(57)【要約】【課題】小型軽量な自動車用照明または信号装置、及びその光源装置を提供する。【解決手段】本発明による装置は、光源、及び電子式電源並びに制御手段から構成されている。電子式手段は、少なくとも2個の電力要素（IGBTb1）（IGBTh1）から構成された、少なくとも１つのチップスタックを含む少なくとも１つの回路を備えている。ある実施例によれば、光源は、放電ランプであり、積層回路は、放電ランプに電力を供給しているDC／ACコンバータとなっている。放電ランプは、キセノンランプが望ましく、積層回路は、装置の電子式安定器の中に含まれていることが望ましい。別の実施例では、積層回路は、放電ランプを伴っている電子モジュールの中に含まれており、そのため、小型軽量に組立てられている。【選択図】図4
2007019025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（10）（10’）、及び電子式手段、並びに制御手段（11）（11’）（101）（102’）を備えてなる自動車用照明または信号装置において、電子式手段は、少なくとも２つの電力要素（IGBTb1）（IGBTh1）及び（IGBTb2）（IGBTh2）から構成されている、少なくとも１つのチップスタックを含む、少なくとも１つの回路を備えており、かつ、耐熱プリント回路型、カプトン型、セラミック型、或いはリードフレーム型の基板（SUB）を備えていることを特徴とする照明または信号装置。
【請求項２】
前記光源（10）（10’）は、放電式ランプ（100）（100’）を備えており、かつ前記回路は、前記放電ランプ（100）（100’）に給電するDC／ACコンバータ（111）であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記放電式ランプ（100）（100’）は、キセノン型であることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記回路は、装置の電子式安定器（11）の中に設けられていることを特徴とする、請求項2または3に記載の装置。
【請求項５】
前記回路は、前記放電ランプ（100’）と関連する電子モジュール（102’）の中に設けられており、それによって、小型軽量に組立てられていることを特徴とする、請求項2または3に記載の装置。
【請求項６】
前記回路は、4個のトランジスタ（IGBTb1）（IGBTh1）および（IGBTb2）（IGBTh2）を有するスイッチングブリッジを備え、かつ、２つのチップスタックは、それぞれ、前記スイッチングブリッジの同一ブランチにおける２つのトランジスタをもって形成されていることを特徴とする、請求項2〜5のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記トランジスタは、IGBT型或いはMOS型であることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記基板は、前記チップ（IGBTb1）（GBTh1）および（IGBTb2）（IGBTh2）の少なくとも１つのスタックの水平面において、少なくとも１つの熱通路（114）を備えていることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
前記回路は、前記基板の一面が熱的に接触している排熱路（115）を備えていることを特徴とする、請求項8に記載の装置。
【請求項１０】
前記排熱路（115）は、前記回路を収容しているケース（13）によって構成されていることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記基板（SUB）の面と前記排熱路（115）は、接着剤（116）またはプリプレグボードによって、互いに固定されていることを特徴とする、請求項9または請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記回路は、リードフレーム（LF）またはハンダ付けされた導線（BW）を有する電気接続手段を備えていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記チップスタックは、前記電力要素に積層されている制御回路チップ（110）（112）をも備えていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの、照明または信号装置（1）、並びに電子式電源、及び制御手段を備える自動車用照明または信号装置であって、前記電子手段は、少なくとも2個の電力要素（IGBTb1）（IGBTh1）（IGBTb2）（IGBTh2）から構成されている、少なくとも１つのチップスタックを含む、少なくとも１つの回路を備え、かつ、耐熱プリント回路型、カプトン型、セラミック型、或いはリードフレーム型の基板（SUB）をも備えていることを特徴とする照明または信号装置。
