JPH0761319A - 薄膜発火素子 - Google Patents
薄膜発火素子Info
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- JPH0761319A JPH0761319A JP5213144A JP21314493A JPH0761319A JP H0761319 A JPH0761319 A JP H0761319A JP 5213144 A JP5213144 A JP 5213144A JP 21314493 A JP21314493 A JP 21314493A JP H0761319 A JPH0761319 A JP H0761319A
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- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
- F42B3/10—Initiators therefor
- F42B3/12—Bridge initiators
- F42B3/124—Bridge initiators characterised by the configuration or material of the bridge
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜抵抗体の持つ高速応答性、量産性を犠牲
にすることなく、点火装置の安全性の向上と発火の不確
実性を改善すること。 【構成】 電気絶縁体上に形成され、通電により所定の
ジュール熱によって発熱するようにパターニングされた
抵抗体薄膜からなる発熱部が上記発熱温度において酸素
によって急速酸化し、生成する酸化物の酸素１mol当た
りの標準生成熱が絶対値で1000kJ/mol以上である被酸化
剤によって形成され、該薄膜上に少なくとも上記発熱温
度、特に５００〜１５００℃の温度で分解し、酸素を発
生する酸化剤薄膜を積層して発火層を形成してなること
を特徴とする。
にすることなく、点火装置の安全性の向上と発火の不確
実性を改善すること。 【構成】 電気絶縁体上に形成され、通電により所定の
ジュール熱によって発熱するようにパターニングされた
抵抗体薄膜からなる発熱部が上記発熱温度において酸素
によって急速酸化し、生成する酸化物の酸素１mol当た
りの標準生成熱が絶対値で1000kJ/mol以上である被酸化
剤によって形成され、該薄膜上に少なくとも上記発熱温
度、特に５００〜１５００℃の温度で分解し、酸素を発
生する酸化剤薄膜を積層して発火層を形成してなること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のエアバ
ッグシステムなどの電気点火装置に用いられる薄膜発火
素子に関する。
ッグシステムなどの電気点火装置に用いられる薄膜発火
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気点火装置では、火薬に密着さ
せた抵抗体に通電して火薬を加熱することにより、火薬
を爆発させていた。
せた抵抗体に通電して火薬を加熱することにより、火薬
を爆発させていた。
【０００３】この抵抗体に関して、ニクロム線のような
バルクの材料や厚膜材料を使う技術では、それ自体の熱
容量が大きいことから、例えば自動車のエアバッグシス
テムに要求されるような高速応答性が得られず、また端
子部の接続が熱履歴によって不安定になるなどの欠点が
あった。そのため、抵抗体に薄膜材料を用い、応答性が
よいだけでなく、半導体の製造技術に用いられる製膜技
術やエッチング技術により、多数の小型の発熱素子が同
時に再現性よく作製できるように改善され、例えば、特
開昭６４−７５８９６号などでは抵抗体として端子間に
ブリッジさせた薄膜を使用し、応答が速く量産性に優れ
た発熱素子の構造が開示されている。
バルクの材料や厚膜材料を使う技術では、それ自体の熱
容量が大きいことから、例えば自動車のエアバッグシス
テムに要求されるような高速応答性が得られず、また端
子部の接続が熱履歴によって不安定になるなどの欠点が
あった。そのため、抵抗体に薄膜材料を用い、応答性が
よいだけでなく、半導体の製造技術に用いられる製膜技
術やエッチング技術により、多数の小型の発熱素子が同
時に再現性よく作製できるように改善され、例えば、特
開昭６４−７５８９６号などでは抵抗体として端子間に
ブリッジさせた薄膜を使用し、応答が速く量産性に優れ
