半導体制御装置
【課題】小型で耐久性、ロバスト性に優れた半導体制御装置を提供する。
【解決手段】複数の半導体開閉素子１０（１〜４）の内、略半数ずつを第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部１００Ａと、第２の制御回路部１００Ｂとを構成し、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材１４、１５、１６、１７によって架橋した階層構造となし、これらを樹脂部材からなる樹脂部１８０によって一体的に覆うと共に、端子部材１４、１５、１６を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を樹脂部１８０の側面方向に露出せしめる。
【解決手段】複数の半導体開閉素子１０（１〜４）の内、略半数ずつを第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部１００Ａと、第２の制御回路部１００Ｂとを構成し、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材１４、１５、１６、１７によって架橋した階層構造となし、これらを樹脂部材からなる樹脂部１８０によって一体的に覆うと共に、端子部材１４、１５、１６を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を樹脂部１８０の側面方向に露出せしめる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体開閉素子を含む半導体制御装置に係り、搭載性、外乱耐久性に優れた半導体制御装置に関するものであり、特にグロープラグ通電制御装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、半導体開閉素子のスイッチング機能を利用して、燃料噴射制御、点火制御、モータ制御、油圧制御、電力分配制御等の様々な制御を行う半導体装置が種々と搭載されている。近年、これらの半導体装置の更なる高機能化、応答性向上を図るべく、半導体素子には高い信頼性とともに高電力化、高周波化、小型化等が要求されている。
このため、これらの半導体開閉素子としては、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＢＳＩＴ（バイポーラモード静電誘導トランジスタ）等のパワーデバイスが用いられている。
これらのパワーデバイスの多くは、作動に伴って発熱し、制御回路の性能や信頼性に影響を与える虞があることから、これらの発熱性の半導体素子を含む半導体装置には種々と放熱対策が講じられている。
【０００３】
特許文献１には、パワー制御素子を含み、ディーゼルエンジン予熱用ヒータに加える電力の制御を行う制御回路の少なくとも一部をなす回路部品と、樹脂または樹脂を含む複合材からなる配線基板であって、上記パワー制御素子を含む上記回路部品を自身の両面にわたって実装してなる配線基板と、上記パワー制御素子周囲の空気を外部との間で流通を制限しつつ、少なくとも上記パワー制御素子を包囲する樹脂製のケース部材、または、少なくとも上記パワー制御素子の周囲に充填されてこのパワー制御素子を包囲する樹脂充填材の少なくともいずれかと、上記パワー制御素子の周囲に配置され、上記ケース部材及び上記樹脂充填材よりも熱伝導性が高く、上記パワー制御素子が発する熱を一時蓄熱して、このパワー制御素子の温度上昇を遅らせる温度上昇遅延手段と、を有するディーゼルエンジン予熱用ヒータの通電制御装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、グロープラグへの通電を切り替えるパワー部と、一端側が前記パワー部と電気的に接続され、他端側がバッテリー接続用の第一ターミナルとなる第一バスバー部と、一端側が前記パワー部と電気的に接続され、他端側がグロープラグ接続用の第二ターミナルとなる第二バスバー部と、前記パワー部が固定され、前記パワー部が発する熱を外部に放射する放熱部を有し、前記第一バスバー部および前記第二バスバー部を保持するハウジングと を備えることを特徴とするグロープラグ通電制御装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１にあるような、従来の通電制御装置では、複数の半導体開閉素子を、制御用集積回路等の能動部品や、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動部品と共に、ガラスエポキシ樹脂基板等の配線基板上に実装して、樹脂製又は金属製の筐体内に収容し、筐体内に樹脂製絶縁材料を充填し、回路基板に接続された金属製の外部接続端子をコネクタ内に引き出して、電源や、負荷として設けられたグロープラグや、エンジン制御装置との接続を図っている。
【０００６】
また、特許文献２にあるような、グロープラグへの通電を切り替えるパワー部をバスバー部に接続して筐体内に収容した構成においても、特許文献１にあるのと同様、外部接続端子をコネクタ内に引き出して、電源や、負荷として設けられたグロープラグや、エンジン制御装置との接続を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、グロープラグ通電制御装置等の車載用の半導体制御装置においては、急停止・急発進等に伴う加速度による衝撃や、悪路走行時の激しい振動や、エンジンからの受熱等過酷な使用環境に晒されており、そのような過酷な使用環境下でも確実な信号の授受を保証しなければならい。
このため、外部接続端子、及び、相手方のコネクタに嵌合して外部接続端子と相手方の外部接続端子とを接続するコネクタには、極めて高い寸法精度が要求され、製造コストの増加を招いている。
【０００８】
また、一般的に、雌雄のコネクタの嵌合により接続状態となる外部接続端子は、一方が略平板状に形成された雄端子と、他方がこれと弾性的に接触する雌端子とによって構成されている。
略平板状に形成された雄端子は、一端がコネクタの根本に固定され、他端が開放された、いわゆる片持ちカンチレバー構造となっているため、外部からの振動に共振して雌端子との接触状態が離れ、信号や電力の瞬間的な遮断が発生し、通電制御装置の誤作動を招く虞がある。
このような問題に対して、一の信号に対して共振周波数の異なる複数の外部接続端子を用いて２系統で信号を伝達することにより、外部振動との共振を避けることも可能であるが、同サイズの外部接続端子を２系統用意した場合には体格の増加となり、外部接続端子の幅を半減して２系統用意した場合には、体格の増加は伴わないが、耐久性の低下を招く虞がある。
【０００９】
さらに、車両の様々な機能が機械的な制御から電子制御に切り替わり、様々な通電制御装置が用いられるようになり、通電制御装置のさらなる小型化が望まれている。
加えて、外部へのノイズの放射が少なく、また、外部からのノイズの影響を受け難い構造の通電制御装置が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであって、少なくとも複数の半導体開閉素子と、これらを制御する制御用集積回路とを具備する半導体制御装置のさらなる小型化と、外部からの振動等の外乱に対するロバスト性の向上との両立を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明では、少なくとも、複数の半導体開閉素子と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路と、抵抗、コンデンサ、コイルのいずれかから選択した受動部品と、外部との接続を行う接続端子とを具備する半導体制御装置であって、
上記複数の半導体開閉素子の内、略半数ずつを第１の回路基板と第２の回路基板とに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部と、第２の制御回路部とを構成し、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材によって架橋した階層構造となし、これらを樹脂部材からなる樹脂部によって一体的に覆うと共に、上記端子部材を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を上記樹脂部の側面方向に露出せしめる。
【００１２】
請求項２の発明では、セラミック基板、若しくはガラスエポキシ樹脂基板のいずれかからなる絶縁性基板に配線パターンを形成して上記回路基板となす。
【００１３】
請求項３の発明では、絶縁性基板を用いることなくリードフレームによって配線パターンを形成して上記回路基板となし、上記半導体開閉素子、上記受動部品及び上記制御用集積回路をリードフレームに実装する。
【００１４】
請求項４の発明では、上記半導体制御装置が、内燃機関の気筒毎に設けられ通電により発熱する複数のグロープラグへの通電を上記半導体開閉素子の開閉によって制御するグロープラグ通電制御装置である。
【００１５】
請求項５の発明では、上記半導体制御装置が、電気抵抗、静電容量、インピーダンスのいずれかの電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサを制御するセンサ制御装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部との間で電気信号を伝達するための通電部材としての役割と、上記第1の制御回路部と上記第２の制御回路部とを階層構造で支える支柱部材としての役割と、外部に設けた電源や負荷等との入出力端子としての役割とを果たし、階層構造であるため、実装密度が高く、半導体制御装置の小型化が容易である。
さらに、複数の上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とに実装された各部品の側面を覆うように配設されているので、これが電磁シールドの機能を発揮し、外部からの電磁波ノイズの影響を廃除すると共に、上記複数の半導体開閉素子が開閉制御されたときに、発生する高周波ノイズが外部に放射されるのを抑制することができると期待される。
また、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれに上記複数の半導体開閉素子が略均等に案分され実装されているので、発熱量の均一化を図り、熱ストレスによる内部配線の断線の予防を図り信頼性の高い半導体制御装置が実現できる。
加えて、上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部との両方に支えられた状態で、かつ、上記樹脂部によって支持された状態で外部との接続が図られているので、従来のカンチレバー構造の接続端子に比べ、外部からの振動に対する耐久性が高く、信頼性の高い半導体制御装置が実現できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、上記絶縁性基板によって、上記端子部材の保持が容易となり、生産性の向上を図ることも可能となる。
また、上記絶縁性基板によって機械的強度が高くなるので、熱ストレスに対する耐久性が高くなる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、半導体制御装置のさらなる小型化を図ることができる。又、材料削減による生産コスト低減効果が大きい。
【００１９】
請求項４の発明によれば、小型で、搭載性にすぐれ、外部からの振動や衝撃に対して電気信号の瞬断を招く虞のない信頼性の高いグロープラグ通電制御装置が実現できる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、小型で党再生に優れ、外部からの振動や衝撃に対して電気信号の瞬断を招く虞のない信頼性の高いセンサ制御装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用し得るグロープラグ通電制御装置を含むグロープラグ通電制御システム全体を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】図１のグロープラグ通電制御装置１の詳細な構造を製造方法の工程順を追って示し、（ａ−１）、（ａ−２）は、それぞれ第１の基板、第２の基板の実装状態を示す平面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、それらの側面図、（ｃ−２）は、第１の基板と第２の基板を２層構造としたときの平面図、（ｃ−１）は、そのＡ方向から見た側面図、（ｃ−３）は、そのＢ方向から見た側面図。
【図４】図２に続く工程を示し、（ａ）は、樹脂成形工程の概要を示す断面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、本実施形態におけるグロープラグ通電制御装置の外観を示す斜視図、（ｃ）は、ソケット部の概要を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１ａの概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１ｂの概要を製造方法の工程順を追って示し、（ａ−１）は、半導体開閉素子に用いられるｎ−チャンネルＭＯＳＦＥＴの模式図、（ａ−２）は、その等価回路図、（ｂ−１）は、第１の回路部の平面図、（ｂ−２）は、第２の回路部の平面図、（ｃ−１）、（ｃ−２）は、それぞれの断面図、（ｄ）、端子部の概要を示す斜視図、（ｅ）は、第１の回路部と第２の回路部とを接続した状態を示す断面図。
【図７】図６に続く製造工程の順を追って示し、（ａ）は、本実施形態におけるグロープラグ通電制御装置の断面図、（ｂ）は、本実施形態におけるソケット部の概要を示す断面図、（ｃ）は、グロープラグ通電制御装置１ｂをソケット部２ｂに組み付けた状態を示す断面図。
