着火具
【課題】絶縁性基板と抵抗発熱体層との密着性が高い着火具を提供する。
【解決手段】容器６の底面側に位置する第１主面３Ａと、第１主面３Ａの反対側に位置する第２主面３Ｂと、を有し、第１主面３Ａと第２主面３Ｂとの間を貫通する複数の貫通孔３ａを備えたセラミック体３と、セラミック体３の第２の主面３Ｂ側に位置する複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層１２と、第１の主面３Ａから第１の主面３Ａ側に位置する複数の貫通孔３ａの内周面にかけて連続的に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層１４と、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを電気的に接続する、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層１６と、複数の貫通孔３ａに挿入され、メタライズ層１２に電気的に接続された複数の電極ピン８と、を備えている着火具１を提供する。
【解決手段】容器６の底面側に位置する第１主面３Ａと、第１主面３Ａの反対側に位置する第２主面３Ｂと、を有し、第１主面３Ａと第２主面３Ｂとの間を貫通する複数の貫通孔３ａを備えたセラミック体３と、セラミック体３の第２の主面３Ｂ側に位置する複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層１２と、第１の主面３Ａから第１の主面３Ａ側に位置する複数の貫通孔３ａの内周面にかけて連続的に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層１４と、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを電気的に接続する、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層１６と、複数の貫通孔３ａに挿入され、メタライズ層１２に電気的に接続された複数の電極ピン８と、を備えている着火具１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉塞された容器内に充填された火薬に着火するための着火具、例えば、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着火具に関する。
【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着火具として、従来から種々の電気式着火具が開発されている。この着火具は通常、外部と電気的に接続するための電極ピンと、該電極ピンに接続され、電極ピンに印加された電圧に応じて発熱する点火部と、を有している。
【０００３】
従来の点火部の一例として、印加された電圧に応じて生じる電流に応じて発熱する、ニクロム線等からなる架橋ワイヤを使用する例がある。ニクロム線等の架橋ワイヤを用いた場合、架橋ワイヤの線径が比較的細い場合は外部からの衝撃によって断線し易く、また架橋ワイヤの線径を比較的大きくした場合は熱容量が必要以上に大きくなる課題があった。熱容量が大きくなり過ぎると、通電してから架橋ワイヤが点火薬の点火温度に達するまでの時間が長くなり、例えばエアバッグの膨張に要求される高速応答性が充分にとれないといった問題があった。
【０００４】
このような架橋ワイヤに代わる点火部として、例えば特許文献１には、絶縁性基板上に、蒸着技術やメタライズ技術によって薄膜状の抵抗発熱体層を形成し、この抵抗発熱体層を点火部として用いる例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５１９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
抵抗発熱体層を蒸着技術やメタライズ技術によって形成した、従来の点火部では、抵抗発熱体層全面が絶縁性基板の表面に直接被着されているため、抵抗発熱体層と絶縁性基板との密着性が低く、抵抗発熱体層が剥離しやすいといった課題があった。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、閉塞された容器内に充填された火薬に着火するための着火具であって、前記容器の内面の一部を構成するとともに複数の貫通孔が開口した第１の主面を備えるセラミック体と、複数の前記貫通孔の内周面のうち前記セラミック体の第２の主面側に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層と、前記第１の主面から複数の前記貫通孔のそれぞれの内周面のうち前記第１の主面側にかけて被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層と、前記メタライズ層と前記抵抗発熱体層とを電気的に接続する、複数の前記貫通孔の内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層と、複数の前記貫通孔のそれぞれに挿入されて前記メタライズ層に電気的に接続された複数の電極ピンと、を備えていることを特徴とする着火具を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる着火具では、絶縁性基板と抵抗発熱体層との密着性が高く
、抵抗発熱体層が剥離し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１(ａ)は、本発明の一実施形態に係る着火具を備えた発破体の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した着火具の斜視図である。
