(57)【要約】【課題】セラミック基板を廃止しても、イグナイタにおける制御回路を安定して動作させることができる点火コイルを提供すること。【解決手段】点火コイル１は、一次コイル及び二次コイルをコイルケース３１内に配置してなるコイル部２と、コイル部２の一端側に配置したイグナイタ４とを有している。イグナイタ４は、グラウンド電位に接続される金属製のフレーム４１に、半導体集積チップ４２を配置してなる。半導体集積チップ４２は、スイッチング素子を制御する制御回路を誘電分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面４２１を接着剤４３を介してフレーム４１に対面させてなる。半導体集積チップ４２は、フレーム４１においてコイル部２側を向く内側表面４１１に配置してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に配置してなるコイル部と、該コイル部の一端側に配置したイグナイタとを有する点火コイルにおいて、
上記イグナイタは、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップを配置してなり、
該半導体集積チップは、スイッチング素子を制御する制御回路を誘電分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面を上記フレームに対面させたことを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
請求項１において、上記半導体集積チップは、上記フレームにおいて、上記コイル部側を向く内側表面に配置してあることを特徴とする点火コイル。
【請求項３】
一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に配置してなるコイル部と、該コイル部の一端側に配置したイグナイタとを有する点火コイルにおいて、
上記イグナイタは、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップを配置してなり、
該半導体集積チップは、スイッチング素子を制御する制御回路を接合分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面を上記フレームに対面させており、かつ、上記フレームにおいて、上記コイル部側とは反対側を向く外側表面に配置したことを特徴とする点火コイル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記フレーム及び上記半導体集積チップは、絶縁性樹脂によってモールド成形してあることを特徴とする点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジン等の内燃機関において、スパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させるために用いる点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用エンジンに使用される点火コイルにおいては、エンジンのＥＣＵ（電子制御ユニット）からの制御指令を、スイッチング素子を制御する制御回路を備えたイグナイタへ送信し、このイグナイタによって一次コイルへの電流の断続を行っている。
また、特に、点火コイルにおけるケース内にイグナイタを内蔵した場合においては、このイグナイタは、制御回路を構成する導体部等を形成したセラミック基板上に、フリップチップの形態で半導体集積チップを実装し、このセラミック基板をリードフレーム上に接着して形成している。また、半導体集積チップにおいては、接合分離方式の集積回路を形成している。このようなイグナイタを用いた点火コイルとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
そして、セラミック基板を用いたイグナイタにおいて、リードフレームに対してセラミック基板及び半導体チップをコイル側とした場合、半導体集積チップがコイルの高電界中に曝されることになる。ただし、この場合において、コイル側に配置される半導体集積チップのシリコン基板面（シリコン基板側のＰ−ＳＵＢ領域）は、ＧＮＤに接地されている。そのため、このシリコン基板面がコイルの高電界部と半導体集積チップの回路面との間に存在し、この回路面が高電界による悪影響を受けることがほとんどない。
【０００４】
ところで、セラミック基板を用いたイグナイタの構造は、複雑でありコスト高である。そのため、セラミック基板を廃止し、リードフレーム上に半導体集積チップを直接搭載する方法が考えられる。この場合、半導体集積チップのシリコン基板面をリードフレームに接着し、半導体集積チップにおける各回路素子をワイヤボンディングにて接続する形態となる。
