半导体电桥装置以及具备半导体电桥装置的点火器 |
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| 申请号 | CN200580033640.1 | 申请日 | 2005-10-04 | 公开(公告)号 | CN101036034B | 公开(公告)日 | 2012-11-28 |
| 申请人 | 日本化药株式会社; | 发明人 | 前田繁; 椋木大刚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种至产生火花为止的反应时间较短、且火花产生量也较大的 半导体 电桥装置。本发明的半导体电桥装置，是在 基板 上具有一 对焊 盘部分及电性连接这一对焊盘部分的电桥部，并通过配置在这一对焊盘部分上面的 电极 极板而通电，以此使该电桥部中产生火花，此半导体电桥装置的特征在于，这一对焊盘部分及该电桥部是由将多组金属层与金属 氧 化物层交替重叠而成的叠置层所构成，并将该叠置层的最上层设为金属层，并且使用分解 温度 超过1500℃的金属氧化物作为该金属氧化物层。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种半导体电桥装置，是在基板上具有一对焊盘部分及电性连接所述一对焊盘部分的电桥部，且在所述一对焊盘部分上面配置电极极板，并通过所述电极极板来通电，以此使所述电桥部中产生火花，所述半导体电桥装置的特征在于， |
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| 说明书全文 | 半导体电桥装置以及具备半导体电桥装置的点火器技术领域[0001] 本发明是关于一种半导体电桥装置，更具体而言，是关于一种具有由多组金属层及具有特定性质的金属氧化物层交替重叠而成的叠置层所构成的电桥部的半导体电桥装置、以及具备这样的半导体电桥装置的点火器。 背景技术[0002] 一般而言，点火器通过接受电能量而开始如机械冲击波及/或燃烧、爆燃或者爆炸等的发热反应。 [0004] 然而，先前的点火器中，是利用了桥丝作为用来对点火药进行点火的机构。桥丝是安装在2个接点之间的较细的电阻性金属丝。并且，包围着该桥丝而配置有点火药。 [0005] 在这样的构造的点火器中，当电流流过桥丝时会产生电阻发热，当桥丝的发热温度达到点火药的点火温度时将点火药点燃。一般而言，在点火药的外侧配置有引爆力更强的引爆药，通过该引爆炸药来点燃主要的装填药。而且，近年，正在研究在汽车中构筑有线的LAN(Local Area Network，局域网)，通过通信信号来控制点火器的运行。 [0006] 然而，使用这样的桥丝的点火器，在现行的利用用途中有着显著的缺点。 [0007] 例如，在较多的军用及民用的利用用途中，容易受到不断增大的电磁干扰(EMI，Electro Magnetic Interference)。高能级的EMI存在严重的危险性。 [0008] 其原因在于，EMI利用直接路径或间接路径向点火器传送电磁能量，从而在意外的情况下也有可能会使点火器点火。即，点火器有可能会因静电放电(ESD，Electro Static Discharge)而导致意外地点火。 [0009] 因此，先前的点火器，为了保护标准的利用用途中不受意外放电的影响，而设置有被动式滤波器(passive filter)电路及EMI屏蔽机构，但设置这样的保护机构对空间及重量显著不利。而且，在通过近年所研究的LAN来控制点火器的点火时，桥丝中为了利用通信信号成分的能量来点火，而用来蓄积能量的电容器的尺寸变得非常大，且在点火器中搭载通信及开关电路对空间及重量显著不利。 [0010] 作为缓和这样的偶发性点火的相关问题的点火器，已有半导体电桥装置即SCB(Semiconductor Bridge)。与使用相同无点火等级的桥丝的点火器所必需的用来点火的能量相比，该半导体电桥装置可以利用更少的能量来进行点火。即，半导体电桥装置中点火所必需的能量，比使用具有相同无点火性能的桥丝的点火器点火所必需的能量少一级。 [0011] 半导体电桥装置一般是利用高温的火花来点燃点火药。即，当半导体电桥装置点火时，产生对于点燃点火药足够的高输出密度的(例如，根据情况高于4000绝对温度)高温火花。