JP2609757B2 - 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造装置に関し、殊にパ
ワースイツチ素子からなる半導体装置の製造方法に関す
る。
ワースイツチ素子からなる半導体装置の製造方法に関す
る。
また、本発明は、この種パワー半導体装置を用いる内
燃機関の点火時期制御装置にも関する。
燃機関の点火時期制御装置にも関する。
特開昭64−35082号公報で知られる様に、従来のパワ
ースイツチ素子からなる半導体装置は、窒化アルミニウ
ムを主成分とするセラミツクス基板と、このセラミツク
ス基板上の所望の位置に形成された導電層と、この導電
層上に搭載された点火時期制御部品と、前記セラミツク
ス基板および点火時期制御部品を収容し前記セラミツク
ス基板の部品搭載面と反する面に耐熱性接着剤で接合さ
れている金属製収容容器とから構成されている。
ースイツチ素子からなる半導体装置は、窒化アルミニウ
ムを主成分とするセラミツクス基板と、このセラミツク
ス基板上の所望の位置に形成された導電層と、この導電
層上に搭載された点火時期制御部品と、前記セラミツク
ス基板および点火時期制御部品を収容し前記セラミツク
ス基板の部品搭載面と反する面に耐熱性接着剤で接合さ
れている金属製収容容器とから構成されている。
また、同公報には、前記セラミツクス基板をはんだに
よりアルミニウムダイキヤスト製収容容器に接合したも
のが記載されている。
よりアルミニウムダイキヤスト製収容容器に接合したも
のが記載されている。
この様な従来の半導体装置においては、接着剤層の熱
伝導率が悪いという点について配慮されておらず、半導
体パワースイツチ素子の発生する熱が、良熱伝導体であ
る窒化アルミ材製のセラミツクス基板にこもり、十分に
放熱板に熱が逃げず、半導体装置が必要以上に温度上昇
するという問題があつた。
伝導率が悪いという点について配慮されておらず、半導
体パワースイツチ素子の発生する熱が、良熱伝導体であ
る窒化アルミ材製のセラミツクス基板にこもり、十分に
放熱板に熱が逃げず、半導体装置が必要以上に温度上昇
するという問題があつた。
また、はんだ接合によれば、熱伝達率は樹脂の約1.6
倍に向上するものの、ヒートサイクル試験（−55℃１分
間,150℃１分間を１サイクルとしてこれをくり返す）に
よりわずか100乃至200サイクルではんだ層にクラツクが
発生するという問題があつた。
倍に向上するものの、ヒートサイクル試験（−55℃１分
間,150℃１分間を１サイクルとしてこれをくり返す）に
よりわずか100乃至200サイクルではんだ層にクラツクが
発生するという問題があつた。
本発明は、これら両方の欠点を除去し、熱伝導率が良
く、しかも耐熱衝撃性の高いこの種の半導体装置の製造
方法を得ることにある。
く、しかも耐熱衝撃性の高いこの種の半導体装置の製造
方法を得ることにある。
本発明の他の目的は、上記半導体装置を用いて熱的に
使用条件の厳しい内燃機関の点火時期制御装置を提供す
ることにある。
使用条件の厳しい内燃機関の点火時期制御装置を提供す
ることにある。
上記目的は、放熱板にはんだ接合された窒素アルミ材
製セラミックス基板、該基板上に耐熱衝撃性はんだでは
んだ接合された点火装置制御用半導体パワースイッチ素
子、前記放熱板上に前記パワースイッチ素子に対して間
隔を保って並設され、耐熱性接着材でその表面に接合さ
れた前記パワースイッチ素子制御回路基板、前記パワー
スイッチ素子や制御回路の入出力端子を外部回路に接続
する為の中間端子がモールドされた樹脂ケース、前記放
熱板の裏面が該樹脂ケースの一面を形成するようにして
両者を固定し、前記中間端子と前記パワースイッチ素子
や基板の入出力端子とを電気的に接続して形成された点
火時期制御回路ユニット、該点火ユニットが固定された
ハウジング、該ハウジングに取付けられた点火装置用配
電部、とからなり、前記樹脂ケースに光電ピックアップ
装置が一体にモールド固定されていて、前記ハウジング
に支承された回転軸に取付けられたロータプレートのス
リットによって前記光電ピックアップに回転に同期した
光の断続信号を与えると共に、該光の断続信号に応答し
て機関の回転に同期した電気信号を形成する回転検出回
路が前記点火時期制御回路内に設けられていることによ
り達成される。
製セラミックス基板、該基板上に耐熱衝撃性はんだでは
んだ接合された点火装置制御用半導体パワースイッチ素
子、前記放熱板上に前記パワースイッチ素子に対して間
隔を保って並設され、耐熱性接着材でその表面に接合さ