【図８】比較例と共に本発明の信頼性向上の効果を示し、（ａ）は、本発明の実施例における要部断面図、（ｂ）は、振動衝撃を加えたときのタイムチャート、（ｃ）は、比較例における要部断面図、（ｃ）は、振動衝撃を加えたときのタイムチャート。
【図９】本発明の小型化に資する効果を示す模式図。
【図１０】本発明の第４の実施形態として、センサ制御装置に適用した場合を示し、（a）は回路構成図、本発明を適用した場合において、（ｂ−１）は、第１の制御回路部を示す回路構成図、（ｂ−２）は、第２の制御回路部を示す回路構成図。
【図１１】（a）は、第１の制御回路と第２の制御回路とを階層構造としたときの側面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、パッケージ化したときの斜視図、（ｃ）は、本実施形態におけるセンサ制御装置全体の構成を示す構成図。
【図１２】比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚの概要を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、内燃機関の着火補助や燃焼排気の加温等に用いられるグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置を初めとする、少なくとも複数の半導体開閉素子とそれらを制御する制御集積回路とを具備する半導体制御装置のさらなる小型化と、外部からの振動や温度変化等の外乱の影響を抑制してロバスト性の向上との両立を図るものである。
ここで、図１を参照して、本発明を適用し得るグロープラグ通電制御装置を含むグロープラグ通電制御システム全体の概要について説明する。
なお、本図においては、４気筒エンジンの気筒毎に設けた複数のグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御システムを例として説明するが、当然のことながら、本発明は、４気筒に限定するものではない。
グロープラグ４０（１〜４）は、内部に通電により発熱する図略の抵抗発熱体を具備し、図略の内燃機関（Ｅ／Ｇ）の各気筒に設けられ、電気的にはエンジンヘッドを介して接地状態となっている。
なお、本発明においては、グロープラグ４０（１〜４）を構成する抵抗発熱体は、いわゆる金属ヒータとセラミックヒータとのいずれでも良い。
各グロープラグ４０（１〜４）は、それぞれに接続された半導体開閉素子１０（１〜４）の開閉によって通電制御され、例えば、ＰＷＭ制御などによって所定の温度に昇温、維持される。
【００２３】
本図においては、半導体開閉素子１０（１〜４）として、ｎ―チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴを用いた例を示しているが、ｐ−チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴでも良い。半導体開閉素子１０（１〜４）のドレイン端子Ｄは、外部の電源ＢＡＴＴに電力用ハーネス３２を介して接続され、ソース端子Ｓは、通電用ハーネス３０を介してグロープラグ４０（１〜４）に接続され、ゲート端子Ｇは制御用集積回路１１の出力端子Ｇ１〜Ｇ４に接続されている。
なお、本図に示すように、ｎ―チャンネルＭＯＳＦＥＴを構成する複数の半導体セルの一部を利用してカレントミラー回路を形成し、それぞれのミラー電流Ｉ１〜Ｉ２が制御用集積回路１１に入力され、グロープラグ１０（１〜４）に流れる電流がモニタされ、グロープラグ１０（１〜４）の温度制御や異常の有無の検出に利用される。
【００２４】
制御用集積回路１１には、駆動信号用ハーネス３１を介して外部のエンジン制御装置５から機関Ｅ／Ｇの運転状況に応じて発振される駆動信号ＳＩが入力されている。制御用集積回路１１には、駆動信号ＳＩにしたがって各半導体開閉素子１０（１〜４）を所定の間隔で開閉駆動するためのゲート電圧Ｇ１〜Ｇ４を出力する駆動回路部ＤＲＶが設けられている。
さらに、制御用集積回路１１には、グロープラグ４０（１〜４）に印加するプラグ電圧として半導体開閉素子１０のソース端子Ｓにおける電圧Ｖ１〜Ｖ４が入力されている。
【００２５】
制御用集積回路１１には、自己診断部ＤＩＵが設けられ、プラグ電流Ｉ１〜Ｉ４とプラグ電圧Ｖ１〜Ｖ４とから、グロープラグ４０（１〜４）の抵抗値変化を検出し、異常の有無を判定して自己診断信号ＤＩとして、自己診断信号用ハーネス３４を介して、ＥＣＵ５に異常の有無を伝達する。
以下に示す本発明の第１〜第３の実施形態におけるグロープラグ通電性御装置１、１ａ、１ｂ、及び、比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚは、電気的には、いずれも図１に示す回路と略等価な回路によって構成されており、それぞれの実施形態において用いられる部材の形状や材質、配置方法等にそれぞれ固有の特徴を有し、本発明の効果を発揮するものである。
【００２６】
図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ通電制御装置１（以下、適宜ＧＣＵ１と称す。）について説明する。
本実施形態におけるＧＣＵ１は、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路１１と、必要に応じて適宜選択される抵抗、コンデンサ等の受動部品１２Ａ、１２Ｂと、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）の略半数ずつを第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとに略均等に分配して実装して、第１の制御回路部１００Ａと、第２の制御回路部１００Ｂとを構成し、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとを互いの実装面を対向せしめると共に、両者の間を架橋し、その間で電気信号を伝達するための通電部材としての役割と回路基板１３Ａと回路基板１３Ｂとを階層構造で支える支柱部材としての役割を兼用する端子部材１４（１４０〜１４２）、１５（１５０〜１５３）、１６（１６０、１６１）、１７（１７０〜１７５）と、階層構造で配置された第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとをエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂部材を用いて一体的に封止すると共に、略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて形成した端子部材１４、１５、１６の一部を樹脂部１８０の外部に露出せしめて入出力端子としての役割を有してなることを特徴としている。
【００２７】
また、金属製の端子部材１４、１５、１６、１７が、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとに実装された各部品の側面を覆うように配設されているので、これが電磁シールドの機能を発揮し、外部からの電磁波ノイズの影響を廃除すると共に、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）が開閉制御されたときに、発生する高周波ノイズが外部に放射されるのを抑制することができると期待される。
【００２８】
第１の回路基板１３Ａには、ガラスエポキシ樹脂基板等の絶縁性基板に所定の配線パターンが形成されたプリント基板等が用いられ、半導体開閉素子１０（１）、１０（２）、制御用集積回路１１、受動部品１２Ａが実装されている。
第２の回路基板１３Ｂには、ガラスエポキシ樹脂基板に所定の回路が形成されたプリント基板等が用いられ、半導体開閉素子１０（２）、１０（２）、受動部品１２Ｂが実装されている。
なお、本実施形態においては、回路基板１３Ａ、１３Ｂにガラスエポキシ基板を用いた例を示したが、セラミック基板等を用いても良い。
このような基板を用いることによって、製造工程中の取り扱いが容易になる上に、ＧＣＵ１の機械的強度の向上を図ることができる。
【００２９】
第１の回路基板Ａ側に実装された制御用集積回路１１によって、第１の回路基板１３Ａに実装された半導体開閉素子１０（１）、１０（２）と、第２の回路基板１３Ｂに実装された半導体開閉素子１０（３）、１０（４）との両方を開閉制御するため、中継端子１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５を介して、第２の回路基板１３Ｂ側に実装された半導体開閉素子１０（３）へのゲート電圧ＶＧＧ３、プラグ電圧Ｖ３、ミラー電流Ｉ３の検出及び半導体開閉素子１０（４）へのゲート電圧ＶＧＧ４、プラグ電圧Ｖ４、ミラー電流Ｉ４の検出が可能となる。
なお、第１の回路基板Ａ側に実装された半導体開閉素子１０（１）、１０（２）と制御用集積回路１１とは、回路基板１３Ａに形成された配線パターンを介して接続されている。
第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとは、アルミニウムや銅などの導電性を有する略平板状の金属部材を両端がそれぞれの回路基板１３Ａ、１３Ｂに固定され、中心部分が側面方向に向かって屈曲する断面略ハット型に形成した端子部材１４、１５、１６を介して互いに固定され、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂ＴＳＲからなる樹脂部１８０によって周囲を覆われ封止状態となっている。
【００３０】
駆動信号入力端子１４０、自己診断信号出力端子１４１、接地端子１４２は、略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲して設けられ、第１の回路基板１３Ａ側の端部が第１の回路基板Ａに挿通固定されると共に、制御用集積回路１１のＳＩ入力端子、ＤＩ出力端子、接地端子ＧＮＤのそれぞれに接続され、第２の回路基板１３Ｂ側の端部が第２の回路基板Ｂに挿通固定され、第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとの間が側面方向に張り出して樹脂部１８０から外部に露出し、ソケット部２側に設けた駆動信号入力端子２４０及び自己診断信号出力端子２４１、接地端子２４２のそれぞれと弾性的に接続された状態となっている。
このとき、ソケット部２側の端子部材２４０、２４１、２４２と接触する制御側の端子１４０、１４１、１４２の裏面は樹脂部１８０によって支持固定されているので、従来のカンチレバー構造の端子に比べ遙かに振動の影響を受け難くなっている。
【００３１】
出力端子１５０、１５１、１５２、１５３、及び、電源入力端子１６０、１６１も上述と同様に、断面略ハット型に形成され、樹脂部１８０の側面方向に引き出され外部に露出する部分が、樹脂部１８０によって支持固定された状態でソケット部２側に設けた出力端子２５０、２５１、２５２、２５３、及び、電源入力端子２６０、２６１とのそれぞれに弾性的に接続され導通状態となっている。
なお、駆動信号ＳＩを伝達する駆動信号入力端子１４０、自己診断信号ＤＩを伝達する自己診断信号出力端子１４１、接地端子１４２には大きな電流が流れないので幅の細い信号用端子部材１４が用いられ、出力端子１５０、１５１、１５２、１５３及び電源入力端子１６０、１６１には、大きな電流が流れるので、幅の広い電力用端子部材１５、１６が用いられている。
特に、複数のグロープラグ４０（１〜４）への通電が同時に行われる場合には、電源入力端子１６０、１６１に大きな電流が流れるため、電源入力端子１６０、１６１の二つを同時に接続することによって配線抵抗を小さくし、電力損失を少なくしている。
【００３２】
ソケット部２は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂ＴＳＲを用いて、周壁部２００と底部２２０とによって内側にＧＣＵ１を収容する空間部２１０を区画した筐体状に形成され、上記の如くＧＣＵ１の端子部材１４、１５、１６と外部との接続を可能にする端子部材２４（２４０〜２４２）、２５（２５０〜２５３）、２６（２６０、２６１）がインサート成型により埋設されている。
各端子部材２４、２５、２６は、アルミニウム等の電気導電性に優れた金属材料からなる平板を屈曲させて形成されている。
周壁部２２０の内側側面には、端子部材２４、２５、２６の一端が露出し、断面略Ｕ字形に屈曲するように形成され、ＧＣＵ１側の端子部材１４、１５、１６と弾性的に当接して導通を図っている。
また、端子部材２４、２５、２６の他端は、周壁部２００及び底部２２０の内部を通過して、一方向に引き出され、外部との導通を図るハーネス３０〜３５のそれぞれに接続されている。
【００３３】
周壁部２００の頂面の一部には、周壁部２００から空間部２１０に向かって突出し、上面にテーパ面を設けた鈎爪部２３０を形成してある。
鈎爪部２３０は、ＧＵＣ１をソケット部２内に収容する際に、テーパ面と樹脂の可撓性とによってＧＣＵ１の空間部２１０への収容を可能にし、空間部２１０内にＧＣＵ１が収容されたときには、端子部材２５、２６による弾性的な保持力に加え、ＧＣＵ１の樹脂部１８０の角部を拘束し、空間部２１０からＧＣＵ１が脱落したり、外部からの振動によってソケット部２内でＧＣＵ１が移動したりするのを防いでいる。
また、周壁部２００の一つの角部に、ＧＣＵ１の交換のために引抜用溝部２３１を設けたり、ＧＣＵ１の方向性を明確にするための切欠部２３２を形成したりしても良い。
さらに、本実施形態においては、ＧＣＵ１の両側の２面に接続端子１４、１５、１６を引き出した例を示したが、接続端子の数に応じて、１面に集約して引き出すようにしても良いし、周壁部２００の４方向の側面の全てにおいて接続端子を引き出すようにしても良い。
