JP3513063B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

内燃機関用点火装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火コ
イルを駆動するための内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の内燃機関の点火コイルを駆動
するスイッチング素子として、近年、バイポーラパワー
トランジスタに代わってＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ）が提案されている。
【０００３】ＩＧＢＴは、ＦＥＴ（電界効果型トランジ
スタ）の構造が追加され電圧駆動型となっているため、
電流駆動型のバイポーラパワートランジスタに比べて微
小電流で駆動することができ、付加機能である過電流防
止用（ＩＧＢＴ保護用）の電流制限回路規模を小形化す
ることができ、ＩＧＢＴと電流制限回路とを一つのチッ
プ上にコンパクトに形成できる利点がある。
【０００４】内燃機関用点火装置（イグナイタ）とし
て、ＩＧＢＴと過電流防止用電流制限回路とを一つにし
たチップ（いわゆる「インテリジェント型ＩＧＢＴチッ
プ」と称されることもある）は、特開平１０−７７９４
０号公報で開示されるように、点火パワー系の標準的な
パッケージングであるＴＯ−２２０タイプのパッケージ
ング体に内蔵され、このパッケージング体が点火コイル
の装置の中に実装されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】（１）この種の点火コ
イル装置は、点火時にノイズが発生しこれが電源線にの
ってラジオノイズとなるために、顧客要求仕様によって
は、電源とグランド間にラジオノイズを防止するための
コンデンサを組み入れることが要求されている。
【０００６】従来、ラジオノイズ防止用のコンデンサ
は、点火駆動回路を収容するイグナイタケースの外部に
取り付けたり、特開平１０−１４９９３４号公報に開示
されるように、イグナイタケース内に点火駆動回路の基
板と別個に配置している。後者の場合には、イグナイタ
ケースに設けた外部接続用のコネクタ端子のうち１次電
流，２次電流用の電源端子及びグランド端子を構成する
フレームにリード付のコンデンサをはんだ付けなどで接
続している。
【０００７】（２）また、別の顧客要求仕様によって
は、過電流防止用の電流制限機能のみばかりでなく、自
己保護回路、例えば、点火信号の入力時間が異常に長く
なったような場合に、点火駆動回路自身が、破壊しない
時間内で電流を遮断するいわゆるセルフシャットオフ機
能などを組込んだ多機能なイグナイタを要求されてい
る。
【０００８】従来は、これらの付加的機能を有する回路
（例えば過電流防止用電流制限回路、自己保護回路等）
を形成する場合には、抵抗体などを厚膜印刷基板で形成
し、その基板上にモノリシックＩＣ・コンデンサなどを
搭載することが考えられていた。このようにすると、Ｉ
ＧＢＴチップ＋モノリシックＩＣと２つの半導体素子を
使用することになり、コスト的に高くなる。
【０００９】一方、ＩＧＢＴと上記した付加的機能を有
する回路（モノリシックＩＣ）とを１チップ（半導体チ
ップ）に集約的に組み込むことも可能であり、このよう
にすれば、多機能化を図ったインテリジェント型チップ
を製作することができる。
【００１０】しかし、上記した自己保護回路等は、バッ
テリ電源から電源抵抗を介して必要な電源を確保して作
動するいわゆる電源供給型回路であるため、このような
回路をＩＧＢＴと共に１チップに組み込んだ場合には、
チップへの電源の供給が必要となる（なお、ＩＧＢＴや
電流制限回路だけのように電源供給型回路がない場合に
は、チップには信号取り入れと１次電流の通電だけで済
み、バッテリ電源から電源抵抗を介して電源を確保する
回路が不要である）。
【００１１】内燃機関の電源ラインには各種のノイズ・
サージが重畳している。したがって、電源供給型回路を
ＩＧＢＴと共に１チップ化した場合には、これらのノイ
ズ等からチップを保護する必要がある。そのために、電
源回路を保護するためのコンデンサ，抵抗などを必要と
する。半導体チップにこれらの保護用のコンデンサ・抵
抗を組込むと、非常にチップサイズが大きくなる。
【００１２】特にコンデンサの場合は、ラジオノイズ防
止用やサージ吸収用のコンデンサ容量としては、１万ｐ
