JPH0772528B2 - イグナイター - Google Patents
イグナイターInfo
- Publication number
- JPH0772528B2 JPH0772528B2 JP61213989A JP21398986A JPH0772528B2 JP H0772528 B2 JPH0772528 B2 JP H0772528B2 JP 61213989 A JP61213989 A JP 61213989A JP 21398986 A JP21398986 A JP 21398986A JP H0772528 B2 JPH0772528 B2 JP H0772528B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- igniter
- chip
- aln
- substrate
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は自動車のイグナイターの放熱板として用いて好
適なAlN焼結体に関し、更に詳しくは、回路形成したSi
チップをそれ自体の上に直接搭載することができる特性
を備えたイグナイター用AlN焼結体を用いたイグナイタ
ーに関する。
適なAlN焼結体に関し、更に詳しくは、回路形成したSi
チップをそれ自体の上に直接搭載することができる特性
を備えたイグナイター用AlN焼結体を用いたイグナイタ
ーに関する。
（従来の技術） 自動車のイグナイターは、例えばAl製のケースの中に電
気絶縁性のAl2O3基板を接着剤樹脂で接着し、その上に
熱伝導性に優れたCu,Moなどから成る所定厚みの金属層
を接合し、更にこの金属層の上に所定の回路を形成した
Siチップを搭載して構成されている。
気絶縁性のAl2O3基板を接着剤樹脂で接着し、その上に
熱伝導性に優れたCu,Moなどから成る所定厚みの金属層
を接合し、更にこの金属層の上に所定の回路を形成した
Siチップを搭載して構成されている。
ここで中間の金属層はSiチップで発生した熱量を放熱す
る機能を有する。
る機能を有する。
（発明が解決しようとする問題点） このような従来構造のイグナイターの場合、Al2O3基板
は熱伝導率が小さいためSiチップから発生する熱量の放
熱性が悪い。したがって、全体の放熱性を高めるため
に、Al2O3基板とSiチップとの間には前述したような金
属層を介在せしめることが必要になる。しかしながら、
Siの熱膨張係数は約3.5×10-6/Kであり、Cuは約17×10
-6/K,Moは約5.5×10-6/Kであるため、Siチップの発熱時
にこれら金属層との間で熱応力が発生して時としてSiチ
ップが剥離することがある。
は熱伝導率が小さいためSiチップから発生する熱量の放
熱性が悪い。したがって、全体の放熱性を高めるため
に、Al2O3基板とSiチップとの間には前述したような金
属層を介在せしめることが必要になる。しかしながら、
Siの熱膨張係数は約3.5×10-6/Kであり、Cuは約17×10
-6/K,Moは約5.5×10-6/Kであるため、Siチップの発熱時
にこれら金属層との間で熱応力が発生して時としてSiチ
ップが剥離することがある。
また、製造の立場からいえば、Al2O3基板に金属層を接
合してはじめてSiチップの搭載が可能になるので、従来
構造のイグナイターにあっては、このAl2O3基板と金属
層とを複合体化して電気絶縁性と放熱性を併有せしめる
ことが前提となる。仮に、この２つの特性を兼備し、し
かもSiと熱膨張係数が近似する材質で基板を構成すれ
ば、金属層の接合は不要となり、この基板の上に直接Si
チップを搭載することが可能となる。
合してはじめてSiチップの搭載が可能になるので、従来
構造のイグナイターにあっては、このAl2O3基板と金属
層とを複合体化して電気絶縁性と放熱性を併有せしめる
ことが前提となる。仮に、この２つの特性を兼備し、し
かもSiと熱膨張係数が近似する材質で基板を構成すれ
ば、金属層の接合は不要となり、この基板の上に直接Si
チップを搭載することが可能となる。
このようなことから、本願発明者らは、Al2O3基板に代
えてAlNを基板とするイグナイターを検討し始めてい
る。これはAlNが電気絶縁性を有すると同時に熱伝導率
も大きく放熱性に富み、しかもその熱膨張率が４×10-6
〜５×10-6/KであってSiのそれに比較的近似しているか
らである。
えてAlNを基板とするイグナイターを検討し始めてい
る。これはAlNが電気絶縁性を有すると同時に熱伝導率
も大きく放熱性に富み、しかもその熱膨張率が４×10-6
〜５×10-6/KであってSiのそれに比較的近似しているか
らである。
ところで、AlNの焼結板をイグナイターの放熱板として
組込む際には、その放熱板の広さ，厚みなどの形状に関
する設計基準は、用いるAlNの上に列記したような特性
によって大きく規定される。
組込む際には、その放熱板の広さ，厚みなどの形状に関
する設計基準は、用いるAlNの上に列記したような特性
によって大きく規定される。
しかしながら現在までのところ、イグナイターの放熱板
としてAlNを用いる場合の適正なAlNの特性に関する報告
はなされていない。
としてAlNを用いる場合の適正なAlNの特性に関する報告
はなされていない。
本発明は、イグナイターの放熱板としての適正な特性を
具備し、それ自体の上に直接Siチップを搭載することが
できるAlN焼結体を用いたイグナイターの提供を目的と
する。
