(57)【要約】【課題】ストロボ制御回路の省電力化に伴う発光不良および誤動作を防止すると共に、ノイズ耐性の高いストロボ制御用ＩＧＢＴデバイスを提供する。【解決手段】エミッタ電極１２の外部接続端子として、ストロボ制御回路における発光素子を電気的に接続するための第１のエミッタ端子１５１と、当該ＩＧＢＴデバイスを駆動させるドライブ回路をＩＧＢＴチップを接続するための第２のエミッタ端子１５２の２つを有している。第１のエミッタ端子１５１と第１のエミッタ端子１５２は、それぞれ個別にエミッタ電極１２にワイヤボンディングされている。【選択図】　　　　図１
2004103995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子がエミッタ−コレクタ間に接続され、前記発光素子に流す電流のオン／オフを切り替えるＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ）デバイスと、
前記ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号を前記ＩＧＢＴデバイスのエミッタ−ゲート間に印加するドライブ回路とを備えるストロボ制御回路であって、
前記ＩＧＢＴデバイスは、
ＩＧＢＴチップと、
前記発光素子をＩＧＢＴチップのエミッタ電極と電気的に接続する第１のエミッタ端子と、
前記ドライブ回路をＩＧＢＴチップのエミッタ電極に接続する第２のエミッタ端子とを備え、
前記第１のエミッタ端子と前記第２のエミッタ端子は、それぞれ個別に前記エミッタ電極に接続されている
ことを特徴とするストロボ制御回路。
【請求項２】
発光素子に流す電流のオン／オフを切り替えるためのストロボ制御用のＩＧＢＴデバイスであって、
ＩＧＢＴチップと、
前記ＩＧＢＴチップのコレクタ電極に前記発光素子を電気的に接続するための外部接続端子であり、前記ＩＧＢＴチップを搭載するリードフレームと、
前記ＩＧＢＴチップのゲート電極に前記ＩＧＢＴチップを駆動する電圧信号を印加するための外部接続端子であるゲート端子と、
前記ＩＧＢＴチップのエミッタ電極に前記発光素子を電気的に接続するための外部接続端子である第１のエミッタ端子と、
前記ＩＧＢＴチップのエミッタ電極に前記電圧信号の基準電圧を印加するための外部接続端子である第２のエミッタ端子とを備え、
前記第１のエミッタ端子と前記第２のエミッタ端子は、それぞれ個別に前記エミッタ電極にワイヤボンディングされている
ことを特徴とするＩＧＢＴデバイス。
【請求項３】
請求項２に記載のＩＧＢＴデバイスであって、
前記リードフレームは、前記ＩＧＢＴデバイスのパッケージから第１方向に突出し、
前記ゲート端子、第１および第２のエミッタ端子は、前記パッケージから第１方向とは逆の第２方向に突出している
ことを特徴とするＩＧＢＴデバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のＩＧＢＴデバイスであって、
前記第２のエミッタ端子は、前記ゲート端子に隣接して配置されている
ことを特徴とするＩＧＢＴデバイス。
【請求項５】
請求項２に記載のＩＧＢＴデバイスであって、
前記リードフレームおよび第２のエミッタ端子は、前記ＩＧＢＴデバイスのパッケージから第１方向に突出し、
前記ゲート端子および第１のエミッタ端子は、前記パッケージから第１方向とは逆の第２方向に突出している
ことを特徴とするＩＧＢＴデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラのストロボ制御回路に関するものであって、特に、ストロボ用の絶縁ゲート形ランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラのストロボ制御用の半導体素子として、例えば８本ピンＩＣ外形の絶縁ゲート形トランジスタ（以下、ＩＧＢＴ）が広く用いられている。
【０００３】
図４は、従来のストロボ制御用のＩＧＢＴデバイスの構成を示す上面図である。ここでは例として一般的なＴＳＳＯＰ−８外形のＩＧＢＴデバイスを示す。半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）１０は、上面にゲート電極１１およびエミッタ電極１２が、下面にコレクタ電極（不図示）が、それぞれ形成されている。ＩＧＢＴチップ１０は、リードフレーム１３に搭載されており、ＩＧＢＴチップ１０下面のコレクタ電極がリードフレーム１３と電気的に接続されるように半田等でボンディングされている。即ち、リードフレーム１３は、ＩＧＢＴチップ１０のコレクタ電極の外部接続端子（コレクタ端子）としての機能を有する。
【０００４】