た発熱素子の構造が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の薄膜抵抗体を用いた従来技術では、発熱量の不足によ
り抵抗体と火薬との間にスチフニン鉛などの危険な伝爆
薬を使用せねばならず、加工上、また使用時に誤爆の可
能性があるなど安全性に問題がある。さらに、抵抗体の
先端で端子部と抵抗体部に平面性を持たせ、この抵抗体
と共に火薬を押入れ加工するような方法で抵抗体と火薬
との密着性を確保しなければならず、発火の確実性はそ
の物理的な位置関係に左右されるなどの問題がある。そ
こで、本発明は、薄膜抵抗体の持つ高速応答性、量産性
を犠牲にすることなく、点火装置の安全性の向上と発火
の不確実性を改善することを目的とし、例えば自動車の
エアバッグシステムにおける発火素子として、通常の待
機時には安全で、かつ通電により確実な発火が得られる
薄膜発火素子を提供しようとするものである。
の薄膜抵抗体を用いた従来技術では、発熱量の不足によ
り抵抗体と火薬との間にスチフニン鉛などの危険な伝爆
薬を使用せねばならず、加工上、また使用時に誤爆の可
能性があるなど安全性に問題がある。さらに、抵抗体の
先端で端子部と抵抗体部に平面性を持たせ、この抵抗体
と共に火薬を押入れ加工するような方法で抵抗体と火薬
との密着性を確保しなければならず、発火の確実性はそ
の物理的な位置関係に左右されるなどの問題がある。そ
こで、本発明は、薄膜抵抗体の持つ高速応答性、量産性
を犠牲にすることなく、点火装置の安全性の向上と発火
の不確実性を改善することを目的とし、例えば自動車の
エアバッグシステムにおける発火素子として、通常の待
機時には安全で、かつ通電により確実な発火が得られる
薄膜発火素子を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、伝爆薬の必要性をなくし、それに代え、点火装
置自体に発火機能を持たせることで安全性の確保および
発火の確実性の向上が図れることに着目し、鋭意研究を
重ねたところ、抵抗体として薄膜で構成した被酸化剤を
用いた場合は、通電によるジュール熱以外に酸化による
化学反応の発熱が加わり、発熱量の大きい発火素子が得
られることを見い出した。しかし、被酸化剤だけでは発
火特性が雰囲気の酸素濃度に依存した。そこで、さらに
薄膜で構成した酸化剤を加えて、酸化剤および被酸化剤
をそれぞれの分解温度および酸化温度まで加熱すれば、
酸化剤の分解により発生した酸素で被酸化剤を酸化・燃
焼させることができた。
めには、伝爆薬の必要性をなくし、それに代え、点火装
置自体に発火機能を持たせることで安全性の確保および
発火の確実性の向上が図れることに着目し、鋭意研究を
重ねたところ、抵抗体として薄膜で構成した被酸化剤を
用いた場合は、通電によるジュール熱以外に酸化による
化学反応の発熱が加わり、発熱量の大きい発火素子が得
られることを見い出した。しかし、被酸化剤だけでは発
火特性が雰囲気の酸素濃度に依存した。そこで、さらに
薄膜で構成した酸化剤を加えて、酸化剤および被酸化剤
をそれぞれの分解温度および酸化温度まで加熱すれば、
酸化剤の分解により発生した酸素で被酸化剤を酸化・燃
焼させることができた。
【０００６】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、電気絶縁体上に形成され、通電により所定のジュ
ール熱によって発熱するようにパターニングされた抵抗
体薄膜からなる発熱部が上記発熱温度において酸素によ
って急速酸化し、生成する酸化物の酸素１mol当たりの
標準生成熱が絶対値で1000kJ/mol以上である被酸化剤に
よって形成され、該薄膜上に少なくとも上記発熱温度、
特に５００〜１５００℃の温度で分解し、酸素を発生す
る酸化剤薄膜を積層して発火層を形成してなることを特
徴とするものである。
ので、電気絶縁体上に形成され、通電により所定のジュ
ール熱によって発熱するようにパターニングされた抵抗
体薄膜からなる発熱部が上記発熱温度において酸素によ
って急速酸化し、生成する酸化物の酸素１mol当たりの
標準生成熱が絶対値で1000kJ/mol以上である被酸化剤に
よって形成され、該薄膜上に少なくとも上記発熱温度、
特に５００〜１５００℃の温度で分解し、酸素を発生す
る酸化剤薄膜を積層して発火層を形成してなることを特
徴とするものである。
【０００７】上記酸化剤薄膜と被酸化剤薄膜との積層構
造による発火層は従来の抵抗体薄膜からなる発熱部に形
成するようにしてもよい。したがって、本発明は電気絶
縁体上に形成され、通電により所定のジュール熱によっ
