KR100218761B1 - 전자장치 - Google Patents

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아끼오 야스까와
노보루 스기루아
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가나이 쓰도무
가부시기가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
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Abstract

반도체 칩을 탑재하는 절연판과 배선판을 베이스에 접속해서 형성된 전자장치로서, 절연판에 탑재된 칩에서 열이 발생했을 때 절연판만으로는 발생된 열을 흡수할 수 없어 외이어의 피로 수명이 단축되고, 베이스와 절연판의 선팽창 계수가 달라 그들을 접합하고 있는 땜납의 피로 수명이 단축되는 것을 해소하기 위해서, 다른 선형 열팽창 계수를 갖는 재료의 조합으로 형성한 복합 재료판을 땜납을 거쳐서 베이스와 절연판 사이에 삽입하고, 복합 재료판을 구성하는 재료의 두께비를 베이스와 복합 재료판 사이의 땜납의 변형범위가 절연판과 복합 재료판 사이의 땜납의 변형범위와 같도록 선택한다.
이러한 전자장치를 이용하는 것에 의해, 땜납의 피로 수명을 대폭적으로 연장시킬 수 있다.

Description

전자장치
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 커버를 제거한 전자장치의 전체 평면도.
제2도는 제1도에 도시한 II-II' 선에 따른 종단측면도.
제3도는 제1도에 도시한 Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 종단정면도.
제4도는 제3도중의 주요부분의 확대종단정면도.
제5도는 베이스와 절연판 사이에 삽입된 복합재료판을 확대한 종단정면도.
제6도는 종래의 전자장치의 일부분을 도시한 사시도.
제7도는 종래의 전자장치에 대해 칩에서 절연판으로의 열의 흐름을 도시한 개략적 단면도.
제8도는 본 발명의 전자장치에 대해 칩에서 절연판으로 열의 흐름을 도시한 개략적 단면도.
제9도는 종래의 전자장치에 있어서의 온도상승전의 상태를 도시한 일부확대 종단측면도.
제10도는 종래의 전자장치에 있어서의 온도상승후의 상태를 도시한 일부확대 종단측면도.
제11도는 본 발명의 전자장치에 있어서의 온도상승전의 상태를 도시한 일부확대 종단면도.
제12도는 본 발명의 전자장치에 있어서의 온도상승후의 상태를 도시한 일부확대 종단면도.
제13도는 베이스와 절연판을 직접 땜납에 의해 접합한 종래의 전자장치에 있어서의 땜납왜곡과 베이스와 절연판 사이에 복합재료판을 삽입해서 접합한 본 발명의 전자장치에 있어서의 복합재료판의 다른 재료의 판두께비와 땜납왜곡 사이의 관계를 도시한 그래프도.
제14도는 베이스와 절연판을 직접 땜납에 의해 접합한 종래의 전자장치에 있어서의 땜납의 피로수명과 베이스와 절연판 사이에 복합재료판을 삽입해서 접합한 본 발명의 전자장치에 있어서의 복합재료판의 다른 재료의 판두께비와 땜납의 피로수명 사이의 관계를 도시한 그래프도.
제15도는 본 발명에 관한 전자장치를 자동차의 엔진점화장치의 파워스위치로서 사용한 경우의 엔진본체로의 탑재상태를 도시한 사시도.
제16도는 엔진의 부품과 파워스위치 사이의 연결상태를 도시한 계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 칩 2 : 절연판
3 : 복합재료판 4 : 베이스
12 : 소신호 전자부품 19 : 배선판
본 발명의 전자장치와 그 전자장치를 사용하는 엔진점화장치에 관한 것으로서, 특히 절연판상에 탑재된 파워반도체칩(이하, 칩이라 한다)에 펄스형상의 큰 열응력이 반복해서 가해지는 경우에도 칩의 수명단축과 성능저하를 방지하는데 접합한 전자장치와 그것을 사용하는 엔진점화장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 전자장치의 종래기술의 1예로서는 명칭이 "Insulating plate for semiconductor element" 이고 1989년 4월 24일에 발행된 일본국 특허공개공보 평성1-106451호의 제9도를 들 수 있다. 이 공보에 제안된 종래의 전자장치는 본 명세서의 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 베이스(4)에 배선판(19)와 절연판 (2a)~(2b)가 접합되어 있다. 상기 절연판(2a)~(2b)의 각각에는 칩(1)이 탑재되어 있고, 이 칩(1)은 와이서(14b)에 의해 배선판(19)에 전기적으로 접속되어 있다. 제6도에서는 간단화를 위해 중간부의 칩과 와이어는 도시하고 있지 않다.
종래기술의 장치에서는 배선판(19)로서 단일의 배선판이 채용되고 있지만, 절연판(2a)~(2b)는 칩(1)의 개수와 동일수로 분할해서 분리되어 있다.
또, 종래기술의 장치에 있어서는 제9도에 도시한 바와 같이 , 절연판(제9도중에서는(2')로 도시)은 베이스(4)에 직접(5b)에 의해 접합되어 있다. 일반적으로, 베이스(4)는 금숙판으로 형성되고, 절연판(2')는 알루미나 등으로 형성되어 있다. 이 때문에, 베이스(4)와 절연판(2')는 선팽창계수가 다르다.
