KR20010024742A

KR20010024742A - 이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치와 그러한집적 회로 장치의 사용방법

Info

Publication number: KR20010024742A
Application number: KR1020007006645A
Authority: KR
Inventors: 후버트 로트라이트너; 에케하르트-페터 바그너; 호르스트 벨라우; 마르텐 스바르트; 슈테판 쾨스터스
Original assignee: 칼 하인쯔 호르닝어; 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2001-03-26
Also published as: US6302024B1; EP1040311B1; DE59803470D1; WO1999032846A1; JP2001527204A; DE19756563C1; EP1040311A1

Abstract

집적 회로의 장치는 이그니션 저항기(3)와 상기 이그니션 저항기(3)을 통해 전류 흐름을 제어하기 위한 제어회로(1) 두 가지를 갖는다. 이 경우, 집적된 소자를 전기적으로 연결하기 위해 제공되는 반도체층(Ps)의 영역(Zb)은 이그니션 저항기(1)로서 사용된다. 제어 회로(1)과 전기적 접촉을 하기 위한 전기 도전층(Alu 1) 또는 소자를 위한 반도체 층은 상기 지역(Zb)에 컷아웃(As)를 갖는다.

Description

이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치와 그러한 집적 회로 장치의 사용방법 {INTEGRATED CIRCUIT ARRANGEMENT FOR HEATING IGNITION MATERIAL AND USE OF THIS INTEGRATED CIRCUIT ARRANGEMENT}

선행 특허 출원 (DE 197 02 118)에서 제시되었던 이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치는 이그니션저항으로서 고농도로 도핑된 가열 존을 가진 실리콘 기판을 갖는다. 가열 존의 영역은 실리콘 기판의 나머지 영역보다 더작은 단면을 갖는다.

또한, 미국 특허번호 제 4 831 933은 실리콘 기판위에 부착된 폴리실리콘 스트립의 형태의 가열 소자를 가진 이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치를 개시했다. 상기 가열 소자 영역내의 실리콘 기판의 컷아웃은 가열소자로부터 열 유출을 막기 위한 것이다.

본 발명은 이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치과 그러한 집적 회로 장치의 사용방법에 관한 것이다.

도 1은 운송 수단의 탑승자 보호 수단을 트리거링 하기 위한 이그나이터의 전기적 등가 회로도를 도시한다.

도 2는 본 발명에 의한 집적 회로 장치의 층 모델을 도시한다.

본 발명의 목적은 상기 이그니션 저항기를 위한 드라이브 회로의 집적화를 허용하고, 상기 이그니션 저항기로부터 상기 이그니션 물질로 충분한 열 전도를 허용하는, 이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로를 제공하는 것이다.

본 발명은 제 1항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 집적 회로 장치의 바람직한 사용은 제 5항에 기재되어 있다. 본 발명의 유리한 개선은 종속항에 의해 특징화된다.

본 발명과 개선은 도면에서 예시된 실시예를 사용하여 더 자세히 설명된다.