て発熱するようにパターニングされた抵抗体薄膜からな
る発熱部上に、上記発熱温度において、特に５００〜１
５００℃の温度で分解し、酸素を発生する酸化剤薄膜と
該酸化剤から発生する酸素によって急速酸化し、生成す
る酸化物の酸素１mol当たりの標準生成熱が絶対値で100
0kJ/mol以上である被酸化剤薄膜とを積層してなる発火
層を形成してなる薄膜発火素子を提供するものでもあ
る。なお、金属である被酸化剤はもちろん、金属酸化物
においても半導性を持つものが有り、酸化剤層を抵抗体
薄膜との電気絶縁層とすることはできない。このため通
常、上記薄膜層は抵抗体薄膜上に絶縁層を介して形成さ
れる。
造による発火層は従来の抵抗体薄膜からなる発熱部に形
成するようにしてもよい。したがって、本発明は電気絶
縁体上に形成され、通電により所定のジュール熱によっ
て発熱するようにパターニングされた抵抗体薄膜からな
る発熱部上に、上記発熱温度において、特に５００〜１
５００℃の温度で分解し、酸素を発生する酸化剤薄膜と
該酸化剤から発生する酸素によって急速酸化し、生成す
る酸化物の酸素１mol当たりの標準生成熱が絶対値で100
0kJ/mol以上である被酸化剤薄膜とを積層してなる発火
層を形成してなる薄膜発火素子を提供するものでもあ
る。なお、金属である被酸化剤はもちろん、金属酸化物
においても半導性を持つものが有り、酸化剤層を抵抗体
薄膜との電気絶縁層とすることはできない。このため通
常、上記薄膜層は抵抗体薄膜上に絶縁層を介して形成さ
れる。
【０００８】
【作用】本発明によれば、通電により所定のジュール熱
が発熱するようにパターニングされた抵抗体薄膜によっ
て加熱可能な温度、特に５００〜１５００℃の温度にお
いて酸化剤が分解し、その発生する酸素により被酸化剤
が初めて急速酸化され、即ち燃焼するので、動作安定性
に優れる。
が発熱するようにパターニングされた抵抗体薄膜によっ
て加熱可能な温度、特に５００〜１５００℃の温度にお
いて酸化剤が分解し、その発生する酸素により被酸化剤
が初めて急速酸化され、即ち燃焼するので、動作安定性
に優れる。
【０００９】酸化剤および被酸化剤を上記のように薄膜
として積層すれば、発火の高速性や素子の量産性などの
従来の利点を損なうことなく雰囲気の酸素濃度によらず
大きな火花が得られ、発熱量のより大きい発火素子が得
られる。
として積層すれば、発火の高速性や素子の量産性などの
従来の利点を損なうことなく雰囲気の酸素濃度によらず
大きな火花が得られ、発熱量のより大きい発火素子が得
られる。
【００１０】上記被酸化剤薄膜に直接通電することで発
生するジュール熱を利用する、つまり、被酸化剤に抵抗
材料および被酸化剤としての両方の機能を持たせる場合
は積層構造を簡略化することができる。
生するジュール熱を利用する、つまり、被酸化剤に抵抗
材料および被酸化剤としての両方の機能を持たせる場合
は積層構造を簡略化することができる。
【００１１】さらに、電子部品としての抵抗体の機能、
たとえば温度係数などが厳しく要求される場合には、上
記積層構造の下地に電気抵抗材料からなる薄膜を設け、
この抵抗薄膜に電流を流してジュール熱を発生させ、こ
の熱により酸化剤および被酸化剤の積層発火膜を加熱
し、発火させるのが好ましい。
たとえば温度係数などが厳しく要求される場合には、上
記積層構造の下地に電気抵抗材料からなる薄膜を設け、
この抵抗薄膜に電流を流してジュール熱を発生させ、こ
の熱により酸化剤および被酸化剤の積層発火膜を加熱
し、発火させるのが好ましい。
【００１２】本発明における酸化剤には、酸化銅（II）
が最適である。本発明における酸化剤は発火点となる温
度を制御するものであり、安定性が要求される。分解温
度があまりに低いものは適さず、また、通電により熱源
となる被酸化剤あるいは抵抗体には融点があり、それ以
上の温度まで酸化剤を加熱することができない。このた
め酸化剤薄膜は５００℃〜１５００℃程度の温度で分解
する物質が望ましく、酸化銅（II）の分解温度はこの温
度領域内のかなり高温側にあり、その温度付近で急激な
分解が起こる。つまり、酸化銅（II）は加熱により酸素
を放出する材料でありながら、通常の使用温度ではたい
へん安定であり、また、酸化銅（II）薄膜は反応性スパ
ッタリングなどの量産性のある方法で容易に作製できる
利点を有するからである。
が最適である。本発明における酸化剤は発火点となる温
度を制御するものであり、安定性が要求される。分解温
度があまりに低いものは適さず、また、通電により熱源
となる被酸化剤あるいは抵抗体には融点があり、それ以