れた前記パワースイッチ素子制御回路基板、前記パワー
スイッチ素子や制御回路の入出力端子を外部回路に接続
する為の中間端子がモールドされた樹脂ケース、前記放
熱板の裏面が該樹脂ケースの一面を形成するようにして
両者を固定し、前記中間端子と前記パワースイッチ素子
や基板の入出力端子とを電気的に接続して形成された点
火時期制御回路ユニット、該点火ユニットが固定された
ハウジング、該ハウジングに取付けられた点火装置用配
電部、とからなり、前記樹脂ケースに光電ピックアップ
装置が一体にモールド固定されていて、前記ハウジング
に支承された回転軸に取付けられたロータプレートのス
リットによって前記光電ピックアップに回転に同期した
光の断続信号を与えると共に、該光の断続信号に応答し
て機関の回転に同期した電気信号を形成する回転検出回
路が前記点火時期制御回路内に設けられていることによ
り達成される。
また、上記目的は、表面が導電層で被われた窒化アル
ミを主成分とするセラミックス基板と、このセラミック
ス基板上にはんだ接合された半導体素子と、前記セラミ
ックス基板がはんだ接合される良熱伝導材製の放熱部材
とからなる半導体装置の製造方法において、前記半導体
素子の接合面にはんだシートを予備はんだ付し、一方前
記放熱板上にはんだシートを予備はんだ付し、両者間に
窒化アルミ材製セラミックス基板〔作用〕 をはさんでリフローにより三者をはんだ付けすることに
よっても達成される。
ミを主成分とするセラミックス基板と、このセラミック
ス基板上にはんだ接合された半導体素子と、前記セラミ
ックス基板がはんだ接合される良熱伝導材製の放熱部材
とからなる半導体装置の製造方法において、前記半導体
素子の接合面にはんだシートを予備はんだ付し、一方前
記放熱板上にはんだシートを予備はんだ付し、両者間に
窒化アルミ材製セラミックス基板〔作用〕 をはさんでリフローにより三者をはんだ付けすることに
よっても達成される。
この様に構成した本発明は、接着剤より熱伝導率が約
1.6倍も良いはんだによつて窒化アルミ材製セラミツク
ス基板を放熱部材に接合したので、窒化アルミ材製セラ
ミツクス基板に熱がこもることがなく半導体パワースイ
ツチ素子の熱放散が極めて良好となる。
1.6倍も良いはんだによつて窒化アルミ材製セラミツク
ス基板を放熱部材に接合したので、窒化アルミ材製セラ
ミツクス基板に熱がこもることがなく半導体パワースイ
ツチ素子の熱放散が極めて良好となる。
しかもはんだとして耐熱衝撃性の高い鉛−すずはんだ
を使用したので厳しいヒートサイクルにも十分耐えるこ
とができる。
を使用したので厳しいヒートサイクルにも十分耐えるこ
とができる。
また別の発明では放熱部材に設けた突起によつて窒化
アルミ材性セラミツクス基板からの熱伝導を調整できる
ので、耐熱接着剤による接着の場合でも十分な熱伝導特
性が確保できる。また、耐衝撃性はんだによる接合の場
合更に熱伝導性，耐熱衝撃の両方を向上することができ
る。
アルミ材性セラミツクス基板からの熱伝導を調整できる
ので、耐熱接着剤による接着の場合でも十分な熱伝導特
性が確保できる。また、耐衝撃性はんだによる接合の場
合更に熱伝導性，耐熱衝撃の両方を向上することができ
る。
更に本発明は、点火装置のパワースイツチ素子部の発
熱を窒化アルミ材製セラミツクス基板，耐熱衝撃はんだ
を介して効果的に放散できると共に、熱発生のない制御
回路部分は耐熱性接着剤で接着してあるので接合作業が
簡単になる。
熱を窒化アルミ材製セラミツクス基板，耐熱衝撃はんだ
を介して効果的に放散できると共に、熱発生のない制御
回路部分は耐熱性接着剤で接着してあるので接合作業が
簡単になる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
１はエンジンと同期し、その半分の回転数で回転する
シヤフト、２はハウジング、３はベアリングである。
シヤフト、２はハウジング、３はベアリングである。
シヤフト１の一端には第１のカラー４が装着されてお
り、第１のカラー４と第２のカラー６との間には回転板
８が装着され、ネジ９で第２のカラー６と第１のカラー
４とをシヤフト１の段部1aに圧接するようにし、回転板
８を挾持している。
り、第１のカラー４と第２のカラー６との間には回転板
８が装着され、ネジ９で第２のカラー６と第１のカラー
４とをシヤフト１の段部1aに圧接するようにし、回転板
８を挾持している。
また、第２のカラー６にはロータ10が固持されてお
り、ロータ10は絶縁部材12と絶縁部材12の上面に固着し
