专利名称：点火装置以及气囊用气体发生装置与安全带预紧器用气体发生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种点火装置(squib),所述点火装置是装载在气嚢(air bag)或安全带预紧器(seat belt pretensioner )等的汽车安全装置中所 使用的气体发生器等之中。
并且，本发明涉及一种装载着所述点火装置的气嚢用气体发生装置 (gas generation device)以及安全带预紧器用气体发生装置。
背景技术：
作为用来使安装在汽车上的气嚢膨胀的气体发生器用点火装置、以及 作为在安全带预紧器中使用的微型气体发生器用点火装置，先前以来已开 发出各种电子式点火装置。
这种点火装置通常具有用来与外部进行电连接的金属引脚，并在该金 属引脚的另一端具备用来点燃火药的加热元件。
作为这种加热元件，众所周知的有如法国专利申请公开第2,704,944 号说明书及与该法国专利相对应的美国专利第5,544,585号说明书中所揭 示的组装在印刷子电路(print subcircuit)中的加热元件。
并且，另一方面，已经考虑到将气嚢系统加以局域网(LAN, Local Area Network)化，通过通信方式来控制(control)点火装置的点火。
这种情况下，如曰本专利第3,294,582号公报中所揭示，必须在点火 装置内设置用于通信及点火的电子电路。
因此，在上述构造的点火装置中，需要用来对内置的电子电路进行通 电的手段。
例如，在欧洲专利申请公开第1， 256， 775号说明书中揭示了用焊料 (solder )等将电子电路基板固定在栓塞的电极引脚上的构造。
在所述欧洲专利申讀 ^开第1， 256， 775号il明书中所揭示的方法中，必 须预先在基板上构成电路，并与栓塞的电极引脚结合后，用树脂进行铸模。
然而，特别是与栓塞连接着的状态下的树脂模，与通常的集成电路(IC， Integrated Circuit)等固定在引线框(lead frame )上的零件的才莫相比， 生产率明显更低。
另外，当用焊料牢固地固定着电极引脚与电子电路的连接时，可能会 产生因残余应力(residual stress)而引起的焊料开裂。
如上所述，根据所述欧洲专利申请公开第1,256,775号说明书中所揭示的方法，用焊料进行电极引脚与电子电路的连接之后用树脂来进行铸模 时，不但生产率低下，而且可能产生因残余应力而引起的焊料开裂。
为了解决所述问题，可以考虑将由树脂构成的模只设为电子电路基板， 通过设置在树脂模底部的通信电极来进行电极引脚与树脂模内的电子电路 的连接。
然而，在所述构造中，电极引脚与树脂模内的电子电路的连接并不稳定。 并且，当点火装置运转时，可能树脂模会脱落而飞散。另外，即使树
脂模本身不飞散，仍有可能由于运转时的冲击，而导致树脂模开裂，碎片飞散。
发明内容
本发明有利于解决所述问题，目的在于提供一种点火装置，不但使内 置于点火装置的电子电路确实地通电，而且在点火装置运转时，不存在树 脂模或该树脂模的碎片飞散的担忧。
并且，本发明的目的在于提供一种装载着所述点火装置的气嚢用气体 发生装置以及安全带预紧器用气体发生装置。
即，本发明的主要构成如下。 (1 ) 一种点火装置，具备杯体与栓塞，所述栓塞是将多个电极引脚相互 绝缘地加以保持并塞住该杯体的开口部，在该杯体的内部具有点火药
(igniter powder),更具有专用集成电i 各组件(ASIC component, Application Specific Integrated Circuit component), 所述专用集成 电路组件是在利用树脂将包含ASIC与电容器的电子电路加以铸模而成的树 脂才莫的头部，配设着与该ASIC连接的加热元件，并且在所述树脂模的底部 配设着用来将该ASIC与该电极引脚加以连接的通信电极，所述点火装置的 特征在于
具有圓筒形的按压配件，所述按压配件在头顶中央部具有足以使该加 热元件露出的开口部，并且一方面覆盖该ASIC组件的头部周缘及側面，一 方面以将该ASIC组件的通信电极按压在该电极引脚上的状态而固定在栓塞 上。
