JP2019007441A

JP2019007441A - イグナイタ

Info

Publication number: JP2019007441A
Application number: JP2017125115A
Authority: JP
Inventors: 直樹樋口; Naoki Higuchi; 清隆菅野; Kiyotaka Sugano
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Hanshin Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Hanshin Ltd
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: JP6886224B2

Abstract

【課題】ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定されたリードフレームに架橋部品が接続されていても、リードフレームの被固定部がクランパーの固定部に加圧固定されて生じた応力で架橋部品がリードフレームから剥離することを効果的に保護できるイグナイタを提供する。【解決手段】モールド樹脂１００で制御回路を一体にパッケージ化したイグナイタ１は、架橋部品としてのチップ部品３ａが接続されている第１リードフレーム２１および第２フレーム２２を含み、第１リードフレーム２１には被固定部２１ａが設定され、クランパーの第１固定部６ａによって押圧固定されるが、チップ部品３ａが接続されているチップ接続部２１ｂと被固定部２１ａとの間である加圧応力作用領域２１ｃを横切るように、第１Ｖノッチ５ａと第２Ｖノッチ５ｂで構成する加圧応力緩和手段５を設けた。【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関用点火コイルに内蔵される点火装置（以下、イグナイタという）に関する。

従来、自動車のエンジンに設けられる内燃機関用点火装置の内部には、点火制御装置（ＥＣＵ）からの点火信号に基づいてイグニッションコイルに流す電流の通電・遮断を制御するイグナイタが設けられている。このイグナイタには、モールド型の半導体装置として構成されるものがある。モールド型の半導体装置は、薄板状のリードフレームにより構成したリードフレーム構造体に各種ディスクリート部品を接続して成る制御回路を、モールド樹脂で一体にパッケージ化したものである。

プリント基板を用いないで、リードフレーム構造体にディスクリート部品を接合して構成する制御回路は、モールド樹脂で封止されるまで不安定であるから、製造過程において種々の接合部が剥離して歩留まりを低下させないよう、様々な不具合に対応しなければならない。例えば、複数のリードフレームに跨がって接続されるディスクリート部品（以下、架橋部品という）は、適量のはんだや導電性接着剤で複数のリードフレームに接続されているので、接続されているリードフレームに歪みがあると、モールド型で挟み込まれたときに、リードフレームの歪みが矯正されるため、その応力が架橋部品との接合部にかかって、リードフレームから架橋部品が剥離してしまうような不具合が生じることもあった。

そこで、架橋部品が跨がる複数のリードフレームと、樹脂モールドされない補強フレームとを、それぞれ支持部で接合しておくことにより、各リードフレームには相対的に異なる歪みが生じない、すなわち、補強フレームがモールド型で矯正されると、支持部を介して複数のリードフレームも同じ状態に矯正されて、架橋部品がリードフレームから剥離してしまうような応力が生じないようにようにしたイグナイタが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−１２９９５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、樹脂モールドされない補強フレームに各リードフレームを接続しなければならないので、リードフレームによる配線構造によっては、架橋部品の接続箇所に適用できない可能性がある。特に、ボンディングワイヤの生成・固着を行うとき、クランパーの固定部により加圧固定する箇所は、ボンディングワイヤのコンタクト箇所近傍のリードフレーム内にそれぞれ設定されるので、架橋部品が接続されているリードフレームのうち、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定されたもの全てを補強フレームと接続して、架橋部品の剥離を保護する配線構造を無理なく実現することは困難である。しかも、補強フレームと各リードフレームとを接続する支持部の長さが長くなると、支持部自体が歪みの原因となってしまい、架橋部品がリードフレームから剥離することを効果的に保護できない可能性がある。