Ｆ以上の容量が必要である。半導体チップにコンデンサ
を形成しようとすると、５ｍｍ角程度のチップ上にコン
デンサのみを形成したとしても、数千ｐＦ以下程度の容
量しか確保することができない。チップサイズにコスト
がほぼ比例する半導体素子上に電源回路保護用のコンデ
ンサ・抵抗を組込むことは、コストが非常に高くなり現
実的でない。
【００１３】（３）また、点火コイルの付加機能を実現
するため、その他の電子部品を組込んだ電子回路を点火
装置の中に組込む要求もある。電子部品及びそれを組込
んだ回路基板の電子装置と点火駆動回路を別々に点火コ
イルに実装すると、点火コイルの組立コストが高くな
る。
【００１４】本発明の目的は、上記したような種々の課
題を解決して、コンパクトで実装性に優れ、組立作業の
簡便化，自動化に貢献でき、低コスト化を図り得る内燃
機関用点火装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の基本的構成は次の通りである。
【００１６】（１）内燃機関用の点火コイルのスイッチ
ング素子としてＩＧＢＴを使用し、前記ＩＧＢＴとその
過電流防止用電流制限回路とを一つの半導体チップに形
成し、この半導体チップ（いわゆるインテリジェント型
チップ）とラジオノイズ防止用コンデンサとを外部入出
力端子を有する一つのパッケージング体の中に内蔵した
ものを提案する。
【００１７】前記パッケージング体は、例えば、エポキ
シ樹脂によるトランスファモールドである。
【００１８】（２）もう一つは、前記ＩＧＢＴ，過電流
防止用電流制限回路の他に電源供給型回路を、その電源
抵抗を除いて一つの半導体チップに集約し、この半導体
チップ，電源抵抗とラジオノイズ防止・サージ吸収用コ
ンデンサとを外部入出力端子を有する一つのパッケージ
ング体の中に内蔵したものを提案する。
【００１９】（３）もう一つは、上記同様に点火コイル
のＩＧＢＴと過電流防止用電流制限回路とを一つの半導
体チップに集約し、この半導体チップとエンジンコント
ロールユニット接続確認用のツェナダイオードとを外部
入出力端子を有する一つのパッケージング体の中に内蔵
したものを提案する。
【００２０】なお、これらの作用，効果に関しては、次
の実施の形態の項で詳述する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。
【００２２】図１は本発明の第１の実施例に係わる内燃
機関用点火装置の回路図、図２は上記実施例の点火装置
におけるパッケージング体の平面図及び断面側面図、図
３は上記パッケージング体を実装した点火装置の一例を
示す縦断面図、図４はその上面図（ただし絶縁樹脂１１
８の注入前の上面図）である。
【００２３】図３，４の点火装置１は、内燃機関の各点
火プラグに直結されて使用される独立点火形の点火装置
であり、点火コイル部２及びその点火駆動回路３を一体
化した点火ユニットを本体とするが、本発明の適用対象
はこれに限定されるものではない。
【００２４】まず、図３，４を用いて、点火装置１の全
体概要について説明する。
【００２５】点火装置１のうち、コイル部２は、円筒の
コイルケース１００内に、内側から順にセンタコア１１
０，２次ボビン１１１，２次コイル２ｂ、１次ボビン１
１３，１次コイル２ａを同心状に配置し、コイルケース
１００の外周にサイドコア１１５を配置し、このサイド
コア１１５とセンターコア１１０により磁気回路を構成
している。
【００２６】コイルケース１００の上部には、点火駆動
回路（半導体チップ）３のモジュールを収容するケース
（以下、イグナイタケースと称する）１０１が取付けら
れている。
【００２７】イグナイタケース１０１には、外部接続用
コネクタ端子５２〜５３及び点火コイル接続用の端子５
１がインサート成形されている。インサート成形とは、
樹脂モールド（ここではイグナイタケース）に部品（端
子）をモールド工程時に埋設することである。これらの
端子５１〜５３の配置態様は、インサート成形に代えて
接着等の固着方式を採用することも可能である。
【００２８】接続端子５１は、図１に示すように１次コ
イル２ａの一端とＩＧＢＴ６のコレクタ端子３１を接続
するためのもので、直接にはパッケージング体４の端子
４１と接続される。
【００２９】コネクタ端子５２は、点火信号ＩＧの入力
用のコネクタ端子である。点火信号は、図示されないエ
ンジンコントロールユニットから送られてくる。
【００３０】コネクタ端子５３は、ＩＧＢＴ６のエミッ
