WO2008066174A1 - Ensemble collecteur, amorce, dispositif de production de gaz pour sac gonflable et dispositif de production de gaz pour prétensionneur de ceinture de sécurité - Google Patents

Ensemble collecteur, amorce, dispositif de production de gaz pour sac gonflable et dispositif de production de gaz pour prétensionneur de ceinture de sécurité Download PDF

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WO2008066174A1
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electrode
ignition
header
ignition element
capacitor
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PCT/JP2007/073229
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Shigeru Maeda
Dairi Kubo
Yasuaki Matsumura
Toshiaki Furuya
Original Assignee
Nipponkayaku Kabushikikaisha
Ryoden Trading Company, Limited
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F42B3/121—Initiators with incorporated integrated circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F42B3/13—Bridge initiators with semiconductive bridge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B60R2021/26029—Ignitors

Definitions

  • the present invention relates to a squib mounted on a gas generator or the like used in an automobile safety device such as an air bag.
  • the present invention also relates to a header assembly which is a component part of the squib described above.
  • the present invention relates to a gas generator for an air bag equipped with the squib and a gas generator for a seat belt pretensioner.
  • the squib usually has a metal pin for electrical connection with the outside, and a heating element for igniting the explosive at the other end of the metal pin.
  • Patent Document 1 discloses a squib using a printed circuit board, in which a thick film resistor is formed directly on the printed circuit board, and a NORISTOR is mounted on another part of the circuit board for the purpose of electrostatic protection. Yes.
  • Patent Document 2 a resistive heating element is mounted on a printed circuit board, and a capacitor and a varistor connected to the printed circuit board with solder are further connected to the electrode pins.
  • a resistive heating element is mounted on a printed circuit board, and a capacitor and a varistor connected to the printed circuit board with solder are further connected to the electrode pins.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-205823
  • Patent Document 2 JP 2000-108838 A
  • a semiconductor bridge (SCB: Semiconductor Bridge) is a generic term for a bridge manufactured using a semiconductor technology such as sputter deposition, but it is a semiconductor bridge compared to a bridging wire or a printed circuit board.
  • the igniter using can make a very fine structure with a narrow line width, and uses a thin film bridge with a thickness of about several microns, so the heat capacity can be reduced and high speed is achieved. It is possible to provide responsiveness and low energy ignition. With a bridging wire, it takes about 800 to 1000 microseconds to heat the igniting agent to the ignition temperature with 1.2 A energization, so the energy required for ignition was about 2.9 mj.
  • the igniting agent can be ignited at 0.44 mj or less by discharging from a small-capacitance capacitor.
  • SCB uses semiconductor manufacturing equipment such as sputter deposition, so the heat capacity of the heat generating part can be controlled small and accurately as much as possible, and the ignition response is high. Low energy One ignition squib can be made stably.
  • an ignition device disclosed in Patent Document 3 is known as a squib with a built-in IC in order to enable ignition by communication called a BUS system.
  • a second semiconductor plate including an integrated circuit device is installed on a header, and a first capacitor including a capacitor that stores energy for igniting an ignition element is further provided thereon.
  • Patent Document 3 Japanese Translation of Special Publication 2000-513799
  • a squib that can be reduced in size and improved in reliability under high productivity is a header assembly that is a component of the squib.
  • the objective is to propose a gas generator for airbags and a gas generator for seatbelt pretensioners that are equipped with a seat, as well as a force and a squib.
  • the squib can be made smaller if the ignition element is mounted on the capacitor instead of separately setting the ignition element and the capacitor on the header.
  • the outer diameter is equal to the outer diameter of the header and the head is small.
  • the surface level of the ignition element can be flattened by at least reaching the height level of the ignition element and covering the area excluding the element surface of the ignition element with resin. ((44)) Directly on the IICC, using a ceresar mimics as a condensant sensor. At the same time that it is possible to arrange the electrode electrodes in a sizing system where the actual mounting can be completed, the miniaturization and spot ignition The reliability of the present invention can be achieved at the same time, and the present invention is based on the above knowledge. .
  • composition of the gist of the present invention is as follows. .
  • a plurality of electrode pole pins that have a plurality of electrode poles and block the opening of the kappup body containing the point-ignition gunpowder. Atsushi is amazing at first,
  • External electrode terminal electrode terminal for external connection for electrical connection between the point ignition flame element and the electro-electrical connection on the outer peripheral surface of the center of the center A spot ignition element mounted on the spot ignition element on which a point ignition element is mounted;
  • IICC which has a communication electrode electrode for telecommunication to connect electrically and electrically to Pippin
  • the IICC is installed on the header, and the ignition device mounted on the spot ignition element is installed on the IICC. Together with the electrode electrode for pinning through the communication electrode provided in the IICC and electrically and electrically connected to the pin electrode. Special here and here
  • a cylindrical collar whose outer diameter is equal to the outer peripheral diameter of the header and whose cylindrical head reaches at least the height level of the ignition element.
  • a header assembly characterized in that a contact surface with an igniting agent is flattened by placing resin in a region excluding the element surface of the ignition element inside the collar.
  • a squib characterized in that the header assembly according to any one of claims 1 to 4 is press-fitted and fixed to an opening of a cup body having an ignition agent therein.
  • the squib can be further reduced in size.
  • each part can be placed horizontally on the header and the contact surface with the igniting agent can be flattened by the resin, the unevenness of the igniting agent density during pressing against the igniting agent can be eliminated, making it compact. Since the header assembly can be configured and the insulation between the igniting agent and each electrode can be secured, it is possible to prevent the ignition tool from being misfired.
  • the ignition element is connected to the IC through the third external terminal electrode provided on the capacitor, the uppermost ignition element and the lowermost IC are electrically connected without using wire bonding. In addition, since there is no wire bonding on the contact surface with the igniting agent, high ignition reliability can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view a), a bottom view (b), and a side view (c) of a preferred example of a capacitor mounted with an ignition element according to the present invention.
  • FIG. 2 A cross-sectional view (a) and a plan view (b) of an SCB chip having side electrodes.
