistor, a capacitor, a diode, etc. are installed in parallel with the bridge portion, and a misfire due to static electricity is prevented by configuring a filter circuit. Although it is aimed, the outline of the boundary part between the bridge part and the pad part has a corner where straight lines intersect, so that current concentrates on this corner and ignition from the corner due to static electricity is possible Is not sufficient as a countermeasure against static electricity.

さらに引用文献3に開示されたホトエッチングフィラメントを用いた点火起爆装置では0.7mm以上の曲率半径を有する曲線状に構成しているが、SCB等の低エネルギー着火を行う分野では、一般的にブリッジのサイズが数十μmの四角形を有するような小さなものであり、曲率半径0.7mm以上の外側輪郭で回路を構成すると、ブリッジ部が相対的に小さく、エネルギーの集中を効率よく行うことができず低エネルギーでの着火(数百μJ以下)を達成できなくなるという問題を有している。また、半導体ブリッジの点火装置はその1辺が0.85mmと非常に小さいため、0.7mm以上の曲率半径でこのサイズの基台に収めることは実質的に無理であるという問題を生じていた。   Further, the ignition initiation device using the photoetching filament disclosed in the cited document 3 is configured in a curved shape having a radius of curvature of 0.7 mm or more. However, in the field of low energy ignition such as SCB, a bridge is generally used. If the circuit is configured with an outer contour with a radius of curvature of 0.7 mm or more, the bridge part is relatively small and energy cannot be concentrated efficiently. There is a problem that low energy ignition (several hundred μJ or less) cannot be achieved. In addition, since the semiconductor bridge ignition device has an extremely small side of 0.85 mm, there is a problem that it is practically impossible to fit the base of this size with a radius of curvature of 0.7 mm or more.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、静電気放電に対する保護性に優れたガス発生器の点火装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas generator ignition device excellent in protection against electrostatic discharge.

上記目的を達成するために、本発明のガス発生器の点火装置は、エアバッグ等に用いられるガス発生器のための点火装置であって、この点火装置が、
基板と、
該基板上に電気絶縁されて配置された薄膜の電気ブリッジ構造を有するブリッジ部と、
基板上に配置されかつブリッジ部と同じ構造を有するとともに、前記ブリッジ部よりも大きな面積を有して前記ブリッジ部の各端部に接続されたパッド部と、
該パッド部の各々の上に重ねられかつ前記ブリッジ部を露出させるように離隔して配置されるとともに、電源に接続される一対の電気伝導性ランドと、を含み、
ブリッジ部とパッド部との接続部分の四隅の輪郭が5μm〜100μm、好ましくは5μm〜50μmの曲率半径を有するように形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ignition device for a gas generator according to the present invention is an ignition device for a gas generator used for an air bag or the like,
A substrate,
A bridge portion having a thin-film electrical bridge structure disposed electrically insulated on the substrate;
A pad portion disposed on the substrate and having the same structure as the bridge portion, and having a larger area than the bridge portion and connected to each end of the bridge portion;
A pair of electrically conductive lands overlaid on each of the pad portions and spaced apart to expose the bridge portion, and connected to a power source,
The four corners of the connecting portion between the bridge portion and the pad portion are formed so as to have a radius of curvature of 5 μm to 100 μm, preferably 5 μm to 50 μm.

このようなガス発生器のための点火装置において、ブリッジ部が燃料層とその上に重ねられた抵抗層とを含み、前記燃料層が高温において互いに反応する反応性金属と反応性絶縁物とを重ね合わせた層を少なくとも2層以上組合せてなり、そして、反応性絶縁物が前記反応性金属よりも大きな抵抗率を有することを特徴とする。このような構成を採用することにより、発生プラズマが大きくなり着火信頼性が向上する。   In such an ignition device for a gas generator, a bridge portion includes a fuel layer and a resistance layer superimposed thereon, and the fuel layer includes a reactive metal and a reactive insulator that react with each other at a high temperature. It is characterized in that at least two superposed layers are combined, and the reactive insulator has a higher resistivity than the reactive metal. By adopting such a configuration, the generated plasma is increased and the ignition reliability is improved.

