(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された多数のブレークオーバダイオードチップを有する高電圧ブレークオーバダイオードであり、個々のブレークオーバダイオードチップの高阻止性ｐｎ接合部が絶縁層で覆われている高電圧ブレークオーバダイオードにおいて、
個々のブレークオーバダイオードチップは積層体を形成し、プレーナ技術で製造され、
各々のブレークオーバダイオードチップの高阻止性ｐｎ接合部（３３）がブレークオーバダイオードチップ上面（３２）にあり、
ブレークオーバダイオードチップ上面（３２）にある電極（K）とブレークオーバダイオードチップ下面にある電極（A）が導電層（３５ないし３１）で被覆されており、
ブレークオーバダイオードチップ上面には電気絶縁性プラスチック層（３６）が被着されており、
該プラスチック層（３６）は電極領域に切欠部を有し、
接合層（３７）が個々のブレークオーバダイオードチップを相互に導電的および機械的に接合し、光透過性プラスチック被覆（４０）が高電圧ブレークオーバダイオードを覆うことを特徴とする高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項２】
電気絶縁性プラスチック層（３６）が写真石版技術で製造可能であることを特徴とする請求項１記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項３】
電気絶縁性プラスチック層がポリイミドから成ることを特徴とする請求項１または２記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項４】
ポリイミド層の厚さ１０から２００μｍであることを特徴とする請求項３記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項５】
接合層が導電性接着剤であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つの請求項記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項６】
前記接着剤が金属を含有するポリイミド接着剤であることを特徴とする請求項５記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項７】
前記接着剤が厚膜としてシルクスクリーン手法で塗付されていることを特徴とする請求項５又は６請求項記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【請求項８】
接合層がハンダ接合であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つの請求項記載の高電圧ブレークオーバダイオード。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は、主たる請求項の上位概念に記載の高電圧ブレークオーバダイオードに関する。すでにドイツ連邦共和国特許出願公開４０３２１３１号公報からこのような高電圧ブレークオーバダイオードは公知である。ドイツ連邦共和国特許出願公開４０３２１３１号公報においては多数の直列接続されたブレークオーバダイオードが高電圧ブレークオーバダイオードを形成している。ここでは、個々の半導体素子がカスケード接続で相互に積み重ねられており、次いでこの半導体積層体の周囲は透光性絶縁体で被覆されている。このような高電圧ブレークオーバダイオードによって極めて正確に高電圧をスイッチイングでき、それにより、この高電圧ブレークオーバダイオードは、静止形高電圧配電における点火電圧ディストリビュータとして使用できる。このでは、カスケード接続周囲部にあるｐｎ接合部は受光領域を形成する。この受光領域は発光素子によって、前記ｐｎ接合部が所定の時点に導通するように、制御される。
発明の利点
