WO2008066175A1

WO2008066175A1 - Condensateur de montage d'élément d'allumage, ensemble panneau, amorce, générateur de gaz d'airbag, et générateur de gaz de prétension de ceinture de sécurité

Info

Publication number: WO2008066175A1
Application number: PCT/JP2007/073235
Authority: WO
Inventors: Shigeru Maeda; Atsushi Ishida; Katsuki Nakanishi; Yoshihiro Koshido; Hajime Yamada; Naoko Aizawa; Yasuaki Matsumura; Toshiaki Furuya
Original assignee: Nipponkayaku Kabushikikaisha; Murata Manufacturing Co., Ltd.; Ryoden Trading Company, Limited
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-06-05
Also published as: US8104404B2; JP4668889B2; CN101632000B; US20100072736A1; EP2093534B1; EP2093534A1; CN101632000A; JP2008138949A; EP2093534A4

Description

明細書

点火素子搭載コンデンサ、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およびこのへッダーアッシーに内蔵される点火素子搭載コンデンサ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] しかしながら、このような熱容量の小さい半導体ブリッジを用いると、外部からの静電気などのノイズに対して、スクイブが誤発火するおそれがある。

そこで、静電気に対して誤発火を防止する対策として、半導体ブリッジと並列してコンデンサを設置し、このコンデンサによって、放電された静電気を吸収する方法が特許文献 3に知られている。

[0007] 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 4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。また、外部からの静電気などのノイズを除去するために、ヘッダーの外部側において、電極ピン間にフィルターコンデンサーを取り付けている。

特許文献 3：米国特許第 4944224号明細書

特許文献 4：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

[0008] 上掲特許文献 4に記載の点火装置によれば、スクイブの小型化が有利に達成された力依然として次に述べるような問題を残して!/、た。

その第 1は、第 2の半導体小板（点火素子）と第 3の半導体小板 (IC)がボンディングワイヤで接続されていることである。すなわち、最近では、点火素子と点火薬との密着度を高めて点火応答性の向上を図るために、内部に点火薬を有するカップ体の開口部に、ヘッダーアッシーを押圧して、カップ体にレーザー溶接で固定するようになつてきたが、かような押圧力により点火素子に接続されたボンディングワイヤが断線するおそれが大きい。

また、その第 2は、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を使う必要があるが、その場合、点火感度が非常に高いがゆえにノイズによる誤爆の危険性が高まる。さらに、その第 3は、ノイズ除去用のフィルターコンデンサ力ヘッダーの外部側の電極ピン間に設置されているために、 ICチップとの間の距離が長いことから、十分なノイズ除去性能が得難!/、ことである。

[0009] その他、特許文献 3のように、第 1〜第 3の半導体小板を積層する構造にした場合、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。

[0010] 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、サイズの縮小化と品質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一およびこのヘッダーアッシーに内蔵される点火素子搭載コンデンサ、さらにはか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

[0011] 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)従来、ヘッダアッシーに、点火用のコンデンサや ICの内部電源を安定化させるバィパスコンデンサを内蔵する場合、それぞれ個別に設置していたが、かような 2種類のコンデンサを一個のコンデンサでまかなうことができれば、実装部品点数の削減のみならず、スクイブの小型化が達成できる。

(2)また、上記した 2種類のコンデンサ機能を有する一個のコンデンサの上に点火素子を搭載する構造にすれば、スクイブのより一層の小型化が達成される。

(3)さらに、ノィパスコンデンサを、 ICの直上に設置することにより、ノイズ低減効果を理想的な状態で得ることができる。

(4)また、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、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力 S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力 Sでさる。

(5)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、小型化と点火信頼性を両立できる。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ができる。

本発明は、上記の知見に立脚するものである。

[0012] すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。

(1)コンデンサの上に、点火素子を載置した点火素子搭載コンデンサであって、その内部に第 1のコンデンサ部および第 2のコンデンサ部を有し、該第 1のコンデンサ部に電気的に接続される第 1の外部端子電極と、該第 2のコンデンサに電気的に接続される第 2の外部端子電極を有し、該第 1のコンデンサ部は点火薬の点火用の容量を有し、該第 2のコンデンサ部は外部回路へ影響を与えるノイズを除去する機能を有すると共に、該コンデンサ表面には、さらに該点火素子と電気的に接続した第 3の外部端子電極をそなえることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[0013] (2)上記（1)において、前記第 3の外部端子電極が、前記コンデンサの実装面に接続するように形成されることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[0014] (3)上記（1)または（2)において、前記点火素子が、前記コンデンサの実装面の反対側の面に載置されることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[0015] (4)上記（1)〜（3)のいずれかにおいて、前記第 1のコンデンサおよび前記第 2のコンデンサがそれぞれ、セラミックコンデンサであることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[0016] (5)上記（1)〜（4)のいずれかにおいて、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点火素子搭載コンデンサ。