  • FIG. 3 A cross-sectional view (a) and a plan view (b) of an SCB chip using a cover electrode for conduction between a laminated SCB and a side electrode.
  • FIG. 4 A sectional view (a) and a plan view (b) of an SCB chip having side through-hole electrodes as side electrodes.
  • FIG. 6 A sectional view of a preferred example of a header assembly according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an example in which the SCB chip of the present invention and a capacitor are mounted on a header having a structure in which one of electrode pins is grounded.
  • FIG. 9 is an overall view of a squib according to the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a gas generator for a seat belt pretensioner.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the central control unit.
  • FIGS. 1 (a), (b), and (c) preferred examples of the ignition element mounted capacitor according to the present invention are shown in plan, bottom, and side views.
  • reference numeral 1 is an ignition element
  • 2 is a capacitor body.
  • the ignition element 1 is placed on the capacitor body 2 to form an ignition element-mounted capacitor 3.
  • An external terminal electrode 4 is provided on the outer peripheral surface of the center of the capacitor body 2, and the external terminal electrode 4 is electrically connected to the ignition element 1. Note that 5-1 and 5-2 are the two ends of the capacitor.
  • a ceramic capacitor is particularly advantageously adapted as the capacitor of the present invention.
  • the capacitance of the capacitor portion is preferably about 0.5 to 10 F.
  • the capacitor is not limited to a ceramic capacitor, and a resin having heat resistance may be used as a dielectric layer, such as a film capacitor.
  • the ignition element is mounted on the capacitor body.
  • the surface on which the ignition element is placed may be any surface as long as it is a surface for mounting the capacitor on an IC, which will be described later, that is, a surface other than the mounting surface. It is advantageous to place it.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) illustrate an example of the configuration.
  • Reference numeral 6 is a thin film resistor (SCB) and 7 is a substrate, and both constitute an SCB chip 8.
  • a side electrode 9 is provided on the SCB chip substrate 7 as a relay conductor connecting the SCB 6 and the external terminal electrode.
  • the SCB chip substrate 7 is provided with side electrodes 9 extending from the upper surface to the bottom surface, and the SCB 6 is electrically connected to the external terminal electrodes via the side electrodes 9.
  • SCB6 has, for example, a structure in which Ti layers and SiO layers are alternately stacked.
  • Au or Ni can be used as the material of the side electrode 9.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) show an example in which a layered structure including an insulating layer is employed as SCB6.
  • reference numeral 10 denotes a cover electrode
  • 22 denotes a laminated insulating layer
  • 23 denotes a laminated metal layer.
  • SCB6 and side electrode 9 may be connected so that both ends of SCB6 and side electrode 9 overlap as it is.
  • 22 is included, the continuity between both ends of SCB and side electrode 9 can be ensured by providing cover electrode 10 at a position extending across both ends of SCB and side electrode 9.
  • FIG. 4 shows a case where the side through-hole electrode 11 is used as another example of the side electrode.
  • the side through-hole electrode 11 is formed by forming a through-hole electrode on the substrate 7 before forming the SCB6, and cutting the top of the snow hole when dividing the SCB6 into chips in the final process.
  • the semicircular side through-hole electrode 11 is formed so as to be exposed on the side surface of the SCB chip substrate 7.
  • the side through-hole electrode 11 can be formed into an arbitrary shape by using microblasting or laser processing that is not limited to a circular shape. If this method is used, it is possible to form a side electrode more easily.
  • the SCB 6 having a laminated structure including the metal layer 23 and the insulating layer 22 is adopted in this method, the conduction with the side through hole electrode 11 is ensured by using the cover electrode 10 as described above. Can do.
  • the substrate material of the SCB chip may be any material as long as it is used as a printed circuit board, but in particular, a glass substrate, a ceramic substrate, LTCC (Low temperature Co-fired Multilayer Ceramic Substrates), and a silicon substrate Etc. are preferred. This is because the heating resistor generates heat when the heating resistor is energized. In response to this heat, the explosives ignite when the temperature reaches about 300 ° C, which is the temperature at which they ignite. Therefore, the substrate material is preferably a material that is stable up to the substrate temperature at this time.
  • this IC12 is connected to an electrode pad for connecting to both end electrodes of the capacitor, an electrode pad for connecting to an external terminal electrode, and an electrode pin for external connection.
  • An electrode pad is provided to activate the ignition element through the electrode pad.
  • silicon or the like is advantageously suitable.
  • a communication signal is transmitted to the IC from the outside through the fourth electrode pad 12-4 of the IC 12 connected to the electrode pin.
  • the IC 12 extracts necessary information from the signal and, at the same time, accumulates energy for ignition of the ignition element in the capacitor through both end electrodes connected to the first and second electrode pads 12-1 and 12-2.
  • the third electrode pad 12-3 is connected to the SCB through the external terminal electrode.
  • the IC 12 can exchange information with the central control unit of the airbag system by communication, and when the central control unit detects a car collision, an ignition command is transmitted to the desired IC by a signal.
  • the squib IC for which power ignition is desired which ignites the desired squib by the signal, allows the energy stored in the capacitor to flow to the SCB by the switching circuit inside the IC.
  • the SCB When energy is supplied from the capacitor, the SCB is heated and ignites the explosive.
  • FIG. 6 illustrates a preferred header assembly according to the present invention.
  • numeral 13 is a header
  • 14 is an electrode pin
  • 15 is a force
  • sealing glass for insulating the electrode pins 14 from each other.
  • the header assembly 16 is configured by placing the IC 12 on the header 13 and placing the ignition element mounting capacitor 3 on the IC 12.
  • the mounting surface of the capacitor is indicated by number 2-1 in the figure.
  • both end electrodes 5-1, 5-2 (see Fig. 1) of the capacitor mounted with the ignition element, the external terminal electrode 4 (see Fig. 1) provided on the central outer peripheral surface of the capacitor body 2, and the IC12 ( (Refer to Fig. 5) Connecting means to the first, second and third electrode pads 12-1, 12-2, 12-3 (see Fig. 5) As a result, a conductive paste is advantageously adapted.
