(57)【要約】【課題】スクイブに内蔵された電気回路への通電を確実にすると共に、スクイブの作動時に樹脂モールドやその破片が飛散するおそれのないスクイブを提供する。【解決手段】カップ体と、複数の電極ピンを互いに絶縁して保持し該カップ体の開口部を塞ぐ塞栓とをそなえ、該カップ体の内部には、点火薬を有し、さらにASICとコンデンサーを含む電気回路を樹脂でモールドした樹脂モールドの頭部に、該ASICと接続された加熱素子を、またその底部には該ASICと該電極ピンを接続するための通信電極を配設したASICコンポーネントを有するスクイブにおいて、  頭頂中央部に、該加熱素子を露出させるに足る開口部を有し、該ASICコンポーネントの頭部周縁および側面を覆いつつ、該ASICコンポーネントの通信電極を該電極ピンに押圧した状態で塞栓に固定された円筒形の押え金具を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ体と、複数の電極ピンを互いに絶縁して保持し該カップ体の開口部を塞ぐ塞栓とをそなえ、該カップ体の内部には、点火薬を有し、さらにASICとコンデンサーを含む電気回路を樹脂でモールドした樹脂モールドの頭部に、該ASICと接続された加熱素子を、またその底部には該ASICと該電極ピンを接続するための通信電極を配設したASICコンポーネントを有するスクイブにおいて、
頭頂中央部に、該加熱素子を露出させるに足る開口部を有し、該ASICコンポーネントの頭部周縁および側面を覆いつつ、該ASICコンポーネントの通信電極を該電極ピンに押圧した状態で塞栓に固定された円筒形の押え金具を有することを特徴とするスクイブ。
【請求項２】
請求項１において、前記加熱素子がSCBチップからなることを特徴とするスクイブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したスクイブを装着したエアバッグ用ガス発生装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載したスクイブを装着した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、エアバッグやシートベルトプリテンショナー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、またシートベルトプリテンショナーに用いられるマイクロガスジェネレータ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。
【０００３】
かようなスクイブは、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。
かような加熱素子としては、特許文献１およびこれに対応する特許文献２に開示されているような、プリントサブサーキットに組み込まれた加熱素子が知られている。
【０００４】
また、一方で、エアバッグシステムをＬＡＮ化して通信によりスクイブの点火をコントロールすることが考えられている。
この場合には、特許文献３に記載されているように、通信および点火のための電気回路をスクイブ内に設置する必要がある。
【０００５】
従って、上記のような構造になるスクイブでは、内蔵する電気回路に通電するための手段が必要となる。
例えば、特許文献４には、電気回路基板を塞栓の電極ピンにハンダ等で固定した構造が示されている。
【０００６】
上記した特許文献４に開示の方法では、予め基板に回路を構成し、塞栓の電極ピンと結合後、樹脂でモールドしなければならない。
しかしながら、特に塞栓と接続した状態での樹脂モールドは、通常のＩＣなどリードフレームに固定された部品のモールドに比べると著しく生産性が低い。
また、電極ピンと電気回路の接続をハンダでしっかり固定した場合には、残留応力に起因したハンダ割れの発生が懸念される。
【０００７】
【特許文献１】仏国特許出願公開第2,704,944号明細書
【特許文献２】米国特許第5,544,585号明細書
【特許文献３】特許第3,294,582号公報
【特許文献４】欧州特許出願公開第1,256,775号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したとおり、上掲した特許文献４に開示の方法に従い、電極ピンと電気回路の接続をハンダで行ったのち樹脂でモールドした場合は、生産性が低下するだけでなく、残留応力に起因したハンダ割れの発生が懸念される。
【０００９】
この問題を解決するには、樹脂によるモールドは電気回路基板のみとし、電極ピンと樹脂モールド内の電気回路との接続は、樹脂モールドの底部に設けた通信電極を介して行うことが考えられる。
【００１０】
しかしながら、上記のような構造では、電極ピンと樹脂モールド内の電気回路との接続が安定しない。
また、スクイブが作動した場合に樹脂モールドが外れて飛散することが懸念される。また、樹脂モールドそのものが飛散しなくても、作動時の衝撃で樹脂モールドが割れ、破片が飛散するおそれがある。
【００１１】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、スクイブに内蔵された電気回路への通電を確実にするだけでなく、スクイブの作動時に樹脂モールドやその破片が飛散するおそれのないスクイブを提案することを目的とする。
また、本発明は、上記した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案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）カップ体と、複数の電極ピンを互いに絶縁して保持し該カップ体の開口部を塞ぐ塞栓とをそなえ、該カップ体の内部には、点火薬を有し、さらにASICとコンデンサーを含む電気回路を樹脂でモールドした樹脂モールドの頭部に、該ASICと接続された加熱素子を、またその底部には該ASICと該電極ピンを接続するための通信電極を配設したASICコンポーネントを有するスクイブにおいて、