上記ガス発生器の点火装置においては、基板がシリコンからなり、このシリコン中にダイオードを設けるとともに、このダイオード上にランドが設置されかつ電気的に導通されていることを特徴とする。このような構成を採用することにより、静電気による誤作動をより確実に防止できる。   In the gas generator ignition device, the substrate is made of silicon, a diode is provided in the silicon, and a land is installed on the diode and is electrically connected. By adopting such a configuration, malfunction due to static electricity can be prevented more reliably.

また、ガス発生器の点火装置においては、ダイオードのブレークダウン電圧がブリッジ部の完全着火電圧よりも高いことを特徴とする。このような構成を採用することにより、着火性能を落さずに静電気による誤作動をより確実に防止できる。   In the gas generator ignition device, the breakdown voltage of the diode is higher than the complete ignition voltage of the bridge portion. By adopting such a configuration, it is possible to more reliably prevent malfunction due to static electricity without reducing the ignition performance.

また、上記のようなガス発生器の点火装置においては、燃料層の反応性金属と反応性絶縁物がそれぞれ、チタンとボロンであることを特徴とする。このような構成を採用することにより、着火信頼性を更に向上させることができる。   In the gas generator ignition device as described above, the reactive metal and the reactive insulator of the fuel layer are titanium and boron, respectively. By adopting such a configuration, the ignition reliability can be further improved.

このようなガス発生器の点火装置においては、抵抗層が燃料層の反応性金属と同じ材質の金属からなり、燃料層の最上部の層が反応性金属からなるようにして、抵抗層を兼ねることを特徴とする。このような構成を採用することにより、製造効率がより向上する。   In such a gas generator ignition device, the resistance layer is made of the same material as the reactive metal of the fuel layer, and the uppermost layer of the fuel layer is made of the reactive metal so that it also serves as the resistance layer. It is characterized by that. By adopting such a configuration, manufacturing efficiency is further improved.

さらに上記ガス発生器の点火装置においては、点火装置のアッセンブリにおけるヘッダー内には、エネルギー材料充填物が点火装置に接して設けられていることを特徴とする。このような構成が、もっとも効率的な構成となる。   Further, in the ignition device for the gas generator, an energy material filling is provided in contact with the ignition device in a header of the ignition device assembly. Such a configuration is the most efficient configuration.

上記のようなガス発生器の点火装置は、マイクロガスジェネレータまたはインフレータに用いられることを特徴とする。このような用途が本発明のガス発生器の最も好適な用途である。   The gas generator ignition device as described above is used for a micro gas generator or an inflator. Such a use is the most suitable use of the gas generator of the present invention.

本発明による上記構成のガス発生器の点火装置は、パッド部とブリッジ部との接続部の四隅の輪郭が5μm〜100μmの曲率半径を有するように形成されているので、従来のSCBからなる点火装置における直線と直線が交わる隅部で発生する局部的な電流集中と、それにより隅部に集中していた温度が曲線部全体に分散されて静電気印加時の最高温度が低くなり、隅部の温度上昇が大幅に緩和される。これにより、同じエネルギーの静電気が印加された場合でも、ブリッジ部の隅部における火薬の発火温度に達しにくく、静電気に対する耐性を向上させることができる。   In the ignition device for a gas generator having the above-described configuration according to the present invention, the contours of the four corners of the connection portion between the pad portion and the bridge portion are formed to have a curvature radius of 5 μm to 100 μm. The local current concentration that occurs at the corner where the straight line intersects the straight line in the device, and the temperature concentrated at the corner is dispersed throughout the curved portion, and the maximum temperature when static electricity is applied is lowered. The temperature rise is greatly reduced. Thereby, even when static electricity of the same energy is applied, it is difficult to reach the firing temperature of the explosive at the corner of the bridge portion, and resistance to static electricity can be improved.

