JP4225273B2

JP4225273B2 - Glow plug

Info

Publication number: JP4225273B2
Application number: JP2004340404A
Authority: JP
Inventors: 浩己平松
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: EP1669675A1; EP2202461A2; EP2202461B1; JP2006153293A; EP1669675B1; DE602005026766D1; EP2202461A3

Description

本発明は、半導体チップの熱を放出するようにしたグロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug adapted to release heat from a semiconductor chip.

一般に、例えばディーゼルエンジンにおいてエンジンの始動性を高めるため、各気筒にグロープラグを設置すると共に、各グロープラグを各気筒内で加熱して初期着火をアシストする手法が広く実施されている。 In general, for example, in order to improve engine startability in a diesel engine, a method of assisting initial ignition by installing a glow plug in each cylinder and heating each glow plug in each cylinder is widely used.

上記グロープラグを各気筒別に制御する、具体的に気筒別断線検出や気筒別温度制御を行うため、各グロープラグに対応した半導体チップを備えたコントローラを用いる方法が知られている。このコントローラには、各グロープラグの断線判定やダイアグ出力、温度制御を行うために半導体チップやマイコンが搭載される。そして、コントローラは、エンジンＥＣＵから入力されるスイッチング信号に基づき、半導体チップに形成されたパワートランジスタをオンまたはオフさせ、そのオンまたはオフ信号を各グロープラグに出力することにより、各グロープラグへの電力供給を図っている。 In order to control the glow plug for each cylinder, specifically to detect disconnection by cylinder and to control temperature for each cylinder, a method using a controller having a semiconductor chip corresponding to each glow plug is known. This controller is equipped with a semiconductor chip and a microcomputer for performing disconnection determination, diagnostic output, and temperature control of each glow plug. Then, the controller turns on or off the power transistor formed on the semiconductor chip based on the switching signal input from the engine ECU, and outputs the on or off signal to each glow plug. Power supply is planned.

しかしながら、上記半導体チップは発熱部品であり、１つの半導体チップが１７０℃以上にもなる。このような半導体チップをコントローラに集約すると、各半導体チップの熱を放出しきれなくなるばかりでなく、積極的に放熱を促さないと半導体チップが自分自身の熱で壊れてしまう可能性があり、各グロープラグに電力を供給することができなくなる恐れがある。 However, the semiconductor chip is a heat-generating component, and one semiconductor chip reaches 170 ° C. or higher. If such semiconductor chips are integrated into the controller, not only the heat of each semiconductor chip can not be released, but the semiconductor chip may be broken by its own heat unless actively radiating heat, There is a risk that power cannot be supplied to the glow plug.

そこで、コントローラを廃止し、コントローラに搭載されていた半導体チップを各グロープラグ内部に設けるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなグロープラグでは、グロープラグの外形をなすハウジング内に回路ユニットが収納されていると共に、この回路ユニットにパワートランジスタを備えた半導体チップが搭載されている。そして、エンジンＥＣＵからワイヤハーネス等を介してこの回路ユニットに信号が入力されると、半導体チップからグロープラグの発熱体に電力が供給され、各気筒が加熱される。
特表２００３−５０９６５２号公報 Therefore, there has been proposed one in which the controller is eliminated and a semiconductor chip mounted on the controller is provided inside each glow plug (see, for example, Patent Document 1). In such a glow plug, a circuit unit is housed in a housing that forms the outer shape of the glow plug, and a semiconductor chip including a power transistor is mounted on the circuit unit. When a signal is input from the engine ECU to the circuit unit via a wire harness or the like, electric power is supplied from the semiconductor chip to the heating element of the glow plug, and each cylinder is heated.
Japanese translation of PCT publication No. 2003-509652

しかしながら、上記従来の技術では、半導体チップが回路ユニットに搭載され、さらにその回路ユニットがグロープラグの内部に収納されているため、半導体チップにて発生する熱を放出することができなくなっている。グロープラグ内では半導体チップから発生する熱の逃げ場がないため、その熱によって半導体チップが破壊されてしまう可能性がある。 However, in the above conventional technique, since the semiconductor chip is mounted on the circuit unit and the circuit unit is housed inside the glow plug, it is impossible to release the heat generated in the semiconductor chip. Since there is no escape for heat generated from the semiconductor chip in the glow plug, there is a possibility that the semiconductor chip is destroyed by the heat.

また、近年では、エンジンを始動させた後にもグロープラグに通電を行って各気筒を加熱するアフターグローの要望が高まっている。これは、各気筒から排出される排気ガス中のＨＣ（炭化水素）を減少させる効果があるからである。このようなことから、アフターグローがなされて半導体チップに長時間通電がなされると、長時間半導体チップが熱にさらされることになる。したがって、半導体チップから確実に熱を放出する必要がある。 In recent years, there has been an increasing demand for afterglow that heats each cylinder by energizing the glow plug even after the engine is started. This is because there is an effect of reducing HC (hydrocarbon) in the exhaust gas discharged from each cylinder. For this reason, when after-glow is performed and the semiconductor chip is energized for a long time, the semiconductor chip is exposed to heat for a long time. Therefore, it is necessary to reliably release heat from the semiconductor chip.

本発明は、上記点に鑑み、半導体チップを搭載したグロープラグにおいて、半導体チップから発生する熱によって半導体チップが破壊されてしまうことを防止できるグロープラグを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a glow plug that can prevent a semiconductor chip from being destroyed by heat generated from the semiconductor chip in the glow plug on which the semiconductor chip is mounted.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハウジング（１０）に設置されるヒートシンク（５０）と、ヒートシンクに基板（６０）が設置されると共に、この基板上に設置され、スイッチング信号によって制御されることでバッテリ電圧に基づくスイッチング電圧を出力するパワートランジスタを備えた半導体チップ（６１）と、を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the heat sink (50) installed in the housing (10) and the substrate (60) are installed on the heat sink, and the substrate is installed on the substrate and switched. And a semiconductor chip (61) including a power transistor that outputs a switching voltage based on a battery voltage by being controlled by a signal.

このように、熱を発生する半導体チップを、基板を介してヒートシンクに搭載する。これにより、半導体チップにて発生した熱を、基板を介してヒートシンクに放出することができる。また、ハウジングはその外周に形成されたねじ部を介してエンジンに固定されると共に、ハウジングの他端側にヒートシンクがかしめ固定される。これにより、ヒートシンクが半導体チップから受けた熱を、ハウジングを介してエンジンに放出することができる。 Thus, the semiconductor chip that generates heat is mounted on the heat sink via the substrate. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip can be released to the heat sink through the substrate. In addition, the housing is fixed to the engine via a screw portion formed on the outer periphery thereof, and a heat sink is caulked and fixed to the other end side of the housing. Thereby, the heat received from the semiconductor chip by the heat sink can be released to the engine through the housing.

以上のように、半導体チップにて発生する熱をエンジンに放出することができることから、半導体チップにおける熱ストレスを低減させることができると共に、半導体チップが熱によって破壊してしまうことを防止できる。したがって、半導体チップの信頼性を向上させることができる。 As described above, since heat generated in the semiconductor chip can be released to the engine, thermal stress in the semiconductor chip can be reduced and the semiconductor chip can be prevented from being destroyed by heat. Therefore, the reliability of the semiconductor chip can be improved.

また、半導体チップをグロープラグに一体化させているため、エンジンＥＣＵ内に半導体チップおよび半導体チップの放熱のためのヒートシンクを設ける必要がなくなる。したがって、エンジンＥＣＵの小型化を図ることができる。 Further, since the semiconductor chip is integrated with the glow plug, there is no need to provide a semiconductor chip and a heat sink for heat dissipation of the semiconductor chip in the engine ECU. Therefore, the engine ECU can be downsized.

請求項２に記載の発明では、ヒートシンクにコネクタ（７０）が一体成形されると共に、このコネクタに複数のターミナル（８１〜８３）が一体成形されており、複数のターミナルを介して半導体チップにスイッチング信号、バッテリ電圧に基づく電圧が入力されると、スイッチング電圧が半導体チップから中軸を介して発熱体に入力されるようになっていることを特徴としている。 In the second aspect of the invention, the connector (70) is integrally formed with the heat sink, and a plurality of terminals (81-83) are integrally formed with the connector, and switching to the semiconductor chip is performed via the plurality of terminals. When a voltage based on a signal and a battery voltage is input, the switching voltage is input from the semiconductor chip to the heating element via the center shaft.