頭頂中央部に、該加熱素子を露出させるに足る開口部を有し、該ASICコンポーネントの頭部周縁および側面を覆いつつ、該ASICコンポーネントの通信電極を該電極ピンに押圧した状態で塞栓に固定された円筒形の押え金具を有することを特徴とするスクイブ。
【００１３】
（２）上記（１）において、前記加熱素子がSCBチップからなることを特徴とするスクイブ。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）に記載したスクイブを装着したエアバッグ用ガス発生装置。
【００１５】
（４）上記（１）または（２）に記載したスクイブを装着した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】
【００１６】
本発明によれば、電気回路と電極ピンとの接合を、円筒形の押え金具の弾性力を介して行うので、スクイブがかなりの力で衝撃を受けた場合でも、当該接続の安定性が確保される。
また、本発明では、円筒形の押え金具がASICコンポーネントを覆って塞栓に固定されているので、スクイブの作動時においてもASICコンポーネントやその破片が飛散するおそれがない。
さらに、本発明に従い、ASICコンポーネントを円筒形の押え金具で覆って塞栓に固定することにより、点火薬がASICコンポーネント下の電極ピンとの接続部に回り込まなくなるので、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ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１に、本発明に従うスクイブを断面図で示す。図中、番号１はカップ体で、通常、金属製の円筒体で構成される。２は点火薬である。３は、ASICやコンデンサーなどを含む電気回路を樹脂でモールドしたASICコンポーネントであり、図中４がASIC、５がコンデンサーである。ここに、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）４とは、特定用途向け集積回路のことで、本発明では、外部と相互通信してコード化された情報に基づいてスクイブを点火する相互通信スイッチ手段として機能する。また、コンデンサー５は、電気エネルギーの蓄積手段として機能する。
さらに、６は、ASICコンポーネント３の頭部に設置した加熱素子、７は、同じくASICコンポーネント３の底部に配設した通信電極である。
また、８は金属製の塞栓であり、この塞栓８には、外部と電気的に接続するための電極ピン９がガラス封止10によって固定されている。このようにガラス封止によって電極ピンを固定することにより、高い気密性を保ちながら電気的絶縁を確保することができる。
【００１８】
そして、11が、頭頂中央部に開口部を有する円筒形の押え金具である。
本発明では、図２に示すように、通信電極７と電極ピン９とが接触するようにASICコンポーネント３と塞栓８とを重ね合わせ、その状態で押え金具11を上から被せ、通信電極７と電極ピン９とが押圧接触となるまで押し付けた状態で、押え金具11を塞栓８に固定する。また、押え金具11の頭頂部には、加熱素子６が露出するだけの開口部を設け、加熱素子６を点火薬２に当接させているので、発火動作が阻害されることはない。
【００１９】
さらに、図３(a)に示すように、金属製カップ体１と押え金具11および塞栓金属部８を溶接して固定することにより、カップ体１の内部は高い気密性の下でシールされる。
また、好ましくは図３(b)に示すように、塞栓８の外周に段を設け、押え金具11を内側の段14に固定したのち、カップ体１を外側の段15に固定し、溶接することもできる。このような構造にすれば、外部に接する溶接面が短くなり、気密の信頼性を一層向上させることができる。
【００２０】
さて、本発明では、まず、カップ体１の最深部に粉末状の点火薬２を配置する。この点火薬２は、図１に示したように、一種類の火薬の一層配置としてもよいが、図４に示すように、点火薬２の外側により伝火力の強い伝火薬２′を配置した二層構造とするのがより有利である。
ここに、伝火薬２′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、トリシネートなどを含むものも有利に適合する。
また、点火薬２としては、上記したものの他に、例えば特願2001−140468号明細書や特開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２に接触させて加熱素子６を配置する。
【００２１】
かような加熱素子６としては、低エネルギーでの着火が可能ないわゆるSCBチップが有利に適合する。また、かかるSCBチップを、金属と絶縁物を積層したブリッジ構造とすれば、低エネルギーで大きな火花を発生させることができるので一層有利である。
ここに、SCBとは、Semiconductor Bridgeのことで、通常の半導体ＩＣの製造工程を使用して作製された加熱素子をいう。
【００２２】
上記のブリッジ構造としては、シリコン基板上に、チタンとSiO2（またはボロン）を交互に積層したものが有利に適合する。各層の厚みは、それぞれ0.05〜10μm 程度とするのが好ましい。より好ましい膜厚は0.1〜４μm である。
その他のブリッジ構造としては、ニッケルクロム合金、ニッケル、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの組と、カルシウム、マンガン、二酸化珪素およびシリコンの組から選ばれた各１種以上の組成物を交互に積層したものを適用することもできる。
なお、加熱素子６に対する電気的接続は、ASICコンポーネント３の上面に設けた点火用電極12を介して行う。