タ側に接続されるグランド端子（ＧＮＤ）、コネクタ端
子５４はバッテリ電源ＶＢに接続されて電源端子となる
ものである。
【００３１】これらの端子５２〜５４は、パッケージン
グ体４の対応の外部入出力端子４２〜４４に接続され
る。このうち、電源用のコネクタ端子５４は、図４に示
すように１次コイルの一端２ａ′と２次コイル２ｂの一
端にも接続される。
【００３２】イグナイタケース１０１及びコイルケース
１１５内には、絶縁用にエポキシ樹脂１１８が注入さ
れ、コイル部材の電気的な絶縁が図られている。
【００３３】ラジオノイズ防止用コンデンサ５は、後述
するようにパッケージング体４に内蔵されるが、基本的
には電源ラインとグランドの間に接続される。ラジオノ
イズ防止用コンデンサ５は、ノイズ発生源であるコイル
近傍に設置されるため、ノイズ防止に効果的である。
【００３４】１１６は点火プラグ装着用のキャップで、
このキャップに点火プラグ（図示せず）を装着すると、
ばね端子１１７を介して点火プラグが電気的に接続され
る。
【００３５】本発明の適用対象とする点火駆動回路モジ
ュールは点火コイルケース内に収容するように設定して
もよい。
【００３６】図１の回路構成は、図３の点火装置１の構
成に相当するものであり、１点鎖線の枠で示すように、
点火装置の部品の単位を系統化している。このうち、点
火駆動回路３を構成するＩＧＢＴ６及び過電流防止用の
電流制限回路７は、一つの半導体チップ３によって集約
的に形成されている。
【００３７】８はＩＧＢＴ６に流れる電流を検出するた
めの抵抗であり、電流制限回路７はこの電流検出値を入
力して、ＩＧＢＴ６に過電流が流れないように点火信号
ＩＧの信号レベルをコントロールしている。２０は点火
プラグである。
【００３８】本例では、上記半導体チップ（インテリジ
ェント型チップ）３及びラジオノイズ防止用コンデンサ
５を、外部入出力端子４１〜４４を有するパッケージン
グ体４に内蔵する。
【００３９】図２に上記パッケージング体４の一例、す
なわち、インテリジェント型チップ３とラジオノイズ防
止用コンデンサ５の実装状態を示した図である。
【００４０】パッケージング体４は、エポキシ樹脂によ
るトランスファモールドであり、このトランスファモー
ルドに前記半導体チップ３，ラジオノイズ防止用コンデ
ンサ５，外部入出力端子４１〜４４がインサート成形さ
れている。
【００４１】上記外部入出力端子は、図１に示すよう
に、ＩＧＢＴ６のゲート側に接続される点火信号入力端
子４２，コレクタＣ側に接続されるコレクタ端子４１，
エミッタ側に接続されるグランド端子４３の他に、ラジ
オノイズ防止用コンデンサ５の専用端子でバッテリ電源
の（＋）側に接続するためのバッテリ電源端子４４が追
加されており、この電源端子４４とグランド端子４３と
の間にラジオノイズ防止用コンデンサ５が接続されてい
る。この接続は、導電性接着剤やはんだ付けによる接合
により行われる。
【００４２】ＩＧＢＴ６及び電流制限回路７は、それ自
身に専用の電源供給回路を設ける必要がなく、したがっ
て、本来はパッケージング体４に電源端子４４は必要と
しないが、ここでは、パッケージング体４にラジオノイ
ズ防止用コンデンサ５を組み込めるようにするために、
電源端子４４を追加している。これにより、パッケージ
ング体４に内蔵した上記コンデンサ５を電源線（＋側）
とグランドの間に接続することが可能になる。
【００４３】外部入出力端子４１〜４４は、銅等のリー
ドフレームで構成されている。このうち、コレクタ端子
４１を構成するリードフレームは、チップ３を搭載する
ベースフレーム４１′と一体に成形されている。ベース
フレーム４１′上には、チップ３が導電性接着剤やはん
だ付け等で搭載され、ベースフレーム４１´を介してリ
ードフレーム４１とチップ３におけるＩＧＢＴ６のコレ
クタ端子３１（図１に示す）とがチップ３の裏側で電気
的に接続されている。
【００４４】パッケージング体４の外部入出力端子のう
ち、点火信号入力端子４２は、チップ３の信号入力部
（ゲート）３２にワイヤボンディング６２を介して接続
され、一方、グランド端子４３は、チップ３のグランド
端子（エミッタ）３３にワイヤボンディング６３で接続
され、これらのワイヤボンディングを含み、チップ３，
コンデンサ５及び外部入出力端子４１〜４４が、エポキ
シ系樹脂によるトランスファモールドでパッケージング
化されている。
【００４５】パッケージングに使用するエポキシ系樹脂
は、硬化後の物性値として、線膨張係数については内蔵