  • FIG. 7 shows another header assembly of the present invention.
  • This example is a case where one electrode pin 14 'is directly attached to the metal part of the header 13, and thus the metal part of the header and one of the electrode pins are connected in this way, so that the electrode pin and the header metal part are Even if static electricity is applied to the capacitor, accidental fires can be reliably prevented.
  • the mounting area includes the IC12 and the ignition element. Projects from the header 13 by the thickness of the mounted capacitor 3.
  • the header In order to eliminate such negative effects, it is preferable to cover the header with a resin whose outer diameter is equal to the outer diameter of the header and whose head reaches at least the height level of the ignition element.
  • a resin coating for example, as shown in FIG. 8, a cylindrical collar 17 whose head is at least approximately equal to the height level of the ignition element 6 is provided on the outer periphery of the header 13, and What is necessary is just to fill resin 18 inside.
  • the filled resin 18 covers the element surface of the ignition element 6, the ignition agent is ignited. Therefore, when filling the resin 18, it is important to fill the region excluding the element surface of the ignition element 6.
  • the resin 18 As described above, it is optimal to fill the resin 18 with the same height level as that of the ignition element 6. As described above, the height level of the ignition element 6 and the resin filled therearound are the same. If the height level of 18 is made equal, the filled resin 18 may cover the element surface of the ignition element 6.
  • this height level difference is preferably within 0.5 mm. Furthermore, it was confirmed that if it was within 0.3 mm, there would be almost no difference in the operation stability of the squib! /.
  • FIG. 9 shows a cross section of the entire squib completed by press-fitting and fixing the header assembly as described above into the opening of the cup body having an ignition agent therein.
  • reference numeral 19 is an ignition powder
  • 20 is a cup body
  • 21 is a protective resin cup.
  • the top surface of the header 13 is flattened by filling the inside of the cylindrical collar 17 with the resin 18. Therefore, even if a header assembly such as force is pressed into the cup, There is no unevenness in density, so there is no variation in ignition sensitivity or ignition time when the squib is activated.
  • the igniting agent used in the present invention is preferably one containing zirconium in its composition.
  • those containing titanium hydride, boron, tricinate, etc. are also advantageously adapted.
  • those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-362992 can be used and are not particularly limited!
  • a thin film resistor, which is a heating resistor, is placed in contact with the igniter.
  • an ignition agent composition may be applied in advance to the upper surface of the ignition element. That is, a slurry-like igniter is dispensed on the upper surface of the thin film resistor and dried. Since this igniter composition is more stable in contact between the igniter and the thin film resistor than when it is simply filled with powdered igniter, it effectively contributes to reliable ignition and shortening of the ignition time.
  • Fig. 10 shows a conceptual diagram of a gas generator for an air bag.
  • the gas generator 31 for a valve has a squib 32, an enhancer agent 33, a gas generator 34, and a filter 35 inside, and an outer container 36 that can withstand the combustion pressure of the gas generator 34.
  • the outer container 36 has a hole 37 for discharging the generated gas to the airbag side.
  • the enhancer agent 33 When the squib 32 is activated, the enhancer agent 33 is burned by the heat energy generated from the squib 32 to generate flames and hot particles.
  • the gas generating agent 34 is burned by the flame and the hot particles, and gas for inflating the airbag is generated.
  • This gas has a force S released to the outside through a hole 37 opened in the outer container 36 of the airbag, and at this time the residue of the gas generant burned by passing through the filter 35 is collected and the gas itself. Is cooled.
  • Fig. 11 shows a conceptual diagram of a gas generator for a seat belt pretensioner (micro gas generator).
  • the micro gas generator 41 has a squib 42 and a gas generating agent 43 inside, and the squib 42 is fixed to a base 44 called a holder. Further, the cup body 45 for storing the gas generating agent 43 is also fixed to the holder by caulking, for example.
  • the gas generating agent 43 in the cup body 45 is burned by the flame and hot particles from the squib 42 to generate gas.
  • FIG. 12 shows an example of a LAN-configured airbag system in which a central control unit 110 and four airbag modules 111a, 111b, 111c, and 111d are connected.
  • Each of the two airbag modules 11 lb and 111c can have a gas generator for inflating the front airbag, for example, and the other two airbag modules 11 la and 11 Id can each have a side airbag, for example. It can have a gas generator to be expanded.
  • An ignition device is housed in a gas generator included in each of these modules!
  • Each of the ignition devices has two electrode pins 114 and 115, and the electrode pins 114 are connected to the central control unit 110. Connected to the first electrical supply conductor 112 communicated, and the electrode pin 115 is connected to the second electrical supply conductor 113 communicated to the central control unit 110.
  • the central control unit 110 sends an ignition command for the ignition device of the airbag module 111c to the first electrical supply conductor 112. Send a train of unique electrical pulses that make up This unique row of electrical noise is the force sent to each igniter via the electrode pins 114 and 115. Only the ICs included in the igniter of the air bag module 11 lc react to the command and the electrical power from the capacitor Energy is supplied to the ignition element and the igniter is ignited as described above.
  • the central control unit 110 may include the first electrical supply conductor 112. Provides a unique train of electrical pulses for the igniter included in each of the air bag modules 11 la and 11 lb. The operation of each of the two ignition devices is as described above.

