負荷駆動回路およびそれを用いた点火装置

【課題】トランジスタのベースの電位が不安定になることで、寄生動作により保護回路が誤作動することを防止する。
【解決手段】保護回路７を逆トランジスタ方式で構成すると共に、各トランジスタ１０〜１２のベースをコレクタに接続することで、ベースの電位がコレクタの電位に固定できるようにする。これにより、従来のようにベースを開放した場合と比べて、ベースの電位を安定させられ、寄生ベースに対してノイズ的に電位が印加されても、寄生動作によりトランジスタがＯＮしてしまう等の誤動作を防止することが可能となる。また、ベースの電位を安定させられることにより、サージ電流が発生したときに確実に保護回路７のトランジスタ１０〜１２をＯＮさせられるため、保護回路７にてサージ電流を吸収してＧＮＤに流れさせることが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチ素子のオンオフ制御を行う制御回路とそれをサージ電流などから保護するための保護回路とが備えられた負荷駆動回路に関し、特に、内燃機関における点火装置に適用すると好適である。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される電子部品には、信頼性とサージ電流等の厳しい環境に耐えられる耐性の両方が要求される。このため、従来、内燃機関における点火装置において、同一の基板上に制御回路と保護回路を設けたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、基板上に制御回路と保護回路を備えた半導体基板であって、保護回路として、同じ配線長さ、同じ配線幅を持ち、同じ配線抵抗で並列に接続された複数の保護素子を有し、さらに、ベースが開放したｎｐｎトランジスタを含むものが開示されている。
【０００４】
図８は、従来の保護回路１００を示した回路図である。この図に示されるように、ベースが開放されたｎｐｎトランジスタ１０１により保護回路１００が構成されている。エミッタ側を高電位、コレクタ側を低電位とする逆トランジスタ方式が採用されており、ベースは開放された状態とされている。このような回路構成では、ｎｐｎトランジスタ１０１の逆方向（エミッタ−ベース間）電圧が耐圧（例えば２４Ｖ）以上になるとｎｐｎトランジスタ１０１がブレークダウンするため、サージ電流をＧＮＤに逃がせるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３３５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された保護回路では、サージ保護用のｎｐｎトランジスタ１０１のベースが開放されているため、ｎｐｎトランジスタ１０１のベースの電位が不安定となり、ベースに対してノイズ的に電位が印加されると、寄生動作によりｎｐｎトランジスタ１０１がＯＮしてしまう等、誤動作する恐れがあった。
【０００６】
また、ベースを開放する構造であるため、電流増幅率（Ｈｆｅ）を低くしなければならず、電流増幅率を低くするために、エミッタ層の不純物濃度をベース拡散層の不純物濃度に比べて低くする必要があり、サージ電流保護用のｎｐｎトランジスタ１０１の動作抵抗が高くなって、サージ電流を吸収し難かった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、トランジスタのベースの電位が不安定になることで、寄生動作により保護回路が誤作動することを防止することを第１の目的とする。
【０００８】
また、サージ電流保護用のｎｐｎトランジスタの動作抵抗が高くなることにより、サージ電流を吸収し難くなることを防止することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、保護回路（７）を、入力端子（３ａ）と接地端子（３ｂ）間に配置すると共に、入力端子（３ａ）側をエミッタ、接地端子（３ｂ）をコレクタとする単数もしくは複数のトランジスタ（１０〜１２）により構成された逆トランジスタ方式とし、該トランジスタ（１０〜１２）のベースをコレクタに電気的に接続することで、ベースをコレクタと同電位とすることを第１の特徴としている。
【００１０】
このように、トランジスタ（１０〜１２）のベースをコレクタに電気的に接続することで、ベースをコレクタと同電位としている。このため、従来のようにベースを開放した場合と比べて、ベースの電位を安定させられ、寄生ベースに対してノイズ的に電位が印加されても、寄生動作によりトランジスタ（１０〜１２）がＯＮしてしまう等の誤動作を防止することが可能となる。また、ベースの電位を安定させられることにより、サージ電流が発生したときに確実に保護回路（７）のトランジスタ（１０〜１２）をＯＮさせられるため、保護回路（７）にてサージ電流を吸収してＧＮＤに流れさせることが可能となる。