상술한 바와 같이, 종래기술에서는 제6도에 도시한 바와 같이, 절연판이 칩(1)과 동일수인(2a)~(2d)로 분할되어 있다. 따라서 칩(1)에 펄스형상의 열응력이 발생한 경우, 예를 들면 제7도의 절연판(2b)에 탑재되어 있는 칩(1)에 있어서 발생된 열은 확산되지 않고 절연판(2b)내에 한정되어 버린다. 그 결과, 발열을 일으킨 칩(1)이 탑재되어 있는 절연판(2b)만으로는 그 열을 흡수할 수 없기 때문에, 칩(1)의 온도가 비정상적으로 상승해 버린다. 그것에 의해, 발열을 일으킨 칩(1)이 탑재되어 있는 절연판은 제6도에 점선으로 도시한 바와 같이 크게 왜곡된다. 절연판이 왜곡될 때마다 배선판(19)와 칩(1)을 접속하고 있는 와이어(14b)도 크게 왜곡된다. 칩(1)이 반복해서 열을 발생시키면, 와이어(14b)가 반복해서 하중을 받기 때문에 피로파괴(fatigue fracture)가 발생한다. 즉, 종래의 장치는 피로수명이 짧다는 문제가 있었다.
종래 기술에 있어서는 베이스(4)와 절연판(2a)~(2d)의 선팽창계수가 다르더라도, 제9도에 도시한 바와 같이 베이스(4)에 직접 절연판(2a)~(2d)를 땜납(5b)에 의해 접합하고 있다. 제9도에 도시한 온도상승전과 제10도에 도시한 온도상승후의 상태를 비교한다. 예를 들면, 베이스(4)의 선팽창계수가 매우 크고 절연판((2')로 도시)의 선팽창계수가 작은 경우, 베이스(4)와 절연판(2') 사이의 열팽창차가 커진다. 이 때문에, 베이스(4)와 절연판(2')를 접합하는 땜납(5b)가 크게 왜곡된다.
땝납(5b)가 이 왜곡을 반복해서 받으면, 이 땜납도 피로에 의해 파괴되어 장치의 수명도 단축된다는 문제가 있었다.
특히, 자동차의 엔진룸내에 설치된 전자장치인 경우, 엔진으로부터의 열에 의해 큰 온도변화를 받기 때문에 이들 문제는 중요하게 된다.
또한, 엔진의 점화를 제어하는 전자장치에 있어서는 각 칩이 전화단계로 들어갈 때마다 차례로 여러개의 칩에 펄스형상의 큰 발열이 발생한다. 그러나, 종래의 전자장치를 엔진 점화장치용으로 사용한 경우, 점화시에 발생하는 발열을 효과적으로 분산시키거나 흡수할 수 없어 칩이 고온으로 되어 버리기 때문에, 전자장치의 성능이 대폭으로 저하하고 수명이 단축된다는 문제도 있었다.
본 발명의 제 1의 목적은 펄스형상의 발열이 발생하더라도 절연판에 의해 발생된 열을 적절히 분산시키거나 흡수할 수 있는 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2의 목적은 베이스와 절연판의 선팽창계수가 서로 다르더라도 베이스와 절연판 사이의 땜납왜곡을 대폭으로 감소시킬 수 있는 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3의 목적은 엔진으로의 점화시마다 칩에 펄스형상의 큰 발열이 발생되더라도 칩의 성능저하를 방지할 수 있고 또한 장치전체의 수명을 연장시킬 수 있는 고신뢰성의 엔진용 점화장치를 제공하는 것이다.
상기 제 1의 목적은 베이스에 단일의 칩을 접합하고, 이 절연판에 필요로 하는 칩 전부를 탑재하는 것에 의해서 달성된다.
또, 상기 제 1의 목적은 베이스, 이 베이스에 접합되어 있는 단일의 절연판, 이 단일의 절연판으로부터 소정의 간격을 두고 베이스에 접합되어 있는 단일의 배선판, 이 배선판에 모두 탑재되고 전자회로를 형성하고 있는 다수의 소신호 전자부품 및 상기 절연판에 모두 탑재되어 있는 다수의 칩을 포함하고, 소신호전자 부품을 구비한 상기 전자회로와 상기 칩을 와이어를 거쳐서 접속하는 전자장치에 의해 한층 양호하게 달성된다.
상기 제 2의 목적은 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 선팽창계수가 다른 재료를 조합해서 형성한 복합재료판을 삽입하고, 이 복합재료판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합한 전자장치에 의해 달성된다.
또, 상기 제 2의 목적은 상기 베이스와 복합재료판의 대향면 및 상기 절연판과 복합재료판의 대향면을 접합시키기 위해 땜납을 사용하고, 상기 복합재료판의 재료의 조합에 있어서의 판두께비를 상기 베이스와 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위가 동일하게 되도록 설정한 전자장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 제 2의 목적은 상기 복합재료판을 선팽창계수가 큰 재료와 선팽창계수가 작은 재료를 조합해서 형성함과 동시에, 상기 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 상기 선팽창계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판두께비ha/hb를 상기 복합재료판의 양 재료의 종탄성계수 및 선팽창계수와 절연판 및 베이스의 선팽창계수에서 합리적으로 구하는 후술하는 바와 같은 계산식으로 설정하는 것에 의해서 달성된다.