【図２】図１（ａ）に示した破線部分を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）に示した着火具の製造方法の一例について説明する概略断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）に示した着火具の実施例を示す断面写真であり、図４（ａ）は、着火具１の一断面における電子顕微鏡写真であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４(ａ)と同一断面における蛍光Ｘ線分析写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１（ａ）、（ｂ）および図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る着火具について、該着火具を備えた発破体を例に詳細に説明する。
【００１２】
発破体１１は、内部に火薬７を収容するための容器６と、火薬７に着火するための着火具１と、火薬７と、を備えて構成され、着火具１によって着火された火薬の爆発によって圧力を発生させる。かかる発破体１１は、例えば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として使用することができ、この場合、火薬の爆発によって発生する圧力によってエアバックを膨張させる。なお、 火薬７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。
【００１３】
容器６は、例えば、一方端部に開口を有した円筒形状をなしており、例えば、アルミニウム等の金属材料により形成される。かかる容器６は、その底面と前記開口を閉塞する着火具１との間に火薬７を収容し、該火薬７の爆発によって破裂するような強度に設計される。
【００１４】
一方、着火具１は、容器６の底面との間に火薬を充填するための空間を形成しつつ容器６の開口内に嵌合されることで前記空間を閉塞するとともに、該空間に充填された火薬に着火し、火薬を爆発させるためのものである。
【００１５】
このような着火具１は、容器６の開口内に配置され、複数の貫通孔３ａを備えたセラミック体３と、複数の前記貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層１２と、貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層１４と、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを電気的に接続する、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層１６と、複数の貫通孔３ａに挿入され、メタライズ層１２に電気的に接続された複数の電極ピン８と、を備えている。
【００１６】
セラミック体３は、例えばアルミナを主成分とする円柱状に形成されており、容器６の底面との間に火薬７を充填するための空間を形成するように容器６の開口内に嵌合されている。なお、セラミック体３は、貫通孔３ａやメタライズ層１２等を形成して着火具１とした後、該着火具１を構成するセラミック体３を、例えばレーザー溶接等の手段で容器６と一体化されることで、容器６の開口の内面に密着するように開口に嵌合される。
【００１７】
セラミック体３は、容器６の底面側に位置する第１の主面３Ａと、該第１の主面３Ａと反対側に位置する第２の主面３Ｂと、を有し、上述した貫通孔３ａが第１の主面３Ａと第２の主面３Ｂとの間を貫通している。かかる貫通孔３ａは、複数個（本実施形態においては２個）形成されており、各々の貫通孔３ａは第１の主面３Ａ側の端部に、第１の主面３
Ａに近付くに従って径が拡大する拡径部１５を有している。なお、貫通孔３ａの直径は、例えば、拡径部１５以外の部分で０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、拡径部１５における最大直径は、拡径部１５以外の部分の直径の１．５倍〜３倍に設定される。
【００１８】
また、貫通孔３ａの拡径部１５における内周面とセラミック体３の第１の主面３Ａとの間のコーナー部分１７の角度は、鈍角とされている。このため、該コーナー部分１７上に被着される後に詳述する抵抗発熱体層１４の断線が抑制されている。なお、抵抗発熱体層１４の断線を抑制する観点では、コーナー部分１７の表面は、曲面状とすることがより好ましい。
【００１９】
一方、かかる貫通孔３ａの内周面に被着したメタライズ層１２は、貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側の端部から第１主面３Ａ側に位置する拡径部１５にかけて連続的に被着されている。メタライズ層１２は、その表面に被着されたＮｉメッキ層２２および後述する接合体１９を介して電極ピン８と接合されている。
【００２０】
本実施形態におけるメタライズ層１２は、Ｍｏを主成分とし、Ｍｎを含有する、いわゆるＭｏ−Ｍｎメタライズ層である。この場合、メタライズ層１２は、例えば、Ｍｏ粉末を８６質量％とＭｎ粉末を５質量％含むとともに、ガラス成分であるＳｉＯ２を１０質量％含有したメタライズペーストを、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に塗布し、１３５０℃に焼成することで形成される。
【００２１】
また、貫通孔３ａの内周面に被着した抵抗発熱体層１４は、第１の主面３Ａ側に位置する貫通孔３ａの内周面、すなわち拡径部１５の内周面からセラミック体３の第１の主面３Ａ上を介して隣接する貫通孔３ａの拡径部１５の内周面にかけて連続的に被着されており、抵抗発熱体層１４の両端が隣接する一対の貫通孔３ａの拡径部１５の内周面に位置している。
【００２２】
