(57)【要約】【課題】ワイヤの本数を減らすことで品質を向上することができるイグナイタを提供する。【解決手段】チップ抵抗基板１５において保護抵抗２１とＧａｐ抵抗２２とを並列接続し、電源リード１２とチップ抵抗基板１５とを第１ワイヤ２３で接続し、チップ抵抗基板１５とＩＣチップ１６とを第２ワイヤ２８で接続する。また、ＩＣチップ１６に高周波サージをＧＮＤ２０に流す保護回路２９を設ける。これにより、Ｇａｐ抵抗２２を通過した高周波サージをＩＣチップ１６内の保護回路２９を介してＧＮＤ２０に流すことができ、Ｇａｐ抵抗２２とＧＮＤ２０とを接続するためのワイヤを廃止できる。これにより、ワイヤの本数を減らすことができ、コストも低減できる。【選択図】図１
2009144562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ワイヤ（２３）を介して電源リード（１２）と電気的に接続されており、前記第１ワイヤ（２３）を介して入力される正極性サージを吸収する保護抵抗（２１）と、前記保護抵抗（２１）に並列接続され、前記第１ワイヤ（２３）を介して入力される高周波サージを通過させるＧａｐ抵抗（２２）とを有するチップ抵抗基板（１５）と、
第２ワイヤ（２８）を介して前記チップ抵抗基板（１５）の前記保護抵抗（２１）および前記Ｇａｐ抵抗（２２）に接続され、点火コイル（１３）に電流を流して点火プラグ（１４）に放電を起こさせるためのスイッチング素子（１７）をオン／オフするものであり、前記Ｇａｐ抵抗（２２）を通過した前記高周波サージが前記第２ワイヤ（２８）を介して入力されるとオンして前記高周波サージをＧＮＤ（２０）に流すトランジスタ（３０）を有する保護回路（２９）が設けられたＩＣチップ（１６）とを備えていることを特徴とするイグナイタ。
【請求項２】
前記トランジスタ（３０）のドレインとゲートとの間にツェナーダイオード（３１）が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のイグナイタ。
【請求項３】
前記ＩＣチップ（１６）が設置され、前記ＧＮＤ（２０）に接続されるＧＮＤリード（１９）と、
前記ＧＮＤリード（１９）と前記電源リード（１２）とを接続するチップコンデンサ（３３）とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のイグナイタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源リードに入力される正極性サージおよび高周波サージからＩＣチップを保護するようにしたイグナイタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電源サージを制限する保護チップを備えた点火装置のイグナイタが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、保護チップとして、第１リードフレームの本体部に設置された基板とこの基板上に設置された一方極板および他方極板を繋ぐ保護抵抗としての抵抗体とを備えた電源サージ電圧のサージ制限部と、一方極板の突出部と小さなギャップで対向する中間極板とを備えた高周波サージのサージ吸収部とを有するものが提案されている。
【０００３】
このような保護チップでは、一方極板と電源用リードフレームとが第１のワイヤで接続され、ＧＮＤ用の第２リードフレームの本体部に実装されたＩＣチップと他方極板とが第２のワイヤで接続されており、さらに中間極板と第２リードフレームの本体部とが第３のワイヤで接続されている。これにより、電源用リードフレーム、第１のワイヤ、一方極板、抵抗体、他方極板、第２のワイヤ、ＩＣチップという経路と、中間極板、第３のワイヤ、第２リードフレームの本体部という経路が形成される。
【０００４】
そして、オルタネータ負荷の急減により生じるロードダンプなどの、波高値としては１００Ｖ程度と低いがエネルギー量の多い正極性サージが電源用リードフレームに入力されると、サージ電流は第１のワイヤおよび一方極板を介して抵抗体に入力され、この抵抗体でサージ電流が制限されると共にサージエネルギーが吸収される。これにより、ＩＣチップが保護される。