このように、ターミナルを備えたコネクタをヒートシンクに一体成形する。これにより、ヒートシンクをハウジングに固定するだけで、コネクタをハウジングに一体にすることができ、コネクタのハウジングに対する装着性を向上させることができる。なお、各ターミナルに入力された各信号が半導体チップに入力されることで、発熱体にスイッチング電圧を与えることができる。 Thus, the connector provided with the terminal is formed integrally with the heat sink. Accordingly, the connector can be integrated with the housing simply by fixing the heat sink to the housing, and the mounting property of the connector to the housing can be improved. In addition, a switching voltage can be given to a heat generating body because each signal input into each terminal is input into a semiconductor chip.

請求項３に記載の発明では、基板は板形状になっており、その板形状の表面がヒートシンクの面に垂直に設置されることで、基板がヒートシンクに対して縦置きの状態とされていることを特徴としている。通常、市販されているパワートランジスタは予めＰＢＴ樹脂等でモールドされ、ターミナルが形成されておりターミナル軸方向に長い形状となっているため、搭載スペース上縦に置くことで容易に搭載が可能となる。したがって、このように、基板をヒートシンクに対して縦置き設置しても良い。 In the invention described in claim 3, the substrate has a plate shape, and the substrate is placed vertically with respect to the heat sink by placing the plate-shaped surface perpendicular to the surface of the heat sink. It is characterized by that. Normally, a commercially available power transistor is pre-molded with PBT resin or the like, and a terminal is formed. The terminal is long in the axial direction of the terminal, so it can be easily mounted by placing it vertically on the mounting space. . Therefore, the substrate may be installed vertically with respect to the heat sink in this way.

請求項５に記載の発明では、樹脂コネクタ（７１）において、半導体チップ（６０）がモールド樹脂部（７１ｄ）を介して設置される板状のヒートシンク（５１）と、半導体チップと電気的に接続されてグロープラグの中軸の他端側と電気的に接続されるコンタクト端子（７１ｂ）と、がインサート成形されており、上記ヒートシンクにおいてモールド樹脂部が設けられていない面が露出するようになっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 5 , in the resin connector (71), the semiconductor chip (60) is electrically connected to the semiconductor chip and the plate-shaped heat sink (51) installed via the mold resin portion (71d). And a contact terminal (71b) electrically connected to the other end side of the middle shaft of the glow plug is insert-molded so that the surface of the heat sink where the mold resin portion is not provided is exposed. It is characterized by being.

このように、半導体チップを内蔵した樹脂コネクタにおいて、コンタクト端子を中軸に差し込むことで樹脂コネクタをグロープラグに一体化させる。これにより、半導体チップを内蔵した樹脂キャップを中軸に差し込むだけでよいので、従来グロープラグをそのまま使用することができる。 Thus, in the resin connector incorporating the semiconductor chip, the resin connector is integrated with the glow plug by inserting the contact terminal into the central shaft. As a result, it is only necessary to insert a resin cap containing a semiconductor chip into the central shaft, so that the conventional glow plug can be used as it is.

また、半導体チップは、樹脂コネクタから露出してインサート成形されるヒートシンクに、基板を介して設置される。これにより、半導体チップにて発生した熱を、基板およびヒートシンクを介して外部に放出することができる。したがって、半導体チップの熱ストレスを低減でき、ひいては半導体チップが熱によって破壊されてしまうことを防止できる。 Further, the semiconductor chip is placed through a substrate on a heat sink that is exposed from the resin connector and insert-molded. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip can be released to the outside through the substrate and the heat sink. Therefore, the thermal stress of the semiconductor chip can be reduced, and as a result, the semiconductor chip can be prevented from being destroyed by heat.

さらに、請求項１と同様に、エンジンＥＣＵ内に半導体チップおよび半導体チップの放熱のためのヒートシンクを設けないようにしたので、エンジンＥＣＵの小型化を図ることができる。 Further, similarly to the first aspect, the engine ECU is not provided with the semiconductor chip and the heat sink for radiating the semiconductor chip, so that the engine ECU can be downsized.

請求項６に記載の発明では、樹脂コネクタは、その外面が金属カバー（５２）で覆われていると共に、この金属カバーは、樹脂コネクタから露出するヒートシンクに接触しており、金属カバーの端部（５２ａ）はハウジングの他端側に接触していることを特徴としている。 In the invention according to claim 6 , the outer surface of the resin connector is covered with the metal cover (52), and the metal cover is in contact with the heat sink exposed from the resin connector. (52a) is characterized in that it is in contact with the other end of the housing.

このように、樹脂コネクタを金属カバーで覆うと共に、金属カバーを樹脂コネクタから露出するヒートシンクに接触させる。さらに、金属カバーの端部をハウジングの他端側に接触させる。これにより、樹脂コネクタ内のヒートシンクが基板を介して半導体チップから受けた熱を、金属カバーに放出することができる。さらに、金属カバーが受け取った熱をハウジングに放出することができると共に、ハウジングが受け取った熱をエンジンに放出することができる。このようにして、半導体チップの熱を樹脂コネクタ外部に放出することができる。 Thus, the resin connector is covered with the metal cover, and the metal cover is brought into contact with the heat sink exposed from the resin connector. Further, the end of the metal cover is brought into contact with the other end of the housing. Thereby, the heat received from the semiconductor chip by the heat sink in the resin connector via the substrate can be released to the metal cover. Furthermore, the heat received by the metal cover can be released to the housing, and the heat received by the housing can be released to the engine. In this way, the heat of the semiconductor chip can be released to the outside of the resin connector.

請求項７に記載の発明では、ハウジングの他端側には、ハウジングカバー（５３）がかしめ固定されており、樹脂コネクタはその外面が金属カバー（５２）で覆われていると共に、金属カバーは樹脂コネクタから露出するヒートシンクに接触した状態になっており、金属カバーの端部（５２ａ）は、ハウジングカバーに接触していることを特徴としている。 In the invention according to claim 7 , the housing cover (53) is fixed by caulking to the other end side of the housing, and the outer surface of the resin connector is covered with the metal cover (52). The heat sink exposed from the resin connector is in contact with the metal cover, and the end (52a) of the metal cover is in contact with the housing cover.

このように、ハウジングの他端側にハウジングカバーを設けると共に、樹脂コネクタを金属カバーで覆う。そして、金属カバーを樹脂コネクタから露出したヒートシンクおよびハウジングカバーに接触させている。これにより、半導体チップにて発生した熱を、基板、ヒートシンク、金属カバー、ハウジングカバー、そしてハウジングを介してエンジンに放出することができる。また、ハウジングカバーを設けることで、熱を放出する表面積が増える。これにより、素早く熱を放出することができる。 Thus, the housing cover is provided on the other end side of the housing, and the resin connector is covered with the metal cover. The metal cover is in contact with the heat sink and the housing cover exposed from the resin connector. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip can be released to the engine through the substrate, the heat sink, the metal cover, the housing cover, and the housing. Further, by providing the housing cover, the surface area for releasing heat is increased. Thereby, heat can be quickly released.

請求項８に記載の発明では、樹脂コネクタには、ワイヤハーネス部（７１ｅ）が一体にされており、このワイヤハーネス部を介してスイッチング信号およびバッテリ電圧に基づく電圧が半導体チップに入力されるようになっていることを特徴としている。このように、ワイヤハーネス部を樹脂コネクタに一体にして、半導体チップに各信号を入力することができる。 In the invention according to claim 8 , the wire harness portion (71e) is integrated with the resin connector, and the voltage based on the switching signal and the battery voltage is input to the semiconductor chip via the wire harness portion. It is characterized by becoming. Thus, each signal can be input to the semiconductor chip by integrating the wire harness portion with the resin connector.

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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。図１に示されるように、グロープラグ１００は、導電性の鉄鋼材料（例えば鉄（Ｓ２５Ｃ））よりなる円管状構造のハウジング（主体金具）１０を有しており、このハウジング１０には、エンジンブロックに固定されるねじ部１１が形成されている。ハウジング１０は、このねじ部１１を介してエンジンブロックに固定されることで、接地された状態となる。 FIG. 1 is an overall schematic cross-sectional view of a glow plug according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the glow plug 100 has a housing (main metal fitting) 10 having a tubular structure made of a conductive steel material (for example, iron (S25C)). A screw portion 11 fixed to the block is formed. The housing 10 is grounded by being fixed to the engine block via the screw portion 11.

ハウジング１０の一端側には、筒状のパイプ部材（例えばステンレス）２０が固定されている。具体的には、パイプ部材２０の一端側がハウジング１０の一端側内部に保持されると共に、パイプ部材２０の他端側がハウジング１０の一端側から露出している。 A cylindrical pipe member (for example, stainless steel) 20 is fixed to one end side of the housing 10. Specifically, one end side of the pipe member 20 is held inside one end side of the housing 10, and the other end side of the pipe member 20 is exposed from one end side of the housing 10.