また、抵抗発熱体層１４は、貫通孔３ａの拡径部１５に位置する両端が合金層１６を介してメタライズ層１２と接続されているため、メタライズ層１２を介して電圧が印加されると、抵抗発熱体層１４に電流が流れ、抵抗発熱体層１４が発熱する。そして、その熱によって火薬７が着火し、火薬７が爆発する。
【００２３】
かかる抵抗発熱体層１４は、Ｐｔを主成分とする抵抗材料により形成されており、例えばＰｔ粉末とバインダ粉末、さらに例えばアルミナ等のセラミック原料粉末とを混合したペーストを、セラミック体３の表面に塗布した後、例えば１３５０℃に焼成することで、薄膜状に形成される。
【００２４】
一方、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した合金層１６は、貫通孔３ａの拡径部１５の内周面でメタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを接続しており、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４の間に位置するように貫通孔３ａの拡径部１５の内周面上に被着されている。
【００２５】
かかる合金層１６は、ＰｔＭｏ合金を主成分としている。このＰｔＭｏ合金は、抵抗発熱体層１４およびメタライズ層１２との機械的な接合強度も強く、また電気的な接合も安定している。このため、本実施形態のように、合金層１６を抵抗発熱体層１４とメタライズ層１２の間に形成した方が、合金層１６を形成させずに抵抗発熱体層１４をメタライズ層１２に直接接続する場合に比べて、抵抗発熱体層１４をセラミック体３に対して強固に被着させることができる。
【００２６】
合金層１６は、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層の表面に、Ｐｔを主成分とするペーストを塗布
した後、例えば１３５０℃に焼成することで形成することができる。メタライズ層１２、抵抗発熱体層１４、および合金層１６の形成工程については、後に詳述する。
【００２７】
なお、本実施形態では、メタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４の両端部における表面に、Ｎｉメッキ層２２が連続的に被着されている。かかるＮｉメッキ層２２は、メタライズ層１２と接合体９との接合強度を高めるためのものである。なお、Ｎｉメッキ層２２は、例えば、電気メッキによって形成される。
【００２８】
そして、複数の貫通孔３ａの各々には、複数の電極ピン８が挿入されている。
【００２９】
電極ピン８は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、第１主面３Ａ側の一端部が貫通孔３ａに挿入され、該挿入部が接合体９を介してメタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４に接合されている。一方、電極ピン８の他端部は、図示しない外部電圧供給端子に接続され、該外部電圧供給端子からの電圧が電極ピン８を介してメタライズ層１２および合金層１６に印加され、ひいては該印加電圧によって抵抗発熱体層１４に電流が流れる。
【００３０】
かかる電極ピン８は、前記一端部を貫通孔３ａに挿入し、前記一端部を貫通孔３ａの拡径部１５内に保持した状態で、溶融した導電ペースト（例えば、Ａｇ−Ｃｕロウ）を貫通孔３ａ内に拡径部１５より充填し、導電ペーストを貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側まで浸透させるとともに、該浸透させた導電ペースト冷却・硬化させることにより、電極ピン８を貫通孔３ａ内に固定するとともに、導電ペーストを硬化させて形成された接合体１９が電極ピン８とメタライズ層１２の間に介在される。
【００３１】
また、電極ピン８の、前記一端部の端面８Ａは、セラミック体３の第１の主面３Ａと面一とされており、さらに接合体１９の表面が、第１の主面３Ａおよび電極ピン８の端面８Ａと面一とされている。抵抗発熱体層１４は、厚さが約２０μｍ以下と薄く、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａ、および接合体１９は、いずれも面一とされている。ここで面一とは、表面粗さ計を用いて測定した表面プロファイルにおける、最高点と最低点との差（最大高低差）が、例えば０．５ｍｍ以下のことをいう。
【００３２】
このように、本実施形態における着火具１では、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａは、および接合体１９は、いずれも面一とされている。それ故、着火具１の表面に形成される段差を小さくすることができ、着火具１と容器６との間に充填された火薬７への着火具１からの押圧力のバラツキを低減でき、ひいては火薬７の点火感度をより均一にできる。なお、例えば、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａは、および接合体１９において段差が生じていると、該段差によって着火具１の表面には凹凸部が形成される。このような着火具１を火薬７と圧接させると、着火具１の凸部では凹部よりも火薬７を強く押圧するため、凸部上の火薬７は凹部上の火薬７よりも密度が高くなる。それ故、抵抗発熱体層１４を発熱させたときに、火薬７の点火感度のばらつきが大きくなりやすい。
【００３３】
以下、上述した発破体１１に用いられた着火具１の製造工程の一例について図３（ａ）〜（ｃ）を用いて詳細に説明する。
【００３４】
（１）まず、拡径部１５を有する貫通孔３ａが形成されたセラミック体３を準備する。なお、拡径部１５は、貫通孔が設けられたセラミック体３を例えばバレル研磨することで、貫通孔の端面におけるコーナー部分を面取りすることにより形成することができる。