また、上記構成のガス発生器の点火装置においては、パッド部とブリッジ部との接続部分が曲率半径5μm以上の曲線であるために、ブリッジのサイズが数十μmのものであっても、低エネルギー着火を実質的に害することなく静電気に対する耐性を向上させることができる。   Further, in the gas generator ignition device having the above-described configuration, since the connection portion between the pad portion and the bridge portion is a curve having a curvature radius of 5 μm or more, even if the bridge size is several tens of μm, it is low. Resistance to static electricity can be improved without substantially damaging energy ignition.

また、本発明による点火装置においては、基板にシリコンを用い、そこにダイオードを形成し、このダイオードとブリッジ部が電気的に並列に接続されるので、静電気放電による誤作動を防ぐことができ、その安全性を著しく向上させるという効果を奏する。   Moreover, in the ignition device according to the present invention, silicon is used for the substrate, a diode is formed therein, and the diode and the bridge portion are electrically connected in parallel, so that malfunction due to electrostatic discharge can be prevented, There is an effect that the safety is remarkably improved.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態によるガス発生器の点火装置10は、図1および図2に示すように、半導体ブリッジからなるものであり、シリコン16の上に酸化シリコン14の層を重ねてなる基板12、この基板12上に離隔して重ねられたパッド部18a、18b、これらのパッド部18a、18bを相互に接続するブリッジ部20、パッド部18a、18bの上に載せられた金属、例えば、アルミニウムのランド26a、26bからなっている。これらのランド26a、26bは、金属リード線28a、28bによってスイッチ31を介して電池、DC電源、あるいはコンデンサー等からなるDCエネルギー源のような電源30に接続されて、電気回路を構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the gas generator ignition device 10 according to the embodiment of the present invention includes a semiconductor bridge, and a substrate 12 in which a layer of silicon oxide 14 is stacked on silicon 16. The pad portions 18a and 18b stacked on the substrate 12 separately, the bridge portion 20 connecting the pad portions 18a and 18b to each other, and the metal placed on the pad portions 18a and 18b, for example, aluminum Land 26a, 26b. These lands 26a and 26b are connected to a power source 30 such as a DC energy source composed of a battery, a DC power source, a capacitor or the like via a switch 31 by metal lead wires 28a and 28b to constitute an electric circuit. .

上記パッド部18a、18bとブリッジ部20は、図2に示すように蒸着によって形成されるが、その詳細な形態は図3に示されるように、ブリッジ部20とパッド部18a、18bとが相互に接続され、その接続部が5μm以上の曲率半径を有する曲線部60として形成されている。そして、ブリッジ部20とパッド部18a、18bとは、図2に示すように反応性金属と反応性絶縁物が積層された燃料層22とその上に配置された抵抗層24からなっている。また、パッド部18a、18bに載せられたランド26a、26bは、アルミニウムに代えて、金、銀、ニッケル、クロムまたはその他の金属を使用することができる。   The pad portions 18a and 18b and the bridge portion 20 are formed by vapor deposition as shown in FIG. 2, and the detailed configuration thereof is as shown in FIG. 3 in which the bridge portion 20 and the pad portions 18a and 18b are mutually connected. The connecting portion is formed as a curved portion 60 having a radius of curvature of 5 μm or more. As shown in FIG. 2, the bridge portion 20 and the pad portions 18a and 18b are composed of a fuel layer 22 in which a reactive metal and a reactive insulator are laminated, and a resistance layer 24 disposed thereon. Further, the lands 26a, 26b placed on the pad portions 18a, 18b can use gold, silver, nickel, chromium or other metals instead of aluminum.