【請求項１５】
ランプ（100’）、及び前記ランプを伴っている電子モジュール（102’）を含む、請求項1〜13のいずれかに記載の照明または信号装置に搭載することが可能な光源であって、前記電子モジュールは、少なくとも2個の電力要素（IGBTb1）（IGBTh1）および（IGBTb2）（IGBTh2）から構成されている、少なくとも１つのチップスタックを含む、少なくとも１つの回路を備えており、かつ、耐熱プリント回路型、カプトン型、セラミック型、或いはリードフレーム型の基板（SUB）を備えていることを特徴とする光源。
【請求項１６】
請求項1〜13のいずれかに記載の照明または信号装置（1）（1’）を、少なくとも１つ備えていることを特徴とする自動車。
【請求項１７】
請求項15に記載の光源（10’）を、少なくとも１つ備えていることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載されるヘッドライトのような、照明または信号装置に関する。
【０００２】
さらに詳しく言えば、本発明は、光源及び電子的な電源並びに制御手段をもって構成されている自動車用照明または信号装置に関する。また、本発明は、そのような装置における光源にも関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車業界における最新の技術開発は、車両に搭載した要素並びに電子回路の集積度を、さらに高める傾向を示している。
【０００４】
特に、ヘッドライトや信号用ライトに関して、製品中における電子部品の比率は、ヘッドライトにおける放電式ランプの導入、及び信号用ライトにおける発行ダイオードの採用に伴って、ここ数年の間に、急速に増加している。
【０００５】
今後、照明または信号システムの分野におけるこのような開発は、AFS（配光可変型前照灯システム）型式の進歩した機能、特に、次の機能を順次導入することによってのみ、継続することが可能となっている。
【０００６】
−いわゆるDBL機能（動的コーナーライト）：この機能は、車両が曲がり角に達した場合、道路が最適な状態で照明されるように、例えば、光源に対して反射板を動かすことにより、光源から出る光線の向きを変えることができる。
−いわゆるFBL機能（固定コーナーライト）：この機能の目的は、車両が曲がる場合、道路の縁を継続的に照らすことである。この目的を達成するために、ロービーム或いはハイビームを連続的に出す光源が設けられている。
−いわゆるDRL機能（昼間走行ライト）：この機能は、歩行者に走行中の車両を認識させ、かつ衝突事故を回避するために、ヘッドライトを連続して点灯させる。
−いわゆる“タウンライト”機能：この機能は、ロービームの照射範囲を広げる一方、その照射距離を若干短かくする。
−いわゆる“高速道路ライト”機能：この機能は、ロービームの照射距離を長くする。
−いわゆるAWL（荒天用ライト）機能：この機能は、自動車のヘッドライトの反射光によってドライバが幻惑されないように、ロービームの光軸を変更させる。
−いわゆる“オーバーヘッドライト”機能：この機能は、高所にある橋桁等が、ロービームによって充分に照明されるように、ロービームの光軸を変更させる。
【０００７】
照明または信号システムにおける電子化比率が大となっているため、最近の研究開発の努力は、さらに高い電子回路の集積度、特に、同じ基板の上に、電力用部品と制御用部品を集積することに傾注されている。電子部品を集積することによって、小型軽量という利点の他に、性能や信頼性の向上、及びコスト低減等の良く知られた利点が生み出される。
【０００８】
また、IGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）或いはMOSトランジスタのような電力要素の集積体では、回路の熱管理に関する問題が、特に重要となっている。
【０００９】