【００３５】
（２）次に、図３(ａ)に示すように、このセラミック体３の貫通孔３ａの内周面に、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ体３２を形成する。Ｍｏ−Ｍｎメタライズ体３２は、Ｍｏ粉末を８６質量％とＭｎ粉末を５質量％含むとともに、ガラス成分であるＳｉＯ２を１０質量％含有したメタライズペーストを、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に塗布し、例えば１３５０℃に焼成することで形成することができる。
【００３６】
（３）続いて、図３（ｂ）に示すように、貫通孔３ａの拡径部１５の内周面からセラミック体３の一方主面３Ａを介して隣接する貫通孔３ａの拡径部１５にかけて連続的に被着するように、Ｐｔを主成分とするＰｔペースト層３４を塗布する。Ｐｔペースト層３４は、例えばＰｔ粉末とバインダ粉末、さらに例えばアルミナ等のセラミック原料粉末とを混合したペーストからなる。Ｐｔペースト層３４は、拡径部１５において一部がメタライズ体３２の表面に重なるように塗布する。
【００３７】
（４）そして、Ｐｔぺースト層３４を例えば１３５０℃の温度で焼成する。この焼成の際、Ｐｔペースト層３４とメタライズ体３２とが重なり部分でＰｔペースト層３４に含まれるＰｔが、メタライズ体３２に含まれるＭｏと反応して合金化することで、図３（ｃ）に示されるように、前記重なり部分で合金層１６が形成される。なお、合金化されなかったＰｔペースト層３４は、抵抗発熱体層１４となり、合金化されなかったメタライズ体３２がメタライズ層１２となる。
【００３８】
本実施形態では、Ｐｔペースト層３４とメタライズ体３２とを重ならせているため、該重なった部分でＰｔとＭｏとを合金化させることができ、ＰｔとＭｏとの合金層１６を形成している。
【００３９】
また、本実施形態では、Ｐｔの融点に比して充分に低い１３５０℃でペーストを焼成して薄膜化しているため、Ｐｔが溶融して流動することが抑制され、抵抗発熱体層を安定した形状および組成で形成することが可能となっている。
【００４０】
（５）次に、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に被着されたメタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４の対応する表面に、電気メッキによりＮｉメッキを施し、Ｎｉメッキ層２２を形成する。
【００４１】
（６）最後に、貫通孔３ａに対応する孔に電極ピン８を挿入し、電極ピン８を接合体１９で接合・固定する。
【００４２】
かかる電極ピン８は、その一端部を貫通孔３ａに挿入し、前記一端部を貫通孔３ａの拡径部１５内に保持した状態で、溶融した導電ペースト（例えば、Ａｇ−Ｃｕロウ）を貫通孔３ａ内に拡径部１５より充填し、導電ペーストを貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側まで浸透させるとともに、該浸透させた導電ペースト冷却・硬化させることにより、電極ピン８を貫通孔３ａ内に固定するとともに、導電ペーストを硬化させて形成された接合体１９が電極ピン８とメタライズ層１２の間に介在される。
【００４３】
以上の工程（１）〜（６）を経て、着火具１を作製することができる。
【実施例】
【００４４】
次に、上述した着火具１の一実施例について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。なお、図４（ａ）〜（ｃ）では、上記図１および２に対応する同一部位については、図１および２で用いた符号と同一の符号を用いている。
【００４５】
図４（ｂ）では、色濃度が低い（＝白色に近い）ほどＰｔ元素の含有比率が高く、図４
（ｃ）では、色濃度が低いほどＭｏ元素の含有比率が高くなっている。図４（ｂ）と図４（ｃ）とを比較して分かるように、抵抗薄膜体層１４は、セラミック体３の一方主面３Ａから拡径部１５の内面まで被着して、ＭｏとＰｔとの合金層１６に接続している。この合金層１６は、図４において示す範囲外にあるメタライズ層１２に接続している。本実施例では、Ｐｔを主成分とする発熱抵抗体層１４が、この合金層１６を介して、セラミック体３と、機械的および電気的に比較的強固に接合していることがわかる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 着火具
３ セラミック体
３Ａ 第１の主面
３Ｂ 第２の主面
３ａ 貫通孔
６ 容器
７ 火薬
８ 電極ピン
１１ 発破体
１２ メタライズ層
１４ 抵抗発熱体層
１５ 拡径部
１６ 合金層
１７ コーナー部分
１９ 接合体
２２ Ｎｉメッキ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉塞された容器内に充填された火薬に着火するための着火具、例えば、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着火具に関する。
【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着火具として、従来から種々の電気式着火具が開発されている。この着火具は通常、外部と電気的に接続するための電極ピンと、該電極ピンに接続され、電極ピンに印加された電圧に応じて発熱する点火部と、を有している。
【０００３】
従来の点火部の一例として、印加された電圧に応じて生じる電流に応じて発熱する、ニクロム線等からなる架橋ワイヤを使用する例がある。ニクロム線等の架橋ワイヤを用いた場合、架橋ワイヤの線径が比較的細い場合は外部からの衝撃によって断線し易く、また架橋ワイヤの線径を比較的大きくした場合は熱容量が必要以上に大きくなる課題があった。熱容量が大きくなり過ぎると、通電してから架橋ワイヤが点火薬の点火温度に達するまでの時間が長くなり、例えばエアバッグの膨張に要求される高速応答性が充分にとれないといった問題があった。