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Description

明 細 書
ヘッダーアッシー、スクイブならびにエアバッグ用ガス発生装置およびシ ートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置
技術分野
[0001] 本発明は、エアバッグ等の自動車の安全装置に使用されるガス発生器等に搭載さ れるスクイブに関するものである。
また、本発明は、上記したスクイブの構成部品であるヘッダーアッシーに関するもの である。
さらに、本発明は、上記のスクイブを搭載したエアバッグ用ガス発生装置およびシ ートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置に関するものである。
背景技術
[0002] 自動車に装着されるエアバッグを膨張させるためのガス発生器用のスクイブとして、 従来から種々の電気式スクイブが開発されて!/、る。
このスクイブは、通常、外部と電気的に接続するための金属ピンを有し、またこの金 属ピンの他端には火薬に点火するための加熱素子をそなえている。
[0003] 従来使用されてきた点火具は、点火薬に点火するために、架橋ワイヤを使用してい た。架橋ワイヤとしては、ニクロム線を用いており、架橋ワイヤの線径が細すぎると取り 付けることができない。また、取り付けることができる線径の架橋ワイヤでは熱容量が 大きいために、 BUSシステムのような通信のエネルギーだけで点火薬を点火するた めには、容量の大きなコンデンサに十分な電荷を蓄積する必要があった。
[0004] また別の点火具として、プリント回路基板の製造技術を用い、プリント回路基板上に 直接厚膜抵抗体を形成する方法が知られている。
例えば特許文献 1には、プリント回路基板を用い、厚膜抵抗体を直接プリント回路 基板上に形成し、回路基板上の別の部分に静電気保護の目的でノ リスタを搭載した スクイブが示されている。
また、特許文献 2には、同様に、プリント回路基板に抵抗性加熱素子を搭載し、コン デンサとバリスタをハンダでプリント回路基板に接続したものを、さらに電極ピンに接 続して得られるスクイブが開示されて!/、る。
これらの技術により、点火に必要なエネルギーは架橋ワイヤを用いる場合よりも低く 改善されたとはレ、え、まだ十分とは言えなかった。
特許文献 1：特開 2003-205823号公報
特許文献 2：特開 2000-108838号公報
[0005] 一方、半導体ブリッジ（SCB : Semiconductor Bridge)は、スパッタゃ蒸着などの半導 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、架橋ワイヤやプリント回 路基板に比べ半導体ブリッジを用いた点火具は、線幅を細くした非常に微細な構造 を作ることができ、厚みも数ミクロン程度の膜厚の薄膜ブリッジを利用するので、熱容 量を小さくすることができ、高速応答性と低エネルギーでの点火性を持たせることが 可能である。架橋ワイヤでは、 1.2Aの通電で点火薬を点火温度まで加熱するのに 80 0から 1000マイクロ秒程度の時間を要するので、点火に必要なエネルギーは 2.9 mj程 度必要であつたが、半導体ブリッジでは、小容量のコンデンサからの放電により 0.44 mj以下で点火薬を点火することができる。また、 SCBは、スパッタゃ蒸着などの半導 体製造設備を使うので基板サイズを大幅に小さくできるだけでなぐ発熱部の熱容量 を小さぐかつ正確に制御することができるので、点火応答性が高くかつ低エネルギ 一着火のスクイブを安定して作ることができる。
[0006] また、 BUSシステムと呼ばれる通信による点火を可能にするために、 ICを内蔵した スクイブとして特許文献 3に開示の点火装置が知られている。
この点火装置は、ヘッダーの上に、集積化された回路装置を含む第 2の半導体小 板を設置し、さらにその上に、点火素子を点火させるためのエネルギーを蓄積したコ ンデンサを含む第 1の半導体小板と点火素子を含む第 3の半導体小板とを順次に積 層した構造になっている。
特許文献 3：特表 2000-513799号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 上述したとおり、点火素子として SCBを使用した場合には、特許文献 3によると半導 体ブリッジ（SCB)の接続はワイヤーボンディングが用いられる力 S、点火薬を点火する ためには SCBを点火薬に密着する必要があるので、密着の力によりワイヤーボンデ イングが断線するおそれがある。さらに、特許文献 3によると点火のためのエネルギー 蓄積用コンデンサとして、半導体コンデンサを使用しているために、このコンデンサが 蓄積できる電気エネルギーが小さいので、このエネルギーで点火するためには高い 点火感度の SCBを使う必要がある力 その場合、点火感度が非常に高いがゆえにノ ィズによる誤爆の危険性が高まる。
また、点火の信頼性を高めるためにはコンデンサに蓄積するエネルギーを多くする ことと、コンデンサからの点火用電流の放電波形をよりシャープなものにすることが好 ましい。
[0008] その他、ヘッダー上に、点火素子やコンデンサを設置した場合、ヘッダー基板の表 面に凹凸が生じるため、点火薬を有するカップ体との組み付け時に点火薬密度にム ラが生じるなどの問題が懸念される。
[0009] 本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、高い生産性の下で、サイズの縮 小化と信頼性の向上を可能ならしめたスクイブを、その構成部品であるヘッダーアツ シー、さらには力、かるスクイブを搭載したエアバッグ用ガス発生装置およびシートベル トプリテンショナ一用ガス発生装置と共に提案することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] さて、発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に述べ る知見を得た。
(1)ヘッダー上に点火素子とコンデンサとを個別に設置するのではなぐコンデンサ の上に点火素子を搭載する構造にすれば、スクイブの小型化が達成される。
(2)また、コンデンサを ICの直上に設置し、点火素子をその直上に設置し、この点火 素子と ICをコンデンサに設けた外部端子電極を通して接続することにより、高い点火 信頼十生を得ること力 Sできる。