4個のIGBT電力トランジスタ、及び他のさまざまなアナログ、ならびにデジタル要素を、同じ基板上に備えているキセノンランプを得るための、電子式安定器の発明が、既に行われている。
【００１０】
図2には、従来この安定器を、11paとして示してある。
【００１１】
図2は、プリント回路型の基板SUSpa上に、安定器11paの、さまざまなチップを搭載したレイアウトの平面図である。P1、P2、P3及びP4として示されているチップは、安定器11paに含まれるDC／ACコンバータのスイッチングブリッジを構成している4個のIGBTとなっている。包括的にP6として示されている要素は、安定器11paに含まれているDC／DCコンバータ要素、及び制御回路要素である。
【００１２】
基板SUSpa上に電子部品を配置し、適切な電気配線をするために、既知のマイクロ電子技術が利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のこの安定器は、既に比較的高い集積度を有し、かつさまざまな問題、特に、ヘッドライトに関するこの種の回路に課せられる高温（150℃以上）の問題を満足させているが、照明または信号システム用電子回路の集積において、さらに大きな利点を得ることができる、新しい技術が、依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、第１の局面として、光源、及び電子的な電源、並びに制御手段から構成されている自動車用照明または信号装置を提供するものであり、電子的手段は、少なくとも２つの電源要素から成る、少なくとも１つのチップスタックで構成される少なくとも１つの回路を有し、回路は、耐熱プリント回路型、カプトン型、セラミック型、或いはリードフレーム型の基板から構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、少なくとも２つの照明または信号装置、及び電子的な電源、並びに制御手段から構成される自動車用照明または信号装置にも関係している。前記電子装置は、少なくとも２つの電源要素から成る、少なくとも１つのチップスタックで構成される回路を有し、回路は、耐熱プリント回路型、カプトン型、セラミック型、或いはリードフレーム型の基板（SUB）から構成されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の特徴である、一つの実施例によれば、光源は、放電ランプから成り、前述の回路は、放電式ランプに電力を供給しているDC／ACコンバータとなっている。放電式ランプは、キセノン式であることが望ましい。
【００１７】
本発明の別の特徴として、次のようにすることもある。
−少なくとも１つのチップスタックから構成される回路は、前記装置の電子式安定器を含んでいる。
−少なくとも１つのチップスタックから構成されている回路は、放電式ランプに関係付けられた電子モジュールを備え、それによって、小型軽量に組立てられている。
−回路は、4個のトランジスタを有し、かつ、それぞれが、スイッチングブリッジの同一ブランチの2個のトランジスタによって形成されている２つのチップスタックを有するスイッチングブリッジを備えている。トランジスタは、IGBT,或いはMOS型であることが望ましい。
−基板は、少なくとも１つのチップスタックの面において、すくなくとも１つの熱通路を構成している。
―回路は、基板の一面が、熱的に接触している排熱手段を備えている。この排熱手段は、回路を収容しているケースによって形成されていることが望ましい。
−基板と排熱手段は、接着またはプリプレグボードによって、互いに固定されるようになっている。
−回路は、リードフレームまたはハンダ付けされた導線によって構成されている電気的接続手段も備えている。
【００１８】
本発明の他の特徴として、制御用チップのスタックは、パワーコンポーネントと積層された制御回路用チップを備えることもできる。
【００１９】
本発明の実施例として、この制御回路用チップは、さまざまな形態をとることが可能であり、さまざまな機能を満たすことが可能となっている。したがって、チップスタックが、放電式ランプの安定器に搭載されている場合、マイクロコントローラ、或いはマイクロプロセッサの周りに組立てられている制御回路用チップは、例えば、安定器のDC／DCコンバータ及びDC／ACコンバータの制御管理をしていることになる。
【００２０】