【０００４】
このような架橋ワイヤに代わる点火部として、例えば特許文献１には、絶縁性基板上に、蒸着技術やメタライズ技術によって薄膜状の抵抗発熱体層を形成し、この抵抗発熱体層を点火部として用いる例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５１９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
抵抗発熱体層を蒸着技術やメタライズ技術によって形成した、従来の点火部では、抵抗発熱体層全面が絶縁性基板の表面に直接被着されているため、抵抗発熱体層と絶縁性基板との密着性が低く、抵抗発熱体層が剥離しやすいといった課題があった。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、閉塞された容器内に充填された火薬に着火するための着火具であって、前記容器の内面の一部を構成するとともに複数の貫通孔が開口した第１の主面を備えるセラミック体と、複数の前記貫通孔の内周面のうち前記セラミック体の第２の主面側に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層と、前記第１の主面から複数の前記貫通孔のそれぞれの内周面のうち前記第１の主面側にかけて被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層と、前記メタライズ層と前記抵抗発熱体層とを電気的に接続する、複数の前記貫通孔の内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層と、複数の前記貫通孔のそれぞれに挿入されて前記メタライズ層に電気的に接続された複数の電極ピンと、を備えていることを特徴とする着火具を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる着火具では、絶縁性基板と抵抗発熱体層との密着性が高く
、抵抗発熱体層が剥離し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１(ａ)は、本発明の一実施形態に係る着火具を備えた発破体の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した着火具の斜視図である。
【図２】図１（ａ）に示した破線部分を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）に示した着火具の製造方法の一例について説明する概略断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）に示した着火具の実施例を示す断面写真であり、図４（ａ）は、着火具１の一断面における電子顕微鏡写真であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４(ａ)と同一断面における蛍光Ｘ線分析写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１（ａ）、（ｂ）および図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る着火具について、該着火具を備えた発破体を例に詳細に説明する。
【００１２】
発破体１１は、内部に火薬７を収容するための容器６と、火薬７に着火するための着火具１と、火薬７と、を備えて構成され、着火具１によって着火された火薬の爆発によって圧力を発生させる。かかる発破体１１は、例えば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として使用することができ、この場合、火薬の爆発によって発生する圧力によってエアバックを膨張させる。なお、 火薬７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。
【００１３】
容器６は、例えば、一方端部に開口を有した円筒形状をなしており、例えば、アルミニウム等の金属材料により形成される。かかる容器６は、その底面と前記開口を閉塞する着火具１との間に火薬７を収容し、該火薬７の爆発によって破裂するような強度に設計される。
【００１４】
一方、着火具１は、容器６の底面との間に火薬を充填するための空間を形成しつつ容器６の開口内に嵌合されることで前記空間を閉塞するとともに、該空間に充填された火薬に着火し、火薬を爆発させるためのものである。
【００１５】
このような着火具１は、容器６の開口内に配置され、複数の貫通孔３ａを備えたセラミック体３と、複数の前記貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層１２と、貫通孔３ａの内周面に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層１４と、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを電気的に接続する、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層１６と、複数の貫通孔３ａに挿入され、メタライズ層１２に電気的に接続された複数の電極ピン８と、を備えている。
【００１６】
セラミック体３は、例えばアルミナを主成分とする円柱状に形成されており、容器６の底面との間に火薬７を充填するための空間を形成するように容器６の開口内に嵌合されている。なお、セラミック体３は、貫通孔３ａやメタライズ層１２等を形成して着火具１とした後、該着火具１を構成するセラミック体３を、例えばレーザー溶接等の手段で容器６と一体化されることで、容器６の開口の内面に密着するように開口に嵌合される。