するコイル部品の線膨張係数に近づけるのが好ましく、
そのため、内蔵するコイル部品の線膨張係数のうちほぼ
最小・最大となる３ｐｐｍ／℃から１７ｐｐｍ／℃の間
で選択するのが信頼性を確保することができる。本実施
例では、その最適例とし線膨張係数が、８×１０~6／℃
〜１６×１０~6／℃とした。
【００４６】また、エポキシ系樹脂のガラス点転移温度
は、インテリジェント型チップ３の動作保証温度である
ジャンクション温度１５０℃以上に設定することで、信
頼性を確保することができる。
【００４７】図５に、本実施例に係わるパッケージング
体（点火駆動回路モジュール）４の製造工程の一部を示
す。
【００４８】図５の左図に示すように、外部入出力端子
（リードフレーム）４１〜４４及びベースフレーム（チ
ップ搭載ベース）４１′は、フレーム４０を打ち抜きし
たもので、始めはつながっている。この状態で、インテ
リジェント型ＩＧＢＴチップ（半導体チップ）３の装
着、コンデンサ５の装着、ワイヤボンディング６２，６
３等を行い、その後、エポキシ系樹脂４によるトランス
ファモールドで一体化しパッケージング体を構成する。
その後、リードフレーム間を接続している不要部分を符
号Ａ，Ｂ等で示すように切断する。それにより、図５の
右図に示すように各端子を独立させて、最終的なパッケ
ージング体（点火駆動回路モジュール）４が得られる。
【００４９】なお、このような点火駆動回路モジュール
の製作工程は、点火コイルの部品を組み込む前工程にお
いて、ほとんど自動化することが可能である。
【００５０】本実施例によれば、次のような作用，効果
を奏する。
【００５１】点火コイルの通電遮断時に生じるラジオ
ノイズ発生を効果的に防止する。
【００５２】１チップ（ＩＧＢＴ，過電流防止用電流
制限回路を含む点火駆動回路）３とラジオノイズ防止用
コンデンサ５とを、点火装置全体の組立ての前工程で予
め一つにパッケージ化することができるので、このパッ
ケージング体４をイグナイタケース１０１に入れ、その
外部入出力端子４１〜４４をイグナイタケースに設けた
対応のコネクタ端子５２〜５４や点火コイル接続端子５
１等に溶接や半田付け等で接続するだけで、点火駆動回
路の組み込みが完了する。
【００５３】したがって、個々の部品を一々点火装置本
体（例えばイグナイタケース）に組み込む必要がなくな
るので、組立て作業が非常に簡便である。
【００５４】すなわち、点火コイルの回路の組立は、パ
ッケージング体４の装着工数に端子接続作業を追加する
のみで、完了するため、組立工数低減を図ることができ
る。 また、ＩＧＢＴ，電流制限回路等をチップの小形化を
保持しつつ形成でき、コンパクトにして点火装置本体
（例えばイグナイタケース）に組み込めることができ、
実装性に優れている。
【００５５】さらに、組立の簡便に併せて点火駆動回
路モジュールのオートメーション化を促進することで、
生産性を向上させ、低コスト化を実現することができ
る。
【００５６】現在、ＩＧＢＴチップはパワー系半導体
装置の標準的パッケージであるＴＯ−２２０型へ組込ん
でいるが、本発明品もこのパッケージング形態の延長線
上で、一部形状変更することで容易に構成可能である。
【００５７】なお、上記の外部入出力端子４１〜４４の
配列は、任意であり、例えば、図６及び図７の第２の実
施例のように点火信号入力端子４２とコレクタ端子４１
の配列を変えることもできる。バッテリ電源端子４４と
グランド端子４３とは、隣り合うように配置した方、コ
ンデンサ５の接続には便利である。
【００５８】図８は本発明の第３実施例に係わる点火装
置のパッケージング体４の平面図及びその縦断面図を示
すものである。なお、図中、既述した実施例と同一符号
は同一或いは共通する要素を示す。
【００５９】本実施例と既述した実施例との相違点は、
パッケージング体４におけるラジオノイズ防止用コンデ
ンサ５の実装方式にある。
【００６０】すなわち、本実施例においても、エポキシ
樹脂によるトランスファモールド（パッケージング体）
４に、チップ（点火駆動回路モジュール）３，ラジオノ
イズ防止用コンデンサ５，外部入出力端子４１〜４４が
インサート成形されている。
【００６１】ラジオノイズ防止用コンデンサ５は、絶縁
基板７０に搭載される。本実施例では、点火信号入力端
子となるリードフレーム４２とチップ３を搭載するベー
スフレーム４２´とを一体成形してなる。基板７０上に
は、コレクタ用の中継導体７１，グランド用の中継導体
７３，バッテリ電源部ＶＢ用の中継導体７４が形成さ