また、ハウジング１０の他端側には、レンチを用いてグロープラグ１００をエンジンに取り付けるためのレンチとの嵌合部１２が形成されている。この嵌合部１２の外周は多角形状（例えば六角形状）になっている。 Further, a fitting portion 12 with a wrench for attaching the glow plug 100 to the engine using a wrench is formed on the other end side of the housing 10. The outer periphery of the fitting portion 12 has a polygonal shape (for example, a hexagonal shape).

上記パイプ部材２０の内部には絶縁部材２１が保持されている。この絶縁部材２１の一端側には、絶縁部材の先端でＵ字型に折り返された発熱体２２がインサート成形されており、このＵ字型の発熱体２２の両端には、絶縁部材２１の一端側から他端側に伸びる電極２３ａ、２３ｂがそれぞれインサート成形されている。そして、絶縁部材２１の一端側が、パイプ部材２０の他端側から露出するようにパイプ部材２０に保持される。 An insulating member 21 is held inside the pipe member 20. On one end side of the insulating member 21, a heating element 22 folded in a U shape at the leading end of the insulating member is insert-molded. At both ends of the U-shaped heating element 22, one end of the insulating member 21 is formed. Electrodes 23a and 23b extending from the side to the other end are respectively insert-molded. Then, one end side of the insulating member 21 is held by the pipe member 20 so as to be exposed from the other end side of the pipe member 20.

このような絶縁部材２１は、例えば窒化ケイ素よりなるセラミックで構成され、発熱体２２は、例えば窒化ケイ素および二ケイ化モリブデンよりなるセラミックで構成される。また、電極２３ａ、２３ｂは、例えばタングステンよりなるものである。 Such an insulating member 21 is made of, for example, ceramic made of silicon nitride, and the heating element 22 is made of, for example, ceramic made of silicon nitride and molybdenum disilicide. The electrodes 23a and 23b are made of tungsten, for example.

ハウジング１０の内部において、絶縁部材２１の他端側（電極２３ａ、２３ｂ側）には、金属（例えば鉄（Ｓ２５Ｃ））製の棒状の中軸３０が収納されている。この中軸３０の一端側には筒状の端子３１と、この端子３１を保持するキャップ３２が固定されており、端子３１が絶縁部材２１の他端側にはめ込まれた状態になっている。これにより、絶縁部材２１の内部の電極２３ａと端子３１との電気的導通が図られている。なお、絶縁部材２１の内部のもう一方の電極２３ｂは、図１に示されるようにパイプ部材２０に接触している。したがって、電極２３ｂはパイプ部材２０を介してハウジング１０と電気的に導通した状態になっている。 Inside the housing 10, a rod-shaped center shaft 30 made of metal (for example, iron (S25C)) is housed on the other end side (electrodes 23a, 23b side) of the insulating member 21. A cylindrical terminal 31 and a cap 32 that holds the terminal 31 are fixed to one end side of the middle shaft 30, and the terminal 31 is fitted into the other end side of the insulating member 21. Thereby, electrical continuity between the electrode 23 a inside the insulating member 21 and the terminal 31 is achieved. The other electrode 23b inside the insulating member 21 is in contact with the pipe member 20 as shown in FIG. Therefore, the electrode 23b is in electrical connection with the housing 10 via the pipe member 20.

ハウジング１０の他端側（すなわち、中軸３０の他端側）において、中軸３０の外壁面とハウジング１０の内壁面との間に、ガラスシール４０、パッキン部材４１、絶縁ブッシュ４２がハウジング１０の一端側から順に設けられている。 On the other end side of the housing 10 (that is, the other end side of the middle shaft 30), a glass seal 40, a packing member 41, and an insulating bush 42 are disposed between the outer wall surface of the middle shaft 30 and the inner wall surface of the housing 10. It is provided in order from the side.

ガラスシール４０は、ガラスよりなるシール部材であり、パッキン部材４１は、例えばＯリングよりなるシール部材である。また、絶縁ブッシュ４２は、例えばフェノール等の樹脂よりなるものである。この絶縁ブッシュ４２にはフランジ部が設けられており、絶縁ブッシュ４２がハウジング１０の内部に侵入してしまわないようになっている。そして、中軸３０の他端側に設けられたねじ部分に端子ナット４３が固定される。この端子ナット４３は、上記絶縁ブッシュ４２のフランジ部分をハウジング１０側に押さえつけている。これにより、ハウジング１０の内部が密閉されると共に、中軸３０がハウジング１０の内部に固定される。なお、ガラスシール４０、パッキン部材４１、絶縁ブッシュ４２、そして端子ナット４３は、本発明の固定部材に相当する。 The glass seal 40 is a sealing member made of glass, and the packing member 41 is a sealing member made of, for example, an O-ring. The insulating bush 42 is made of a resin such as phenol. The insulating bush 42 is provided with a flange portion so that the insulating bush 42 does not enter the housing 10. And the terminal nut 43 is fixed to the screw part provided in the other end side of the center shaft 30. The terminal nut 43 presses the flange portion of the insulating bush 42 against the housing 10 side. As a result, the inside of the housing 10 is sealed, and the middle shaft 30 is fixed inside the housing 10. The glass seal 40, the packing member 41, the insulating bush 42, and the terminal nut 43 correspond to the fixing member of the present invention.

そして、ハウジング１０の他端側には、ヒートシンク５０が設置されている。具体的には、ヒートシンク５０は容器形状をなしており、その容器の端部にフランジ部５０ａが形成されていると共に、ハウジング１０の嵌合部１２の端部１２ａがヒートシンク５０のフランジ部５０ａにかしめ固定されている。このようなヒートシンク５０に、例えばＡｌ（アルミニウム）が採用される。 A heat sink 50 is installed on the other end side of the housing 10. Specifically, the heat sink 50 has a container shape, and a flange portion 50a is formed at an end portion of the container, and an end portion 12a of the fitting portion 12 of the housing 10 is formed on the flange portion 50a of the heat sink 50. It is fixed by caulking. For such a heat sink 50, for example, Al (aluminum) is employed.

ヒートシンク５０の端面５０ｂには、セラミック基板（本発明でいう基板）６０を介して半導体チップ６１が設置されており、この半導体チップ６１には、パワートランジスタ（以下、ＰＴｒという）が形成されている。 A semiconductor chip 61 is installed on the end face 50b of the heat sink 50 via a ceramic substrate (substrate in the present invention) 60. A power transistor (hereinafter referred to as PTr) is formed on the semiconductor chip 61. .

後で詳しく述べるが、このＰＴｒにはエンジンＥＣＵからスイッチング信号およびバッテリ電圧が入力されるようになっており、このスイッチング信号でＰＴｒをスイッチングすることで、バッテリのバッテリ電圧に基づくスイッチング電圧が出力されるようになっている。本実施形態では、上記半導体チップ６１に形成されるＰＴｒとして、例えばｐ型ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴが採用される。 As will be described in detail later, a switching signal and a battery voltage are input to the PTr from the engine ECU. By switching the PTr with this switching signal, a switching voltage based on the battery voltage of the battery is output. It has become so. In this embodiment, as the PTr formed on the semiconductor chip 61, for example, a p-type MOSFET or IGBT is employed.

また、半導体チップ６１と中軸３０との電気的導通を図るため、ヒートシンク５０には、ヒートシンク５０の端面５０ｂの一部が貫通する孔が設けられ、その孔に図示しない配線をインサート成形した樹脂部５０ｃが一体にされている。 Further, in order to achieve electrical continuity between the semiconductor chip 61 and the central shaft 30, the heat sink 50 is provided with a hole through which a part of the end surface 50b of the heat sink 50 passes, and a resin portion in which a wiring (not shown) is insert molded. 50c is integrated.

なお、半導体チップ６１のアースはヒートシンク５０に電気的に接続されている。また、ヒートシンク５０のフランジ部５０ａとハウジング１０の他端側との間には、パッキン１２ｂが設置されており、ヒートシンク５０の内部（つまり、端子ナット４３等の部材が設置される空間）が密閉される。 The ground of the semiconductor chip 61 is electrically connected to the heat sink 50. A packing 12b is installed between the flange portion 50a of the heat sink 50 and the other end of the housing 10, and the inside of the heat sink 50 (that is, a space in which members such as the terminal nuts 43 are installed) is hermetically sealed. Is done.

上記ヒートシンク５０には、外部ワイヤハーネス等との接続部分となるコネクタ７０が一体成形されており、このコネクタ７０には上記半導体チップ６１や中軸３０に信号を入力するための複数のターミナル８０が一体成形されている。このようなコネクタ７０は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）で形成される。 The heat sink 50 is integrally formed with a connector 70 as a connection portion with an external wire harness or the like, and the connector 70 is integrated with a plurality of terminals 80 for inputting signals to the semiconductor chip 61 and the central shaft 30. Molded. Such a connector 70 is made of, for example, PBT (polybutylene terephthalate).