【００１７】
セラミック体３は、容器６の底面側に位置する第１の主面３Ａと、該第１の主面３Ａと反対側に位置する第２の主面３Ｂと、を有し、上述した貫通孔３ａが第１の主面３Ａと第２の主面３Ｂとの間を貫通している。かかる貫通孔３ａは、複数個（本実施形態においては２個）形成されており、各々の貫通孔３ａは第１の主面３Ａ側の端部に、第１の主面３
Ａに近付くに従って径が拡大する拡径部１５を有している。なお、貫通孔３ａの直径は、例えば、拡径部１５以外の部分で０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、拡径部１５における最大直径は、拡径部１５以外の部分の直径の１．５倍〜３倍に設定される。
【００１８】
また、貫通孔３ａの拡径部１５における内周面とセラミック体３の第１の主面３Ａとの間のコーナー部分１７の角度は、鈍角とされている。このため、該コーナー部分１７上に被着される後に詳述する抵抗発熱体層１４の断線が抑制されている。なお、抵抗発熱体層１４の断線を抑制する観点では、コーナー部分１７の表面は、曲面状とすることがより好ましい。
【００１９】
一方、かかる貫通孔３ａの内周面に被着したメタライズ層１２は、貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側の端部から第１主面３Ａ側に位置する拡径部１５にかけて連続的に被着されている。メタライズ層１２は、その表面に被着されたＮｉメッキ層２２および後述する接合体１９を介して電極ピン８と接合されている。
【００２０】
本実施形態におけるメタライズ層１２は、Ｍｏを主成分とし、Ｍｎを含有する、いわゆるＭｏ−Ｍｎメタライズ層である。この場合、メタライズ層１２は、例えば、Ｍｏ粉末を８６質量％とＭｎ粉末を５質量％含むとともに、ガラス成分であるＳｉＯ２を１０質量％含有したメタライズペーストを、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に塗布し、１３５０℃に焼成することで形成される。
【００２１】
また、貫通孔３ａの内周面に被着した抵抗発熱体層１４は、第１の主面３Ａ側に位置する貫通孔３ａの内周面、すなわち拡径部１５の内周面からセラミック体３の第１の主面３Ａ上を介して隣接する貫通孔３ａの拡径部１５の内周面にかけて連続的に被着されており、抵抗発熱体層１４の両端が隣接する一対の貫通孔３ａの拡径部１５の内周面に位置している。
【００２２】
また、抵抗発熱体層１４は、貫通孔３ａの拡径部１５に位置する両端が合金層１６を介してメタライズ層１２と接続されているため、メタライズ層１２を介して電圧が印加されると、抵抗発熱体層１４に電流が流れ、抵抗発熱体層１４が発熱する。そして、その熱によって火薬７が着火し、火薬７が爆発する。
【００２３】
かかる抵抗発熱体層１４は、Ｐｔを主成分とする抵抗材料により形成されており、例えばＰｔ粉末とバインダ粉末、さらに例えばアルミナ等のセラミック原料粉末とを混合したペーストを、セラミック体３の表面に塗布した後、例えば１３５０℃に焼成することで、薄膜状に形成される。
【００２４】
一方、複数の貫通孔３ａの内周面に被着した合金層１６は、貫通孔３ａの拡径部１５の内周面でメタライズ層１２と抵抗発熱体層１４とを接続しており、メタライズ層１２と抵抗発熱体層１４の間に位置するように貫通孔３ａの拡径部１５の内周面上に被着されている。
【００２５】
かかる合金層１６は、ＰｔＭｏ合金を主成分としている。このＰｔＭｏ合金は、抵抗発熱体層１４およびメタライズ層１２との機械的な接合強度も強く、また電気的な接合も安定している。このため、本実施形態のように、合金層１６を抵抗発熱体層１４とメタライズ層１２の間に形成した方が、合金層１６を形成させずに抵抗発熱体層１４をメタライズ層１２に直接接続する場合に比べて、抵抗発熱体層１４をセラミック体３に対して強固に被着させることができる。
【００２６】
合金層１６は、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層の表面に、Ｐｔを主成分とするペーストを塗布
した後、例えば１３５０℃に焼成することで形成することができる。メタライズ層１２、抵抗発熱体層１４、および合金層１６の形成工程については、後に詳述する。
【００２７】
なお、本実施形態では、メタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４の両端部における表面に、Ｎｉメッキ層２２が連続的に被着されている。かかるＮｉメッキ層２２は、メタライズ層１２と接合体９との接合強度を高めるためのものである。なお、Ｎｉメッキ層２２は、例えば、電気メッキによって形成される。
【００２８】
そして、複数の貫通孔３ａの各々には、複数の電極ピン８が挿入されている。
【００２９】
電極ピン８は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、第１主面３Ａ側の一端部が貫通孔３ａに挿入され、該挿入部が接合体９を介してメタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４に接合されている。一方、電極ピン８の他端部は、図示しない外部電圧供給端子に接続され、該外部電圧供給端子からの電圧が電極ピン８を介してメタライズ層１２および合金層１６に印加され、ひいては該印加電圧によって抵抗発熱体層１４に電流が流れる。
【００３０】