(2) 根据上述(1)所述的点火装置，其特征在于所述加热元件由 半导体桥芯片(SCB chip, semiconductor bridge chip)所构成。
(3) —种气嚢用气体发生装置，其特征在于安装着根据上述(l) 或(2)所述的点火装置。
(4) 一种安全带预紧器用气体发生装置，其特征在于安装着根据上 述(1)或(2)所述的点火装置。根据本发明，通过圆筒形的按压配件的弹力来进行电子电路与电极引 脚的接合，所以即使点火装置因相当大的力而受到冲击时，也可以确保该 连接的稳定性。
并且，在本发明中，圓筒形的按压配件是覆盖ASIC组件而固定在栓塞 上，所以在点火装置运转时，也不存在ASIC组件或该ASIC组件的碎片飞 散的担忧。
此外，根据本发明，将ASIC组件利用圆筒形的按压配件加以覆盖而固 定在栓塞上，以此使点火药不会进入到ASIC组件下的与电极引脚之间的连 接部，因此不存在对于来自外部的静电等的噪声，点火装置发生误点火的 担忧。
图l是本发明的优选的点火装置的剖面图。 图2是表示按压配件、ASIC组件及栓塞的分解图。 图3是表示金属制杯体与按压配件及栓塞金属部的固定状态的图。 图4是使点火药形成为双层构造时的说明图。
图5是在加热元件的上表面涂布着点火药组成物时的说明图。图6是气嚢用气体发生装置的示意图。图7是安全带预紧器用气体发生装置的示意图。图8是中央控制单元的说明图。
1:杯体2:点火药
2。起爆药2":点火药组成物
3: ASIC组件4: ASIC
5:电容器6:力。热元4牛
7:通信电极8: 栓塞
9:电极引脚10:玻璃密封剂
11:按压配件12:点火用电相^
13:铸模用树脂14:内侧的l殳部
15:外侧的段部21:气嚢用气体发生装置
22:点火装置23:强化剂
24:气体发生剂25:过滤器
26:外围容器27:孑L
31:安全带预紧器用气体发生装置(微型气体发生器)32:点火装置33:气体发生剂
3七基座(固持器)35:杯体
110:中央控制单元 111a-llld:气嚢模块112:第l供电导体 113:第2供电导体
114、 115:电极引脚
具体实施例方式
以下，对本发明加以具体i兌明。
图1中，用剖面图表示本发明的点火装置。图中，编号1是杯体，通 常由金属制的圓筒体所构成。2是点火药。3是用树脂对包含ASIC及电容 器等的电子电路加以铸模而成的ASIC组件，图中4是ASIC， 5是电容器。 在这里，所谓ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 4，是 指适合特定用途的集成电路，在本发明中，作为根据与外部相互通信而编 码化的信息来使点火装置点火的相互通信开关手段而发挥作用。另外，电 容器5作为电能(electric energy)的储存手段而发挥作用。
此外，6是设置在ASIC组件3的头部的加热元件，7是配设在相同的 ASIC组件3的底部的通信电极。
另外，8是金属制的栓塞，该栓塞8上，利用玻璃密封剂(glass seal) 10而固定着用来与外部进行电连接的电极引脚9。通过如上所述利用玻璃 密封剂来固定电极引脚，可以一方面保持高气密性， 一方面确保电绝缘。
并且，11是在头顶中央部具有开口部的圆筒形的:fe压配件。
在本发明中，如图2所示，以通信电极7与电极引脚9 4秦触的方式而 使ASIC组件3与栓塞8重合，在该状态下使按压配件11从上方覆盖，按 压至通信电极7与电极引脚9变为按压接触为止，在所述状态下将按压配 件11固定在栓塞8上。并且，在^妄压配件11的头顶部i殳置着4吏加热元件6 足以露出的开口部，使加热元件6抵接到点火药2，因此不会阻碍点火动作。
此外，如图3 ( a )所示，通过将金属制杯体1与按压配件11及栓塞金 属部8加以焊接而固定，使得杯体1的内部在高气密性的条件下得到密封。
另外，优选的是也可以如图3 (b)所示，在栓塞8的外周设置段部， 将按压配件11固定在内侧的段部14上之后，将杯体1固定并焊接在外侧 的段部15上。通过这种构造，与外部接触的焊接面将变短，从而可进一步 提高气密的可靠性。