具備し、それ自体の上に直接Siチップを搭載することが
できるAlN焼結体を用いたイグナイターの提供を目的と
する。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、Siチップを直接セラミックス基板に搭載
する際にこのセラミックス焼結板に要求される特性に関
して種々の検討を加えたところ、後述するような特性を
具備するAlN焼結板は好適であるとの事実を見出し、本
発明を開発するに到った。
する際にこのセラミックス焼結板に要求される特性に関
して種々の検討を加えたところ、後述するような特性を
具備するAlN焼結板は好適であるとの事実を見出し、本
発明を開発するに到った。
すなわち、本発明のAlN焼結体は、熱容量（C:J/K）と熱
伝導率（K:W/m・Ｋ）との積が1.5J2/s・ｍ・K2・Ｋ以上
の値を有し、かつ熱膨張係数（α）1.5×10-6/K〜5.5×
10-6/Kであることを特徴とする。
伝導率（K:W/m・Ｋ）との積が1.5J2/s・ｍ・K2・Ｋ以上
の値を有し、かつ熱膨張係数（α）1.5×10-6/K〜5.5×
10-6/Kであることを特徴とする。
これらの特性のうち、Ｃ×Ｋの値は、イグナイター用基
板として組込まれたときそのAlN基板の放熱性の良否を
規定するパラメータである。この値が1.5J2/s・ｍ・K2
・Ｋより小さい場合は、Siチップで発生した熱量が速や
かに放散されずに蓄積され、その結果、回路の断線等の
事故が多発しはじめる。
板として組込まれたときそのAlN基板の放熱性の良否を
規定するパラメータである。この値が1.5J2/s・ｍ・K2
・Ｋより小さい場合は、Siチップで発生した熱量が速や
かに放散されずに蓄積され、その結果、回路の断線等の
事故が多発しはじめる。
また、イグナイターとしては電気比抵抗（ρ）が大きけ
れば大きい程電気絶縁性という点では有効であるが、イ
グナイターの放熱板としては0.5×1014Ω・cm以上、好
ましくは１×1014Ω・cm以上であればよい。
れば大きい程電気絶縁性という点では有効であるが、イ
グナイターの放熱板としては0.5×1014Ω・cm以上、好
ましくは１×1014Ω・cm以上であればよい。
αは、可能な限りSiのα値に近似していることが好まし
いが、1.5×10-6/K〜5.5×10-6/Kに設定する。αが1.5
×10-6/Kより小さいセラミックスはその製造が工業的に
は事実上不可能であり、また5.5×10-6/Kより大きいセ
ラミックスは、搭載されるSiチップとのα差が大きくな
りすぎて熱応力による剥離現象などが生ずる。
いが、1.5×10-6/K〜5.5×10-6/Kに設定する。αが1.5
×10-6/Kより小さいセラミックスはその製造が工業的に
は事実上不可能であり、また5.5×10-6/Kより大きいセ
ラミックスは、搭載されるSiチップとのα差が大きくな
りすぎて熱応力による剥離現象などが生ずる。
このような特性のいずれも備えるAlN焼結体は、一般に
行なわれている方法で製造することができる。
行なわれている方法で製造することができる。
しかしその際に、原料粉の種類及び純度，粒径；焼結助
剤の種類，純度，粒径；焼結助剤の混合割合；グリーン
成形体の成形方法，成形条件（圧，温度など）；焼結時
の温度，時間，雰囲気などの焼結条件；のような製造工
程における各条件を適宜に変化させかつ組合せることが
必要である。
剤の種類，純度，粒径；焼結助剤の混合割合；グリーン
成形体の成形方法，成形条件（圧，温度など）；焼結時
の温度，時間，雰囲気などの焼結条件；のような製造工
程における各条件を適宜に変化させかつ組合せることが
必要である。
例えば、平均粒径が1.5μｍで、O2不純物が２重量％以
下のAlN粉末に、1.0μｍ以下のY2O3粉を３〜５重量％添
加し、充分混合する。その後、バインダーを加え、スラ
リー化し、ドクターブレードにてシート成形する。脱脂
後、N2雰囲気中にて、例えば、1800℃で２時間焼成する
ように各条件を設定することが好ましい。
下のAlN粉末に、1.0μｍ以下のY2O3粉を３〜５重量％添
加し、充分混合する。その後、バインダーを加え、スラ
リー化し、ドクターブレードにてシート成形する。脱脂
後、N2雰囲気中にて、例えば、1800℃で２時間焼成する
ように各条件を設定することが好ましい。
このようなAlN焼結体を放熱性に優れた基板として適用
することによりSiチップを直接搭載したイグナイターを
提供できる。
することによりSiチップを直接搭載したイグナイターを
提供できる。
（発明の実施例） 実施例１ 酸素含有量１〜２重量％，平均粒径1.5μｍのAlN粉97重
量部と純度99.99％，平均粒径0.8μｍのY2O3粉３重量部
とをボールミルに入れ充分に混合・粉砕した。
量部と純度99.99％，平均粒径0.8μｍのY2O3粉３重量部
とをボールミルに入れ充分に混合・粉砕した。
得られた混合粉にバインダーとしてアクリル系樹脂を12
重量部添加して混合したのち、これを平均粒径50μｍに
整粒し得られた顆粒を金型に充填して、室温下、1000kg
/cm2の圧で成形した。
重量部添加して混合したのち、これを平均粒径50μｍに
整粒し得られた顆粒を金型に充填して、室温下、1000kg
/cm2の圧で成形した。
得られた成形体を700℃で脱脂してバインダーを熱分解
除去し、ついでこれを窒素雰囲気炉にいれて、1800℃ま
では150℃/hrの昇温速度で加熱し、1800℃で２時間保持
・焼結したのち300℃/hrで降温して冷却した。
