(57)【要約】【課題】リニアソレノイド駆動装置においてリニアソレノイドを流れる電流を検出する構成において、電流検出精度を向上させることである。【解決手段】リニアソレノイド駆動装置は、リニアソレノイドのコイルの一端が正極側スイッチング素子を介して電源に接続され、コイルの他端が負極側スイッチング素子２０を介してグランドに接続され、正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子２０の一方のスイッチング素子とコイルとに対し還流ダイオード４０が並列に接続される。リニアソレノイド駆動装置は、一方のスイッチング素子の一部に配置された部分を電流モニタ部２１として、電流モニタ部２１に接続されコイルを流れる電流を検出する電流検出回路を含む。還流ダイオード４０は、一方のスイッチング素子において電流モニタ部２１が配置される部分の上側に縦積み構造で重ねられる。【選択図】図３Ａ
2017005638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアソレノイドのコイルの一端が正極側スイッチング素子を介して電源に接続され、前記コイルの他端が負極側スイッチング素子を介してグランドに接続され、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の一方のスイッチング素子と前記コイルとに対し還流ダイオードが並列に接続されて前記リニアソレノイドを駆動するリニアソレノイド駆動装置であって、
前記一方のスイッチング素子の一部に配置されて前記一方のスイッチング素子を流れる電流に比例して小さい電流が流れる部分を電流モニタ部として、前記電流モニタ部に接続され前記一方のスイッチング素子の両端電圧を検出して前記コイルを流れる電流を検出する電流検出回路を含み、
前記還流ダイオードは、前記一方のスイッチング素子において前記電流モニタ部が配置される部分の上側に縦積み構造で重ねられる、
リニアソレノイド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアソレノイドを流れる電流を検出する電流検出回路を含むリニアソレノイド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リニアソレノイドを駆動するリニアソレノイド駆動装置が記載されている。この装置では、リニアソレノイドの一端が正極側スイッチング素子を介して電源に接続され、他端が負極側スイッチング素子を介してグランドに接続される。また、正極側スイッチング素子及びリニアソレノイドと並列に還流ダイオードが接続されている。正極側スイッチング素子を流れる電流は電流検出回路により検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０３４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構成では、リニアソレノイドが電源からの電流で駆動される電流駆動時と、電源からリニアソレノイドに電流がオフされ還流ダイオードを介して電流が還流する電流還流時とがある。この構成では、スイッチング素子と還流ダイオードとが基板の主面方向に分かれて配置されると、電流駆動時と電流還流時とでスイッチング素子の電流の流れ状態が大きく異なる場合がある。このため、スイッチング素子の一部に配置される電流モニタ部を用いて電流を検出するときに、電流駆動時と電流還流時とで検出される電流が大幅に異なり、電流検出精度が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、リニアソレノイド駆動装置においてリニアソレノイドを流れる電流を検出する構成において、電流駆動時と電流還流時とにおける検出電流の変動を抑制して電流検出精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリニアソレノイド駆動装置は、リニアソレノイドのコイルの一端が正極側スイッチング素子を介して電源に接続され、前記コイルの他端が負極側スイッチング素子を介してグランドに接続され、前記正極側スイッチング素子及び前記負極側スイッチング素子の一方のスイッチング素子と前記コイルとに対し還流ダイオードが並列に接続されて前記リニアソレノイドを駆動する。そして、リニアソレノイド駆動装置は、前記一方のスイッチング素子の一部に配置されて前記一方のスイッチング素子を流れる電流に比例して小さい電流が流れる部分を電流モニタ部として、前記電流モニタ部に接続され前記一方のスイッチング素子の両端電圧を検出して前記コイルを流れる電流を検出する電流検出回路を含み、前記還流ダイオードは、前記一方のスイッチング素子において前記電流モニタ部が配置される部分の上側に縦積み構造で重ねられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るリニアソレノイド駆動装置によれば、リニアソレノイドを流れる電流を検出する構成において、電流駆動時と電流還流時とにおける検出電流の変動を抑制して電流検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施形態のリニアソレノイド駆動装置の回路図である。
