JPH118385A - 内燃機関用点火装置およびｉｇｂｔ - Google Patents
内燃機関用点火装置およびｉｇｂｔInfo
- Publication number
- JPH118385A JPH118385A JP9160878A JP16087897A JPH118385A JP H118385 A JPH118385 A JP H118385A JP 9160878 A JP9160878 A JP 9160878A JP 16087897 A JP16087897 A JP 16087897A JP H118385 A JPH118385 A JP H118385A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- igbt
- internal combustion
- combustion engine
- gate
- emitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ワイヤボンディング時の応力ＩＧＢＴチップの
素子破壊を防止し、生産性が及び信頼性を向上したＩＧ
ＢＴ点火装置を提供することにある。 【解決手段】ＩＧＢＴのゲートワイヤボンディングエリ
アとエミッタワイヤボンディングエリア直下にはスイッ
チング制御を構成する素子を持たせないアクティブエリ
アなし又はＩＧＢＴとして動作させるチャンネルなし構
造とする。 【効果】ＩＧＢＴチップのボンディングによる素子破壊
要因を削減できるため生産性が向上し、且つ信頼性の高
いＩＧＢＴ点火装置が可能となる。
素子破壊を防止し、生産性が及び信頼性を向上したＩＧ
ＢＴ点火装置を提供することにある。 【解決手段】ＩＧＢＴのゲートワイヤボンディングエリ
アとエミッタワイヤボンディングエリア直下にはスイッ
チング制御を構成する素子を持たせないアクティブエリ
アなし又はＩＧＢＴとして動作させるチャンネルなし構
造とする。 【効果】ＩＧＢＴチップのボンディングによる素子破壊
要因を削減できるため生産性が向上し、且つ信頼性の高
いＩＧＢＴ点火装置が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】内燃機関用点火装置のスイッ
チング素子の構造、または、内燃機関用点火装置用ＩＧ
ＢＴの構造に関する。
チング素子の構造、または、内燃機関用点火装置用ＩＧ
ＢＴの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴを自動車内燃機関用点火装置に
用いた従来の技術には特開平7−77149号がある。
用いた従来の技術には特開平7−77149号がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、Ｉ
ＧＢＴゲートワイヤボンディングエリア及びエミッタワ
イヤボンディングエリア直下にはトランジスタを構成す
るアクティブエリア又はＩＧＢＴとして動作するチャン
ネルが存在しているため、ＩＧＢＴと外部回路，端子又
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
工程でボンディングエリア下部の素子に応力がかかりが
ちで、従来は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、これによってＩＧＢＴボンディング
エリア下の素子破壊を起こす可能性のある構造となって
おり必ずしも信頼性の高いものではなかった。
ＧＢＴゲートワイヤボンディングエリア及びエミッタワ
イヤボンディングエリア直下にはトランジスタを構成す
るアクティブエリア又はＩＧＢＴとして動作するチャン
ネルが存在しているため、ＩＧＢＴと外部回路，端子又
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
工程でボンディングエリア下部の素子に応力がかかりが
ちで、従来は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、これによってＩＧＢＴボンディング
エリア下の素子破壊を起こす可能性のある構造となって
おり必ずしも信頼性の高いものではなかった。
【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、ＩＧＢＴゲートワイヤボンディングエリアとエミッ
タワイヤボンディングエリア下部にスイッチング制御を
構成する素子を持たせないアクティブエリアなし又は、
ＩＧＢＴとして動作させるチャンネルなし構造とするこ
とでワイヤボンディング時の応力が構成する素子にかか
らないようにする。
に、ＩＧＢＴゲートワイヤボンディングエリアとエミッ
タワイヤボンディングエリア下部にスイッチング制御を
構成する素子を持たせないアクティブエリアなし又は、
ＩＧＢＴとして動作させるチャンネルなし構造とするこ
とでワイヤボンディング時の応力が構成する素子にかか
らないようにする。
【０００５】
【発明の実施の形態】上記のように、ＩＧＢＴゲートワ
イヤボンディングエリアとエミッタワイヤボンディング
エリア下部にスイッチング制御を構成する素子を持たせ
ないアクティブエリアなし又はＩＧＢＴとして動作させ
るチャンネルなし構造としてワイヤボンディング時の応
力が素子に影響を与えないようにすることでボンディン
グによるＩＧＢＴチップの素子破壊を防止することが出
来るため生産性が向上し、且つ信頼性の高いＩＧＢＴ点
火装置が可能となる。
イヤボンディングエリアとエミッタワイヤボンディング
エリア下部にスイッチング制御を構成する素子を持たせ
ないアクティブエリアなし又はＩＧＢＴとして動作させ
るチャンネルなし構造としてワイヤボンディング時の応
力が素子に影響を与えないようにすることでボンディン
グによるＩＧＢＴチップの素子破壊を防止することが出
来るため生産性が向上し、且つ信頼性の高いＩＧＢＴ点
火装置が可能となる。
【０００６】図１に、点火システムの構成例を示す。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、ＰＮＰトランジスタ
９，ＮＰＮトランジスタ１０，抵抗１１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ＩＧＢＴ５，
とハイブリッドIC13に実装された電流検出用負荷６，電
流制限回路７、および入力抵抗１２より構成され、ＥＣ
Ｕ１の出力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨでパワートランジス
タ５は通電を開始し、ＨＩＧＨ→ＬＯＷで遮断すること
によりパワートランジスタ５のコレクタ部に３００〜７
００Ｖの高電圧を発生する。
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、ＰＮＰトランジスタ
９，ＮＰＮトランジスタ１０，抵抗１１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ＩＧＢＴ５，
とハイブリッドIC13に実装された電流検出用負荷６，電
流制限回路７、および入力抵抗１２より構成され、ＥＣ