れ、この基板上でコンデンサ５が中継導体７３，７４間
に接続される。
【００６２】グランド用の中継導体７３は、一端がワイ
ヤボンディング６３を介してチップ３のグランド端子
（エミッタ端子）３３と接続され、他端がパッケージン
グ体４のグランド端子４３にワイヤボンディング８３を
介して接続されている。
【００６３】電源用の中継導体７４は、一端が上記コン
デンサ５に、他端がワイヤボンディング８４を介してパ
ッケージング体４のバッテリ電源端子４４に接続されて
いる。
【００６４】コレクタ用の中継導体７１は、一端がワイ
ヤボンディング６１を介してチップ３のコレクタ端子３
１と接続され、他端がワイヤボンディング８１を介して
パッケージング体４のコレクタ端子４１と接続されてい
る。
【００６５】チップ３はベースフレーム４２´上にはん
だ等の導電性材料（図示していない）を介して接着さ
れ、ベースフレーム４２´を介してチップ３の裏面に設
けた点火信号入力端子と接続されている。
【００６６】絶縁基板７０は、セラミック系もしくはガ
ラスエポキシ系の材料で形成され、中継導体７１，７
３，７４は銅系材料等を成膜したものである。
【００６７】これらのチップ３，基板７０を近接配置
し、また、これらの部材，ワイヤボンディング６１，６
３、８１，８３，８４，ベースフレーム４２´，リード
フレーム（外部入出力端子）４１〜４４等を、エポキシ
系樹脂によるトランスファモールドでパッケージングす
ることで、点火駆動回路モジュールを構成する。
【００６８】本実施例によれば、既述した実施例と同様
の作用，効果を期待することができる。
【００６９】既述の第１，第２実施例のコンデンサ搭載
方式では、コストミニマムとなる最小限の構成を実現で
きるのに対して、本実施例では、基板を用いることで多
少コスト高になる。ただし、コンデンサ５を搭載するの
に基板を使用することにより、コンデンサの実装性，信
頼性を向上させることができる。この基板上にはその他
の付加機能を追加することも可能である。
【００７０】図９は、本発明の第４実施例に係る点火装
置の回路構成図、図１０はそれに用いるパッケージング
体の平面図、及びその断面側面図である。
【００７１】本実施例と既述した従来例との相違点は、
半導体チップ３´に、ＩＧＢＴ６，電流制限回路７の他
に自己保護回路９を形成した点にある。
【００７２】自己保護回路９は、点火コイルの１次電流
の通電時間が設定の許容時間以上にならないようにする
ために、点火信号が許容時間以上になろうとすると自動
的にそれを遮断するいわゆるシャットオフ機能を備える
ものである。
【００７３】本実施例では、自己保護回路９もチップ３
´上に形成するために、次のような配慮がなされてい
る。
【００７４】自己保護回路９は、バッテリ電源から電源
抵抗１１を介して必要な電源を確保して作動するいわゆ
る電源供給型回路である。このような回路９において、
サージ電圧の影響をなくすために、ラジオノイズ防止用
コンデンサ５にサージ吸収用コンデンサとしての機能が
働くようにコンデンサ５を、自己保護回路９における電
源抵抗１１と電源ＶＢの間から引出して、グランドＧＮ
Ｄに接続している。
【００７５】また、このようなコンデンサ５及び電源抵
抗１１は、半導体チップ３´に形成すると半導体チップ
３´の形状が著しく大形化（コストはチップの大きさに
比例する）してしまうために、チップ３´と別構成と
し、これらの部品（チップ３´，コンデンサ５，抵抗１
１）を既述したような一つのパッケージング体４に内蔵
するようにした。
【００７６】すなわち、本実施例では、図１０に示すよ
うに、エポキシ樹脂によるトランスファモールド４に、
前記半導体チップ（ＩＧＢＴ６，電流制限回路７，自己
保護回路９）３´，ラジオノイズ防止・サージ吸収用コ
ンデンサ５，電源抵抗１１，外部入出力端子４１〜４５
がインサート成形されている。
【００７７】外部入出力端子は、既述したリードフレー
ム状の点火信号入力端子４２，コレクタ端子４１，グラ
ンド端子４３のほかに電源供給型回路の電源端子４５及
びラジオノイズ防止・サージ吸収用コンデンサ５の専用
端子（バッテリ電源の＋側に接続するためのバッテリ電
源端子）４４が追加されている。このバッテリ電源端子
４４とグランド端子４３との間にはラジオノイズ防止・
サージ吸収用コンデンサ５が接続され、バッテリ電源端
子４４（ＶＢ）と電源端子４５（ＶＣＣ）との間に電源
抵抗１１が接続されることで電源回路が構成される。