【００１１】
このような構成の負荷駆動回路では、例えば、トランジスタ（１０〜１２）は、基板（１３）上に形成された、コレクタを構成する第１導電型のコレクタ層（１４）と、コレクタ層（１４）内において一方を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、ベースを構成する第２導電型の複数のベース層（１６）と、複数のベース層（１６）内に対してそれぞれ形成され、該ベース層（１６）の長手方向と同方向を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、エミッタを構成する第１導電型の複数のエミッタ層（１７）と、を備えた構成とされる。
【００１２】
この場合、複数のエミッタ層（１７）それぞれに接続される複数のエミッタパターン配線（１８）と、複数のベース層（１６）それぞれに接続される複数のベースパターン配線（１９）と、コレクタ層（１４）のうち複数のベース層（１６）に隣接する部分に接続される複数のコレクタパターン配線（２０）と、複数のエミッタパターン配線（１８）を連結する第１共通配線（２１）と、複数のベースパターン配線（１９）および複数のコレクタパターン配線（２０）を連結する第２共通配線（２２）とを有した構造によりトランジスタ（１０〜１２）を構成することができる。そして、第１共通配線（２１）と第２共通配線（２２）を、複数のベース層（１６）および複数のエミッタ層（１７）の長手方向の両端において、複数のベース層（１６）および複数のエミッタ層（１７）を挟んで対称的に配置すると共に、複数のベースパターン配線（１９）および複数のコレクタパターン配線（２０）を、複数のベース層（１６）もしくは該複数のベース層（１６）に隣接するコレクタ層（１４）の長手方向に沿って延設して第１共通配線（２１）に接続することで、複数のベースパターン配線（１９）および複数のコレクタパターン配線（２０）を第１共通配線（２１）から櫛歯状に突き出したレイアウトとし、さらに、複数のエミッタパターン配線（１８）を、複数のエミッタ層（１７）の長手方向に沿って延設して第２共通配線（２２）に接続することで、複数のエミッタパターン配線（１８）が第２共通配線（２２）から櫛歯状に突き出したレイアウトにすると好ましい。
【００１３】
このようなレイアウトとすれば、トランジスタ（１０〜１２）がＯＮしたときには、コレクタパターン配線（２０）からコレクタ層（１４）やエミッタ層（１７）を通じてエミッタパターン配線（１８）に流れる電流経路が素子のどの場所を通じた場合であっても均一な長さとなる。このため、保護回路（７）の全体が均一な配線抵抗となるようにできる。
【００１４】
また、本発明は、保護回路（７）を、入力端子（３ａ）と接地端子（３ｂ）間に配置されたトランジスタ（３０）と、入力端子（３ａ）と接地端子（３ｂ）間において直列接続されたツェナーダイオード（３１）および抵抗（３２）を有するドライブ回路と、を備えた構成とし、トランジスタ（３０）のベースをツェナーダイオード（３１）と抵抗（３２）との接続点（Ｐ１）に接続することを第２の特徴としている。
【００１５】
このような構成においては、サージ電流が発生したときに、ダイオード（３１）の耐圧を超えるため、ダイオード（３１）および抵抗（３２）の間に電流が流れ、抵抗（３２）での電圧ドロップによりトランジスタ（３０）のベース−コレクタ間に電位差が発生する。これにより、トランジスタ（３０）にベース電流が流れ込み、トランジスタ（３０）がＯＮする。したがって、トランジスタ（３０）のコレクタ電流としてサージ電流を流せるため、保護回路（７）にてサージ電流を吸収してＧＮＤに流させることが可能となる。また、このような構成とされた場合、従来のようにベースを開放した場合と比べて、電流増幅率Ｈｆｅを高くすることが可能となる。すなわち、エミッタ層（３７）の不純物濃度をベース層（３６）の不純物濃度に比べて低くしなくても良いため、トランジスタ（３０）の動作抵抗を低くすることが可能となり、よりサージ電流を吸収し易くすることができる。
【００１６】
このような構成の負荷駆動回路においても、トランジスタ（３０）を上記第１の特徴と同様の構成とすることができる。
【００１７】