上の温度まで酸化剤を加熱することができない。このた
め酸化剤薄膜は５００℃〜１５００℃程度の温度で分解
する物質が望ましく、酸化銅（II）の分解温度はこの温
度領域内のかなり高温側にあり、その温度付近で急激な
分解が起こる。つまり、酸化銅（II）は加熱により酸素
を放出する材料でありながら、通常の使用温度ではたい
へん安定であり、また、酸化銅（II）薄膜は反応性スパ
ッタリングなどの量産性のある方法で容易に作製できる
利点を有するからである。
【００１３】本発明における被酸化剤には、チタンある
いはジルコニウムが最適である。これらの酸化物の標準
生成熱は大きく、燃焼の際の発熱量が大きい、また抵抗
率も比較的大きい金属材料であり、抵抗材料としても利
用することができるからである。さらに、大気中で容易
に酸化されることもなく、比較的安定に取り扱うことが
でき、その酸化温度が酸化銅（II）の分解温度に近い。
つまり、これらの材料は被酸化剤および抵抗材料として
の特性を満足し、酸化銅（II）と組み合わせて使用すれ
ば、酸化銅（II）の分解により発生した酸素で酸化反応
を起こすのに最適である。また、これらの薄膜も、スパ
ッタリングや蒸着などの量産性のある方法で作製できる
材料である。
いはジルコニウムが最適である。これらの酸化物の標準
生成熱は大きく、燃焼の際の発熱量が大きい、また抵抗
率も比較的大きい金属材料であり、抵抗材料としても利
用することができるからである。さらに、大気中で容易
に酸化されることもなく、比較的安定に取り扱うことが
でき、その酸化温度が酸化銅（II）の分解温度に近い。
つまり、これらの材料は被酸化剤および抵抗材料として
の特性を満足し、酸化銅（II）と組み合わせて使用すれ
ば、酸化銅（II）の分解により発生した酸素で酸化反応
を起こすのに最適である。また、これらの薄膜も、スパ
ッタリングや蒸着などの量産性のある方法で作製できる
材料である。
【００１４】酸化剤としては、上記酸化銅（II）以外に
マンガン、アンチモン、ゲルマニウム、砒素、鉄などの
酸化物のような比較的低温で酸素を放出するものを使用
することができる。以下に代表的な酸化物の分解温度を
示す。なお、表の値は、各酸化物の標準生成エンタルピ
ーΔＨ°および標準エントロピーΔＳ°（２９８.１５
°Ｋ）から、ΔＨ°が温度によらないと仮定して、ΔＨ
°／ΔＳ°として求められた。
マンガン、アンチモン、ゲルマニウム、砒素、鉄などの
酸化物のような比較的低温で酸素を放出するものを使用
することができる。以下に代表的な酸化物の分解温度を
示す。なお、表の値は、各酸化物の標準生成エンタルピ
ーΔＨ°および標準エントロピーΔＳ°（２９８.１５
°Ｋ）から、ΔＨ°が温度によらないと仮定して、ΔＨ
°／ΔＳ°として求められた。
【００１５】
【表１】 分解反応 分解温度（℃） ６ Ｍｎ2Ｏ3 → ４ Ｍｎ3Ｏ4 ＋ Ｏ2 ８７５ ２ ＧｅＯ2 → ２ ＧｅＯ ＋ Ｏ2 ８９８ Ａｓ2Ｏ5 →１／２Ａｓ4Ｏ6 ＋ Ｏ2 ９０８ Ｓｂ2Ｏ5 →１／２Ｓｂ4Ｏ6 ＋ Ｏ2 ９１６ ４ ＣｕＯ → ２ Ｃｕ2Ｏ ＋ Ｏ2 １００５ ２ Ｖ2Ｏ5 → ２ Ｖ2Ｏ4 ＋ Ｏ2 １２６７ ６ Ｆｅ2Ｏ3 → ４ Ｆｅ3Ｏ4 ＋ Ｏ2 １３３８
【００１６】また、被酸化物としても上記チタンおよび
ジルコニウム以外にアルミニウム、マグネシウム、リチ
ウム、ストロンチウム、希土類元素などの酸化物の標準
生成熱の大きな、すなわち燃焼の際の発熱量の大きな元
素を使用することができる。以下に代表的な被酸化剤の
標準生成熱を示す。
ジルコニウム以外にアルミニウム、マグネシウム、リチ
ウム、ストロンチウム、希土類元素などの酸化物の標準
生成熱の大きな、すなわち燃焼の際の発熱量の大きな元
素を使用することができる。以下に代表的な被酸化剤の
標準生成熱を示す。
【００１７】
【表２】 酸化物 酸素１mol当たりの標準生成熱 （kJ/mol at 298.15°K） ２ＴｉＯ −１０３８ ＺｒＯ2 −１１０１ ２／３Ａｌ2Ｏ3 −１１１６ ２ＳｒＯ −１１８４ ２Ｌｉ2Ｏ −１１９６ ２ＭｇＯ −１２０３ ２／３Ｓｍ2Ｏ3 −１２１５
【００１８】上記酸化剤および被酸化剤の薄膜を積層し
て形成される発火層は少なくとも各１層が積層状態にあ
ればよいが、発火に必要な酸素量を供給し、酸素との接
触面積を極力大きくするために酸化剤薄膜により被酸化
剤薄膜を挟持するようにするのがよい。発火層の動作安
定性を確保するためには保護膜により外気との接触を遮
断するようにするのがよい。
て形成される発火層は少なくとも各１層が積層状態にあ