放電式ランプと連動する電子モジュールの中にチップスタックが搭載され、それによって軽量小型に組立てられている場合、制御回路チップは、例えば、HDL型高度機能に対して、すべての管理機能、或いは一部の管理機能を提供するようになっている。
【００２１】
本発明は、さらに、本発明による照明または信号装置、若しくはシステム、並びに、本発明による少なくとも１つの光源、または照明または信号装置を備えている自動車に搭載することが可能な光源にも関している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の、別の局面及び利点は、以下の特定された実施例の説明を読むことによって、さらに明確になると思う。本発明は、図面を参照して説明するこの実施例に限定されるものではない。
【００２３】
図1において、包括的に1で示されている本発明によるヘッドライトのような照明または信号装置について説明する。この実施例では、光源は、キセノン放電ランプとなっている。
【００２４】
図1に示すように、ヘッドライト1は、基本的に、光源10、ランプ用電子式電源モジュール11、リフレクタ12、及び上記の要素が組み付けられているケース13から構成されている。
【００２５】
ケース13は、ヘッドライト1によって生成された光線を外に放射するためのレンズ（図示せず）を備えている。
【００２６】
さらに詳細に言えば、光源10は、キセノン放電ランプ100、及び高電圧点灯モジュール101を備えている。
【００２７】
放電ランプ100、及び高電圧点灯モジュール101は、使用される規格、例えばD1或いはD2にしたがい、分離されているか、或いは一体となっている小型軽量なアセンブリを形成している。
【００２８】
ランプ電源モジュール11は、通常「安定器」と呼ばれている装置であり、車両のDCバッテリの直流電圧VBから、使用される放電ランプの型式に適合した高電圧をつくり出している。
【００２９】
図1に示すように、安定器11は、基本的に、DC／DCコンバータ110、DC／ACコンバータ111、及び制御モジュール112を備えている。
【００３０】
DC／DCコンバータ110は、入力としてバッテリ直流電圧VBを受け、出力として直流高電圧VDhtを送っている。
【００３１】
DC／ACコンバータ111は、直流高電圧VDhtを受け、シールド線14を介して、高電圧点灯モジュール101に給電される交流高電圧VAhtを送り出している。
【００３２】
制御モジュール112は、例えば、マイクロプロセッサを基本とするものであり、コンバータ110及び111を適宜制御することによって、光源10用の、調整された電力供給量を制御する。通常は、ネガティブフードバックループによって、光源10に供給される電力の電圧及び電流が調整されるようになっている。
【００３３】
この実施例では、制御モジュール112は、例えば、LIN或いはCAN型式の通信リンク15を介して、電子制御ユニット（図示せず）に接続されている。この電子制御ユニットは、車両に搭載されている種類に従って、例えば、照明または信号制御専用のユニット、若しくは車両の中央ユニットとなっている。制御ユニット112は、点灯／消灯のような指令、及び可能性のある、さまざまな点灯モードに対応する点灯モード指令を受ける。これらの、さまざまな点灯モードは、例えば、AFS（高機能前照灯或いは配光可変型前照灯）型のシステムにおいて推奨されているモードである。
【００３４】
図1に模式的に示されているように、DC／ACコンバータ111は、IGBh1、 IGBh2、 IGBb1、 IGBb2と命名されている4個のIGBT型電力トランジスタから構成される高電圧スイッチングブリッジを備えている。この型のブリッジにおいて、すでに知られているように、ブリッジは、２つの対称ブランチ、すなわちブランチIGBh1、IGBb1とブランチIGBh2、IGBb2から構成され、制御モジュール112から提供されるスイッチング制御信号によって、スイッチング（トランジスタのオン、オフ）に関して制御されている。変形実施例では、4つのトランジスタは、MOS型となっている。
【００３５】
本発明によれば、安定器11の電子回路を製造するために、チップ積層技術が使用されている。
【００３６】
安定器11を製造するための、本発明による製造方法について、図3及び図4を参照して説明する。
【００３７】
特に、図3に示すように、トランジスタIGBTb1、及びIGBTb2は、それぞれ、IGBTh1、及びIGBTh2の上に重ねられている。
【００３８】