図２は、図１のＡ矢視図である。図２に示されるように、本実施形態では、ターミナル８０は３端子になっている。ターミナル８０のうち一本は、バッテリ電圧が定電圧である＋Ｂ電圧に変換されて入力される＋Ｂ入力用ターミナル８１である。また、ターミナル８０のうち一本は、エンジンＥＣＵからスイッチング信号が入力されるスイッチング信号入力用ターミナル８２である。そして、ターミナル８０のうち一本は、断線を検出するための断線検出用ターミナル８３である。 FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the terminal 80 has three terminals. One of the terminals 80 is a + B input terminal 81 that is inputted after the battery voltage is converted to a + B voltage that is a constant voltage. One of the terminals 80 is a switching signal input terminal 82 to which a switching signal is input from the engine ECU. One of the terminals 80 is a disconnection detection terminal 83 for detecting disconnection.

＋Ｂ入力用ターミナル８１は、半導体チップ６１を介して中軸３０に電気的に接続されている。スイッチング信号入力用ターミナル８２および断線検出用ターミナル８３は、半導体チップ６１に電気的に接続されている。 The + B input terminal 81 is electrically connected to the central shaft 30 via the semiconductor chip 61. The switching signal input terminal 82 and the disconnection detection terminal 83 are electrically connected to the semiconductor chip 61.

以上が、グロープラグ１００の構成である。このような構成を有するグロープラグ１００において、半導体チップ６１にて発生した熱は、以下のようにグロープラグ１００の外部に放出される。まず、半導体チップ６１が作動することにより熱が発生すると、その熱は、半導体チップ６１を搭載したセラミック基板６０を介してヒートシンク５０に伝達される。上述のように、ヒートシンク５０はハウジング１０の他端側にかしめ固定されているため、ヒートシンク５０が受けた熱はハウジング１０の他端側に伝達される。 The above is the configuration of the glow plug 100. In the glow plug 100 having such a configuration, heat generated in the semiconductor chip 61 is released to the outside of the glow plug 100 as follows. First, when heat is generated by the operation of the semiconductor chip 61, the heat is transmitted to the heat sink 50 through the ceramic substrate 60 on which the semiconductor chip 61 is mounted. As described above, since the heat sink 50 is caulked and fixed to the other end side of the housing 10, the heat received by the heat sink 50 is transmitted to the other end side of the housing 10.

ハウジング１０にはねじ部１１が形成されており、このねじ部１１を介してハウジング１０はエンジンに固定されているため、ハウジング１０がヒートシンク５０から受けた熱は、ハウジング１０を介してエンジンに放出される。以上のようにして、半導体チップ６１をグロープラグ１００に搭載しつつ、半導体チップ６１から発生する熱を、ヒートシンク５０およびハウジング１０を介してエンジンに放出することができる。 Since the housing 10 is formed with a threaded portion 11 and the housing 10 is fixed to the engine via the threaded portion 11, the heat received by the housing 10 from the heat sink 50 is released to the engine via the housing 10. Is done. As described above, the heat generated from the semiconductor chip 61 can be released to the engine via the heat sink 50 and the housing 10 while the semiconductor chip 61 is mounted on the glow plug 100.

続いて、図１に示されるグロープラグ１００の作動について、図３を参照して説明する。図３は、グロープラグ１００に電力を与える電力供給システムの回路図である。 Next, the operation of the glow plug 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply system that supplies power to the glow plug 100.

まず、図３に示される電力供給システムについて説明する。図３に示されるように、電力供給システムは、上述したグロープラグ１００が複数個と、バッテリ２００と、エンジンＥＣＵ３００と、を備えて構成されている。 First, the power supply system shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 3, the power supply system includes a plurality of glow plugs 100 described above, a battery 200, and an engine ECU 300.

バッテリ２００は、車両に搭載された車載用バッテリであり、バッテリ電圧を例えばレギュレータ（図示しない）を介して定電圧（＋Ｂ電圧）とした後、＋Ｂ電圧を各グロープラグ１００に入力するものである。 The battery 200 is a vehicle-mounted battery mounted on a vehicle, and after the battery voltage is set to a constant voltage (+ B voltage) via, for example, a regulator (not shown), the + B voltage is input to each glow plug 100. .

エンジンＥＣＵ３００は、エンジンの燃料噴射時期等を制御する周知のエンジン制御回路であり、各グロープラグ１００にスイッチング信号を出力する機能を有している。スイッチング信号は、例えば高周波信号に相当し、エンジンＥＣＵ１００にて気筒内の温度や圧力に応じてスイッチング信号の周期が制御されるようになっている。 The engine ECU 300 is a known engine control circuit that controls the fuel injection timing of the engine, and has a function of outputting a switching signal to each glow plug 100. The switching signal corresponds to, for example, a high-frequency signal, and the cycle of the switching signal is controlled by the engine ECU 100 according to the temperature and pressure in the cylinder.

さらに、エンジンＥＣＵ３００は、各グロープラグ１００に設置された半導体チップ６１の内部回路の断線や各グロープラグ１００とエンジンＥＣＵ３００との間の断線を検出する断線検出回路およびダイアグ回路を有している。断線検出回路は、例えば電圧に対するしきい値を有しており、断線検出回路に入力される電圧値がしきい値を超えなくなると、断線が起こっていると判定する機能を有している。また、ダイアグ回路は断線検出回路で検出した断線情報をエンジンＥＣＵ３００内の制御回路に出力する機能を有している。 Further, the engine ECU 300 includes a disconnection detection circuit and a diagnosis circuit that detect disconnection of the internal circuit of the semiconductor chip 61 installed in each glow plug 100 and disconnection between each glow plug 100 and the engine ECU 300. The disconnection detection circuit has a threshold value for voltage, for example, and has a function of determining that disconnection has occurred when the voltage value input to the disconnection detection circuit does not exceed the threshold value. The diagnostic circuit has a function of outputting disconnection information detected by the disconnection detection circuit to a control circuit in the engine ECU 300.

図３に示されるように、断線検出回路には半導体チップ６１に形成されたＰＴｒから出力される信号が入力されるようになっている。したがって、断線検出回路は、各グロープラグ１００から入力される信号がしきい値を下回ると、どのグロープラグ１００に断線が起こっているのかを判定できるようになっている。これにより、ダイアグ回路にてその結果をエンジンＥＣＵ３００内の制御回路に出力できる。 As shown in FIG. 3, a signal output from the PTr formed on the semiconductor chip 61 is input to the disconnection detection circuit. Therefore, the disconnection detection circuit can determine which glow plug 100 is disconnected when a signal input from each glow plug 100 falls below a threshold value. Thus, the result can be output to the control circuit in engine ECU 300 by the diagnosis circuit.

上記のような電力供給システムにおいて、各グロープラグ１００は以下のように加熱される。まず、各グロープラグ１００に対して、＋Ｂ入力用ターミナル８１を介してバッテリ２００のバッテリ電圧が一定電圧とされた＋Ｂ電圧が入力される。一方、エンジンＥＣＵ３００からスイッチング信号が各グロープラグ１００のスイッチング信号入力用ターミナル８２を介して半導体チップ６１のＰＴｒに入力される。これにより、ＰＴｒがスイッチングされ、＋Ｂ電圧に基づくスイッチング電圧が、中軸３０、端子３１、電極２３ａを介して発熱体２２に入力される。これにより、発熱体２２は、印加されるスイッチング電圧に応じて発熱し、エンジンの各気筒内を加熱する。 In the power supply system as described above, each glow plug 100 is heated as follows. First, a + B voltage in which the battery voltage of the battery 200 is a constant voltage is input to each glow plug 100 via the + B input terminal 81. On the other hand, a switching signal is input from the engine ECU 300 to the PTr of the semiconductor chip 61 via the switching signal input terminal 82 of each glow plug 100. As a result, PTr is switched, and a switching voltage based on the + B voltage is input to the heating element 22 via the middle shaft 30, the terminal 31, and the electrode 23a. Thereby, the heating element 22 generates heat according to the applied switching voltage and heats the inside of each cylinder of the engine.

また、上記のような電力供給システムにおいて、各グロープラグ１００における断線は以下のように検出される。上述のように、エンジンＥＣＵ３００内の断線検出回路には、断線検出用ターミナル８３を介して、各グロープラグ１００に設置されたＰＴｒと発熱体２２との間の電圧値、すなわち、スイッチング電圧が入力されるようになっている。したがって、断線検出回路にスイッチング電圧のパルスがしきい値を超えず、パルスが連続して入力されなくなると、断線検出回路は上記配線経路に断線が生じたと判定する。この結果は、ダイアグ回路によりエンジンＥＣＵ３００内の制御回路に出力される。こうして、電力供給システム内の断線を検出することができる。 In the power supply system as described above, the disconnection in each glow plug 100 is detected as follows. As described above, a voltage value between the PTr installed in each glow plug 100 and the heating element 22, that is, a switching voltage is input to the disconnection detection circuit in the engine ECU 300 via the disconnection detection terminal 83. It has come to be. Therefore, if the pulse of the switching voltage does not exceed the threshold value and is not continuously input to the disconnection detection circuit, the disconnection detection circuit determines that a disconnection has occurred in the wiring path. This result is output to a control circuit in engine ECU 300 by a diagnosis circuit. Thus, disconnection in the power supply system can be detected.