ればよいが、発火に必要な酸素量を供給し、酸素との接
触面積を極力大きくするために酸化剤薄膜により被酸化
剤薄膜を挟持するようにするのがよい。発火層の動作安
定性を確保するためには保護膜により外気との接触を遮
断するようにするのがよい。
【００１９】
【実施例１】図１に、本発明にかかる薄膜発火素子１１
の第１実施例の平面図およびそのＡ−Ａ線断面図を示
す。セラミックス基板２０上に両側の幅広通電部３１
ａ，３０ａを中央部の幅狭な通路をなす発熱部３１ｂ，
３０ｂで接続するパターンニングで酸化剤薄膜層３１お
よび被酸化剤薄膜層３０がこの順に積層されており、被
酸化剤薄膜層３０の両側からの通電の際に中央部でジュ
ール熱が集中的に発生するような形状となっている。そ
の発熱部３０ｂの上へそれを覆うようにもう一層の酸化
剤薄膜層３２を積層し、最外層には保護膜４０が積層さ
れている。
の第１実施例の平面図およびそのＡ−Ａ線断面図を示
す。セラミックス基板２０上に両側の幅広通電部３１
ａ，３０ａを中央部の幅狭な通路をなす発熱部３１ｂ，
３０ｂで接続するパターンニングで酸化剤薄膜層３１お
よび被酸化剤薄膜層３０がこの順に積層されており、被
酸化剤薄膜層３０の両側からの通電の際に中央部でジュ
ール熱が集中的に発生するような形状となっている。そ
の発熱部３０ｂの上へそれを覆うようにもう一層の酸化
剤薄膜層３２を積層し、最外層には保護膜４０が積層さ
れている。
【００２０】酸化剤薄膜層３１および３２には、銅をタ
ーゲットとして酸素を導入した反応性スパッタリングに
より製膜したそれぞれ厚さ約１μｍの酸化銅薄膜（II）
を用いた。被酸化剤薄膜層３０には蒸着により製膜した
厚さ約５００ｎｍのチタン薄膜を用いた。セラミックス
基板２０にはアルミナを用い、保護膜４０には厚さ約５
００ｎｍの酸化珪素薄膜を用いた。
ーゲットとして酸素を導入した反応性スパッタリングに
より製膜したそれぞれ厚さ約１μｍの酸化銅薄膜（II）
を用いた。被酸化剤薄膜層３０には蒸着により製膜した
厚さ約５００ｎｍのチタン薄膜を用いた。セラミックス
基板２０にはアルミナを用い、保護膜４０には厚さ約５
００ｎｍの酸化珪素薄膜を用いた。
【００２１】この結果、基板の中央部に発熱部を持ち、
被酸化剤としてチタンを、酸化剤として酸化銅（II）を
用いて被酸化剤薄膜の発熱部が酸化剤薄膜で挟み込まれ
た形の積層構造を持つ発火素子が得られた。この素子の
被酸化剤薄膜層３０に、直流電源を用いて通電すること
で不活性ガス中でも大きな火花が得られた。
被酸化剤としてチタンを、酸化剤として酸化銅（II）を
用いて被酸化剤薄膜の発熱部が酸化剤薄膜で挟み込まれ
た形の積層構造を持つ発火素子が得られた。この素子の
被酸化剤薄膜層３０に、直流電源を用いて通電すること
で不活性ガス中でも大きな火花が得られた。
【００２２】
【実施例２】図２に、薄膜発火素子の第２実施例を示
す。薄膜発火素子１２は、セラミックス基板２０上に中
央部でジュール熱が集中的に発生するように両側の幅広
通電部２１ａ、２１ａを中央部の幅狭な通路をなす発熱
部２１ｂで接続するようにパターンニングされた抵抗体
薄膜層２１を設け、絶縁膜２２を介してその発熱部２１
ｂ上に酸化剤薄膜層３１、被酸化剤薄膜層３０、酸化剤
薄膜層３２がこの順で積層され、外層には、保護膜４０
が積層されている。
す。薄膜発火素子１２は、セラミックス基板２０上に中
央部でジュール熱が集中的に発生するように両側の幅広
通電部２１ａ、２１ａを中央部の幅狭な通路をなす発熱
部２１ｂで接続するようにパターンニングされた抵抗体
薄膜層２１を設け、絶縁膜２２を介してその発熱部２１
ｂ上に酸化剤薄膜層３１、被酸化剤薄膜層３０、酸化剤
薄膜層３２がこの順で積層され、外層には、保護膜４０
が積層されている。
【００２３】抵抗体薄膜層２１には蒸着により製膜した
ニッケルを用い、絶縁膜２２には厚さ約５００ｎｍの酸
化珪素膜を用いた。酸化剤薄膜層３１および３２、被酸
化剤薄膜層３０は実施例１と同様の材料と方法で作製し
た。セラミックス基板２０および外層の保護膜４０も、
実施例１と同じである。この結果、ニッケル薄膜の加熱
層を有し、その上に被酸化剤としてチタンを、酸化剤と
して酸化銅（II）を用いて被酸化剤が酸化剤で挟み込ま
れた形の積層薄膜構造を持つ発火素子が得られた。
ニッケルを用い、絶縁膜２２には厚さ約５００ｎｍの酸
化珪素膜を用いた。酸化剤薄膜層３１および３２、被酸
化剤薄膜層３０は実施例１と同様の材料と方法で作製し
た。セラミックス基板２０および外層の保護膜４０も、
実施例１と同じである。この結果、ニッケル薄膜の加熱