この場合、第１共通配線（４１）と第２共通配線（４２）を、複数のベース層（３６）および複数のエミッタ層（３７）の長手方向の両端において、複数のベース層（３６）および複数のエミッタ層（３７）を挟んで対称的に配置すると共に、複数のコレクタパターン配線（４０）を、複数のベース層（３６）に隣接するコレクタ層（３４）の長手方向に沿って延設して第１共通配線（４１）に接続することで、複数のコレクタパターン配線（４０）を第１共通配線（４１）から櫛歯状に突き出したレイアウトとし、複数のエミッタパターン配線（３８）を、複数のエミッタ層（３７）の長手方向に沿って延設して第２共通配線（４２）に接続することで、複数のエミッタパターン配線（３８）が第２共通配線（４２）から櫛歯状に突き出したレイアウトとする。そして、ベースパターン配線（３９）を、エミッタパターン配線（３８）および第１共通配線（４１）とコレクタパターン配線（４０）および第２共通配線（４２）の間の隙間を縫って配置すると好ましい。
【００１８】
このようなレイアウトとすれば、トランジスタ（３０）がＯＮしたときには、コレクタパターン配線（４０）からコレクタ層（３４）やエミッタ層（３７）を通じてエミッタパターン配線（３８）に流れる電流経路が素子のどの場所を通じた場合であっても均一な長さとなる。これにより、保護回路（７）の全体が均一な配線抵抗となるようにできる。
【００１９】
以上のような負荷駆動回路は、例えば、点火コイル（４）を負荷として、該点火コイル（４）に流すコイル電流を制御するための点火装置に適用すると好ましい。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態が適用された負荷駆動回路としての点火装置について説明する。図１に、本実施形態における点火装置１の回路構成図を示し、この図に基づいて説明する。
【００２３】
点火装置１は、車両の内燃機関におけるプラグ５０の点火に用いられる。図１に示されるように、点火装置１には、スイッチ部を構成するスイッチＩＣ２と制御回路部を構成する制御回路ＩＣ３とが備えられている。これらスイッチＩＣ２と制御回路ＩＣ３とは例えば別々のチップで構成されている。
【００２４】
スイッチＩＣ２は、点火コイル４の１次巻線４ａへの通電のスイッチング制御を行うためのものである。このスイッチＩＣ２には、ＩＧＢＴ５と抵抗６が備えられている。
【００２５】
ＩＧＢＴ５は、点火コイル４の１次巻線４ａへの通電のスイッチング制御を行うために用いられる。具体的には、ＩＧＢＴ５のコレクタ端子は、負荷となる点火コイル４の１次巻線４ａが接続され、エミッタ端子は、ＧＮＤが接続されている。そして、制御回路ＩＣ３からＩＧＢＴ５のゲートに対して制御信号となるゲート電圧が抵抗６を介して入力されることで、ＩＧＢＴ５のオンオフ制御が行える構成とされている。なお、抵抗６は、ＩＧＢＴ５のゲートに対してゲート電圧を印加するための入力抵抗である。
【００２６】
一方、制御回路ＩＣ３は、保護回路７と制御回路８とが備えられ、入力端子３ａを通じてエンジンＥＣＵ９から送られてくる点火信号をスイッチＩＣ２におけるＩＧＢＴ５の制御信号として伝える役割を果たす。具体的には、保護回路７は、入力端子３ａとＧＮＤ端子３ｂとの間に配置され、この保護回路７にて、サージ電流などから制御回路８を保護する。そして、制御回路８にて、例えば点火コイル４の１次巻線４ａに流されるコイル電流やスイッチＩＣ２の温度等に基づいてＩＧＢＴ５の制御信号を調整している。
【００２７】
本実施形態では、保護回路７には、エミッタ側を高電位、コレクタ側を低電位とする逆トランジスタ方式が採用されており、本実施形態では、複数のトランジスタ１０〜１２を直列接続して保護回路７を構成している。各トランジスタ１０〜１２のベース−コレクタ間が電気的に接続されており、ベースの電位がコレクタの電位に固定されるようになっている。
【００２８】
図２は、制御回路ＩＣ３中の保護回路７を構成するトランジスタ１０の構造およびトランジスタ１０の各部とパターン配線との接続状態などを模式的に示した断面図である。また、図３は、トランジスタ１０の構造およびレイアウトを示した斜視透過図である。図２は、図３におけるＡ−Ａ断面に相当している。なお、ここではトランジスタ１０を例に挙げているが、トランジスタ１１、１２も同様の構造とされる。これら各トランジスタ１０〜１２は、同じ半導体基板上に形成されることになるが、周知の素子分離構造により、互いに電気的に分離された構造にできる。
【００２９】