たSUS等から成るロータ電極11とを有している。20はハ
ウジング２に装着したキヤツプであり、ハウジング２に
ネジ等で固持されたコイル22で発生した高電圧を導く端
子27を有し、周縁部には内燃機関の気筒数に対応した数
量の側電極25を有している。端子27とロータ電極11との
間には、ばね26を介してセンターカーボン24が配設され
ており、常時、ロータ電極11と圧接している。また、端
子27とコイル22との間には、ばね26が配設されており、
常時、コイル22と圧接している。
り、ロータ10は絶縁部材12と絶縁部材12の上面に固着し
たSUS等から成るロータ電極11とを有している。20はハ
ウジング２に装着したキヤツプであり、ハウジング２に
ネジ等で固持されたコイル22で発生した高電圧を導く端
子27を有し、周縁部には内燃機関の気筒数に対応した数
量の側電極25を有している。端子27とロータ電極11との
間には、ばね26を介してセンターカーボン24が配設され
ており、常時、ロータ電極11と圧接している。また、端
子27とコイル22との間には、ばね26が配設されており、
常時、コイル22と圧接している。
30は合成樹脂で作られたケースで、外部への信号取出
し及びコイル22の１次電圧をしや断するパワートランジ
スタ50を制御する点火制御信号入力用のコネクタ32及び
コイル22に電気的に接続する端子33と一体成形されてい
る。また、60は放熱板（たとえば銅板又はアルミニウム
板）であり、ハイブリツド集積回路37で形成された電子
回路が接着剤35等で接着され保持され、かつ、パワート
ランジスタ50で発熱した熱を逃がすと共にパワートラン
ジスタ50と放熱板60を電気的に絶縁する絶縁板57からな
るパワートランジスタ積層部70を保持し、前記ケース30
に接着されている。光電式ピツクアツプ34はケース30と
一体に組立てられ、ケース30と放熱板60は一体でハウジ
ング２にねじ（図示せず）で固定されている。以下、ケ
ース30に設置されたハウブリツド集積回路37,光電式ピ
ツクアツプ34及びパワートランジスタ積層部70の集合体
を、電子回路ユニツト40と呼ぶ。
し及びコイル22の１次電圧をしや断するパワートランジ
スタ50を制御する点火制御信号入力用のコネクタ32及び
コイル22に電気的に接続する端子33と一体成形されてい
る。また、60は放熱板（たとえば銅板又はアルミニウム
板）であり、ハイブリツド集積回路37で形成された電子
回路が接着剤35等で接着され保持され、かつ、パワート
ランジスタ50で発熱した熱を逃がすと共にパワートラン
ジスタ50と放熱板60を電気的に絶縁する絶縁板57からな
るパワートランジスタ積層部70を保持し、前記ケース30
に接着されている。光電式ピツクアツプ34はケース30と
一体に組立てられ、ケース30と放熱板60は一体でハウジ
ング２にねじ（図示せず）で固定されている。以下、ケ
ース30に設置されたハウブリツド集積回路37,光電式ピ
ツクアツプ34及びパワートランジスタ積層部70の集合体
を、電子回路ユニツト40と呼ぶ。
第２図は電子回路ユニツト40の詳細を示す平面図、第
３図は断面図である。
３図は断面図である。
ケース30には穴を有した金属ブツシユ36が埋設してお
り、ねじが貫通する。
り、ねじが貫通する。
光電式ピツクアツプ34は発光素子38と受光素子37とか
らなり、発光素子38と受光素子37は保持部材に設置され
ており、回転角度位置信号検出用の発光素子，受光素子
である。
らなり、発光素子38と受光素子37は保持部材に設置され
ており、回転角度位置信号検出用の発光素子，受光素子
である。
ケース30は端子32aを埋設してコネクタ32が形成され
る。端子32aはリードフレーム41に溶接され、ハイブリ
ツド集積回路33と電気的に接続されている。ハイブリツ
ド集積回路33はセラミツクス基板33a上にスクリーン印
刷技術により導体，抵抗等を印刷・焼成した基板に載置
された素子33bとリードフレーム41とからなる。これら
の部品は半田で接合されている。ここでハイブリツド集
積回路33は回転角度位置信号検出用回路とパワートラン
ジスタ50に流れる電流を抑えるため電流制限回路が同一
セラミツク基板33a上に印刷されている。
る。端子32aはリードフレーム41に溶接され、ハイブリ
ツド集積回路33と電気的に接続されている。ハイブリツ
ド集積回路33はセラミツクス基板33a上にスクリーン印
刷技術により導体，抵抗等を印刷・焼成した基板に載置
された素子33bとリードフレーム41とからなる。これら
の部品は半田で接合されている。ここでハイブリツド集
積回路33は回転角度位置信号検出用回路とパワートラン
ジスタ50に流れる電流を抑えるため電流制限回路が同一
セラミツク基板33a上に印刷されている。
ハイブリツド集積回路33は放熱板60に載置され接着固
定される。また、パワートランジスタ積層部70も、放熱
板60に載置され、半田接合固定される。更に放熱板60は
ケース30に接着固定される。
定される。また、パワートランジスタ積層部70も、放熱
板60に載置され、半田接合固定される。更に放熱板60は
ケース30に接着固定される。
第４図，第５図はハイブリツド積層回路とパワートラ
ンジスタ積層部が放熱板に載置された断面図を示す。第
６図は部分拡大図である。
ンジスタ積層部が放熱板に載置された断面図を示す。第
６図は部分拡大図である。
30はハイブリツド積層回路であり、セラミツクス基板
33a上にスクリーン印刷技術により印刷・焼成した導
体，抵抗等と、この基板上に取付けられ、導体・抵抗等
と接続された素子33bとからばり、素子33bははんだ接合
されている。そして、基板33aは放熱板60に例えば、シ
リコーン樹脂系,HTV型（加熱加硫型）シリコーンゴム
系,RTV型（常温加硫型）シリコーンゴム系，ポリアミド
イミド系，ポリイミド系等の耐熱性接着剤35で接着固定
されている。一方、パワートランジスタ積層部70は先に
述べたように熱抵抗の低減と各層の熱応力低減が必要で
ある。
33a上にスクリーン印刷技術により印刷・焼成した導
体，抵抗等と、この基板上に取付けられ、導体・抵抗等
と接続された素子33bとからばり、素子33bははんだ接合
されている。そして、基板33aは放熱板60に例えば、シ
リコーン樹脂系,HTV型（加熱加硫型）シリコーンゴム
系,RTV型（常温加硫型）シリコーンゴム系，ポリアミド
イミド系，ポリイミド系等の耐熱性接着剤35で接着固定
されている。一方、パワートランジスタ積層部70は先に
述べたように熱抵抗の低減と各層の熱応力低減が必要で
ある。
パラートランジスタ50はコイル22の１次電流をしや断
するためのものであり、一般的にシリコン（Si）により
構成され一面は半田付可能なようにメタライズ51を設け
てある。57は窒化アルミニウム粉末に金属酸化物（例え
ば酸化イツトリウム）を焼結助剤として４重量％程度添
付し、この混合粉末を常温焼結あるいはホツトプレスし
たセラミツクス板であり、第６図に示す如く、その両表
面にタングステン（Ｗ），モラブデン（Mo），モリブデ
ン・マンガン（Mo−Mn）のいずれかをペースト状にして
転写し、しかる後焼成して金属層56bを形成し、更にそ
の上にニツケル（Ni）膜56aがメツキにより施されてい
る。絶縁板57は、パワートランジスタ50と放熱板60を電
気的に絶縁する機能を持つている。60は放熱板であり、
片面又は両面にNi膜60aを設けてあり、パワートランジ
スタ50の放熱とハイブリツド積層回路30を接着保持して
おり、ワイヤ（例えばアルミニウム線）39で電気的に接
続されている。
するためのものであり、一般的にシリコン（Si）により
構成され一面は半田付可能なようにメタライズ51を設け
てある。57は窒化アルミニウム粉末に金属酸化物（例え
ば酸化イツトリウム）を焼結助剤として４重量％程度添
付し、この混合粉末を常温焼結あるいはホツトプレスし
たセラミツクス板であり、第６図に示す如く、その両表
面にタングステン（Ｗ），モラブデン（Mo），モリブデ
ン・マンガン（Mo−Mn）のいずれかをペースト状にして
転写し、しかる後焼成して金属層56bを形成し、更にそ
の上にニツケル（Ni）膜56aがメツキにより施されてい
る。絶縁板57は、パワートランジスタ50と放熱板60を電
気的に絶縁する機能を持つている。60は放熱板であり、
片面又は両面にNi膜60aを設けてあり、パワートランジ
スタ50の放熱とハイブリツド積層回路30を接着保持して
おり、ワイヤ（例えばアルミニウム線）39で電気的に接
続されている。
パラートランジスタ50と絶縁板57とは半田層（例えば
Pb−Sn−Agはんだ）52を介して接合されている。また、
絶縁板57と放熱板60もまたはんだ層（例えばPb−Snはん
だ）58で接合されている。
Pb−Sn−Agはんだ）52を介して接合されている。また、
絶縁板57と放熱板60もまたはんだ層（例えばPb−Snはん
だ）58で接合されている。
以上のようなパワートランジスタ積層構造において、
絶縁板57はSiで構成されるパワートランジスタ50にはん
だ接合されるため、熱伝導性があり、かつ、熱応力を低