(3)上記のような配置形態とした場合、主にコンデンサの厚みに起因した表面凹凸が 問題となるが、この点に関しては、外径がヘッダーの外周径に等しぐかつ頭部が少 なくとも点火素子の高さレベルに達し、しかもこの点火素子の素子面を除く領域を樹 脂で覆うことにより、点火薬との接触面を平坦化することができる。 ((44))ココンンデデンンササととししてて、、セセララミミッッククココンンデデンンササをを用用いいるるここととにによよりり、、直直接接 IICC上上へへのの実実装装がが ででききるるササイイズズにに電電極極のの配配置置がが可可能能ででああるるとと同同時時にに、、小小型型化化とと点点火火信信頼頼性性をを両両立立でできき 本本発発明明はは、、上上記記のの知知見見にに立立脚脚すするるももののででああるる。。
[[00001111]] すすななわわちち、、本本発発明明のの要要旨旨構構成成はは次次ののととおおりりででああるる。。
11..複複数数のの電電極極ピピンンをを有有しし、、点点火火薬薬のの入入っったたカカッッププ体体のの開開口口部部をを塞塞ぐぐヘヘッッダダーーアアツツシシ 一一ででめめっってて、、
該該複複数数のの電電極極ピピンンをを互互いいにに絶絶縁縁ししてて保保持持すするるヘヘッッダダーーとと、、
ココンンデデンンササのの中中央央外外周周面面にに点点火火素素子子とと電電気気的的にに接接続続すするるたためめのの外外部部端端子子電電極極ををそそ ななええ、、そそのの上上にに点点火火素素子子をを載載置置ししたた点点火火素素子子搭搭載載ココンンデデンンササとと、、
該該点点火火素素子子搭搭載載ココンンデデンンササのの両両端端電電極極おおよよびび該該外外部部端端子子電電極極とと電電気気的的にに接接続続ささ れれるる第第 11、、第第 22おおよよびび第第 33のの電電極極パパッッドドななららびびにに外外部部ととのの通通信信ののたためめににヘヘッッダダーーのの電電 極極ピピンンにに電電気気的的にに接接続続すするるたためめのの通通信信用用電電極極ををそそななええるる IICCととをを有有しし、、
該該ヘヘッッダダーー上上にに該該 IICCをを設設置置しし、、該該 IICC上上にに該該点点火火素素子子搭搭載載ココンンデデンンササをを設設置置すするるとと 共共にに、、該該 IICCにに設設けけたた該該通通信信用用電電極極をを通通ししてて該該電電極極ピピンンとと電電気気的的にに接接続続ししたたここととをを特特
Figure imgf000006_0001
[[00001122]] 22..上上記記 11ににおおいいてて、、前前記記ココンンデデンンササ力力 セセララミミッッククココンンデデンンササででああるるここととをを特特徴徴ととすするる
[0013] 3.上記 1または 2において、前記点火素子力 S、 SCBとその基板からなる SCBチップ
Figure imgf000006_0002
[0014] 4.上記 1〜3のいずれかにおいて、前記ヘッダー上に、外径が該ヘッダーの外周径 に等しぐかつ円筒頭部が少なくとも該点火素子の高さレベルに達する円筒状のカラ 一を配置し、該カラーの内側で、該点火素子の素子面を除く領域に樹脂を充填して 、点火薬との接触面を平坦化したことを特徴とするヘッダーアッシー。
[0015] 5. 内部に点火薬を有するカップ体の開口部に、請求項 1〜4のいずれかに記載の ヘッダーアッシーを、圧入'固定したことを特徴とするスクイブ。
[0016] 6.上記 5に記載のスクイブを有するエアバッグ用ガス発生装置。
[0017] 7.上記 5に記載のスクイブを有するシートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置。 発明の効果
[0018] 本発明の効果を列挙すると次のとおりである。
(1)コンデンサの上に点火素子を搭載する構造としたので、スクイブのより一層の小 型化が達成される。
(2)点火用コンデンサを ICの直上に設置し、点火素子をその直上に配置して外部端 子電極で接続することにより、 IC内部のスイッチング回路を ONにしたときに点火素子 に流れる電流の経路が極めて短くなり、インダクタンス成分が小さくロスが少なくなる ので、コンデンサからのシャープな放電波形をそのまま点火素子に伝達することがで き、その結果、点火信頼性が格段に向上する。
(3)ヘッダー上に各パーツを横置きにして、樹脂により点火薬との接触面を平坦化で きるので、点火薬への押し付け時における点火薬密度の偏りを解消することができ、 コンパクトにヘッダアッシーを構成できると共に、点火薬と各電極との絶縁を確保する ことができるので、点火具の誤発火を防止することができる。
(4)コンデンサとして、セラミックコンデンサを用いることにより、直接 IC上への実装が できるサイズに電極の配置が可能であると同時に、大きな静電容量を持たせることが できるので小型化と点火信頼性が向上する。また、蓄積できるエネルギーが大きいの で低い点火感度の SCBを使用することができ、ノイズによる誤発火の危険を減少させ ること力 Sでさる。
(5)点火素子を、コンデンサに設けた第 3の外部端子電極を通して ICに接続するよう にしたことにより、最上面の点火素子と最下面の ICをワイヤボンディングを用いること なく電気的に接続することができ、点火薬との接触面にワイヤボンディングがないの で、高い点火信頼性を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明に従う点火素子搭載コンデンサの好適例の平面隨 a)、底面図 (b)および 側面図 (c)である。
[図 2]側面電極を持つ SCBチップの断面図 (a)および平面図 (b)である。
[図 3]積層構造の SCBと側面電極の導通にカバー電極を用いた SCBチップの断面 図 (a)および平面図 (b)である。 [図 4]側面電極としてサイドスルーホール電極を持つ SCBチップの断面図 (a)および 平面図 (b)である。
園 5]点火素子搭載コンデンサを載置する ICの平面図 (a)およびこの IC上に SCBチッ プを設置した状態を示した図 (b)である。
園 6]本発明に従うヘッダアッシーの好適例の断面図である。
[図 7]電極ピンのうち片方がアースされた構造のヘッダーに本発明の SCBチップとコ ンデンサを搭載した例の断面図である。
園 8]ヘッダーの外周に円筒状のカラーを設け、その内側に樹脂を充填した状態を示 した図である。
[図 9]本発明に従うスクイブの全体図である。