[0017] (6)上記（5)において、前記第 3の外部端子電極が、前記 SCBチップの基板に設けた中継導体を介して SCBと電気的に接続していることを特徴とする点火素子搭載コ

[0018] (7)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ツシ一であって、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、上記（1)〜（6 )のいずれかに記載の点火素子搭載コンデンサと、該点火素子搭載コンデンサが有する第 1、第 2および第 3の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 のコンデンサ用電極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徴とするヘッダーアッシー。

[0019] (8)上記（7)において、前記ヘッダー上を、外径が該ヘッダーの外周径に等しぐつ頭部が少なくとも該点火素子の高さレベルに達し、しかも該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したことを特徴とするへッグ一アッシー。

[0020] (9)上記（7)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。

[0021] (10)内部に点火薬を有するカップ体の開口部に、上記（7)〜（9)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。

[0022] (11)上記（10)に記載のスクイブを有するエアバッグ用ガス発生装置。

[0023] (12)上記（10)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

[0024] 本発明の効果を列挙すると次のとおりである。

(1)本発明によれば、点火用のコンデンサと IC駆動用'ノイズ除去用のバイバスコンデンサという 2種類のコンデンサを一個のコンデンサでまかなうことができるので、スクイブの小型化が達成できる。

(2)上記した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。

(3)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。

(4)バイパスコンデンサを、 ICの直上に設置することにより、ノイズ低減効果を理想的な状態で得ることができる。

(5)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第 3の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。

(6)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。

(7)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。

図面の簡単な説明

[0025] [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図である。

[図 2]コンデンサ本体の平面図 (a)および側面図 (b)である。

[図 3]内部電極パターンの平面図である。

[図 4]コンデンサの容量を変更する場合の積層体断面図であり、（a)は各内部電極の面積を変えた場合、（b)は積層枚数を変えた場合、（c)はコンデンサの接続方法を変更した場合である。

[図 5]貫通電極を持つ SCBチップの断面図 (a)および平面図 (b)である。

[図 6]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 7]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。

[図 8]貫通電極を持つ SCBチップの断面図 (a)および平面図 (b)である。

[図 9]点火素子搭載コンデンサを載置する ICの平面図である。

[図 10]本発明に従うヘッダーアッシーの好適例の断面図である。

[図 11]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。

[図 12]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 13]本発明に従うスクイブの全体図である。

[図 14]エアバッグ用ガス発生装置の概念図である。

[図 15]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 16]中央制御ユニットの説明図である。

符号の説明

[0026] 1 点火素子コンデンサ本体

-1 第 1のコンデンサ部

-2 第 2のコンデンサ部

点火素子搭載コンデンサ

-1 第 1の外部端子電極

-2 第 2の外部端子電極

-3 第 3の外部端子電極

- 4 コンデンサの実装面

- 1 容量形成部

-2 引出し部

薄膜抵抗（SCB)

SCB基板

SCBチップ

貫通電極

側面電極

サイドスルーホール電極

金属膜

半田バンプ

ソノレダレジスト

IC

-1 第 1の外部端子電極と接続するための電極パッド -2 第 2の外部端子電極と接続するための電極パッド -3 第 3の外部端子電極と接続するための電極パッド -4 電極ピンと接続するための電極パッド

ヘッダー

, \T 電極ピン

封止ガラス 20 円筒状カラー

21 樹脂

22 点火薬

23 カップ体

24 保護用樹脂カップ

31 エアバッグ用ガス発生装置

32 スクイブ

33 ェンハンサ一斉 IJ

34 ガス発生剤

35 フィルター

36 外郭容器

37 孔

41 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)

42 スクイブ

43 ガス発生剤

44 基台（ホルダー）

45 カップ体

110 中央制御ユニット

114, 115 電極ピン

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を具体的に説明する。

図 1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で示す。また、図 2( a), (b)には、コンデンサのみを平面および側面で示す。

図中、番号 1は点火素子、 2は 2種類のコンデンサ機能を有する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。

このコンデンサ本体 2は、複数の誘電体層が積層された構造になり、内部に第 1のコンデンサ部 2—1および第 2のコンデンサ部 2— 2を有している。本発明では、第 1のコンデンサ部を点火用、一方第 2のコンデンサ部を IC駆動用またはノイズ除去用としている。