【図２】図１のリニアソレノイド駆動装置において、正極側スイッチング素子、負極側スイッチング素子及び還流ダイオードの一体構造の平面図である。
【図３Ａ】実施形態において、リニアソレノイドの電流駆動時における大きい電流の流れ方向を模式的に示している図２のＡ部拡大図である。
【図３Ｂ】実施形態において、電流還流時における大きい電流の流れ方向を模式的に示している図２のＡ部拡大図である。
【図４】図３Ａにおいて、上側のドレイン側主電極及びソース側主電極を省略して示す模式図である。
【図５】図４において、還流ダイオードを省略して示す図である。
【図６】図５のＢ部拡大図である。
【図７】実施形態において、ドレイン側主電極及びソース側主電極の端子間の電流流れ方向を示す模式図である。
【図８】比較例のリニアソレノイド駆動装置において、図２に対応する図である。
【図９Ａ】比較例において、図３Ａに対応する図である。
【図９Ｂ】比較例において、図３Ｂに対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施形態につき、詳細に説明する。以下で説明する形状、個数などは説明のための例示であって、リニアソレノイド駆動装置の仕様により変更が可能である。以下では、同様の構成には同一の符号を付して説明する。また、以下ではスイッチング素子が、ＭＯＳＦＥＴである場合を説明するが、ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチング素子を用いる構成としてもよい。
【００１０】
図１は、実施形態のリニアソレノイド駆動装置１０の回路図である。図２は、リニアソレノイド駆動装置１０において、正極側スイッチング素子１２、負極側スイッチング素子２０及び還流ダイオード４０の一体構造１１の平面図である。
【００１１】
リニアソレノイド駆動装置１０は、リニアソレノイド１３、正極側スイッチング素子１２、負極側スイッチング素子２０、駆動回路１４、還流ダイオード４０、及び電流検出回路１５を含む。
【００１２】
リニアソレノイド駆動装置１０は、リニアソレノイド１３をＰＷＭ制御によって駆動するために用いられる。リニアソレノイド１３は、例えば、電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ）を構成するアクチュエータとして用いられる。リニアソレノイド１３は、コイル１３ａと、コイル１３ａの内側に配置された図示しない可動鉄心とを有する。リニアソレノイド１３は、コイル１３ａに電流が流れることにより発生した電磁力によって、内側の可動鉄心を直線運動させる。リニアソレノイド１３は、燃料噴射弁のアクチュエータとして用いられてもよい。
【００１３】
正極側スイッチング素子１２及び負極側スイッチング素子２０は、横型のＭＯＳＦＥＴにより形成される。後述するように、正極側スイッチング素子１２及び負極側スイッチング素子２０は、半導体基板１６（図２）の上側に形成されて半導体チップ１７を形成する。正極側スイッチング素子１２はＰチャネル型であり、負極側スイッチング素子２０はＮチャネル型である。半導体基板１６は、樹脂などの絶縁材により形成される固定板５０（図４、図５）の上側に固定される。
【００１４】
図１に示すように、リニアソレノイド１３のコイル１３ａの正極側端Ｔ１は、正極側スイッチング素子１２を介して電源１８に接続される。電源１８は、いわゆる＋Ｂ電源であり、車両に搭載されるバッテリなどの定電圧源である。コイル１３ａの負極側端Ｔ２は、負極側スイッチング素子２０を介して回路のグランド１９に接続される。
【００１５】
駆動回路１４は、リニアソレノイド１３のコイル１３ａに流れる電流を制御する。このとき、負極側スイッチング素子２０は、駆動回路１４によって後述の電流駆動時及び電流還流時のいずれの場合にもオンされている。一方、正極側スイッチング素子１２は、駆動回路１４からＰＷＭ信号が入力されて、駆動回路１４によりスイッチングが制御される。
【００１６】
