JP3924968B2

JP3924968B2 - Igniter

Info

Publication number: JP3924968B2
Application number: JP33561898A
Authority: JP
Inventors: 明朗北見; 信明稲垣; 浩伸草深
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: JPH11236868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ基板及びパワー素子を含む内蔵物をケース内に収容し、同ケース内に充填した充填材によって前記内蔵物を被覆したイグナイタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の点火システムは点火プラグ、点火コイル、及びイグナイタ等によって構成されている。この点火システムでは、点火コイルに発生した点火用高電圧が点火プラグに供給されることにより、同点火プラグの電極間に火花が生じて内燃機関の燃焼室内における混合気の着火が行われる。
【０００３】
こうした点火システムにおいて、イグナイタは点火コイルに流れる１次電流を断続制御することにより同コイルに点火用高電圧を発生させる機能を有している。一般に、このイグナイタはケース内に収容されたＩＣ基板及びパワー素子等を備え、これら内蔵物がケース内に充填された充填材によって封止された構造を有している（例えば、特開平４−１４７２号公報に記載された「内燃機関用電子点火装置」）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようにイグナイタは点火コイルの１次電流を断続制御するものであるため、発熱して温度上昇する傾向がある。そして、この温度上昇に伴って上記ＩＣ基板、パワー素子、及び充填材等が熱膨張すると、これら各部材は熱膨張率が相互に異なっているために局所的に過大な熱応力が発生して上記各部材の損傷を招くおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は熱応力の発生に起因した損傷を抑制することのできるイグナイタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、ＩＣ基板及びパワー素子を含む内蔵物をケース内に収容し、同ケース内に充填した充填材によって内蔵物を被覆したイグナイタにおいて、充填材はその内部に同充填材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有する添加材を含み、前記充填材中における同添加材の分布密度が各内蔵物の熱膨張率の違いに応じて連続的にに変化してなるものであるとしている。
【０００７】
上記構成によれば、各内蔵物とその内蔵物を被覆する充填材との間における熱膨張率の差を減少させることができ、内蔵物及び充填材に発生する熱応力を緩和させることができるようになる。
【０００９】
また、例えば充填材を熱膨張率の異なる異種材料にて形成するようにした構成とは異なり、添加材を含む充填材の熱膨張率を連続的に変化させることができるようになる。
【００１０】
更に、請求項２に記載した発明では、請求項１に記載したイグナイタにおいて、添加材はパワー素子と略同一の熱膨張率を有し、パワー素子の周囲に偏在されるものであるとしている。
【００１１】
上記構成によれば、請求項１に記載した発明の作用に加えて、自己発熱して熱膨張が特に大きくなるパワー素子と同素子を被覆する充填材との間の熱膨張率の差を減少させることができ、パワー素子及び同素子近傍の充填材に発生する熱応力を緩和させることができるようになる。
また、請求項３に記載した発明では、請求項１又は２に記載したイグナイタにおいて、充填材はエポキシ樹脂であるとしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本実施形態におけるイグナイタ１０の断面を示している。同図に示すように、イグナイタ１０のケース１１は収容空間１１ａを有した有底角筒状に形成されている。そして、この収容空間１１ａ内には銅によって形成されたヒートシンク１２が配設されている。ヒートシンク１２の上部には熱可塑性樹脂からなる絶縁プレート１４が配設されており、この絶縁プレート１４にはその上面全体を覆うようにしてセラミック製のＩＣ基板１６が配設されている。
【００１６】