また、パッド部18a、18b、ランド26a、26bは、それらの平面形状が図3(A)に半分のみを示すように、ブリッジ部20を台形上のパッド部18a、ランド26aにしてもよく、また、図3(B)に同様に半分のみを示すように、長方形状のパッド部18a’、ランド26a’にしてもよい。その際、パッド部18a、18a’とブリッジ部20の接続部は、いずれの場合も曲線部60からなるようにする必要がある。   Further, the pad portions 18a and 18b and the lands 26a and 26b may be configured such that the bridge portion 20 is a trapezoidal pad portion 18a and a land 26a so that the planar shape thereof is only half shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3B, only a half of the pad portion 18a ′ and the land 26a ′ may be formed as shown in FIG. In that case, the connection part of pad part 18a, 18a 'and the bridge part 20 needs to consist of the curve part 60 in any case.

上記のような図1、2および3に示すような点火装置10は、半導体ブリッジを、例えば、セラミック、シリコン、またはガラスから製造することができるものであり、図4に示されるような点火装置アッセンブリ32における電気絶縁ヘッダーベース36に一構成部材として設けられるものである。しかしながら、ヘッダーベース36は、熱伝導性をよくするために金属で製造されていて、点火装置10に接続される電気リード線28a、28bを内部に導くために、ヘッダーベース36に対して通路37a、37bが開けられて、例えば、ガラスによって絶縁されるとともに、その通過部分から湿気、液体あるいはその他の汚染物が侵入しないように、周知の適当な封入材でシールされている。さらに、ヘッダーベース36は、アッセンブリ32のケーシングを成すための管体38に溶接されて、高い気密性を保持している。   The ignition device 10 as shown in FIGS. 1, 2 and 3 as described above can produce a semiconductor bridge from, for example, ceramic, silicon, or glass, and the ignition device as shown in FIG. The electric insulating header base 36 in the assembly 32 is provided as a constituent member. However, the header base 36 is made of metal in order to improve thermal conductivity, and a passage 37a is formed with respect to the header base 36 in order to guide the electrical leads 28a, 28b connected to the ignition device 10 to the inside. 37b are opened and insulated by, for example, glass, and sealed with a well-known appropriate encapsulant so that moisture, liquid or other contaminants do not enter through the passage. Further, the header base 36 is welded to a pipe body 38 that forms a casing of the assembly 32, and maintains high airtightness.

上記のように、点火装置10は反応性ブリッジからなるものであるので、ヘッダーベース36の上面36a上に設置されていて、電気リード線28a、28bが結線体34a、34bにより点火装置10におけるランド26a、26bに電気的に接続されている。また、ヘッダーベース36から導出された電気リード線28a、28bは、図1に示すようにDCエネルギー源30に接続される。また、半導体ブリッジを有する点火装置10を内蔵した管体38は、エネルギー材料となる、例えば過塩素酸カリウムジルコニウム(ZPP)のような材料の圧縮粉末からなるエネルギー材料充填物42を内部に収納している。このエネルギー材料充填物42としては、この他に、過塩素酸カリウム水素化チタン、アジ化鉛等のあらゆる適したエネルギー材料を使用することができる。また、図4に示すようにエネルギー材料充填物42は、その燃焼感度が異なる複数種の組成(42a、42b)としてもよい。   As described above, since the ignition device 10 is formed of a reactive bridge, the ignition device 10 is installed on the upper surface 36a of the header base 36, and the electrical leads 28a and 28b are connected to the land in the ignition device 10 by the connection members 34a and 34b. 26a and 26b are electrically connected. The electrical leads 28a and 28b led out from the header base 36 are connected to a DC energy source 30 as shown in FIG. Further, the tube body 38 incorporating the ignition device 10 having a semiconductor bridge accommodates therein an energy material filling 42 made of compressed powder of a material such as potassium zirconium perchlorate (ZPP), which is an energy material. ing. In addition to this, any suitable energy material such as potassium perchlorate titanium hydride or lead azide can be used as the energy material filling 42. Further, as shown in FIG. 4, the energy material filling 42 may have a plurality of types of compositions (42a, 42b) having different combustion sensitivities.