図２に示すように、例えばシリコン基板からなるｐ型の半導体基板１３の表面にｎ⁺型コレクタ層１４が成膜されており、このｎ⁺型コレクタ層１４の表層部の所定領域にｎ^-型ウェル層１５が形成されている。ｎ^-型ウェル層１５は、図３に示すように、複数個がストライプ状（短冊状）に並べられた構成とされている。すなわち、複数個のｎ^-型ウェル層１５が半導体基板１３の一方向に並べて配列されており、その配列方向に対して各ｎ^-型ウェル層１５の長手方向が垂直とされた構成とされている。そして、各ｎ^-型ウェル層１５の幅、すなわちの上記配列方向の長さ（幅）や深さが等しくされていると共に、各ｎ^-型ウェル層１５の長手方向の長さも等しくされている。このため、各ｎ^-型ウェル層１５の長手方向の両端位置が揃った形状となっている。
【００３０】
また、各ｎ^-型ウェル層１５の内部には、ｎ^-型ウェル層１５よりも接合深さが浅くされたｐ⁺型ベース層１６が形成されている。図２の断面において、各ｐ⁺型ベース層１６の長さ（幅）は均一とされており、かつ、基板表面における各ｐ⁺型ベース層１６の終端位置から各ｎ^-型ウェル層１５の終端位置までの距離が等しくなるように、各ｐ⁺型ベース層１６は各ｎ^-型ウェル層１５の中心線に沿って形成されている。そして、各ｐ⁺型ベース層１６の長手方向の長さは各ｎ^-型ウェル層１５の長手方向の長さと一致させられており、各ｐ⁺型ベース層１６の長手方向の両端位置が各ｎ^-型ウェル層１５の長手方向の両端位置と一致したレイアウトとなっている。
【００３１】
同様に、各ｐ⁺型ベース層１６の内部には、ｐ⁺型ベース層１６よりも接合深さが浅くされたｎ⁺型エミッタ層１７が形成されている。図２の断面において、ｎ⁺型エミッタ層１７の長さ（幅）は均一とされており、かつ、基板表面における各ｎ⁺型エミッタ層１７の終端位置から各ｐ⁺型ベース層１６の終端位置までの距離が等しくなるように、各ｎ⁺型エミッタ層１７は各ｐ⁺型ベース層１６の中心線に沿って形成されている。そして、各ｎ⁺型エミッタ層１７の長手方向の長さは各ｐ⁺型ベース層１６の長手方向の長さと一致させられており、各ｎ⁺型エミッタ層１７の長手方向の両端位置が各ｐ⁺型ベース層１６の長手方向の両端位置と一致したレイアウトとなっている。
【００３２】
このように構成されたトランジスタ１０では、ｎ⁺型エミッタ層１７がエミッタパターン配線１８や後述する共通配線部２１を通じて入力端子３ａへ接続され、ｐ⁺型ベース層１６およびｎ⁺型コレクタ層１４がベースパターン配線１９やコレクタパターン配線２０および後述する共通配線部２２を通じてトランジスタ１１のｎ⁺型エミッタ層側に接続される。また、図２、図３ではトランジスタ１１、１２については図示していないが、図１の回路図から分かるように、トランジスタ１１のｐ⁺型ベース層およびｎ⁺型コレクタ層は共にベースパターン配線およびコレクタパターン配線を介してトランジスタ１２のｎ⁺型エミッタ層と接続され、トランジスタ１２のｐ⁺型ベース層およびｎ⁺型コレクタ層は共にベースパターン配線およびコレクタパターン配線を介してＧＮＤ端子３ｂに接続される。すなわち、各トランジスタ１０のｐ⁺型ベース層１６をｎ⁺型コレクタ層１４とが同電位となるようにしている。
【００３３】
具体的には、図３に示すように、エミッタパターン配線１８は、図示しない層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを通じて各ｎ⁺型エミッタ層１７の表面と接触させられており、各ｎ⁺型エミッタ層１７の長手方向に沿って延設されていると共に、各ｎ⁺型エミッタ層１７の一方の端部よりも外側まで至ってから共通配線部２１を通じて接続されている。すなわち、エミッタパターン配線１８は、共通配線部２１から櫛歯状に突き出した形状とされている。そして、各櫛歯を構成するエミッタパターン配線１８の線幅はすべて均一とされている。
【００３４】
一方、ベースパターン配線１９およびコレクタパターン配線２０も、図示しない層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを通じて、各ｐ⁺型ベース層１６の表面もしくは各ｐ⁺型ベース層１６に隣接する各ｎ⁺型コレクタ層１４と接触させられいる。ベースパターン配線１９およびコレクタパターン配線２０は、各ｐ⁺型ベース層１６もしくは各ｐ⁺型ベース層１６に隣接する各ｎ⁺型コレクタ層１４の長手方向に沿って延設されていると共に、各ｐ⁺型ベース層１６の他方（エミッタパターン配線１８における共通配線部２１とは反対側）の端部よりも外側まで至ってから共通配線部２２を通じて接続されている。すなわち、ベースパターン配線１９およびコレクタパターン配線２０は、共通配線部２２から櫛歯状に突き出した形状とされている。そして、各櫛歯を構成するベースパターン配線１９やコレクタパターン配線２０の線幅はすべて均一とされている。