【００３４】
ここで、図３、図４を参照して、本実施形態におけるＧＣＵ１及びソケット部２のより詳細な構成を製造工程の順を追って説明する。
先ず、図２（ａ−１）、（ａ―２）、（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、回路基板１３Ａと回路基板１３Ｂとのそれぞれに、ＧＣＵ１を構成する半導体開閉素子１０（１〜４）、制御用集積回路１１、コンデンサ及び抵抗等の受動部品１２Ａ、１２Ｂをそれぞれの回路基板１３Ａ、１３Ｂ上に振り分けて実装する。
このとき、両者の発熱量がほぼ等しくなるように各部品を配置するのが望ましい。発熱量を均等にすることによりパッケージ化した後に、熱歪みにより断線するのを防止するためである。
【００３５】
なお、受動部品１２Ａ、１２Ｂとしては、例えば、ｐチャンネルＭＯＳＦＥＴを駆動するために、ゲート電圧ＶＧＧを電源電圧より高くするためのチャージポンプを構成するコンデンサや、ミラー電流を検出するための検出抵抗や、インピーダンス調整のための終端抵抗等が挙げられる。
また、必要に応じて、ノイズ除去のためのフィルタを構成するコイルＬ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ等の受動部品を適宜追加することもできる。
各部品の実装には、ハンダ付け等の一般的なプリント基板を製造する際の公知の手法が適宜用いられる。
【００３６】
また、回路基板１３Ａ、１３Ｂには、接続端子１４（１４０〜１４２）、１５（１５０〜１５３）、１６（１６０、１６１）、１７（１７０〜１７５）の端部を挿入するためのスルーホール１４０Ｈ、１４１Ｈ、１４２Ｈ、１５０Ｈ、１５１Ｈ、１５２Ｈ、１５３Ｈ、１６０Ｈ、１６１Ｈ、１７０Ｈ、１７１Ｈ、１７２Ｈ、１７３Ｈ、１７４Ｈ、１７５Ｈ、１７５Ｈが穿設されている。
各部品が実装された第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとを互いに、実装部品が内側となるように対向せしめ、接続端子１４、１５、１６、１７を介して、（ｃ−１）、（ｃ−２）、（ｃ−３）に示すように、階層構造とする。
このとき、各接続端子１５、１６、１７をそれぞれのスルーホールの周囲に設けた電極パターンにハンダ付けすることによって各回路基板１３Ａ、１３Ｂに形成した配線パターンとの導通を図ると共に、各回路基板１３Ａ、１３Ｂを各接側端子１５、１６、１７に固着させることができる。
【００３７】
次いで、図３に示すように、内側に樹脂部１８０を形成するためのキャビティＣＡＶ１８０を区画した、金型Ｍ１、Ｍ２内に、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとが一体となった状態で載置し、キャビティＣＡＶ１８０内にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂ＴＳＲを充填する。
このとき、金型Ｍ１、Ｍ２に各接続端子１４、１５、１６、１７を保持するための溝部ＨＬＤ１４、ＨＬＤ１５、ＨＬＤ１６、ＨＬＤ１７を穿設しておくことにより、樹脂充填時の接続端子１５、１６、１７、１８の脱落等を防ぐことができる。
樹脂部１８０を固化させた後、金型Ｍ１、Ｍ２を引き離すことにより、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すような、側面方向に接続端子１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０、１６２が引き出されたＧＣＵ１が完成する。
【００３８】
本工程は、一般的なリードフレーム上に集積回路を形成してパッケージ化する方法と類似した方法であるが、従来のリードフレーム上に形成した集積回路をパッケージ化する場合には、樹脂によって集積回路をモールドした後、リードフレームをカットしたり、端子部を所定の形状に加工したりする必要があり、この際、パッケージに加わったストレスにより内部配線の一部が断線する虞がある。
しかし、本実施例においては、予め所定の形状（断面略ハット型）に形成された接続端子１４、１５、１６、１７を用いているので、樹脂部１８０を形成した後、リードの加工をする必要がなく、ストレスによる内部配線の断線を引き起こす虞がない。
このようにして完成したＧＣＵ１をソケット部２に挿入することにより、図１、及び、本図（ｃ）に示すような、グロープラグ通電制御システムを構成することができる。
【００３９】
図５を参照して本発明の第２の実施形態におけるＧＣＵ１ａについて説明する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成を基本とし、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとの間に、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属材料を用いて、それぞれの半導体開閉素子１０（１〜４）のパッケージ表面に当接し、樹脂部１８０の側面方向に広がり、側面部で上方に向かって屈曲して延びる略コ字形に形成したヒートシンク１８５を設けた点が相違する。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク１８５を接続端子１４、１５、１６が引き出されていない側面方向に向かって広げることにより、接続端子との絶縁性を考慮することなく容易に半導体開閉素子１０（１〜４）の熱を外部に放出し易くすることができ、さらなる信頼性の向上を図ることができる。
【００４０】
図６、図７を参照して、本発明の第３の実施形態におけるＧＣＵ１ｂについて、製造工程の順を追って説明する。
上記実施形態においては、第１の制御回路部１００Ａ、第２の制御回路部１００Ｂを、第１の回路基板１３Ａ、第２の回路基板１３Ｂを用いて形成した例を示したが、本実施形態においては、基板を用いることなくリードフレームに各部品を直接実装した点が相違する。このような構成とすることにより、さらなる小型化を実現できる。
また、発熱性の半導体開閉素子１０（１〜４）を実装する部分のリードフレームの厚みを厚くしてヒートシンクとしての効果を発揮させることもできる。
本実施形態において、半導体開閉素子１０として、いわゆるブレーナードゲート型ｎ―チャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合を例に説明するが、トレンチゲート型ｎ―チャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴや、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。
【００４１】
本図（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、縦型ｎ―チャンネルＭＯＳＦＥＴは、ｎ＋基板上に、積層構造でＮＰＮ半導体回路が形成されており、ドレイン側が下面となっているので、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、幅広のリードフレームＥＬＤにベアチップを実装することによってドレインとの導通を図り、電源電圧ＶＤＤの入力を可能としている。
さらに、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、各半導体開閉素子１０（１〜４）のソースＳと、ソース電圧ＶＳＳ１〜ＶＳＳ４を出力するためのリードフレームＥＬＳ１〜ＥＬＳ４とがアルミニウム、金、銅等からなるボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、制御用集積回路１１の実装された第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のソースＳは、制御用集積回路１１のそれぞれのソース電圧ＶＳＳ１、ＶＳＳ２を検出する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって直接接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のソースＳはソース電圧ＶＳＳ３、ＶＳＳ４を第１の制御回路１００Ａｂ側に伝達する第２の制御回路１００Ｂｂ側のリードフレームＥＬＶ３、ＥＬＶ４にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側のリードフレームＥＬＶ３、ＥＬＶ４は、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって制御用集積回路１１のそれぞれのソース電圧ＶＳＳ３、ＶＳＳ４を検出する端子に接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のゲートＧは、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって制御用集積回路１１のそれぞれのゲート電圧ＶＧＧ１、ＶＧＧ２を出力する端子に接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のゲートは、それぞれのゲート電圧ＶＧＧ３、ＶＧＧ４を、第１の制御回路１００Ａｂ側から伝達するための第２の制御回路１００Ｂｂ側のリードフレームＥＬＧ３、ＥＬＧ４に接続され、第１の制御回路１００ＡＢ側のリードフレームＥＬＧ３、ＥＬＧ４は、制御用集積回路１１のそれぞれのゲート電圧ＶＧＧ３、ＶＧＧ４を出力する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のミラー電流検出端子ＳＥＮは、制御用集積回路１１のミラー電流Ｉ１、Ｉ２を検出する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のミラー電流検出端子ＳＥＮは、ミラー電流Ｉ３、Ｉ４を第２の制御回路１００Ｂｂ側に伝達するための第２の制御回路側のリードフレームＥＬＩ３、ＥＬＩ４にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側のリードフレームＥＬＩ３、ＥＬＩ４は、制御用集積回路１１のミラー電流Ｉ３、Ｉ４を検出する端子にンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続されている。
【００４２】
このようにして、半導体開閉素子１０（１）〜１０（４）及び制御用集積回路１１が実装された第１の制御回路１００Ａｂ、第２の制御回路１００Ｂｂの表面には、本図（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤの損傷を防ぐと共に、フレーム枠ＦＬＭから各リードＥＬＤ、ＥＬＳ１〜ＥＬＳ４、ＥＬＳＩ、ＥＬＤＩ、ＥＬＧ３、ＥＬＧ４、ＥＬＶ３、ＥＬＶ４、ＥＬＩ１〜ＥＬＩ４を切り離したときに、それぞれのリードが、ばらばらにならないよう、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のゲル状の封止用部材ＧＬＦＸを用いて、実装部分を覆ってある。
ゲル状の封止部材ＧＬＦＸで覆うことによって、熱ストレスを緩和することもできる。
【００４３】
このようにしてできあがった第1の制御回路部１００Ａｂと第２の制御回路部１００Ｂｂとを、本図（ｄ）に示すような、断面略ハット型の端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５を用いて、本図(ｅ)に示すように、階層構造とし、各端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５を対応するリードＥＬＳＩ、ＥＬＤＩ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬＳ１、ＥＬＳ３、ＥＬＳ２、ＥＬＳ４、ＥＬＤ、ＥＬＤ、ＥＬＤ、ＥＬＧ３、ＥＬＶ３、ＥＬＧ４、ＥＬＩ４、ＥＬＶ４、ＥＬＩ４に接続する。
このとき、各端子部材と各リードとは、ハンダ付け、レーザ溶接、ロウ付け等の公知の接合方法によって接続することができる。
また、本実施形態においては、電源電圧ＶＤＤを入力するリードフレームＥＬＤに接続される端子部材１６０〜１６２を幅広で肉厚の金属塊を用いることにより、半導体開閉素子１０（１）〜１０（４）で発生した熱を放熱又は伝達するためのヒートシンクを兼ねている。
【００４４】
このようにして、第１の制御回路部１００Ａｂと第２の制御回路部１００Ｂｂとが、端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５によって一体に架橋されたものを第1の実施形態と同様金型内に収容して、樹脂部１８０ｂを形成してＧＣＵ１ｂが完成する。
このとき、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、樹脂部１８０ｂの上面を鍔状に広げて、ソケット部２ｂの周壁部２００ｂを覆うように鍔部１８２を形成した点が上記実施形態と相違する。
また、本実施形態においては、鍔部１８２の先端に内側に向かって突出する鈎爪部１８１が形成されている。
さらに、本実施形態においては、ソケット部２ｂの周壁部２００ｂの外側に向かって突出してＧＣＵ１ｂの鈎爪部１８１と嵌合する嵌合部２３０ｂが形成されている。
【００４５】
このように構成することによって、図７（ｃ）に示すように、ＧＣＵ１ｂをソケット部２ｂ内に収容したときに、鍔部１８２によってソケット部２ｂの周壁部２００ｂが覆われ、それぞれの接続端子の気密性、水密性を保ち、外部から水滴などの侵入を防ぐことができる。
また、本実施形態において、鍔部１８２と周壁部２００ｂとの間に、弾性部材からなるパッキング１８３を介装し、水密性をさらに向上させることもできる。