上記構成の点火装置10は、図1から図4までを参照して説明すると、以下のように作用する。図1に示す電気回路において、スイッチ31が閉じられると、リード線28a、28b、アルミニウム製のランド26a、26b、およびブリッジ部20の抵抗層24により形成される回路に電流が流れ、ブリッジ20にDC電流またはコンデンサーの放電のどちらかに必要な電気エネルギーが提供される。その際、図2に示される点火装置10においては、ブリッジ部20の抵抗層24がジュール熱で加熱され、エネルギー充填物42(42a、42b)を発火させることもできるが、より着火信頼性を向上させるため下記するプラズマ発生が起こる構成を採用することが好ましい。すなわち、図4に示された点火装置アッセンブリ32においては、抵抗層24の下に反応性絶縁物の層が配置されるために、電流が抵抗層24の反応性金属を通過して、燃料層22が抵抗層24のジュール熱によって加熱される。その際、上層から順次燃料層の22の反応性金属と反応性絶縁物が気化および反応して、プラズマ化する。プラズマ状態では伝導性があるために、プラズマ中を電流が流れ、反応は下の層に進み、最終的には電流が流れなくなるか、燃料層22が無くなるまで反応が継続される。そして、燃料層22の発熱反応により、プラズマのエネルギーは増大され、この高エネルギーのプラズマがエネルギー材料充填物24に直接エネルギーを供給することによって、その発火温度以上に到達させ、有効な信頼できる発火をもたらす。   The ignition device 10 configured as described above operates as follows with reference to FIGS. 1 to 4. In the electric circuit shown in FIG. 1, when the switch 31 is closed, a current flows through a circuit formed by the lead wires 28 a and 28 b, the aluminum lands 26 a and 26 b, and the resistance layer 24 of the bridge unit 20. The electrical energy required for either DC current or capacitor discharge is provided. At that time, in the ignition device 10 shown in FIG. 2, the resistance layer 24 of the bridge portion 20 can be heated by Joule heat to ignite the energy fillers 42 (42 a, 42 b). In order to improve, it is preferable to adopt a configuration in which plasma generation described below occurs. That is, in the ignition device assembly 32 shown in FIG. 4, since the reactive insulator layer is disposed under the resistance layer 24, the current passes through the reactive metal of the resistance layer 24 and the fuel layer 22 is heated by the Joule heat of the resistance layer 24. At that time, the 22 reactive metals and the reactive insulator in the fuel layer are vaporized and reacted in order from the upper layer to be turned into plasma. Since there is conductivity in the plasma state, an electric current flows in the plasma, the reaction proceeds to a lower layer, and finally the reaction is continued until no electric current flows or the fuel layer 22 disappears. The energy of the plasma is increased by the exothermic reaction of the fuel layer 22, and this high-energy plasma directly supplies energy to the energy material filling 24 to reach the ignition temperature or more, thereby enabling effective and reliable ignition. Bring.

以上のような本発明による半導体ブリッジを有する点火装置は、例えば自動車のエアバッグを膨張させるための充填物を発火させるか、または、その他のより大きな爆発性充填物を起爆させるような、既知のブリッジワイヤーの点火装置に適用されるのと同様な適用が可能である。したがって、本発明による点火装置を用いた点火装置アッセンブリ32は、図1に示されるような電気回路に電流が適切に流れると、意図した目的を達成するように、エネルギー充填物42の十分信頼性の高い点火が可能となる。   An ignition device having a semiconductor bridge according to the invention as described above is known, for example, to ignite a filling for inflating an automobile airbag or to detonate other larger explosive fillings. Applications similar to those applied to bridge wire ignition devices are possible. Accordingly, an igniter assembly 32 using the igniter according to the present invention is sufficiently reliable for the energy charge 42 to achieve its intended purpose when current is properly flowing through the electrical circuit as shown in FIG. High ignition is possible.

以下において、上記説明のような本発明による点火装置の具体的な適用例についてさらに説明する。   Hereinafter, specific application examples of the ignition device according to the present invention as described above will be further described.