또한, 상기 제 2의 목적은 상기 베이스를 구리(Cu)로 형성하고, 상기 절연판을 질화알루미늄(AℓN)으로 형성함과 동시에, 상기 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판(invar plate)의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판 두께비가 1.3~2.3의 범위에 있는 클래드판(clad plate)을 삽입하고, 이 클래드판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합한 전자장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 제 2의 목적은 상기 베이스를 알루미늄(Aℓ)으로 형성하고, 상기 절연판을 질화알루미늄(AℓN)으로 형성함과 동시에, 상기 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판두께비가 4~11의 범위에 있는 클래드판을 삽입하고, 이 클래드판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합한 전자장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 제 2의 목적은 상기 베이스와 절연판 사이에 베이스측 근방에서는 베이스의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또한 절연판측 근방에서는 절연판의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능재료판을 삽입하고, 이 경사기능재료판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합한 전자장치에 의해서 더욱 양호하게 달성된다.
상기 제 3의 목적은 상술한 바와 같은 전자장치를 점화코일에 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 파워스위치로서 사용하고, 절연판에 탑재된 칩과 대응하는 점화코일을 따로따로 접속하는 것에 의해 달성된다.
상기 제 1의 목적을 달성하기 위한 제 1 수단과 같이 본 발명의 장치에서는 베이스에 접합된 단일의 절연판에 필요로 하는 칩 전보가 탑재되도록 형성하고 있다. 이 때문에, 칩에 발생된 열은 광대(廣大)한 체적의 절연판중으로 분산되어 흡수되므로 온도상승을 최소화할 수 있고, 이것에 의해 칩의 열에 의한 성능저하를 방지할 수 있다. 또, 본 발명은 온도의 상승 및 하강에 따라서 절연판이 배선판에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것도 최소화할 수 있다. 이것에 의해 배선판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하고 있는 와이어에 가해지는 반복하중도 대폭으로 저감시켜 와이어의 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
또, 상기 제 1의 목적을 달성하기 위한 제 2 수단과 같이 본 발명의 장치에서는 단일의 배선판과 단일의 절연판을 베이스에 접합하도록 구성하고 있다.
상기 배선판상에는 필요한 개수의 소신호 전자부품 전부를 탑재해서 전자회로를 형성하고 있다. 상기 단일의 절연판에 필요한 개수의 칩 전부를 탑재하고 있다. 상기 소신호 전자부품을 구비한 전자회로와 대응하는 칩을 와이어를 거쳐서 접속하고 있다. 그 결과, 본 발명에 있어서도 칩에서 발생된 열을 광대한 체적의 절연판중으로 분산시켜 흡수할 수 있으므로, 칩의 열에 의한 성능저하를 방지할 수가 있다. 또, 본 발명은 온도의 상승 및 하강에 따라서 절연판이 배선판에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것을 최소화할 수 있으므로, 배선판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하고 있는 와이어에 가해지는 반복하중을 대폭으로 저감할 수 있고 와이어의 피로수명도 연장시킬 수가 있다.
상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 2 수단과 같이 본 발명의 장치에서는 베이스와 절연판 사이에 선팽창계수가 다른 재료를 조합해서 형성한 복합재료판을 삽입해서 베이스와 절연판을 접합하도록 구성하고 있다. 그 결과, 베이스와 절연판이 선팽창계수가 다른 재료로 형성되고 또한 절연판이 칩으로부터의 열을 흡수해서 그의 온도가 상승하더라도 베이스와 절연판사이의 열팽창차를 상기 복합재료판에 의해 흡수할 수 있게 된다. 따라서, 베이스와 절연판 사이의 접합부에 가해지는 반복왜곡을 이들 양부재 사이의 팽창차가 있는 경우에도 매우 작게 억제할 수 있으므로, 베이스와 절연판 사이의 접합부의 피로수명도 대폭으로 연장시킬 수가 있다.
상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 2수단과 같이 본 발명의 장치에서는 상기 베이스와 복합재료판의 대향면 및 상기 절연판과 복합재료판의 대향면의 접합에 땜납을 사용하도록 구성하고 있다. 복합재료판내의 재료의 조합은 상기 베이스와 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위가 동일하게 되도록 설정하고 있다. 그 결과, 베이스와 절연판 사이의 땜납왜곡을 그들 사이에 삽입된 복합재료판에 의해서 한층더 저감할 수 있으므로, 땜납의 피로수명도 대폭으로 연장시킬 수가 있다.
상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 3 수단과 같이 본 발명의 장치에서는 상기 복합재료를 선팽창계수가 큰 재료와 선팽창계수가 작은 재료를 조합해서 형성하도록 구성하고 있다. 상기 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 상기 선팽창계수가 작은 재료의 판두께hb를 사이의 판두께비ha/hb를 상기 복합재료판을 구성하고 있는 양 재료의 종탄성계수 및 선팽창계수와 절연판 및 베이스의 선팽창계수에서 합리적으로 구하는 계산식에 의해서 설정하도록 하고 있다.