減するため、窒化アルミニウム製セラミツクス基板を使
用している。
絶縁板57はSiで構成されるパワートランジスタ50にはん
だ接合されるため、熱伝導性があり、かつ、熱応力を低
減するため、窒化アルミニウム製セラミツクス基板を使
用している。
また、窒化アルミニウム製セラミツクス基板で構成さ
れる絶縁板57と放熱板（例えばCu板又はAl板）60は、第
13図に示すように耐熱疲労性の高いSn3％wt以下のPb−S
nはんだ、Sn33〜63wt％のPb−Snはんだ及びSn68〜83wt
％のPb−Snはんだからなるはんだ層で接合されている。
れる絶縁板57と放熱板（例えばCu板又はAl板）60は、第
13図に示すように耐熱疲労性の高いSn3％wt以下のPb−S
nはんだ、Sn33〜63wt％のPb−Snはんだ及びSn68〜83wt
％のPb−Snはんだからなるはんだ層で接合されている。
第５図は更に放熱板60にプレス加工等で突起60bを設
け、はんだ厚さを確保することにより耐熱疲労性を向上
させたものである。
け、はんだ厚さを確保することにより耐熱疲労性を向上
させたものである。
第７図は突起を設けたパワートランジスタ積層部の斜
視図である。
視図である。
放熱板60に設けた突起60bの位置ははんだ層58には熱
伝導を阻害するボイドがなく、かつはんだ厚さを均一に
するため、かつ、絶縁板57を傾くことなく安定に乗せる
ため絶縁板57の各片に合わせ４個を設けてある。
伝導を阻害するボイドがなく、かつはんだ厚さを均一に
するため、かつ、絶縁板57を傾くことなく安定に乗せる
ため絶縁板57の各片に合わせ４個を設けてある。
また、突起60bの高さは、第８図に示す絶縁板60と放
熱板60間のはんだ厚さに対する耐熱疲労寿命に示すよう
にはんだが厚い方が耐熱疲労性が高いが第９図に示すよ
うにはんだ厚さが厚いと熱抵抗が大きくなる問題がある
ためはんだ厚さが0.1〜0.4mmになるよう突起60bの高さ
を設定しておけば、熱伝導性と熱抵抗を両方確保するこ
とができる。
熱板60間のはんだ厚さに対する耐熱疲労寿命に示すよう
にはんだが厚い方が耐熱疲労性が高いが第９図に示すよ
うにはんだ厚さが厚いと熱抵抗が大きくなる問題がある
ためはんだ厚さが0.1〜0.4mmになるよう突起60bの高さ
を設定しておけば、熱伝導性と熱抵抗を両方確保するこ
とができる。
特に窒化アルミ材製セラミツクス基板57の表面に形成
された層56bは窒化アルミ材製セラミツクス基板57の熱
膨張係数と放熱板60の熱膨張係数との中間の熱膨張係数
を有する（第12図参照）ので、両者間の熱膨張係数の差
を緩和し、ヒートサイクルによる両積層部材間の熱応力
を低減する効果がある。
された層56bは窒化アルミ材製セラミツクス基板57の熱
膨張係数と放熱板60の熱膨張係数との中間の熱膨張係数
を有する（第12図参照）ので、両者間の熱膨張係数の差
を緩和し、ヒートサイクルによる両積層部材間の熱応力
を低減する効果がある。
また、両表面に形成された層56bで窒化アルミ材製セ
ラミツクス基板57をサンドイツチにすることによつてこ
の基板57の熱歪を抑制することができる。特にタングス
テンシートと窒化アルミのグリーンシートとを積層して
加熱焼成する場合に有効である。
ラミツクス基板57をサンドイツチにすることによつてこ
の基板57の熱歪を抑制することができる。特にタングス
テンシートと窒化アルミのグリーンシートとを積層して
加熱焼成する場合に有効である。
第12図においてモリブデン・マンガン合金の熱膨張率
は両者の配合比によつて図中央印の範囲で変化する。
は両者の配合比によつて図中央印の範囲で変化する。
第10図と第11図はパワートランジスタ積層部の組立方
を示す分解図である。
を示す分解図である。
50はパワートランジスタ、52はPb−Sn−Agはんだ膜、
57は窒化アルミニウム製セラミツクス基板からなる絶縁
板、58はPb−Snはんだ膜、60は放熱板であり、60bはは
んだ厚さを確保するための突起である。
57は窒化アルミニウム製セラミツクス基板からなる絶縁
板、58はPb−Snはんだ膜、60は放熱板であり、60bはは
んだ厚さを確保するための突起である。
第10図はパワートランジスタ50ははんだ膜（はんだシ
ート）52を予備半田付し、絶縁板57上に載置し、リフロ
ー半田接合する。更に、放熱板60の突起60bの上にはん
だ膜（はんだシート）58を乗せ、その上に前記接合部材
を乗せてリフローする。
ート）52を予備半田付し、絶縁板57上に載置し、リフロ
ー半田接合する。更に、放熱板60の突起60bの上にはん