かかる電極ピン８は、前記一端部を貫通孔３ａに挿入し、前記一端部を貫通孔３ａの拡径部１５内に保持した状態で、溶融した導電ペースト（例えば、Ａｇ−Ｃｕロウ）を貫通孔３ａ内に拡径部１５より充填し、導電ペーストを貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側まで浸透させるとともに、該浸透させた導電ペースト冷却・硬化させることにより、電極ピン８を貫通孔３ａ内に固定するとともに、導電ペーストを硬化させて形成された接合体１９が電極ピン８とメタライズ層１２の間に介在される。
【００３１】
また、電極ピン８の、前記一端部の端面８Ａは、セラミック体３の第１の主面３Ａと面一とされており、さらに接合体１９の表面が、第１の主面３Ａおよび電極ピン８の端面８Ａと面一とされている。抵抗発熱体層１４は、厚さが約２０μｍ以下と薄く、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａ、および接合体１９は、いずれも面一とされている。ここで面一とは、表面粗さ計を用いて測定した表面プロファイルにおける、最高点と最低点との差（最大高低差）が、例えば０．５ｍｍ以下のことをいう。
【００３２】
このように、本実施形態における着火具１では、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａは、および接合体１９は、いずれも面一とされている。それ故、着火具１の表面に形成される段差を小さくすることができ、着火具１と容器６との間に充填された火薬７への着火具１からの押圧力のバラツキを低減でき、ひいては火薬７の点火感度をより均一にできる。なお、例えば、セラミック体３の第１の主面３Ａ、抵抗発熱体層１４、電極ピン８の端面８Ａは、および接合体１９において段差が生じていると、該段差によって着火具１の表面には凹凸部が形成される。このような着火具１を火薬７と圧接させると、着火具１の凸部では凹部よりも火薬７を強く押圧するため、凸部上の火薬７は凹部上の火薬７よりも密度が高くなる。それ故、抵抗発熱体層１４を発熱させたときに、火薬７の点火感度のばらつきが大きくなりやすい。
【００３３】
以下、上述した発破体１１に用いられた着火具１の製造工程の一例について図３（ａ）〜（ｃ）を用いて詳細に説明する。
【００３４】
（１）まず、拡径部１５を有する貫通孔３ａが形成されたセラミック体３を準備する。なお、拡径部１５は、貫通孔が設けられたセラミック体３を例えばバレル研磨することで、貫通孔の端面におけるコーナー部分を面取りすることにより形成することができる。
【００３５】
（２）次に、図３(ａ)に示すように、このセラミック体３の貫通孔３ａの内周面に、Ｍｏ−Ｍｎメタライズ体３２を形成する。Ｍｏ−Ｍｎメタライズ体３２は、Ｍｏ粉末を８６質量％とＭｎ粉末を５質量％含むとともに、ガラス成分であるＳｉＯ２を１０質量％含有したメタライズペーストを、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に塗布し、例えば１３５０℃に焼成することで形成することができる。
【００３６】
（３）続いて、図３（ｂ）に示すように、貫通孔３ａの拡径部１５の内周面からセラミック体３の一方主面３Ａを介して隣接する貫通孔３ａの拡径部１５にかけて連続的に被着するように、Ｐｔを主成分とするＰｔペースト層３４を塗布する。Ｐｔペースト層３４は、例えばＰｔ粉末とバインダ粉末、さらに例えばアルミナ等のセラミック原料粉末とを混合したペーストからなる。Ｐｔペースト層３４は、拡径部１５において一部がメタライズ体３２の表面に重なるように塗布する。
【００３７】
（４）そして、Ｐｔぺースト層３４を例えば１３５０℃の温度で焼成する。この焼成の際、Ｐｔペースト層３４とメタライズ体３２とが重なり部分でＰｔペースト層３４に含まれるＰｔが、メタライズ体３２に含まれるＭｏと反応して合金化することで、図３（ｃ）に示されるように、前記重なり部分で合金層１６が形成される。なお、合金化されなかったＰｔペースト層３４は、抵抗発熱体層１４となり、合金化されなかったメタライズ体３２がメタライズ層１２となる。
【００３８】
本実施形態では、Ｐｔペースト層３４とメタライズ体３２とを重ならせているため、該重なった部分でＰｔとＭｏとを合金化させることができ、ＰｔとＭｏとの合金層１６を形成している。
【００３９】
また、本実施形態では、Ｐｔの融点に比して充分に低い１３５０℃でペーストを焼成して薄膜化しているため、Ｐｔが溶融して流動することが抑制され、抵抗発熱体層を安定した形状および組成で形成することが可能となっている。
【００４０】
（５）次に、セラミック体３の貫通孔３ａの内周面に被着されたメタライズ層１２、合金層１６および抵抗発熱体層１４の対応する表面に、電気メッキによりＮｉメッキを施し、Ｎｉメッキ層２２を形成する。
【００４１】
（６）最後に、貫通孔３ａに対応する孔に電極ピン８を挿入し、電極ピン８を接合体１９で接合・固定する。
【００４２】
かかる電極ピン８は、その一端部を貫通孔３ａに挿入し、前記一端部を貫通孔３ａの拡径部１５内に保持した状態で、溶融した導電ペースト（例えば、Ａｇ−Ｃｕロウ）を貫通孔３ａ内に拡径部１５より充填し、導電ペーストを貫通孔３ａの第２の主面３Ｂ側まで浸透させるとともに、該浸透させた導電ペースト冷却・硬化させることにより、電極ピン８を貫通孔３ａ内に固定するとともに、導電ペーストを硬化させて形成された接合体１９が電極ピン８とメタライズ層１２の間に介在される。
【００４３】
以上の工程（１）〜（６）を経て、着火具１を作製することができる。
【実施例】
【００４４】
次に、上述した着火具１の一実施例について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。なお、図４（ａ）〜（ｃ）では、上記図１および２に対応する同一部位については、図１および２で用いた符号と同一の符号を用いている。
【００４５】
図４（ｂ）では、色濃度が低い（＝白色に近い）ほどＰｔ元素の含有比率が高く、図４