加えて、本図（ａ）、（ｃ）に示すように、ＧＣＵ１ｂの樹脂部１８０ｂの上面に放熱性を高めるために表面積を大きくした熱伝導率の高い金属塊からなるヒートシンク１８５ｂを接合するようにしても良い。
【００４６】
図８を参照して、本発明の外乱に対する安定性向上効果について説明する。
本図（ａ）は、第１の実施形態におけるＧＣＵ１とソケット部２との嵌合部分を拡大した要部断面図である。
本図に示すように、ＧＣＵ１側の接続端子１４、１５、１６は、樹脂部１８０によって支持固定された状態でソケット部２側の接続端子２４、２５、２６と弾性的に当接し、導通状態となっているのに加え、鈎爪部２３０によって樹脂部１８０の角部が拘束されている。
この状態で外部から振動衝撃Ｆが加わったときの信号の伝達状態を本図（ｂ）に示す。本図（ｂ）に示すようにＥＣＵ側の信号がＧＣＵ側に伝達されたときに、外部からの振動衝撃Ｆが加わっても、接続端子１４、１５、１６と接続端子２４、２５、２６との導通が維持され、ＧＣＵ側には、ごく僅かな信号の乱れが発生するが、瞬間的な断線に至ることがなくＥＣＵ５とＧＣＵ１との間で確実に信号の授受がなされる。
一方、比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚでは、本図（ｃ）に示すように、ＧＣＵ側の接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚが片持ちカンチレバー構造となっているため、外部からの強い衝撃や、接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚの共振周波数に一致する振動が加わると、接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚが大きく撓んで、本図（ｄ）に示すように、ＥＣＵ側から伝達された信号がＧＣＵ側で瞬間的に途切れる瞬断現象を招く虞が有る。
【００４７】
図９を参照して、本発明の小型化に対する効果について説明する。本図において、比較例１の外形線を２点鎖線で示し、本発明の第１、第２の実施形態におけるＧＣＵ１、１ａの外形線を実施例１、２として、点線で示し、本発明の第３の実施形態におけるＧＣＵ１ｂの外形線を実施例３として実線で示す。
本図に示すように、実施例１、２において約３０％の体格低減を図ることができ、実施例３において約５０％の体格低減を図ることができる。
【００４８】
ここで、比較例とした従来のグロープラグ通電制御装置１ｚの概要について図１２を参照して簡単に説明する。比較例１ｚは、回路的には図１に示したものと等価である。
本図（ａ）に示すように、比較例１ｚにおいては、ガラスエポキシ樹脂からなる回路基板１３ｚに、半導体開閉素子１０ｚ（１）、１０ｚ（２）、１０ｚ（３）、１０ｚ（４）と、制御用集積回路１１ｚと、抵抗やコンデンサ等の受動部品１２ｚが実装されている。
さらに、駆動信号入力用端子１４０ｚ、自己診断信号出力用端子１４１ｚ、接地用端子１４２ｚが、コネクタ１９０ｚ内に収容され、各グロープラグへの電力を供給する出力端子１５０ｚ、１５１ｚ、１５２ｚ、１５３ｚがコネクタ１９１ｚ内に収容され、電源電圧を入力するための電源用端子１６０ｚ、１６１ｚがコネクタ１９２ｚ内に収容されている。なお、各接続端子１２４ｚ、１５ｚ、１６ｚは、アルミニウムや銅等の電気伝導性の高い金属材料を略平板状に形成したバスバーが用いられている。
上述の如く各部品を実装した回路基板１３ｚは、本図（ｂ）に示すように筐体１８０ｚ内に収容され、筐体１８０内には、エポキシ樹脂等に充填部材１８１ｚが充填されている。また、回路基板１３ｚの裏面側には、放熱性を高くするためのヒートシンク１８５ｚが設けられている。
【００４９】
本発明は、グロープラグ通電制御装置等の複数の発熱性のパワーデバイスが設けられた半導体装置において特に好適に用いられるものであるが、ＧＣＵ以外にも、比較的発熱量の少ない複数の半導体素子とその制御装置を含む半導体制御装置にも本発明を適用することは可能である。
例えば、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を一対の電極間に堆積した粒子状物質の量に応じて変化する電極間の抵抗や静電容量等の電気特性を検出するＰＭセンサや、被測定対象の温度変化に伴う抵抗値変化を検出して温度を検出する温度センサなどのセンサ制御装置６に本発明を適用することもできる。 図１０、図１１にその具体的な構成を示す。
【００５０】
図１０（ａ）は、本発明を適用し得るセンサ制御装置６の一例を示す回路図である。本図に示すように、センサ制御装置６は、ＰＭセンサや温度センサ等の抵抗値変化を検出するセンサ８の抵抗変化を検出するために用いられ、基板60上に形成された、電源電圧＋Ｂ（例えば、＋１２Ｖ）を所定の電圧（例えば＋５Ｖ）に制御する電源回路６１とセンサ８の抵抗値変化を検出するための検出回路６２と、検出回路６２によって検出されたセンサ8の抵抗値変化から温度を算出するための演算処理を行う演算回路（マイコン）６３と、マイコン６３の演算結果を出力するための出力回路６４と、演算結果の補正等マイコン６３のプログラム等を書き換えるための書き込み端子６５とによって構成されている。
本発明において、各回路６１〜６５の具体的な構成を限定するものではないが、各回路を明確にするため、それぞれを構成する部品を列挙する。
電源回路６４は、整流素子６１１、コンデンサ６１２、６１４、制御素子６１３によって構成されている。
検出回路６２は、抵抗６２２、６２４、コンデンサ６２３、制御素子６２１によって構成され、センサ８に所定の電圧を印加して、制御素子６２１によって検出タイミングを制御し、センサ８の抵抗値の変化を検出抵抗６２２、６２４によって電圧変換して検出し、マイコン６３に伝達する。
マイコン６３では、入力ＶＩＮを所定の演算を行い、出力ＶＯＵＴに変換する。
出力回路６４は、抵抗６４１、６４２、増幅素子６４３、テイク６４４、コンデンサ６４５とによって構成され、マイコンの出力ＶＯＵＴを増幅して、外部のＥＣＵ等に出力する。
【００５１】
本発明においては、図１０（ａ）に示した制御回路６を階層構造として制御装置の小型化を図るべく、図１０（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、第１の制御回路部６００Ａと第２の制御回路部６００Ｂとに按分し、それぞれの回路を階層構造で架橋するための支柱としての機能と、上下の回路の電気信号を伝達する中継端子としての機能と外部との入出力を図る外部端子としての機能を兼用した接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬＶＣＣ、ＥＬＶＯＵＴ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655を介して接続する。
図１１（ａ）に示すように、接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655は、断面略ハット型に屈曲して形成され、接続端子ＥＬＶＣＣ、ＥＬＶＯＵＴは、平板状に形成されている。
階層構造となった第１の制御回路部６００Ａと第２の制御回路部６００Ｂとは、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、モールド樹脂６６によって周囲を覆われ、接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655の一部が、外部との接続を図るべく、モールド樹脂６６から露出している。
このようにして構成されたセンサ制御装置６は、内部に接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655と弾性的に接続する接続端子接続端子７１１、７１２、７１３、７１４、７１５、７１６、７１７、７１８及びリード部７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７、７２８がインサート成形されたソケット部７に組みつけられ、外部電源＋Ｂ、ＥＣＵ５ｃ、センサ８、書換コンソール（ＣＯＮ）９等に接続される。
【００５２】
本実施形態におけるソケット部７は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂ＴＳＲを用いて、周壁部7００と底部とによって内側にセンサ制御回路６を収容する空間部を区画した筐体状に形成され、上記の如くセンサ制御回路６の端子部材と外部との接続を可能にする端子部材７１（７１１〜７１８）、リード部材７２（７２１〜７２８）がインサート成型により埋設されている。
各端子部材７１（７１１〜７１８）は、アルミニウム等の電気導電性に優れた金属材料からなる平板を適宜、屈曲させて形成されている。
周壁部７００の内側側面には、端子部材７１の一端が露出し、例えば断面略Ｃ字形に屈曲するように形成され、センサ制御回路６側の端子部材と弾性的に当接して導通を図っている。
また、端子部材７１の他端は、周壁部７００及び底部の内部を通過して、一方向又は複数方向に引き出され、外部との導通を図るハーネスを介して外部電源＋Ｂ、ＥＣＵ５ｃ、センサ８に接続されている。
【００５３】
また、周壁部７００の頂面の一部には、周壁部７００から空間部内側に向かって突出し、上面にテーパ面を設けた鈎爪部を形成してある。
鈎爪部は、センサ制御回路６をソケット部２内に収容する際に、テーパ面と樹脂の可撓性とによってセンサ制御回路６の空間部内への収容を可能にし、空間部内にセンサ制御回路６が収容されたときには、端子部材７１による弾性的な保持力に加え、センサ制御回路６の樹脂部の角部を拘束し、空間部から制御回路６が脱落したり、外部からの振動によってソケット部７内でセンサ制御回路６が移動したりするのを防いでいる。
また、周壁部７００の一つの角部に、センサ制御回路６の交換のために引抜用溝部を設けたり、センサ制御回路７の方向性を明確にするための切欠部を形成したりしても良い。
さらに、本実施形態においては、センサ制御回路７の互いに直交する２面に接続端子を引き出した例を示したが、接続端子の数に応じて、１面に集約して引き出すようにしても良いし、周壁部７００の４方向の側面の全てにおいて接続端子を引き出すようにしても良い。
本実施形態においても、上記実施形態と同様、階層構造とすることにより装置の実装密度を上げ、体格を小さくすることができる上に、振動などの外乱による信号の伝達エラーを防止できる。
また、本実施形態においては、物理量として、電気抵抗を検出するセンサ８を制御するセンサ制御回路６を例に説明したが、本発明は、センサの検出対象として、電気抵抗に限定するものではなく、静電容量、インピーダンス等の電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサの制御装置に対して適宜採用し得るものである。
【符号の説明】
【００５４】
１ 半導体制御装置（ＧＣＵ）
１０ 半導体開閉素子
１１ 半導体制御集積回路
１２Ａ、１２Ｂ 実装部品（受動部品）
１３Ａ、１３Ｂ 回路基板
１００Ａ 第１の制御回路部
１００Ｂ 第２の制御回路部
１４、１５、１６、１７ 端子部材
１４０ 駆動信号（ＳＩ）入力端子（制御側、雄側）
１４１ 自己診断信号（ＤＩ）出力端子（制御側、雄側）
１４２ 接地端子（制御側、雄側）
１５０、１５１、１５２、１５３ 出力端子（制御側、雄側）
１６０、１６１ 電源入力端子（制御側、雄側）
１７０、１７１、１７２、１７３、１７４ 中継端子
１８０ 樹脂部
２ ソケット部（筐体様接続手段）
２００ 周壁部
２１０ 空間部
２２０ 底部
２３０ 鈎爪部
２３１ 制御装置引抜用溝部
２３２ 方向性確認用切欠部
２４０ 駆動信号（ＳＩ）入力端子（ソケット側、雌側）
２４１ 自己診断信号（ＤＩ）出力端子（ソケット側、雌側）
２４２ 接地端子（ソケット側）
２５０、２５１、２５２、２５３ 出力端子（ソケット側、雌側）
２６０、２６１ 電源入力端子（ソケット側、雌側）
３０（１〜４） 通電用ハーネス
３１ 駆動信号用ハーネス
３２ 自己診断信号用ハーネス
３３ 接地用ハーネス
３４ 電源用ハーネス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００７−２５５２７５号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２２１９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体開閉素子を含む半導体制御装置に係り、搭載性、外乱耐久性に優れた半導体制御装置に関するものであり、特にグロープラグ通電制御装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、半導体開閉素子のスイッチング機能を利用して、燃料噴射制御、点火制御、モータ制御、油圧制御、電力分配制御等の様々な制御を行う半導体装置が種々と搭載されている。近年、これらの半導体装置の更なる高機能化、応答性向上を図るべく、半導体素子には高い信頼性とともに高電力化、高周波化、小型化等が要求されている。
このため、これらの半導体開閉素子としては、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＢＳＩＴ（バイポーラモード静電誘導トランジスタ）等のパワーデバイスが用いられている。
これらのパワーデバイスの多くは、作動に伴って発熱し、制御回路の性能や信頼性に影響を与える虞があることから、これらの発熱性の半導体素子を含む半導体装置には種々と放熱対策が講じられている。
【０００３】