ＩＣ基板１６の上面にはＩＣ、コンデンサ、抵抗等の複数の低電流用素子２０（図ではその一つを示す）やボンディングパッド２７等が配設されている。また、ヒートシンク１２の上面においてケース１１の底部側（図１の右側）には絶縁プレート１４と隣接してパワートランジスタ２２が配設されている。このパワートランジスタ２２は樹脂等によって素子が覆われていない、いわゆるベアチップタイプのトランジスタである。このパワートランジスタ２２はアルミニウムからなるボンディングワイヤ２６を介してボンディングパッド２７と電気的に接続されている。これらパワートランジスタ２２及び低電流用素子２０等によって点火コイル（図示略）の１次電流を断続制御するための電気的回路が構成されている。この電気的回路はＩＣ基板１６の一端部に取り付けられたターミナル２５を介して点火コイル及び制御装置（いずれも図示略）に接続されている。
【００１７】
収容空間１１ａ内にはエポキシ樹脂が充填されることによって絶縁層２１が形成されており、この絶縁層２１によってヒートシンク１２、絶縁プレート１４、ＩＣ基板１６、パワートランジスタ２２等の周囲が被覆されている。
【００１８】
以下、この絶縁層２１を形成する際の概略工程について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ヒートシンク１２、絶縁プレート１４、ＩＣ基板１６等が所定位置に配設された収容空間１１ａに粒状のガラスフィラーＧを注入して、同ガラスフィラーＧをケース１１の底部に溜める。尚、このガラスフィラーＧの熱膨張率はエポキシ樹脂の熱膨張率よりも小さなものとなっている。また、ガラスフィラーＧ及びパワートランジスタ２２の素子はいずれもシリコンによって形成されているため、その熱膨張率は略等しくなっている。
【００１９】
次に、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、液状のエポキシ樹脂Ｅをケース１１の開口近傍にまで注入する。このようにエポキシ樹脂Ｅを注入することによって、ケース１１の底部に溜まったガラスフィラーＧは拡散されるが、エポキシ樹脂Ｅの粘度が比較的大きいため、同エポキシ樹脂Ｅ中にガラスフィラーＧが均一に分散してしまうことはなく、同ガラスフィラーＧはパワートランジスタ２２の近傍に分散するようになる。従って、ガラスフィラーＧは絶縁層２１においてパワートランジスタ２２近傍により多く偏在した状態となる。
【００２０】
また、こうして注入されるエポキシ樹脂Ｅ中にもガラスフィラー（図示略）が添加されている。このガラスフィラーの添加量は、硬化後のエポキシ樹脂Ｅにおける熱膨張率が収容空間１１ａ内に配設される各部材のうち、パワートランジスタ２２を除く部材（ＩＣ基板１６や絶縁プレート１４等）の熱膨張率の平均値と等しくなるように予め設定されている。
【００２１】
このようにしてケース１１内にガラスフィラーＧを注入し、エポキシ樹脂Ｅを充填した後、エポキシ樹脂Ｅを所定温度にまで加熱して硬化させることによって絶縁層２１を形成する。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態におけるイグナイタ１０ではパワートランジスタ２２近傍におけるガラスフィラーＧの分布密度をそれ以外の部分よりも大きくなるように調整している。
【００２３】
従って、絶縁層２１の熱膨張率が部分的に小さくなり、パワートランジスタ２２と同パワートランジスタ２２を被覆する絶縁層２１との熱膨張率の差が減少するため、パワートランジスタ２２及びその近傍の絶縁層２１に発生する熱応力が緩和されるようになる。
【００２４】
その結果、本実施形態によれば、
（１）パワートランジスタ２２や、その近傍の絶縁層２１、或いは同パワートランジスタ２２に対するワイヤボンディングの接合部分が熱応力に起因して損傷してしまうことを抑制することができ、イグナイタ１０の耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、本実施形態ではパワートランジスタ２２近傍の絶縁層２１にガラスフィラーＧをより多く偏在させることにより同絶縁層２１の熱膨張率を部分的に小さくするようにしたが、例えば、エポキシ樹脂Ｅに予め添加されるガラスフィラーの量を増加させて同エポキシ樹脂Ｅの熱膨張率を全体に小さくすることにより、パワートランジスタ２２近傍に発生する熱応力を緩和することも可能である。しかしながら、このように絶縁層２１の熱膨張率を全体的に小さくした場合には、パワートランジスタ２２よりも熱膨張率が大きいＩＣ基板１６や絶縁プレート１４と絶縁層２１との熱膨張率の差が大きくなってしまい、これら各部材の近傍に発生する応力が増大するおそれがある。
【００２６】
この点、本実施形態によれば、
（２）ガラスフィラーＧをエポキシ樹脂Ｅ中に偏在させてエポキシ樹脂Ｅの熱膨張率を部分的に変更するようにしている。従って、上記のようにＩＣ基板１６等の近傍に発生する熱応力を増大させてしまうことがなく、このような熱応力の増大に起因したＩＣ基板１６等の損傷を未然に回避することができる。
