JPH1137022A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

内燃機関用点火装置

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JPH1137022A
JPH1137022A JP9198182A JP19818297A JPH1137022A JP H1137022 A JPH1137022 A JP H1137022A JP 9198182 A JP9198182 A JP 9198182A JP 19818297 A JP19818297 A JP 19818297A JP H1137022 A JPH1137022 A JP H1137022A
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internal combustion
pad
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祐一 鹿志村
Ryoichi Kobayashi
良一 小林
Takashi Ito
太加志 伊藤
Katsuaki Fukatsu
克明 深津
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Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤボンディングエリア時に、ボンディング
エリアまたはボンディングパッドまたは相当手段の下部
及びその近辺の素子に応力がかかりがちであった。 【解決手段】少なくとも1回以上の工程で、少なくとも
ワイヤボンディングエリアまたはパッドまたは相当手段
の厚みを厚くした。 【効果】生産性が向上しかつ信頼性の高い、内燃機関点
火装置の提供が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用点火装
置に係わり、特に、スイッチング素子の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体スイッチング素子を自動車内燃機
関用点火装置に用いた例として、特開平7−77149号があ
る。前記公開公報は、半導体スイッチング素子としてI
GBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)を使用
しているが、IGBTと外部回路,端子またはそれらに
相当するものとを接続するワイヤボンディングのボンデ
ィングパッドまたはボンディングエリアについての説明
はない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】IGBTのゲートワイ
ヤボンディングエリアまたはパッドまたは相当手段の下
部及びその近辺と、エミッタワイヤボンディングエリア
またはパッドまたは相当手段の下部及びその近辺には、
トランジスタを構成するアクティブエリアまたはIGB
Tとして動作するチャンネルが存在している。従って、
IGBTと外部回路,端子またはそれらに相当するもの
を接続するワイヤボンディング時に、ボンディングエリ
アまたはボンディングパッドまたは相当手段の下部及び
その近辺の素子に応力がかかりがちで、ワイヤボンディ
ング装置のボンディングパワーをワイヤが剥がれない程
度にさげて接続していた。しかし、最近の自動車部品に
要求される長寿命化をはかるためには、ボンディング時
のパワーを上げてワイヤを接続する必要があり、IGB
Tのボンディングエリアまたはパッドまたは相当手段の
下部及びその近辺の素子にダメージを与える可能性があ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、FET(電界効果トランジスタ)やIGBT等の半
導体スイッチング素子と外部回路,端子またはそれらに
相当するものを接続する、少なくともワイヤボンディン
グエリアまたはパッドまたは相当手段の厚みを厚くし、
また少なくとも1回以上の工程で行う。
【0005】さらに、ワイヤボンディングするエリアま
たはパッドまたは相当手段を、2回の工程で設ける場合
は、1回目と2回目の厚さを同じにするかまたは変え
る。また、ワイヤボンディングするエリアまたはパッド
または相当手段の大きさまたは寸法を、1回目と2回目
で同じにするかまたは変えて行う。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に、内燃機関用点火装置の一
構成例を示す。1はECU、2は点火装置、3は点火コ
イル、4は点火プラグを示す。ECU1の出力段は、P
NPトランジスタ9,NPNトランジスタ10,抵抗1
1より構成され、CPU8により算出された適正な点火
タイミングでトランジスタ9,10をON,OFFし、
点火装置にHIGH,LOWのパルスを出力する。点火
装置2はFETやIGBT等の半導体スイッチング素子
5、とハイブリッドIC13に実装された電流検出用負
荷6,電流制御回路7、および入力抵抗12より構成さ
れ、ECU1の出力信号がLOW→HIGHで、FET
やIGBT等の半導体スイッチング素子5は通電を開始
し、HIGH→LOWで遮断することにより、FETや
IGBT等の半導体スイッチング素子5のコレクタ部に
300〜700Vの高電圧を発生する。
【0007】図2に、内燃機関用点火装置の他の構成例