【００７８】なお、電源供給型回路は、自己保護回路に
限定するものではなく、多機能化するためにチップに電
源の取り込みが必要な回路であれば、その種類を問うも
のではない。
【００７９】図１１を用いて本実施例の製造工程例を説
明する。
【００８０】外部入出力端子（リ−ドフレーム）４１〜
４５及びベースフレーム４１´は、初めに左図のように
接続している。各搭載部品３，５，１１を装着しワイヤ
ボンディング後にトランスファモールドを施し、その
後、右図に示すように、不要な端子接続部を取り除くこ
とにより、最終形態を得る。
【００８１】図１２は、図９の点火駆動回路モジュール
の別の実装例（第５実施例）を示すものであり、図１１
との相違点は、電源抵抗１１及びコンデンサ５を直接に
対応のリードフレームに接続することなく、図８の実施
例同様に絶縁基板７０上に搭載して、この基板７０をベ
ースフレーム４１´（或いは４２´）に搭載するもので
ある。
【００８２】基板７０上には、点火信号用の中継導体７
２，グランド用の中継導体７３，バッテリ電源用の中継
導体７６，電源回路用の中継導体７５が成膜され、コン
デンサ５は基板７０上の導体配線（導体膜）７６，７３
上にはんだ付けなどで接続され、抵抗１１は、基板７０
がセラミック系基板である場合は、例えば厚膜印刷によ
り中継導体７６，７５間に形成され、また、基板７０が
ガラスエポキシ系基板である場合には、例えば、チップ
状の抵抗体として、コンデンサと同様にはんだ付けなど
で基板に実装される。基板７０を使用することにより、
電気部品の接続の信頼性を高めるほかに、リードフレー
ムの端子数を図１０の実施例に対して減らすことができ
る。
【００８３】図１３は、本発明の第６の実施例に係る点
火装置のパッケージ体を示す。
【００８４】本実施例では、基本的には、第１実施例と
同様の構成をなし、ＩＧＢＴ６と過電流防止用電流制限
回路７とが一つの半導体チップ３に集約され、また、ラ
ジオノイズ防止用コンデンサ５を電源端子４４・グラン
ド端子４３間に接続しているが、さらに、エンジンコン
トロールユニット接続確認用のツェナダイオード１２が
点火信号入力端子４２とグランド端子４２間に接続さ
れ、これらの部品が外部入出力端子４１〜４４を有する
一つパッケージング体（トランスファモールド）４の中
に内蔵されている。
【００８５】このような回路構成を図１５に示す。
【００８６】ツェナーダイオード１２を設ける理由は次
の通りである。
【００８７】点火信号ＩＧは、エンジンコントロールユ
ニットから送られてくるため、そのコネクタ端子５２が
万一外れたりしていることを確認できれば、そのアクシ
デントを簡単に知ることができる。
【００８８】このコネクタの外れや信号断線等は、エン
ジンコントロールユニットから点火信号を出力した時
に、この点火信号の信号レベルが出力端子が開放されて
いる場合（コネクタが外れている場合）と、コネクタ端
子５２に接続されている場合とで、電圧降下の程度の違
いが生じれば、その信号レベルからエンジンコントロー
ルユニット側でコネクタ外れや断線の有無を判断するこ
とができる。
【００８９】しかし、点火駆動に電圧駆動型のＩＧＢＴ
６を使用した場合、その消費電流が微小であり（１ｍＡ
以下）、電圧降下が少ないために、そのままでは、上記
方式によるコネクタ外れを検出することは難しい。
【００９０】そのため、本実施例では、ツェナダイオー
ド１２を用いて点火信号ＩＧのハイレベルを３〜４Ｖの
間に設定し（なお、コネクタ外れ時の端子開放時の点火
信号すなわちエンジンコントロールユニットでの元々の
点火信号レベルは５Ｖ程度である）、これらの信号レベ
ルをエンジンコントロールユニット側で基準レベル（例
えば４．５Ｖ程度）と比較することで、コネクタ外れや
点火信号線の断線の有無を検出することができる。例え
ば、検出電圧が基準レベル以下であれば、コネクタは正
常（断線無し）、基準レベル以上であれば、コネクタ接
続に異常（断線有り）と判断する。
【００９１】本実施例では、このツェナーダイオード１
２についても、パッケージ体４に内蔵するようにした。
【００９２】本実施例においても、点火装置のコンパク
ト化，組立性及び実装性の向上，低コスト化を図ること
ができる。
【００９３】図１４は、図１３に代えてツェナダイオー
ド１２とラジオノイズ防止用コンデンサ５を基板７０に
搭載してパッケージング体４に内蔵したものであり、そ
の実装法は、既述した中継導体７２，７３，７４を利用
するものである。