【００２３】
本発明におけるASICコンポーネント３中には、相互通信と特定の電気パルスの列をトリガするための手段としてのASIC４と電気エネルギー蓄積手段としてコンデンサー５が内蔵されている。
なお、このASICコンポーネント３は、２本の電極ピン９を介して、後述する中央制御ユニットに連絡しているＬＡＮ化されたエアバッグシステムに統合される。
【００２４】
また、このASICコンポーネント３は、円筒形の押え金具11の内径に沿う大きさの円柱形状として、該押え金具11内への挿入をスムーズに行う必要がある。そのためには、ASICコンポーネント３の外径は押え金具11の内径の85％以上、99％以下程度とすることが好ましい。
【００２５】
ここに、ASICコンポーネント３の底部に配設した通信電極７の直径は、電極ピン９の直径よりも幾分小さくして、組み立て時の公差等により、通信電極７と電極ピン９の接触位置が幾分ズレたとしても、両者が常に接合状態を維持し、電気的接続を保持できるようにすることが好ましい。
また、通信電極７と電極ピン９との接触部分は、平坦にしておくことが、強く押し付けたときに安定した接触を可能とする上で有利である。
【００２６】
本発明では、上述したように、カップ体１の最深部に、点火薬２を充填したのち、円筒形の押え金具11で一体化したASICコンポーネント３および塞栓８を、ASICコンポーネント３の頭部に配置した加熱素子６が点火薬２に当接するように挿入したのち、カップ体１と塞栓８を溶接してさらに全体を一体化する。
【００２７】
すなわち、本発明では、前掲図２を用いて説明したとおり、通信電極７と電極ピン９とを押圧接触させた状態で、押え金具11を塞栓８に固定する、換言すると、押え金具11に対し、ASICコンポーネント３を挟んで塞栓８を一定以上の圧力で押し込んだ状態で固定しているので、スクイブがかなりの力で衝撃を受けた場合でも、通信電極７と電極ピン９との接続の切断されることはない。
また、ASICコンポーネント３が押え金具11によって固定されているので、スクイブの作動時におけるASICコンポーネント３やその破片の飛散を効果的に防止することができる。
【００２８】
ここに、上記した塞栓８の押え金具11に対する押し付け力は１〜250 MPa程度とすることが好ましい。というのは、押し付け力が１MPaに満たないと通信電極７と電極ピン９の接合に十分な押圧力が得られず、一方250 MPaを超えるとASICコンポーネントに加わる応力が大きくなりすぎて、ASICコンポーネントが破損するおそれがあるからである。なお、より好ましい圧入力は２〜130 MPaの範囲である。
これにより、押え金具11の弾性力で通信電極７は電極ピン９に十分な押圧力で接続される。
【００２９】
また、本発明では、図５に示すように、加熱素子６の上面に、予め点火薬組成物２″を塗布しておくこともできる。すなわち、加熱素子６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２″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加熱素子の接触が安定であるため、確実な点火と点火時間の短縮化に有効に寄与する。
【００３０】
さらに、本発明では、金属製のカップ体１の外周に、カップ体１を覆うように保護用の樹脂カップ（図示省略）をさらに設けることによって、カップ体１と外部の絶縁性を保つ構造とすることができる。また、塞栓８をカップ体１内に圧入したのち、その部分をさらに樹脂13でモールドすることもできる。
【００３１】
本発明のスクイブは、ASICコンポーネント３を、気密に保たれた塞栓８とカップ１の内側に設置でき、通信電極７と電極ピン８の電気的な接続を接触によって保持できるので、ASICコンポーネント３を搭載しているにもかかわらず、スクイブ１の外形寸法を従来のスクイブに近いものとすることができる。
また、本発明のスクイブは、ASICコンポーネント３に内蔵させた、相互通信スイッチ手段としてのASIC４および電気エネルギー蓄積手段としてコンデンサー５を使用することにより、外部（例えば中央制御ユニット）と連絡することができる。
【００３２】
従って、例えば、自動車に組み込まれるエアバッグモジュールであって、ＬＡＮ化されたエアバッグシステムを介して中央制御ユニットに接続されるエアバッグモジュールの各々にこのようなスクイブを使用することは、衝突時に中央制御ユニットが所望のエアバッグモジュールのみを点火させることを可能にし、またかようなスクイブを起爆させるための特別な電気エネルギーを送ることも不要となる。
このような作用効果は特に、各スクイブに、中央制御ユニットより発せられた電圧信号に含まれる微弱なエネルギーを蓄積するコンデンサー５を設け、従来よりも低いエネルギーで点火することができるSCBチップを加熱素子６として使用し、また中央制御ユニットから来るコード化された情報を検出しかつスクイブの状態を送るコマンドを送信することができる相互通信および点火スイッチ手段とてしのASIC４を設けることにより達成される。
【００３３】
なお、本発明において、中央制御ユニットとの相互通信で使用されるコード化された情報とは、各スクイブを点火するコマンドを含む情報、および各スクイブに含まれる電子的要素の状態を中央制御ユニットに伝える情報の両者を意味する。
【００３４】
次に、本発明のスクイブ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６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21は、その内部にスクイブ22、エンハンサー剤23、ガス発生剤24、フィルター25を有し、外部はガス発生剤24の燃焼圧力に耐え得る外郭容器26からなる。外郭容器26には、発生したガスをエアバッグ側に放出するための孔27が開けられている。