層を有し、その上に被酸化剤としてチタンを、酸化剤と
して酸化銅（II）を用いて被酸化剤が酸化剤で挟み込ま
れた形の積層薄膜構造を持つ発火素子が得られた。
【００２４】
【実施例３および４】実施例１および２において、チタ
ンに代え、ジルコニウムを用い蒸着により厚さ約５００
ｎｍのジルコニウム薄膜を形成する以外は同様の材料と
方法を用いて薄膜発火素子を製造した。
ンに代え、ジルコニウムを用い蒸着により厚さ約５００
ｎｍのジルコニウム薄膜を形成する以外は同様の材料と
方法を用いて薄膜発火素子を製造した。
【００２５】
【比較例】比較のためニッケル薄膜を用いた従来技術の
薄膜発火素子１３も作製した。図３は、この従来技術の
薄膜発火素子を示す。セラミックス基板２０上に、中央
部でジュール熱が集中的に発生するようパターンニング
された抵抗体薄膜層２１と保護膜層４０が積層されてい
る。
薄膜発火素子１３も作製した。図３は、この従来技術の
薄膜発火素子を示す。セラミックス基板２０上に、中央
部でジュール熱が集中的に発生するようパターンニング
された抵抗体薄膜層２１と保護膜層４０が積層されてい
る。
【００２６】実施例２で製造した積層構造を持つ発火素
子１２および比較例で製造した従来技術の発火素子１３
の抵抗体薄膜層の２１に、不活性ガス中で直流電源を用
いて同一の電力を印加したときに発生する火花の大きさ
を発火素子の真横から写真観察した。結果を図４の
（Ａ）および（Ｂ）に図示する。従来素子では抵抗体薄
膜が電流破壊を起こしていたが火花はほとんど観察され
ず、積層構造を持つ発火素子では、基板から８ｍｍ以上
に及ぶ大きな火花が観察された。
子１２および比較例で製造した従来技術の発火素子１３
の抵抗体薄膜層の２１に、不活性ガス中で直流電源を用
いて同一の電力を印加したときに発生する火花の大きさ
を発火素子の真横から写真観察した。結果を図４の
（Ａ）および（Ｂ）に図示する。従来素子では抵抗体薄
膜が電流破壊を起こしていたが火花はほとんど観察され
ず、積層構造を持つ発火素子では、基板から８ｍｍ以上
に及ぶ大きな火花が観察された。
【００２７】図５は、これらの素子の発火の際の発光量
と応答時間の測定回路を示す。発火素子１０には、パル
ス電圧Ｖ０が印加され、その際の抵抗値変化がＲ２に発
生する電圧によってモニタされる。発火素子１０で発生
した光は、近接して配置されたフォトトランジスタ５０
に検出されオペアンプ５１で増幅される。デジタルオシ
ロスコープ５２には、Ｒ２で発生する電圧とオペアンプ
５１の出力が接続されており、Ｒ２に発生する電圧をト
リガとしてオペアンプ５１の出力を読み取った。
と応答時間の測定回路を示す。発火素子１０には、パル
ス電圧Ｖ０が印加され、その際の抵抗値変化がＲ２に発
生する電圧によってモニタされる。発火素子１０で発生
した光は、近接して配置されたフォトトランジスタ５０
に検出されオペアンプ５１で増幅される。デジタルオシ
ロスコープ５２には、Ｒ２で発生する電圧とオペアンプ
５１の出力が接続されており、Ｒ２に発生する電圧をト
リガとしてオペアンプ５１の出力を読み取った。
【００２８】図６は、約２Ωの抵抗値を持つそれぞれの
抵抗体薄膜層に立ち上がり時間５μｓである−８Ｖの矩
形波Ｖ０を印加し、抵抗体薄膜層を電流破壊させた際の
デジタルオシロスコープ５２の出力結果を示したもので
ある。積層構造を持つ発火素子１２では、不活性ガス中
でも従来技術の発火素子１３に比べはるかに大きい発光
量が観察され、酸化剤薄膜の効果が確認された。また、
ニッケル抵抗体に数層の薄膜層を積層し、発熱部の全熱
容量が大きくなっているにもかかわらず、その応答時間
はニッケル抵抗体の電流破壊における応答時間とほぼ同
様に速かった。
抵抗体薄膜層に立ち上がり時間５μｓである−８Ｖの矩
形波Ｖ０を印加し、抵抗体薄膜層を電流破壊させた際の
デジタルオシロスコープ５２の出力結果を示したもので
ある。積層構造を持つ発火素子１２では、不活性ガス中
でも従来技術の発火素子１３に比べはるかに大きい発光
量が観察され、酸化剤薄膜の効果が確認された。また、
ニッケル抵抗体に数層の薄膜層を積層し、発熱部の全熱
容量が大きくなっているにもかかわらず、その応答時間
はニッケル抵抗体の電流破壊における応答時間とほぼ同
様に速かった。
【００２９】また、図７は抵抗体薄膜層が電流破壊する
条件で通電し、積層構造を持つ発火素子１２および従来
技術の発火素子１３の表面温度を赤外線放射温度計で測
定した結果を示す。同一の通電条件でも積層薄膜を追加
した試料の表面温度は高温に達し、表面温度が高温に保
たれる時間も長いことが分かる。