ゲート端子１４はゲート電極１１の外部接続端子であり、金属材料のワイヤ１４ａを介してゲート電極１１に接続している。エミッタ端子１５はエミッタ電極１２の外部接続端子であり、金属材料のワイヤ１５ａを介してエミッタ電極１２に接続している。
【０００５】
また、以上の各要素は図４において破線で示す樹脂製のパッケージ１６に収められることで、１つのＩＧＢＴデバイスを構成する。なお、図４において、番号１〜８は当該ＩＧＢＴデバイスのピン番号を示している。
【０００６】
図５は、図４で示した従来のＩＧＢＴデバイスを用いたストロボ制御回路の一例を示す回路図である。なお、この図においては、説明の便宜上、図４に示した要素に対応したノードには、それと同一符号を付してある。ＩＧＢＴデバイスのコレクタ端子であるリードフレーム１３とエミッタ端子１５との間には、図５の如く発光素子２０、電界コンデンサ２１、スイッチ２２、電圧源２３が接続される。また、ゲート端子１４とエミッタ端子１５との間には、ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号を発生するドライブ回路２４が接続される。なお、抵抗Ｒ１４ａおよび抵抗Ｒ１５ａはそれぞれ、ワイヤ１４ａおよびワイヤ１５ａが有する配線抵抗を示している。
【０００７】
以下、従来のストロボ制御回路の動作を説明する。まず、スイッチ２２をオンにすることで、電圧源２３により電界コンデンサ２１の両端に所定の電圧が印加される。それにより、発光素子２０を発光させるために必要な電荷が電界コンデンサ２１に充電される。このとき、ＩＧＢＴチップ１０はオフ状態である。
【０００８】
そして、電界コンデンサ２１に充分な電荷が充電されるた状態で、ドライブ回路２４はエミッタ端子１５を基準電位として、所定の振幅を有する電圧パルス（電圧信号）をゲート端子１４に印加する。それによってＩＧＢＴチップ１０はオン状態になる。すると、それまで電界コンデンサ２１に蓄積されていた電荷が発光素子２０に大量に流れ込み、発光素子２０は明るく発光して被写体を照らす。
【０００９】
このようにＩＧＢＴチップ１０がオンになり、当該ＩＧＢＴチップ１０に大量の電荷、即ち電流が流れると、当然ワイヤ１５ａにも大きな電流が流れる。それによって、ワイヤ１５ａにおいて配線抵抗Ｒ１５ａによる電圧降下が起こる。よってその間は、ドライブ回路２４からゲート端子１４に入力される電圧は当該電圧降下の分だけ低くなる。
【００１０】
そのため、ドライブ回路２４がＩＧＢＴチップ１０を駆動させるに充分な振幅の電圧信号をゲート端子１４−エミッタ端子１５間に印加しているにも関わらず、ゲート電極１１−エミッタ電極１２間にはそれに満たない大きさの電圧しか印加されない現象が起こる。その結果、ストロボの発光不良や、ノイズによる誤動作が発生し易くなる。
【００１１】
従来、その解決策として、ワイヤ１５ａによる電圧降下を考慮し、予めドライブ回路２４が発生する電圧信号の振幅を大きくして、ＩＧＢＴチップ１０の駆動電圧（閾値電圧）に対するマージンをとるという方法が行われていた。
【００１２】
なお、上で示した従来のストロボ用ＩＧＢＴデバイスの構造は既に一般的に使用されているものであり、上記の説明は本発明者の知識に基づいたものである。但し、具体的にその構造が開示された公知文献が存在は確認できなかった。
【００１３】
一方、インバータ回路に使用され、過電流保護回路を有するＩＧＢＴモジュールにおいて、配線インダクタンスによる当該過電流保護回路に対する悪影響を除去する技術がある（例えば特許文献１）。過電流保護回路はＩＧＢＴモジュール内のエミッタ電極に接続されており、インバータ回路における負荷電流の変化（ｄｉ／ｄｔ）とＩＧＢＴモジュールの配線インダクタンスによりエミッタ電極の電位が変動すると、過電流保護回路の誤動作を引き起こしてしまう。特許文献１では、ＩＧＢＴモジュールに、エミッタ電極をゲート駆動回路のアース端子と接続する補助エミッタ端子を設けることで、エミッタ電極の電位変動による過電流保護回路の誤動作を防止している。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−１６２６３１号公報（第２−３頁、第１−２図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタルカメラ装置等では、近年の省電力化に伴い装置の内部回路における電源電圧を低くする傾向にある。例えば、従来のディジタルカメラにおける内部回路の電源電圧は５．０Ｖが主流であったが、近年ではそれが３．３Ｖに遷移されつつある。回路の電源電圧が低くなると、当然ドライブ回路２４の出力電圧を上げることに限界があるため、電圧信号のマージンを大きくする方法の実施は困難になってきている。