【００３５】
そして、エミッタパターン配線１８とコレクタパターン配線２０の間にベースパターン配線１９が挟まれるように、各パターン配線１８〜２０が対向配置されたレイアウトとされている。さらに、エミッタパターン配線１８やコレクタパターン配線２０がそれぞれ接続される各共通配線部２１、２２もｎ⁺型コレクタ層１４やｎ⁺型エミッタ層１７を挟んで対称的なレイアウトとされている。
【００３６】
このような構成により点火装置１が構成されている。このような点火装置１では、エンジンＥＣＵ９からの点火信号が制御回路ＩＣ３を介してスイッチＩＣ２に伝えられることでＩＧＢＴ５をオンオフ制御するという作動を行う。そして、このような点火装置１に対して、さらに、スイッチＩＣ２に備えられたＩＧＢＴ５のコレクタ端子に点火コイル４の１次巻線４ａが接続されると共に、点火コイル４の２次巻線４ｂがプラグ５０に接続されるため、ＩＧＢＴ５をオンオフ制御することにより、点火装置１によるプラグ５０の放電タイミングの制御が行えるようになっている。
【００３７】
以上のように構成された点火装置１では、保護回路７を逆トランジスタ方式で構成すると共に、各トランジスタ１０〜１２のベースをコレクタに接続することで、ベースの電位がコレクタの電位に固定できるようにしている。このため、従来のようにベースを開放した場合と比べて、ベースの電位を安定させられ、寄生ベースに対してノイズ的に電位が印加されても、寄生動作によりトランジスタがＯＮしてしまう等の誤動作を防止することが可能となる。また、ベースの電位を安定させられることにより、サージ電流が発生したときに確実に保護回路７のトランジスタ１０〜１２をＯＮさせられるため、保護回路７にてサージ電流を吸収してＧＮＤに流れさせることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、ｎ⁺型コレクタ層１４内において、ｐ⁺型ベース層１６およびｎ⁺型エミッタ層１７をストライプ状に配置している。そして、エミッタパターン配線１８やコレクタパターン配線２０も対向配置させていると共に、これらがそれぞれ接続される各共通配線部２１、２２もｎ⁺型コレクタ層１４やｎ⁺型エミッタ層１７を挟んで対称的に配置されている。このため、図４に示す電流経路（図中矢印参照）を示した模式図から分かるように、トランジスタ１０〜１２がＯＮしたときには、コレクタパターン配線２０からｎ⁺型コレクタ層１４やｎ⁺型エミッタ層１７を通じてエミッタパターン配線１８に流れる電流経路が素子のどの場所を通じた場合であっても均一な長さとなる。このため、保護回路７の全体が均一な配線抵抗となるようにできる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、トランジスタ１０がＯＮしたときに、ｎ⁺型コレクタ層１４やｎ⁺型エミッタ層１７が対抗配置された領域にしかサージ電流が流れない。つまり、特に電界集中が生じ易いｐ⁺型ベース層１６やｎ⁺型エミッタ層１７の両端にはサージ電流が流れない。このため、電界集中による素子破壊からの保護が可能となる。
【００４０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の点火装置１は、第１実施形態に対して制御回路ＩＣ３内の保護回路７の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図５は、本実施形態における点火装置１の回路構成図である。この図に示すように、保護回路７は、ｎｐｎトランジスタ３０と複数のツェナーダイオード３１および抵抗３２とを有した構成とされている。ｎｐｎトランジスタ３０は、コレクタが入力端子３ａに接続され、エミッタがＧＮＤ端子３ｂに接続された構成とされている。複数のツェナーダイオード３１および抵抗３２は、ｎｐｎトランジスタ３０を駆動するためのドライブ回路を構成するものであり、入力端子３ａとＧＮＤ端子３ｂとの間において直列接続されており、複数のツェナーダイオード３１と抵抗３２との間の接続点Ｐ１がｎｐｎトランジスタ３０のベースに接続された構成とされている。
【００４２】
図６は、制御回路ＩＣ３中の保護回路７を構成するトランジスタ３０の構造およびトランジスタ３０の各部とパターン配線との接続状態などを模式的に示した断面図である。また、図７は、トランジスタ３０の構造およびレイアウトを示した斜視透過図である。図６は、図７におけるＢ−Ｂ断面に相当している。
【００４３】