以上、説明したように、本実施形態では、熱を発生する半導体チップ６１を、セラミック基板６０を介してヒートシンク５０に搭載することを特徴としている。これにより、半導体チップ６１にて発生した熱を、セラミック基板６０を介してヒートシンク５０に放出することができる。 As described above, the present embodiment is characterized in that the semiconductor chip 61 that generates heat is mounted on the heat sink 50 via the ceramic substrate 60. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip 61 can be released to the heat sink 50 through the ceramic substrate 60.

また、ハウジング１０はその外周に形成されたねじ部１１を介してエンジンに固定されると共に、ヒートシンク５０がハウジング１０の他端側にかしめ固定されている。これにより、ヒートシンク５０が半導体チップ６１から受けた熱を、ハウジング１０を介してエンジンに放出することができる。 In addition, the housing 10 is fixed to the engine via a screw portion 11 formed on the outer periphery thereof, and a heat sink 50 is fixed by caulking to the other end side of the housing 10. Thereby, the heat received by the heat sink 50 from the semiconductor chip 61 can be released to the engine via the housing 10.

以上のように、半導体チップ６１にて発生する熱をエンジンに放出することができることから、半導体チップ６１における熱ストレスを低減させることができると共に、半導体チップ６１が熱によって破壊してしまうことを防止できる。したがって、半導体チップ６１の信頼性を向上させることができる。 As described above, since heat generated in the semiconductor chip 61 can be released to the engine, thermal stress in the semiconductor chip 61 can be reduced, and the semiconductor chip 61 can be prevented from being destroyed by heat. it can. Therefore, the reliability of the semiconductor chip 61 can be improved.

また、本実施形態では、ターミナル８０を備えたコネクタ７０をヒートシンク５０に一体成形している。これにより、ヒートシンク５０をハウジング１０に固定するだけで、コネクタ７０をハウジング１０に一体にすることができるので、コネクタ７０のハウジング１０に対する装着性を向上させることができる。 In the present embodiment, the connector 70 including the terminal 80 is integrally formed with the heat sink 50. As a result, the connector 70 can be integrated with the housing 10 only by fixing the heat sink 50 to the housing 10, so that the mountability of the connector 70 to the housing 10 can be improved.

なお、半導体チップ６１をグロープラグ１００に一体化させている。これにより、エンジンＥＣＵ３００内に半導体チップ６１および半導体チップ６１の放熱のためのヒートシンク５０を設ける必要がなくなる。したがって、エンジンＥＣＵ３００の小型化を図ることができる。 The semiconductor chip 61 is integrated with the glow plug 100. This eliminates the need to provide the semiconductor chip 61 and the heat sink 50 for radiating heat from the semiconductor chip 61 in the engine ECU 300. Therefore, the engine ECU 300 can be reduced in size.

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。本実施形態は、ハウジング１０の他端側にヒートシンク５０をかしめる端部１２ａが形成されていないこと、およびヒートシンク５０をハウジング１０の他端側にかしめ固定することを除き、第１実施形態と同一である。なお、図４において、図１に示されるグロープラグ１００に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図４中、同一符号を付してある。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. FIG. 4 is an overall schematic cross-sectional view of a glow plug according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the first embodiment except that the end portion 12a for caulking the heat sink 50 is not formed on the other end side of the housing 10 and that the heat sink 50 is caulked and fixed to the other end side of the housing 10. Are the same. 4, parts that are the same as or equivalent to the glow plug 100 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals in FIG. 4 for the sake of simplicity.

図４に示されるように、グロープラグ１００において、中軸３０の他端側が端子ナット４３から突出した形態となっている。本実施形態では、グロープラグ１００の中軸３０の他端側に樹脂コネクタ７１が装着された状態になっている。 As shown in FIG. 4, in the glow plug 100, the other end side of the middle shaft 30 protrudes from the terminal nut 43. In the present embodiment, the resin connector 71 is attached to the other end side of the middle shaft 30 of the glow plug 100.

この樹脂コネクタ７１は、キャップ部７１ａと、コンタクト端子７１ｂと、配線７１ｃと、ヒートシンク５１と、セラミック基板６０と、半導体チップ６１と、モールド樹脂部７１ｄと、を備えて構成されている。 The resin connector 71 includes a cap portion 71a, a contact terminal 71b, a wiring 71c, a heat sink 51, a ceramic substrate 60, a semiconductor chip 61, and a mold resin portion 71d.

キャップ部７１ａは、樹脂コネクタ７１の外形をなすものであり、例えばＰＢＴで形成される。コンタクト端子７１ｂはキャップ部７１ａにインサート成形される電極であり、例えば鉄等を含む金属で構成される。このコンタクト端子７１ｂは、図４に示されるように、筒形状をなしており、一端側が開口している。そして、このコンタクト端子７１ｂの開口部分からグロープラグ１００の中軸３０の他端側が挿入されると、キャップ部７１ａがグロープラグ１００に固定されると共に、中軸３０とコンタクト端子７１ｂとが電気的に接続される。配線７１ｃは、コンタクト端子７１ｂと半導体チップ６１との電気的導通を図るものであり、キャップ部７１ａにインサート成形される。 The cap portion 71a forms the outer shape of the resin connector 71, and is formed of, for example, PBT. The contact terminal 71b is an electrode that is insert-molded in the cap portion 71a, and is made of, for example, a metal containing iron or the like. As shown in FIG. 4, the contact terminal 71 b has a cylindrical shape and is open at one end side. When the other end side of the middle shaft 30 of the glow plug 100 is inserted from the opening portion of the contact terminal 71b, the cap portion 71a is fixed to the glow plug 100, and the middle shaft 30 and the contact terminal 71b are electrically connected. Is done. The wiring 71c is for electrical connection between the contact terminal 71b and the semiconductor chip 61, and is insert-molded in the cap portion 71a.

ヒートシンク５１、セラミック基板６０、半導体チップ６１、およびモールド樹脂部７１ｄはチップ部をなしており、エンジンＥＣＵ３００から入力される＋Ｂ電圧およびスイッチング電圧に基づくスイッチング電圧を出力するものである。 The heat sink 51, the ceramic substrate 60, the semiconductor chip 61, and the mold resin portion 71d form a chip portion, and outputs a switching voltage based on the + B voltage and the switching voltage input from the engine ECU 300.

チップ部においては、板状のヒートシンク５１の一方の面にセラミック基板６０が固定され、セラミック基板６０上に半導体チップ６１が設置されている。そして、半導体チップ６１およびセラミック基板６０、およびヒートシンク５１の一部を覆うように、モールド樹脂部７１ｄが設けられている。 In the chip portion, the ceramic substrate 60 is fixed to one surface of the plate-shaped heat sink 51, and the semiconductor chip 61 is installed on the ceramic substrate 60. A mold resin portion 71 d is provided so as to cover the semiconductor chip 61, the ceramic substrate 60, and a part of the heat sink 51.

そして、キャップ部７１ａにおいてコンタクト端子７１ｂに対向する場所に、ヒートシンク５１において半導体チップ６１がモールドされた面がコンタクト端子７１ｂ側に向けられると共に、モールド樹脂部７１ｄがキャップ部７１ａに埋設される。 Then, the surface of the heat sink 51 on which the semiconductor chip 61 is molded is directed toward the contact terminal 71b at a location facing the contact terminal 71b in the cap portion 71a, and the mold resin portion 71d is embedded in the cap portion 71a.

図５は、図４のＢ矢視図である。図５に示されるように、ヒートシンク５１において、モールド樹脂部７１ｄが設けられた面とは反対側の面がキャップ部７１ａから露出した状態とされる。これは、ヒートシンク５１がセラミック基板６０を介して半導体チップ６１から受けた熱を樹脂コネクタ７１の外部に放出するためである。 FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. As shown in FIG. 5, in the heat sink 51, the surface opposite to the surface on which the mold resin portion 71d is provided is exposed from the cap portion 71a. This is because the heat sink 51 releases the heat received from the semiconductor chip 61 via the ceramic substrate 60 to the outside of the resin connector 71.