【００９４】基板７０を使用した場合には、パッケージ
ング体の端子配列に自由度が生まれる。また、その他の
付加機能追加も容易である。
【００９５】例えば、前記付加機能を有する回路基板上
の回路は、点火コイルの２次コイル側の点火放電時に内
燃機関の点火プラグ部に流れるイオン電流を検出するイ
オン電流検出回路である。
【００９６】
【発明の効果】本発明によれば、点火装置の駆動回路モ
ジュール（ＩＧＢＴ，電流制限回路等）に必要な部品を
コンパクトに集約化してパッケージングすることが可能
になり、機能向上，組立て作業の簡便化，収納スペース
をさほど要さず、独立点火型点火コイルのように狭いイ
グナイタケースにも容易に組み込むことができ、しか
も、低コスト化を図りえる内燃機関用点火装置を提供す
ることができる。
【００９７】また、本発明によれば、パッケージ体を複
合型のパッケージ体にして標準化した上で、ＩＧＢＴの
みの組込みまたは複合型、両方の形態に対応することが
可能で、本イグナイタを組込むための点火コイル側の設
計の標準化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる内燃機関用点火
装置の回路図。
【図２】上記実施例の点火装置におけるパッケージング
体の平面図及び断面側面図。
【図３】上記パッケージング体を実装した点火装置の一
例を示す縦断面図。
【図４】図４は上記点火装置の上面図（ただし絶縁樹脂
１１８の注入前の上面図）。
【図５】上記パッケージング体（点火駆動回路モジュー
ル）の製造工程の一部を示す説明図。
【図６】本発明の第２の実施例に用いるパッケージング
体の平面図及び断面側面図。
【図７】上記第２実施例のパッケージング体の製造工程
を示す説明図。
【図８】本発明の第３実施例に係わる点火装置のパッケ
ージング体４の平面図及びその縦断面図。
【図９】本発明の第４実施例に係る点火装置の回路構成
図。
【図１０】第４実施例に用いるパッケージング体の平面
図及びその断面側面図。
【図１１】第４実施例の製造工程例を示す説明図。
【図１２】本発明の第５実施例に係るパッケージング体
の平面図及び断面側面図。
【図１３】本発明の第６実施例に係るパッケージング体
の平面図及び断面側面図。
【図１４】本発明の第７実施例に係るパッケージング体
の平面図及び断面側面図。
【図１５】本発明の第６及び第７実施例に係る回路図。
【符号の説明】
１…点火装置、２…点火コイル部、２ａ…１次コイル、
２ｂ…２次コイル、３…半導体チップ、４…パッケージ
ング体（点火駆動回路モジュール）、５…ラジオノイズ
防止用コンデンサ、６…ＩＧＢＴ、７…電流制限回路、
９…電流保護回路、１１…電源抵抗、１２…ツェナダイ
オード、４１〜４４…外部入出力端子。
フロントページの続き (72)発明者 小林 良一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所 自動車機器グルー プ内 (72)発明者 深津 克明 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式 会社日立カーエンジニアリング内 (56)参考文献 特開 平11−201013（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−26267（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−274142（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−159430（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−109371（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−105978（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 15/00 F02P 3/04 - 3/05 H01F 38/12 H01L 29/78

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関用の点火コイルのスイッチング素
    子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、
    「ＩＧＢＴ」という）を使用する内燃機関用点火装置に