図６に示すように、トランジスタ３０の断面構成の素子部を構成する部分、すなわち半導体基板３３、ｎ⁺型コレクタ層３４、ｎ^-型ウェル層３５、ｐ⁺型ベース層３６、ｎ⁺型エミッタ層３７に関しては、図２に示したトランジスタ１０の素子部を構成する半導体基板１３、ｎ⁺型コレクタ層１４、ｎ^-型ウェル層１５、ｐ⁺型ベース層１６、ｎ⁺型エミッタ層１７の断面構成と同様である。ただし、図６に示すように、トランジスタ３０では、ｎ⁺型エミッタ層３７がエミッタパターン配線３８を通じてＧＮＤ端子３ｂへ接続され、ｐ⁺型ベース層３６がベースパターン配線３９を通じて接続点Ｐ１に接続され、ｎ⁺型コレクタ層３４がコレクタパターン配線４０を通じて入力端子３ａに接続される。
【００４４】
具体的には、図７に示すように、エミッタパターン配線３８は、第１実施形態におけるエミッタパターン配線１８と同様のレイアウトとされており、各ｎ⁺型エミッタ層３７の長手方向に沿って延設され、各ｎ⁺型エミッタ層３７の一方の端部よりも外側まで至ってから共通配線部４１を通じて接続されている。
【００４５】
一方、コレクタパターン配線４０も、第１実施形態におけるコレクタパターン配線２０と同様のレイアウトとされており、各ｐ⁺型ベース層３６に隣接する各ｎ⁺型コレクタ層３４の長手方向に沿って延設され、各ｐ⁺型ベース層１６の他方（エミッタパターン配線３８における共通配線部４１とは反対側）の端部よりも外側まで至ってから共通配線部４２を通じて接続されている。
【００４６】
ただし、ベースパターン配線３９に関しては、各ｐ⁺型ベース層１６の長手方向に沿って延設されているが、エミッタパターン配線３８や共通配線４１およびコレクタパターン配線４０や共通配線４２の間を縫って連結されたレイアウトとされている。これにより、エミッタパターン配線３８とコレクタパターン配線４０の間にベースパターン配線３９が挟まれた状態で、エミッタパターン配線３８とコレクタパターン配線４０が対向配置されたレイアウトとされている。
【００４７】
以上のように構成された点火装置１では、保護回路７をｎｐｎトランジスタ３０、ツェナーダイオード３１および抵抗３２にて構成している。このような構成においては、サージ電流が発生したときに、ツェナーダイオード３１の耐圧を超えるため、ツェナーダイオード３１および抵抗３２の間に電流が流れ、抵抗３２での電圧ドロップによりｎｐｎトランジスタ３０のベース−コレクタ間に電位差が発生する。これにより、ｎｐｎトランジスタ３０にベース電流が流れ込み、ｎｐｎトランジスタ３０がＯＮする。したがって、ｎｐｎトランジスタ３０のコレクタ電流としてサージ電流を流せるため、保護回路７にてサージ電流を吸収してＧＮＤに流させることが可能となる。
【００４８】
また、このような構成とされた場合、従来のようにベースを開放した場合と比べて、電流増幅率Ｈｆｅを高くすることが可能となる。すなわち、ｎ⁺型エミッタ層３７の不純物濃度をｐ⁺型ベース層３６の不純物濃度に比べて低くしなくても良いため、ｎｐｎトランジスタ３０の動作抵抗を低くすることが可能となり、よりサージ電流を吸収し易くすることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、ｎ⁺型コレクタ層３４内において、ｐ⁺型ベース層３６およびｎ⁺型エミッタ層３７をストライプ状に配置している。そして、エミッタパターン配線３８やコレクタパターン配線４０も対向配置させていると共に、これらがそれぞれ接続される各共通配線部４１、４２もｎ⁺型コレクタ層３４やｎ⁺型エミッタ層３７を挟んで対称的に配置されている。このため、第１実施形態と同様に、ｎｐｎトランジスタ３０がＯＮしたときには、コレクタパターン配線４０からｎ⁺型コレクタ層３４やｎ⁺型エミッタ層３７を通じてエミッタパターン配線３８に流れる電流経路が素子のどの場所を通じた場合であっても均一な長さとなる。これにより、保護回路７の全体が均一な配線抵抗となるようにできる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、スイッチ部や制御回路部を構成するものとしてスイッチＩＣ２や制御回路ＩＣ３を別々のチップで構成した例を挙げたが、必ずしも別々のチップとしなくても良い。
【００５１】
上記第１実施形態や第２実施形態において、図１、図４では、トランジスタ１０〜１２やツェナーダイオード３１の数の一例を図示しているが、これらは単なる一例であり、保護回路７として要求される耐圧などに応じて適宜変更可能である。また、トランジスタ１０〜１２やｎｐｎトランジスタ３０の断面構造の一例を示したが、必ずしもこのような断面構造としなければならない訳ではない。
【００５２】