また、コンデンサ本体 2の外表面には、第 1〜第 3の外部端子電極 4 1 , 4 - 2, 4 3が設けられていて、第 1の外部端子電極 4 1は第 1のコンデンサ部 2— 1と、また第 2の外部端子電極 4 2は第 2のコンデンサ部 2— 2と、そして第 3の外部端子電極 4 3は点火素子 1と、それぞれ電気的に接続されている。

[0028] コンデンサ本体の内部に 2種類のコンデンサを作製する場合の例を、図 3(a), (b)に示す。

図 3は、内部電極パターンの平面図を示したもので、これをそれぞれ複数枚積層することによって、 2種類のコンデンサすなわち第 1のコンデンサ部および第 2のコンデンサ部を作製することができる。

図 4(a), (b)はそれぞれ、第 1のコンデンサ部 2— 1と第 2のコンデンサ部 2— 2とでコンデンサの容量を変更する場合の積層体断面を示したもので、同図 (a)は各内部電極の面積を変えた場合、同図 (b)は積層枚数を変えた場合、また同図 (c)は、第 2のコンデンサ部 2— 2において複数の容量を直列接続することにより容量を低下させた場合である。

[0029] 上述したとおり、第 1のコンデンサ部は、特定の誘電体層を挟んで第 1の内部電極が対向することにより形成されている。また、第 2のコンデンサ部も、同様に、特定の誘電体層を挟んで第 2の内部電極が対向することにより形成されている。

第 1、第 2の内部電極はそれぞれ、図 3に示したように、容量形成部 5— 1と引出し部 5— 2とを備えている。そして、第 1、第 2の内部電極は、引出し部 5— 2において第 1、第 2の外部端子電極 4 1 , 4 2 (図 2参照）と電気的に接続される。

第 1、第 2の内部電極の引出し部 5— 2は、図示したとおり、容量形成部 5— 1よりも幅狭になっている。但し、引出し部は必ずしも幅狭にする必要はなぐ容量形成部と同幅であってもよい。

[0030] 本発明において、第 1、第 2のコンデンサ部の容量は、同容量であっても異容量であっても構わない。点火素子を発熱あるいは点火させるために必要な容量に比べると、ノイズを除去するために必要な容量は小さい場合が多い。従って、第 1のコンデンサ部の容量を、第 2のコンデンサ部の容量よりも大きくする方が実用的と言える。

第 1のコンデンサ部と第 2のコンデンサ部とでコンデンサの容量を異容量とする手段としては、図 4(a), (b), (c)に示したように、第 1、第 2の内部電極の対向面積を異ならせる方法や、第 1、第 2の内部電極の積層枚数を異ならせる方法、第 1、第 2のコンデンサの接続方法を異ならせる方法などが挙げられる。

ここに、第 1のコンデンサ部の容量は 0.5〜10 ？程度、一方第 2のコンデンサ部の容量は 0.1〜10 F程度とすることが好ましい。

[0031] また、コンデンサ部の誘電体層としては、特に限定されるものではないが、例えば、 BaTiO , CaTiO , SrTiO , CaZrOなどを主成分とするセラミックを用いることが有利である。また、これらの主成分に、 Mn化合物や Fe化合物、 Cr化合物、 Co化合物、 Ni化合物などの副成分を添加したものを用いてもょレ、。

そして、力、かる誘電体層の焼成後の厚みは 1〜10 m程度とすることが好ましい。

[0032] また、内部電極の素材としては、例えば、 Ni, Cu, Ag, Pd, Ag—Pd合金、 Auなどが有利に適合する。

力、かる内部電極の焼成後の厚みは 0·5〜2·0 m程度とすることが好ましい。

[0033] さらに、外部端子電極の素材としては、例えば、 Cu, Ni, Ag, Pd, Ag—Pd合金、 Au などが好適である。

力、ような外部端子電極の形成は、内部電極と同時焼成したコファイアによるものでもよいし、導電性ペーストを塗布して焼き付けたポストファイアによるものでもよぐまた直接めつきにより形成されたものでもよい。

この外部端子電極の最終的な厚み（最も厚い部分）は 20〜100 m程度とするのが好ましい。

さらに、外部端子電極上には、実装形態にあわせてめっき膜が形成されていてもよい。めっき膜としては、例えば、 Cu, Ni, Sn, Auなどを用いること力 Sできる。また、 Ni— S n, Ni— Au, Cu— Ni— Auなどの複数層からなるめっき膜としてもよい。めっき膜一層あたりの厚みは 1〜10 m程度とすることが好ましい。さらに、外部端子電極とめっき膜との間に、応力緩和用の樹脂層が形成されていてもよい。

[0034] 以下、力、ようなセラミックコンデンサの好適製造方法につ!/、て、工程順に説明する。

(1)まず、セラミックグリーンシート、内部電極用導電性ペーストおよび外部端子電極用導電性ペーストを準備する。セラミックグリーンシートや各種導電性ペーストには、バインダおよび溶剤が含まれる力 S、これらについては公知の有機バインダゃ有機溶剤を用いること力 Sできる。また、外部端子電極用導電性ペーストには、ガラス成分が含まれることが多い。

(2)上記したセラミックグリーンシート上に、例えば、スクリーン印刷などにより所定のパターンで導電性ペーストを印刷し、内部電極パターンを形成する。

(3)ついで、内部電極パターンが印刷されたセラミックグリーンシートを、所定枚数積層し、その上下に内部電極パターンが印刷されていない外層用セラミックグリーンシートを所定枚数積層し、マザ一積層体を作製する。なお、このマザ一積層体は、必要に応じて、静水圧プレスなどの手段により積層方向に圧着される。

(4)次に、生のマザ一積層体を所定のサイズにカットし、生のセラミック積層体を切り出す。

(5)ついで、生のセラミック積層体を焼成する。焼成温度は、セラミックや内部電極の材料にもよる力 900〜1300°C程度とすることが好ましい。また、焼成雰囲気については、大気、 N、水蒸気 + Nなどの雰囲気を使い分ける。

(6)次に、セラミック積層体の両端面に外部端子電極用導電性ペーストを塗布し、焼き付けて外部端子電極を形成する。この際の焼成温度は 700〜900°C程度とすることが好ましい。

(7)その後、必要に応じて、外部端子電極表面にめっきを施す。

[0035] 力、くして、内部に第 1のコンデンサ部および第 2のコンデンサ部を有し、かつ外表面に第 1の外部端子電極、第 2の外部端子電極および第 3の外部端子電極をそなえるコンデンサ本体を得ることができる。なお、本実施形態ではセラミックコンデンサを例に挙げて説明した力本発明はこれだけに限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。 [0036] さて、本発明では、上記した第 1のコンデンサ部と第 2のコンデンサ部を有するコンデンサ本体に、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、第 3の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 SCBチップを用いる場合につ!/、て説明する。

[0037] 図 5(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と第 3の外部端子電極をつなぐ中継導体として SCBチップ基板 7に設けた貫通電極である。

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貫通電極 9が設けられており、 SCB6は、この貫通電極 9を介して第 3の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。貫通電極 9の材質としては、例えば Cuなどを用いることができる。

[0038] 次に、別の接続形態について説明する。

図 6は、 SCBチップ基板 7に、 SCB6と第 3の外部端子電極をつなぐ中継導体として側面電極 10を設けた場合である。

また、図 7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でさる。

[0039] また、図 8は、 SCBチップ基板 7および SCB6を貫通するように貫通導体 9を形成した場合である。 SCB6の上面には、貫通導体 9と当接する金属膜 12が形成されている。一方、 SCBチップ基板 7の下面側には、貫通導体 9と電気的に接続されるようにして半田バンプ 13が形成されている。また、 SCBチップ基板 7の下面には、半田の濡れ広がりを防止するため、ソルダレジスト 14が形成されている。

このような構造にすれば、金属膜 12が貫通孔の底面になることにより、貫通孔に導電体を充填して貫通導体 9を形成し易くなる。金属膜 12は、例えば、 Ti、 Cu、 Tiの 3層構造からなり、薄膜形成手段により形成される。ここで、 Ή層は Cu層の酸化防止の機能を有し、 Ή層は Cu層よりも薄い。貫通導体 9は、例えば、電解メツキなどにより形成される。半田バンプ 13の材質としては、 Sn— Ag— Cuなどを用いることができる。また、ソルダレジスト 14は、例えば、感光性樹脂などにより形成される。

[0040] 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。

[0041] 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 9に示すように、この IC15は、第 1〜第 3の外部端子電極と接続するための電極ノン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、か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、 15— 1が第 1の外部端子電極と接続するための電極パッド、 15— 2が第 2の外部端子電極と接続するための電極パッド、 15— 3が第 3の外部端子電極と接続するための電極パッド、そして 15— 4が電極ピンと接続するための電極パッドである。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。