スクイブ22が作動すると、スクイブ22から発生する熱エネルギーでエンハンサー剤23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24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26に開いた孔27から外部に放出されるが、このときフィルター25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。
本発明のスクイブを用いることで、スクイブがASICからなる通信回路を有しているにもかかわらず、コンパクトに作ることができ、従来の形状とほとんど変わらない大きさのエアバッグ用ガス発生装置を容易に提供することができる。
【００３５】
さらに、本発明のスクイブ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７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31は、その内部にスクイブ32とガス発生剤33を有し、スクイブ32はホルダーと呼ばれる基台34に固定されている。さらにガス発生剤33を格納するカップ体35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32が作動すると、スクイブ32からの火炎および熱粒子により、カップ体35内のガス発生剤33が燃焼してガスが発生する。
このマイクロガスジェネレータにおいても、本発明のスクイブを用いることで、スクイブがASICからなる通信回路を有しているにもかかわらず、コンパクトになるので、従来の形状とほとんど変わらない大きさのものを提供することができる。
【００３６】
次に、本発明のスクイブの点火動作について説明する。
通常の動作条件下、すなわち例えばスクイブが組み込まれたエアバッグが、展開を必要とするような事故に巻き込まれていない時には、電気エネルギー蓄積手段としてのコンデンサーは、中央制御ユニットにより発せられる通信用の信号でエネルギーを蓄えている状態にある。
【００３７】
ここで、事故等の衝撃によりスクイブの作動を要求された時には、中央制御ユニットはスクイブ内のASICコンポーネント３に特定の電気パルスの列の形態の点火コマンドを送る。すると、このASICコンポーネント３では、蓄えた電気エネルギーを加熱素子６に放つように、電子スイッチによりコンデンサー５からの電気エネルギーの放電を行う。加熱素子６は、コンデンサー５からの電気エネルギーによって点火薬２の燃焼を開始させる。
【００３８】
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８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。
【００３９】
これらモジュールの各々に含まれるガス発生器内にスクイブが収納されていて、各スクイブは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。
【００４０】
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の各々に含まれるスクイブの電気エネルギー蓄積手段(コンデンサー)に送られる。
【００４１】
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のスクイブ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を介して各スクイブに送られるが、エアバッグモジュール111cのスクイブに含まれる相互通信手段のみがそのコマンドに反応して点火スイッチ手段と関連した電気エネルギー蓄積手段を活性化し、上述したように点火薬を起動せしめる。
【００４２】
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の各々に含まれるスクイブのための特有の電気パルスの列を与える。２つのスクイブ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】
【００４３】
【図１】本発明に従う好適スクイブの断面図である。
【図２】押え金具、ASICコンポーネントおよび塞栓を分解して示した図である。
【図３】金属製カップ体と押え金具および塞栓金属部の固定状態を示した図である。
【図４】点火薬を二層構造とした場合の説明図である。
【図５】加熱素子の上面に点火薬組成物を塗布した場合の説明図である。
【図６】エアバッグ用ガス発生装置の概念図である。
【図７】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８】中央制御ユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  カップ体
２  点火薬
２′伝火薬
２″点火薬組成物
３  ASICコンポーネント
４  ASIC
５  コンデンサー
６  加熱素子
７  通信電極
８  塞栓
９  電極ピン
10  ガラス封止
11  押え金具
12  点火用電極
13  モールド用樹脂
14  内側の段
15  外側の段
21  エアバッグ用ガス発生装置
22  スクイブ
23  エンハンサー剤
24  ガス発生剤
25  フィルター
26  外郭容器
27  孔
31  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）
32  スクイブ
33  ガス発生剤
34  基台（ホルダー）
35  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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