なお、上記各実施形態では、トランジスタ１０〜１２やｎｐｎトランジスタ３０を例に挙げて説明したが、各不純物層の導電型を逆転させても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる点火装置の回路構成図である。
【図２】制御回路ＩＣ中の保護回路を構成するトランジスタの構造およびトランジスタの各部とパターン配線との接続状態などを模式的に示した断面図である。
【図３】トランジスタの構造およびレイアウトを示した斜視透過図である。
【図４】トランジスタがＯＮしたときの電流経路を示した模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる点火装置の回路構成図である。
【図６】制御回路ＩＣ中の保護回路を構成するトランジスタの構造およびトランジスタの各部とパターン配線との接続状態などを模式的に示した断面図である。
【図７】トランジスタの構造およびレイアウトを示した斜視透過図である。
【図８】従来のベースが開放されたｎｐｎトランジスタによる保護回路を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…点火装置、２…スイッチＩＣ、３…制御回路ＩＣ、３ａ…入力端子、３ｂ…ＧＮＤ端子、４…点火コイル、６…抵抗、７…保護回路、８…制御回路、１０〜１２…トランジスタ、１３、３３…半導体基板、１４、３４…ｎ⁺型コレクタ層、１５、３５…ｎ^-型ウェル層、１６、３６…ｐ⁺型ベース層、１７、３７…ｎ⁺型エミッタ層、１８、３８…エミッタパターン配線、１９、２９…ベースパターン配線、２０、４０…コレクタパターン配線、２１、２２、４１、４２…共通配線部、３０…トランジスタ、３１…ツェナーダイオード、３２…抵抗。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（４）に流される電流を制御するための負荷駆動回路であって、
前記電流の制御を行う半導体スイッチング素子（５）が形成されたスイッチ部（２）と、
入力端子（３ａ）および接地端子（３ｂ）を有し、前記入力端子（３ａ）から入力される駆動信号に基づいて前記半導体スイッチング素子（５）を駆動するための制御信号を出力する制御回路（８）と、前記制御回路（８）をサージ電流から保護するための保護回路（７）と、を備えた制御回路部（３）と、を備え、
前記保護回路（７）は、前記入力端子（３ａ）と前記接地端子（３ｂ）間に配置され、前記入力端子（３ａ）側をエミッタ、前記接地端子（３ｂ）をコレクタとする単数もしくは複数のトランジスタ（１０〜１２）により構成された逆トランジスタ方式とされており、該トランジスタ（１０〜１２）はベースが前記コレクタに電気的に接続され、前記ベースが前記コレクタと同電位とされていることを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項２】
前記トランジスタ（１０〜１２）は、
基板（１３）上に形成された、前記コレクタを構成する第１導電型のコレクタ層（１４）と、
前記コレクタ層（１４）内において一方を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、前記ベースを構成する第２導電型の複数のベース層（１６）と、
前記複数のベース層（１６）内にそれぞれ形成され、該ベース層（１６）の長手方向と同方向を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、前記エミッタを構成する第１導電型の複数のエミッタ層（１７）と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動回路。
【請求項３】
前記トランジスタ（１０〜１２）は、
前記複数のエミッタ層（１７）それぞれに接続される複数のエミッタパターン配線（１８）と、
前記複数のベース層（１６）それぞれに接続される複数のベースパターン配線（１９）と、
前記コレクタ層（１４）のうち前記複数のベース層（１６）に隣接する部分に接続される複数のコレクタパターン配線（２０）と、
前記複数のエミッタパターン配線（１８）を連結する第１共通配線（２１）と、
前記複数のベースパターン配線（１９）および前記複数のコレクタパターン配線（２０）を連結する第２共通配線（２２）とを有し、
前記第１共通配線（２１）と前記第２共通配線（２２）は、前記複数のベース層（１６）および前記複数のエミッタ層（１７）の長手方向の両端において、前記複数のベース層（１６）および前記複数のエミッタ層（１７）を挟んで対称的に配置され、