特許文献１には、パワー制御素子を含み、ディーゼルエンジン予熱用ヒータに加える電力の制御を行う制御回路の少なくとも一部をなす回路部品と、樹脂または樹脂を含む複合材からなる配線基板であって、上記パワー制御素子を含む上記回路部品を自身の両面にわたって実装してなる配線基板と、上記パワー制御素子周囲の空気を外部との間で流通を制限しつつ、少なくとも上記パワー制御素子を包囲する樹脂製のケース部材、または、少なくとも上記パワー制御素子の周囲に充填されてこのパワー制御素子を包囲する樹脂充填材の少なくともいずれかと、上記パワー制御素子の周囲に配置され、上記ケース部材及び上記樹脂充填材よりも熱伝導性が高く、上記パワー制御素子が発する熱を一時蓄熱して、このパワー制御素子の温度上昇を遅らせる温度上昇遅延手段と、を有するディーゼルエンジン予熱用ヒータの通電制御装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、グロープラグへの通電を切り替えるパワー部と、一端側が前記パワー部と電気的に接続され、他端側がバッテリー接続用の第一ターミナルとなる第一バスバー部と、一端側が前記パワー部と電気的に接続され、他端側がグロープラグ接続用の第二ターミナルとなる第二バスバー部と、前記パワー部が固定され、前記パワー部が発する熱を外部に放射する放熱部を有し、前記第一バスバー部および前記第二バスバー部を保持するハウジングと を備えることを特徴とするグロープラグ通電制御装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１にあるような、従来の通電制御装置では、複数の半導体開閉素子を、制御用集積回路等の能動部品や、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動部品と共に、ガラスエポキシ樹脂基板等の配線基板上に実装して、樹脂製又は金属製の筐体内に収容し、筐体内に樹脂製絶縁材料を充填し、回路基板に接続された金属製の外部接続端子をコネクタ内に引き出して、電源や、負荷として設けられたグロープラグや、エンジン制御装置との接続を図っている。
【０００６】
また、特許文献２にあるような、グロープラグへの通電を切り替えるパワー部をバスバー部に接続して筐体内に収容した構成においても、特許文献１にあるのと同様、外部接続端子をコネクタ内に引き出して、電源や、負荷として設けられたグロープラグや、エンジン制御装置との接続を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、グロープラグ通電制御装置等の車載用の半導体制御装置においては、急停止・急発進等に伴う加速度による衝撃や、悪路走行時の激しい振動や、エンジンからの受熱等過酷な使用環境に晒されており、そのような過酷な使用環境下でも確実な信号の授受を保証しなければならい。
このため、外部接続端子、及び、相手方のコネクタに嵌合して外部接続端子と相手方の外部接続端子とを接続するコネクタには、極めて高い寸法精度が要求され、製造コストの増加を招いている。
【０００８】
また、一般的に、雌雄のコネクタの嵌合により接続状態となる外部接続端子は、一方が略平板状に形成された雄端子と、他方がこれと弾性的に接触する雌端子とによって構成されている。
略平板状に形成された雄端子は、一端がコネクタの根本に固定され、他端が開放された、いわゆる片持ちカンチレバー構造となっているため、外部からの振動に共振して雌端子との接触状態が離れ、信号や電力の瞬間的な遮断が発生し、通電制御装置の誤作動を招く虞がある。
このような問題に対して、一の信号に対して共振周波数の異なる複数の外部接続端子を用いて２系統で信号を伝達することにより、外部振動との共振を避けることも可能であるが、同サイズの外部接続端子を２系統用意した場合には体格の増加となり、外部接続端子の幅を半減して２系統用意した場合には、体格の増加は伴わないが、耐久性の低下を招く虞がある。
【０００９】
さらに、車両の様々な機能が機械的な制御から電子制御に切り替わり、様々な通電制御装置が用いられるようになり、通電制御装置のさらなる小型化が望まれている。
加えて、外部へのノイズの放射が少なく、また、外部からのノイズの影響を受け難い構造の通電制御装置が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであって、少なくとも複数の半導体開閉素子と、これらを制御する制御用集積回路とを具備する半導体制御装置のさらなる小型化と、外部からの振動等の外乱に対するロバスト性の向上との両立を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明では、少なくとも、複数の半導体開閉素子と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路と、抵抗、コンデンサ、コイルのいずれかから選択した受動部品と、外部との接続を行う接続端子とを具備する半導体制御装置であって、
上記複数の半導体開閉素子の内、略半数ずつを第１の回路基板と第２の回路基板とに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部と、第２の制御回路部とを構成し、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材によって架橋した階層構造となし、これらを樹脂部材からなる樹脂部によって一体的に覆うと共に、上記端子部材を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を上記樹脂部の側面方向に露出せしめる。
【００１２】
請求項２の発明では、セラミック基板、若しくはガラスエポキシ樹脂基板のいずれかからなる絶縁性基板に配線パターンを形成して上記回路基板となす。
【００１３】
請求項３の発明では、絶縁性基板を用いることなくリードフレームによって配線パターンを形成して上記回路基板となし、上記半導体開閉素子、上記受動部品及び上記制御用集積回路をリードフレームに実装する。
【００１４】
請求項４の発明では、上記半導体制御装置が、内燃機関の気筒毎に設けられ通電により発熱する複数のグロープラグへの通電を上記半導体開閉素子の開閉によって制御するグロープラグ通電制御装置である。
【００１５】
請求項５の発明では、上記半導体制御装置が、電気抵抗、静電容量、インピーダンスのいずれかの電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサを制御するセンサ制御装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部との間で電気信号を伝達するための通電部材としての役割と、上記第1の制御回路部と上記第２の制御回路部とを階層構造で支える支柱部材としての役割と、外部に設けた電源や負荷等との入出力端子としての役割とを果たし、階層構造であるため、実装密度が高く、半導体制御装置の小型化が容易である。
さらに、複数の上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とに実装された各部品の側面を覆うように配設されているので、これが電磁シールドの機能を発揮し、外部からの電磁波ノイズの影響を廃除すると共に、上記複数の半導体開閉素子が開閉制御されたときに、発生する高周波ノイズが外部に放射されるのを抑制することができると期待される。
また、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれに上記複数の半導体開閉素子が略均等に案分され実装されているので、発熱量の均一化を図り、熱ストレスによる内部配線の断線の予防を図り信頼性の高い半導体制御装置が実現できる。
加えて、上記端子部材が、上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部との両方に支えられた状態で、かつ、上記樹脂部によって支持された状態で外部との接続が図られているので、従来のカンチレバー構造の接続端子に比べ、外部からの振動に対する耐久性が高く、信頼性の高い半導体制御装置が実現できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、上記絶縁性基板によって、上記端子部材の保持が容易となり、生産性の向上を図ることも可能となる。
また、上記絶縁性基板によって機械的強度が高くなるので、熱ストレスに対する耐久性が高くなる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、半導体制御装置のさらなる小型化を図ることができる。又、材料削減による生産コスト低減効果が大きい。
【００１９】
請求項４の発明によれば、小型で、搭載性にすぐれ、外部からの振動や衝撃に対して電気信号の瞬断を招く虞のない信頼性の高いグロープラグ通電制御装置が実現できる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、小型で党再生に優れ、外部からの振動や衝撃に対して電気信号の瞬断を招く虞のない信頼性の高いセンサ制御装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用し得るグロープラグ通電制御装置を含むグロープラグ通電制御システム全体を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】図１のグロープラグ通電制御装置１の詳細な構造を製造方法の工程順を追って示し、（ａ−１）、（ａ−２）は、それぞれ第１の基板、第２の基板の実装状態を示す平面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、それらの側面図、（ｃ−２）は、第１の基板と第２の基板を２層構造としたときの平面図、（ｃ−１）は、そのＡ方向から見た側面図、（ｃ−３）は、そのＢ方向から見た側面図。
【図４】図２に続く工程を示し、（ａ）は、樹脂成形工程の概要を示す断面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、本実施形態におけるグロープラグ通電制御装置の外観を示す斜視図、（ｃ）は、ソケット部の概要を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１ａの概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態における半導体制御装置として例示するグロープラグ通電制御装置１ｂの概要を製造方法の工程順を追って示し、（ａ−１）は、半導体開閉素子に用いられるｎ−チャンネルＭＯＳＦＥＴの模式図、（ａ−２）は、その等価回路図、（ｂ−１）は、第１の回路部の平面図、（ｂ−２）は、第２の回路部の平面図、（ｃ−１）、（ｃ−２）は、それぞれの断面図、（ｄ）、端子部の概要を示す斜視図、（ｅ）は、第１の回路部と第２の回路部とを接続した状態を示す断面図。
【図７】図６に続く製造工程の順を追って示し、（ａ）は、本実施形態におけるグロープラグ通電制御装置の断面図、（ｂ）は、本実施形態におけるソケット部の概要を示す断面図、（ｃ）は、グロープラグ通電制御装置１ｂをソケット部２ｂに組み付けた状態を示す断面図。
【図８】比較例と共に本発明の信頼性向上の効果を示し、（ａ）は、本発明の実施例における要部断面図、（ｂ）は、振動衝撃を加えたときのタイムチャート、（ｃ）は、比較例における要部断面図、（ｃ）は、振動衝撃を加えたときのタイムチャート。
【図９】本発明の小型化に資する効果を示す模式図。
【図１０】本発明の第４の実施形態として、センサ制御装置に適用した場合を示し、（a）は回路構成図、本発明を適用した場合において、（ｂ−１）は、第１の制御回路部を示す回路構成図、（ｂ−２）は、第２の制御回路部を示す回路構成図。
【図１１】（a）は、第１の制御回路と第２の制御回路とを階層構造としたときの側面図、（ｂ−１）、（ｂ−２）は、パッケージ化したときの斜視図、（ｃ）は、本実施形態におけるセンサ制御装置全体の構成を示す構成図。
【図１２】比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚの概要を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、内燃機関の着火補助や燃焼排気の加温等に用いられるグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置を初めとする、少なくとも複数の半導体開閉素子とそれらを制御する制御集積回路とを具備する半導体制御装置のさらなる小型化と、外部からの振動や温度変化等の外乱の影響を抑制してロバスト性の向上との両立を図るものである。
ここで、図１を参照して、本発明を適用し得るグロープラグ通電制御装置を含むグロープラグ通電制御システム全体の概要について説明する。
なお、本図においては、４気筒エンジンの気筒毎に設けた複数のグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御システムを例として説明するが、当然のことながら、本発明は、４気筒に限定するものではない。
グロープラグ４０（１〜４）は、内部に通電により発熱する図略の抵抗発熱体を具備し、図略の内燃機関（Ｅ／Ｇ）の各気筒に設けられ、電気的にはエンジンヘッドを介して接地状態となっている。
なお、本発明においては、グロープラグ４０（１〜４）を構成する抵抗発熱体は、いわゆる金属ヒータとセラミックヒータとのいずれでも良い。
各グロープラグ４０（１〜４）は、それぞれに接続された半導体開閉素子１０（１〜４）の開閉によって通電制御され、例えば、ＰＷＭ制御などによって所定の温度に昇温、維持される。
【００２３】