還流ダイオード４０は、負極側スイッチング素子２０とリニアソレノイド１３のコイル１３ａとに対し並列に接続される。このとき還流ダイオード４０のアノードＡが負極側スイッチング素子２０のソース側端Ｓ２に接続され、還流ダイオード４０のカソードＫがコイル１３ａの正極側端Ｔ１に接続される。還流ダイオード４０は、正極側スイッチング素子１２及び負極側スイッチング素子２０を含む半導体チップ１７（図２）とは別の半導体チップとして形成される。
【００１７】
リニアソレノイド１３の電流駆動時には、駆動回路１４から正極側スイッチング素子１２にＰＷＭ信号が入力される。正極側スイッチング素子１２のオン時には、図１に矢印αで示すように電源１８から正極側スイッチング素子１２、リニアソレノイド１３、負極側スイッチング素子２０の順に電流が流れる。これによってリニアソレノイド１３が駆動される。
【００１８】
また、正極側スイッチング素子１２のオフ時には、電源１８からリニアソレノイド１３に電流が停止され、リニアソレノイド１３に生じる逆起電力によって、負極側スイッチング素子２０、及び還流ダイオード４０を通じて電流が還流する。
【００１９】
電流検出回路１５は、負極側スイッチング素子２０を流れる電流に比例した小電流を検出することにより、リニアソレノイド１３のコイル１３ａを流れる電流を検出する。具体的には、電流モニタ部２１（図４、図５）は、後述するように、負極側スイッチング素子２０の一部に配置された部分であり、検出端子２１ａ，２１ｂを有する。電流モニタ部２１は、センスＭＯＳＦＥＴという。電流検出回路１５は、検出端子２１ａ，２１ｂに接続されて、電流モニタ部２１の電流を検出する。
【００２０】
図２に示すように、正極側スイッチング素子１２は、半導体チップ１７において配置された２つの正極スイッチング要素１２ａを有する。２つの正極スイッチング要素１２ａは、半導体チップ１７のチップ端である一端縁（図２の下端縁）の付近において、図２の左右方向両側でこの一端縁に対し直交する図２の上下方向に配置される。以下では、図２に示すように、各スイッチング素子１２、２０及び還流ダイオード４０を上側から見て、半導体チップ１７の一端縁を図２の下側に配置した場合における左右方向を横方向Ｘと記載する。また、このＸに直交する図２の上下方向を縦方向Ｙと記載する。また、図２において、Ｘ，Ｙに直交する方向であり、半導体チップ１７の厚さ方向である上下方向はＺで示している。図２の表側が上側であり、図２の裏側が下側である。
【００２１】
２つの正極スイッチング要素１２ａのソース側主電極１２ｓは、図示しない第１導電部材に共通に接続される。第１導電部材は電源１８（図１）に接続される。ソース側主電極１２ｓは、正極側スイッチング素子１２のソース側端Ｓ１（図１）に対応する。２つの正極スイッチング要素１２ａのドレイン側主電極１２ｄは、後述のように還流ダイオード４０の横方向Ｘ両端に配置されるカソードＫに接続される。ドレイン側主電極１２ｄは、正極側スイッチング素子１２のドレイン側端Ｄ１（図１）に対応する。なお、ソース側主電極１２ｓと、ドレイン側主電極１２ｄとを１本の線で区別しているが、両者は別の電極であって、物理的、電気的に離れている。
【００２２】
負極側スイッチング素子２０は、半導体チップ１７の一端縁の付近において、正極側スイッチング素子１２の２つの正極スイッチング要素１２ａの横方向Ｘの間に配置される。負極側スイッチング素子２０は、ドレイン側主電極２２ｄと、ドレイン側主電極２２ｄの両側に配置される２つのソース側主電極２２ｓとを有する。ドレイン側主電極２２ｄは負極側スイッチング素子２０のドレイン側端Ｄ２（図１）に対応し、ソース側主電極２２ｓは、負極側スイッチング素子２０のソース側端Ｓ２（図１）に対応する。  
【００２３】
還流ダイオード４０は、半導体チップ１７の一端縁の付近において、正極側スイッチング素子１２及び負極側スイッチング素子２０の上側に、半導体チップ１７とは別部材の別チップとして、縦積み構造で重ねられて配置される。
【００２４】
正極側スイッチング素子１２、負極側スイッチング素子２０、及び還流ダイオード４０の詳しい構造は後で説明する。
【００２５】
図３Ａは、実施形態において、リニアソレノイド１３（図１）の電流駆動時における電流モニタ部２１の電流に比例する大きい電流の流れ方向を模式的に示している図２のＡ部拡大図である。図３Ｂは、実施形態において、電流還流時における電流モニタ部２１の電流に比例する大きい電流の流れ方向を模式的に示している図２のＡ部拡大図である。図４は、図３Ａにおいて、上側のドレイン側主電極２２ｄ及びソース側主電極２２ｓを省略して示す模式図である。図５は、図４において、還流ダイオード４０を省略して示す図である。
【００２６】