条件で通電し、積層構造を持つ発火素子１２および従来
技術の発火素子１３の表面温度を赤外線放射温度計で測
定した結果を示す。同一の通電条件でも積層薄膜を追加
した試料の表面温度は高温に達し、表面温度が高温に保
たれる時間も長いことが分かる。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、酸化剤と被酸化剤の積層薄膜構造からなる発火
素子を提供し、その発火素子の安全性、動作安定性を大
きく向上させることができる。これにより薄膜抵抗体を
用いる発火素子の高速応答性、量産性を損なうことなく
より強力な発火を可能にし、例えば自動車のエアバッグ
システムなどの発火素子として使用すれば、その発火の
確実性を増し、伝爆薬などの危険な火薬の必要性をなく
すことで安全性の確保に寄与することができる。
よれば、酸化剤と被酸化剤の積層薄膜構造からなる発火
素子を提供し、その発火素子の安全性、動作安定性を大
きく向上させることができる。これにより薄膜抵抗体を
用いる発火素子の高速応答性、量産性を損なうことなく
より強力な発火を可能にし、例えば自動車のエアバッグ
システムなどの発火素子として使用すれば、その発火の
確実性を増し、伝爆薬などの危険な火薬の必要性をなく
すことで安全性の確保に寄与することができる。
【図１】 本発明に係る発火素子の第１実施例を示す
（Ａ）平面図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
（Ａ）平面図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
【図２】 本発明に係る発火素子の第２実施例を示す
（Ａ）平面図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
（Ａ）平面図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
【図３】 従来の薄膜発火素子の一例を示す（Ａ）平面
図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
図および（Ｂ）Ａ−Ａ断面概略図である。
【図４】 （Ａ）本発明に係る発火素子および（Ｂ）従
来技術の発火素子の発火の際の火花の大きさを写真観察
した結果の一例の模写図である。
来技術の発火素子の発火の際の火花の大きさを写真観察
した結果の一例の模写図である。
【図５】 発火の際の発光量の測定回路である。
【図６】 図２および図３の発火素子の発火の際の発光
量の一例を示す図である。
量の一例を示す図である。
【図７】 図６と同じ発火素子の発火の際の表面温度の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
１０〜１３…発火素子 ２０…セラミックス基板 ２１…抵抗体薄膜層 ２２…絶縁膜 ３０…被酸化剤薄膜層 ３１〜３２…酸化剤薄膜層 ４０…保護膜 ５０…フォトトランジスタ ＰＴ５０１Ａ ５１…オペアンプ ＬＦ３５６Ｈ ５２…デジタルオシロスコープ ＨＰ５４２０２Ａ Ｖ０…印加電圧 −８Ｖ Ｖ１…バイアス電圧 −２.５Ｖ Ｒ０…抵抗器 １ｋΩ Ｒ１…抵抗器 ９.１ｋΩ Ｒ２…抵抗器 ３.５Ω
Claims (3)
- 【請求項１】 電気絶縁体上に形成され、通電により所
定のジュール熱によって発熱するようにパターニングさ
れた抵抗体薄膜からなる発熱部がその発熱温度において
酸素によって急速酸化し、生成する酸化物の酸素１mol
当たりの標準生成熱が絶対値で1000kJ/mol以上である被
酸化剤によって形成され、該薄膜上に少なくとも上記発
熱温度において分解し、酸素を発生する酸化剤薄膜を積
層して発火層を形成してなることを特徴とする薄膜発火
素子。 - 【請求項２】 電気絶縁体上に形成され、通電により所
定のジュール熱によって発熱するようにパターニングさ
れた抵抗体薄膜からなる発熱部上に、上記発熱温度にお
いて分解し、酸素を発生する酸化剤薄膜と該酸化剤から
発生する酸素によって上記発熱温度において急速酸化
し、生成する酸化物の酸素１mol当たりの標準生成熱が
絶対値で1000kJ/mol以上である被酸化剤薄膜とを積層し
てなる発火層を形成してなることを特徴とする薄膜発火
素子。 - 【請求項３】 上記酸化剤が酸化銅（II）である一方、
上記被酸化剤がチタンまたはジルコニウムである請求項