だ膜（はんだシート）58を乗せ、その上に前記接合部材
を乗せてリフローする。
第11図の実施例ではパワートランジスタ50にはんだ膜
52を予備半田付し、絶縁板57にもはんだ膜57を予備半田
付し、以上を積層して同時リフローする。
52を予備半田付し、絶縁板57にもはんだ膜57を予備半田
付し、以上を積層して同時リフローする。
第12図はパワートランジスタ積層部を構成する部材の
熱膨張率を示す。
熱膨張率を示す。
第14図は内燃機関用点火装置の回路を示す。また、第
15図は各部の電圧及び電流波形を示す。
15図は各部の電圧及び電流波形を示す。
マイクロコンピユータからなる点火制御装置80により
その時の運転条件に適合した点火制御信号、VCを印加し
パワートランジスタをしや断することにより点火コイル
22に高電圧が発生しばね９とキヤツプ20と一体成形した
端子27を介してばね９及びセンターカーボン24に供給さ
れる。この高電圧がロータ電極11に導かれ更にロータ電
極11と側電極25とが対向する度毎にロータ電極11に導か
れた高電圧がロータ電極11と側電極25との間の放電ギヤ
ツプの空気を絶縁破壊し、これにより側電極11に高電圧
が配電される。次いで、高圧ケーブル（図示せず）を介
して点火プラグに高電圧VSPがが供給される。
その時の運転条件に適合した点火制御信号、VCを印加し
パワートランジスタをしや断することにより点火コイル
22に高電圧が発生しばね９とキヤツプ20と一体成形した
端子27を介してばね９及びセンターカーボン24に供給さ
れる。この高電圧がロータ電極11に導かれ更にロータ電
極11と側電極25とが対向する度毎にロータ電極11に導か
れた高電圧がロータ電極11と側電極25との間の放電ギヤ
ツプの空気を絶縁破壊し、これにより側電極11に高電圧
が配電される。次いで、高圧ケーブル（図示せず）を介
して点火プラグに高電圧VSPがが供給される。
以上の点火装置において、ハイブリツド積層回路37に
はパワートランジスタ50に流れる電流ICの最大値ICmax
を抑えるため電流制限回路42が配線されている。これは
エンスト時点火制御信号VCが約１秒間印加されるため、
点火コイル22が過電流の流れつぱなしによる発熱損傷を
防止するためのものである。但し、パワートランジスタ
50では電流制限がかかるとVCEが大きくなりパワートラ
ンジスタ50の電力が大きくなりパワートランジスタ50が
発熱し、ジヤンクシヨン温度が上昇する。また、点火コ
イル22にも同様の電流が流れ、点火コイル自体も発熱し
配電器を加熱する。更に、内燃機関用配電器はエンジン
ブロツクに直付けされるためパワートランジスタ50の雰
囲気温度が上がり、パワートランジスタ50のジヤンクシ
ヨン温度が上昇する。また、マイクロコンピユータが不
良となつた時にマイクロコンピユータからの点火制御信
号VCのかわりに回転角度位置信号検出装置43からの信号
に同期して点火時期，点火コイル22への通電角を一定に
した点火制御信号VCCにて点火プラグに配電する。従つ
て、回転数が低い場合は通電時間が長くなりパワートラ
ンジスタ50は電流制限がかかりつぱなしとなり、ジヤン
クシヨン温度は高くなる（第16図参照）。また、エンス
ト時マイクロコンピユータがエンストを判断するまで約
１秒程度時間を用いるためその時間はパワートランジス
タ50がONしつぱなしとなり、ジヤンクシヨン温度は高く
なるためパワートランジスタ積層部70の熱抵抗を低く
し、許容温度以下に押える必要がある。また、パワート
ランジスタ50がON−OFFを繰返すことによりパワートラ
ンジスタ積層部70は温度変化を持つため、パワートラン
ジスタ積層部70の各部材の熱膨張率の差を押え、熱応力
を低減する必要がある。従つて、パワートランジスタ積
層部70は高熱伝導を有すると共に各積層部材間の熱応力
を低減する特性を併せもつ部材及び構造を選定する必要
がある。
はパワートランジスタ50に流れる電流ICの最大値ICmax
を抑えるため電流制限回路42が配線されている。これは
エンスト時点火制御信号VCが約１秒間印加されるため、
点火コイル22が過電流の流れつぱなしによる発熱損傷を
防止するためのものである。但し、パワートランジスタ
50では電流制限がかかるとVCEが大きくなりパワートラ
ンジスタ50の電力が大きくなりパワートランジスタ50が
発熱し、ジヤンクシヨン温度が上昇する。また、点火コ
イル22にも同様の電流が流れ、点火コイル自体も発熱し
配電器を加熱する。更に、内燃機関用配電器はエンジン