還流ダイオード４０は、負極側スイッチング素子２０において電流モニタ部２１が配置される部分の上側に、縦積み構造で重ねられて配置される。還流ダイオード４０のアノードＡは、後述する負極側スイッチング素子２０のソース側主電極２２ｓに接続される。後述するように、電流モニタ部２１は、負極側スイッチング素子２０の一部において、負極側スイッチング素子２０を流れる電流に比例して小さい電流が流れる部分である。そして、この電流モニタ部２１に電流検出回路１５（図１）が接続される。電流検出回路１５は、電流モニタ部２１に流れる電流を負極側スイッチング素子２０の両端電圧に変換することでこの両端電圧を検出する。そして、電流検出回路１５は、その両端電圧からリニアソレノイド１３のコイル１３ａを流れる電流を検出する。リニアソレノイド１３の検出電流を表す信号は、駆動回路１４（図１）に入力されて、リニアソレノイド１３を制御するために用いられる。これにより、後述のように、リニアソレノイド１３の電流駆動時と、還流ダイオード４０を介した電流還流時とにおいて、負極側スイッチング素子２０が同じ大きさの電流を流す場合における電流検出回路１５の検出電流の変動を抑制できる。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、負極側スイッチング素子２０は、横方向Ｘの中央を通る中央平面Ｏに関して基本的に対称な構造を有する。図４、図５に示すように、負極側スイッチング素子２０は、図示しない複数のドレイン領域、ソース領域、及びチャネル領域と、縦方向Ｙに沿う複数のドレイン下側電極２４ｄ、ソース下側電極２４ｓ、及びゲート電極（図示せず）とを有する。また、負極側スイッチング素子２０は、横方向Ｘに沿う複数のドレイン接続電極２６ｄ及びソース接続電極２６ｓを有する。ドレイン領域及びソース領域のそれぞれは、半導体基板１６の縦方向Ｙに沿って、かつ、ドレイン領域及びソース領域が横方向Ｘにおいて交互に並ぶように、ストライプ状にパターン配置される。チャネル領域は、ドレイン領域及びソース領域の間に配置され、チャネル領域上にゲート絶縁膜を介しゲート電極が配置される。ドレイン領域及びソース領域はＮ型ウェルであり、チャネル領域、ドレイン領域、及びソース領域の下側にはＰ型ウェルが配置される。
【００２８】
ドレイン下側電極２４ｄは、ドレイン領域の上側において縦方向Ｙに沿って配置され、ソース下側電極２４ｓはソース領域の上側において縦方向Ｙに沿って配置される。図４、図５では、ドレイン下側電極２４ｄは縦方向Ｙの太い実線で模式化して示し、ソース下側電極２４ｓは縦方向Ｙの細い実線で模式化して示している。これにより、ドレイン下側電極２４ｄ及びソース下側電極２４ｓは、横方向Ｘにおいて交互に並ぶ。ドレイン下側電極２４ｄはドレイン領域に接続され、ソース下側電極２４ｓはソース領域に接続される。ゲート電極は、ソース領域とドレイン領域の間にあるチャネル領域に対しゲート絶縁膜を介し電圧を印加するもので、駆動回路１４（図１）に接続される。
【００２９】
図６は、図５のＢ部拡大図である。複数のドレイン下側電極２４ｄの上側には、複数のドレイン接続電極２６ｄが配置される。複数のドレイン接続電極２６ｄは、横方向Ｘに沿っており、上側から見た場合において、ドレイン下側電極２４ｄを横方向Ｘに横切っている。図６では、ドレイン接続電極２６ｄを横方向Ｘの太い破線で模式化して示している。そして、各ドレイン接続電極２６ｄは、複数のドレイン下側電極２４ｄに対し、複数のドレイン格子点接続部Ｇ１で接続される。ドレイン格子点接続部Ｇ１は上側から見た場合において、ドレイン接続電極２６ｄとドレイン下側電極２４ｄとが交わる位置に形成され、上下方向Ｚに伸びている。
【００３０】
また、複数のソース下側電極２４ｓの上側には、複数のソース接続電極２６ｓが配置される。複数のソース接続電極２６ｓは、上下方向Ｚにおいて複数のドレイン接続電極２６ｄとは異なる位置に配置される。複数のソース接続電極２６ｓは、横方向Ｘに沿っており、上側から見た場合において、ソース下側電極２４ｓを横方向Ｘに横切っている。図６では、ソース接続電極２６ｓを横方向Ｘの細い破線で模式化して示している。また、複数のソース接続電極２６ｓは、上側から見た場合において、縦方向Ｙに隣り合うドレイン接続電極２６ｄの間に配置される。そして、各ソース接続電極２６ｓは、複数のソース下側電極２４ｓに対し、複数のソース格子点接続部Ｇ２で接続される。ソース格子点接続部Ｇ２は上側から見た場合において、ソース接続電極２６ｓとソース下側電極２４ｓとが交わる位置に形成され、上下方向Ｚに伸びている。
【００３１】