そこで、本発明は、ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定されたリードフレームに架橋部品が接続されていても、リードフレームの被固定部がクランパーの固定部に加圧固定されて生じた応力で架橋部品がリードフレームから剥離することを効果的に保護できるイグナイタの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関用の点火コイル二次側に高電圧を発生させるために、外部から供給される点火信号に応じて、点火コイル一次側に流れる一次電流の通電・遮断を制御する制御回路をモールド樹脂で一体にパッケージ化したイグナイタであって、前記制御回路は、配線構造の一部を薄板状のリードフレームにより構成したリードフレーム構造体に、各種ディスクリート部品を接続し、任意に設定されたリードフレームの被固定部をクランパーの固定部により加圧固定してボンディングワイヤの生成・固着を行うことで構成し、前記制御回路には、少なくとも、複数の接続部を備えるディスクリート部品であって、複数のリードフレームに跨がって各接続部が接続される架橋部品と、前記架橋部品の少なくとも１つの接続部が接続される第１リードフレームと、前記架橋部品の他の接続部が接続される第２リードフレームと、を含み、前記ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定された第１リードフレームおよび／または第２リードフレームには、架橋部品の接続部と被固定部との間に加圧応力緩和手段を設けたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のイグナイタにおいて、前記加圧応力緩和手段は、架橋部品の接続部と被固定部との間を横切るように設けた複数の応力緩和溝であることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載のイグナイタにおいて、前記加圧応力緩和溝は、開口面から奥に向かって狭くなる、断面Ｖ字状のＶノッチであることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、前記請求項３に記載のイグナイタにおいて、前記Ｖノッチの深さＴｖは、リードフレームの厚さＴに対して、０．５５Ｔ以上としたことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、前記請求項３又は請求項４に記載のイグナイタにおいて、前記Ｖノッチは、リードフレーム構造体の型抜き工程において、同時に形成するようにしたことを特徴とする。

本発明に係るイグナイタによれば、第１リードフレームおよび／または第２リードフレームには、架橋部品の接続部と被固定部との間に加圧応力緩和手段を設けたので、第１リードフレームおよび／または第２リードフレームの被固定部がクランパーの固定部に加圧固定されて生じた応力によって、架橋部品がリードフレームから剥離することを効果的に保護できる。

（ａ）は、リードフレーム構造体が連続形成されたリードフレームストリップの平面図である。（ｂ）は、リードフレーム構造体の平面図である。（ｃ）は、リードフレーム構造体に各種ディスクリート部品とボンディングワイヤを形成した制御回路の平面図である。（ａ）は、ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部によりリードフレームを加圧固定した制御回路の平面図である。（ｂ）は、図２（ａ）における領域ＩＩＢの拡大図である。（ａ）は、図２（ｂ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の概略矢視断面図である。（ｂ）は、図３（ａ）においてクランパーが加圧した状態の説明図である。（ｃ）は、Ｖノッチを下面側に設けてなる加圧応力緩和手段の説明図である。

以下に、本発明に係るイグナイタの実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ｃ）に示すように、イグナイタ１は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いたモールド樹脂１００（図１（ｃ）中、破線で示す）で制御回路を一体にパッケージ化したもので、封止される制御回路は、配線構造を薄板状のリードフレーム２により構成したリードフレーム構造体２００に、各種ディスクリート部品（例えば、チップ部品３ａ、半導体部品３ｂなど）およびボンディングワイヤ（例えば、太線ワイヤ４ａ、細線ワイヤ４ｂなど）を接続して成る。また、ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定されたリードフレーム２には、加圧応力緩和手段５（後に詳述）を設けてある。

リードフレーム構造体２００は、銅ケーク等の金属材料を一定厚の金属板に加工し、抜き金型で金属板を打ち抜き形成したもので、例えば、図１（ａ）に示すリードフレームストリップ３００のように、複数のリードフレーム構造体２００が整列配置された状態で送り出されながら、種々の加工工程が行われ、個別に切り離されて行く。すなわち、上記のように一定厚さの金属板より形成されたリードフレーム２は、全て同じ厚さＴの板材として形成される。