도 1은 운송 수단에서 특히 탑승자 보호 수단을 트리거링 하기 위해 사용된 이그나이터의 전기적 등가 회로도를 도시한다. 그러한 탑승자 보호 시스템에서, 제어 유니트는 바람직하게 운송수단의 중앙에 배열되며, 그리고 에어백, 좌석벨트 프리텐셔너(pretensioner)등과 같은 탑승자 보호 수단의 이그나이터에 버스라인을 통해 연결된다. 만일 제어 유니트가 속도증가 또는 몸체의 변형에 의한 충격을 식별한다면, 선택된 이그나이터는 대응하는 이그니션 명령에 따라 작동한다. 예를들어 이러한 경우, 각 이그나이터는 접혀진 에어백을 향한 가스 발생기 하우징에 배치된다. 이그나이터의 제어 회로(1)은 버스 링크(2)를 통해 수신된 메시지를 평가하고 이그나이터의 제어 회로(1)에 전기적으로 연결된 이그니션 저항기 (3)에 충분히 큰 전류 펄스를 인가한다. 이 경우, 에너지는 이그니션 콘덴서(4)에 의해 공급되고, 제어할 수 있는 파워 스테이지(11)을 통해 이그니션 저항(3)으로 전달된다. 이 경우, 제어회로(1), 이그니션 저항(3)과 이그니션 콘덴서(4)는 이그나이터의 하우징에 수용된다. 이그니션 물질 예를들어 이그니션 파우더는 이그니션 저항기(3) 주변에서 상기 하우징 속에 또한 배열된다. 이그니션 저항기 (3)이 가열되면 이그니션 파우더는 열 전도에 의해 폭발한다. 폭발에 의해 자유롭게된 에너지는 가스 발생기의 페럿 (pellet)이 접혀진 에어백으로 흘러서 에어백을 팽창시키는 가스를 방출시키도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 이그니션 물질을 가열하기 위해 제공되는 집적 회로 장치의 실시예를 보여준다. 집적 회로 장치는 공통 반도체 기판위에 도 1에 따른 이그니션 저항과 제어 회로를 포함한다. 반도체 층 (Si), 바람직하게는 실리콘 기판은 도핑된 지역 (n/p)의 형태에서 제어 회로의 구성 요소를 포함한다. 부가 반도체층 (Ps), 바람직하게는 폴리실리콘층은 실리콘 산화물 층으로서 고안된 절연층 (SiO₂/1)에 의해 분리된 반도체 층위에 부착된다. 폴리실리콘층 (Ps)대신, 넌-리액티브 저항 성질을 가진 다른 전기 도전 층을 사용하는 것이 가능하다. 폴리실리콘층 (Ps)는 반도체층 (Si)에서 배열된 구성 요소를 전기적으로 연결하기 위해 사용된다. 이를 위해, 도금된 관통홀(through hole)(도시 안됨)이 절연 층 (SiO₂/1)를 통해 폴리실리콘층 (Ps)로부터 반도체층 (Si)에 제공된다. 예를들어 또한, 넌-리액티브 저항기 또는 콘덴서 전극은 폴리실리콘층 (Ps)에 의해 구현될 수 있다. 절연 층 (SiO₂/2, SiO₂/3, SiO₂/4)에 의해 서로 각각 분리된 전기 도전 층 (Alu 1, Alu 2, Alu 3)은 폴리실리콘층 (Ps)위에 부착된다. 이들 전기 도전 층 (Alu 1, Alu 2, Alu 3)은 제어 회로와 전기적 접촉을 위해 제공된다. 이를 위해, 폴리실리콘층과 반도체 층까지 연장된 도금된 수직 관통 홀(도시 안됨)이 필요하다. 이러한 전기 도전 층 (Alu 1, Alu 2, Alu 3)은 바람직하게 알루미늄으로 만들어진다.

본 발명에 따라, 도 2에 따른 집적 회로 장치는 이그나이터의 이그니션 저항기를 위한 제어 회로 뿐만 아니라 이그니션 저항기 그 자체를 포함한다. 이는 상기 폴리실리콘층 (Ps)의 영역 (Zb)에 의해 구현된다. 폴리실리콘층 (Ps)에서 이그니션 영역 (Zb)는 바람직하게 1-20 오옴의 넌-리액티브 저항을 갖도록 고안된다. 이그니션 영역 (Zb)에서, 폴리실리콘층의 단면은 끝이 점점 가늘게 된다. 폴리실리콘층 (Ps)의 그러한 모양은 이그니션 영역 (Zb)에서 이그니션 엘리먼트가 가열 저항 브리지의 형태로 되도록 한다. 이러한 방식으로 테이퍼된 위치는 테이퍼된 위치를 통해 콘덴서로부터 흐르는 전류형태의 전기에너지가 이러한 테이퍼된 저저항위치에서 열 에너지로 정확히 변환시켜, 그 결과 이 테이퍼된 영역 또는 영역 가까이에 배열된 이그니션 물질 또는 이그니션 파우더가 폭발되도록 한다. 이를 위해, 이그니션 영역은 넓이 또는 높이가 테이퍼 되도록 고안될 수 있다. 하여튼, 테이퍼된 영역의 폴리실리콘층의 단면 영역 - 즉, 가열 효과가 얻어질 수 있는 영역 - 폴리실리콘층이 기본적으로 와이어링 층으로서 작용하는 영역보다 적다.

본 발명에 따라, 전기 도전층 (Alu 1, Alu 2, Alu 3), 절연층 (SIO₂/3, SIO₂/4)는 이그니션 지역 (Zb)에서 컷아웃 (As)를 갖는다. 이런 컷아웃 (As)는 폴리실리콘층 (Ps)에서 구현되는 이그니션 저항기로부터 이그니션 물질 (Zp)에 양호한 열 전도를 보증하기 위해 필요하다. 도 2에 의한 실시예에서, 총 집적 회로 장치는 그러한 이그니션 물질 (Zp)안에 임베드된다. 이 경우, 이그니션 물질 (Zp)는 특히 이그니션 지역 (Zb)내의 집적 회로 장치 위에 바람직하게 눌려진다. 만일 집적 회로 배열이 단지 하나의 전기 전도 층 (Alu 1)을 갖는다면, 물론 그때는 이러한 전기 전도 층만이 컷아웃 (As)를 포함한다.