【００２７】
更に、本実施形態では上記のように絶縁層２１の熱膨張率を部分的に異ならせるために同絶縁層２１の内部にガラスフィラーＧを偏在させた構成を採用するようにしているため、例えば絶縁層２１を熱膨張率の異なる異種材料にて形成するようにした構成とは異なり、同絶縁層２１の熱膨張率を連続的に変化させることができるようになる。
【００２８】
従って、本実施形態によれば、
（３）絶縁層２１の内部に熱膨張率の大きく変化する界面が形成されるのを防止することができ、こうした界面が形成されることによる絶縁層２１の機械的強度低下や、同界面における応力集中を回避することができるようになる。
【００２９】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点の中心に説明する。尚、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３０】
上記イグナイタ１０のパワートランジスタ２２はその作動時における温度上昇を抑制すべく、ＩＣ基板１６ではなくヒートシンク１２上に直接配設されている。そして、前述したように、このパワートランジスタ２２はＩＣ基板１６上に設けられたボンディングパッド２７とワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００３１】
ところで、上記第１の実施形態とは異なり、上記絶縁層をゲル材料によって形成するようにしたイグナイタにあっては、通常、こうしたボンディングパッドが熱膨張率の比較的小さい材料（４２アロイ，５０アロイ等）によって形成されている。絶縁層をゲル材料によって形成するようにした場合には、ボンディングパッドの熱膨張や熱収縮が絶縁層によって規制されることが殆どないため、ボンディングパッドとワイヤとの接合部分に作用する熱応力を低減するためには、ボンディングパッドの形成材料の選定によってこうした熱膨張及び熱収縮を抑制する必要があるからである。
【００３２】
しかしながら、上記第１の実施形態のように、絶縁層２１をエポキシ樹脂によって形成するようにした場合には、ボンディングパッド２７の熱膨張及び熱収縮は絶縁層２１により規制されるようになるものの、絶縁層２１とボンディングパッド２７と間の僅かな熱膨張差（或いは熱収縮差）によって両者の界面に発生する熱応力が増大してしまい、この熱応力による上記接合部分の損傷も避けられないものとなる。
【００３３】
そこで、本実施形態ではこうした損傷を未然に回避すべく絶縁層２１及びボンディングパッド２７に関して以下のような構成を採用している。
まず、絶縁層２１は収容空間１１ａ内の大部分を占めるヒートシンク１２の形成材料である銅と略同じ熱膨張率を有するエポキシ樹脂によって形成されている。本実施形態では上記第１の実施形態とは異なり、ガラスフィラーＧを絶縁層２１中に偏在させる構成を採用しておらず、絶縁層２１の熱膨張率は収容空間１１ａ内において略均一である。
【００３４】
また、ボンディングパッド２７は上記絶縁層２１と同様の熱膨張率を有する材料である銅によって形成されており、その上面にはボンディングワイヤ２６が接続されている。
【００３５】
こうした構成により、本実施形態では、ボンディングパッド２７と絶縁層２１との間における熱膨張差（或いは熱収縮差）を殆ど無くすことができる。
従って、本実施形態によれば、
（４）ボンディングパッド２７とボンディングワイヤ２６との接合部分に過大な応力が発生するのを抑制することができ、こうした過大な応力に起因して上記接合部分が損傷したり、或いはボンディングワイヤ２６が断線してしまうのを回避してイグナイタ１０の信頼性を更に向上させることができるようになる。
【００３６】
（５）更に、ボンディングパッド２７の形成材料として特に銅を採用しているため、例えば、上記のように４２アロイや５０アロイ等といった銅と比較して極めて高価な材料によりボンディングパッドを形成するようにした場合と比較して、ボンディングパッド２７の部品コストを抑えることができ、ひいてはイグナイタ１０のコスト低減を図ることができるようになる。
【００３７】
以上説明した各実施形態は以下のように構成を変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態では粒状のガラスフィラーＧをエポキシ樹脂Ｅ中に添加するようにしたが、このガラスフィラーＧとして繊維状のものを用いるようにしてもよい。このように繊維状のガラスフィラーＧを用いるようにすれば、エポキシ樹脂Ｅの機械的強度を増大させて熱応力に起因した絶縁層２１の損傷を更に抑制することができる。
【００３８】