ブロツクに直付けされるためパワートランジスタ50の雰
囲気温度が上がり、パワートランジスタ50のジヤンクシ
ヨン温度が上昇する。また、マイクロコンピユータが不
良となつた時にマイクロコンピユータからの点火制御信
号VCのかわりに回転角度位置信号検出装置43からの信号
に同期して点火時期，点火コイル22への通電角を一定に
した点火制御信号VCCにて点火プラグに配電する。従つ
て、回転数が低い場合は通電時間が長くなりパワートラ
ンジスタ50は電流制限がかかりつぱなしとなり、ジヤン
クシヨン温度は高くなる（第16図参照）。また、エンス
ト時マイクロコンピユータがエンストを判断するまで約
１秒程度時間を用いるためその時間はパワートランジス
タ50がONしつぱなしとなり、ジヤンクシヨン温度は高く
なるためパワートランジスタ積層部70の熱抵抗を低く
し、許容温度以下に押える必要がある。また、パワート
ランジスタ50がON−OFFを繰返すことによりパワートラ
ンジスタ積層部70は温度変化を持つため、パワートラン
ジスタ積層部70の各部材の熱膨張率の差を押え、熱応力
を低減する必要がある。従つて、パワートランジスタ積
層部70は高熱伝導を有すると共に各積層部材間の熱応力
を低減する特性を併せもつ部材及び構造を選定する必要
がある。
本発明のよれば、熱放散特性が良好で且つ耐熱衝撃性
の良好な半導体装置が得られた。
の良好な半導体装置が得られた。
また、熱サイクルの厳しい内燃機関の点火時期制御装
置にこの半導体装置を適用することによつて、信頼性の
高い点火時期制御装置を得ることができた。
置にこの半導体装置を適用することによつて、信頼性の
高い点火時期制御装置を得ることができた。
第１図は本発明になる内燃機関の点火時期制御装置を示
す断面図、第２図はその点火時期制御回路ユニツトの外
観平面図、第３図はそのIII−III断面図、第４図，第５
図は各々本発明になる半導体装置の実施例を示す断面
図、第６図はその部分拡大断面図、第７図は半導体装置
の外観斜視図、第８図，第９図はそれぞれはんだの厚さ
と耐熱疲労寿命と熱抵抗との関係を示す図面、第10図，
第11図は半導体装置の製造工程を説明する為の分解図
面、第12図は各材料の熱膨張率を比較した図面、第13図
はPb−SnはんだのSn含有量と耐熱疲労寿命との関係を示
す図面、第14図は点火時期制御回路の回路図、第15図，
第16図はその各部の波形図である。 50……パワートランジスタ、60……放熱板、57……窒化
アルミ材製セラミツクス絶縁基板、70……パワートラン
ジスタ積層部、60b……突起。
す断面図、第２図はその点火時期制御回路ユニツトの外
観平面図、第３図はそのIII−III断面図、第４図，第５
図は各々本発明になる半導体装置の実施例を示す断面
図、第６図はその部分拡大断面図、第７図は半導体装置
の外観斜視図、第８図，第９図はそれぞれはんだの厚さ
と耐熱疲労寿命と熱抵抗との関係を示す図面、第10図，
第11図は半導体装置の製造工程を説明する為の分解図
面、第12図は各材料の熱膨張率を比較した図面、第13図
はPb−SnはんだのSn含有量と耐熱疲労寿命との関係を示
す図面、第14図は点火時期制御回路の回路図、第15図，
第16図はその各部の波形図である。 50……パワートランジスタ、60……放熱板、57……窒化
アルミ材製セラミツクス絶縁基板、70……パワートラン
ジスタ積層部、60b……突起。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−215052（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55271（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−26058（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】放熱板にはんだ接合された窒化アルミ材製
セラミックス基板、該基板上に耐熱衝撃性はんだではん
だ接合された点火装置制御用半導体パワースイッチ素
子、前記放熱板上に前記パワースイッチ素子に対して間
隔を保って並設され、耐熱性接着材でその表面に接合さ
れた前記パワースイッチ素子制御回路基板、前記パワー
スイッチ素子や制御回路の入出力端子を外部回路に接続
する為の中間端子がモールドされた樹脂ケース、前記放
熱板の裏面が該樹脂ケースの一面を形成するようにして
両者を固定し、前記中間端子と前記パワースイッチ素子
や基板の入出力端子とを電気的に接続して形成された点