前記複数のベースパターン配線（１９）および前記複数のコレクタパターン配線（２０）は、前記複数のベース層（１６）もしくは該複数のベース層（１６）に隣接する前記コレクタ層（１４）の長手方向に沿って延設されて前記第１共通配線（２１）に接続されることで、前記複数のベースパターン配線（１９）および前記複数のコレクタパターン配線（２０）が前記第１共通配線（２１）から櫛歯状に突き出したレイアウトとされ、
前記複数のエミッタパターン配線（１８）は、前記複数のエミッタ層（１７）の長手方向に沿って延設されて前記第２共通配線（２２）に接続されることで、前記複数のエミッタパターン配線（１８）が前記第２共通配線（２２）から櫛歯状に突き出したレイアウトとされていることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動回路。
【請求項４】
負荷（４）に流される電流を制御するための負荷駆動回路であって、
前記電流の制御を行う半導体スイッチング素子（５）が形成されたスイッチ部（２）と、
入力端子（３ａ）および接地端子（３ｂ）を有し、前記入力端子（３ａ）から入力される駆動信号に基づいて前記半導体スイッチング素子（５）を駆動するための制御信号を出力する制御回路（８）と、前記制御回路（８）をサージ電流から保護するための保護回路（７）と、を備えた制御回路部（３）と、を備え、
前記保護回路（７）は、前記入力端子（３ａ）と前記接地端子（３ｂ）間に配置されたトランジスタ（３０）と、前記入力端子（３ａ）と前記接地端子（３ｂ）間において直列接続されたツェナーダイオード（３１）および抵抗（３２）を有するドライブ回路と、を備えて構成され、前記トランジスタ（３０）のベースが前記ツェナーダイオード（３１）と前記抵抗（３２）との接続点（Ｐ１）に接続されていることを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項５】
前記トランジスタ（３０）は、
基板（３３）上に形成された、前記コレクタを構成する第１導電型のコレクタ層（３４）と、
前記コレクタ層（３４）内において一方を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、前記ベースを構成する第２導電型の複数のベース層（３６）と、
前記複数のベース層（３６）内に対してそれぞれ形成され、該ベース層（３６）の長手方向と同方向を長手方向とし、該長手方向と垂直な方向を配列方向としてストライプ状に形成された、前記エミッタを構成する第１導電型の複数のエミッタ層（３７）と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動回路。
【請求項６】
前記トランジスタ（３０）は、
前記複数のエミッタ層（３７）それぞれに接続される複数のエミッタパターン配線（３８）と、
前記複数のベース層（３６）それぞれに接続される複数のベースパターン配線（３９）と、
前記コレクタ層（３４）のうち前記複数のベース層（３６）に隣接する部分に接続される複数のコレクタパターン配線（４０）と、
前記複数のエミッタパターン配線（３８）を連結する第１共通配線（４１）と、
前記複数のコレクタパターン配線（４０）を連結する第２共通配線（４２）とを有し、
前記第１共通配線（４１）と前記第２共通配線（４２）は、前記複数のベース層（３６）および前記複数のエミッタ層（３７）の長手方向の両端において、前記複数のベース層（３６）および前記複数のエミッタ層（３７）を挟んで対称的に配置され、
前記複数のコレクタパターン配線（４０）は、前記複数のベース層（３６）に隣接する前記コレクタ層（３４）の長手方向に沿って延設されて前記第１共通配線（４１）に接続されることで、前記複数のコレクタパターン配線（４０）が前記第１共通配線（４１）から櫛歯状に突き出したレイアウトとされ、
前記複数のエミッタパターン配線（３８）は、前記複数のエミッタ層（３７）の長手方向に沿って延設されて前記第２共通配線（４２）に接続されることで、前記複数のエミッタパターン配線（３８）が前記第２共通配線（４２）から櫛歯状に突き出したレイアウトとされており、
前記ベースパターン配線（３９）は、前記エミッタパターン配線（３８）および前記第１共通配線（４１）と前記コレクタパターン配線（４０）および前記第２共通配線（４２）の間の隙間を縫って配置されていることを特徴とする請求項５に記載の負荷駆動回路。
【請求項７】
点火コイル（４）を前記負荷として、請求項１ないし６に記載の負荷駆動回路を前記該点火コイル（４）に流すコイル電流を制御するために適用したことを特徴とする点火装置。

【図１】