・上記第１の実施形態では絶縁層２１を形成する際に収容空間１１ａ内にガラスフィラーＧを注入し、その後にエポキシ樹脂Ｅを同収容空間１１ａ内に充填するようにした。これに対して、ガラスフィラーの添加量が異なるエポキシ樹脂を２種類（或いは複数種類）用意し、最初にガラスフィラーの添加量が大きいエポキシ樹脂を収容空間１１ａ内に充填した後に添加量の小さいエポキシ樹脂を充填することにより、パワートランジスタ２２近傍におけるガラスフィラーの分布密度をそれ以外の部分よりも大きくなるように調整してもよい。
【００３９】
・また、ケース１１内におけるパワートランジスタ２２の位置に応じてガラスフィラーＧを注入する時期を変更するようにしてもよい。例えば、パワートランジスタ２２を図１の左右方向における収容空間１１ａ内の中央に配置するようにした場合には、エポキシ樹脂Ｅをパワートランジスタ２２の位置まで充填した後にガラスフィラーを注入し、その後、エポキシ樹脂Ｅをケース１１の開口部近傍まで更に充填するようにする。
【００４０】
・上記第２の実施形態ではボンディングパッド２７の形成材料として銅を用いるようにしたが、絶縁層２１を形成するエポキシ樹脂と略同一の熱膨張率を有する他の材料によって形成することもできる。
【００４１】
以上、本発明を具体化した各実施形態について説明したが、上記各実施形態から把握できる技術的思想についてその効果とともに記載する。
・請求項２又は３に記載したイグナイタにおいて、添加材はガラス繊維からなることを特徴とする。
【００４２】
このように構成すれば、充填材の機械的強度を増大させることができ、熱応力に起因した充填材の損傷を更に抑制することができるようになる。
・請求項１乃至３に記載したイグナイタにおいて、ＩＣ基板に配設されてパワー素子とワイヤボンディングされるボンディングパットはその熱膨張率が充填材の熱膨張率と略同一に設定されるものであることを特徴とする。
【００４３】
このように構成すれば、ボンディングパットとワイヤとの接合部分に過大な応力が発生するのを抑制することができ、こうした過大な応力に起因して上記接合部分が損傷したり、或いはワイヤが断線してしまうのを回避してイグナイタの信頼性を更に向上させることができるようになる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１乃至３に記載した発明では、添加材はその内部に充填材の熱膨張率と異なる熱膨張率を有する添加材を含み、ケース内に収容された内蔵物の熱膨張率に応じて該内蔵物を被覆する充填材中の添加材の分布密度を連続的に変化させるようにした。従って、各内蔵物と同内蔵物近傍の充填材との熱膨張率の差を減少させることにより内蔵物及び充填材に発生する熱応力を緩和させることができ、こうした熱応力に起因した内蔵物及び充填材の損傷を抑制することができるようになる。
【００４５】
また、例えば充填材を熱膨張率の異なる異種材料にて形成するようにした構成とは異なり、添加材を含む充填材の熱膨張率を連続的に変化させることができる。従って、充填材の内部に熱膨張率の大きく変化する界面が形成されるのを防止して、こうした界面が形成されることによる充填材の機械的強度低下や、同界面における応力集中を回避することができるようになる。
【００４６】
特に、請求項２に記載した発明では、パワー素子の周囲に該パワー素子と略同一の熱膨張率を有する添加材を偏在させるようにしている。従って、自己発熱して熱膨張が特に大きくなるパワー素子と同素子を被覆する充填材との熱膨張率の差を減少させることによりパワー素子及び同素子近傍の充填材に発生する熱応力を緩和させることができ、こうした熱応力に起因したパワー素子や同素子近傍の充填材の損傷を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イグナイタの断面図。
【図２】絶縁層の形成工程を説明する概略工程図。
【符号の説明】
１０…イグナイタ、１１…ケース、１１ａ…収容空間、１２…ヒートシンク、１４…絶縁プレート、１６…ＩＣ基板、２０…低電流用素子、２１…絶縁層、２２…パワートランジスタ、２５…ターミナル、２６…ボンディングワイヤ、２７…ボンディングパッド、Ｅ…エポキシ樹脂、Ｇ…ガラスフィラー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an igniter in which a built-in object including an IC substrate and a power element is accommodated in a case, and the built-in object is covered with a filler filled in the case.