상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 4수단과 같이 본 발명의 장치에서는 상기 베이스를 Cu로 형성하고 상기 절연판을 AℓN으로 형성함과 동시에 상기 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판두께비가 1.3~2.3의 범위에 잇는 클래드판을 삽입하고, 이 클래드판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합하도록 구성하고 있다.
상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 5수단과 같이 본 발명의 장치에서는 상기 베이스를 Aℓ로 형성하고, 상기 절연판을 AℓN으로 형성함과 동시에, 상기 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판두께비가 4~11의 범위에 있는 클래드판을 삽입하고, 이 클래드판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합하도록 구성하고 있다.
또한, 상기 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 6수단과 같이 본 발명의 장치에서는 상기 베이스와 절연판 사이에 베이스측 근방에서는 베이스의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또한 절연판측 근방에서는 절연판의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능 재료판을 삽입하고, 이 경사기능 재료판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합하도록 구성하고 있다. 이러한 구성에 의해, 베이스와 절연판 사이의 땜납왜곡을 대폭으로 감소시킬 수 있으므로, 베이스와 절연판이 선팽창계수가 다른 재료로 형성되더라도 반복 왜곡에 대한 땜납의 수명을 한층더 연장시킬 수 있다.
상기 제 3의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 장치에서는 상기 제 1 및 제 2의 목적을 달성하기 위한 장치중 어느 1개에서 언급한 전자장치를 파워스위치로서 사용하고, 이 전자장치의 칩과 대응하는 점화코일을 따로따로 접속하고 있다. 이 때문에, 엔진으로의 점화시마다 칩에 펄스형상의 큰 발열이 발생하여 그의 온도가 상승하게 된다.
그러나, 상기 제 1의 목적을 달성하기 위한 제 1 수단으로서 설명한 전자장치를 파워스위치로서 사용한 경우에는 칩에 발생된 열은 광채한 체적의 절연판중으로 흘러들어가고 그것에 의해 분산되어 흡수되게 된다. 따라서, 칩의 성능저하를 방지할 수가 있다. 또, 배선판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하고 잇는 와이어에 가해지는 반복하중을 최소와할 수 있으므로, 상기 와이어의 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
또, 상기 제 1의 목적을 달성하기 위한 제 2수단으로서 설명한 전자장치를 파워스위치로서 사용한 경우에도 칩에 발생된 열을 광대한 체적의 절연판중으로 분산시켜 흡수할 수 있으므로, 열에 의한 칩의 성능저하를 방지할 수가 있다. 또, 본 장치에 의하면 온도의 상승 및 하강에 따라서 절연판이 배선판에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것에 의해서, 배선판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하고 있는 와이어에 가해지는 반복하중을 저감할 수가 있다. 그 결과, 와이어의 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
또한, 상기 제 2 및 제 3의 목적을 달성하기 위한 전자장치를 파워스위치로서 사용한 경우에는 다음과 같은 장점이 있다. 즉, 베이스와 절연판이 선팽창계수가 다른 재료로 형성되고, 하워스위치가 엔진룸내의 고온환경하에서 사용되고, 칩에 발생된 열이 절연판중으로 흘러들어가더라도 복합재료판에 의해서 베이스와 절연판 사이의 열팽창차를 충분히 흡수할 수 있으므로, 베이스와 절연판 사이의 땜납의 반복왜곡에 대한 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
제1도~제3도를 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자장치는 베이스(4), 이 베이스(4)의 표면에 땜납(5)에 의해 접합된 복합재료판(3), 이 복합재료판(3)의 표면에 땜납(5)에 의해 접합된 단일의 절연판(2), 이 절연판(2)의 표면에 형성된 여러개 (도면에서는 4스트립(strip))의 금속층(20), 각 금속층(20)의 표면에 땜납(5)에 의해 접합된 여러개의 조 (도면에서는 4조)의 칩(1) 및 패드(13c), 상기 베이스(4)의 표면에 접착제(11)에 의해 접착된 단일의 배선판(19), 이 배선판(19)의 표면에 땜납(5)에 의해 모두 접착된 여러개(도면에서는 4개)의 패드(13a), 여러개(도면에서는 12개)의 소신호전자부품(12) 및 여러개(도면에서는 4개)의 패드(13b), 상기 베이스(4)에 접착제(11)에 의해 접착된 케이스(16) 및 이 케이스(16)의 개구부에 장착된 커버(17)을 포함하고 있다.
상기 베이스(4)는 구리(Cu) 및 알루미늄(Aℓ)등과 같이 열전도성이 우수한 금속으로 형성되어 있다. 구리와 알루미늄은 세라믹에 비해서 선팽창계수가 매우 크기 때문에, 열응력을 저감시키는 것이 중요하게 된다.