スタックIGBTb1、IGBTh1、及びIGBTb2、IGBTh2は、チップP7が搭載されている基板SUBの中央部分の両側に搭載されている。
【００３９】
チップP7には、図1を引用して説明されている、安定器11の別の機能ブロック、すなわち、DC／DCコンバータ110及び制御モジュール112が配置されている。
【００４０】
図3では、“リードフレーム” LF式の電気配線グリッド、及びハンダ付けされた多数の導線BWも示されている。
【００４１】
本発明によって高められた軽量小型性は、基本的に同じ縮尺で描かれている平面図である、図2と図3を比較することによって明らかに示されている。
【００４２】
図4は、本発明による安定器11の実施の詳細を示している。図4に示す断面は、スタックIGBTb1、IGBTh1の位置を示している。
【００４３】
この特定の実施例では、安定器11は、基板SUBとして、チップを搭載するためのサポートとして働くプリント回路板PCBを備えている。回路板PCBは、例えば、FR4或いはFR5型の耐熱プリント回路、若しくは、さらに熱伝導性が良好なカプトン式でつくられている。
【００４４】
勿論、回路板PCBに関して、この技術に堪能な人々に知られている、別の基準を用いることも可能であり、基本的に、その選択は、本発明が適用される用途によるものである。さらに言えば、変形実施例では、基板SUBは、セラミックウエファから形成されることが可能であり、また、この場合、基板SUBとしての機能を持っている接続グリッド上に、電子部品が直接搭載されること（いわゆる、“リードフレーム技術”）も可能である。
【００４５】
図4では、回路板PCBは、両面式となっており、表面に、銅製の熱伝導部品を備えている。
【００４６】
多数の熱通路114が、回路板PCBの中につくられている。熱通路114は、電力要素IGBb1、 IGBh1、及び IGBb2、IGBh2の領域に位置しており、排熱路115への排熱を容易にしている。
【００４７】
この特定の実施例では、排熱路115は、電子回路が収容されている、安定器11のアルミニウム製ケースによって構成されている。
【００４８】
ここでは、回路板PCBを、第一の銅表面113でケース115の底面に固定するために、接着剤116が使用されている。別の実施例では、回路板PCBは、熱伝導インターフェイスを介して、ケース115の底面に組みつけられるか、或いは予め内蔵されているボードを介して、ハンダ付けされるようになっている（プリプレグ式）。
【００４９】
例えば、シルク印刷によって配置されているハンダ117は、加熱後、回路板PCBの、第２の面の伝熱路とリードフレームLFの間に、強固な熱伝導結合を形成する。
【００５０】
本発明によれば、次に、チップIGBb1、 IGBh1、及び IGBb2、IGBh2は、例えば、いわゆる“COB”（チップオンボード）技術によって形成される。
【００５１】
トランジスタIGBh1 、IGBh2の下面を、リードフレームLFの対応部分に固定するために、また、トランジスタIGBb1、 IGBb2の下面を、それぞれトランジスタIGBh1 、IGBh2の上面に固定するために、接着剤118が使用されている。
【００５２】
その後、トランジスタの接続部を、リードフレームLFの該当部品に接続する導線BWをハンダ付けすることによって、電気配線が実施される。
【００５３】
図4から明らかになるように、トランジスタIGBTb1、IGBTb2が、トランジスタIGBTh1、IGBTh2を、それぞれ部分的に蔽っているに過ぎないことに注目すべきである。この特性は、一方で、目に見えているトランジスタIGBTh1、IGBTh2の上面に導線BWを接続することを可能にし、他方、良好な排熱を可能としている。
【００５４】
リードフレームLFを使用することは、電力マイクロエレクトロニクス技術において、大電力を可能にするのに適した解決方法となっている。しかし、本発明の、ある応用分野では、リードフレームを使用せずに、或いは少なくとも部分的に使用せずに、それが可能であり、特に、空間的な束縛が緩く、銅製の通路が大電流を流せるだけ充分広い場合、直接、導線を基板PCB上の銅部分にハンダ付けすることが可能となっている。
【００５５】
本発明によって実施されたチップの積層によって、ヘッドライトのような、照明または信号装置の環境において、電力エレクトロニクスが受けやすい熱的束縛条件が満足される。このようにして、電力エレクトロニクスが、高度に集積され、かつ、温度が150℃を超える環境の中で動作可能となっている。