本図においては、半導体開閉素子１０（１〜４）として、ｎ―チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴを用いた例を示しているが、ｐ−チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴでも良い。半導体開閉素子１０（１〜４）のドレイン端子Ｄは、外部の電源ＢＡＴＴに電力用ハーネス３２を介して接続され、ソース端子Ｓは、通電用ハーネス３０を介してグロープラグ４０（１〜４）に接続され、ゲート端子Ｇは制御用集積回路１１の出力端子Ｇ１〜Ｇ４に接続されている。
なお、本図に示すように、ｎ―チャンネルＭＯＳＦＥＴを構成する複数の半導体セルの一部を利用してカレントミラー回路を形成し、それぞれのミラー電流Ｉ１〜Ｉ２が制御用集積回路１１に入力され、グロープラグ１０（１〜４）に流れる電流がモニタされ、グロープラグ１０（１〜４）の温度制御や異常の有無の検出に利用される。
【００２４】
制御用集積回路１１には、駆動信号用ハーネス３１を介して外部のエンジン制御装置５から機関Ｅ／Ｇの運転状況に応じて発振される駆動信号ＳＩが入力されている。制御用集積回路１１には、駆動信号ＳＩにしたがって各半導体開閉素子１０（１〜４）を所定の間隔で開閉駆動するためのゲート電圧Ｇ１〜Ｇ４を出力する駆動回路部ＤＲＶが設けられている。
さらに、制御用集積回路１１には、グロープラグ４０（１〜４）に印加するプラグ電圧として半導体開閉素子１０のソース端子Ｓにおける電圧Ｖ１〜Ｖ４が入力されている。
【００２５】
制御用集積回路１１には、自己診断部ＤＩＵが設けられ、プラグ電流Ｉ１〜Ｉ４とプラグ電圧Ｖ１〜Ｖ４とから、グロープラグ４０（１〜４）の抵抗値変化を検出し、異常の有無を判定して自己診断信号ＤＩとして、自己診断信号用ハーネス３４を介して、ＥＣＵ５に異常の有無を伝達する。
以下に示す本発明の第１〜第３の実施形態におけるグロープラグ通電性御装置１、１ａ、１ｂ、及び、比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚは、電気的には、いずれも図１に示す回路と略等価な回路によって構成されており、それぞれの実施形態において用いられる部材の形状や材質、配置方法等にそれぞれ固有の特徴を有し、本発明の効果を発揮するものである。
【００２６】
図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ通電制御装置１（以下、適宜ＧＣＵ１と称す。）について説明する。
本実施形態におけるＧＣＵ１は、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路１１と、必要に応じて適宜選択される抵抗、コンデンサ等の受動部品１２Ａ、１２Ｂと、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）の略半数ずつを第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとに略均等に分配して実装して、第１の制御回路部１００Ａと、第２の制御回路部１００Ｂとを構成し、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとを互いの実装面を対向せしめると共に、両者の間を架橋し、その間で電気信号を伝達するための通電部材としての役割と回路基板１３Ａと回路基板１３Ｂとを階層構造で支える支柱部材としての役割を兼用する端子部材１４（１４０〜１４２）、１５（１５０〜１５３）、１６（１６０、１６１）、１７（１７０〜１７５）と、階層構造で配置された第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとをエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂部材を用いて一体的に封止すると共に、略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて形成した端子部材１４、１５、１６の一部を樹脂部１８０の外部に露出せしめて入出力端子としての役割を有してなることを特徴としている。
【００２７】
また、金属製の端子部材１４、１５、１６、１７が、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとに実装された各部品の側面を覆うように配設されているので、これが電磁シールドの機能を発揮し、外部からの電磁波ノイズの影響を廃除すると共に、複数の半導体開閉素子１０（１〜４）が開閉制御されたときに、発生する高周波ノイズが外部に放射されるのを抑制することができると期待される。
【００２８】
第１の回路基板１３Ａには、ガラスエポキシ樹脂基板等の絶縁性基板に所定の配線パターンが形成されたプリント基板等が用いられ、半導体開閉素子１０（１）、１０（２）、制御用集積回路１１、受動部品１２Ａが実装されている。
第２の回路基板１３Ｂには、ガラスエポキシ樹脂基板に所定の回路が形成されたプリント基板等が用いられ、半導体開閉素子１０（２）、１０（２）、受動部品１２Ｂが実装されている。
なお、本実施形態においては、回路基板１３Ａ、１３Ｂにガラスエポキシ基板を用いた例を示したが、セラミック基板等を用いても良い。
このような基板を用いることによって、製造工程中の取り扱いが容易になる上に、ＧＣＵ１の機械的強度の向上を図ることができる。
【００２９】
第１の回路基板Ａ側に実装された制御用集積回路１１によって、第１の回路基板１３Ａに実装された半導体開閉素子１０（１）、１０（２）と、第２の回路基板１３Ｂに実装された半導体開閉素子１０（３）、１０（４）との両方を開閉制御するため、中継端子１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５を介して、第２の回路基板１３Ｂ側に実装された半導体開閉素子１０（３）へのゲート電圧ＶＧＧ３、プラグ電圧Ｖ３、ミラー電流Ｉ３の検出及び半導体開閉素子１０（４）へのゲート電圧ＶＧＧ４、プラグ電圧Ｖ４、ミラー電流Ｉ４の検出が可能となる。
なお、第１の回路基板Ａ側に実装された半導体開閉素子１０（１）、１０（２）と制御用集積回路１１とは、回路基板１３Ａに形成された配線パターンを介して接続されている。
第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとは、アルミニウムや銅などの導電性を有する略平板状の金属部材を両端がそれぞれの回路基板１３Ａ、１３Ｂに固定され、中心部分が側面方向に向かって屈曲する断面略ハット型に形成した端子部材１４、１５、１６を介して互いに固定され、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂ＴＳＲからなる樹脂部１８０によって周囲を覆われ封止状態となっている。
【００３０】
駆動信号入力端子１４０、自己診断信号出力端子１４１、接地端子１４２は、略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲して設けられ、第１の回路基板１３Ａ側の端部が第１の回路基板Ａに挿通固定されると共に、制御用集積回路１１のＳＩ入力端子、ＤＩ出力端子、接地端子ＧＮＤのそれぞれに接続され、第２の回路基板１３Ｂ側の端部が第２の回路基板Ｂに挿通固定され、第１の回路基板１３Ａと第２の回路基板１３Ｂとの間が側面方向に張り出して樹脂部１８０から外部に露出し、ソケット部２側に設けた駆動信号入力端子２４０及び自己診断信号出力端子２４１、接地端子２４２のそれぞれと弾性的に接続された状態となっている。
このとき、ソケット部２側の端子部材２４０、２４１、２４２と接触する制御側の端子１４０、１４１、１４２の裏面は樹脂部１８０によって支持固定されているので、従来のカンチレバー構造の端子に比べ遙かに振動の影響を受け難くなっている。
【００３１】
出力端子１５０、１５１、１５２、１５３、及び、電源入力端子１６０、１６１も上述と同様に、断面略ハット型に形成され、樹脂部１８０の側面方向に引き出され外部に露出する部分が、樹脂部１８０によって支持固定された状態でソケット部２側に設けた出力端子２５０、２５１、２５２、２５３、及び、電源入力端子２６０、２６１とのそれぞれに弾性的に接続され導通状態となっている。
なお、駆動信号ＳＩを伝達する駆動信号入力端子１４０、自己診断信号ＤＩを伝達する自己診断信号出力端子１４１、接地端子１４２には大きな電流が流れないので幅の細い信号用端子部材１４が用いられ、出力端子１５０、１５１、１５２、１５３及び電源入力端子１６０、１６１には、大きな電流が流れるので、幅の広い電力用端子部材１５、１６が用いられている。
特に、複数のグロープラグ４０（１〜４）への通電が同時に行われる場合には、電源入力端子１６０、１６１に大きな電流が流れるため、電源入力端子１６０、１６１の二つを同時に接続することによって配線抵抗を小さくし、電力損失を少なくしている。
【００３２】
ソケット部２は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂ＴＳＲを用いて、周壁部２００と底部２２０とによって内側にＧＣＵ１を収容する空間部２１０を区画した筐体状に形成され、上記の如くＧＣＵ１の端子部材１４、１５、１６と外部との接続を可能にする端子部材２４（２４０〜２４２）、２５（２５０〜２５３）、２６（２６０、２６１）がインサート成型により埋設されている。
各端子部材２４、２５、２６は、アルミニウム等の電気導電性に優れた金属材料からなる平板を屈曲させて形成されている。
周壁部２２０の内側側面には、端子部材２４、２５、２６の一端が露出し、断面略Ｕ字形に屈曲するように形成され、ＧＣＵ１側の端子部材１４、１５、１６と弾性的に当接して導通を図っている。
また、端子部材２４、２５、２６の他端は、周壁部２００及び底部２２０の内部を通過して、一方向に引き出され、外部との導通を図るハーネス３０〜３５のそれぞれに接続されている。
【００３３】
周壁部２００の頂面の一部には、周壁部２００から空間部２１０に向かって突出し、上面にテーパ面を設けた鈎爪部２３０を形成してある。
鈎爪部２３０は、ＧＵＣ１をソケット部２内に収容する際に、テーパ面と樹脂の可撓性とによってＧＣＵ１の空間部２１０への収容を可能にし、空間部２１０内にＧＣＵ１が収容されたときには、端子部材２５、２６による弾性的な保持力に加え、ＧＣＵ１の樹脂部１８０の角部を拘束し、空間部２１０からＧＣＵ１が脱落したり、外部からの振動によってソケット部２内でＧＣＵ１が移動したりするのを防いでいる。
また、周壁部２００の一つの角部に、ＧＣＵ１の交換のために引抜用溝部２３１を設けたり、ＧＣＵ１の方向性を明確にするための切欠部２３２を形成したりしても良い。
さらに、本実施形態においては、ＧＣＵ１の両側の２面に接続端子１４、１５、１６を引き出した例を示したが、接続端子の数に応じて、１面に集約して引き出すようにしても良いし、周壁部２００の４方向の側面の全てにおいて接続端子を引き出すようにしても良い。
【００３４】
ここで、図３、図４を参照して、本実施形態におけるＧＣＵ１及びソケット部２のより詳細な構成を製造工程の順を追って説明する。
先ず、図２（ａ−１）、（ａ―２）、（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、回路基板１３Ａと回路基板１３Ｂとのそれぞれに、ＧＣＵ１を構成する半導体開閉素子１０（１〜４）、制御用集積回路１１、コンデンサ及び抵抗等の受動部品１２Ａ、１２Ｂをそれぞれの回路基板１３Ａ、１３Ｂ上に振り分けて実装する。
このとき、両者の発熱量がほぼ等しくなるように各部品を配置するのが望ましい。発熱量を均等にすることによりパッケージ化した後に、熱歪みにより断線するのを防止するためである。
【００３５】
なお、受動部品１２Ａ、１２Ｂとしては、例えば、ｐチャンネルＭＯＳＦＥＴを駆動するために、ゲート電圧ＶＧＧを電源電圧より高くするためのチャージポンプを構成するコンデンサや、ミラー電流を検出するための検出抵抗や、インピーダンス調整のための終端抵抗等が挙げられる。
また、必要に応じて、ノイズ除去のためのフィルタを構成するコイルＬ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ等の受動部品を適宜追加することもできる。
各部品の実装には、ハンダ付け等の一般的なプリント基板を製造する際の公知の手法が適宜用いられる。
【００３６】
また、回路基板１３Ａ、１３Ｂには、接続端子１４（１４０〜１４２）、１５（１５０〜１５３）、１６（１６０、１６１）、１７（１７０〜１７５）の端部を挿入するためのスルーホール１４０Ｈ、１４１Ｈ、１４２Ｈ、１５０Ｈ、１５１Ｈ、１５２Ｈ、１５３Ｈ、１６０Ｈ、１６１Ｈ、１７０Ｈ、１７１Ｈ、１７２Ｈ、１７３Ｈ、１７４Ｈ、１７５Ｈ、１７５Ｈが穿設されている。
各部品が実装された第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとを互いに、実装部品が内側となるように対向せしめ、接続端子１４、１５、１６、１７を介して、（ｃ−１）、（ｃ−２）、（ｃ−３）に示すように、階層構造とする。
このとき、各接続端子１５、１６、１７をそれぞれのスルーホールの周囲に設けた電極パターンにハンダ付けすることによって各回路基板１３Ａ、１３Ｂに形成した配線パターンとの導通を図ると共に、各回路基板１３Ａ、１３Ｂを各接側端子１５、１６、１７に固着させることができる。
【００３７】
次いで、図３に示すように、内側に樹脂部１８０を形成するためのキャビティＣＡＶ１８０を区画した、金型Ｍ１、Ｍ２内に、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとが一体となった状態で載置し、キャビティＣＡＶ１８０内にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂ＴＳＲを充填する。