而且，半导体电桥装置，与利用数百微秒左右加热至点火点的桥丝相比，可利用数微秒左右的短时间来产生火花。由半导体电桥装置来点燃的点火药是邻接于半导体电桥装置的火药即最初的爆炸物，通常利用不足数微秒而点燃，进而点燃输出用装填药即引爆药。 [0012] 另外，一般而言，半导体电桥装置是通过可提供适合产生火花的电流的低阻抗电源或者电容性放电(来自电容器的放电)来驱动。 [0013] 这样的半导体电桥装置及包含半导体电桥装置的点火器的一例，分别在日本专利特表2004-513319号公报、日本专利特开平7-61319号公报及日本专利特表2004-518939号公报中有所揭示。 [0015] 而且，日本专利特开平7-61319号公报中所揭示的半导体电桥装置具有将通过加热而产生氧的氧化剂层、及金属层叠置而成的层。 [0017] 日本专利特表2004-513319号公报中所记载的半导体电桥装置，在反应时间方面没有问题，但有输出密度即电桥部中的火花产生量不充分的问题。 [0018] 而且，日本专利特开平7-61319号公报中所记载的半导体电桥装置，相反，在火花产生量方面并没有问题，但有以下问题，即由于是通过化学反应而产生氧，其后再进行点火，所以至最终产生火花为止的反应需要较长时间。 [0019] 进而，日本专利特表2004-518939号公报中所记载的半导体电桥装置，是作为发热主体的电阻层位于最下部且与硅基板相接触而配置的构造，所以所产生的热会被硅基板吸收，因此有点火效率较差的问题。而且，该半导体电桥装置是使绝缘层或反应层等仅形成在电桥部分，而使电极极板形成在电桥部分以外的构造，所以也有必需复杂的制造工序的不利问题。 发明内容[0020] 本发明可有利地解决所述问题，本发明的目的在于提供一种即便运行所必需的能量较低也可以利用数微秒左右的较短运行时间来进行点火并且火花产生量非常大的半导体电桥装置、以及具备该半导体电桥装置的点火器。 [0021] 另外，发明者们为了解决所述课题而不断专心研究的结果，获得了下述认识：如果将某种金属与某种氧化物进行组合，则无需通过加热产生氧的氧附加工序而可产生对于点燃点火药足够量的火花，换而言之，不通过化学反应而可利用短时间产生大量火花。 [0022] 本发明是立足于所述认识而成。 [0023] 即，本发明的要旨结构如下所述。 [0024] 1.一种半导体电桥装置，是在基板上具有一对焊盘部分及电性连接这一对焊盘部分的电桥部，且在这一对焊盘部分上面配置电极极板，并通过该电极极板来通电，以此使该电桥部中产生火花，此半导体电桥装置的特征在于， [0025] 这一对焊盘部分及该电桥部是由叠置层所构成，所述叠置层是由将多组金属层与金属氧化物层交替重叠而成，或者所述叠置层是由多组金属层与SiO2层交替重叠而成，并将该叠置层的最上层设为金属层，并且使用分解温度超过1500℃的金属氧化物作为该金属氧化物层。 [0026] 2.如所述1所述的半导体电桥装置，其特征在于，构成所述金属氧化物层的金属氧化物为TiO2，且构成所述金属层的金属为Ti或Zr。 [0027] 3.如所述1所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述叠置层是将多组SiO2层及Ti层交替重叠而成。 [0028] 4.如所述1至3中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述叠置层中的金属层及金属氧化物层的厚度分别为0.02～3微米。 [0029] 5.如所述1至4中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述叠置层整体的厚度为0.1～10微米。 [0030] 6.如所述1至5中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述叠置层最上层的金属层的厚度为0.5～3微米。 [0031] 7.如所述1至6中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述叠置层的最下层是由金属氧化物层所构成，且其厚度为0.5～3微米。 [0032] 8.如所述1至7中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，所述电桥部的电阻值为0.5～10Ω。 [0033] 9.如所述1至8中任一项所述的半导体电桥装置，其特征在于，在所述电桥部的上面形成有保护膜。 [0034] 10.一种点火器，其包括：杯体；以及栓塞，将多根电极针彼此绝缘而保持，且密封该杯体的开口部而一体化；且，在该杯体的内部填充点火药，并且将加热元件抵接于该点火药而设置，所述加热元件连接于该电极针并利用来自外部的通电而点火，此点火器的特征在于， [0036] 图1是本发明半导体电桥装置的平面图(a)及剖面图(b)。 [0038] 图3是点火器的剖面图。 [0039] 图4是用于点燃实验的电路图。 [0040] 图5是对使用日本专利特表2004-513319号公报的半导体电桥装置及本发明的半导体电桥装置的情况下的火花产生状况进行比较而表示的附图代用照片。 [0041] [符号的说明] [0042] 1 半导体电桥装置 [0043] 10 基板 [0044] 12 二氧化硅层 [0045] 14-1、14-2 开口部 [0046] 16-1、16-2 掺杂区域 [0047] 20 叠置层 [0048] 22-1、22-2、22-3 金属层 [0049] 24-1、24-2、24-3 金属氧化物层 [0050] 25 密封层 [0051] 30、32 焊盘部分 [0052] 34 电极极板 [0053] 36 电桥部 [0054] 100 点火器 [0055] 110 栓塞(头部) [0056] 120 电性连接部件 [0057] 130 导电针 [0058] 140 杯体(雷管) [0059] 150 点火药 [0060] 200 电容器 [0061] 210 开关 [0062] 220 半导体电桥装置 [0063] 230 等价电路电阻 具体实施方式[0064] 以下，一边参照附图一边更详细地叙述本发明。 [0065] 图1(a)、图1(b)中，以平面及剖面(A-A′剖面)来表示本发明的代表性半导体电桥装置。 [0066] 图中，以编号1来表示整个半导体电桥装置。编号10是可由硅构成的基板，编号12是形成在该基板10上的二氧化硅层，该二氧化硅层12作为基板10的电性绝缘材料而发挥功能。另外，未必必需该二氧化硅层12，也可以将其省略。 [0067] 另外，本发明中，于在这样的表面上具备二氧化硅的电性绝缘层12的基板10上，将金属氧化物层24-1～24-3及金属层22-1～22-3或将SiO2层24-1～24-3与金属层22-1～22-3交替重叠而形成叠置层20。当基板10例如是在其上具有二氧化硅层的硅基板时，优选的是叠置层的最下层也设为金属氧化物层或SiO2层。其原因在于，最下层的金属氧化物或SiO224-1有阻隔上层的金属层所产生的热而抑制向基板的放热的作用，而通过以与电桥部相同的宽度来制作SiO2层，可将热的传导限制在厚度方向上，所以有利于隔热。 另外，当金属氧化物层与基板的密接性或SiO2层与基板的密接性不充分时，可在金属氧化物层与基板之间或SiO2层与基板之间设置密接层25。一般使用Ti或Cr作为密接层。 [0068] 本发明中，如上所述，是将多组金属层与金属氧化物层或将金属层与SiO2层交替重叠而形成叠置层，但对于此时的重叠数而言，必须将金属层与金属氧化物层的组或将金属层与SiO2层的组设为二组或二组以上，且必须将最表面设为金属层。 [0069] 其原因在于，在以所述方式设为将多组金属层与金属氧化物层的组或将多组金属层与SiO2层的组重叠而成的构造时，这样的构造，与仅将金属层及金属氧化物层或仅将金属层及SiO2层分别重叠一层而成的一组构造相比，可以产生更多量的火花。 [0070] 其理由虽尚未明确解释清楚，但对金属层及金属氧化物层的组合或对金属层及SiO2层的组合为1组构造的装置与重叠有多组的构造的装置进行比较时，首先，第1为了实现相同的电阻，与1组构造的金属膜厚相比，重叠有多组的构造的金属层的总(total)厚度更厚。这是由下述2个影响而决定的，即：由于电极极板覆盖焊盘部分，所以变得从层积膜的侧面向中间层导通，而包含接触电阻，与此同时，如果使金属较薄，则会呈现出高于通常的体积值的体积电阻率。 [0071] 并且，根据下述2点理由，金属层较厚的一方可以产生更多的火花。 [0072] (1)通电初期，电流主要向最厚的最上层流动而进行加热，最上层一边将其下的SiO2层或金属氧化物层卷入一边首先汽化。