在本发明中，首先，在杯体1的最深部配置粉末状的点火药2。该点火 药2可以如图1所示，设为一种火药的单层配置，但更有利的是如图4所 示，设为在点火药2的外侧配置着起爆力更强的起爆药2'的双层构造。
在这里，作为起爆药2'，优选的是在其组成中含有锆的起爆药。此外， 优选的还有含有氬4匕4太或硼、三硝基苯间二酚铅(lead trinitroresorcinate )等的起爆药。
另外，作为点火药2,除上述以外，还可以使用例如日本专利特愿2001-140468号说明书或日本专利特开2002-362992号/>才艮中所揭示的点火 药，而并无特别限定。
并且，将加热元件6配置成与该点火药2接触。
作为这种加热元件6 ，优选的是能够以低能量进行点火的所谓SCB芯片。 并且，如果将该SCB芯片设为将金属与绝缘物积层而成的桥构造(bridge structure),那么能够以低能量来产生大火花，因此更为有利。
在这里，所谓SCB，是Semiconductor Bridge (半导体桥)，是指《吏用 通常的半导体IC的制造步骤而制成的加热元件。
作为所述桥结构，优选的是在硅基板上交替积层着钛与二氧化硅(Si02) (或硼)的构造。各层的厚度优选的是分别为0. 05 |im~l() pm左右。更 优选的膜厚为0. 1 jum~4 Mm。
作为其他桥构造，也可以使用将选自镍铬合金、镍、铝、镁及锆的族 群、以及4丐、锰、二氧化石圭及^圭的族群中的各一种或一种以上的组成物交 替积层而成的构造。
另外，与加热元件6的电连接是通过设置在ASIC组件3的上表面的点 火用电极12来进行。
在本发明中的ASIC组件3中，内置着作为用来触发(trigger)相互 通信与特定电脉冲列的手段的ASIC4、以及作为电能储存手段的电容器5。
另外，该ASIC组件3是通过两根电极引脚9，而整合在与后述中央控 制单元关联着的LAN化的气嚢系统上。
并且，该ASIC组件3必需作为沿着圆筒形的4姿压配件11的内径的大 小的圓柱形状，而平滑地插入到该按压配件11内。因此，ASIC组件3的外 径优选的是设为大于等于按压配件11的内径的85%、且小于等于按压配件 11的内径的99%的程度。
在这里，在ASIC组件3的底部上所配设的通信电才及7的直径优选的是 略小于电极引脚9的直径，而即使由于组装时的公差等，而使得通信电极7 与电极引脚9的接触位置略有偏差，两者仍可一直维持着接合状态，而保 持着电连接。
并且，通信电极7与电极引脚9的接触部分预先设为平坦，在用力按 压时可获得稳定的接触的方面是有利的。
本发明中，如上所述，在杯体1的最深部填充了点火药2之后，以使配 置在ASIC组件3的头部的加热元件6抵接到点火药2的方式，而将利用圆 筒形的按压配件11而形成为一体的ASIC组件3及栓塞8加以插入后，对 杯体1与栓塞8进行焊接而进一步使全体成为一体。
即，本发明中，如使用所述图2所说明，在使通信电极7与电极引脚9 按压接触的状态下，将按压配件ll固定在栓塞8上，换言之，在对着按压配件11，夹着ASIC组件3而以一定以上的压力压入栓塞8的状态下进行固 定，因此即使点火装置由于相当大的力而受到冲击时，也不会切断通信电 极7与电极引脚9的连接。
并且，因为ASIC组件3是利用按压配件11而加以固定，所以可以有 效防止点火装置运转时的ASIC组件3或该ASIC组件3的碎片的飞散。
在这里，优选的是所述^全塞8的对按压配件11的按压力为1 MPa ~ 250 MPa左右。其原因在于，如果按压力不满lMPa,那么无法获得足以使通信 电极7与电极引脚9接合的按压力，另一方面，如果按压力超过250 MPa， 那么施加给ASIC组件的应力将变得过大，而有可能导致ASIC组件破损。 另外，更优选的压入力为2 MPa-130 MPa的范围。
由此，由于按压配件ll的弹力，通信电极7以足够的按压力而连接于 电极引脚9。