さらに、図３Ａ、図３Ｂに示すように、ドレイン接続電極２６ｄ及びソース接続電極２６ｓ（図４）の上側には、ドレイン側主電極２２ｄ及び２つのソース側主電極２２ｓが、横方向Ｘに並んで配置される。各主電極２２ｄ、２２ｓは、例えばアルミニウム合金などの矩形板状の金属板により形成される。ドレイン側主電極２２ｄは、横方向Ｘにおいて２つのソース側主電極２２ｓの間に配置される。図４、図５では、「主電極Ｄ」がドレイン側主電極２２ｄの配置領域を示しており、「主電極Ｓ」がソース側主電極２２ｓの配置領域を示している。
【００３２】
ドレイン側主電極２２ｄは、その下側に配置されるドレイン接続電極２６ｄと複数のドレイン格子点接続部Ｇ１で接続される。ソース側主電極２２ｓは、その下側に配置されるソース接続電極２６ｓと複数のソース格子点接続部Ｇ２で接続される。また、ドレイン側主電極２２ｄの一端縁（図３Ａ、図３Ｂの下端縁）の付近で中央平面Ｏの両側に位置する部分には、２つの電流入力端子５１が接続される。ソース側主電極２２ｓの一端縁の付近には、電流出力端子５２が接続される。電流入力端子５１は入力側導電部材５３（図４、図５）を介して、コイル１３ａ（図１）の負極側端Ｔ２に接続される。電流出力端子５２は出力側導電部材５４（図４、図５）を介して、グランド１９（図１）に接続される。
【００３３】
このように、負極側スイッチング素子２０は、多数のＭＯＳＦＥＴの並列接続から形成されるが、主電極からみれば、１つのＭＯＳＦＥＴとして動作する。このような負極側スイッチング素子２０では、ゲート電極に駆動回路１４（図１）からＰＷＭ信号が入力されることにより、スイッチングの切り替えが行われる。負極側スイッチング素子２０のオン時には、リニアソレノイド１３（図１）のコイル１３ａ側から各電流入力端子５１に電流が入力される。この電流は、ドレイン側主電極２２ｄ（図３Ａ、図３Ｂ）から、図４、図５に示すドレイン接続電極２６ｄ、ドレイン下側電極２４ｄ、ソース下側電極２４ｓ、ソース接続電極２６ｓ、ソース側主電極２２ｓを順に流れる。すなわち、横方向Ｘ両側の２つの電流出力端子５２間が導通されてここに電流が流れる。また、電流入力端子５１及び電流出力端子５２の間で、各端子５１，５２に近い部分のみを通って流れる電流が大きくなり、各端子５１，５２から遠い部分を通って流れる電流が小さくなる。
【００３４】
図７は、実施形態において、ドレイン側主電極２２ｄ及びソース側主電極２２ｓの端子５１，５２間の電流流れ方向を示す模式図である。図７では、図３Ａに示す負極側スイッチング素子２０において、中央平面Ｏに関して横方向Ｘの一方側（図３Ａ、図３Ｂの左側）の部分を示している。図７に示すように電流入力端子５１に電流が入力された場合に、電流は複数の経路を通じて流れる。図７において、最も太い実線矢印が最大に近い電流を示し、中間の太さの実線矢印、最も細い実線矢印、一点鎖線矢印の順に、電流が徐々に小さくなっている。
【００３５】
図２に戻って、正極側スイッチング素子１２の各正極スイッチング要素１２ａは、負極側スイッチング素子２０において、中央平面Ｏで切断した場合における一方側（図２の左側）部分のみ、または他方側部分（図２の右側）部分のみで形成された構成と同様である。図２に示すように、２つの正極スイッチング要素１２ａは、負極側スイッチング素子２０の横方向Ｘの両側に配置される。各正極スイッチング要素１２ａのドレイン側主電極１２ｄは、後述する還流ダイオード４０の横方向Ｘの外側に位置するカソードＫに接続される。
【００３６】
還流ダイオード４０は、２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂから形成される。２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂの一方（図３Ａ、図３Ｂの左側）のダイオード要素４１ａは、負極側スイッチング素子２０において、電流モニタ部２１が配置される部分の上側に縦積み構造で重ねられ、一体化される。２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂは、それぞれＰ型のアノード領域とＮ形のカソード領域とが接合された構成を有しアノード領域に接続されたアノードＡとカソード領域に接続されたカソードＫを有する。アノードＡは、ドレイン側主電極２２ｄとソース側主電極２２ｓとに跨って配置される。カソードＫは、アノードＡより負極側スイッチング素子２０の外側に配置される。アノードＡは、下側のソース側主電極２２ｓに接続される。アノードＡは、上側から見た場合において、ソース側主電極２２ｓと重なる部分でソース側主電極２２ｓに接続される。アノードＡは、アノードＡのうち、負極側スイッチング素子２０と重なる部分のほぼ全体でソース側主電極２２ｓと接続されてもよい。
【００３７】