Ｕ１の出力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨでパワートランジス
タ５は通電を開始し、ＨＩＧＨ→ＬＯＷで遮断すること
によりパワートランジスタ５のコレクタ部に３００〜７
００Ｖの高電圧を発生する。
【０００７】図２に、パワースイッチング素子であるＩ
ＧＢＴの等価回路を示す。１４はコレクタ端子、１５は
ゲート端子、１６はエミッタ端子である。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。
ＧＢＴの等価回路を示す。１４はコレクタ端子、１５は
ゲート端子、１６はエミッタ端子である。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。
【０００８】図３に、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
るものも１セルを書き出したものである。１７はコレク
タ部、１８はゲート配線、１９はエミッタ配線であり、
２０はゲートボンディングエリア、２１はエミッタボン
ディングエリアである。２２，３９はＰ+ ベース層、２
３はＮ- 層、２４はＰ層、２５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、ゲートボンディングエリア２０及びエミッ
タボンディングエリア２１の下にはトランジスタを構成
する素子が存在しており、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素子破壊に到る可能性があ
る。
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
るものも１セルを書き出したものである。１７はコレク
タ部、１８はゲート配線、１９はエミッタ配線であり、
２０はゲートボンディングエリア、２１はエミッタボン
ディングエリアである。２２，３９はＰ+ ベース層、２
３はＮ- 層、２４はＰ層、２５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、ゲートボンディングエリア２０及びエミッ
タボンディングエリア２１の下にはトランジスタを構成
する素子が存在しており、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素子破壊に到る可能性があ
る。
【０００９】図４に本発明の一実施例を示す。ＩＧＢＴ
基本構造は従来の構造と同一であるが、ボンディングエ
リア直下にトランジスタを構成するアクティブエリア
（又はＩＧＢＴとして動作させるチャンネル）を持たせ
ない構造としている。エミッタボンディングエリア２８
の下は上から順にアルミ配線層２９，ポリシリコン層３
０，酸化膜層３１，Ｐ層３２，Ｎ- 層３３，Ｎ+ 層３
９，Ｐ+ 層３４となっており前記Ｐ層はエミッタ電極と
接続されエミッタの電位と同等としている。またゲート
ボンディングエリア３５の下も同様に上から順にアルミ
層３６，ポリシリコン配線層３７，酸化膜層３８として
いる。本構造とすることでボンディングエリアの下には
トランジスタを構成するアクティブエリア又はＩＧＢＴ
として動作させるチャンネルを持たせなくする事が出
来、これによって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ることがなく生産性及び信頼性を向
上することができる。ここで、図３，図４の２１，２
８，２０，３５はエリアを示すものであって特別な層を
設けているわけではないが、ダメージを減らすための層
を設けても良い。
基本構造は従来の構造と同一であるが、ボンディングエ
リア直下にトランジスタを構成するアクティブエリア
（又はＩＧＢＴとして動作させるチャンネル）を持たせ
ない構造としている。エミッタボンディングエリア２８
の下は上から順にアルミ配線層２９，ポリシリコン層３
０，酸化膜層３１，Ｐ層３２，Ｎ- 層３３，Ｎ+ 層３
９，Ｐ+ 層３４となっており前記Ｐ層はエミッタ電極と
接続されエミッタの電位と同等としている。またゲート
ボンディングエリア３５の下も同様に上から順にアルミ
層３６，ポリシリコン配線層３７，酸化膜層３８として
いる。本構造とすることでボンディングエリアの下には
トランジスタを構成するアクティブエリア又はＩＧＢＴ
として動作させるチャンネルを持たせなくする事が出
来、これによって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ることがなく生産性及び信頼性を向
上することができる。ここで、図３，図４の２１，２
８，２０，３５はエリアを示すものであって特別な層を
設けているわけではないが、ダメージを減らすための層
を設けても良い。
【００１０】
【発明の効果】ＩＧＢＴゲートワイヤボンディングエリ
ア及びエミッタワイヤボンディングエリア下部にスイッ
チング制御を構成するアクティブエリア、又はＩＧＢＴ
として動作させるチャンネルを持たせない構造とするこ
とでボンディングによるIGBTチップの素子破壊を防止す
ることが出来るため生産性が向上し、且つ信頼性の高い
ＩＧＢＴ点火装置が可能となる。
ア及びエミッタワイヤボンディングエリア下部にスイッ
チング制御を構成するアクティブエリア、又はＩＧＢＴ
として動作させるチャンネルを持たせない構造とするこ
とでボンディングによるIGBTチップの素子破壊を防止す
ることが出来るため生産性が向上し、且つ信頼性の高い
ＩＧＢＴ点火装置が可能となる。
【図１】点火システムの構成例。
【図２】ＩＧＢＴの等価回路。
【図３】ＩＧＢＴの基本構造。
【図４】本発明の一実施例。
１…ＥＣＵ、２…点火装置、３…点火コイル、４…点火
プラグ、５…ＩＧＢＴ、６…電流検出用負荷、７…電流
制限回路、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…コレクタ端子、１５…ゲート端
子、１６…エミッタ端子、１７…コレクタ部、１８…エ
ミッタ配線、１９…ゲート配線、２０，３５…ゲートボ
ンディングエリア、２１，２８…エミッタボンディング
エリア、２２，３４…Ｐ+ 層、２３，３３…Ｎ- 層、２
４，３２…Ｐ層、２５，３９…Ｎ+ 層、２６，３１，３
８…酸化膜層、７…Ｎチャンネル、３０，３７…ポリシ
リコン層。
プラグ、５…ＩＧＢＴ、６…電流検出用負荷、７…電流
制限回路、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…コレクタ端子、１５…ゲート端
子、１６…エミッタ端子、１７…コレクタ部、１８…エ
ミッタ配線、１９…ゲート配線、２０，３５…ゲートボ
ンディングエリア、２１，２８…エミッタボンディング
エリア、２２，３４…Ｐ+ 層、２３，３３…Ｎ- 層、２
４，３２…Ｐ層、２５，３９…Ｎ+ 層、２６，３１，３
８…酸化膜層、７…Ｎチャンネル、３０，３７…ポリシ