また、図４に示されるように、配線がインサート成形されたワイヤハーネス部７１ｅが樹脂コネクタ７１に一体とされている。ワイヤハーネス部７１ｅにインサート成形される配線は、＋Ｂ電圧用、スイッチング信号用、断線検出用のそれぞれに対応したものである。したがって、これらの各信号が入力される配線が半導体チップ６１に接続されることで、エンジンＥＣＵ３００から半導体チップ６１に＋Ｂ電圧、スイッチング信号が入力されると共に、半導体チップ６１からエンジンＥＣＵ３００に断線検出信号が入力されることとなる。 Also, as shown in FIG. 4, a wire harness portion 71 e in which wiring is insert-molded is integrated with the resin connector 71. The wiring insert-molded in the wire harness portion 71e corresponds to each of + B voltage, switching signal, and disconnection detection. Therefore, the wiring to which these signals are input is connected to the semiconductor chip 61, so that the + B voltage and the switching signal are input from the engine ECU 300 to the semiconductor chip 61, and the disconnection detection signal from the semiconductor chip 61 to the engine ECU 300. Will be input.

以上のように、本実施形態では半導体チップ６１を内蔵した樹脂コネクタ７１を中軸３０に接続し、樹脂コネクタ７１をグロープラグ１００に一体化させている。なお、本実施形態におけるグロープラグ１００に対する電力供給および断線検出の方法は、上記第１実施形態と同じである。 As described above, in this embodiment, the resin connector 71 incorporating the semiconductor chip 61 is connected to the middle shaft 30, and the resin connector 71 is integrated with the glow plug 100. Note that the method of supplying power to the glow plug 100 and detecting disconnection in the present embodiment is the same as in the first embodiment.

本実施形態において、半導体チップ６１にて発生した熱は、以下のようにして放出される。まず、半導体チップ６１が作動することにより熱が発生すると、その熱は、半導体チップ６１を搭載したセラミック基板６０を介してヒートシンク５１に伝達される。上述のように、ヒートシンク５１は樹脂コネクタ７１のキャップ部７１ａから露出した状態になっているため、ヒートシンク５１が受けた熱はヒートシンク５１から直接外部に放出される。以上のようにして、半導体チップ６１から発生する熱を、ヒートシンク５１を介して樹脂コネクタ７１の外部に直接放出することができる。 In the present embodiment, the heat generated in the semiconductor chip 61 is released as follows. First, when heat is generated by the operation of the semiconductor chip 61, the heat is transmitted to the heat sink 51 through the ceramic substrate 60 on which the semiconductor chip 61 is mounted. As described above, since the heat sink 51 is exposed from the cap portion 71a of the resin connector 71, the heat received by the heat sink 51 is directly released from the heat sink 51 to the outside. As described above, the heat generated from the semiconductor chip 61 can be directly released to the outside of the resin connector 71 via the heat sink 51.

以上、説明したように、本実施形態では、半導体チップ６１を内蔵した樹脂コネクタ７１において、コンタクト端子７１ｂを中軸３０に差し込むことで樹脂コネクタ７１を中軸３０に一体化させる。これにより、樹脂コネクタ７１を従来使用されているグロープラグに一体化させるだけで良いため、従来のグロープラグをそのまま使用することができる。 As described above, in the present embodiment, in the resin connector 71 incorporating the semiconductor chip 61, the resin connector 71 is integrated with the middle shaft 30 by inserting the contact terminals 71 b into the middle shaft 30. As a result, since the resin connector 71 only needs to be integrated with a conventionally used glow plug, the conventional glow plug can be used as it is.

また、半導体チップ６１は、樹脂コネクタ７１から露出してインサート成形されるヒートシンク５１に、セラミック基板６０を介して設置される。これにより、半導体チップ６１にて発生した熱を、セラミック基板６０およびヒートシンク５１を介して外部に放出することができる。したがって、半導体チップ６１の熱ストレスを低減でき、ひいては半導体チップ６１が熱によって破壊されてしまうことを防止できる。 Further, the semiconductor chip 61 is installed via the ceramic substrate 60 on the heat sink 51 that is exposed from the resin connector 71 and insert-molded. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip 61 can be released to the outside through the ceramic substrate 60 and the heat sink 51. Therefore, the thermal stress of the semiconductor chip 61 can be reduced, and as a result, the semiconductor chip 61 can be prevented from being destroyed by heat.

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。また、図７は、図６のＣ矢視図である。なお、図６において、図１および図４に示されるグロープラグ１００に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図６中、同一符号を付してある。 (Third embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the second embodiment will be described. FIG. 6 is an overall schematic cross-sectional view of a glow plug according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view taken in the direction of arrow C in FIG. In FIG. 6, parts that are the same or equivalent to the glow plug 100 shown in FIGS. 1 and 4 are given the same reference numerals in FIG. 6 to simplify the description.

図６に示されるように、第３実施形態で示されるグロープラグの構成において、樹脂コネクタ７１の外面が金属カバーとして構成されるヒートシンク５２で覆われている。このようにヒートシンク５２で覆われた樹脂コネクタ７１がグロープラグ１００の中軸３０に差し込まれると、ヒートシンク５２の端部５２ａがハウジング１０の他端側に接触した状態になる。また、ヒートシンク５２は、樹脂コネクタ７１のキャップ部７１ａから露出したヒートシンク５１に接触している。そして、図６および図７に示されるように、樹脂コネクタ７１を被覆するヒートシンク５２は、キャップ部７１ａから露出するヒートシンク５１に接触する部分がくぼんだ形状になっている。 As shown in FIG. 6, in the structure of the glow plug shown in the third embodiment, the outer surface of the resin connector 71 is covered with a heat sink 52 configured as a metal cover. When the resin connector 71 thus covered with the heat sink 52 is inserted into the middle shaft 30 of the glow plug 100, the end portion 52 a of the heat sink 52 comes into contact with the other end side of the housing 10. The heat sink 52 is in contact with the heat sink 51 exposed from the cap portion 71 a of the resin connector 71. As shown in FIGS. 6 and 7, the heat sink 52 covering the resin connector 71 has a recessed shape in contact with the heat sink 51 exposed from the cap portion 71a.

したがって、本実施形態では、半導体チップ６１にて発生した熱は、セラミック基板６０、ヒートシンク５１、５２を介して樹脂コネクタ７１の外部に放出されることとなる。このとき、ヒートシンク５２においては、その表面で熱が放出されると共に、その端部５２ａがハウジング１０と接触している。これにより、ヒートシンク５２が受けた熱は、ハウジング１０を介してエンジンに放出されることとなる。 Therefore, in this embodiment, the heat generated in the semiconductor chip 61 is released to the outside of the resin connector 71 through the ceramic substrate 60 and the heat sinks 51 and 52. At this time, in the heat sink 52, heat is released on the surface, and the end 52 a is in contact with the housing 10. Thereby, the heat received by the heat sink 52 is released to the engine via the housing 10.

以上、説明したように、本実施形態では、樹脂コネクタ７１をヒートシンク５２で覆うと共に、ヒートシンク５２を樹脂コネクタ７１から露出したヒートシンク５２に接触させる。さらに、ヒートシンク５２の端部５２ａをハウジング１０の他端側に接触させる。これにより、ヒートシンク５１がセラミック基板６０を介して半導体チップ６１から受けた熱を、ヒートシンク５２に放出することができる。さらに、ヒートシンク５２が受け取った熱をハウジング１０に放出することができると共に、ハウジング１０が受け取った熱をエンジンに放出することができる。このようにして、半導体チップ６１の熱を、確実に樹脂コネクタ７１の外部に放出することができる。 As described above, in this embodiment, the resin connector 71 is covered with the heat sink 52 and the heat sink 52 is brought into contact with the heat sink 52 exposed from the resin connector 71. Further, the end 52 a of the heat sink 52 is brought into contact with the other end of the housing 10. Thereby, the heat received from the semiconductor chip 61 by the heat sink 51 through the ceramic substrate 60 can be released to the heat sink 52. Furthermore, the heat received by the heat sink 52 can be released to the housing 10, and the heat received by the housing 10 can be released to the engine. In this way, the heat of the semiconductor chip 61 can be reliably released to the outside of the resin connector 71.

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。なお、図８において、図１、図４、図６に示されるグロープラグ１００に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図８中、同一符号を付してある。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, only parts different from the first to third embodiments will be described. FIG. 8 is an overall schematic cross-sectional view of a glow plug according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, parts that are the same as or equivalent to the glow plug 100 shown in FIGS. 1, 4, and 6 are given the same reference numerals in FIG. 8 to simplify the description.