２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂの他方（図３Ａ，図３Ｂの右側）のダイオード要素４１ｂは、上方から見た場合において、横方向Ｘの中央を通る中央平面Ｏに関して、一方のダイオード要素４１ａと左右対称である。
【００３８】
他方のダイオード要素４１ｂのアノードＡも一方のダイオード要素４１ａのアノードＡと同様に、ソース側主電極２２ｓに接続される。このとき、上側から見た場合において、他方のダイオード要素４１ｂのアノードＡのうち、ソース側主電極２２ｓと重なる部分がソース側主電極２２ｓと接続されてもよい。還流ダイオード４０とソース側主電極２２ｓとは、ワイヤボンディングまたは貫通電極などにより接続される。各ダイオード要素４１ａ、４１ｂのカソードＫは、図示しない第２導電部材に共通に接続される。これによって、各ダイオード要素４１ａ、４１ｂのカソードＫからの電流をまとめて取り出すことが可能である。カソードＫは、両側の正極側スイッチング素子１２（図２）に接続されるとともに、第２導電部材を介してコイル１３ａ（図１）に接続される。還流ダイオード４０は、図示しない絶縁部材を介して２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂを一体的に結合することにより形成してもよい。
【００３９】
還流ダイオード４０及び負極側スイッチング素子２０が上下方向Ｚに縦積みで一体化された構造を縦積み構造とする。２つの電流モニタ部２１は、縦積み構造の上側から見た場合において、負極側スイッチング素子２０の電流入力端子５１及び電流出力端子５２を結ぶ直線に対し直交する２つの平面Ｃ１，Ｃ２（図３Ａ）の間領域に配置される。２つの平面Ｃ１，Ｃ２の一方の平面Ｃ１は電流入力端子５１を通り、他方の平面Ｃ２は電流出力端子５２を通る。
【００４０】
図４、図５に示すように、電流モニタ部２１は、負極側スイッチング素子２０の一部において、負極側スイッチング素子２０を流れる電流に比例して小さい電流が流れる部分として形成される。図４、図５では、２つの電流モニタ部２１の一方の電流モニタ部２１のみを示している。また、図４、図５で電流モニタ部２１を誇張して大きく示している。電流モニタ部２１は、隣り合うドレイン下側電極２４ｄ及びソース下側電極２４ｓを含む小部分である。電流モニタ部２１の両端、すなわち隣り合うドレイン下側電極２４ｄ及びソース下側電極２４ｓは、固定板５０に固定されたパッド５５を介して、電流検出回路１５（図１）に接続される。電流検出回路１５は、電流モニタ部２１を流れる電流の検出値から、負極側スイッチング素子２０の両端電圧を検出してコイル１３ａ（図１）を流れる電流を検出する。電流モニタ部２１は、抵抗を介して電流検出回路１５に接続してもよい。このように、電流モニタ部２１は、負極側スイッチング素子２０の一部を構成するトランジスタのソース、ドレイン間電圧を出力するものである。
【００４１】
さらに、縦積み構造の上側から見た場合において、各ダイオード要素４１ａ、４１ｂの電流方向は、横方向Ｘの内側から外側に向かう方向、すなわちアノードＡからカソードＫに向かう方向である。また、縦積み構造の上側から見た場合において、負極側スイッチング素子２０のドレイン側主電極２２ｄ及びソース側主電極２２ｓの間での電流方向も横方向Ｘの内側から外側に向かう方向である。例えば、図７において、還流ダイオード４０の一方のダイオード要素４１ａにおける電流方向は、図７の左側に向かう方向であり、ドレイン側主電極２２ｄとソース側主電極２２ｓとの間での電流方向と同じである。これにより、各ダイオード要素４１ａ、４１ｂのカソードＫを負極側スイッチング素子２０の横方向Ｘの外側に配置しやすい。これにより、ドレイン側主電極２２ｄの両側に２つのソース側主電極２２ｓが配置され、その上側に２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂが配置される構成で、カソードＫの接続部を電流入力端子５１及び電流出力端子５２から離れて配置しやすい。
【００４２】
上記のリニアソレノイド駆動装置１０によれば、リニアソレノイド１３の電流駆動時と、電流還流時において、電流モニタ部２１に流れる電流と負極側スイッチング素子２０に流れる電流の比をほぼ変化ないものにできる。従って、リニアソレノイド１３を流れる電流を検出する構成において、電流駆動時と電流還流時とにおいて電流検出回路１５の検出電流の変動を抑制できる。
【００４３】