点火装置10が図5および図6に示すような積層された反応性ブリッジ部20を有する点火装置である場合、標準の半導体加工装置および方法を使用して製造することができる。この点火装置では、図1および図2に示されたものに相当する部分には、同じ数字が使用されて、試験されたチタン・ボロンブリッジを使用した点火装置を説明することにする。
この実施例では、ブリッジ部における燃料層22のために反応性金属として、例えば、チタンを使用し、反応性絶縁物として、例えば、ボロンを使用して、燃料層22のボロン層とチタン層とを交互に基板12の酸化シリコン14上に蒸着し、そして、最下層のボロンの下に酸化シリコンとの密着性を向上する目的でチタンが蒸着されている。燃料層22のボロン層の厚みは、例えば、225nmにし、チタン層の厚みは250nmとすることができ、ボロン層とチタン層との組み合わせを1セットとして、5セットが積層される。燃料層22の上には、さらに抵抗層24としてチタン層を蒸着し、最上層のチタン層の厚みは、例えば、1μmにして、この厚みによってブリッジ部の実質的な抵抗値を所望の値に調整することができる。また、ブリッジ部は、その長さ、幅、厚みを変えることによって平均着火電圧を変更することができる。
If the igniter 10 is an igniter having stacked reactive bridges 20 as shown in FIGS. 5 and 6, it can be manufactured using standard semiconductor processing equipment and methods. In this ignition device, the same numerals are used in the parts corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2 to describe the ignition device using the tested titanium-boron bridge.
In this embodiment, for example, titanium is used as the reactive metal for the fuel layer 22 in the bridge portion, and boron is used as the reactive insulator, for example, boron. Are alternately deposited on the silicon oxide 14 of the substrate 12, and titanium is deposited under the bottom boron to improve the adhesion to the silicon oxide. The thickness of the boron layer of the fuel layer 22 can be, for example, 225 nm, the thickness of the titanium layer can be 250 nm, and a combination of the boron layer and the titanium layer is one set, and five sets are stacked. A titanium layer is further deposited on the fuel layer 22 as the resistance layer 24. The thickness of the uppermost titanium layer is, for example, 1 μm, and the substantial resistance value of the bridge portion is set to a desired value by this thickness. Can be adjusted. The bridge portion can change the average ignition voltage by changing the length, width, and thickness thereof.

この点火装置においては、図1に示されるような反応性ブリッジ部が通常のマスキングおよびエッチング法を使用して形成され、さらに、その上にアルミニウムのランド26a、26bを図1に示すようにパッド部18a、18b上に重ねて、かつブリッジ部を露出させ、得られた点火装置を図4に示されるようヘッダーベース上に設置して125μmのアルミ電線を使用した結線体34a、34bを、電気リード線28a、28bに超音波等を使用した既知のボンディング技術によって結線されて、点火装置アッセンブリを完成することができる。   In this ignition device, a reactive bridge portion as shown in FIG. 1 is formed by using a normal masking and etching method, and furthermore, aluminum lands 26a and 26b are formed on the pad as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the obtained ignition device is placed on the header base so as to overlap the portions 18a and 18b and the bridge portion is exposed, and the connection bodies 34a and 34b using 125 μm aluminum wires are electrically connected. The igniter assembly can be completed by connecting the lead wires 28a and 28b by a known bonding technique using ultrasonic waves or the like.

本発明による点火装置の効果を確認するために、同じブリッジサイズにおけるパッド部とブリッジ部との境界部に曲率半径5μm以上の曲線を持ったものと、持っていないものについて、静電気に対する感受性を試験した結果が表1に示されている。この試験は、静電気着火の目安としてブリッジサイズ50μm角のブリッジ部に対して、静電気シミュレーターで静電容量150pF、直列抵抗500Ωを介して静電気放電を行った場合に、Neyer−D法で求めた平均着火電圧である。