火時期制御回路ユニット、該点火ユニットが固定された
ハウジング、該ハウジングに取付けられた点火装置用配
電部、 とからなり、 前記樹脂ケースに光電ピックアップ装置が一体にモール
ド固定されていて、前記ハウジングに支承された回転軸
に取付けられたロータプレートのスリットによって前記
光電ピックアップに回転に同期した光の断続信号を与え
ると共に、該光の断続信号に応答して機関の回転に同期
した電気信号を形成する回転検出回路が前記点火時期制
御回路内に設けられていることを特徴とする内燃機関用
点火装置。 - 【請求項２】表面が導電層で被われた窒化アルミを主成
分とするセラミックス基板と、このセラミックス基板上
にはんだ接合された半導体素子と、前記セラミックス基
板がはんだ接合される良熱伝導材製の放熱部材とからな
る半導体装置の製造方法において、前記半導体素子の接
合面にはんだシートを予備はんだ付し、一方前記放熱板
上にはんだシートを予備はんだ付し、両者間に窒化アル
ミ材製セラミックス基板をはさんでリフローにより三者
をはんだ付けすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292031A JP2609757B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292031A JP2609757B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167454A JPH04167454A (ja) | 1992-06-15 |
| JP2609757B2 true JP2609757B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=17776636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292031A Expired - Fee Related JP2609757B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609757B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19727548A1 (de) * | 1997-06-28 | 1999-01-07 | Bosch Gmbh Robert | Elektronisches Steuergerät |
| JP4704084B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-06-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP5228931B2 (ja) * | 2009-01-16 | 2013-07-03 | 株式会社デンソー | グロープラグ通電制御装置 |
| DE102013107563B4 (de) * | 2012-08-21 | 2017-04-27 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Zündgerät für Ottomotoren |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01215052A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Hitachi Ltd | パワートランジスタの接合構造 |
| JPH0226058A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Hitachi Ltd | 混成集積回路用ヒートシンク |
| JPH0255271A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-23 | Murata Mfg Co Ltd | 窒化アルミニウム基板と金属板との接合構造 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2292031A patent/JP2609757B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04167454A (ja) | 1992-06-15 |
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