상기 절연판(2)는 절연성이 우수하고 또한 절연판(2)의 표면에 탑재되는 칩(1) 및 패더(13c)와 선팽창계수의 매치(matching)가 우수한 세라믹으로 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는 Aℓ2O3(산화알루미늄)이 흔히 사용되고 있다. AℓN(질화알루미늄)은 열전도성이 더욱 우수하기 때문에, 이것을 사용하는 것이 한층더 바람직하다. 이 절연판(2)는 베이스(4)의 표면에 1개만 배치되고 땜납(5)에 의해 접합되어 있다.
상기 복합재료판(3)은 선팽창계수가 다른 재료를 조합해서 형성되어 있다. 이 실시예에 있어서는 제5도에 도시한 바와 같이 선팽창계수가 작은 재료(3b)는 선팽창계수가 큰 재료(3a) 사이에 삽입되어 이 2개의 재료층(3a)에 의해서 클래드 되어 있다. 여기서, 상기 클래드(clad)라는 것은 판을 적층한 후에 압연하는 방식에서 발생하는 접속을 의미한다. 상기 선팽창계수가 큰 재료(3a)로서는 구리를 사용하고, 상기 선팽창계수가 작은 재료(3b)로서는 인바를 사용한다. 상기 선팽창계수가 큰 재료(3a)의 판두께ha(ha=ha1+ha2)와 선팽창계수가 작은 재료(3b)의 판두께hb사이의 비인 ha/hb는 바람직하게는 이하의 식 1에 따라 설정된다.
여기서,
Ea: 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 종탄성계수,
Eb: 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 종탄성계수
αa: 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 선팽창계수,
αb: 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 선팽창계수,
α2: 절연판의 선팽창계수,
α4: 베이스의 선팽창계수
이다.
제5도의 복합재료판(3)의 선팽창계수가 큰 재료(3a)로서 Cu를 사용하고, 선팽창계수가 작은 재료(3b)로서 인바를 사용하고, 절연판(2)로서 AℓN 또는 Aℓ2O3사용하며, 베이스(4)로서 Cu 또는 Aℓ을 사용한 경우를 고려한다. 상기 Cu, 인바, AℓN 및 Aℓ2O3의 선팽창계수는 제조조건에 따라서 다소 변동하지만, 각각 16∼17 ×10-6K-1, 1∼2×10-6K-1, 3.9∼4.9×10-6K-16~7×10-6K-1및 23.1∼24.1×10-6K-1이다. 이들 값을 식 1에 대입해서 복합재료판(3)을 구성하는 Cu와 인바의 적절한 판두께비ha/hb를 구하면 다음과 같다.
(ⅰ) 절연판(2)를 AℓN, 베이스(4)를 Cu로 형성한 경우
ha/hb=1.3∼2.3
(ⅱ) 절연판(2)를 Aℓ2O3, 베이스(4)를 Cu로 형성한 경우
ha/hb=1.8∼3.2
(ⅲ) 절연판(2)를 Aℓ2O3, 베이스(4)를 Aℓ로 형성한 경우
ha/hb=6∼38
(ⅳ) 절연판(2)를 AℓN, 베이스(4)를 Aℓ로 형성한 경우
ha/hb=4∼11
로 된다.
따라서, 복합재료판(3)의 인바의 판두께가 0.1㎜이고 절연판(2)가 AℓN으로 이루어지고 베이스가 Cu로 이루어진 경우, 복합재료판(3)의 Cu의 판두께는 0.13∼0.23㎜로 되고 복합재료판(3)의 전체 판두께는 0.23∼0.33㎜로 된다.
상기 베이스(4)외 복합재료판(3)을 접합하고 또한 복합재료판(3)과 절연판(2)를 접합하기 위해 사용하는 땜납(5)로서는 납-주석계 합금이 사용되고 있다. 이 납-주석계 합금 땜납은 열전도성이 우수해서 칩(1)에 발생된 열을 방산시킨다.
칩(1)은 단결정실리콘(Si)로 형성된 파워트랜지스터의 칩이다. 상기 칩(1)과 패트(13c)의 조는 상기 절연판(2)의 표면에 형성된 금속층(20)에 땜납(5)에 의해 접합되어 있다. 이것에 의해, 칩(1)과 패드(13c) 사이를 흐르는 전류의 금속층(20)의 저항에 의해 발생하는 손실을 저감시키고 있다.
상기 금속층(20)은 칩(1)과 패드(13c)를 땜납(5)의 표면장력에 의해 위치결정할 수 있도록, 칩(1)과 패드(13c) 사이에 잘록해진 형상으로 되어 있다.
상기 배선판(19)는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 상기 베이스(4)의 표면에 1개만 탑재되고 접찹제(11)에 의해 접착되어 있다. 이 배선판(19)는 절연판과 마찬가지로 절연성이 우수하고 또한 그 위에 탑재되는 부품과 선팽창계수의 일치가 우수한 Aℓ2O3또는AℓN 등과 같은 재료로 형성되어 있다.
상기 베이스(4)와 배선판(19)의 집착제 (11)로서는 유연성이 우수한 실리콘 고무를 사용하고, 이것에 의해 베이스(4)와 배선판(19) 사이의 열팽창차를 흡수시킨다.