【００１６】
そこで、４．０Ｖが主流であったストロボ制御用のＩＧＢＴチップの駆動電圧を、２．５Ｖ程度にすることが要求されている。それにより、電源電圧が低い場合でも、ＩＧＢＴチップの駆動電圧に対するマージンを大きくとることが可能である。しかし、単にＩＧＢＴチップの駆動電圧を低下させると、ＩＧＢＴチップ自身のノイズ耐性が劣化してしまうという問題が生じる。
【００１７】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、電源電圧が低い場合でもストロボ制御回路における発光不良および誤動作を防止でき、且つ、ノイズ耐性の高いＩＧＢＴデバイスを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るストロボ制御回路は、発光素子と、前記発光素子がエミッタ−コレクタ間に接続され、前記発光素子に流す電流のオン／オフを切り替えるＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ）デバイスと、前記ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号を前記ＩＧＢＴデバイスのエミッタ−ゲート間に印加するドライブ回路とを備えるストロボ制御回路であって、前記ＩＧＢＴデバイスは、ＩＧＢＴチップと、前記発光素子をＩＧＢＴチップのエミッタ電極と電気的に接続する第１のエミッタ端子と、前記ドライブ回路をＩＧＢＴチップのエミッタ電極に接続する第２のエミッタ端子とを備え、前記第１のエミッタ端子と前記第２のエミッタ端子は、それぞれ個別に前記エミッタ電極に接続されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係るＩＧＢＴデバイスは、発光素子に流す電流のオン／オフを切り替えるためのストロボ制御用のＩＧＢＴデバイスであって、ＩＧＢＴチップと、前記ＩＧＢＴチップのコレクタ電極に前記発光素子を電気的に接続するための外部接続端子であり、前記ＩＧＢＴチップを搭載するリードフレームと、前記ＩＧＢＴチップのゲート電極に前記ＩＧＢＴチップを駆動する電圧信号を印加するための外部接続端子であるゲート端子と、前記ＩＧＢＴチップのエミッタ電極に前記発光素子を電気的に接続するための外部接続端子である第１のエミッタ端子と、前記ＩＧＢＴチップのエミッタ電極に前記電圧信号の基準電圧を印加するための外部接続端子である第２のエミッタ端子とを備え、前記第１のエミッタ端子と前記第２のエミッタ端子は、それぞれ個別に前記エミッタ電極にワイヤボンディングされていることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るＩＧＢＴデバイスの構成を示す上面図である。ここでもＴＳＳＯＰ−８外形のＩＧＢＴデバイスを示す。同図において図４と同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２１】
図１に示すように、エミッタ電極１２の外部接続端子として、ストロボ制御回路における発光素子を接続するための第１のエミッタ端子１５１と、当該ＩＧＢＴデバイスを駆動させるドライブ回路を接続するための第２のエミッタ端子１５２の２つを有している。
【００２２】
第１のエミッタ端子１５１はワイヤ１５１ａを介してエミッタ電極１２に接続しており、第２のエミッタ端子１５２はワイヤ１５２ａを介してエミッタ電極１２に接続している。つまり、第１のエミッタ端子１５１と第１のエミッタ端子１５２は、それぞれ個別にエミッタ電極１２にワイヤボンディングされている。
【００２３】
本実施の形態においては、コレクタ端子であるリードフレーム１３はＩＧＢＴデバイスの１〜４番ピン、ゲート端子１４は５番ピン、第１のエミッタ端子１５１は７番ピンおよび８番ピン、第２のエミッタ端子１５２は６番ピンとなるようにレイアウトされている。即ち、図１に示すように、リードフレーム１３は、パッケージ１６から第１方向（左方向）に突出し、ゲート端子１４、第１のエミッタ端子１５１、第２のエミッタ端子１５２は第１方向とは逆の第２方向（右方向）に突出している。また、第２のエミッタ端子１５２は、ゲート端子１４に最も近い端子（ピン）となるように、ゲート端子１４に隣接して配置されている。
【００２４】
図２は、図１で示したＩＧＢＴデバイスを用いた、本実施の形態に係るストロボ制御回路の一例を示す回路図である。この図においては、説明の便宜上、図１に示した要素に対応したノードには、それと同一符号を付してある。また、図５と同様の要素には同一符号を付してある。なお、抵抗Ｒ１５１ａおよび抵抗Ｒ１５２ａはそれぞれ、ワイヤ１５１ａおよびワイヤ１５２ａが有する配線抵抗を示している。