園 10]エアバッグ用ガス発生装置の概念図である。
[図 11]シートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置の概念図である。
[図 12]中央制御ユニットの説明図である。
符号の説明
1 点火素子
2 コンデンサ本体
2- 1 コンデンサの実装面
3 点火素子搭載コンデンサ
4 外部端子電極
5- 1 コンデンサの両端電極
5- 2 コンデンサの両端電極
6 薄膜抵抗（SCB)
7 SCB基板
8 SCBチップ
9 側面電極
10 カバー電極
11 サイドスルーホール電極
12 IC - 1 コンデンサの両端電極と接続するための第 1の電極パッド
- 2 コンデンサの両端電極と接続するための第 2の電極パッド
- 3 外部端子電極と接続するための第 3の電極パッド
-4 電極ピンと接続するための第 4の電極パッド
ヘッダー
, W 電極ピン
封止ガラス 円筒状カラー
樹脂
点火薬
カップ体
保護用樹脂カップ
絶縁層
金属層
エアバッグ用ガス発生装置
スクイブ
ェンハンサ一斉 IJ
ガス発生剤
フィルター
外郭容器
孔
シートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置（マイクロガスジェネレータ) スクイブ
ガス発生剤
基台（ホルダー）
カップ体
0 中央制御ユニット l l la〜l l ld エアバッグモジユーノレ
114, 115 電極ピン
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明を具体的に説明する。
図 1(a), (b), (c)に、本発明に従う点火素子搭載コンデンサの好適例を、平面、底面 および側面で示す。
図中、番号 1は点火素子、 2はコンデンサ本体であり、この点火素子 1がコンデンサ 本体 2の上に載置されて点火素子搭載コンデンサ 3を構成している。
また、コンデンサ本体 2の中央外周面には、外部端子電極 4が設けられていて、この 外部端子電極 4は点火素子 1と電気的に接続されている。なお、 5— 1 , 5— 2はそれ ぞれコンデンサの両端電極である。
[0022] 本発明のコンデンサとしては、セラミックコンデンサがとりわけ有利に適合する。ここ に、コンデンサ部の容量は 0.5〜10 F程度とすることが好ましい。
[0023] なお、コンデンサとしては、セラミックコンデンサに限られるものではなぐフィルムコ ンデンサなど、誘電体層として耐熱性を有する樹脂を用いるものであってもよい。
[0024] さて、本発明では、コンデンサ本体に、点火素子を載置する。この点火素子を載置 する面は、コンデンサを後述する IC上に設置するための面すなわち実装面以外の面 であれば、いずれでもよいが、実装面の反対側の面（コンデンサの上面）に載置する ことが有利である。
そして、外部端子電極と点火素子とを電気的に接続する。この接続形態について は特に限定されるものではないが、以下、点火素子として SCBとその基板からなる S CBチップを用いる場合につ!/、て説明する。
[0025] 図 2(a), (b)に、その構成の一例を図解するが、番号 6が薄膜抵抗（SCB)、 7がその 基板であり、両者で SCBチップ 8を構成する。そして 9が、 SCB6と外部端子電極を つなぐ中継導体として SCBチップ基板 7に設けた側面電極である。
図示したとおり、 SCBチップ基板 7には、その上面から底面に延びる側面電極 9が 設けられており、 SCB6は、この側面電極 9を介して外部端子電極と電気的に接続し ている。 SCB6は、例えば、 Ti層と SiO層とが交互に積層された構造を有する。なお、 側面電極 9の材質としては、例えば Au、 Niなどを用いることができる。
[0026] 次に、図 3(a), (b)に、 SCB6として絶縁層を含む積層構造のものを採用した場合の 例を示す。図中、番号 10はカバー電極であり、 22で積層構造の絶縁層を、また 23で 積層構造の金属層を示す。
上述したとおり、 SCB6と側面電極 9との接続は、 SCB6が単層の場合はそのまま S CB6の両端と側面電極 9が重なるようにすればよいが、 SCB6が複数層で、間に絶 縁層 22が含まれる場合は、 SCBの両端と側面電極 9にまたがる位置にカバー電極 10 を設けることで SCB両端と側面電極 9の導通を確保することができる。
[0027] 次に、別の接続形態について説明する。
また、図 4は、側面電極の別例としてサイドスルーホール電極 11を用いた場合であ る。このサイドスルーホール電極 11は、 SCB6を成膜する前に基板 7にスルーホール 電極を形成しておき、 SCB6を成膜後、最終工程でチップに分割するときにこのスノレ 一ホール上を切断することで、半円形のサイドスルーホール電極 11が SCBチップ基 板 7の側面に露出した形で形成される。なお、このサイドスルーホール電極 11の形状 は、円形だけでなぐマイクロブラストやレーザー加工などを用いることによって、任意 の形状にすること力できる。そして、この方法を用いれば、より簡便に側面電極を形成 すること力 Sできる。さらに、この方法に、金属層 23と絶縁層 22を含む積層構造の SCB 6を採用した場合でも、前述したようにカバー電極 10を用いることでサイドスルーホー ル電極 11との導通を確保することができる。
[0028] SCBチップの基板の材質としては、プリント回路基板として使用されるものであれば いずれでも良いが、特にガラス基板、セラミック基板、 LTCC (Low temperature Co-fir ed Multilayer Ceramic Substrates)およびシリコン基板等が好ましい。というのは、発 熱抵抗体に通電することにより発熱抵抗体は発熱する。この熱を受けて火薬は、点 火する温度である約 300°Cに達して発火する。それゆえ、基板材質としてはこのときの 基板温度まで安定な材質であることが好ましいからである。
[0029] 次に、上記した点火素子搭載コンデンサを載置する ICについて説明する。
図 5に示すように、この IC12は、コンデンサの両端電極と接続するための電極パッド 、外部端子電極と接続するための電極パッドおよび外部接続用の電極ピンと接続す るための電極パッドをそなえており、力、ような電極パッドを介して点火素子を作動させ るわけである。