このとき、金型Ｍ１、Ｍ２に各接続端子１４、１５、１６、１７を保持するための溝部ＨＬＤ１４、ＨＬＤ１５、ＨＬＤ１６、ＨＬＤ１７を穿設しておくことにより、樹脂充填時の接続端子１５、１６、１７、１８の脱落等を防ぐことができる。
樹脂部１８０を固化させた後、金型Ｍ１、Ｍ２を引き離すことにより、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すような、側面方向に接続端子１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０、１６２が引き出されたＧＣＵ１が完成する。
【００３８】
本工程は、一般的なリードフレーム上に集積回路を形成してパッケージ化する方法と類似した方法であるが、従来のリードフレーム上に形成した集積回路をパッケージ化する場合には、樹脂によって集積回路をモールドした後、リードフレームをカットしたり、端子部を所定の形状に加工したりする必要があり、この際、パッケージに加わったストレスにより内部配線の一部が断線する虞がある。
しかし、本実施例においては、予め所定の形状（断面略ハット型）に形成された接続端子１４、１５、１６、１７を用いているので、樹脂部１８０を形成した後、リードの加工をする必要がなく、ストレスによる内部配線の断線を引き起こす虞がない。
このようにして完成したＧＣＵ１をソケット部２に挿入することにより、図１、及び、本図（ｃ）に示すような、グロープラグ通電制御システムを構成することができる。
【００３９】
図５を参照して本発明の第２の実施形態におけるＧＣＵ１ａについて説明する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様の構成を基本とし、第１の制御回路部１００Ａと第２の制御回路部１００Ｂとの間に、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属材料を用いて、それぞれの半導体開閉素子１０（１〜４）のパッケージ表面に当接し、樹脂部１８０の側面方向に広がり、側面部で上方に向かって屈曲して延びる略コ字形に形成したヒートシンク１８５を設けた点が相違する。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク１８５を接続端子１４、１５、１６が引き出されていない側面方向に向かって広げることにより、接続端子との絶縁性を考慮することなく容易に半導体開閉素子１０（１〜４）の熱を外部に放出し易くすることができ、さらなる信頼性の向上を図ることができる。
【００４０】
図６、図７を参照して、本発明の第３の実施形態におけるＧＣＵ１ｂについて、製造工程の順を追って説明する。
上記実施形態においては、第１の制御回路部１００Ａ、第２の制御回路部１００Ｂを、第１の回路基板１３Ａ、第２の回路基板１３Ｂを用いて形成した例を示したが、本実施形態においては、基板を用いることなくリードフレームに各部品を直接実装した点が相違する。このような構成とすることにより、さらなる小型化を実現できる。
また、発熱性の半導体開閉素子１０（１〜４）を実装する部分のリードフレームの厚みを厚くしてヒートシンクとしての効果を発揮させることもできる。
本実施形態において、半導体開閉素子１０として、いわゆるブレーナードゲート型ｎ―チャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合を例に説明するが、トレンチゲート型ｎ―チャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴや、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。
【００４１】
本図（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、縦型ｎ―チャンネルＭＯＳＦＥＴは、ｎ＋基板上に、積層構造でＮＰＮ半導体回路が形成されており、ドレイン側が下面となっているので、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、幅広のリードフレームＥＬＤにベアチップを実装することによってドレインとの導通を図り、電源電圧ＶＤＤの入力を可能としている。
さらに、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、各半導体開閉素子１０（１〜４）のソースＳと、ソース電圧ＶＳＳ１〜ＶＳＳ４を出力するためのリードフレームＥＬＳ１〜ＥＬＳ４とがアルミニウム、金、銅等からなるボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、制御用集積回路１１の実装された第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のソースＳは、制御用集積回路１１のそれぞれのソース電圧ＶＳＳ１、ＶＳＳ２を検出する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって直接接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のソースＳはソース電圧ＶＳＳ３、ＶＳＳ４を第１の制御回路１００Ａｂ側に伝達する第２の制御回路１００Ｂｂ側のリードフレームＥＬＶ３、ＥＬＶ４にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側のリードフレームＥＬＶ３、ＥＬＶ４は、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって制御用集積回路１１のそれぞれのソース電圧ＶＳＳ３、ＶＳＳ４を検出する端子に接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のゲートＧは、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって制御用集積回路１１のそれぞれのゲート電圧ＶＧＧ１、ＶＧＧ２を出力する端子に接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のゲートは、それぞれのゲート電圧ＶＧＧ３、ＶＧＧ４を、第１の制御回路１００Ａｂ側から伝達するための第２の制御回路１００Ｂｂ側のリードフレームＥＬＧ３、ＥＬＧ４に接続され、第１の制御回路１００ＡＢ側のリードフレームＥＬＧ３、ＥＬＧ４は、制御用集積回路１１のそれぞれのゲート電圧ＶＧＧ３、ＶＧＧ４を出力する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側の半導体開閉素子１０（１）、１０（２）のミラー電流検出端子ＳＥＮは、制御用集積回路１１のミラー電流Ｉ１、Ｉ２を検出する端子にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第２の制御回路１００Ｂｂ側の半導体開閉素子１０（３）、１０（４）のミラー電流検出端子ＳＥＮは、ミラー電流Ｉ３、Ｉ４を第２の制御回路１００Ｂｂ側に伝達するための第２の制御回路側のリードフレームＥＬＩ３、ＥＬＩ４にボンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続され、第１の制御回路１００Ａｂ側のリードフレームＥＬＩ３、ＥＬＩ４は、制御用集積回路１１のミラー電流Ｉ３、Ｉ４を検出する端子にンディングワイヤＷＲＢＮＤによって接続されている。
【００４２】
このようにして、半導体開閉素子１０（１）〜１０（４）及び制御用集積回路１１が実装された第１の制御回路１００Ａｂ、第２の制御回路１００Ｂｂの表面には、本図（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、ボンディングワイヤＷＲＢＮＤの損傷を防ぐと共に、フレーム枠ＦＬＭから各リードＥＬＤ、ＥＬＳ１〜ＥＬＳ４、ＥＬＳＩ、ＥＬＤＩ、ＥＬＧ３、ＥＬＧ４、ＥＬＶ３、ＥＬＶ４、ＥＬＩ１〜ＥＬＩ４を切り離したときに、それぞれのリードが、ばらばらにならないよう、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のゲル状の封止用部材ＧＬＦＸを用いて、実装部分を覆ってある。
ゲル状の封止部材ＧＬＦＸで覆うことによって、熱ストレスを緩和することもできる。
【００４３】
このようにしてできあがった第1の制御回路部１００Ａｂと第２の制御回路部１００Ｂｂとを、本図（ｄ）に示すような、断面略ハット型の端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５を用いて、本図(ｅ)に示すように、階層構造とし、各端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５を対応するリードＥＬＳＩ、ＥＬＤＩ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬＳ１、ＥＬＳ３、ＥＬＳ２、ＥＬＳ４、ＥＬＤ、ＥＬＤ、ＥＬＤ、ＥＬＧ３、ＥＬＶ３、ＥＬＧ４、ＥＬＩ４、ＥＬＶ４、ＥＬＩ４に接続する。
このとき、各端子部材と各リードとは、ハンダ付け、レーザ溶接、ロウ付け等の公知の接合方法によって接続することができる。
また、本実施形態においては、電源電圧ＶＤＤを入力するリードフレームＥＬＤに接続される端子部材１６０〜１６２を幅広で肉厚の金属塊を用いることにより、半導体開閉素子１０（１）〜１０（４）で発生した熱を放熱又は伝達するためのヒートシンクを兼ねている。
【００４４】
このようにして、第１の制御回路部１００Ａｂと第２の制御回路部１００Ｂｂとが、端子部材１４０〜１４２、１５０〜１５３、１６０〜１６１、１７０〜１７５によって一体に架橋されたものを第1の実施形態と同様金型内に収容して、樹脂部１８０ｂを形成してＧＣＵ１ｂが完成する。
このとき、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、樹脂部１８０ｂの上面を鍔状に広げて、ソケット部２ｂの周壁部２００ｂを覆うように鍔部１８２を形成した点が上記実施形態と相違する。
また、本実施形態においては、鍔部１８２の先端に内側に向かって突出する鈎爪部１８１が形成されている。
さらに、本実施形態においては、ソケット部２ｂの周壁部２００ｂの外側に向かって突出してＧＣＵ１ｂの鈎爪部１８１と嵌合する嵌合部２３０ｂが形成されている。
【００４５】
このように構成することによって、図７（ｃ）に示すように、ＧＣＵ１ｂをソケット部２ｂ内に収容したときに、鍔部１８２によってソケット部２ｂの周壁部２００ｂが覆われ、それぞれの接続端子の気密性、水密性を保ち、外部から水滴などの侵入を防ぐことができる。
また、本実施形態において、鍔部１８２と周壁部２００ｂとの間に、弾性部材からなるパッキング１８３を介装し、水密性をさらに向上させることもできる。
加えて、本図（ａ）、（ｃ）に示すように、ＧＣＵ１ｂの樹脂部１８０ｂの上面に放熱性を高めるために表面積を大きくした熱伝導率の高い金属塊からなるヒートシンク１８５ｂを接合するようにしても良い。
【００４６】
図８を参照して、本発明の外乱に対する安定性向上効果について説明する。
本図（ａ）は、第１の実施形態におけるＧＣＵ１とソケット部２との嵌合部分を拡大した要部断面図である。
本図に示すように、ＧＣＵ１側の接続端子１４、１５、１６は、樹脂部１８０によって支持固定された状態でソケット部２側の接続端子２４、２５、２６と弾性的に当接し、導通状態となっているのに加え、鈎爪部２３０によって樹脂部１８０の角部が拘束されている。
この状態で外部から振動衝撃Ｆが加わったときの信号の伝達状態を本図（ｂ）に示す。本図（ｂ）に示すようにＥＣＵ側の信号がＧＣＵ側に伝達されたときに、外部からの振動衝撃Ｆが加わっても、接続端子１４、１５、１６と接続端子２４、２５、２６との導通が維持され、ＧＣＵ側には、ごく僅かな信号の乱れが発生するが、瞬間的な断線に至ることがなくＥＣＵ５とＧＣＵ１との間で確実に信号の授受がなされる。
一方、比較例として示す従来のグロープラグ通電制御装置１ｚでは、本図（ｃ）に示すように、ＧＣＵ側の接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚが片持ちカンチレバー構造となっているため、外部からの強い衝撃や、接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚの共振周波数に一致する振動が加わると、接続端子１４ｚ、１５ｚ、１６ｚが大きく撓んで、本図（ｄ）に示すように、ＥＣＵ側から伝達された信号がＧＣＵ側で瞬間的に途切れる瞬断現象を招く虞が有る。
【００４７】
図９を参照して、本発明の小型化に対する効果について説明する。本図において、比較例１の外形線を２点鎖線で示し、本発明の第１、第２の実施形態におけるＧＣＵ１、１ａの外形線を実施例１、２として、点線で示し、本発明の第３の実施形態におけるＧＣＵ１ｂの外形線を実施例３として実線で示す。
本図に示すように、実施例１、２において約３０％の体格低減を図ることができ、実施例３において約５０％の体格低減を図ることができる。
【００４８】
ここで、比較例とした従来のグロープラグ通電制御装置１ｚの概要について図１２を参照して簡単に説明する。比較例１ｚは、回路的には図１に示したものと等価である。
本図（ａ）に示すように、比較例１ｚにおいては、ガラスエポキシ樹脂からなる回路基板１３ｚに、半導体開閉素子１０ｚ（１）、１０ｚ（２）、１０ｚ（３）、１０ｚ（４）と、制御用集積回路１１ｚと、抵抗やコンデンサ等の受動部品１２ｚが実装されている。
さらに、駆動信号入力用端子１４０ｚ、自己診断信号出力用端子１４１ｚ、接地用端子１４２ｚが、コネクタ１９０ｚ内に収容され、各グロープラグへの電力を供給する出力端子１５０ｚ、１５１ｚ、１５２ｚ、１５３ｚがコネクタ１９１ｚ内に収容され、電源電圧を入力するための電源用端子１６０ｚ、１６１ｚがコネクタ１９２ｚ内に収容されている。なお、各接続端子１２４ｚ、１５ｚ、１６ｚは、アルミニウムや銅等の電気伝導性の高い金属材料を略平板状に形成したバスバーが用いられている。