Figure 2006010132
In order to confirm the effect of the ignition device according to the present invention, the susceptibility to static electricity was tested on the boundary part between the pad part and the bridge part with the same bridge size and the one having a curve with a radius of curvature of 5 μm or more. The results are shown in Table 1. This test is an average obtained by the Neyer-D method when electrostatic discharge is performed with a static electricity simulator through a static capacitance of 150 pF and a series resistance of 500 Ω on a bridge portion having a bridge size of 50 μm square as a measure of electrostatic ignition. Ignition voltage.
Figure 2006010132

この表からパッド部とブリッジ部との接続部が直線が交差する形状ではなく、曲線であることによって平均着火電圧が高くなることが明らかである。すなわち静電気に対して、感受性が低くなることを示している。   From this table, it is clear that the average ignition voltage is increased when the connecting portion between the pad portion and the bridge portion is not a shape in which straight lines intersect but is a curve. That is, the sensitivity to static electricity is reduced.

実施例1の半導体ブリッジを使用した点火装置は、図5および図6に示されるように、予めシリコン基板に設置したダイオード上に形成したものであり、ダイオード51と抵抗層24が伝導性ランド26によって電気的に接続されたものである。これらの部品は、ダイオードと組み合わせることで、静電気に対して著しい効果を得ることができる。これらの部品は、通常の半導体製造技術のようにシリコンウェーハー上に製造され、各部品が続いてサイコロ状に切断されて、図4に示されるようなヘッダーベース36上に設置されるものである。ヘッダーベース36上の点火装置においては、結線体34a、34bとして125μmのアルミ電線が使用されて、電気リード線28a、28bに超音波等を使用した既知のボンディング技術によって結線されてアッセンブリとすることができる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the ignition device using the semiconductor bridge according to the first embodiment is formed on a diode previously set on a silicon substrate, and the diode 51 and the resistance layer 24 are formed by the conductive land 26. Are electrically connected to each other. These parts can obtain a significant effect on static electricity when combined with a diode. These parts are manufactured on a silicon wafer as in a normal semiconductor manufacturing technique, and each part is subsequently cut into a dice and placed on a header base 36 as shown in FIG. . In the ignition device on the header base 36, 125 μm aluminum wires are used as the connecting members 34a and 34b, and the electrical leads 28a and 28b are connected by a known bonding technique using ultrasonic waves or the like to form an assembly. Can do.

本発明の一実施の形態によるガス発生器の点火装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the ignition device of the gas generator by one embodiment of this invention. 図1の線II−IIに沿った点火装置の断面図である。It is sectional drawing of the ignition device along line II-II of FIG. 本発明の一実施の形態におけるパッド部とブリッジ部の輪郭を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the outline of the pad part and bridge | bridging part in one embodiment of this invention. 本発明による点火装置を用いたガス発生器アッセンブリの断面図である。1 is a cross-sectional view of a gas generator assembly using an ignition device according to the present invention. 本発明の一実施の形態における点火装置の平面図である。It is a top view of the ignition device in one embodiment of the present invention. 図5の線VI−VIに沿った点火装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the ignition device along line VI-VI in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

10 点火装置
12 基板
14 酸化シリコン
16 シリコン
18a パッド部
18b パッド部
20 ブリッジ部
22 燃料層
24 抵抗層
26a ランド
26b ランド
28a 電気リード線
28b 電気リード線
30 電源
31 スイッチ
32 アッセンブリ
34a 結線体
34b 結線体
36 ヘッダーベース
37a 通路
37b 通路
38 管体
42a エネルギー材料充填物
42b エネルギー材料充填物
51 ダイオード
52 ダイオード用電極パッド
60 曲線部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ignition device 12 Board | substrate 14 Silicon oxide 16 Silicon 18a Pad part 18b Pad part 20 Bridge part 22 Fuel layer 24 Resistance layer 26a Land 26b Land 28a Electrical lead wire 28b Electrical lead wire 30 Power supply 31 Switch 32 Assembly 34a Wiring body 34b Wiring body 36 Header base 37a Passage 37b Passage 38 Tubing 42a Energy material filling 42b Energy material filling 51 Diode 52 Diode electrode pad 60 Curved portion