図中、 12— 1がコンデンサの両端電極 5— 1と接続するための第 1の電極パッド、 12 2が同じくコンデンサの両端電極 5— 2と接続するための第 2の電極パッド、 12- 3 が外部端子電極と接続するための第 3の電極パッド、そして 12— 4が電極ピンと接続 するための第 4の電極パッド（通信用電極）である。
力、ような ICの基板素材としては、シリコン等が有利に適合する。
[0030] この ICに対して、電極ピンに接続された IC12の第 4の電極パッド 12— 4を通して外 部から通信の信号が伝達される。 IC12は、信号から必要な情報を取り出すと同時に 、第 1 ,第 2の電極パッド 12— 1 , 12— 2に接続された両端電極を通してコンデンサに 、点火素子の点火のためのエネルギーを蓄積する。また、第 3の電極パッド 12— 3は 、外部端子電極を通して SCBに接続される。 IC12は、通信によってエアバッグシステ ムの中央制御装置と情報の交換を行うことができ、中央制御装置が自動車の衝突を 検知した場合、信号により所望の ICに点火の命令が伝達される。その信号により所 望のスクイブを点火するわけである力 点火が所望されたスクイブの ICは、 IC内部の スイッチング回路によって、コンデンサに蓄積されたエネルギーを SCBに流すことが できる。コンデンサからエネルギーが供給されると SCBは加熱され火薬を点火する。
[0031] 次に、上記したような ICおよび点火素子搭載コンデンサを内蔵するヘッダアッシー について説明する。
図 6に、本発明に従う好適なヘッダアッシーを例示する。
図中、番号 13はヘッダー、 14は電極ピン、そして 15は力、かる電極ピン 14を互いに絶 縁するための封止ガラスである。
そして、ヘッダー 13の上に IC12を載置し、この IC12の上に点火素子搭載コンデン サ 3を載置することにより、ヘッダアッシー 16を構成している。なお、図中番号 2— 1で コンデンサの実装面を示す。
[0032] ここに、点火素子搭載コンデンサの両端電極 5— 1 , 5— 2 (図 1参照）およびコンデ ンサ本体 2の中央外周面に設けた外部端子電極 4 (図 1参照）と、 IC12 (図 5参照）に 設けた第 1 ,第 2,第 3の電極パッド 12— 1 , 12- 2, 12— 3 (図 5参照）との接続手段と してはハンダゃ導電ペーストが有利に適合する。
また、 IC12に設けた第 4の電極パッド 12— 4と電極ピン 14を接続するにもハンダゃ 導電ペーストを使用することが有利である。なお、この場合、ハンダゃ導電ペーストを 絶縁物で覆う必要がある、また、ヘッダーの上面を後述する樹脂で覆う場合には、第 4の電極パッド 12— 4と電極ピン 14の接続はワイヤボンディングを利用することもでき
[0033] さらに、図 7に、本発明の別のヘッダアッシーを示す。
この例は、一方の電極ピン 14' をヘッダー 13の金属部に直接取り付けた場合であ このようにヘッダーの金属部と一方の電極ピンが接続された構造とすることにより、 電極ピンとヘッダー金属部に静電気が印加された場合でも確実に誤発火が防げるよ うになる。
[0034] ところで、図 6および図 7に示したところから明らかなように、ヘッダー 13の上に、 IC1 2と点火素子搭載コンデンサ 3を載置した場合、この載置領域は、 IC12と点火素子搭 載コンデンサ 3の厚みの分だけ、ヘッダー 13から突出する。
このように、ヘッダー 13の上面に段差が生じていると、かかるヘッダーアッシー 16を カップ体内に揷入して点火薬と圧接させた場合、突出した点火素子 6の上方の点火 薬は密に圧縮される反面、その周りの領域は密度が疎になるため、スクイブを作動さ せたときに、点火感度や点火時間のばらつきが大きぐスクイブの作動安定性が阻害 されるおそれがある。
[0035] 力、ような弊害を解消するためには、ヘッダー上を、外径がヘッダーの外周径に等し ぐかつ頭部が少なくとも点火素子の高さレベルに達する樹脂で覆うことが好ましい。 このような樹脂被覆を形成するには、例えば図 8に示すように、ヘッダー 13の外周に 、その頭部が少なくとも点火素子 6の高さレベルとほぼ等しい円筒状のカラー 17を設 け、その内側に樹脂 18を充填してやればよい。
[0036] このようして樹脂 18を充填することにより、円筒状カラー 17の内部エリアは平坦化さ れ、その結果、カップ体内の点火薬の圧縮密度を均一化することができる。
なお、その際、充填した樹脂 18が点火素子 6の素子面を覆うと、点火薬を点火させ ることができなくなるので、樹脂 18の充填に際しては、点火素子 6の素子面を除く領 域に充填することが重要である。
[0037] なお、樹脂 18を充填する場合、点火素子 6と同じ高さレベルとすることが最適である のは前述したとおりであるが、点火素子 6の高さレベルとその周りに充填する樹脂 18 の高さレベルを等しくしょうとすると、充填した樹脂 18が点火素子 6の素子面まで覆つ てしまうおそれがある。
そこで、発明者らは、点火素子 6の素子面と樹脂 18の上面との高さレベル差とスクイ ブの作動安定性との関係について調査した結果、この高さレベル差が好ましくは 0.5 mm以内、さらに好ましくは 0.3mm以内であれば、スクイブの作動安定性にほとんど差 異は生じな!/、ことを確言忍した。
[0038] 次に、上記したようなヘッダアッシーを、内部に点火薬を有するカップ体の開口部 に圧入'固定して完成させたスクイブの全体を、図 9に断面で示す。
図 9中、番号 19が点火薬、 20がカップ体、 21が保護用樹脂カップである。図示したと おり、円筒状のカラー 17の内側に樹脂 18を充填することにより、ヘッダー 13の上面は 平坦になっているので、力、ようなヘッダアッシーをカップ体内に圧入したとしても、点 火薬密度にムラが生じることはなぐ従ってスクイブを作動させたときに、点火感度や 点火時間のばらつきが生じることはない。
[0039] 本発明に使用する点火薬としては、その組成中にジルコニウムを含むものが好適で ある。その他、水素化チタンやボロン、トリシネート等を含むものも有利に適合する。ま た、その他に特開 2002— 362992号公報に開示のものが使用でき、特に限定されるも のではな!/、。そしてかかる点火薬に接触させて発熱抵抗体である薄膜抵抗を配置す
[0040] また、本発明では、点火素子の上面に、予め点火薬組成物を塗布しておくこともで きる。すなわち、薄膜抵抗の上面にスラリー状の点火薬をデイスペンスし、乾燥させる 。この点火薬組成物は粉末状の点火薬を単に充填した場合に比べると点火薬と薄膜 抵抗の接触が安定であるため、確実な点火と点火時間の短縮に有効に寄与する。