本実施形態では、第１実施形態と同様に、ハウジング１０の他端側にハウジングカバーとして構成される容器形状のヒートシンク５３がかしめ固定され、中軸３０がヒートシンク５３に設けられた孔から突出した状態になっている。このような状態において、第３実施形態で示されたヒートシンク５２で被覆された樹脂コネクタ７１が、グロープラグ１００の中軸３０に差し込まれている。このとき、ヒートシンク５２の端部５２ａは、ハウジング１０の他端側にかしめ固定されたヒートシンク５３に接触することとなる。 In the present embodiment, as in the first embodiment, a container-shaped heat sink 53 configured as a housing cover is caulked and fixed to the other end of the housing 10, and the center shaft 30 protrudes from a hole provided in the heat sink 53. It has become. In such a state, the resin connector 71 covered with the heat sink 52 shown in the third embodiment is inserted into the center shaft 30 of the glow plug 100. At this time, the end 52 a of the heat sink 52 comes into contact with the heat sink 53 that is caulked and fixed to the other end of the housing 10.

したがって、本実施形態では、半導体チップ６１にて発生した熱は、セラミック基板６０、ヒートシンク５１、５２を介して樹脂コネクタ７１の外部に放出される。また、ヒートシンク５２の端部５２ａはハウジング１０の他端側にかしめ固定されたヒートシンク５３と接触している。これにより、ヒートシンク５２が受けた熱は、ハウジング１０の他端側にかしめ固定されたヒートシンク５３およびハウジング１０を介してエンジンに放出される。 Therefore, in this embodiment, the heat generated in the semiconductor chip 61 is released to the outside of the resin connector 71 through the ceramic substrate 60 and the heat sinks 51 and 52. The end 52 a of the heat sink 52 is in contact with a heat sink 53 that is caulked and fixed to the other end of the housing 10. As a result, the heat received by the heat sink 52 is released to the engine through the heat sink 53 and the housing 10 that are caulked and fixed to the other end of the housing 10.

以上、説明したように、本実施形態では、ハウジング１０の他端側にヒートシンク５３を設けると共に、樹脂コネクタ７１をヒートシンク５２で覆う。そして、ヒートシンク５２を樹脂コネクタ７１から露出したヒートシンク５１およびヒートシンク５３に接触させている。これにより、半導体チップ６１にて発生した熱を、セラミック基板６０、ヒートシンク５１〜５３、そしてハウジング１０を介してエンジンに放出することができる。 As described above, in this embodiment, the heat sink 53 is provided on the other end side of the housing 10 and the resin connector 71 is covered with the heat sink 52. The heat sink 52 is in contact with the heat sink 51 and the heat sink 53 exposed from the resin connector 71. Thereby, the heat generated in the semiconductor chip 61 can be released to the engine via the ceramic substrate 60, the heat sinks 51 to 53, and the housing 10.

（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係るグロープラグの一部概略断面図である。なお、図９において、図１、図４、図６、図８に示されるグロープラグ１００に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図９中、同一符号を付してある。 (Fifth embodiment)
In the present embodiment, only portions different from the first to fourth embodiments will be described. FIG. 9 is a partial schematic cross-sectional view of a glow plug according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 9, parts that are the same as or equivalent to the glow plug 100 shown in FIGS. 1, 4, 6, and 8 are given the same reference numerals in FIG. 9 to simplify the description. It is.

本実施形態では、図９に示されるように、ハウジング１０の他端側において、絶縁ブッシュ４２およびパッキン１２ｃを押さえつけるヒートシンク５４がハウジング１０の端部１２ａにかしめ固定されている。このヒートシンク５４は円板形状になっており、絶縁ブッシュ４２に接触する面とは反対側の面には、円板状の段差５４ａが設けられている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the heat sink 54 that presses down the insulating bush 42 and the packing 12 c is caulked and fixed to the end portion 12 a of the housing 10 on the other end side of the housing 10. The heat sink 54 has a disk shape, and a disk-shaped step 54 a is provided on the surface opposite to the surface in contact with the insulating bush 42.

このようなヒートシンク５４には、半導体チップ６１が搭載されたセラミック基板６０が縦置きに設置されている。具体的には、セラミック基板６０は板形状であり、その板形状の表面がヒートシンク５４の面に垂直に設置されることで、セラミック基板６０がヒートシンク５４に対して縦置きの状態とされている。なお、半導体チップ６１は、例えばヒートシンク５４に内蔵された配線を介して中軸３０と電気的に接続されている。 In such a heat sink 54, the ceramic substrate 60 on which the semiconductor chip 61 is mounted is installed vertically. Specifically, the ceramic substrate 60 has a plate shape, and the ceramic substrate 60 is placed vertically with respect to the heat sink 54 by placing the plate-shaped surface perpendicular to the surface of the heat sink 54. . The semiconductor chip 61 is electrically connected to the central shaft 30 via, for example, a wiring built in the heat sink 54.

そして、ヒートシンク５４の段差５４ａの側面にコネクタ７２が一体成形されている。このコネクタ７２には、第１実施形態と同様に、ターミナル８０が一体成形され、これらターミナル８０は、図９に示されるように、例えばワイヤ６２を介してセラミック基板６１に電気的に接続される。このように、セラミック基板６０を縦置きにしても良い。 A connector 72 is integrally formed on the side surface of the step 54 a of the heat sink 54. Similarly to the first embodiment, terminals 80 are integrally formed in the connector 72, and these terminals 80 are electrically connected to the ceramic substrate 61 via, for example, wires 62 as shown in FIG. . Thus, the ceramic substrate 60 may be placed vertically.

本実施形態では、半導体チップ６１にて発生した熱は、ヒートシンク５４、ハウジング１０を介してエンジンに放出されることとなる。 In the present embodiment, the heat generated in the semiconductor chip 61 is released to the engine via the heat sink 54 and the housing 10.

以上、説明したように、セラミック基板６０をヒートシンク５４に対して縦置き設置しても良い。 As described above, the ceramic substrate 60 may be installed vertically with respect to the heat sink 54.

（他の実施形態）
第１実施形態では、複数のグロープラグ１００に対して同じ周期のスイッチング信号を入力しているが、エンジンの各気筒内の温度や圧力に応じて、各グロープラグ１００に対して異なるスイッチング信号を入力するようにしても構わない。 (Other embodiments)
In the first embodiment, switching signals having the same cycle are input to the plurality of glow plugs 100, but different switching signals are applied to the glow plugs 100 according to the temperature and pressure in each cylinder of the engine. You may make it input.

第３、第４実施形態において、樹脂コネクタ７１を被覆するヒートシンク５２は、その端部５２ａがハウジング１０の他端側またはハウジング１０の他端側にかしめ固定されたヒートシンク５３に接触した状態になっているが、ヒートシンク５２の端部５２ａとハウジング１０の他端側またはハウジング１０の他端側にかしめ固定されたヒートシンク５３とを例えば溶接等の方法により接合しても構わない。 In the third and fourth embodiments, the heat sink 52 covering the resin connector 71 is in a state where the end 52 a is in contact with the heat sink 53 that is caulked and fixed to the other end side of the housing 10 or the other end side of the housing 10. However, the end 52a of the heat sink 52 and the heat sink 53 fixed by caulking to the other end side of the housing 10 or the other end side of the housing 10 may be joined by a method such as welding.

本発明の第１実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。1 is an overall schematic cross-sectional view of a glow plug according to a first embodiment of the present invention. 図１のＡ矢視図である。It is A arrow directional view of FIG. グロープラグに電力を与える電力供給システムの回路図である。It is a circuit diagram of the electric power supply system which supplies electric power to a glow plug. 本発明の第２実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。It is a whole schematic sectional drawing of the glow plug which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図４のＢ矢視図である。It is a B arrow view of FIG. 本発明の第３実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。It is a whole schematic sectional drawing of the glow plug which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図６のＣ矢視図である。It is C arrow line view of FIG. 本発明の第４実施形態に係るグロープラグの全体概略断面図である。It is a whole schematic sectional drawing of the glow plug which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係るグロープラグの一部概略断面図である。It is a partial schematic sectional drawing of the glow plug which concerns on 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…ハウジング、１１…ねじ部、１２…嵌合部、１２ａ…端部、
１２ｂ、１２ｃ…パッキン、２０…パイプ部材、２１…絶縁部材、２２…発熱体、
２３ａ、２３ｂ…電極、３０…中軸、３１…端子、３２…キャップ、
４０…ガラスシール、４１…パッキン部材、４２…絶縁ブッシュ、４３…端子ナット、
５０〜５４…ヒートシンク、６０…セラミック基板、６１…半導体チップ、
６２…ワイヤ、７０、７２…コネクタ、７１…樹脂コネクタ、８０…ターミナル、
８１…＋Ｂ入力用ターミナル、８２…スイッチング信号入力用ターミナル、
８３…断線検出用ターミナル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Housing, 11 ... Screw part, 12 ... Fitting part, 12a ... End part,
12b, 12c ... packing, 20 ... pipe member, 21 ... insulating member, 22 ... heating element,
23a, 23b ... electrode, 30 ... middle shaft, 31 ... terminal, 32 ... cap,
40 ... Glass seal, 41 ... Packing member, 42 ... Insulating bush, 43 ... Terminal nut,
50-54 ... heat sink, 60 ... ceramic substrate, 61 ... semiconductor chip,
62 ... Wire, 70, 72 ... Connector, 71 ... Resin connector, 80 ... Terminal,
81 ... + B input terminal, 82 ... switching signal input terminal,
83: Terminal for detecting disconnection.