当最上层消失时，残留的电力集中到其下层中。接着，下层也一边将SiO2或金属氧化物卷入一边汽化而飞散。即，通过设为多层，可从上层起依次引起火花化，所以火花的产生时间较长。 [0073] (2)尤其当金属层为Ti或Zr时，金属层因通电而过热，在数微秒内一口气超过沸点而汽化，而在高温的Ti或Zr飞散期间可与空气中的氧发生反应，所以Ti的总量较多可以产生较多的火花。 [0074] 而且，将最表面设置为金属层优选的是最厚的金属层的理由在于，与较薄的中间层相比，在较厚的最上层电流集中而发热也集中，但最上层位于距离基板最远的位置，与基板之间存在若干层金属氧化物层或SiO2层，所以从基板阻隔热的效果最高，因此可以利用更低的能量使温度上升，从而提高点火效率。 [0075] 另外，在本发明中，所述金属氧化物层及金属层中，尤其是金属氧化物层的材质较重要，必须使用分解温度超过1500℃的金属氧化物作为这样的金属氧化物层。此外，在所述SiO2层及金属层中，SiO2的分解温度也超过1500℃。其理由在于，如果分解温度超过1500℃，则金属氧化物层或SiO2层直至金属层熔解的温度为止不会产生氧，所以金属层在固体状态下不会因来自下层的气体的产生而被物理性破坏，从而保持通电。 [0076] 在本发明中，作为优选作金属氧化物层的材料，即分解温度超过1500℃的金属氧化物，例如可列举TiO2及Al2O3等。 [0077] 并且，作为优选作本发明的金属层的材料，例如可列举Au、Al、Ag、Bi、C、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、In、Ir、Mg、Mo、Nb、Ni、Pb、Pt、n型Si、p型Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn及Zr等。 [0078] 所述金属氧化物层及金属层中，优选的组合是金属氧化物为TiO2且金属为Ti或Zr的组合。此外，在所述SiO2层及金属层中，优选的组合是SiO2且金属为Ti或Zr的组合。其原因在于，通过这样的组合，尤其可获得较大的火花产生量。尤其在将SiO2与Ti进行组合时，可获得最大的火花产生量，因此最好。 [0079] 其次，叠置层中的中间的金属层及金属氧化物层的厚度优选的是分别为0.02～3微米。此外，叠置层中的中间的金属层及SiO2层的厚度优选的是分别为0.02～3微米。 [0080] 如果金属层及金属氧化物层的厚度或金属层及SiO2层的厚度不足0.02微米，则在组合数相同时，Ti总量接近1组构造，从而无法产生充分的火花量。如果为了使半导体电桥中包含更多Ti而必须重叠若干层，则会导致生产性显著降低。 [0081] 另一方面，如果厚度超过3微米，则各层会过厚，而在最上层的通电初期难以向金属层集中电流，从而难以利用低能量来进行点火。 [0082] 中间的金属层及金属氧化物层或中间的金属层及SiO2层更优选的厚度分别为0.2～0.25微米的范围。 [0083] 而且，叠置层整体的厚度优选的是0.1～10微米。其原因在于，如果叠置层的厚度不足0.1微米，则成为火花源的电桥部的体积过小，飞散的火花会变少，另一方面，如果超过10微米，则电桥部的体积会较大，因此为使整个电桥部火花化而必需巨大的能量。进而，当通过真空蒸镀或溅镀等形成薄膜时，在该膜的内部产生应力，而厚度较厚则应力也较大，从而有可能会使电桥部从基板剥离。 [0084] 进一步优选的是叠置层整体的厚度为0.6～4微米的范围。 [0085] 进而，本发明中，叠置层的最上层设为金属层，而优选的是该最上层金属层的厚度为0.5～3微米。其原因在于，如果该厚度不足0.5微米，则与中间层的差不充分，所以在通电初期无法使足够量的电流集中流道最上层中，从而导致火花量降低，另一方面，如果超过3微米，则为了使较厚的金属层挥发而必需巨大的能量，因此难以利用低能量来进行点火。更加优选的是，厚度为1～2微米的范围。 [0086] 而且，如图1(b)所示，在将叠置层的最下层设为金属氧化物层或SiO2层时，优选的是将其厚度设为0.5～3微米。其原因在于，如果该厚度不足0.5微米，则金属层所产生的热会传导至基板上，而导致能量流失，因此难以利用低能量来进行点火，另一方面，如果超过3微米，则虽然对于向基板的热阻隔较好，但在膜的内部派生的应力较大，从而增大剥离的危险性。