并且，本发明中，也可以如图5所示，在加热元件6的上表面预先涂 布点火药组成物2"。即，在加热元件6的上表面滴涂浆料状(slurry)的 点火药并加以干燥。该点火药组成物2"与仅填充有粉末状的点火药时相比， 点火药与加热元件的接触稳定，因此将有效地帮助可靠的点火与点火时间 的缩短化。此外，本发明中，通过在金属制的杯体1的外周，以覆盖杯体1的方 式而进一步设置保护用的树脂杯(省略图示)，可以制成保持杯体l与外部 的绝缘性的构造。并且，也可以在将栓塞8压入到杯体1内之后，进一步 用树脂13来对该部分进行铸模。
本发明的点火装置中，可以将ASIC组件3设置在保持着气密的栓塞8 与杯1的内侧，并且可以通过接触而保持通信电极7与电极引脚8的电连 接，因此尽管装载着ASIC组件3，仍然可以使点火装置1的外形尺寸接近 于先前的点火装置。
并且，在本发明的点火装置中，通过使用内置于ASIC组件3的作为相 互通信开关手段的ASIC4、以及作为电能储存手段的电容器5，而可以与外 部(例如中央控制单元)进行联系。
因此，例如在组装于汽车内、且通过经LAN化的气嚢系统而连接着中 央控制单元的气嚢模块的每一个中使用点火装置，可以实现在碰撞时中央 控制单元只使所需的气嚢模块点火，并且还不需要输送用来使这种点火装 置起爆的特殊的电能。
这种作用效果特别是通过以下方式来实现在各点火装置中设置储存 从中央控制单元发出的电压信号中所含的微弱能量的电容器5，使用能够以 与先前相比更低的能量进行点火的SCB芯片作为加热元件6，并且设置作为 相互通信及点火开关手段的ASIC4，所述ASIC4可以对来自中央控制单元的经编码化的信息进行检测，并且发送用于发送点火装置的状态的指令
(command )。
另外，本发明中，所谓在与中央控制单元的相互通信中所使用的经编 码化的信息，是指包含使各点火装置点火的指令的信息、以及将各点火装 置中所含的电子元件的状态发送给中央控制单元的信息这两种信息。 然后，对使用本发明的点火装置的气嚢用气体发生装置加以说明。 图6中，表示气嚢用气体发生装置的示意图。如该图6所示，在气嚢 用气体发生装置21的内部具有点火装置22、强化剂(enhancer ) 23、气体 发生剂(gas generating composition) 24和过滤器(filter) 25，该气 嚢用气体发生装置21的外部是由可承受气体发生剂24的燃烧压力的外围 容器26所构成。在外围容器26上，开设着用来将所产生的气体排放到气 嚢侧的孔27。
点火装置22运转后，由于从点火装置22所产生的热能，强化剂23会 燃烧而产生火炎及热粒子。由于该火炎及热粒子，气体发生剂24燃烧，而 产生用来使气嚢膨胀的气体。所述气体从开设于气嚢的外围容器26上的孔 27排放到外部，这时，通过使所述气体通过过滤器25来收集燃烧后的气体 发生剂的残渣，同时使气体自身冷却。
通过采用本发明的点火装置，可以容易地提供如下的气嚢用气体发生 装置，即，尽管点火装置具有由ASIC所构成的通信电路，仍然可以制作得 紧凑，橫二得大小几乎无异于先前的形状。
此外，对使用本发明的点火装置的安全带预紧器用气体发生装置加以 说明。
图7是表示安全带预紧器用气体发生装置(微型气体发生器)的示意 图。如该图7所示，在微型气体发生器31的内部具有点火装置32与气体 发生剂33，点火装置32固定在被称为固持器(holder)的基座34上。此 夕卜，收纳气体发生剂33的杯体35也形成为利用例如铆^T而固定在固持器上 的构造。点火装置32运转后，利用来自点火装置32的火炎及热粒子，而 使杯体35内的气体发生剂33燃烧来产生气体。
在该微型气体发生器中，也是使用本发明的点火装置，由此可以提供如 下的气体发生装置，即，尽管点火装置具有由ASIC所构成的通信电路，但 是可以变得紧凑，因此大小几乎无异于先前的形状。
其次，对本发明的点火装置的点火动作加以说明。
在通常的动作条件下，即，在例如未巻入如组装着点火装置的气嚢必 需展开之类的事故中时，作为电能储存手段的电容器根据由中央控制单元 发出的通信用信号，而处于储存着能量的状态。
在这里，当由于事故等的沖击而需要点火装置运转时，中央控制单元向点火装置内的ASIC组件3发送特定的电脉冲列的形态的点火指令。于是， 在该ASIC组件3中，通过电子开关而从电容器5放出电能，以向加热元件 6放出所储存的电能。加热元件6通过来自电容器5的电能而使点火药2开 始燃烧。