Claims

筒形状であって、その外周にエンジンに固定するためのねじ部（１１）が設けられるハウジング（１０）と、
筒形状であって、その一端側が前記ハウジングの一端側に保持されると共に、他端側が前記ハウジングの一端側から露出するパイプ部材（２０）と、
棒形状であって、前記パイプ部材の内部に設けられると共に、前記棒形状の一端側が前記パイプ部材の他端側から露出するように設けられる絶縁部材（２１）と、
前記絶縁部材の一端側にインサート成形されると共に、通電されることで発熱する発熱体（２２）と、
金属棒形状であると共に前記ハウジングに収納され、前記金属棒形状の一端側が前記発熱体に電気的に接続されると共に、前記金属棒形状の他端側が固定部材（４０〜４３）によって前記ハウジングの他端側に固定される中軸（３０）と、を備えて構成されるグロープラグであって、
前記ハウジングの他端側に設置されるヒートシンク（５０、５４）と、
前記ヒートシンクに基板（６０）が設置されると共に、この基板上に設置され、スイッチング信号によって制御されることでバッテリ電圧に基づくスイッチング電圧を出力するパワートランジスタを備えた半導体チップ（６１）と、を備えることを特徴とするグロープラグ。 A housing (10) having a cylindrical shape and provided with a screw portion (11) for fixing to the engine on the outer periphery thereof;
A pipe member (20) having a cylindrical shape, one end side of which is held on one end side of the housing and the other end side exposed from one end side of the housing;
An insulating member (21) which is in a rod shape and is provided inside the pipe member, and is provided so that one end side of the rod shape is exposed from the other end side of the pipe member;
A heating element (22) that is insert-molded on one end side of the insulating member and generates heat when energized;
The metal rod shape is housed in the housing, and one end side of the metal rod shape is electrically connected to the heating element, and the other end side of the metal rod shape is fixed to the housing by a fixing member (40 to 43). A glow plug configured to include a middle shaft (30) fixed to the other end,
A heat sink (50, 54) installed on the other end of the housing;
A semiconductor chip (61) provided with a power transistor that outputs a switching voltage based on a battery voltage by being installed on the substrate and being controlled by a switching signal. A glow plug characterized by comprising.

前記ヒートシンクにコネクタ（７０）が一体成形されると共に、このコネクタに複数のターミナル（８１〜８３）が一体成形されており、
前記複数のターミナルを介して前記半導体チップに前記スイッチング信号、前記バッテリ電圧に基づく電圧が入力されると、前記スイッチング電圧が前記半導体チップから前記中軸を介して前記発熱体に入力されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。 A connector (70) is integrally formed with the heat sink, and a plurality of terminals (81-83) are integrally formed with the connector.
When the switching signal and a voltage based on the battery voltage are input to the semiconductor chip via the plurality of terminals, the switching voltage is input from the semiconductor chip to the heating element via the central shaft. The glow plug according to claim 1, wherein the glow plug is provided.

前記基板は板形状になっており、その板形状の表面が前記ヒートシンクの面に垂直に設置されることで、前記基板が前記ヒートシンクに対して縦置きの状態とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のグロープラグ。 The substrate is plate-shaped, and the substrate is placed vertically with respect to the heat sink by placing the plate-shaped surface perpendicular to the surface of the heat sink. The glow plug according to claim 1 or 2.

前記ヒートシンクは前記ハウジングの他端側にかしめ固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のグロープラグ。The glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat sink is caulked and fixed to the other end side of the housing.

筒形状であって、その外周にエンジンに固定するためのねじ部（１１）が設けられるハウジング（１０）と、
筒形状であって、その一端側が前記ハウジングの一端側に保持されると共に、他端側が前記ハウジングの一端側から露出するパイプ部材（２０）と、
棒形状であって、前記パイプ部材の内部に設けられると共に、前記棒形状の一端側が前記パイプ部材の他端側から露出するように設けられる絶縁部材（２１）と、
前記絶縁部材の一端側にインサート成形されると共に、通電されることで発熱する発熱体（２２）と、
金属棒形状であると共に前記ハウジングに収納され、前記金属棒形状の一端側が前記発熱体に電気的に接続されると共に、前記金属棒形状の他端側が固定部材（４０〜４３）によって前記ハウジングの他端側に固定されており、前記金属棒形状の他端側が前記固定部材から突出する中軸（３０）と、を備えて構成されるグロープラグであって、
板状のヒートシンク（５１）と、このヒートシンクの片面に基板（６０）が設置されると共に、前記基板上に設置され、スイッチング信号によって制御されることでバッテリ電圧に基づくスイッチング電圧を出力するパワートランジスタを備えた半導体チップ（６１）と、前記半導体チップ、前記基板、そして前記ヒートシンクにおいて前記基板が搭載されていない部分を覆うモールド樹脂部（７１ｄ）と、
前記半導体チップと電気的に接続されると共に、前記中軸の他端側と電気的に接続されるコンタクト端子（７１ｂ）と、を備えており、
前記コンタクト端子をインサート成形すると共に、前記ヒートシンクにおいて前記モールド樹脂部が設けられていない面が露出するように前記モールド樹脂部をインサート成形する樹脂コネクタ（７１）を有することを特徴とするグロープラグ。 A housing (10) having a cylindrical shape and provided with a screw portion (11) for fixing to the engine on the outer periphery thereof;
A pipe member (20) having a cylindrical shape, one end side of which is held on one end side of the housing and the other end side exposed from one end side of the housing;
An insulating member (21) which is in a rod shape and is provided inside the pipe member, and is provided so that one end side of the rod shape is exposed from the other end side of the pipe member;
A heating element (22) that is insert-molded on one end side of the insulating member and generates heat when energized;
The metal rod shape is housed in the housing, and one end side of the metal rod shape is electrically connected to the heating element, and the other end side of the metal rod shape is fixed to the housing by a fixing member (40 to 43). A glow plug that is fixed to the other end, and includes a middle shaft (30) in which the other end of the metal rod protrudes from the fixing member,
A plate-shaped heat sink (51) and a power transistor which has a substrate (60) installed on one side of the heat sink and which is installed on the substrate and outputs a switching voltage based on a battery voltage by being controlled by a switching signal A semiconductor chip (61) including: a mold resin portion (71d) that covers a portion of the semiconductor chip, the substrate, and the heat sink where the substrate is not mounted;
A contact terminal (71b) electrically connected to the semiconductor chip and electrically connected to the other end of the central shaft;
A glow plug comprising a resin connector (71) for insert-molding the contact terminal and insert-molding the mold resin portion so that a surface of the heat sink where the mold resin portion is not provided is exposed.

前記樹脂コネクタは、その外面が金属カバー（５２）で覆われていると共に、この金属カバーは、前記樹脂コネクタから露出する前記ヒートシンクに接触しており、前記金属カバーの端部（５２ａ）は前記ハウジングの他端側に接触していることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。 The resin connector has an outer surface covered with a metal cover (52), and the metal cover is in contact with the heat sink exposed from the resin connector, and an end (52a) of the metal cover is in contact with the heat sink. The glow plug according to claim 5 , wherein the glow plug is in contact with the other end of the housing.

前記ハウジングの他端側には、ハウジングカバー（５３）がかしめ固定されており、
前記樹脂コネクタはその外面が金属カバー（５２）で覆われていると共に、前記金属カバーは前記樹脂コネクタから露出する前記ヒートシンクに接触した状態になっており、
前記金属カバーの端部（５２ａ）は、前記ハウジングカバーに接触していることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。 A housing cover (53) is caulked and fixed to the other end of the housing,
The outer surface of the resin connector is covered with a metal cover (52), and the metal cover is in contact with the heat sink exposed from the resin connector,
The glow plug according to claim 5 , wherein an end portion (52 a) of the metal cover is in contact with the housing cover.

前記樹脂コネクタには、ワイヤハーネス部（７１ｅ）が一体にされており、このワイヤハーネス部を介して前記スイッチング信号および前記バッテリ電圧に基づく電圧が前記半導体チップに入力されるようになっていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載のグロープラグ。 A wire harness portion (71e) is integrated with the resin connector, and a voltage based on the switching signal and the battery voltage is input to the semiconductor chip via the wire harness portion. The glow plug according to any one of claims 5 to 7 , wherein