図２（ａ）に示すのは、制御回路の製造過程にて太線ワイヤ４ａあるいは細線ワイヤ４ｂを生成・固着するとき、クランパーの第１固定部６ａと第２固定部６ｂとで、任意に設定された固着箇所を加圧固定している状態である。ここで、クランパーの第１，第２固定部６ａ，６ｂにより固定されているリードフレームを第１リードフレーム２１とし、この第１リードフレーム２１に接続されている架橋部品としてのチップ部品３ａが接続されている他方のリードフレームを第２リードフレーム２２とする。これら第１，第２リードフレーム２１，２２を含む領域ＩＩＢを拡大して示したのが図２（ｂ）である。

クランパーの第１固定部６ａによって加圧固定される被固定部２１ａが設定された第１リードフレーム２１において、架橋部品であるチップ部品３ａが接続されているチップ接続部２１ｂと被固定部２１ａは、加圧応力作用領域２１ｃを介して臨む近傍にある。例えば、被固定部２１ａがクランパーの第１固定部６ａによって下方（チップ部品３ａが取り付けられていない側）へ押圧されたとき、チップ接続部２１ｂ側も下方へ押し下げようとする応力が加圧応力作用領域２１ｃを介して作用することとなる。この応力に対して、第１リードフレーム２１とチップ部品３ａとの接着力が耐えきれないと、第１リードフレーム２１からチップ部品３ａが剥離することとなる。

そこで、本実施形態に係るイグナイタ１においては、第１リードフレーム２１の加圧応力作用領域２１ｃを横切るように加圧応力緩和手段５を設けた。加圧応力緩和手段５は、第１リードフレーム２１の上面側（チップ部品３ａが取り付けられている側）に設けた第１Ｖノッチ５ａと第２Ｖノッチ５ｂで構成する（図３（ａ）を参照）。第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂは、開口面から奥に向かって狭くなる断面Ｖ字状の応力緩和溝で、その深さＴｖは、リードフレーム２の厚さＴを基準として０．５５Ｔ以上に設定しておく。かくすれば、被固定部２１ａがクランパーの第１固定部６ａによって下方へ押圧されるなどして、チップ接続部２１ｂ側を下方へ押し下げようとする応力は、第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂによって緩和され、チップ部品３ａが第１リードフレーム２１から剥離することを効果的に保護できる。

例えば、第１，第２リードフレーム２１，２２の下面と定置面との間に距離Ｌｅだけ浮き上がるような歪みが生じていた状態で、クランパーの第１固定部６ａによって第１リードフレーム２１の被固定部２１ａが定置面まで押圧された場合（図３（ｂ）を参照）、第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂの変形によって、チップ接続部２１ｂ側を下方へ押し下げる応力が緩和され、チップ部品３ａが第１リードフレーム２１から剥離することを効果的に保護できる。

なお、加圧応力緩和手段５としての機能はＶ字状の応力緩和溝に限らず、溝の内側面がほぼ並行に窪んだ断面Ｕ字状の応力緩和溝を用いて形成しても、同様の加圧応力緩和が可能である。しかしながら、Ｖ字状溝の第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂであれば、型抜き工程において同時にＶ字状溝を形成することができるので、別途作業工程を追加して加圧応力緩和手段５を形成する手間がかからない。よって、第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂによる加圧応力緩和手段５を適用すれば、製造工程の効率化および加工費用の低減化が可能な点で有利となる。