[0002]
[Prior art]
An ignition system for an internal combustion engine includes an ignition plug, an ignition coil, an igniter, and the like. In this ignition system, the ignition high voltage generated in the ignition coil is supplied to the spark plug, whereby a spark is generated between the electrodes of the spark plug, and the air-fuel mixture is ignited in the combustion chamber of the internal combustion engine.
[0003]
In such an ignition system, the igniter has a function of generating a high voltage for ignition in the coil by intermittently controlling the primary current flowing in the ignition coil. Generally, this igniter includes an IC substrate, a power element, and the like housed in a case, and has a structure in which these built-in items are sealed with a filler filled in the case (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4- No. 1472 “Electronic ignition device for internal combustion engine”).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, the igniter controls intermittently the primary current of the ignition coil, so it tends to generate heat and rise in temperature. And when the IC substrate, power element, filler, etc. are thermally expanded along with this temperature rise, these members have different thermal expansion coefficients, and thus excessive thermal stress is locally generated. There was a possibility of causing damage to each of the above members.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an igniter capable of suppressing damage due to generation of thermal stress.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention described in claim 1 is an igniter in which a built-in object including an IC substrate and a power element is accommodated in a case, and the built-in object is covered with a filler filled in the case. The filler contains therein an additive having a thermal expansion coefficient different from that of the filler, and the distribution density of the additive in the filler is continuous according to the difference in thermal expansion coefficient of each built-in material. it is to be shall such changes in the manner.
[0007]
According to the above configuration, the difference in coefficient of thermal expansion between each built-in product and the filler covering the built-in product can be reduced, and the thermal stress generated in the built-in product and the filler can be reduced. It becomes like this.
[0009]
Also , for example, unlike a configuration in which the filler is formed of different materials having different thermal expansion coefficients, the thermal expansion coefficient of the filler containing the additive can be continuously changed.
[0010]
Furthermore, in the invention described in claim 2 , in the igniter described in claim 1, the additive has substantially the same thermal expansion coefficient as that of the power element and is unevenly distributed around the power element.
[0011]
According to the above configuration, in addition to the operation of the invention described in claim 1 , the difference in thermal expansion coefficient between the power element that self-heats and the thermal expansion becomes particularly large and the filler covering the element is reduced. The thermal stress generated in the power element and the filler in the vicinity of the element can be relaxed.
In the invention described in claim 3, in the igniter described in claim 1 or 2, the filler is an epoxy resin.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described.
[0015]
FIG. 1 shows a cross section of an igniter 10 in this embodiment. As shown in the figure, the case 11 of the igniter 10 is formed in a bottomed rectangular tube shape having an accommodation space 11a. A heat sink 12 made of copper is disposed in the accommodation space 11a. An insulating plate 14 made of a thermoplastic resin is disposed on the heat sink 12. A ceramic IC substrate 16 is disposed on the insulating plate 14 so as to cover the entire upper surface.
[0016]
On the upper surface of the IC substrate 16, a plurality of low current elements 20 (one of which is shown in the figure) such as an IC, a capacitor, and a resistor, a bonding pad 27, and the like are disposed. A power transistor 22 is disposed adjacent to the insulating plate 14 on the bottom side of the case 11 (on the right side in FIG. 1) on the upper surface of the heat sink 12. The power transistor 22 is a so-called bare chip type transistor whose element is not covered with resin or the like. The power transistor 22 is electrically connected to a bonding pad 27 via a bonding wire 26 made of aluminum. An electric circuit for intermittently controlling the primary current of the ignition coil (not shown) is constituted by the power transistor 22 and the low current element 20 and the like. This electrical circuit is connected to an ignition coil and a control device (both not shown) via a terminal 25 attached to one end of the IC substrate 16.