상기 배선판(19)의 표면측에는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 다음과 같은 부품을 탑재하고 있다. 배선판(19)의 중앙대 영역에 소신호 전자부품(12)가 땜납(5)에 의해 접합되어 있고, 절연판(2)과는 반대측의 면 근방으로서 배선판(19)의 표면에는 여러개 (이 경우에는 4개)의 패드(13a)가 땜납95)에 의해 접합되어 있고, 절연판(2)와 가까운 변 근방으로서 배선판의 표면에는 여러개(이 경우에는 8개)의 패드(13b)가 땜납(5)에 의해 접합되어 있다. 상기 소신호 전자부품(12)는 칩(1)에서의 과전류를 방지하는 전자회로의 주요구성부품이다. 서로 대응하는 패드(13a)와 소신호 전자부품(12)와 패드(13b)는 배선판(19)에 형성된 도체에 의해 전지적으로 접속되어 있다.
상기 케이스(16)은 제1도∼제3도에 도시된 바와 같이 상기 절연판(2) 및 그 것에 탑재되는 부재와 상기 배선판(19) 및 이 판(19)에 탑재되는 부재를 포위하는 형상으로 되어 있다. 이 케이스(16)의 배선판(19)측 변에는 여러개(이 경우에는 4개)의 단자 (15a)가 매립되어 있다. 또 상기 케이스(16)의 절연판(2)측의 대향하는 변에는 여러개(이 경우에는 4개)의 단자 (15b)가 매립되어 있다. 이 케이스(16)에는 볼트삽입구멍(18)이 형성되어 있다. 이 케이스(16)은 상기 베이스(4)에 접착제(11)에 의해 접착되고, 상기 볼트삽입구멍(18)에 볼트(도시하지 않음)를 삽입하고 그 볼트를 예를 들면 엔진본체측의 탑재부에 비틀어 넣어 탑재한다. 이케이스(16)내에는 실리콘겔 등의 수지를 포팅해서 부품으로의 수분침입을 방지할 수 있고, 이것에 의해 내습성을 향상시킬 수 있다.
상기 케이스(16)에 매립된 단자(15a)와 배선판(19)상의 패드(13a)는 와이어 (14a)를 거쳐서 접속되어 있다. 상기 배선판(19)상의 패드(13b)와 절연판(2)상의 칩(1)은 와이어(14b)에 의해 접속되어 있다. 또한, 상기 절연판(2)에 탑재된 패드(13c)와 케이스(16)에 매립된 단자(15b)는 와이어(14b)에 의해 접속되어 있다.
상기 와이어(14a), (14c)는 니켈(Ni)로 형성되고, 이들 Ni와이어는 저항용접되어 높은 강도가 얻어진다. 한편, 와이어(14b)는 알루미늄(Aℓ)으로 형성되고, 칩(1)을 손상시키지 않도록 초음파본딩을 사용하고 있다.
상기 커버(17)은 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 케이스(16)의 개구부에 장착되고, 접착제(11)에 의해 케이스(16)에 접착되어 있다.
상기 실시예의 전자장치에 있어서는 컴퓨터 등의 제어유닛(도시하지 않음)에서 신호가 공급되면, 그 신호는 단자(15a)로부터 와이어(14a), 패드(13a), 소신호전자부품(12), 패드(13b), 와이어(14b)를 거쳐 단자(15b)로 전달된다. 상기 신호는 또, 칩(1)로부터 패드(13C), 와이어(14C)를 거쳐 단자(15b)로 전달되고, 이 단자 (15b)에 흐르는 대전류의 온 또는 오프를 실행한다. 이 전자장치를 엔진의 점화장치의 파워스위치로서 사용한 경우에는 적절한 시기에 대전류가 단자(15b)를 통해 점화코일로 흐르게 되므로, 엔진의 각 기통에 점화플러그를 거쳐 점화한다. 이때, 상기 배선판(19)에 탑재된 소신호전자부품(12)를 구비한 전자회로는 칩(1)에 과도한 전류가 흘러들어가는 것을 방지한다.
다음에, 이 실시예의 전자장치의 작동에 대해서 제7도∼제14도에 따라 종래의 전자장치와 비교해서 설명한다.
종래기술의 전자장치에 있어서는 제7도에 도시한 바와 같이 절연판이 4개의 칩(1a), (1b), (1c), (1d)에 대응해서 4개의 절연판(2a),(2b),(2c),(2d)로 분할되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 제7도중 좌측에서 2번째의 칩(1b)에 펄스형상의 발열이 발생한 경우, 열의 확산은 해당하는 칩(1b)가 탑재된 절연판(2b)에 한정되어 버린다. 따라서, 칩의 온도가 쉽게 상승해 버린다.
이에 비해, 본 발명의 전자장치에 있어서는 단일의 절연판(2)에 칩(1a),(1b)(1c),(1d) 전부가 탑재되어 있다. 따라서, 예를 들면 제8도중 좌측에서 2번째의 칩(1b)에 펄스형상의 발열이 발생한 경우, 그 열은 절연판(2)의 전체영역으로 확산된다. 상기 열은 광대한 체적의 절연판(2)중으로 분산되어 흡수되기 때문에, 칩의 온도상승을 최소화할 수가 있다.