主請求項の特徴部分に記載の特徴を有する本発明による装置は、従来技術にたいして、ブレークオーバダイオードのカスケード接続部の製造のために、プレーナ技術で製造された従来のブレークオーバダイオードチップを利用することができるという利点を有する。さらに本発明による装置は以下のような利点を有する。すなわち、高阻止性ｐｎ接合部がブレークオーバダイオード積層体周囲部では露出しておらず、ダイオードチップ上面に酸化シリコン（SiO2）でパッシベーションされており、従って、ブレークオーバダイオードの不所望の切替えが、周縁部の不定表面状態によって起こらないのである。この不定表面状態は、のこぎり状の損傷によって生じうる。これによりシリコンウェハの歩留まりが高くなり、各ブレークオーバダイオードチップの切替精度が高くなる。電気絶縁性プラスチック層により各ブレークオーバダイオードチップごとを絶縁することによって、また接合層を用いた機械的接合及び電気的接触によって、カソード面が小さくても付加的な機械的強度が得られる。これにより小さなチップ面を有するブレークオーバダイオードチップを使用することができ、ダイオードチップの低コスト化が実現され、同時に高い機械的強度が保証される。
従属請求項に記載の手段によって、有利には、主請求項に記載の高電圧ブレークオーバダイオードの改善実施例が可能である。電気絶縁性プラスチック層が写真石版技術で製造可能であり、このプラスチック層がシルクスクリーン手法で被覆でき、次いで、電極とのこぎり状の溝の領域に、必要不可欠な切欠部が写真石版技術で製造可能であることがとりわけ有利である。さらに電気絶縁性プラスチック層としてポリイミド層を利用すると有利である。それにより、高電圧ブレークオーバダイオード周囲部から、それぞれのブレークオーバダイオードチップ上面に露出している受光性ｐｎ接合部へと光が伝わることを保証できる。
さらに有利なことは、高電圧ブレークオーバダイオード製造のためには、まず最初に多数のブレークオーバダイオードを有するシリコンウェハを形成すればよい。そして次に個々のシリコンウェハを互いに積み重ねて１つの積層体をつくる。それにより、単に高電圧ブレークオーバダイオードを切り離すことによって、高電圧ブレークオーバダイオードを安いコストで容易に製造できる。
さらに、個々のブレークオーバダイオードウェハ相互の機械的接合及び電気的接触を、導電性接着剤、たとえば金属を含有したポリイミド接着剤によって形成すると有利である。この場合、前硬化性接着剤を使うと有利である。というのも、この前硬化性接着剤はシルクスクリーン手法で塗付することができ、比較的容易に取り扱うために前硬化されるからである。そして、個々のブレークオーバダイオードチップを接合した後で、この前硬化性接着剤を硬化しさえすればよい。
最後に個々のブレークオーバダイオードチップの機械的及び電気的接合に対してハンダ接合も使用してもよい。場合によってはハンダ接合の方が接着剤よりコストが安く済む。
図面
本発明の実施例が図面で示されており、以下より詳しく説明する。図１は高電圧ブレークオーバダイオードを使用した点火装置の基本構成である。図２は個々のブレークオーバダイオードを有するシリコンウェハ構造の断面図である。図３は、図２に記載の個々のブレークオーバダイオードを接着接合した積層体である。図４はハンダ接合したブレークオーバダイオードの積層体である。
実施例の説明
図１には光電制御される高電圧ブレークオーバダイオードを使用した点火装置の基本構成が示されている。バッテリ電圧ＵBが点火コイル１１の１次巻線１０に印加されており、１次コイル１０の反対側はスイッチングトランジスタ１２を介してアースされている。スイッチングトランジスタ１２は、制御回路１３によって、スイッチングトランジスタ１２のベース端子を介して、点火コイル１１に２次側高電圧を生成するために、連続的に作動される。このために、たとえば、作動パラメータに基づいて制御回路１３によって点火コイルに対する閉鎖時間と点火時点は定められ、ベース端子が相応に制御される。しかし、これは本発明の対象ではなく、より詳しく説明しない。点火コイル１１の２次巻線１４の一方の側はアースされ、その反対の側はそれぞれ１つの高電圧ブレークオーバダイオード１５〜１８を介して、点火プラグ１９〜２２に接続されている。この高電圧ブレークオーバダイオード１５〜１８は個々のブレークオーバダイオードチップのカスケード接続によって形成されている。個々の高電圧ブレークオーバダイオードには、それぞれ１つの発光源２３〜２６が、たとえば発光ダイオードが配属されている。これら発光ダイオードは制御回路１３によって点火順序に従って制御され、点火電圧を点火プラグ１９〜２２に順々に供給する。このようにして、たった一つの点火コイル１１によって、回転ディストリビュータワイパなしの静止形高電圧配電が実現できる。