を示す。図1との違いは、半導体スイッチング素子5に
FETを使用した例である。
【0008】図3に、半導体スイッチング素子5のひと
つであるIGBTの等価回路を示す。14はコレクタ、
15はゲート、16はエミッタである。ゲート信号入力
部はエンハスメント型N−MOSトランジスタで構成さ
れ、電流が流れる部分はPNPNの構造となっている。
【0009】図4に、半導体スイッチング素子5のひと
つである、IGBTの基本構造を示す。実際の部品は、
本構造のセルが数万個チップ上に形成されていて、その
中の1セルを抜き出したものである。17はコレクタ配
線、18は(相当手段)エミッタ配線(アルミなど)、
19は(相当手段)ゲート配線(アルミなど)である。
20はゲートと外部配線をボンディングするゲートボン
ディングエリア、21はエミッタと外部配線をボンディ
ングするエミッタボンディングエリアであり、少なくと
もその下部のアルミの厚みは2〜5μm程度である。2
2はP+ ベース層、23はN- 層、24はP層、25,
39はN+ 層、26は酸化膜である。ゲートの入力電圧
がN−MOSトランジスタのスレッシュホールド以上に
なるとPベース層にNチャンネル27が形成され、P+
コレクタ,N- ,Nチャンネル,N+ エミッタのルート
で通電し、スレッシュホールド以下ではNチャンネルは
消滅し遮断状態となる。本構造において、ゲートをボン
ディングするゲートボンディングエリア20及びエミッ
タをボンディングするエミッタボンディングエリア21
の下部または近辺には、トランジスタを構成する素子ま
たはIGBTとして動作するチャンネルが存在してお
り、ワイヤボンディング時の応力により素子にダメージ
を与え、甚だしい場合には、素子破壊に到る可能性があ
る。
【0010】図5に本発明の一実施例を示す。半導体ス
イッチング素子5のひとつである、IGBTの基本構造
は、図3の構造と同一であるが、少なくともワイヤボン
ディングエリア下のパッド(ゲートアルミ配線及びエミ
ッタアルミ配線)または新たに設けられた相当手段(導
電性(例えばアルミなどの金属)の層など)の厚みを厚
く(5〜10μm)する構造としている。本実施例で
は、少なくともゲートボンディングエリア20の下のゲ
ート配線31(アルミ)または相当手段19を、2層
(2回の工程で作る)としているが、1層(1回の工
程)で前記の5〜10μmの厚みとする構造としても良
い。また同様に、少なくともエミッタボンディングエリ
ア21の下のエミッタ配線30(アルミ)または相当手
段18を2層としているが、1層で前記の5〜10μm
の厚みとする構造としても良い。さらに、少なくともエ
ミッタボンディングエリア21の下とゲートボンディン
グエリア20下のエミッタ配線30またはゲート配線3
1または相当手段18または19を2層以上(2回以上
の工程で作る)としても良い。この場合には、1層当り
の厚さを小さく形成することも可能になる。
【0011】図6は、本発明の他の実施例で、図5のエ
ミッタボンディングエリア21の部分の拡大である。エ
ミッタボンディングエリア21の下のパッド(エミッタ
配線30(アルミ))または相当手段18の2層(2回の
工程で作る)の厚みを、それぞれA,Bとする。AとB
の関係は、A=Bまたは、A>Bまたは、A<Bのいず
れでも良い。また、ゲートボンディングエリア20の下
部または近辺のパッド(ゲート配線31(アルミ))また
は相当手段19の寸法または大きさを、それぞれL1・
L2とする。L1とL2の関係は、L1<L2またはL
1=L2とする。なお、図6の例は、エミッタボンディ
ングエリア21の下部または近辺のパッド(エミッタ配
線30)または相当手段18の寸法または大きさである
が、ゲートボンディングエリア20の下部または近辺の
パッド(ゲート配線31)または相当手段19の寸法ま
たは大きさについても同様である。なお、相当手段1
8,19の一部に非導電性の材料を用いても良い。
【0012】本構造とすることで、ボンディングするエ
リアの下のアルミパッドまたはアルミ配線または相当手
段を厚くでき、これによってワイヤボンディング時の応
力による、ボンディングするエリアの下部または近辺の
素子にダメージを与えることがないため、生産性及び信
頼性を向上することができる。
【0013】
【発明の効果】FETやIGBT等の半導体スイッチン
グ素子の少なくともワイヤボンディングエリア、または
ボンディングパッドまたは相当手段の厚みを厚くするこ
とで、ワイヤボンディング時の応力が前記半導体スイッ
チング素子の少なくともワイヤボンディングエリアまた
はボンディングパッドまたは相当手段の下部の素子に影
響を与えないようにできるため、生産性が向上しかつ信
頼性の高い、内燃機関点火装置の提供が可能となる。
【0014】また、少なくとも1回以上の工程で、少な
くともワイヤボンディングエリアまたはパッドまたは相
当手段の厚みを厚くし、さらに、ワイヤボンディングエ
リアまたはパッドまたは相当手段を、2回の工程で設け
る場合は、1回目と2回目の厚さを同じにするかまたは
変え、ワイヤボンディングエリアまたはパッドまたは相
当手段の大きさまたは寸法を、1回目と2回目で同じに
するかまたは変えることで、半導体スイッチング素子自
体の信頼性と生産性を高めることができ、内燃機関点火
装置の生産性と信頼性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】点火システムの構成例。