１または２記載の薄膜発火素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21314493A JP3447336B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 薄膜発火素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21314493A JP3447336B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 薄膜発火素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0761319A true JPH0761319A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3447336B2 JP3447336B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=16634312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21314493A Expired - Fee Related JP3447336B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 薄膜発火素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447336B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004513319A (ja) * | 2000-09-07 | 2004-04-30 | エヌケイエヌエム・リミテッド | ラミネート電橋を備えた電子的爆破装置 |
| WO2006038703A1 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Nipponkayaku Kabushikikaisha | 半導体電橋装置および半導体電橋装置を備える点火具 |
| US8250978B2 (en) | 2005-09-07 | 2012-08-28 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Semiconductor bridge, igniter, and gas generator |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21314493A patent/JP3447336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004513319A (ja) * | 2000-09-07 | 2004-04-30 | エヌケイエヌエム・リミテッド | ラミネート電橋を備えた電子的爆破装置 |
| JP4848118B2 (ja) * | 2000-09-07 | 2011-12-28 | 日本化薬株式会社 | ラミネート電橋を備えた電子的爆破装置 |
| WO2006038703A1 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Nipponkayaku Kabushikikaisha | 半導体電橋装置および半導体電橋装置を備える点火具 |
| US7748323B2 (en) | 2004-10-04 | 2010-07-06 | Nipponkayaku Kabushikikaisha | Semiconductor bridge device and igniter including semiconductor bridge circuit device |
| JP4746554B2 (ja) * | 2004-10-04 | 2011-08-10 | 日本化薬株式会社 | 半導体電橋装置および半導体電橋装置を備える点火具 |
| US8250978B2 (en) | 2005-09-07 | 2012-08-28 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Semiconductor bridge, igniter, and gas generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3447336B2 (ja) | 2003-09-16 |
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