    おいて、 前記ＩＧＢＴとその過電流防止用電流制限回路とが一つ
    の半導体チップに形成され、この半導体チップとラジオ
    ノイズ防止用コンデンサとが、外部と接続される外部入
    出力端子を有する一つのパッケージ体の中に内蔵され、 前記パーケージ体は、エポキシ樹脂によるトランスファ
    モールドであり、このトランスファモールドに前記半導
    体チップ，前記ラジオノイズ防止用コンデンサ，前記外
    部入出力端子がインサート成形されており、 前記外部入出力端子には、バッテリ電源の（＋）側と接
    続される電源端子と、前記ＩＧＢＴのエミッタ側に接続
    されるグランド端子とが含まれ、前記電源端子と前記グ
    ランド端子との間に前記ラジオノイズ防止用コンデンサ
    が接続され ていることを特徴とする内燃機関用点火装
    置。
  2. 【請求項２】前記電源端子は、前記ラジオノイズ防止用
    コンデンサの専用端子として構成されている請求項１記
    載の内燃機関用点火装置。
  3. 【請求項３】前記電源端子及び前記グランド端子の中継
    導体を形成した絶縁基板を備え、この絶縁基板は、前記
    トランスファモールドに内蔵され、前記ラジオノイズ防
    止用コンデンサは、前記絶縁基板上に前記中継導体の間
    に接続されるようにして搭載されている請求項１記載の
    内燃機関用点火装置。
  4. 【請求項４】前記半導体チップには、前記ＩＧＢＴ，そ
    の過電流防止用電流制限回路のほかに、バッテリ電源か
    ら電源抵抗を介して必要な電源を確保して作動する回路
    （以下、この回路を「電源供給型回路」と称する）が、
    前記電源抵抗を除いて形成され、前記ラジオノイズ防止用コンデンサは、前記電源供給型
    回路のサージ吸収用コンデンサを兼ねるように、該電源
    供給型回路の（＋）側の電源端子にも接続されている請
    求項１記載の 内燃機関用点火装置。
  5. 【請求項５】前記電源供給型回路は、点火コイルの１次
    電流の通電時間が設定の許容時間以上にならないように
    するために電流遮断する機能を有する自己保護回路であ
    る請求項４記載の内燃機関用点火装置。
  6. 【請求項６】前記バッテリの（＋）側に接続される電源
    端子と前記電源供給型回路の電源端子との間に前記電源
    抵抗が接続されている請求項４記載の内燃機関用点火装
    置。
  7. 【請求項７】前記バッテリの（＋）側に接続される電源
    端子，前記電源供給型回路の電源端子，及び前記グラン
    ド端子の中継導体を形成した絶縁基板を備え、この絶縁
    基板は、前記トランスファモールドに内蔵され、前記ラ
    ジオノイズ防止兼サージ吸収用コンデンサ及び前記電源
    抵抗は、前記絶縁基板上に対応の中継導体の間に接続さ
    れるようにして搭載されている請求項４記載の内燃機関
    用点火装置。
  8. 【請求項８】前記絶縁基板として、セラミック系の基板
    を使用する場合には、前記ラジオノイズ防止兼サージ吸
    収用コンデンサは、前記基板上にはんだ，導電性接着剤
    などで接続され、前記電源抵抗は、印刷による厚膜抵抗
    体もしくは前記基板上にはんだ，導電性接着剤などで固
    着されたチップ抵抗により構成され、 前記絶縁基板として、ガラスエポキシ系の基板を使用す
    る場合には、前記ラジオノイズ防止兼サージ吸収用コン
    デンサ及び前記電源抵抗は、前記基板上にはんだ，導電
    性接着剤等で接続されている請求項７記載の内燃機関用
    点火装置。
  9. 【請求項９】点火コイル及びその点火駆動回路を一体化
    した点火ユニットを本体とし、この点火ユニットが内燃
    機関の各点火プラグに接続されて使用される独立点火形
    の内燃機関用点火装置において、 前記点火駆動回路を収容するコイルケース又は該コイル
    ケースと一体化したイグナイタケースに請求項１ないし
    ８のいずれか１項記載のパッケージ体が収納され、前記
    コイルケース又はイグナイタケースには、外部接続用コ
    ネクタ端子及び点火コイル接続用の端子に前記パッケー
    ジ体の対応する外部入出力端子が接続されていることを
    特徴とする内燃機関用点火装置。
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