【０００５】
また、ＥＳＤ（静電気）などの数十ｋＶ程度の高周波サージが電源用リードフレームに入力されると、サージ電流は第１のワイヤを介して一方極板に入力され、一方極板の突出部、ギャップ、中間極板、および第３のワイヤを介して第２リードフレームの本体部からＧＮＤに流れる。これにより、ＩＣチップを保護すると共に、保護抵抗の破壊を防止している。
【特許文献１】特開２００６−３２４７９号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、電源用リードフレームに入力される正極性サージを保護抵抗としての抵抗体に流すため、電源用リードフレームと保護チップとを接続する第１のワイヤが必要であり、さらに電源用リードフレームとＩＣチップとを接続するため、保護チップとＩＣチップとの間を接続する第２本のワイヤが必要である。
【０００７】
また、電源用リードフレームに入力される高周波サージをＧＮＤ用の第２リードフレームの本体部に流すため、中間極板と第２リードフレームの本体部とを接続する第３のワイヤが必要である。このように、ＩＣチップおよび抵抗体を保護するためには、最低３本のワイヤが必要になっている。
【０００８】
ワイヤの本数が多いと、いずれかのワイヤが切れたときに隣のワイヤとショートしやすくなり、イグナイタとしての品質が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、ワイヤの本数を減らすことで品質を向上することができるイグナイタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１ワイヤ（２３）を介して電源リード（１２）と電気的に接続されており、第１ワイヤ（２３）を介して入力される正極性サージを吸収する保護抵抗（２１）と、保護抵抗（２１）に並列接続され、第１ワイヤ（２３）を介して入力される高周波サージを通過させるＧａｐ抵抗（２２）とを有するチップ抵抗基板（１５）と、第２ワイヤ（２８）を介してチップ抵抗基板（１５）の保護抵抗（２１）およびＧａｐ抵抗（２２）に接続され、点火コイル（１３）に電流を流して点火プラグ（１４）に放電を起こさせるためのスイッチング素子（１７）をオン／オフするものであり、Ｇａｐ抵抗（２２）を通過した高周波サージが第２ワイヤ（２８）を介して入力されるとオンして高周波サージをＧＮＤ（２０）に流すトランジスタ（３０）を有する保護回路（２９）が設けられたＩＣチップ（１６）とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
以上のように、保護抵抗（２１）とＧａｐ抵抗（２２）とを並列接続することで、Ｇａｐ抵抗（２２）とＧＮＤ（２０）とを接続するワイヤを廃止することができるので、ワイヤの本数を減らすことができる。これにより、ワイヤが切れて他のワイヤとショートしにくくなり、イグナイタの品質を向上することができる。
【００１２】
そして、電源リード（１２）に入力される正極性サージを保護抵抗（２１）によって吸収することができるので、ＩＣチップ（１６）を正極性サージから保護することができる。また、電源リード（１２）に入力される高周波サージを保護抵抗（２１）に並列に設けられたＧａｐ抵抗（２２）を介して保護回路（２９）に入力し、保護回路（２９）に設けられたトランジスタ（３０）を介してＧＮＤ（２０）に流すことができるので、高周波サージからＩＣチップ（１６）を保護することができると共に、高周波サージによる保護抵抗（２１）の破壊を防止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、トランジスタ（３０）のドレインとゲートとの間にツェナーダイオード（３１）が接続されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、トランジスタ（３０）のゲート電圧を調節することができ、どのくらいのレベルの高周波サージに対して保護回路（２９）のトランジスタ（３０）を動作させるかを調節することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、ＩＣチップ（１６）が設置され、前記ＧＮＤ（２０）に接続されるＧＮＤリード（１９）と、ＧＮＤリード（１９）と電源リード（１２）とを接続するチップコンデンサ（３３）とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、チップ抵抗基板（１５）に設けられたＧａｐ抵抗（２２）が何らかの原因で故障したとしても、チップコンデンサ（３３）を介して電源リード（１２）に入力された高周波サージをＧＮＤリード（１９）に流すことができ、ＩＣチップ（１６）を保護することができる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るイグナイタ１０を含んだ内燃機関の全体概略回路図である。また、図２は、図１に示されるイグナイタ１０の部品構成レイアウト図である。図２では、イグナイタ１０の外形となるモールド樹脂を省略してある。これらの図を参照して、本実施形態におけるイグナイタ１０について説明する。
【００２０】
図１に示されるように、バッテリ等の電源１１にイグナイタ１０の電源リード１２と点火コイル１３とが接続されている。点火コイル１３は、点火プラグ１４に当該点火プラグ１４を点火させる電流を流すものであり、図示しない一次巻線と二次巻線とで構成されている。
【００２１】
イグナイタ１０は、チップ抵抗基板１５と、ＩＣチップ１６と、ＩＧＢＴ１７とを備えている。図２に示されるように、チップ抵抗基板１５およびＩＧＢＴ１７はリードフレーム１８に搭載され、ＩＣチップ１６はＧＮＤリード１９に搭載されている。ＧＮＤリード１９は、ＧＮＤ２０に接続される。なお、図２では、イグナイタ１０の外部との間で信号のやりとりを行うリードを省略してある。
【００２２】
チップ抵抗基板１５は、正極性サージを吸収する保護抵抗２１と、高周波サージを通過させるＧａｐ抵抗２２とを有している。このチップ抵抗基板１５は、第１ワイヤ２３を介して電源リード１２と電気的に接続されており、保護抵抗２１およびＧａｐ抵抗２２が並列接続された回路形態になっている。
【００２３】
図３は、チップ抵抗基板１５のレイアウトを示した図である。この図に示されるように、基材２４の上に２つのＬ字状の導体極板２５が対抗配置されている。これによると、各導体極板２５に広さが異なる２つの間隔が設けられ、広い間隔部分に各導体極板２５を電気的に接続する保護抵抗２１が配置され、狭い間隔部分に各導体極板２５を電気的に接続するＧａｐ抵抗２２が配置されている。これら保護抵抗２１およびＧａｐ抵抗２２は、共に抵抗材が厚膜成形されたものである。
【００２４】
また、各導体極板２５の上には、上記第１ワイヤ２３や後述する第２ワイヤ２８をボンディングするための導体極板２６がそれぞれ設けられている。そして、保護抵抗２１およびＧａｐ抵抗２２全体が保護ガラス２７で覆われ、導体極板２６の一部および導体極板２５の一部および基材２４の一部も保護ガラス２７で覆われている。
【００２５】
図１に示されるＩＣチップ１６は、点火コイル１３に電流を流して点火プラグ１４に放電を起こさせるものである。具体的に、ＩＣチップ１６は、制御信号を生成してＩＧＢＴ１７に入力することによりＩＧＢＴ１７をスイッチング制御する。これにより、点火コイル１３の１次巻線への通電を行い、２次巻線に流れた電流を基に点火プラグ１４に放電を起こさせる。このようなＩＣチップ１６は、第２ワイヤ２８を介してチップ抵抗基板１５の保護抵抗２１およびＧａｐ抵抗２２に電気的に接続されている。
【００２６】
また、ＩＣチップ１６は、チップ抵抗基板１５のＧａｐ抵抗２２を通過して入力される高周波サージをＧＮＤ２０に流す保護回路２９を有している。このため、ＩＣチップ１６は、チップ抵抗基板１５を介して入力した電源１１の電圧を保護回路２９に入力し、保護回路２９を通過した電圧に基づいて動作し、上記制御を行っている。
【００２７】