其次，对中央控制单元所进行的控制要领加以说明。
图8是表示将中央控制单元110与四个气嚢模块llla、 lllb、 lllc、 llld加以连接的经LAN化的气嚢系统的示例的图。两个气嚢才莫块lllb与 lllc分别可以具有使例如前部气嚢(front air bag)膨胀的气体发生器， 其他两个气嚢才莫块llla与llld分別可以具有^f吏例如侧部气嚢(side air bag)膨胀的气体发生器。
在所述模块各自所含的气体发生器内收纳着点火装置，各点火装置具 有两个电极引脚114、 115,电极引脚114连接于与中央控制单元110关联 着的第1供电导体112，电极引脚115连接于与中央控制单元110关联着的 第2供电导体113。
在通常的动作状态下，即，在汽车未巻入需要将一个或一个以上的气 嚢模块llla、 lllb、 lllc、 llld加以激活的特定的沖击时，中央控制单元 110定期地向该供电导体112、 113供给低强度的电流，所述电流通过电极 引脚114与115而输送到四个气嚢模块llla、 lllb、 lllc、 llld各自所含 的点火装置的电能储存手段(电容器)中。
当发生冲击，而希望将例如气嚢lllc加以激活时，中央控制单元110 向第1供电导体112发送构成针对气嚢模块lllc点火装置的点火指令的特 有的电脉冲列。所述特有的电脉冲列是通过电^l引脚114与115而发送到 各点火装置，但只有气嚢模块lllc的点火装置中所含的相互通信手段对该 指令产生反应，将与点火开关手段相关联的电能储存手段加以激活，而如 上所述启动点火药。
如果继冲击之后，希望将若干个气嚢模块、例如气嚢模块llla、 lllb 加以激活时，中央控制单元110向第l供电导体112发送针对气嚢模块llla 与lllb各自所含的点火装置的特有的电脉冲列。两个点火装置的各自的动 作如上所述。
权利要求
1、一种点火装置，具备杯体与栓塞，所述栓塞是将多个电极引脚相互绝缘地加以保持并塞住该杯体的开口部，在该杯体的内部具有点火药，更具有ASIC组件，所述ASIC组件是在利用树脂将包含ASIC与电容器的电子电路加以铸模而成的树脂模的头部，配设着与该ASIC连接的加热元件，并且在所述树脂模的底部配设着用来将该ASIC与该电极引脚加以连接的通信电极，所述点火装置的特征在于具有圆筒形的按压配件，所述按压配件在头顶中央部具有足以使该加热元件露出的开口部，并且一方面覆盖该ASIC组件的头部周缘及侧面，一方面以将该ASIC组件的通信电极按压在该电极引脚上的状态而固定在栓塞上。
2、根据权利要求i所述的点火装置，其特征在于:所述加热:件由工scB芯片所构成。
3、 一种气嚢用气体发生装置，其特征在于安装着根据权利要求l或 2所述的点火装置。
4、 一种安全带预紧器用气体发生装置，其特征在于安装着根据权利 要求1或2所述的点火装置。
全文摘要
一种点火装置，具备杯体与栓塞，所述栓塞是将多个电极引脚相互绝缘地加以保持并塞住杯体的开口部，在杯体的内部具有点火药，更具有ASIC组件，所述ASIC组件是在利用树脂将包含ASIC与电容器的电子电路加以铸模而成的树脂模的头部，配设着与ASIC连接的加热元件，并且在所述树脂模的底部配设着用来将ASIC与电极引脚加以连接的通信电极，所述点火装置通过设置圆筒形的按压配件，而使内置于点火装置的电子电路确实地通电，并且在点火装置运转时不存在树脂模或树脂模的碎片飞散的担忧，所述按压配件在头顶中央部具有足以使加热元件露出的开口部，并且一方面覆盖ASIC组件的头部周缘及侧面，一方面以将ASIC组件的通信电极按压在电极引脚上的状态而固定在栓塞上。
文档编号B60R22/46GK101595362SQ200780047969
公开日2009年12月2日 申请日期2007年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者前田繁, 小池英幸, 椋木大刚 申请人:日本化药株式会社