具体的には、図３Ａに示すように、電流駆動時には、電流入力端子５１に入力された電流が負極側スイッチング素子２０を流れた後、電流出力端子５２から出力される。このとき、電流モニタ部２１は、半導体チップ１７の一端縁（図３Ａ、図３Ｂの下端）付近に配置される。この一端縁付近には各端子５１，５２も配置される。これにより、電流モニタ部２１は、各端子５１，５２に近い位置に配置される。そして、電流モニタ部２１には、図３Ａに矢印Ｐ１で示すように、電流入力端子５１及び電流出力端子５２の間で流れる電流のうち、最大に近い大きい電流が流れる。このとき、電流モニタ部２１は、電流入力端子５１及び電流出力端子５２の間の電流経路に１つのみ配置される。これにより、電流モニタ部２１に大きい電流が流れるので、電流検出回路１５における電流の検出精度を高くできる。
【００４４】
また、図３Ｂに示すように、電流還流時には、電流入力端子５１に入力された電流が負極側スイッチング素子２０を流れた後、上側に配置された還流ダイオード４０を流れてカソードＫから出力される。このとき、電流入力端子５１に入力された電流は、模式的に図３Ｂの矢印Ｐ２で示すようにカソードＫに向けて流れる。そして、電流モニタ部２１には、電流入力端子５１及びカソードＫの間で流れる電流のうち、最大に近い大きい電流が流れる。また、この場合において、電流モニタ部２１を通過する電流方向は、上側から見た場合において、図３Ａの電流駆動時における電流モニタ部２１の電流方向と略同じである。これにより、電流駆動時と電流還流時とにおける電流検出位置での電流経路が類似するので、電流入力側及び電流出力側と電流検出位置との間での配線抵抗の影響が同等になる。このため、電流駆動時と電流還流時とにおいて同じ電流が電流入力端子５１に入力された場合における電流検出回路１５の検出電流の変動を抑制できるので、電流検出の精度を向上させることができる。
【００４５】
また、リニアソレノイド１３を電子制御ブレーキシステムのアクチュエータとして用いる場合において、回生ブレーキの制御には、制動信号に応じた制動の応答性を向上させることが望まれる。そしてこの応答性を向上させる面から、リニアソレノイド１３を流れる電流を高精度で検出することが要求される。実施形態では、高精度の電流検出が可能となるので、制動の応答性を向上できる。さらに、電流駆動時または電流還流時における電流検出において、検出値の誤差を小さくするための補正を行う必要がない。
【００４６】
なお、電流モニタ部２１と電流検出回路１５の接続部、及び、負極側スイッチング素子２０及び還流ダイオード４０の接続部では、貫通電極、ワイヤボンディング、及びはんだ接合のいずれを採用してもよい。このとき、接続部の接触抵抗、配線抵抗ができるだけ小さくなる構成を採用することが好ましい。
【００４７】
図８は、比較例のリニアソレノイド駆動装置において、図２に対応する図である。図９Ａは、比較例において、図３Ａに対応する図である。図９Ｂは、比較例において、図３Ｂに対応する図である。
【００４８】
比較例では、図８に示すように、半導体チップ１７の上側から見た場合において、負極側スイッチング素子２０と還流ダイオード４２とが半導体基板１６の主面１６ａに沿う方向に分かれて配置される。また、半導体チップ１７において、還流ダイオード４２に関して負極側スイッチング素子２０と反対側に、正極側スイッチング素子１２が配置されている。還流ダイオード４２は、２つのアノードＡの間にカソードＫを配置するように一体に形成される。
【００４９】
そして、負極側スイッチング素子２０の２つのソース側主電極２２ｓと、還流ダイオード４２の２つのアノードＡとが第１導体５６で接続される。また、還流ダイオード４２のカソードＫと正極側スイッチング素子１２のドレイン側主電極１２ｄとが第２導体５７で接続される。図８では、第１導体５６は斜線部で示し、第２導体５７は砂地で示している。その他の構成は図１から図７に示した実施形態の構成と同様である。このような比較例では、図９Ａ、図９Ｂに示すように、実施形態と同様に、電流モニタ部２１が電流入力端子５１及び電流出力端子５２間の電流経路に１つのみ配置される。
【００５０】
上記の比較例において、電流駆動時と電流還流時とにおける負極側スイッチング素子２０及び還流ダイオード４２の電流の流れ状態を考える。このとき、図９Ａに示すように、電流駆動時には、電流入力端子５１に入力された電流が負極側スイッチング素子２０を流れた後、電流出力端子５２から出力される。このとき、電流モニタ部２１には、図３Ａに示した実施形態と同様に、図９Ａに矢印Ｑ１で示すように、電流入力端子５１及び電流出力端子５２の間で流れる電流のうち、最大に近い大きい電流が流れる。
【００５１】