図４は、保護回路２９の具体的な回路図を示したものである。この図に示されるように、保護回路２９は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０と、直列に接続された複数のツェナーダイオード３１と、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲートにバイアスをかけるための抵抗３２とを備えている。なお、ＭＯＳＦＥＴ３０は本発明のトランジスタに相当する。
【００２８】
ツェナーダイオード３１のアノードはＭＯＳＦＥＴ３０のゲートに接続され、ツェナーダイオード３１のカソードがＭＯＳＦＥＴ３０のドレインに接続されている。第２ワイヤ２８を介してＧａｐ抵抗２２からＭＯＳＦＥＴ３０のドレインに高周波サージが入力される。また、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲートとソースの間に抵抗３２が接続されており、ＭＯＳＦＥＴ３０のソースがＧＮＤ２０に接続されている。
【００２９】
このような回路構成では、ＭＯＳＦＥＴ３０のドレインに高周波サージが入力され、当該高周波サージがツェナーダイオード３１の数に応じた降伏電圧を超えると、ＭＯＳＦＥＴ３０がオンして高周波サージがドレインからソースを経てＧＮＤ２０に流れる。したがって、ツェナーダイオード３１を直列接続する数を調節することで、どのくらいの大きさの高周波サージに対して保護回路２９を動作させるかを設定することができる。
【００３０】
ＩＧＢＴ１７は、ＩＣチップ１６から入力される制御信号に応じて点火コイル１３の一次巻線への通電を行うスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１７のゲートはＩＣチップ１６に接続され、ドレインは点火コイル１３の一次巻線に接続され、ソースはＧＮＤ２０に接続されている。なお、ＩＧＢＴ１７は、本発明のスイッチング素子に相当する。
【００３１】
制御信号によってＩＧＢＴ１７へのゲート電圧の電位レベルがハイレベルになるとＩＧＢＴがオンし、点火コイル１３における一次巻線への通電が行われ、ゲート電圧の電位レベルがローレベルになるとＩＧＢＴ１７がオフし、点火コイル１３における一次巻線への通電が遮断されるようになっている。そして、一次巻線への通電に基づいて二次巻線に二次電流が流れる。この二次電流によって点火プラグ１４にて放電が起こる。
【００３２】
以上が、本実施形態に係るイグナイタ１０と内燃機関の全体構成である。なお、図２では第１ワイヤ２３および第２ワイヤ２８しか描かれていないが、実際には、ＩＧＢＴ１７とＩＣチップ１６とを接続するワイヤや、図示しない他のリードとＩＣチップ１６とを接続するワイヤ等のワイヤが設けられている。
【００３３】
次に、上記イグナイタ１０にサージが入力されたときの作動について説明する。まず、ロードダンプなどの高エネルギーを持つ１００Ｖ程度の正極性サージがイグナイタ１０の電源リード１２に入力された場合、当該正極性サージは第１ワイヤ２３、チップ抵抗基板１５の導体極板２６、導体極板２５を介して保護抵抗２１に入力される。この場合、正極性サージは保護抵抗２１で吸収され、そのエネルギーが熱に変換されて放出される。これにより、正極性サージが第２ワイヤ２８を経てＩＣチップ１６に入力されることはなく、ＩＣチップ１６が保護される。
【００３４】
他方、ＥＳＤなどの数十ｋＶ程度の高周波サージがイグナイタ１０の電源リード１２に入力された場合、当該正極性サージは第１ワイヤ２３、チップ抵抗基板１５の導体極板２６、導体極板２５を介して導体極板２５の間隔が狭い場所に設置されたＧａｐ抵抗２２に入力される。この場合、高周波サージはＧａｐ抵抗２２を通過し、導体極板２５、導体極板２６、第２ワイヤ２８を介してＩＣチップ１６の保護回路２９に入力される。
【００３５】