【図2】点火システムの他の構成例。
【図3】IGBTの等価回路。
【図4】IGBTの基本構造。
【図5】本発明の一実施例。
【図6】本発明の他の実施例。
【符号の説明】
1…ECU、2…点火装置、3…点火コイル、4…点火
プラグ、5…半導体スイッチング素子、6…電流検出用
負荷、7…電流制御回路、8…CPU、9…PNPトラ
ンジスタ、10…NPNトランジスタ、11,12…抵
抗、13…ハイブリッドIC、14…コレクタ、15…
ゲート、16…エミッタ、17…コレクタ配線、18,
19…相当手段、20…ゲートボンディングエリア、2
1…エミッタボンディングエリア、22…P+ 層、23
…N- 層、24…P層、25,39…N+ 層、26…酸
化膜、27…Nチャンネル、30…エミッタ配線、31
…ゲート配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 太加志 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事業部内 (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

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関用電子制御装置(以下ECU)か
    ら出力される点火制御信号に応じて点火コイルに流れる
    1次電流を通電、遮断制御するスイッチング素子を半導
    体で構成し、前記半導体表面にワイヤ接続用ボンディン
    グパッドまたは相当手段を設け、且つ少なくとも前記パ
    ッドまたは前記相当手段の厚さを、5μm以上としたこ
    とを特徴する内燃機関用点火装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、スイッチング素子の半
    導体をFET(電界効果トランジスタ)で構成したこと
    を特徴とする内燃機関用点火装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、スイッチング素子の半
    導体をIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジス
    タ)で構成したことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  4. 【請求項4】請求項2または3において、ワイヤ接続用
    ボンディングパッドまたは相当手段を、少なくともアル
    ミを主成分として設けることを特徴とする内燃機関用点
    火装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、ワイヤ接続用ボンディ
    ングパッドまたは相当手段を設ける際に、少なくとも1
    回以上の工程で行うことを特徴とする内燃機関用点火装
    置。
  6. 【請求項6】請求項5において、ワイヤ接続用ボンディ
    ングパッドまたは相当手段を、2回の工程に分けて設け
    ることを特徴とする内燃機関用点火装置。
  7. 【請求項7】請求項6において、ワイヤ接続用ボンディ
    ングパッド相当手段を、2回の工程に分けて設ける際
    に、1回目の工程でできる層の厚さと2回目の工程でで
    きる層の厚さを、同じにするかまたは変えることを特徴
    とする内燃機関用点火装置。
  8. 【請求項8】請求項7において、ワイヤ接続用ボンディ
    ングパッドまたは相当手段を、2回の工程に分けて設け
    る際に、1回目の工程でできる層の厚さを、2回目の工
    程でできる層の厚さより大きくすることを特徴とする内
    燃機関用点火装置。
  9. 【請求項9】請求項7において、ワイヤ接続用ボンディ
    ングパッドまたは相当手段を、2回の工程に分けて設け
    る際に、2回目の工程でできる層の厚さを、1回目の工
    程でできる層の厚さより大きくすることを特徴とする内
    燃機関用点火装置。
  10. 【請求項10】請求項7または8または9において、ワ
    イヤ接続用ボンディングパッドまたは相当手段を、2回
    の工程に分けて設ける際に、1回目の工程でできるパッ
    ドまたは相当手段の大きさまたは寸法を、2回目の工程
    でできるパッドまたは相当手段の大きさまたは寸法と変
    えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
  11. 【請求項11】請求項10において、ワイヤ接続用ボン
    ディングパッドまたは相当手段を、2回の工程に分けて
    設ける際に、1回目の工程でできるパッドまたは相当手
    段の大きさまたは寸法を、2回目の工程でできるパッド
    または相当手段の大きさまたは寸法より大きくすること
    を特徴とする内燃機関用点火装置。
JP9198182A 1997-07-24 1997-07-24 内燃機関用点火装置 Pending JPH1137022A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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