更加优选的是，考虑到制造的容易性而将金属氧化物层的厚度设为1～3微米的范围。 [0087] 另外，在将最下层设为金属氧化物层或SiO2层时，有以下优点，即，叠置层所产生的热不会向基板散失，所以有助于火花的产生。 [0088] 进而，在将多层金属层与金属氧化物层或将多层金属层与SiO2层重叠时，有利的是，对于金属层而言，越接近表面则使其厚度越厚，另一方面，对于金属氧化物层或SiO2层而言，越接近基板则使其厚度越厚。 [0089] 即，利用低能量来进行点火时，重要的是，在通电初期使电流集中到难以引起向基板的放热的最上层。最上层火花化之后，其下的金属层成为次厚的层，所以电流本次会集中到该层上。如此依次从上层开始推进火花化，而当更下层火花化时作为电源的电容器内的电荷量也比初期减少，越往下层则金属层越薄的配置有以下优点，即，能够利用残留的电荷量来有效地进行火花化。 [0090] 相反地使金属氧化物层或SiO2层在基板侧较厚的原因在于，为了使火花化向下层推进，同时利用电容器中残留的较少能量来使较薄的金属层挥发，而必须充分确保与其下的金属层的热绝缘。 [0091] 另外，优选的重叠组数为2～5组，更优选的是3～4组。 [0092] 另外，使用Ti作为金属层，另一方面使用SiO2时的各层的优选厚度如以下所示。即，按照接近基板表面的顺序为， [0093] 1.0μm厚度的SiO2层24-1、 [0094] 0.25μm厚度的Ti层22-1、 [0095] 0.225μm厚度的SiO2层24-2、 [0096] 0.25μm厚度的Ti层22-2、 [0097] 0.225μm厚度的SiO2层24-3、及 [0098] 1.0μm厚度的Ti层22-3。 [0099] 另外，此时，叠置层的厚度为SiO2层24-1～24-3及Ti层22-1～22-3厚度的合计厚度2.95μm。 [0100] 所述叠置层20通过被称为剥离(1ift off)的方法而形成在焊盘部分30、32及电桥部36上。即，在预先在基板上以使焊盘部分30、32与这2个焊盘部分之间的电桥部36的基板露出的方式形成有抗蚀剂的基础上，使成为叠置层的Ti及SiO2成膜后去除电阻膜，以此在基板上构成焊盘部分30、32以及电桥部36。 [0101] 2个焊盘部分30、32在基板10上具有相对较大的面积。电桥部36，在平行于基板10表面的面上，即在与叠置层的堆积方向垂直的方向上具有相对较窄的面积。 [0102] 此处，优选的是，调整电桥部36的面积，以使电桥部的电阻值为0.5～10Ω。更加优选的是2～7Ω的范围，如果为该范围，则可提供稳定的火花产生。 [0103] 作为一例，当在平行于基板10表面的面上的电桥部36最狭窄部分的宽度为50μm、长度为50μm时，电桥部36的电阻值大致为2Ω，而且当电桥部36最狭窄部分的宽度为20μm、长度为120μm时，电桥部36的电阻值大致为5Ω。 [0104] 而且，可以在所述电桥部的上面设置保护膜。SiO2、SiN等可有利地适合作为该保护膜的原材料，通过形成这样的保护膜，可以消除点火药中所包含的化学成分对电桥部的化学影响。 [0105] 如上所述，在形成2个焊盘部分30、32及电桥部36后，通过将适合剥离等的导电材料堆积，而在2个焊盘部分30、32上形成电极极板34。另外，A1等可有利地适合作为电极极板34的材料。 [0106] 当电流通过所述电极极板34而流过电桥部36时，以最上层的金属层例如Ti层22-3为首，在中间的Ti层22-1、22-2中产生电阻发热。通过该发热，Ti层22-1～22-3熔解、挥发并产生火花，但由于金属氧化物层或SiO2层24-1～24-3的绝热性较高，且不产生氧，所以直至这样的火花产生为止可以较好地维持电桥形状，其结果可以产生大量的火花。 [0107] 其理由如以下所述。 [0108] 本发明的半导体电桥装置的火花产生机制，是利用由下述情况引起的物理现象来产生火花的，即：通过通电来加热金属层，在数微秒期间超过沸点，而使金属层挥化。 [0109] 通电初期，电流集中在最厚的最上层金属层例如Ti层，而对Ti层进行加热。正下的金属氧化物层或SiO2层也因该热而曝于高温下，但由于金属氧化物层或SiO2层在1500℃或1500℃以下不会分解，所以在Ti为固体的期间，不会因金属氧化物或SiO2分解所产生的气体而发生Ti层的上推，所以Ti的通电得到维持而使温度进一步上升。