【００５６】
上記の結果は、本発明によって実施されたチップの積層、及び図3と図4を引用して説明された、電力トランジスタチップと排熱路115の間の総合熱抵抗を制御することを可能にしている、さまざまな手段並びに技術の組合せの効果であることに注目されるべきである。
【００５７】
また、本発明は、２つの電力トランジスタの積層に制限されるものではなく、本発明の適用範囲内で実施される限り、より大規模な積層を実施することも可能となっている。例えば、変形実施例では、制御モジュール112（図1）は、トランジスタIGBb1、 IGBh1、或いは IGBb2、IGBh2に積層されている制御回路チップの中に搭載されている。
【００５８】
図5には、包括的に1’を付してある本発明によるヘッドライトの第２の実施例が、簡単に示されている。
【００５９】
ヘッドライト1’では、トランジスタIGBTb1、IGBTh1、IGBTb2、IGBTh2によって構成される高電圧スイッチングブリッジは、放電式ランプ100’を伴っている電子モジュール102’の中に一体化されている。したがって、電子モジュール102’は、高電圧点灯モジュール101’、及びスイッチングブリッジIGBTb1、IGBTh1、及びIGBTb2、IGBTh2を備えていることになる。
【００６０】
従って、この第２の実施例は、図1の光源10よりも高い集積レベルを有する電子装置を伴った光源10’を、モジュール102’の形で使用していることになる。本発明による集積レベルの高さは、図3及び図4を参照して上記に記述されているチップ積層技術を利用することの効能である。この実施例では、高電圧点灯モジュールとスイッチングブリッジIGBTb1、IGBTh1、及びIGBTb2、IGBTh2用として、同一の基板SUBが使用されるので有利である。
【００６１】
勿論、この第２の実施例において、ヘッドライト1’の安定器11’は、光源10’の中で、スイッチングブリッジIGBTb1、IGBTh1、及びIGBTb2、IGBTh2を搭載する視点から見ると、小型軽量化が進んでいる。
【００６２】
本発明は、単なる例として記述されている実施例の詳細に限定されるものではなく、逆に、従属する請求項によって定義されている本発明の適用範囲は、熟練者の能力が及ぶ範囲まで拡張されるものである。
【００６３】
例えば、本発明の適用範囲内にある場合、関係技術者は、然るべき応用例において、シリコンゲル、或いは別の物質を利用する技術のようなカプセル化技術を使用することが可能となっている。事実、これらのカプセル化技術は、光源10’のモジュール102’のような電子モジュールの小型軽量化を高めるために、特に有利な点となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明によるヘッドライトの、第１の実施例を示す図で、チップスタックは、ヘッドライトの安定器の中に搭載されている。
【図２】従来技術による安定器における、さまざまなチップのレイアウトを示す平面図である。
【図３】図1のヘッドライトにおける安定器において、チップスタックのレイアウトを示す平面図である。
【図４】図3に示す安定器の部分断面図である。
【図５】本発明によるヘッドライトの第２の実施例を示す図であり、チップスタックは、ヘッドライトの光源の中に組み込まれている。
【符号の説明】
【００６５】
BW  導線
LF  リードフレーム
PCB  回路板
SUB  基板
VB  バッテリ直流電圧
VDht  直流高電圧
VAht  交流高電圧
1、1’  ヘッドライト
10、10’光源
11、11’  電子式安定器
12  リフレクタ
13  ケース
14  シールド線
15  通信リンク
100、100’キセノンランプ
101、101’点灯モジュール
102’電子モジュール
110  DC／DCコンバータ
111  DC／ACコンバータ
112  制御モジュール
113  熱伝導部品
114  熱通路
115  排熱路
116  接着剤
117  ハンダ
118  接着剤
【図１】
2007019025.tif 000003
【図２】
2007019025.tif 000004
【図３】
2007019025.tif 000005
【図４】
2007019025.tif 000006
【図５】
2007019025.tif 000007
【外国語明細書】
2007019025000001.pdf