上述の如く各部品を実装した回路基板１３ｚは、本図（ｂ）に示すように筐体１８０ｚ内に収容され、筐体１８０内には、エポキシ樹脂等に充填部材１８１ｚが充填されている。また、回路基板１３ｚの裏面側には、放熱性を高くするためのヒートシンク１８５ｚが設けられている。
【００４９】
本発明は、グロープラグ通電制御装置等の複数の発熱性のパワーデバイスが設けられた半導体装置において特に好適に用いられるものであるが、ＧＣＵ以外にも、比較的発熱量の少ない複数の半導体素子とその制御装置を含む半導体制御装置にも本発明を適用することは可能である。
例えば、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を一対の電極間に堆積した粒子状物質の量に応じて変化する電極間の抵抗や静電容量等の電気特性を検出するＰＭセンサや、被測定対象の温度変化に伴う抵抗値変化を検出して温度を検出する温度センサなどのセンサ制御装置６に本発明を適用することもできる。 図１０、図１１にその具体的な構成を示す。
【００５０】
図１０（ａ）は、本発明を適用し得るセンサ制御装置６の一例を示す回路図である。本図に示すように、センサ制御装置６は、ＰＭセンサや温度センサ等の抵抗値変化を検出するセンサ８の抵抗変化を検出するために用いられ、基板60上に形成された、電源電圧＋Ｂ（例えば、＋１２Ｖ）を所定の電圧（例えば＋５Ｖ）に制御する電源回路６１とセンサ８の抵抗値変化を検出するための検出回路６２と、検出回路６２によって検出されたセンサ8の抵抗値変化から温度を算出するための演算処理を行う演算回路（マイコン）６３と、マイコン６３の演算結果を出力するための出力回路６４と、演算結果の補正等マイコン６３のプログラム等を書き換えるための書き込み端子６５とによって構成されている。
本発明において、各回路６１〜６５の具体的な構成を限定するものではないが、各回路を明確にするため、それぞれを構成する部品を列挙する。
電源回路６４は、整流素子６１１、コンデンサ６１２、６１４、制御素子６１３によって構成されている。
検出回路６２は、抵抗６２２、６２４、コンデンサ６２３、制御素子６２１によって構成され、センサ８に所定の電圧を印加して、制御素子６２１によって検出タイミングを制御し、センサ８の抵抗値の変化を検出抵抗６２２、６２４によって電圧変換して検出し、マイコン６３に伝達する。
マイコン６３では、入力ＶＩＮを所定の演算を行い、出力ＶＯＵＴに変換する。
出力回路６４は、抵抗６４１、６４２、増幅素子６４３、テイク６４４、コンデンサ６４５とによって構成され、マイコンの出力ＶＯＵＴを増幅して、外部のＥＣＵ等に出力する。
【００５１】
本発明においては、図１０（ａ）に示した制御回路６を階層構造として制御装置の小型化を図るべく、図１０（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、第１の制御回路部６００Ａと第２の制御回路部６００Ｂとに按分し、それぞれの回路を階層構造で架橋するための支柱としての機能と、上下の回路の電気信号を伝達する中継端子としての機能と外部との入出力を図る外部端子としての機能を兼用した接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬＶＣＣ、ＥＬＶＯＵＴ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655を介して接続する。
図１１（ａ）に示すように、接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655は、断面略ハット型に屈曲して形成され、接続端子ＥＬＶＣＣ、ＥＬＶＯＵＴは、平板状に形成されている。
階層構造となった第１の制御回路部６００Ａと第２の制御回路部６００Ｂとは、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、モールド樹脂６６によって周囲を覆われ、接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655の一部が、外部との接続を図るべく、モールド樹脂６６から露出している。
このようにして構成されたセンサ制御装置６は、内部に接続端子ＥＬ＋Ｂ、ＥＬＳＥＮ、ＥＬＯＵＴ、ＥＬＧＮＤ、ＥＬ651、ＥＬ652、ＥＬ653、ＥＬ654、ＥＬ655と弾性的に接続する接続端子接続端子７１１、７１２、７１３、７１４、７１５、７１６、７１７、７１８及びリード部７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７、７２８がインサート成形されたソケット部７に組みつけられ、外部電源＋Ｂ、ＥＣＵ５ｃ、センサ８、書換コンソール（ＣＯＮ）９等に接続される。
【００５２】
本実施形態におけるソケット部７は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂ＴＳＲを用いて、周壁部7００と底部とによって内側にセンサ制御回路６を収容する空間部を区画した筐体状に形成され、上記の如くセンサ制御回路６の端子部材と外部との接続を可能にする端子部材７１（７１１〜７１８）、リード部材７２（７２１〜７２８）がインサート成型により埋設されている。
各端子部材７１（７１１〜７１８）は、アルミニウム等の電気導電性に優れた金属材料からなる平板を適宜、屈曲させて形成されている。
周壁部７００の内側側面には、端子部材７１の一端が露出し、例えば断面略Ｃ字形に屈曲するように形成され、センサ制御回路６側の端子部材と弾性的に当接して導通を図っている。
また、端子部材７１の他端は、周壁部７００及び底部の内部を通過して、一方向又は複数方向に引き出され、外部との導通を図るハーネスを介して外部電源＋Ｂ、ＥＣＵ５ｃ、センサ８に接続されている。
【００５３】
また、周壁部７００の頂面の一部には、周壁部７００から空間部内側に向かって突出し、上面にテーパ面を設けた鈎爪部を形成してある。
鈎爪部は、センサ制御回路６をソケット部２内に収容する際に、テーパ面と樹脂の可撓性とによってセンサ制御回路６の空間部内への収容を可能にし、空間部内にセンサ制御回路６が収容されたときには、端子部材７１による弾性的な保持力に加え、センサ制御回路６の樹脂部の角部を拘束し、空間部から制御回路６が脱落したり、外部からの振動によってソケット部７内でセンサ制御回路６が移動したりするのを防いでいる。
また、周壁部７００の一つの角部に、センサ制御回路６の交換のために引抜用溝部を設けたり、センサ制御回路７の方向性を明確にするための切欠部を形成したりしても良い。
さらに、本実施形態においては、センサ制御回路７の互いに直交する２面に接続端子を引き出した例を示したが、接続端子の数に応じて、１面に集約して引き出すようにしても良いし、周壁部７００の４方向の側面の全てにおいて接続端子を引き出すようにしても良い。
本実施形態においても、上記実施形態と同様、階層構造とすることにより装置の実装密度を上げ、体格を小さくすることができる上に、振動などの外乱による信号の伝達エラーを防止できる。
また、本実施形態においては、物理量として、電気抵抗を検出するセンサ８を制御するセンサ制御回路６を例に説明したが、本発明は、センサの検出対象として、電気抵抗に限定するものではなく、静電容量、インピーダンス等の電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサの制御装置に対して適宜採用し得るものである。
【符号の説明】
【００５４】
１ 半導体制御装置（ＧＣＵ）
１０ 半導体開閉素子
１１ 半導体制御集積回路
１２Ａ、１２Ｂ 実装部品（受動部品）
１３Ａ、１３Ｂ 回路基板
１００Ａ 第１の制御回路部
１００Ｂ 第２の制御回路部
１４、１５、１６、１７ 端子部材
１４０ 駆動信号（ＳＩ）入力端子（制御側、雄側）
１４１ 自己診断信号（ＤＩ）出力端子（制御側、雄側）
１４２ 接地端子（制御側、雄側）
１５０、１５１、１５２、１５３ 出力端子（制御側、雄側）
１６０、１６１ 電源入力端子（制御側、雄側）
１７０、１７１、１７２、１７３、１７４ 中継端子
１８０ 樹脂部
２ ソケット部（筐体様接続手段）
２００ 周壁部
２１０ 空間部
２２０ 底部
２３０ 鈎爪部
２３１ 制御装置引抜用溝部
２３２ 方向性確認用切欠部
２４０ 駆動信号（ＳＩ）入力端子（ソケット側、雌側）
２４１ 自己診断信号（ＤＩ）出力端子（ソケット側、雌側）
２４２ 接地端子（ソケット側）
２５０、２５１、２５２、２５３ 出力端子（ソケット側、雌側）
２６０、２６１ 電源入力端子（ソケット側、雌側）
３０（１〜４） 通電用ハーネス
３１ 駆動信号用ハーネス
３２ 自己診断信号用ハーネス
３３ 接地用ハーネス
３４ 電源用ハーネス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００７−２５５２７５号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２２１９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、複数の半導体開閉素子と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路と、抵抗、コンデンサ、コイルのいずれかから選択した受動部品と、外部との接続を行う接続端子とを具備する半導体制御装置であって、
上記複数の半導体開閉素子の内、略半数ずつを第１の回路基板と第２の回路基板とに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部と、第２の制御回路部とを構成し、
上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材によって架橋した階層構造となし、
これらを樹脂部材からなる樹脂部によって一体的に覆うと共に、
上記端子部材を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を上記樹脂部の側面方向に露出せしめたことを特徴とする半導体制御装置。
【請求項２】
セラミック基板、若しくはガラスエポキシ樹脂基板のいずれかからなる絶縁性基板に配線パターンを形成して上記回路基板となした請求項１に記載の半導体制御装置。
【請求項３】
絶縁性基板を用いることなくリードフレームによって配線パターンを形成して上記回路基板となし、上記半導体開閉素子、上記受動部品及び上記制御用集積回路をリードフレームに実装せしめた請求項１に記載の半導体制御装置。
【請求項４】
上記半導体制御装置が、内燃機関の気筒毎に設けられ通電により発熱する複数のグロープラグへの通電を上記半導体開閉素子の開閉によって制御するグロープラグ通電制御装置である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体制御装置。
【請求項５】
上記半導体制御装置が、電気抵抗、静電容量、インピーダンスのいずれかの電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサを制御するセンサ制御回路である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１】
少なくとも、複数の半導体開閉素子と、これらを開閉制御する半導体制御集積回路と、抵抗、コンデンサ、コイルのいずれかから選択した受動部品と、外部との接続を行う接続端子とを具備する半導体制御装置であって、
上記複数の半導体開閉素子の内、略半数ずつを第１の回路基板と第２の回路基板とに略均等に分配して、それぞれ第１の制御回路部と、第２の制御回路部とを構成し、
上記第１の制御回路部と上記第２の制御回路部とのそれぞれの実装面を内側に対向せしめて、両者の間を金属製の端子部材によって架橋した階層構造となし、
これらを樹脂部材からなる樹脂部によって一体的に覆うと共に、
上記端子部材を略平板状の金属部材を断面略ハット型に屈曲させて一部を上記樹脂部の側面方向に露出せしめたことを特徴とする半導体制御装置。
【請求項２】
セラミック基板、若しくはガラスエポキシ樹脂基板のいずれかからなる絶縁性基板に配線パターンを形成して上記回路基板となした請求項１に記載の半導体制御装置。
【請求項３】
絶縁性基板を用いることなくリードフレームによって配線パターンを形成して上記回路基板となし、上記半導体開閉素子、上記受動部品及び上記制御用集積回路をリードフレームに実装せしめた請求項１に記載の半導体制御装置。
【請求項４】
上記半導体制御装置が、内燃機関の気筒毎に設けられ通電により発熱する複数のグロープラグへの通電を上記半導体開閉素子の開閉によって制御するグロープラグ通電制御装置である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体制御装置。
【請求項５】
上記半導体制御装置が、電気抵抗、静電容量、インピーダンスのいずれかの電気的信号を基に被検出対象の温度、濃度、湿度、圧力のいずれかの物理量を検出するセンサを制御するセンサ制御回路である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４８６１（Ｐ２０１３−４８６１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６３８５（Ｐ２０１１−１３６３８５）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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