由于金属氧化物或SiO2的绝热性非常高，所以Ti层所产生的热主要蓄积在Ti层内部，不久达到融点。此时，由于金属所具有的电阻温度系数而达到与常温相比非常高的电阻值，电阻得到增加，从而因通电所引起的发热进一步集中而一口气达到沸点，在超过融点时Ti挥发。至此为止仅耗费数微秒。在如此短时间的现象中，化学反应等以物质的移动为前提的系统无法充分发挥功能，当然作为物理现象而产生的火花则可确实地促进点火。一旦达到融点的Ti层即使从其下的金属氧化物层或SiO2层产生气体，Ti层也不会产生裂缝，从而可维持通电。另外，有以下可能，即：Ti在个体间，当从下产生气体时，会因其压力而产生裂缝；或者在不充分的温度下发生氧化反应。 [0110] 本发明的半导体电桥装置，利用了如此般由金属从固体到液体进而在超过沸点的温度下的汽化所引起的电桥部的细微爆炸，所以其火花温度达到非常高的温度。进而，金属氧化物或SiO2在阻隔Ti所产生的热向基板放热的同时，在Ti汽化所引起的爆炸时一起被卷起，而由于与Ti邻接，所以金属氧化物或SiO2自身此时也处于高温，成为热粒子而飞散。进而，Ti在高温下飞散的过程中，可与空气中的氧发生反应，进一步增大火花。 [0111] 以上，说明了本发明半导体电桥装置的代表性构造，但本发明中，作为其他构造，也可以为防止因静电放电所引起的误点火，而如图2所示在基板上形成二极管。 [0112] 即，例如，如图2所示，使用适当的蚀刻技术，选择性对二氧化硅层12进行蚀刻，形成开口部14-1、14-2，例如，使n型基板10的表面露出。接着，向由开口部14-1、14-2所露出的基板部分掺杂杂质，以形成p型半导体，并在基板内构成pn接合。在其上堆积铝等金属以堵塞开口部。通过设为这样的构造，可在开口部14-1、14-2中装入集成在半导体电桥装置中的齐纳二极管。通过形成在14-1、14-2中的pn接合而使齐纳二极管在基板的n区域内电性连接，因此成为彼此相向的串联连接并通过极板与电桥部并联连接。 [0113] 另外，通过向与基板10的开口部14-1、14-2相对应的掺杂区域16-1、16-2中掺杂适当的物质，可以改变所形成的齐纳二极管的击穿电压(breakdown voltage)。例如，在如汽车气囊的始动器的用途中，7伏特至8伏特的击穿电压可保护不受静电放电(ESD)的影响。在必需灵敏度更低的电桥部的用途中，使用更高的击穿电压。 [0114] 以上说明了本发明的半导体电桥装置，其次，说明具备这样的半导体电桥装置的点火器。 [0115] 图3中以剖面图表示本发明的点火器。 [0116] 图中，以编号100表示整个点火器，编号140表示杯体(也称作雷管(cap))，150为点火药。作为该点火药150，优选的是在其组成中包含锆。另外，包含氢化钛或硼、2，4，6-三硝基间苯二酚盐(tricinate)等也较好。 [0117] 编号110为由合金所制的栓塞(也称作头部(head))，在该栓塞110中，用来与外部电性连接的电极针130通过玻璃密封而彼此绝缘地保持着。如此，通过玻璃密封来固定电极针130，从而可保持较高的气密性，并且可确保电性绝缘。 [0118] 而且，该电极针130在杯体140的内部，通过电性连接部件120而与作为加热元件的半导体电桥装置1相连接，将来自外部的信号传递给半导体电桥装置1。 [0119] 另外，在点火器的内部，虽省略了图示，但可根据需要而内置ASIC等电性电路。此处，ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定用途集成电路)是指针对特定用途的集成电路，其具有作为下述相互通信开关机构的功能，即，与外部相互通信而根据经编码化的信息来点燃引爆管(squib)。 [0120] 在所述结构的点火器中，当其运行时，从外部所提供的点火信号通过导电针130，从电性连接部件120通过半导体电桥装置1的电极极板34而传递至电桥部36，使该电桥部36中产生火花。电桥部36中所产生的火花，在杯体140内将配置在电桥部36上的点火药 150点燃。 [0121] 实施例 [0122] 将图1所示结构的本发明半导体电桥装置安装到图3所示的点火器中，调查实际的火花产生状况。 [0123] 另外，该调查实验是在点火器中并未安装杯体及点火药，且半导体电桥装置暴露的状态下，通过向点火器传递点火信号而进行的，测定出此时的反应时间(至火花产生为止的时间)及火花产生高度。