しかしながら、セラミック基板を廃止する場合において、半導体集積チップの回路面をコイル側に向けて配置すると、この回路面が高電界中に曝され、半導体集積チップの集積回路にいわゆる寄生トランジスタが発生して、ラッチアップ等の誤動作を生ずるおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、セラミック基板を廃止しても、イグナイタにおける制御回路を安定して動作させることができる点火コイルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に配置してなるコイル部と、該コイル部の一端側に配置したイグナイタとを有する点火コイルにおいて、
上記イグナイタは、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップを配置してなり、
該半導体集積チップは、スイッチング素子を制御する制御回路を誘電分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面を上記フレームに対面させたことを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の点火コイルにおいては、誘電分離方式によって形成した制御回路を備える半導体集積チップを用いてイグナイタを形成している。そして、このイグナイタにおいては、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップのシリコン基板面（シリコン基板側の表面）を対面させている。これにより、セラミック基板を用いることなくイグナイタを形成することができる。なお、半導体集積チップは、接着剤によってフレームに接着することができる。
【０００９】
また、上記構成により、イグナイタを搭載した点火コイルにおいて、半導体集積チップの回路面（回路素子側の表面）が、コイル部による高電界中に曝されても、誘電分離方式の制御回路を構成するスイッチング素子等の各回路素子が絶縁分離されていることにより、当該制御回路に寄生トランジスタが形成されることを防止することができる。そのため、制御回路を安定して動作させることができる。
【００１０】
それ故、本発明の点火コイルによれば、セラミック基板を廃止しても、イグナイタにおける制御回路を安定して動作させることができる。
【００１１】
第２の発明は、一次コイル及び二次コイルをコイルケース内に配置してなるコイル部と、該コイル部の一端側に配置したイグナイタとを有する点火コイルにおいて、
上記イグナイタは、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップを配置してなり、
該半導体集積チップは、スイッチング素子を制御する制御回路を接合分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面を上記フレームに対面させており、かつ、上記フレームにおいて、上記コイル部側とは反対側を向く外側表面に配置したことを特徴とする点火コイルにある（請求項３）。
【００１２】
本発明の点火コイルにおいては、接合分離方式によって形成した制御回路を備える半導体集積チップを用いてイグナイタを形成している。そして、このイグナイタにおいては、一定電位の電圧源に接続される金属製のフレームに、半導体集積チップのシリコン基板面（シリコン基板側の表面）を対面させ、かつ、フレームにおいてコイル部側とは反対側を向く外側表面に、半導体集積チップを配置している。これにより、セラミック基板を用いることなくイグナイタを形成することができる。なお、半導体集積チップは、接着剤によってフレームに接着することができる。
【００１３】
また、上記構成により、イグナイタを搭載した点火コイルにおいて、一定電位の電圧源に接続された金属製のフレームをシールド板として機能させることができ、このフレームによって、半導体集積チップの回路面（回路素子側の表面）が、コイル部による高電界による悪影響を受けることを防止することができる。これにより、半導体集積チップにおける接合分離方式の制御回路に寄生トランジスタが形成されることを防止することができ、制御回路を安定して動作させることができる。
【００１４】
それ故、本発明の点火コイルによっても、セラミック基板を廃止しても、イグナイタにおける制御回路を安定して動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上述した第１、第２の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１、第２の発明において、上記金属製のフレームを接続する一定電位の電圧源は、グラウンド電位又はプラス側の一定電位（電源電圧）とすることができる。また、金属製のフレームは、低インピーダンスで一定電位の電圧源に接続することが好ましい。
【００１６】
また、第１の発明において、上記半導体集積チップは、上記フレームにおいて、上記コイル部側を向く内側表面に配置することができる（請求項２）。
この場合においても、上記半導体集積チップに上記誘電分離方式の制御回路を形成することにより、この制御回路を安定して動作させることができる。
なお、上記半導体集積チップは、上記フレームにおいて、上記コイル部側とは反対側を向く外側表面に配置することも可能である。
【００１７】
また、第１、第２の発明において、上記フレーム及び上記半導体集積チップは、絶縁性樹脂によってモールド成形することが好ましい（請求項４）。
この場合には、安定動作可能なモールドイグナイタを形成することができる。
【実施例】
【００１８】
以下に、本発明の点火コイルにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
（実施例１）
本例の点火コイル１は、図１、図２に示すごとく、一次コイル２１及び二次コイル２２をコイルケース３１内に配置してなるコイル部２と、コイル部２の一端側に配置したイグナイタ４とを有している。イグナイタ４は、一定電位の電圧源（本例ではグラウンド電位とした。）に接続される金属製のフレーム４１に、半導体集積チップ４２を配置してなる。本例の半導体集積チップ４２は、スイッチング素子を制御する制御回路を誘電分離方式によって形成してなり、そのシリコン基板面４２１を接着剤４３を介してフレーム４１に対面させてなる。本例の半導体集積チップ４２は、フレーム４１においてコイル部２側を向く内側表面４１１に配置してある。
【００１９】
以下に、本例の点火コイル１につき、図１〜図３と共に詳説する。
本例の点火コイル１は、図２に示すごとく、一次コイル２１及び二次コイル２２を備えたコイル部２を、エンジン（シリンダヘッドカバー）のプラグホール内に配置して用いるスティックタイプのものである。一次コイル２１及び二次コイル２２の内周側には、軟磁性材料からなる中心コア２３が配置してあり、一次コイル２１及び二次コイル２２の外周側には、軟磁性材料からなる外周コア２４が配置してある。
【００２０】
一次コイル２１は、断面円環形状を有する熱可塑性樹脂からなる一次スプール２１１の外周に巻回してなる。また、二次コイル２２は、一次コイル２１よりも細径の電線を用い、断面円環形状を有する熱可塑性樹脂からなる二次スプール２２１の外周に、一次コイル２１の巻回数よりも多い巻回数で巻回してなる。一次コイル２１、二次コイル２２、中心コア２３及び外周コア２４は、熱可塑性樹脂からなるコイルケース３１内に収容してある。
【００２１】
図２に示すごとく、コイルケース３１の高電圧側端部には、断面円環形状を有する熱可塑性樹脂からなり、二次コイル２２の高電圧側端部と導通される高電圧端子５１を内部に収容する高電圧タワー３３が連結してある。この高電圧タワー３３には、断面円環形状を有するゴムからなり、スパークプラグを装着するためのプラグ装着部材３４が取り付けてある。このプラグ装着部材３４の内周側には、高電圧端子５１と導通され、プラグ装着部材３４の内周側に装着したスパークプラグの端子部と接触するスプリング５２が配置してある。
【００２２】
コイルケース３１の低電圧側端部には、当該点火コイル１をエンジンのＥＣＵ（電子制御ユニット）に電気接続するためのコネクタ接続部３２１を備えたコネクタケース部３２が形成してある。そして、上記イグナイタ４は、コネクタ接続部３２１から延長形成した取付部３２５に取り付けた状態で、コネクタケース部３２内に配置してある。
また、点火コイル１における間隙、すなわちコネクタケース部３２、コイルケース３１及び高電圧タワー３３によって囲まれた空間における間隙には、熱硬化性樹脂からなる充填材１１が充填してある。
【００２３】
図３には、本例の誘電分離方式の制御回路における回路素子の一部を示す。同図は、誘電分離方式により形成したトランジスタ４５を示す。同図においては、シリコン基板４５１上に、高濃度シリコン層４５２、低濃度シリコン層４５３を積層形成し、低濃度シリコン層４５３において、グラウンド（ＧＮＤ）、エミッタ（Ｅ）、ベース（Ｂ）、コレクタ（Ｃ）の各電極４５０に対応して、過剰キャリア除去用拡散領域４５４、エミッタ領域４５５、ベース領域４５６、コレクタ領域４５７を形成している。そして、このトランジスタ４５の構成部分は、その周囲に形成した分離溝４６１内の多結晶シリコン４６２及び絶縁被膜（シリコン酸化膜）４６３によって、他の回路素子の構成部分と電気的に分離されている。
【００２４】
図示は省略するが、本例の金属製のフレーム４１は、半導体集積チップ４２を配置するフレーム本体部と、フレーム本体部から延長形成したグラウンドピンと、グラウンドピンと平行に配置した複数の導電ピンとを有している。グラウンドピンは、フレーム４１の電位をグラウンド電位にするためのピンであり、複数の導電ピンは、プラス電源、マイナス電源、スイッチング信号線、センサ信号線等を構成する。
図２に示すごとく、イグナイタ４を点火コイル１のコネクタケース部３２内に配置したときには、グラウンドピンの端部４１５及び複数の導電ピンの端部４１５は、コネクタケース部３２に形成したコネクタ接続部３２１のコネクタ側ピン３２２の端部と対面し、このコネクタ側ピンと溶接又は半田によって接合される。
【００２５】
図示は省略するが、本例の半導体集積チップ４２は、制御ＩＣ、スイッチング素子、コンデンサ、ダイオード等の回路素子を備えており、各回路素子同士もしくは回路素子と導電ピンの端部とは、ボンディングワイヤ４２３によって接続されている。なお、各回路素子は、１つの半導体集積チップ４２に一体的に形成することができ、また、複数の半導体集積チップ４２に分散して形成することもできる。