Claims (8)

エアバッグ等に用いられるガス発生器のための点火装置であって、該点火装置が、
基板と、
該基板上に電気絶縁されて配置された薄膜の電気ブリッジ構造を有するブリッジ部と、
前記基板上に配置されかつ前記ブリッジ部と同じ構造を有するとともに、前記ブリッジ部よりも大きな面積を有して前記ブリッジ部の各端部に接続されたパッド部と、
該パッド部の各々の上に重ねられかつ前記ブリッジ部を露出させるように離隔して配置されるとともに、電源に接続される一対の電気伝導性ランドと、を含み、
前記ブリッジ部と前記パッド部との接続部分の四隅の輪郭が5μm〜100μmの曲率半径を有するように形成されていることを特徴とするガス発生器の点火装置。
An ignition device for a gas generator used for an air bag or the like, the ignition device comprising:
A substrate,
A bridge portion having a thin-film electrical bridge structure disposed electrically insulated on the substrate;
A pad portion disposed on the substrate and having the same structure as the bridge portion, and having a larger area than the bridge portion and connected to each end of the bridge portion;
A pair of electrically conductive lands overlaid on each of the pad portions and spaced apart to expose the bridge portion, and connected to a power source,
An ignition device for a gas generator, wherein contours of four corners of a connecting portion between the bridge portion and the pad portion are formed to have a radius of curvature of 5 µm to 100 µm.
前記ブリッジ部が燃料層とその上に重ねられた抵抗層とを含み、前記燃料層が高温において互いに反応する反応性金属と反応性絶縁物とを重ね合わせた層を少なくとも2層以上組合せてなり、そして、前記反応性絶縁物が前記反応性金属よりも大きな抵抗率を有することを特徴とする請求項1に記載されたガス発生器の点火装置。   The bridge portion includes a fuel layer and a resistance layer stacked thereon, and the fuel layer is a combination of at least two layers in which a reactive metal and a reactive insulator that react with each other at a high temperature are stacked. 2. The ignition device for a gas generator according to claim 1, wherein the reactive insulator has a resistivity higher than that of the reactive metal. 前記基板がシリコンからなり、該シリコンにダイオードを設けるとともに、該ダイオード上に前記ランドが設置されかつ電気的に導通されていることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載されたガス発生器の点火装置。   3. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of silicon, a diode is provided on the silicon, and the land is disposed on the diode and is electrically connected. Gas generator ignition device. 前記ダイオードのブレークダウン電圧が前記ブリッジ部の完全着火電圧よりも高いことを特徴とする請求項3に記載されたガス発生器の点火装置。   The ignition device for a gas generator according to claim 3, wherein a breakdown voltage of the diode is higher than a complete ignition voltage of the bridge portion. 前記燃料層の反応性金属と反応性絶縁物がそれぞれ、チタンとボロンであることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載されたガス発生器の点火装置。   5. The ignition device for a gas generator according to claim 2, wherein the reactive metal and the reactive insulator of the fuel layer are titanium and boron, respectively. 前記抵抗層が前記燃料層の反応性金属と同じ材質の金属からなり、前記燃料層の最上部の層が反応性金属からなるようにして、前記抵抗層を兼ねることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載されたガス発生器の点火装置。   3. The resistance layer is made of a metal made of the same material as the reactive metal of the fuel layer, and the uppermost layer of the fuel layer is made of a reactive metal so as to also serve as the resistance layer. The ignition device of the gas generator as described in any one of thru | or 5. 前記点火装置のアッセンブリにおけるヘッダー内には、エネルギー材料充填物が前記点火装置に接して設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載されたガス発生器の点火装置。   The ignition of the gas generator according to any one of claims 1 to 6, wherein an energy material filling is provided in contact with the ignition device in a header of the assembly of the ignition device. apparatus. マイクロガスジェネレータまたはインフレータに用いたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載されたガス発生器の点火装置。

The ignition device for a gas generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the ignition device is used for a micro gas generator or an inflator.

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