[0017]
An insulating layer 21 is formed by filling the accommodation space 11a with an epoxy resin, and the insulating layer 21 covers the periphery of the heat sink 12, the insulating plate 14, the IC substrate 16, the power transistor 22, and the like. .
[0018]
Hereinafter, schematic steps for forming the insulating layer 21 will be described.
First, as shown in FIG. 2A, a granular glass filler G is injected into an accommodation space 11a in which the heat sink 12, the insulating plate 14, the IC substrate 16 and the like are arranged at predetermined positions. The bottom of the case 11 is collected. The thermal expansion coefficient of the glass filler G is smaller than the thermal expansion coefficient of the epoxy resin. Further, since the glass filler G and the power transistor 22 are both made of silicon, their thermal expansion coefficients are substantially equal.
[0019]
Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the liquid epoxy resin E is injected into the vicinity of the opening of the case 11. By injecting the epoxy resin E in this way, the glass filler G accumulated at the bottom of the case 11 is diffused, but since the viscosity of the epoxy resin E is relatively large, the glass filler G is uniform in the epoxy resin E. The glass filler G is dispersed in the vicinity of the power transistor 22. Accordingly, the glass filler G is more unevenly distributed near the power transistor 22 in the insulating layer 21.
[0020]
Further, a glass filler (not shown) is also added to the epoxy resin E thus injected. The amount of the glass filler added is that of the members (IC substrate 16, insulating plate 14, etc.) excluding the power transistor 22 among the members whose thermal expansion coefficient in the cured epoxy resin E is disposed in the accommodation space 11 a. It is preset to be equal to the average value of the coefficient of thermal expansion.
[0021]
After injecting the glass filler G into the case 11 and filling the epoxy resin E in this way, the insulating layer 21 is formed by heating the epoxy resin E to a predetermined temperature and curing it.
[0022]
As described above, in the igniter 10 according to the present embodiment, the distribution density of the glass filler G in the vicinity of the power transistor 22 is adjusted so as to be larger than other portions.
[0023]
Accordingly, the thermal expansion coefficient of the insulating layer 21 is partially reduced, and the difference in thermal expansion coefficient between the power transistor 22 and the insulating layer 21 covering the power transistor 22 is reduced. The thermal stress generated in the layer 21 is relaxed.
[0024]
As a result, according to this embodiment,
(1) Durability of the igniter 10 can be suppressed by damaging the power transistor 22, the insulating layer 21 in the vicinity thereof, or the bonding portion of wire bonding to the power transistor 22 due to thermal stress. And reliability can be improved.
[0025]
In the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the insulating layer 21 is partially reduced by making the glass filler G more unevenly distributed in the insulating layer 21 near the power transistor 22. By increasing the amount of glass filler added in advance and reducing the thermal expansion coefficient of the epoxy resin E as a whole, it is also possible to relieve the thermal stress generated in the vicinity of the power transistor 22. However, when the coefficient of thermal expansion of the insulating layer 21 is reduced as a whole in this way, the difference in the coefficient of thermal expansion between the IC substrate 16 or the insulating plate 14 and the insulating layer 21 having a larger thermal expansion coefficient than that of the power transistor 22. May increase, and the stress generated in the vicinity of these members may increase.
[0026]
In this regard, according to the present embodiment,
(2) The glass filler G is unevenly distributed in the epoxy resin E to partially change the thermal expansion coefficient of the epoxy resin E. Therefore, the thermal stress generated in the vicinity of the IC substrate 16 or the like is not increased as described above, and damage to the IC substrate 16 or the like due to the increase in the thermal stress can be avoided in advance. .