【００２５】
図２に示すように、発光素子２０、電界コンデンサ２１、スイッチ２２および電圧源２３は、ＩＧＢＴデバイスのコレクタ端子であるリードフレーム１３と第１のエミッタ端子１５１との間に接続される。一方、ドライブ回路２４は、ゲート端子１４と第２のエミッタ端子１５２との間に接続される。
【００２６】
以下、本実施の形態に係るストロボ制御回路の動作を説明する。まず、スイッチ２２をオンにすることで、発光素子２０を発光させるために必要な電荷が、電圧源２３によって電界コンデンサ２１に充電される。このとき、ＩＧＢＴチップ１０はオフ状態である。
【００２７】
そして、電界コンデンサ２１に充分な電荷が充電されるた状態で、ドライブ回路２４は第２のエミッタ端子１５２を基準電位として、所定の振幅を有する電圧パルス（電圧信号）をゲート端子１４に印加する。それによってＩＧＢＴチップ１０はオン状態になる。すると、それまで電界コンデンサ２１に蓄積されていた電荷が発光素子２０に大量に流れ込み、発光素子２０は明るく発光して被写体を照らす。
【００２８】
このようにＩＧＢＴチップ１０がオンになり、当該ＩＧＢＴチップ１０に大量の電荷、即ち電流が流れると、第１のエミッタ端子１５１およびワイヤ１５１ａに大きな電流が流れる。それによって、ワイヤ１５１ａにおいて配線抵抗Ｒ１５１ａによる電圧降下が起こる。
【００２９】
一方、ＩＧＢＴチップ１０のゲート電極１１−エミッタ電極１２間の入力インピーダンスは大きいため、第２のエミッタ端子１５２およびワイヤ１５２ａには殆ど電流は流れない。即ち、ドライブ回路２４が、ゲート端子１４−第２のエミッタ端子１５２間に印加した電圧信号は、そのままの振幅でＩＧＢＴチップ１０上のゲート電極１１−エミッタ電極１２間に印加される。つまり、ゲート電極１１−エミッタ電極１２間に印加される電圧信号の振幅は、ワイヤ１５１ａにおける電圧降下の影響を受けない。
【００３０】
従って、ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号の振幅に、ワイヤ１５１ａによる電圧降下を考慮したマージンをとる必要がなくなり、従来のストロボ制御回路よりもドライブ回路２４が発生する駆動信号の振幅を低く抑えることが可能になる。その結果、ストロボ制御回路を使用する例えばディジタルカメラ等における省電力化に寄与できる。
【００３１】
ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号に大きなマージンをとる必要がなくなるということは、言い換えれば、電圧信号の振幅に対して必要以上にＩＧＢＴチップの駆動電圧を下げる必要がなくなるということである。よって、省電力化を図る目的で電源電圧が低くし、ドライブ回路２４の出力電圧が低く抑えられるような場合でも、ＩＧＢＴチップ１０の駆動電圧をその出力電圧近くまで高く設定できる。よって、ＩＧＢＴチップ１０のノイズ耐性の劣化は抑えられる。
【００３２】
また、図４に示した従来のＩＧＢＴデバイスと同様に、リードフレーム１３はパッケージ１６から第１方向に突出し、ゲート端子１４、第１のエミッタ端子１５１、第２のエミッタ端子１５２は第１方向とは逆の第２方向に突出させたので、リードフレーム１３は、図４に示した従来のＩＧＢＴデバイスと同様のものを使用することができる。即ち、リードフレーム１３にＩＧＢＴチップを搭載するためのダイパッドのサイズを従来のＩＧＢＴデバイスと同程度に大きくとることができる。つまり、本発明の実施により、搭載可能なチップサイズの上限が小さくなることを伴わない。また、従来のＩＧＢＴデバイスからのレイアウト変更は最小に抑えられている。
【００３３】
さらに、第２のエミッタ端子１５２をゲート端子１４に隣接させて配置したので、当該ＩＧＢＴデバイスが搭載される回路基板において、ＩＧＢＴデバイスにドライブ回路２４を接続するための配線を、それ以外の配線から分離してレイアウトすることが容易になる。よって、ストロボ制御回路の配線パターン設計が容易になる。
【００３４】
＜実施の形態２＞
上記したように、本発明に係るＩＧＢＴデバイスがオン状態のとき、ワイヤ１５１ａには大きな電流が流れる。図１から分かるように、実施の形態１における第１のエミッタ端子１５１は、図４に示した従来のエミッタ端子１５よりも小さいサイズとなる。そのため、ボンディング可能なワイヤ１５１ａの数は、従来のワイヤ１５ａの数よりも少なくせざるを得ない。その結果、ＩＧＢＴデバイスのオン抵抗（導通抵抗）の上昇および通電電流耐量の低下を引き起こし、ＩＧＢＴデバイスの信頼性低下の原因となる。そこで、本実施の形態においては、この問題を抑えることのできるＩＧＢＴデバイスを提案する。
【００３５】