컷아웃 (As)는 표준 반도체 공정에 따른 에칭에 의해 생산된다. 이 경우, 폴리실리콘층 (Ps)위에 직접 배열된 절연 층 (SiO₂/2)는 이러한 에칭 공정동안 에칭 중단부로서 바람직하게 사용된다. 에칭에 의해 생성된 컷아웃 지역 (As)는 작은 허용 차를 가지고도 생성될 수 있고, 이그니션 지역 (Zb)에 정확히 매치될 수도 있다.

본 발명은 이그니션 저항과 상기 이그니션 저항을 위한 제어회로가 하나의 집적 회로 장치에 집적될 수 있고, 동시에 이그니션 페럿 저항으로부터 이그니션 파우더에 충분한 열 전도가 보장된다는 중요한 이점을 가진다. 상기 열 전달은 표준 에칭 공정을 기초로 형성된 컷아웃에 의해 적은 비용과 정확하게 이루어진다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의해 배타적으로, 또는 전기 도전 층 (Alu 1)의 컷아웃 이외에, 이그니션 지역 (Zb)의 반도체층 (Si)속에 컷아웃 (As)을 에칭 하는 것이 가능하여, 이그니션 저항과 이그니션 물질 (Zp)사이에 양호한 열적 링크를 보장되도록 한다. 이 경우, 이그니션 물질 (Zp)는 컷아웃 (As)이 자유롭게 에칭된 면상에 항상 유지된다. 만일 회로 장치가 플립-칩 기술을 사용하여 캐리어 상에 배열되고자 한다면, 말하자면, 회로 장치의 전기 도전 층의 하나의 접촉 지역이 캐리어의 대응하는 접촉 지역 위에 직접 놓여진다면, 반도체 층(Si)에만 컷아웃 (As)을 제공하는 것이 바람직하다. 이그니션 물질 (Zp)는 반도체층 (Si)의 면으로부터 회로 배열 위에 눌려진다.

Claims

이그니션 물질을 가열하기 위한 집적 회로 장치에 있어서,

- 이그니션 저항기(3)과 상기 이그니션 저항기(3)을 통한 전류 흐름을 제어하기 위한 제어 회로(1),

- 상기 제어 회로(1)의 소자를 위한 반도체층(Si),

- 상기 소자를 전기적으로 연결하기 위한 부가 반도체층(Ps), 및

- 상기 제어 회로(1)과 전기 접촉하는 전기 도전층(Alu 1)을 포함하며,

- 상기 부가 반도체층(Ps)의 영역(Zb)은 이그니션 저항기(3)으로서 고안되며,

- 상기 전기 도전 층(Alu 1) 및 상기 반도체층(Si)은 상기 영역(Zb)에서 컷아웃(As)을 가지며,

- 상기 회로 장치는 상기 이그니션 물질(Zp)와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
제 1항에 있어서,

상기 폴리실리콘층(Ps)는 절연층(SiO₂/1)에 의해 분리되어 반도체층(Si)위에 배열되고, 상기 전기 도전층(Alu 1)은 부가 절연층(SiO₂/2)에 의해 분리되어 상기 폴리실리콘층(Ps) 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
제 2항에 있어서,

상기 전기 도전층(Alu 1)위에 부가층(SiO₂/3, Alu 2, SiO₂/4, Alu 3, Pa)이 배열되고, 상기 부가층(SiO₂/3, Alu 2, SiO₂/4, Alu 3, Pa)은 컷아웃(As)을 영역(Zb)에서 갖는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치
탑승자 보호 수단을 트리거링 하기 위한 이그나이터에 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 따른 집적 회로 장치를 사용하는 방법에 있어서, 상기 회로 장치는 이그니션 물질(Zp)과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 사용 방법
제 4항에 있어서,

이그니션 저항기(1) 영역의 상기 이그니션 물질(Zp)은 폴리실리콘층(Ps)을 커버링하는 전기 절연층(SiO₂/2) 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 사용 방법.