除去し、ついでこれを窒素雰囲気炉にいれて、1800℃ま
では150℃/hrの昇温速度で加熱し、1800℃で２時間保持
・焼結したのち300℃/hrで降温して冷却した。
得られた焼結体の各特性を測定しそれを表に示した。ま
た、この焼結体から縦14mm横10mm厚み0.635〜3.0mmの基
板を50枚切出し加工し、これら基板を放熱板としてその
上に直接Siチップをはんだ付けして常法により組込んで
イグナイターを製作した。
た、この焼結体から縦14mm横10mm厚み0.635〜3.0mmの基
板を50枚切出し加工し、これら基板を放熱板としてその
上に直接Siチップをはんだ付けして常法により組込んで
イグナイターを製作した。
これらイグナイター中のパワートランジスタをVCB＝30
V,IE＝1.5Aの条件で作動させ、Siチップ上の温度上昇
（mV）（IM＝20mA,SD＝100μｓ）を測定した。その結果
を表に示した。
V,IE＝1.5Aの条件で作動させ、Siチップ上の温度上昇
（mV）（IM＝20mA,SD＝100μｓ）を測定した。その結果
を表に示した。
実施例2,比較例１〜７ 比較のため、実施例１と同一形状のSi3N4及びAl2O3基板
を用意し、それぞれ厚み1.5mmのMo層を介してSiチップ
を搭載し従来構造のイグナイターを製作した。その作動
時における測定結果も表に併記した。
を用意し、それぞれ厚み1.5mmのMo層を介してSiチップ
を搭載し従来構造のイグナイターを製作した。その作動
時における測定結果も表に併記した。
製造時の条件を様々に変えて各種特性のAlN焼結体を製
造した。これら焼結体を用いて実施例１と同様にイグナ
イターを組立て、その性能を測定した。結果を一括して
表にした。
造した。これら焼結体を用いて実施例１と同様にイグナ
イターを組立て、その性能を測定した。結果を一括して
表にした。
［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、上記した特性を全て満足
するAlN基板はいずれも放熱性が良好であり、イグナイ
ターの放熱板として適正である。
するAlN基板はいずれも放熱性が良好であり、イグナイ
ターの放熱板として適正である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 英樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭56−66086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−102310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−178688（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】熱容量と熱伝導率との積が1.5J2/s・ｍ・K
2以上の値を有し、かつ熱膨脹係数が1.5×10-6/K〜5.5
×10-6/KであるAlN基板上にSiチップを直接搭載したこ
とを特徴とするイグナイター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213989A JPH0772528B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | イグナイター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213989A JPH0772528B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | イグナイター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370546A JPS6370546A (ja) | 1988-03-30 |
| JPH0772528B2 true JPH0772528B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=16648410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61213989A Expired - Lifetime JPH0772528B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | イグナイター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772528B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2765885B2 (ja) * | 1988-11-14 | 1998-06-18 | 新光電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム回路基板及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-09-12 JP JP61213989A patent/JPH0772528B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6370546A (ja) | 1988-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |