(57)【要約】【課題】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、その構成部品であるヘッダーアッシーおよび点火素子搭載コンデンサならびに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ー用ガス発生装置を提供する。【解決手段】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において、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、また該第１のコンデンサ部および該第２のコンデンサにそれぞれ電気的に接続される第１の外部端子電極および第２の外部端子電極を設けると共に、該第１のコンデンサ部には点火薬の点火用の容量を付与し、かつ該第２のコンデンサ部には外部回路へ影響を与えるノイズを除去する機能を付与し、さらに該コンデンサ表面に、該点火素子と電気的に接続する第３の外部端子電極を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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く、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ーアッシー。
【請求項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く、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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ー用ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【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ー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いる。
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バ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いる。
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いえ、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、スパッタや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800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程度必要であったが、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、スパッタや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く、発熱部の熱容量を小さく、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ー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】
【発明が解決しようとする課題】
【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が、依然として次に述べるような問題を残していた。
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ってきたが、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が、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いことである。
【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ッシー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ー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イ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、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。
(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。
(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ンデンサ。
【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、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く、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ーアッシー。
【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く、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ー用ガス発生装置。
【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パ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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く、容量形成部と同幅であってもよい。
【００２８】
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0.5〜10μF程度、一方第２のコンデンサ部の容量は0.1〜10μF程度とすることが好ましい。
【００２９】
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、BaTiO3，CaTiO3，SrTiO3，CaZrO3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よい。
そして、かかる誘電体層の焼成後の厚みは１〜10μm 程度とすることが好ましい。
【００３０】
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。
かかる内部電極の焼成後の厚みは0.5〜2.0μm 程度とすることが好ましい。
【００３１】
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。
か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く、また直接めっ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20〜100μm 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などを用いることができる。また、Ni−Sn，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１〜10μm 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。
【００３２】
以下、かようなセラミックコンデンサの好適製造方法について、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が、これらについては公知の有機バインダや有機溶剤を用いることができる。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、マザー積層体を作製する。なお、このマザー積層体は、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、生のマザー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が、900〜1300℃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、Ｎ2、水蒸気＋Ｎ2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℃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。
【００３３】
かくして、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が、本発明はこれだけに限るものではなく、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。
【００３４】
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いて説明する。
【００３５】
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SiO2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。
【００３６】
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ルー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、円形だけでなく、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ができる。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ができる。
【００３７】
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、Ti層はCu層の酸化防止の機能を有し、Ti層はCu層よりも薄い。貫通導体９は、例えば、電解メッ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。
【００３８】
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-fired 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℃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。
【００３９】
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、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。
かようなＩＣの基板素材としては、シリコン等が有利に適合する。
【００４０】
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、電極パッド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ＳＣＢ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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や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や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、ハンダや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。
【００４３】
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る。
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。
【００４４】
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、かかるヘッダー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く、スクイブの作動安定性が阻害されるおそれがある。
【００４５】
か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く、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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ようとすると、充填した樹脂21が点火素子６の素子面まで覆っ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いことを確認した。
【００４８】
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、か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く、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。
【００４９】
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い。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る。
【００５０】
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ィスペンスし、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。
【００５１】
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、エアバッグ用ガス発生装置31は、その内部にスクイブ32、エンハンサー剤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エンハンサー剤33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が、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。
【００５２】
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ー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ー用ガス発生装置（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。
【００５３】
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，111d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111b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111aと111d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。
【００５４】
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いて、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が中央制御ユニット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。
【００５５】
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，111c，111d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111a，111b，111c，111d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。
【００５６】
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。この特有の電気パ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が、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。
【００５７】
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111a，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111aと111b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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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ー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】
【００５９】
１  点火素子
２  コンデンサ本体
２−１  第１のコンデンサ部
２−２  第２のコンデンサ部
３  点火素子搭載コンデンサ
４−１  第１の外部端子電極
４−２  第２の外部端子電極
４−３  第３の外部端子電極
４−４  コンデンサの実装面
５−１  容量形成部
５−２  引出し部
６  薄膜抵抗（ＳＣＢ）
７  ＳＣＢ基板
８  ＳＣＢチップ
９  貫通電極
10  側面電極
11  サイドスルーホール電極
12  金属膜
13  半田バンプ
14  ソルダレジスト
15  ＩＣ
15−１  第１の外部端子電極と接続するための電極パッド
15−２  第２の外部端子電極と接続するための電極パッド
15−３  第３の外部端子電極と接続するための電極パッド
15−４  電極ピンと接続するための電極パッド
16  ヘッダー
17，17′電極ピン
18  封止ガラス
19  ヘッダアッシー
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  エンハンサー剤
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ー用ガス発生装置（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
111a〜111d  エアバッグモジュール
114，115  電極ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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