[0027]
Furthermore, in this embodiment, in order to partially vary the thermal expansion coefficient of the insulating layer 21 as described above, a configuration in which the glass filler G is unevenly distributed inside the insulating layer 21 is employed. Unlike the configuration in which the insulating layer 21 is formed of different materials having different thermal expansion coefficients, the thermal expansion coefficient of the insulating layer 21 can be continuously changed.
[0028]
Therefore, according to this embodiment,
(3) It is possible to prevent the formation of an interface with a large change in the coefficient of thermal expansion inside the insulating layer 21, and to reduce the mechanical strength of the insulating layer 21 due to the formation of such an interface. Stress concentration can be avoided.
[0029]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described centering on differences from the first embodiment. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
[0030]
The power transistor 22 of the igniter 10 is directly disposed on the heat sink 12 instead of the IC substrate 16 in order to suppress a temperature rise during operation. As described above, the power transistor 22 is electrically connected to the bonding pad 27 provided on the IC substrate 16 by wire bonding.
[0031]
However, unlike the first embodiment, in an igniter in which the insulating layer is formed of a gel material, such a bonding pad is usually made of a material having a relatively low coefficient of thermal expansion (42 alloy, 50 alloy). Etc.). When the insulating layer is formed of a gel material, the thermal expansion or thermal contraction of the bonding pad is rarely restricted by the insulating layer, so the thermal stress acting on the bonding portion between the bonding pad and the wire is reduced. This is because in order to reduce this, it is necessary to suppress such thermal expansion and contraction by selecting the material for forming the bonding pad.
[0032]
However, as in the first embodiment, when the insulating layer 21 is formed of an epoxy resin, the thermal expansion and contraction of the bonding pad 27 are regulated by the insulating layer 21, The slight thermal expansion difference (or thermal shrinkage difference) between the insulating layer 21 and the bonding pad 27 increases the thermal stress generated at the interface between the two, and damage to the above-mentioned joint due to this thermal stress is inevitable. It becomes.
[0033]
Therefore, in this embodiment, the following configuration is adopted for the insulating layer 21 and the bonding pad 27 in order to avoid such damage in advance.
First, the insulating layer 21 is formed of an epoxy resin having substantially the same thermal expansion coefficient as copper, which is a material for forming the heat sink 12 that occupies most of the accommodation space 11a. Unlike the first embodiment, the present embodiment does not employ a configuration in which the glass filler G is unevenly distributed in the insulating layer 21, and the thermal expansion coefficient of the insulating layer 21 is substantially uniform in the accommodation space 11a. .
[0034]
The bonding pad 27 is made of copper, which is a material having the same thermal expansion coefficient as that of the insulating layer 21, and a bonding wire 26 is connected to the upper surface thereof.
[0035]
With this configuration, in this embodiment, the difference in thermal expansion (or difference in thermal contraction) between the bonding pad 27 and the insulating layer 21 can be almost eliminated.
Therefore, according to this embodiment,
(4) Excessive stress can be prevented from being generated at the bonding portion between the bonding pad 27 and the bonding wire 26, and the bonding portion is damaged due to such excessive stress, or the bonding wire 26 is The reliability of the igniter 10 can be further improved by avoiding disconnection.
[0036]
(5) Furthermore, since copper is particularly used as a material for forming the bonding pad 27, for example, as described above, the bonding pad is formed of an extremely expensive material as compared with copper such as 42 alloy and 50 alloy. Compared to the case of the above, the component cost of the bonding pad 27 can be suppressed, and as a result, the cost of the igniter 10 can be reduced.
[0037]
Each embodiment described above can be implemented by changing the configuration as follows.
In the first embodiment, the granular glass filler G is added to the epoxy resin E, but a fibrous material may be used as the glass filler G. If the fibrous glass filler G is used in this way, the mechanical strength of the epoxy resin E can be increased to further suppress damage to the insulating layer 21 due to thermal stress.
[0038]
-In the said 1st Embodiment, when forming the insulating layer 21, the glass filler G was inject | poured in the accommodation space 11a, and the epoxy resin E was filled in the accommodation space 11a after that. On the other hand, two types (or a plurality of types) of epoxy resins having different glass filler addition amounts are prepared, and an epoxy resin having a small addition amount is first filled in the accommodation space 11a with an epoxy resin having a large glass filler addition amount. By filling the resin, the distribution density of the glass filler in the vicinity of the power transistor 22 may be adjusted to be larger than the other portions.