일반적으로, 베이스(4)는 선팽창계수가 큰 재료로 형성되고, 절연판(2) 또는 (2a)∼(2b)와 배선판(19)는 선팽창계수가 작은 재료로 형성된다.
종래의 전자장치에 있어서는 칩이 발열했을 때의 절연판으로의 열분산이 제한되므로, 절연판의 온도가 상승되어 버린다. 절연판의 온도가 상승하면, 상기 절연판의 위치는 베이스와 절연판 사이의 열팽창차에 의해 배선판에 비해 크게 어긋나게 된다. 온도의 상승 및 하강이 반복되면, 배선판에 대해서 절연판이 상대적으로 왕복이동을 하게 되므로, 배선판상의 패드와 절연판상의 칩을 접속하고 있는 와이어에 반복하중이 가해진다. 이 때문에, 와이어가 피로파괴되어 버려 와이어의피로수명이 단축되게 된다.
이 점에 주목해서, 이 실시예의 전자장치에서는 제8도의 칩(1a)∼(1d)중의 어는 1개의 칩이 발열하더라도 광대한 체적의 절연판(2)로 열이 분산되므로 온도의 상승을 최소화할 수 있고, 이것에 의해 칩의 온도상승에 따른 성능저하를 방지할 수가 있다. 또, 베이스(4)와 절연판(2) 사이의 열팽창차에 따른 배선판(19)에 대한 절연판(2)의 상대적인 어긋남(시프트)을 대폭으로 저감할 수 있으므로, 제1도∼제3도에서 배선판(19)상의 패드(13b)와 칩(1)을 접속하고 있는 와이어(14b)에 가해지는 반복하중도 대폭으로 저감할 수가 있다. 이것에 의해, 와이어(14b)의 피로수명도 연장시킬 수가 있다.
이 실시예에서는 절연판(2)와 배선판(19)를 분리시키고 있다. 이러한 구성에 의해, 칩(1)에 발생된 열을 배선판(19)로 흘러들어가지 못하게 하여 배선판(19)에 탑재되는 부품의 온도상승을 방지할 수 있고, 이것에 의해 온도상승에 따른 부품의 수명단축 또는 특성저하도 방지할 수가 있다.
일반적으로, 칩(1)과 절연판(2)의 선팽창계수는 비교적 작고 서로 근사한 값으로 되어 있다. 그러나, 베이스(4)의 선팽창계수는 절연판(2) 또는(2')보다 매우 크다.
종래의 전자장치에 있어서는 제9도에 도시한 바와 같이 베이스(4)에 직접 절연판(2')를 땜납(5b)에 의해 접합하고 있다. 그 결과, 제9도 및 제10도에서 명확한 바와 같이, 칩(1)과 절연판(2') 사이의 열팽창차는 작고 양부재를 접합하고 있는 땜납(5a)의 왜곡도 작은 것으로 된다. 이에 대해 베이스(4)와 절연판(2')사이의 열팽창차는 크고 양부재를 접합하고 있는 땜납(5b)의 왜곡도 크다.
따라서, 온도가 반복해서 상승 및 하강하면, 베이스(4)와 절연판(2')를 접합하고 있는 땜납(5b)에 반복해서 왜곡이 발생하게 되므로, 단시간에 피로파괴가 발생한다.
한편, 본 발명의 전자장치에 있어서는 제11도 및 제12도에 도시한 바와 같이, 복합재료판(3)을 베이스(4)와 절연판(2) 사이에 삽입하고 있다. 베이스(4)와 복합재료판(3)은 땜납(5b)에 의해 접합하고, 복합재료판(3)과 절연판(2)는 땜납(5c)에 의해 접합하고 있다. 이 복합재료판(3)을 이루는 재료의 구성비는 복합재료가 적절한 선팽창계수를 갖도록 조정되어 있다. 이 때문에, 제11도 및 제12도에서 명확한 바와 같이, 베이스(4)와 절연판(2) 사이의 열팽창차는 2개로 분리된 땜납(15d) 및 (5c), 즉 베이스(4)와 복합재료판(3)을 접합하는 땜납(5d) 및 복합재료판(3)과 절연판(2)를 접합하는 땜납(5c)에 의해서 흡수된다.
제10도와 제12도를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 복합재료판을 사용한 이 실시예의 전자장치에서는 땜납의 왜곡의 최대값을 종래의 전자장치에서 생성된 것보다 대폭으로 저감할 수 있다. 땜납의 수명은 땜납의 왜곡의 최대값에 의존하므로, 이 왜곡의 최대값을 저감하는 것에 의해서 피로파괴를 지연시켜 땜납의 피로수명을 연장시킬 수 있다.
이상의 사상(事象)에 대해서 이하 더욱 상세하게 설명한다.
제9도 및 제10도에 도시한 종래의 전자장치에 있어서 땜납(5b)의 왜곡범위 ΔΥ5b는
로 된다.
여기서, α2: 절연판의 선팽창계수, α4: 베이스의 선팽창계수이다.