そして、高周波サージが図４に示される複数のツェナーダイオード３１の数に応じた降伏電圧を超える場合、ツェナーダイオード３１に電流が流れてＭＯＳＦＥＴ３０のゲート電圧の電位レベルがハイレベルになるとＭＯＳＦＥＴ３０がオンし、高周波サージがＭＯＳＦＥＴ３０のドレインからソースを経てＧＮＤ２０に流れる。これにより、高周波サージからＩＣチップ１６が保護される。また、Ｇａｐ抵抗２２に並列に保護抵抗２１が形成されているため、高周波サージは保護抵抗２１に流れることはなく、高周波サージによる保護抵抗２１の破壊を防止できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、チップ抵抗基板１５に保護抵抗２１とＧａｐ抵抗２２とを並列接続したものを設け、電源リード１２とチップ抵抗基板１５とを第１ワイヤ２３で接続し、チップ抵抗基板１５とＩＣチップ１６とを第２ワイヤ２８で接続する。また、ＩＣチップ１６に高周波サージをＧＮＤ２０に流す保護回路２９を設けることが特徴となっている。
【００３７】
これによると、Ｇａｐ抵抗２２を通過した高周波サージをＩＣチップ１６内の保護回路２９によってＧＮＤ２０に流すことができるので、Ｇａｐ抵抗２２とＧＮＤ２０とをワイヤで接続しなくて済む。これにより、ワイヤの本数を減らすことができ、コストも低減できる。また、ワイヤが切れて他のワイヤとショートしにくくなるので、イグナイタ１０の品質を向上することができる。
【００３８】
さらに、保護回路２９内でＭＯＳＦＥＴ３０のゲート−ドレイン間にツェナーダイオード３１を設けることで、どのくらいのレベルの高周波サージに対して保護回路２９を動作させるかを調節することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図５は、本実施形態に係るイグナイタ１０の部品構成レイアウト図である。この図に示されるように、ＧＮＤリード１９と電源リード１２とを接続するチップコンデンサ３３が設けられている。このチップコンデンサ３３は、Ｇａｐ抵抗としての役割を果たすものである。
【００４０】
第１実施形態で説明したように、高周波サージはチップ抵抗基板１５のＧａｐ抵抗２２を介してＩＣチップ１６の保護回路２９に入力されるが、Ｇａｐ抵抗２２が何らかの原因で故障した場合、チップコンデンサ３３に高周波サージが流れる。つまり、電源リード１２に入力された高周波サージは、チップコンデンサ３３を介してＧＮＤリード１９に流れる。これにより、ＩＣチップ１６は高周波サージから保護される。正極性サージについては、上述のように保護抵抗２１によって吸収され、ＩＣチップ１６が保護される。
【００４１】
以上説明したように、チップ抵抗基板１５に設けられたＧａｐ抵抗２２が何らかの原因で故障したとしても、チップコンデンサ３３を介して電源リード１２に入力された高周波サージをＧＮＤリード１９に流すことができ、ＩＣチップ１６を保護することができる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、保護回路２９にＭＯＳＦＥＴ３０を用いたものが示されているが、他の種類のトランジスタを用いても構わない。
【００４３】
上記各実施形態では、保護回路２９に複数のツェナーダイオード３１を用いたものが示されているが、ツェナーダイオード３１は１つでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るイグナイタを含んだ内燃機関の全体回路図である。
【図２】図１に示されるイグナイタの部品構成レイアウト図である。
【図３】チップ抵抗基板のレイアウトを示した図である。
【図４】図１に示される保護回路の具体的な回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るイグナイタの部品構成レイアウト図である。
【符号の説明】
【００４５】
１２  電源リード
１３  点火コイル
１４  点火プラグ
１５  チップ抵抗基板
１６  ＩＣチップ
１７  ＩＧＢＴ
１９  ＧＮＤリード
２０  ＧＮＤ
２１  保護抵抗
２２  Ｇａｐ抵抗
２３  第１ワイヤ
２８  第２ワイヤ
２９  保護回路
３０  トランジスタ
３１  ツェナーダイオード
３３  チップコンデンサ
【図１】
2009144562.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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