（ｃ）では、色濃度が低いほどＭｏ元素の含有比率が高くなっている。図４（ｂ）と図４（ｃ）とを比較して分かるように、抵抗薄膜体層１４は、セラミック体３の一方主面３Ａから拡径部１５の内面まで被着して、ＭｏとＰｔとの合金層１６に接続している。この合金層１６は、図４において示す範囲外にあるメタライズ層１２に接続している。本実施例では、Ｐｔを主成分とする発熱抵抗体層１４が、この合金層１６を介して、セラミック体３と、機械的および電気的に比較的強固に接合していることがわかる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 着火具
３ セラミック体
３Ａ 第１の主面
３Ｂ 第２の主面
３ａ 貫通孔
６ 容器
７ 火薬
８ 電極ピン
１１ 発破体
１２ メタライズ層
１４ 抵抗発熱体層
１５ 拡径部
１６ 合金層
１７ コーナー部分
１９ 接合体
２２ Ｎｉメッキ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有した容器の開口を閉塞するように該開口内に配置され、該容器の底面との間に充填された火薬に着火するための着火具であって、
前記容器の底面との間に前記火薬を充填するための空間を形成するように前記容器の開口内に配置されるセラミック体であって、前記容器の前記底面側に位置する第１主面と、該第１主面の反対側に位置する第２主面と、を有し、前記第１主面と前記第２主面との間を貫通する複数の貫通孔を備えたセラミック体と、
前記セラミック体の前記第２の主面側に位置する複数の前記貫通孔の内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層と、
前記第１の主面から該第１の主面側に位置する複数の前記貫通孔の内周面にかけて連続的に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層と、
前記メタライズ層と前記抵抗発熱体層とを電気的に接続する、複数の前記貫通孔の内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層と、
複数の前記貫通孔に挿入され、前記メタライズ層に電気的に接続された複数の電極ピンと、
を備えていることを特徴とする着火具。
【請求項２】
前記第１の主面側に位置する前記貫通孔は、前記第１の主面に近づくに従って径が拡大する拡径部を有しており、
前記抵抗発熱体層は、前記第１の主面から前記拡径部の内周面にかけて被着しており、
前記メタライズ層は、前記貫通孔の内周面の前記第２の主面側から前記拡径部にかけて連続的に被着していることを特徴とする請求項１記載の着火具。
【請求項３】
前記合金層と前記メタライズ層の前記拡径部に位置する部分とを少なくとも被覆するとともに前記電極ピンに接合した、Ａｇを主成分として含む接合体と、を更に備えることを特徴とする請求項２記載の着火具。
【請求項４】
前記接合体は、前記拡径部に位置する前記抵抗発熱体層をさらに被覆していることを特徴とする請求項３記載の着火具。
【請求項５】
前記第１の主面側に位置する前記電極ピンの端面が前記第１の主面と面一とされているとともに、前記接合体の表面が前記第１の主面および前記電極ピンの前記端面と面一とされていることを特徴とする請求項４記載の着火具。
【請求項１】
開口を有した容器の開口を閉塞するように該開口内に配置され、該容器の底面との間に充填された火薬に着火するための着火具であって、
前記容器の底面との間に前記火薬を充填するための空間を形成するように前記容器の開口内に配置されるセラミック体であって、前記容器の前記底面側に位置する第１主面と、該第１主面の反対側に位置する第２主面と、を有し、前記第１主面と前記第２主面との間を貫通する複数の貫通孔を備えたセラミック体と、
前記セラミック体の前記第２の主面側に位置する複数の前記貫通孔の内周面に被着した、Ｍｏを主成分とするメタライズ層と、
前記第１の主面から該第１の主面側に位置する複数の前記貫通孔の内周面にかけて連続的に被着した、Ｐｔを主成分とする抵抗発熱体層と、
前記メタライズ層と前記抵抗発熱体層とを電気的に接続する、複数の前記貫通孔の内周面に被着した、ＰｔＭｏ合金を主成分とする合金層と、
複数の前記貫通孔に挿入され、前記メタライズ層に電気的に接続された複数の電極ピンと、
を備えていることを特徴とする着火具。
【請求項２】
前記第１の主面側に位置する前記貫通孔は、前記第１の主面に近づくに従って径が拡大する拡径部を有しており、
前記抵抗発熱体層は、前記第１の主面から前記拡径部の内周面にかけて被着しており、
前記メタライズ層は、前記貫通孔の内周面の前記第２の主面側から前記拡径部にかけて連続的に被着していることを特徴とする請求項１記載の着火具。
【請求項３】
前記合金層と前記メタライズ層の前記拡径部に位置する部分とを少なくとも被覆するとともに前記電極ピンに接合した、Ａｇを主成分として含む接合体と、を更に備えることを特徴とする請求項２記載の着火具。
【請求項４】
前記接合体は、前記拡径部に位置する前記抵抗発熱体層をさらに被覆していることを特徴とする請求項３記載の着火具。
【請求項５】
前記第１の主面側に位置する前記電極ピンの端面が前記第１の主面と面一とされているとともに、前記接合体の表面が前記第１の主面および前記電極ピンの前記端面と面一とされていることを特徴とする請求項４記載の着火具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５１６６６（Ｐ２０１２−２５１６６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２０７４（Ｐ２０１１−１２２０７４）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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