[0042] この ICに対して、電極ピンに接続された IC15の電極パッド 15— 4を通して外部から通信の信号が伝達される。 IC15は、信号から必要な情報を取り出すと同時に、電極ノ /ド 15— 1に接続された第 1の外部端子電極を通して第 1のコンデンサに、点火素子の点火のためのエネルギーを蓄積する。また、電極パッド 15— 2は、第 2の外部端子電極を通して外部回路へ影響を与えるノイズを除去する機能を有する第 2のコンデンサへ接続される。さらに、電極パッド 15— 3は、第 3の外部端子電極を通して SC Bに接続される。 IC15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が、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、第 1の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。

[0043] 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 10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 16はヘッダー、 17は電極ピン、そして 18はかかる電極ピン 17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 16の上に IC15を載置し、この IC15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 19を構成している。なお、図中番号 4 4でコンデンサの実装面を示す。

[0044] ここに、点火素子搭載コンデンサのコンデンサ本体 2の外表面に設けた第 1〜第 3 の外部端子電極 4— 1 , 4- 2, 4— 3と、 IC15に設けた電極パッド 15— 1 , 15— 2, 15 3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、 IC15に設けた電極パッド 15— 4と電極ピン 17を接続するにもハンダゃ導電ぺ一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、電極パッド 15— 4と電極ピン 17の接続はワイヤボンディングを利用することもできる。

[0045] さらに、図 11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 17' をヘッダー 16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。

[0046] ところで、図 10および図 11に示したところから明らかなように、ヘッダー 16の上に、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、ヘッダー 16と点火素子搭載コンデンサ 3の厚みの分だけ、ヘッダー 16から突出する。

このように、ヘッダー 16の上面に段差が生じていると、力、かるヘッダー 16をカップ体内に挿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。

[0047] 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 12に示すように、ヘッダー 16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 20を設け、その内側に樹脂 21を充填してやればよい。

[0048] このようして樹脂 21を充填することにより、円筒状カラー 20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 21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 21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。

[0049] なお、樹脂 21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 21 の高さレベルを等しくしょうとすると、充填した樹脂 21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 21の上面との高さレベル差 H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 Hが好ましくは

0.5mm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!/ヽことを確認した。

[0050] 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 13に断面で示す。

図 13中、番号 22が点火薬、 23がカップ体、 24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 20の内側に樹脂 21を充填することにより、ヘッダー 16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。

[0051] 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

[0052] 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。

[0053] 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 14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。

[0054] 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 15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。

[0055] 次に、本発明のスクイブを作動させる中央制御ユニットによる制御要領について説明する。

図 16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, 11 Id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つのェァバッグモジュール 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。

[0056] 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。

[0057] 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。

[0058] 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 111c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第 1のコンデンサ力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。

[0059] 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] コンデンサの上に、点火素子を載置した点火素子搭載コンデンサであって、その内部に第 1のコンデンサ部および第 2のコンデンサ部を有し、該第 1のコンデンサ部に電気的に接続される第 1の外部端子電極と、該第 2のコンデンサに電気的に接続される第 2の外部端子電極を有し、該第 1のコンデンサ部は点火薬の点火用の容量を有し、該第 2のコンデンサ部は外部回路へ影響を与えるノイズを除去する機能を有すると共に、該コンデンサ表面には、さらに該点火素子と電気的に接続した第 3の外部端子電極をそなえることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[2] 請求項 1において、前記第 3の外部端子電極が、前記コンデンサの実装面に接続するように形成されることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[3] 請求項 1または 2において、前記点火素子が、前記コンデンサの実装面の反対側の面に載置されることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[4] 請求項 1〜3のいずれかにおいて、前記第 1のコンデンサおよび前記第 2のコンデンサがそれぞれ、セラミックコンデンサであることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[5] 請求項 1〜4のいずれかにおいて、前記点火素子が、 SCBとその基板からなる SC

Bチップであることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[6] 請求項 5において、前記第 3の外部端子電極が、前記 SCBチップの基板に設けた中継導体を介して SCBと電気的に接続していることを特徴とする点火素子搭載コンデンサ。

[7] 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あって、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、請求項;!〜 6の V、ずれかに記載の点火素子搭載コンデンサと、該点火素子搭載コンデンサが有する第 1、第 2および第 3の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のコンデンサ用電極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徴とするヘッダーアッシー。

[8] 請求項 7において、前記ヘッダー上を、外径が該ヘッダーの外周径に等しぐかつ頭部が少なくとも該点火素子の高さレベルに達し、しかも該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したことを特徴とするヘッダ

[9] 請求項 7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。

[10] 内部に点火薬を有するカップ体の開口部に、請求項 7〜9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。

[11] 請求項 10に記載のスクイブを有するエアバッグ用ガス発生装置。

[12] 請求項 10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。