[0039]
In addition, the timing for injecting the glass filler G may be changed according to the position of the power transistor 22 in the case 11. For example, when the power transistor 22 is arranged in the center of the accommodation space 11a in the left-right direction in FIG. 1, the glass resin is injected after the epoxy resin E is filled up to the position of the power transistor 22, and then the epoxy resin is injected. The resin E is further filled up to the vicinity of the opening of the case 11.
[0040]
In the second embodiment, copper is used as the material for forming the bonding pad 27. However, the bonding pad 27 may be formed of another material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the epoxy resin forming the insulating layer 21.
[0041]
As mentioned above, although each embodiment which actualized this invention was described, it describes with the effect about the technical idea which can be grasped | ascertained from each said embodiment.
-The igniter described in Claim 2 or 3 WHEREIN: An additive material consists of glass fiber, It is characterized by the above-mentioned.
[0042]
If comprised in this way, the mechanical strength of a filler can be increased and the damage of the filler resulting from a thermal stress can further be suppressed now.
In the igniter according to any one of claims 1 to 3, the thermal expansion coefficient of the bonding pad disposed on the IC substrate and wire-bonded to the power element is set to be substantially the same as the thermal expansion coefficient of the filler. It is characterized by that.
[0043]
If comprised in this way, it can suppress that an excessive stress generate | occur | produces in the junction part of a bonding pad and a wire, and the said junction part is damaged by such an excessive stress, or a wire is disconnected. Thus, the reliability of the igniter can be further improved.
[0044]
【The invention's effect】
In the invention described in claims 1 to 3, the additive material includes an additive material having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the filler, and according to the thermal expansion coefficient of the built-in material accommodated in the case. The distribution density of the additive in the filler covering the built-in material was continuously changed . Therefore, by reducing the difference in coefficient of thermal expansion between each built-in product and the filler in the vicinity of the built-in product, the thermal stress generated in the built-in product and the filler can be alleviated. And damage to the filler can be suppressed.
[0045]
Further, a filler if example embodiment differs from the configuration so as to form at different heterologous material having a thermal expansion coefficient, it is possible to the thermal expansion rate of the filler containing the additive is continuously changed. Therefore, it is possible to prevent the formation of an interface with a large change in the coefficient of thermal expansion inside the filler, thereby avoiding a decrease in the mechanical strength of the filler due to the formation of such an interface and stress concentration at the interface. Will be able to.
[0046]
In particular, in the invention described in claim 2 , an additive having substantially the same thermal expansion coefficient as the power element is unevenly distributed around the power element. Therefore, by reducing the difference in coefficient of thermal expansion between the power element that self-heats and the thermal expansion becomes particularly large and the filler that covers the element, the thermal stress generated in the power element and the filler in the vicinity of the power element is alleviated. Thus, damage to the power element and the filler in the vicinity of the element due to such thermal stress can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an igniter.
FIG. 2 is a schematic process diagram illustrating a process of forming an insulating layer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Igniter, 11 ... Case, 11a ... Accommodating space, 12 ... Heat sink, 14 ... Insulating plate, 16 ... IC substrate, 20 ... Element for low current, 21 ... Insulating layer, 22 ... Power transistor, 25 ... Terminal, 26 ... Bonding wire, 27 ... bonding pad, E ... epoxy resin, G ... glass filler.

Claims

In an igniter in which a built-in object including an IC substrate and a power element is accommodated in a case, and the built-in object is covered with a filler filled in the case,
The filler contains an additive having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the filler, and the distribution density of the additive in the filler is in accordance with the difference in thermal expansion coefficient of each built-in material. An igniter characterized by being continuously changed.

In the igniter according to claim 1,
The igniter characterized in that the additive has a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the power element and is unevenly distributed around the power element.

In the igniter according to claim 1 or 2,
An igniter characterized in that the filler is an epoxy resin.