一方、図９Ｂに示すように、電流還流時には、電流入力端子５１に入力された電流は、負極側スイッチング素子２０を流れた後、ソース側主電極２２ｓから還流ダイオード４２のアノードＡに入力され、カソードＫから出力される。このとき、電流入力端子５１に入力された電流は、模式的に図９Ｂの一点鎖線矢印Ｑ２で示すようにカソードＫに向けて流れる。このとき、還流ダイオード４２は、負極側スイッチング素子２０において、電流入力端子５１が配置される側とは反対側の他端（図９Ｂの上端）に隣り合うように配置される。このため、電流入力端子５１からソース側主電極２２ｓの他端部に向かって多くの電流経路でほぼ同じ大きさで流れ、その結果、各電流経路での電流の大きさが図９Ａの矢印Ｑ１で示す方向に流れる電流より大幅に小さくなる。これにより、電流駆動時と電流還流時とにおいて同じ電流が電流入力端子５１に入力された場合に、負極側スイッチング素子２０の電流分布が大きく異なることにより、電流検出回路１５における検出電流の変動が大きくなる。このような検出電流の変動は、電流モニタ部２１の位置に応じて大きく変化する。
【００５２】
このような比較例では、電流駆動時または電流還流時での電流検出値の誤差が許容できないほど大きくなる場合があり、その場合には、電流検出値に補正を行うことが考えられる。例えば、電流駆動時または電流還流時の電流検出値に対し、制御装置によって予め記憶させた関係式などを用いて補正する。これにより、検出値の誤差を許容範囲内に収めることができる可能性はあるが、このような補正でも電流検出精度が低下する可能性がある。実施形態ではこのような不都合を生じないので、上記の補正を行うことなく電流検出精度を向上できる。
【００５３】
なお、上記の実施形態では、負極側スイッチング素子２０が２つのソース側主電極２２ｓ（図３Ａ）を有し、還流ダイオード４０が２つのダイオード要素４１ａ、４１ｂ（図３Ａ）を有する場合を説明した。一方、負極側スイッチング素子２０がソース側主電極２２ｓ及びドレイン側主電極２２ｄをそれぞれ１つのみを有し、還流ダイオード４０がアノードＡ及びカソードＫをそれぞれ１つのみを有する構成としてもよい。例えば、図３Ａの構成において、中央平面Ｏで切断した場合における一方側（図３Ａの左側）部分のみで負極側スイッチング素子２０及び還流ダイオード４０の縦積み構造を形成してもよい。
【００５４】
また、上記では、負極側スイッチング素子２０の電流入力端子５１及び電流出力端子５２側の端部の上側に、縦積み構造で還流ダイオード４０が接続される場合を説明した。一方、負極側スイッチング素子２０において電流モニタ部２１の上側に還流ダイオード４０が配置されるのであれば、各端子５１，５２側の端部とは異なる部分の上側に、還流ダイオード４０が配置されてもよい。例えば、ドレイン側、ソース側の各主電極２２ｄ、２２ｓの長手方向（図３Ａの上下方向）の中間部において、還流ダイオード４０が縦積みされてもよい。例えば、図７に破線Ｒで示す位置に還流ダイオード４０が配置されてもよい。
【００５５】
また、上記では負極側スイッチング素子２０とリニアソレノイド１３のコイル１３ａとに対し還流ダイオード４０が並列に接続されてリニアソレノイド１３を駆動する構成を説明した。一方、正極側スイッチング素子１２とリニアソレノイド１３のコイル１３ａとに対し還流ダイオード４０が並列に接続されてリニアソレノイド１３を駆動する構成としてもよい。このとき、電流検出回路１５は、正極側スイッチング素子１２の電流モニタ部に接続され、正極側スイッチング素子１２の両端電圧を検出してコイルを流れる電流を検出する。また、還流ダイオード４０は、正極側スイッチング素子１２において電流モニタ部が配置される部分の上側に縦積み構造で重ねられる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  リニアソレノイド駆動装置、１１  一体構造、１２  正極側スイッチング素子、１２ａ  正極スイッチング要素、１２ｄ  ドレイン側主電極、１２ｓ  ソース側主電極、１３  リニアソレノイド、１３ａ  コイル、１４  駆動回路、１５  電流検出回路、１６  半導体基板、１６ａ  主面、１７  半導体チップ、１８  電源、１９  グランド、２０  負極側スイッチング素子、２１  電流モニタ部、２２ｄ  ドレイン側主電極、２２ｓ  ソース側主電極、２４ｄ  ドレイン下側電極、２４ｓ  ソース下側電極、２６ｄ  ドレイン接続電極、２６ｓ  ソース接続電極、４０  還流ダイオード、４１ａ，４１ｂ  ダイオード要素、４２  還流ダイオード、５０  固定板、５１  電流入力端子、５２  電流出力端子、５３  入力側導電部材、５４  出力側導電部材。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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