図２はブレークオーバダイオードの基本構成の断面図である。このブレークオーバダイオードはプレーナ技術で製造されている。ここには、２つのブレークオーバダイオードの断面図が示されている。この２つのブレークオーバダイオードは１つのシリコンウェハ上に相応に製造されている。個々のブレークオーバダイオードはたとえば４層ダイオードであり、アノード・カソード間の電圧が所定の地を越えると、阻止状態から導通状態に切り変わる。従ってこのブレークオーバダイオードは極めて高速のスイッチであり、１０億分の１秒以内に高抵抗状態から低抵抗状態に切り変わる。個々のブレークオーバダイオードチップは約５０から６００マイクロメータの厚さの単結晶半導体基板、とりわけシリコンウェハから成り、該シリコンウェハにはドーピングの拡散によって個々の層（ｐ，ｎ，ｐ，ｎ）が埋め込まれている。ブレークオーバダイオードチップ下面３０にはアノード金属被覆３１が施されており、こうして電気接続を形成できる。ブレークオーバダイオードチップ上面３２には高阻止性ｐｎ接合部３３が設けられており、このｐｎ接合部３３は通常はリング状にカソード-ゲート領域を取り囲んでいる。この高阻止性ｐｎ接合部３３は、絶縁のために酸化シリコン(SiO2)層３４で被覆されている。さらにカソード領域は電気接続の形成のためにカソード金属被覆３５が施されている。これらのブレークオーバダイオードチップの単純な積み重ねにおいて、ブレークオーバダイオードチップ上面のカソード金属被覆とブレークオーバダイオードチップ下面のアノード金属被覆が電気的に接合されねばならない。しかもこの際、酸化シリコン絶縁３４が短絡してはならない。このために、本発明では、ブレークオーバダイオードチップ上面に約１０から２００マイクロメータの厚さのポリイミド層３６を被着させる。このポリイミド層３６は、たとえば、まず最初はブレークオーバダイオードチップ上面３２全体を覆う閉じた層であってもよい。次に、たとえば写真石版プロセスによって、カソード端子とのこぎり状の溝４１の領域を取り除くのである。そして、ポリイミド層を有するブレークオーバダイオードチップ上面全体の上に導電性接着剤３７が、たとえばシルクスクリーン技術で塗付される。この接着剤はたとえば、銀を含有する、前硬化性ポリイミド接着剤とすることができ、この前硬化された接着剤によって、積み重ねの際に、ひとつひとつのウェハを相互に調整適合させることができる。積み重ねの後で接着剤を硬化させればよく、それによってダイオードチップは電気的に接続される。全面的に接合され、従って機械的に強固な高電圧ブレークオーバダイオードが得られる。有利には、ウェハ積層体から多数の高電圧ブレークオーバダイオードが、のこぎり状の溝に沿って垂直方向に切断することによって、製造されうる。最後に、積層体端部でそれぞれ露出しているカソードないしはアノードに頭部ワイヤを設け、高電圧ブレークオーバダイオード全体を光透過性プラスチック被覆４０で覆う。
図３は、個々のブレークオーバダイオードチップを互いに積み重ねて高電圧ブレークオーバダイオードを製造したものを示す。ここでは、個々のブレークオーバダイオードチップ相互の機械的接合と電気的接触を積層的に形成するために、導電性接着剤を使用した。上面と下面に設置された、カソード端子ないしはアノード端子を形成するための頭部ワイヤがはっきり図示されている。同じく、高電圧ブレークオーバダイオード全体を被覆する透明なプラスチック被覆４０も図示されている。
図４は、高電圧ブレークオーバダイオードであり、ハンダ接合４２で接合層が実現されている。この場合、低温ハンダでも高温ハンダでも利用できる。その他の点では、この図４の高電圧ブレークオーバダイオードの構造は、すでに図２と図３で説明した構造に相応しており、従ってここで再び説明はしない。
【図１】
0003714954.tif 000002
【図２】
0003714954.tif 000003
【図３】
0003714954.tif 000004
【図４】
0003714954.tif 000005