図３は、実施の形態２に係るＩＧＢＴデバイスの構成を示す上面図である。ここでもＴＳＳＯＰ−８外形のＩＧＢＴデバイスを示す。同図において図４および図１と同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施の形態に係るＩＧＢＴデバイスも、エミッタ電極１２の外部接続端子として、ストロボ制御回路における発光素子を電気的に接続するための第１のエミッタ端子１５１と、当該ＩＧＢＴデバイスを駆動させるドライブ回路を接続するための第２のエミッタ端子１５２の２つを有している。
【００３７】
第１のエミッタ端子１５１はワイヤ１５１ａを介してエミッタ電極１２に接続しており、第２のエミッタ端子１５２はワイヤ１５２ａを介してエミッタ電極１２に接続している。つまり、第１のエミッタ端子１５１と第１のエミッタ端子１５２は、それぞれ個別にエミッタ電極１２にワイヤボンディングされている。
【００３８】
但し、本実施の形態においては図３に示すように、コレクタ端子であるリードフレーム１３はＩＧＢＴデバイスの２〜４番ピン、ゲート端子１４は５番ピン、第１のエミッタ端子１５１は６〜８番ピン、第２のエミッタ端子１５２は１番ピンとなるようにレイアウトされている。つまり、リードフレーム１３および第２のエミッタ端子１５２は、ＩＧＢＴデバイスのパッケージ１６から第１方向に突出し、ゲート端子１４ａおよび第１のエミッタ端子１５１は第１方向とは逆の第２方向に突出している。
【００３９】
このようにレイアウトすることで、第１のエミッタ端子１５１のサイズを、図４に示した従来のエミッタ端子１５と同様にすることができる。よって、ボンディング可能なワイヤ１５１ａの数は、従来のワイヤ１５ａと同程度に維持できる。従って、本発明の実施によるＩＧＢＴデバイスのオン抵抗の上昇および通電電流耐量の低下を抑制し、ＩＧＢＴデバイスの信頼性低下を抑えることができる。
【００４０】
但し、実施の形態１に比較して、リードフレーム１３にＩＧＢＴチップを搭載するためのダイパッドのサイズが小さくなり、搭載可能なチップサイズの上限が小さくなってしまうので、注意が必要である。
【００４１】
なお、本実施の形態に係るＩＧＢＴデバイスを用いたストロボ制御回路の回路構成およびその動作については、実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、実施の形態１と同様に、ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号の振幅に、ワイヤ１５１ａによる電圧降下を考慮したマージンをとる必要がなく、従来のストロボ制御回路よりもドライブ回路２４が発生する駆動信号の振幅を低く抑えることが可能であることは明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ドライブ回路がゲート端子−第２のエミッタ端子間に印加した電圧信号は、そのままの振幅でゲート電極−エミッタ電極間に印加される。従って、ＩＧＢＴデバイスを駆動する電圧信号の振幅に、大きなマージンをとる必要がなくなり、従来のストロボ制御回路よりもドライブ回路が発生する駆動信号の振幅を低く抑えることが可能になる。その結果、ストロボ制御回路を使用する例えばディジタルカメラ等における省電力化に寄与できる。また、電源電圧が低く、ドライブ回路の出力電圧が低く抑えられるような場合でも、ＩＧＢＴチップの駆動電圧をある程度高く設定でき、ノイズ耐性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るＩＧＢＴデバイスの構成を示す上面図である。
【図２】実施の形態１に係るストロボ制御回路の一例を示す回路図である。
【図３】実施の形態２に係るＩＧＢＴデバイスの構成を示す上面図である。
【図４】従来のストロボ制御用のＩＧＢＴデバイスの構成を示す図である。
【図５】従来のＩＧＢＴデバイスを用いたストロボ制御回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０　ＩＧＢＴチップ、１１　ゲート電極、１２　エミッタ電極、１３　リードフレーム、１４　ゲート端子、１４ａ，１５１ａ，１５２ａ　ワイヤ、１６　パッケージ、２０　発光素子、２１　電界コンデンサ、２２　スイッチ、２３　電圧源、２４　ドライブ回路、１５１　第１のエミッタ端子、１５２　第２のエミッタ端子。
【図１】
2004103995.tif 000003
【図２】
2004103995.tif 000004
【図３】
2004103995.tif 000005
【図４】
2004103995.tif 000006
【図５】
2004103995.tif 000007