点火时所使用的电路如图4所示。将电容器200充电，并将开关210设为ON，以此对半导体电桥装置220通电。图中，230为等价电路电阻。 [0124] 用作金属层及金属氧化物层的材料示于表1。 [0125] 而且，各层的厚度如下所述。 [0126] ·第1SiO2层24-1的厚度：1μm； [0127] ·第1金属层22-1的厚度：0.25μm； [0128] ·第2SiO2层24-2的厚度：0.225μm； [0129] ·第2金属层22-2的厚度：0.25μm； [0130] ·第3SiO2层24-3的厚度：0.225μm； [0131] ·第3金属层22-3的厚度：1μm； [0132] ·叠置层整体的厚度：2.95μm。 [0133] 在任一情况下，均调整电桥部的宽度及长度，而将电桥部的电阻值设为2Ω或5Ω。 [0134] 而且，为了进行比较，也制作仅将金属层与SiO2层分别重叠一层的一组构造的半导体电桥装置，进而也制作日本专利特表2004-513319号公报中所记载的半导体电桥装置，供同样的实验。 [0135] 比较例、日本专利特表2004-513319号公报中所记载的半导体电桥装置的制作条件如下所述。 [0136] (1)比较例 [0137] 最下层：SiO2层(厚度：1.65μm)； [0138] 最上层：Ti层(厚度：1.3μm)； [0139] 叠置层整体的厚度：2.95μm。 [0140] (2)日本专利特表2004-513319号公报 [0141] 使用钛(Ti)作为反应性金属，使用硼(B)作为反应性绝缘物，从靠近基板侧起，[0142] 硼：1μm，钛：0.25μm； [0143] 硼：0.225μm，钛：0.25μm； [0144] 硼：0.225μm，钛：1μm； [0145] 叠置层整体的厚度：2.95μm。 [0146] 另外，关于日本专利特开平7-61319号公报，为进行比较，而将该实施例中所记载的数值记录在表1中。 [0147] 表1 [0148] [0149] [0150] 根据该表可明确，在使用本发明的半导体电桥装置时，例如当电桥部的电阻值为2Ω时，可利用1微秒的较短反应时间而可产生20mm的较大火花。并且，当电桥部的电阻值为5Ω时，可利用1.5～3.1微秒的较短反应时间而产生7.2～18mm的较大火花。尤其在使用Ti作为金属层且使用SiO2时，可获得较佳的结果。 [0151] 与此相对，金属层与SiO2层为一组构造的比较例1无法获得发明例1那样的火花产生高度。而且，比较例2与电桥部的电阻值及输入能量相等的发明例3相比较，可明确，无法获得发明例3那样的火花产生高度。 [0152] 而且，在使用日本专利特表2004-513319号公报所记载的半导体电桥装置时(No.6、7、8)，与No.1、2、3的发明例相比较，可明确，无法获得本发明那样的良好的火花产生高度。而且，日本专利特表2004-513319号公报所记载的半导体电桥装置也有以下缺点，即：当输入能量较低时，火花产生高度极低。 [0153] 进而，日本专利特开平7-61319号公报所记载的半导体电桥装置，不仅火花的产生高度较低，反应与本发明(No.1)相比也长，为550微秒。 [0154] 另外，本发明时，即使提高电桥部的电阻值为5Ω，且降低输入能量为186μJ时，也可以获得对于点燃点火药而言足够的火花高度。 [0155] 图5中，对使用日本专利特表2004-513319号公报的半导体电桥装置及本发明的半导体电桥装置时的火花产生状况进行了比较而表示，但可判定，在电桥部的电阻值为2Ω及5Ω的任一种情况下，使用本发明的半导体电桥装置时的火花高度均较高。 [0156] [产业上的可利用性] [0157] 根据本发明半导体电桥装置，可以利用较少的能量且利用数微秒左右的短时间而产生对于点燃点火药而言足够量的火花。 [0158] 而且，在本发明的半导体电桥装置中，通过在基板上形成齐纳二极管，可以保护半导体电桥装置不受静电放电产生的影响。 [0159] 进而，根据本发明的点火器，即便在提高电桥部的电阻值而减小电流的情况下，也可以产生对于点燃点火药而言足够的火花。 |
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