また、応力緩和手段５としては、二条の応力緩和溝に限らず、三条以上のＶノッチ等をほぼ平行に形成するようにしても良い。Ｖノッチ等の応力緩和溝の条数が多ければ、それだけ、各応力緩和溝の変形量を少なく抑えて応力を緩和することが可能になる。ただし、応力緩和手段５としての応力緩和溝の条数が多いと、それだけ第１リードフレーム２の物理的強度が低下する。同様に、第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂの深さＴｖも０．５５Ｔよりも極端に深くすると、第１，第２Ｖノッチ５ａ，５ｂが変形しやすくなって応力を緩和し易くなる反面、それだけ第１リードフレーム２の物理的強度が低下する。そこで、必要とされる応力緩和機能を考慮しつつも、第１リードフレーム２１の物理的強度が損なわれない範囲で、応力緩和手段５としての応力緩和溝の適切な条数および深さを設定することが望ましい。

さらに、応力緩和手段５は、第１リードフレーム２１の上面側（チップ部品３ａが取り付けられている側）へ設ける場合に限らず、下面側（チップ部品３ａが取り付けられていない側）へ設けるようにしても良い。図３（ｃ）に示すように、クランパーの第１固定部６ａによって第１リードフレーム２１の被固定部２１ａが定置面まで距離Ｌｅだけ押圧された場合、下面側に設けた応力緩和手段５′たる第１，第２Ｖノッチ５ａ′，５ｂ′の変形によって、チップ接続部２１ｂ側を下方へ押し下げる応力が緩和され、チップ部品３ａが第１リードフレーム２１から剥離することを効果的に保護できる。

上述した応力緩和手段５は、第１リードフレーム２１のみに設けるものとしたが、架橋部品であるチップ部品３ａが接続されている他方の第２リードフレーム２２にも、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定されていれば、第２リードフレーム２２に対しても応力緩和手段５を設けるようにする。かくすれば、第１リードフレーム２１側の被固定部２１ａがクランパーの固定部により固定された場合でも、第２リードフレーム２２側の被固定部がクランパーの固定部により固定された場合でも、チップ部品３ａが第１，第２リードフレーム２１，２２から剥離することを効果的に保護できる。

以上、本発明に係るイグナイタの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

１イグナイタ
２リードフレーム
２１第１リードフレーム
２２第２リードフレーム
３ａチップ部品
５応力緩和手段
５ａ第１Ｖノッチ
５ｂ第２Ｖノッチ
１００モールド樹脂
２００リードフレーム構造体

Claims

内燃機関用の点火コイル二次側に高電圧を発生させるために、外部から供給される点火信号に応じて、点火コイル一次側に流れる一次電流の通電・遮断を制御する制御回路をモールド樹脂で一体にパッケージ化したイグナイタであって、
前記制御回路は、配線構造の一部を薄板状のリードフレームにより構成したリードフレーム構造体に、各種ディスクリート部品を接続し、任意に設定されたリードフレームの被固定部をクランパーの固定部により加圧固定してボンディングワイヤの生成・固着を行うことで構成し、
前記制御回路には、少なくとも、
複数の接続部を備えるディスクリート部品であって、複数のリードフレームに跨がって各接続部が接続される架橋部品と、
前記架橋部品の少なくとも１つの接続部が接続される第１リードフレームと、
前記架橋部品の他の接続部が接続される第２リードフレームと、
を含み、
前記ボンディングワイヤの生成・固着に際して、クランパーの固定部により加圧固定される被固定部が設定された第１リードフレームおよび／または第２リードフレームには、架橋部品の接続部と被固定部との間に加圧応力緩和手段を設けたことを特徴とするイグナイタ。
前記加圧応力緩和手段は、架橋部品の接続部と被固定部との間を横切るように設けた複数の応力緩和溝であることを特徴とする請求項１に記載のイグナイタ。
前記加圧応力緩和溝は、開口面から奥に向かって狭くなる、断面Ｖ字状のＶノッチであることを特徴とする請求項２に記載のイグナイタ。
前記Ｖノッチの深さＴｖは、リードフレームの厚さＴに対して、０．５５Ｔ以上としたことを特徴とする請求項３に記載のイグナイタ。
前記Ｖノッチは、リードフレーム構造体の型抜き工程において、同時に形成するようにしたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のイグナイタ。