リコン層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 31/00 ５０１Ｌ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５２Ｑ (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事業部内 (72)発明者 鹿志村 祐一 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事業部内 (72)発明者 杉浦 登 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
Claims (7)
- 【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ＩＧ
ＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）で構成
し、前記ＩＧＢＴチップ表面にゲートとエミッタのワイ
ヤ接続用ボンディングパッドを設け、そのボンディング
するエリアの下部にはスイッチング制御を構成するアク
ティブエリアを持たない構造とした内燃機関用点火装
置。 - 【請求項２】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ＩＧ
ＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）で構成
し、前記ＩＧＢＴチップ表面にゲートとエミッタのワイ
ヤ接続用ボンディングパッドを設け、そのボンディング
するエリアの下部には前記ＩＧＢＴとして動作するチャ
ンネルを持たない構造とした内燃機関用点火装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、ゲート信号線
をポリシリコンで配線し、ゲートボンディングエリアと
エミッタボンディングエリアのいずれか一方または両方
の下部をＰ層とし、前記Ｐ層をエミッタ電極と接続して
エミッタ電位とした内燃機関用点火装置。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、保護
素子として、ＩＧＢＴチップ上にポリシリコンによるＰ
Ｎ接合を複数個接続して４００Ｖ以上に設定したツェナ
ーダイオードの一部または全領域をＮ- 層の上部に酸化
膜を介して形成した内燃機関用点火装置。 - 【請求項５】請求項１または２において、ゲートボンデ
ィングエリアとエミッタボンディングエリアいずれか一
方または両方の下部をＮ- 層とした内燃機関用点火装
置。 - 【請求項６】内燃機関用点火装置に用いられ、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ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タ）において、チップ表面にゲートとエミッタのワイヤ
接続用ボンディングパッドを設け、そのボンディングす
るエリアの下部にはスイッチング制御を構成するアクテ
ィブエリアを持たない構造としたことを特徴とする内燃
機関用点火装置用ＩＧＢＴ。 - 【請求項７】内燃機関用点火装置に用いられ、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ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ）において、チップ表面にゲート
とエミッタのワイヤ接続用ボンディングパッドを設け、
そのボンディングするエリアの下部にはＩＧＢＴとして
動作するチャンネルを持たない構造としたことを特徴と
する内燃機関用点火装置用ＩＧＢＴ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160878A JPH118385A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 内燃機関用点火装置およびｉｇｂｔ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160878A JPH118385A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 内燃機関用点火装置およびｉｇｂｔ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118385A true JPH118385A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15724333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9160878A Pending JPH118385A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 内燃機関用点火装置およびｉｇｂｔ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118385A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019215A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製法 |
| KR100745557B1 (ko) * | 1999-02-17 | 2007-08-02 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Ｉｇｂｔ 및 전력변환 장치 |
| JP2008252115A (ja) * | 2008-05-19 | 2008-10-16 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製法 |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP9160878A patent/JPH118385A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100745557B1 (ko) * | 1999-02-17 | 2007-08-02 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Ｉｇｂｔ 및 전력변환 장치 |
| JP2007019215A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製法 |
| US7847316B2 (en) | 2005-07-07 | 2010-12-07 | Sanken Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and its manufacture |
| JP2008252115A (ja) * | 2008-05-19 | 2008-10-16 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製法 |
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