[0041] 次に、本発明の点火装置を用いたエアバッグ用ガス発生装置について説明する。
図 10に、エアバッグ用ガス発生装置の概念図を示す。同図に示したとおり、ェアバ ッグ用ガス発生装置 31は、その内部にスクイブ 32、ェンハンサー剤 33、ガス発生剤 34 、フィルター 35を有し、外部はガス発生剤 34の燃焼圧力に耐え得る外郭容器 36から なる。外郭容器 36には、発生したガスをエアバッグ側に放出するための孔 37が開けら れている。
スクイブ 32が作動すると、スクイブ 32から発生する熱エネルギーでェンハンサー剤 3 3が燃焼し火炎および熱粒子を発生する。この火炎および熱粒子によりガス発生剤 34 が燃焼し、エアバッグを膨らませるためのガスが発生する。このガスは、エアバッグの 外郭容器 36に開いた孔 37から外部に放出される力 S、このときフィルター 35を通過させ ることで燃焼したガス発生剤の残渣が捕集されると同時にガス自身が冷却される。
[0042] さらに、本発明の点火装置を用いたシートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置 について説明する。
図 11に、シートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置（マイクロガスジェネレータ） の概念図を示す。同図に示したとおり、マイクロガスジェネレータ 41は、その内部にス クイブ 42とガス発生剤 43を有し、スクイブ 42はホルダーと呼ばれる基台 44に固定され ている。さらにガス発生剤 43を格納するカップ体 45も、ホルダーに例えばカシメによつ て固定された構造になっている。スクイブ 42が作動すると、スクイブ 42からの火炎およ び熱粒子により、カップ体 45内のガス発生剤 43が燃焼してガスが発生する。
[0043] 次に、中央制御ユニットによる制御要領について説明する。
図 12は、中央制御ユニット 110と、 4つのエアバッグモジュール 111a, 111b, 111c, 111 dとを接続した LAN化されたエアバッグシステムの例を示したものである。 2つのエア バッグモジュール 11 lbと 111cは各々、例えばフロントエアバッグを膨張させるガス発 生器を有することができ、他の 2つのエアバッグモジュール 11 laと 11 Idは各々、例え ばサイドエアバッグを膨張させるガス発生器を有することができる。
[0044] これらモジュールの各々に含まれるガス発生器内に点火装置が収納されて!/、て、 各点火装置は 2つの電極ピン 114, 115を有し、電極ピン 114が中央制御ユニット 110 に連絡された第 1の電気供給導電体 112に接続され、電極ピン 115が中央制御ュニッ ト 110に連絡された第 2の電気供給導電体 113に接続されている。
[0045] 通常の動作状態、すなわち自動車が 1以上のエアバッグモジュール 111a, 111b, 11 lc, 11 Idを活性化することを求める特定の衝撃に巻き込まれていない時には、中央 制御ユニット 110は定期的に該電気供給導電体 112, 113に低い強度の電流を与え、 この電流は電極ピン 114と 115を介して 4つのエアバッグモジュール 11 la, 111b, 111c , 11 Idの各々に含まれる点火装置の電気エネルギー蓄積手段 (コンデンサー)に送ら れる。
[0046] 衝撃が生じて、例えばエアバッグ 111cを活性化することが望ましい場合には、中央 制御ユニット 110は第 1の電気供給導電体 112にエアバッグモジュール 111cの点火装 置のための点火コマンドを構成する特有の電気パルスの列を送る。この特有の電気 ノ ルスの列は電極ピン 114と 115を介して各点火装置に送られる力 エアバッグモジュ ール 11 lcの点火装置に含まれる ICのみがそのコマンドに反応してコンデンサから電 気エネルギーを点火素子に供給し、上述したように点火薬を点火する。
[0047] もし、衝撃に続いて幾つかのエアバッグモジュール、例えばエアバッグモジュール 1 11a, 111bを活性化することが望ましい場合には、中央制御ユニット 110は、第 1の電 気供給導電体 112にエアバッグモジュール 11 laと 11 lbの各々に含まれる点火装置の ための特有の電気パルスの列を与える。 2つの点火装置の各々の動作は上述したと おりである。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の電極ピンを有し、点火薬の入ったカップ体の開口部を塞ぐヘッダーアッシー でめって、
該複数の電極ピンを互いに絶縁して保持するヘッダーと、
コンデンサの中央外周面に点火素子と電気的に接続するための外部端子電極をそ なえ、その上に点火素子を載置した点火素子搭載コンデンサと、
該点火素子搭載コンデンサの両端電極および該外部端子電極と電気的に接続さ れる第 1、第 2および第 3の電極パッドならびに外部との通信のためにヘッダーの電 極ピンに電気的に接続するための通信用電極をそなえる ICとを有し、
該ヘッダー上に該 ICを設置し、該 IC上に該点火素子搭載コンデンサを設置すると 共に、該 ICに設けた該通信用電極を通して該電極ピンと電気的に接続したことを特
[2] 請求項 1にお!/、て、前記コンデンサが、セラミックコンデンサであることを特徴とする
[3] 請求項 1または 2において、前記点火素子が、 SCBとその基板からなる SCBチップ であることを特徴とするヘッダーアッシー。
[4] 請求項 1〜3のいずれかにおいて、前記ヘッダー上に、外径が該ヘッダーの外周 径に等しぐかつ円筒頭部が少なくとも該点火素子の高さレベルに達する円筒状の カラーを配置し、該カラーの内側で、該点火素子の素子面を除く領域に樹脂を充填 して、点火薬との接触面を平坦化したことを特徴とするヘッダーアッシー。
[5] 内部に点火薬を有するカップ体の開口部に、請求項;!〜 4のいずれかに記載のへ ッダーアッシーを、圧入'固定したことを特徴とするスクイブ。
[6] 請求項 5に記載のスクイブを有するエアバッグ用ガス発生装置。
[7] 請求項 5に記載のスクイブを有するシートベルトプリテンショナ一用ガス発生装置。
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