図１に示すごとく、本例のフレーム４１及び半導体集積チップ４２は、接着剤４３を介して接着された状態で、絶縁性のモールド樹脂４４によってモールド成形してある。モールド樹脂４４は、フレーム本体部の全体、すべての回路素子、すべてのボンディングワイヤ４２３、複数の導電ピンの端部及びグラウンドピンの端部を覆っている。
【００２６】
本例の点火コイル１において、ＥＣＵからのパルス状のスパーク発生信号によって、一次コイル２１に電流を流したときには、中心コア２３及び外周コア２４を通過する磁界が形成される。次いで、一次コイル２１に流す電流を遮断したときには、自己誘導作用により一次コイル２１に電圧が生ずると共に、相互誘導作用により二次コイル２２に高電圧の誘導起電力が発生し、点火コイル１に取り付けたスパークプラグにおける一対の電極間にスパークを発生させることができる。
【００２７】
本例の点火コイル１においては、誘電分離方式によって形成した制御回路を備える半導体集積チップ４２を用いてイグナイタ４を形成している。そして、このイグナイタ４においては、グラウンド電位に接続される金属製のフレーム４１に、接着剤４３を介して半導体集積チップ４２のシリコン基板面（シリコン基板側の表面）４２１を対面させている。これにより、セラミック基板を用いることなくイグナイタ４を形成することができる。
【００２８】
また、上記構成により、イグナイタ４を搭載した点火コイル１において、半導体集積チップ４２の回路面（回路素子側の表面）４２２が、コイル部２による高電界中に曝されても、誘電分離方式の制御回路を構成するスイッチング素子等の各回路素子が絶縁分離されていることにより、当該制御回路に寄生トランジスタが形成されることを防止することができる。そのため、制御回路を安定して動作させることができる。
【００２９】
それ故、本例の点火コイル１によれば、セラミック基板を廃止しても、イグナイタ４における制御回路を安定して動作させることができる。
【００３０】
（実施例２）
本例は、図４、図５に示すごとく、スイッチング素子を制御する制御回路を接合分離方式によって形成してなる半導体集積チップ４２を、金属製のフレーム４１に接着剤４３によって接着してなる例である。本例の半導体集積チップ４２は、そのシリコン基板面４２１がフレーム４１に対面しており、かつ、フレーム４１において、コイル部２側とは反対側を向く外側表面４１２に配置してある。
【００３１】
図５には、本例の接合分離方式の制御回路における回路素子の一部を示す。同図は、接合分離方式により形成したトランジスタ４７を示す。同図においては、高濃度シリコン層４７１、低濃度シリコン層４７２を適宜形成し、低濃度シリコン層４７２において、エミッタ（Ｅ）、ベース（Ｂ）、コレクタ（Ｃ）の各電極４７０に対応して、エミッタ領域４７３、ベース領域４７４、コレクタ領域４７５を形成している。
【００３２】
本例の点火コイル１においては、接合分離方式によって形成した制御回路を備える半導体集積チップ４２を用いてイグナイタ４を形成している。そして、このイグナイタ４においては、グラウンド電位に接続される金属製のフレーム４１に、半導体集積チップ４２のシリコン基板面（シリコン基板側の表面）４２１を接着剤４３を介して対面させ、かつ、フレーム４１においてコイル部２側とは反対側を向く外側表面に、半導体集積チップ４２を配置している。これにより、セラミック基板を用いることなくイグナイタ４を形成することができる。
【００３３】
また、上記構成により、イグナイタ４を搭載した点火コイル１において、グラウンド電位に接続された金属製のフレーム４１をシールド板として機能させることができ、このフレーム４１によって、半導体集積チップ４２の回路面（回路素子側の表面）４２２が、コイル部２による高電界による悪影響を受けることを防止することができる。これにより、半導体集積チップ４２における接合分離方式の制御回路に寄生トランジスタが形成されることを防止することができ、制御回路を安定して動作させることができる。
【００３４】
それ故、本例の点火コイル１によっても、セラミック基板を廃止しても、イグナイタ４における制御回路を安定して動作させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１における、イグナイタの周辺を示す断面説明図。
【図２】実施例１における、点火コイルを示す断面説明図。
【図３】実施例１における、誘電分離方式の制御回路における回路素子の一部を示す断面説明図。
【図４】実施例２における、イグナイタの周辺を示す断面説明図。
【図５】実施例２における、接合分離方式の制御回路における回路素子の一部を示す断面説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１  点火コイル
２  コイル部
２１  一次コイル
２２  二次コイル
３１  コイルケース
３２  コネクタケース部
４  イグナイタ
４１  金属製のフレーム
４１１  内側表面
４１２  外側表面
４２  半導体集積チップ
４２１  シリコン基板面
４２２  回路面
４２３  ボンディングワイヤ
４３  接着剤
４４  モールド樹脂
【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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