한편, 본 발명의 전자장치에 있어서 제11도 및 제12도에 도시한 땜납(5c),(5d)의 왜곡범위 ΔΥ5c및 ΔΥ5d는
로 된다.
여기서, α3: 복합재료판의 선팽창계수이다.
복합재료판(3)의 선팽창계수α3은 복합법칙에 의해 다음과 같이 표현된다.
여기서, ha, hb, Ea, Eb, αa, αb는 식1에서 규정한 것과 동일하다.
상기 식에서 땜납의 왜곡을 구하면, 제13도에 도시한 바와 같이 된다. 이 제13도에서 직선(6)은 종래의 전자장치의 땜납(5b)의 왜곡을 나타내고, 곡선(7) 및(8)은 이 실시예에서 사용하는 제11도 및 제12도의 땜납(5c), (5d)의 왜곡을 나타내고 있다. 이 제13도에서 베이스(4)와 절연판(2) 사이에 복합재료판(3)을 삽입한 이 실시예의 전자장치는 곡선(7) 및 (8)이 직선(6)의 아래에 있는 제13도에서 알수 있는 바와 같이 종래의 전자장치보다 땜납의 왜곡을 저감할 수 있다. 복합재료판(3)의 재료의 판두께비를 변경하면, 절연판(2)와 복합재료판(3)을 접합하고 있는 땜납(5c)의 왜곡 및 복합재료판(3)과 베이스(4)를 접합하고 있는 땜납(5d)의 왜곡은 그들중 어느 한쪽이 증가하면 나머지가 감소하는 관계로 변경된다는 것도 알 수 있다.
피로수명N은 코핀맨슨의 법칙(Manson-Coffin's law)에 의해
으로 된다.
여기서, Δγ : 최대외곡범위이다.
제13도의 왜곡범위와 식 5를 사용하면, 제14도에 도시한 관계가 얻어진다. 제14도에 있어서 직선(9)는 종래의 전자장치의 피로수명을 나타내고, 곡선(10)은 본 발명의 전자장치의 피로수명을 나타내고 있다. 곡선(10)으로 나타낸 피로수명은 제13도중의 곡선(7),(8)로 표시한 왜곡범위가 큰 쪽을 식 6에 적용해서 구한 것이다. 여기서, 곡선 (7)로 표시한 왜곡범위가 곡선(8)로 표시한 왜곡범위와 동일한 판두께비를 f로 나타내면, 땜납(5c)의 왜곡범위는 제13도에 있어서 곡선 d-b-e로 표시되고 땜납(5d)의 왜곡범위는 곡선a-b-c로 표시된다. 판두께비가 f보다 작은 경우의 곡선a-b와 판두께비가 f보다 큰경우의 곡선b-e는 상기한 곡선(7) 및 (8)중에서 왜곡범위가 큰 상태이다. 제14도는 본 발명의 전자장치의 피로수명이 종래의 전자장치의 피로수명보다 길다는 것과 복합재료판의 판두께비ha/hb를 적절히 선택하는 것에 의해 피로수명의 향상율을 최대가능값으로 할 수 있다는 것을 도시한 것이다. 제14도의 판두께비f는 제13도에 도시한 것과 대응한다. 또한, 피로수명이 최대로 되는 점에 있어서 절연판과 복합재료판을 접합하는 땜납의 왜곡범위와 복합재료판과 베이스를 접합하는 땜납의 왜곡범위가 동일하다는 것을 제13도에서 알 수 있다. 즉, 이 점에서
로 된다. 이 식 7에 상기 식 3, 식 4 및 식 5를 적용하면 상기 식 1이 얻어진다.
절연판(2), 복합재료판(3) 및 베이스(4)의 재료를 선택하고 이들 선택된 재료의 종탄성계수 및 선팽창계수를 식 1에 대입하는 것에 의해서, 상기 (ⅰ)∼(ⅳ)에서 이미 설명한 바와 같이 복합재료판(3)의 판두께비ha/hb를 구한다. 그렇게해서 얻어진 판두께비ha/hb에서 복합재료판(3)의 각 판의 실제판두께를 구할 수 있다.
상기 복합재료판으로서 클래드판을 사용한 것 대신에, 경사기능재료판을 사용해도 좋다. 이 경사기능재료판은 그의 한쪽 면측에서는 베이스(4)의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고, 다른쪽 면측에서는 절연판(2)의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고, 중간부에서는 선팽창계수가 서서히 변화하는 것이다. 이 경사기능재료판에 의해서 피로수명을 더욱 연장시킬 수 있다.
제15도는 본 발명의 전자장치를 엔진의 점화장치의 파워스위치로서 사용한 경우의 엔진본체에 부착된 본 발명의 전자장치를 도시한 자동차 엔진의 사시도이다. 도 16은 엔진의 부품과 파워스위치 사이의 연결상태를 도시한 계통도이다.
이들 도면에 도시한 엔진은 엔진본체(21), 엔진의 캠(22), 이 캠(22)의 회전각을 검출하는 크랭크각 센서(23), 이 검출된 캠의 회전각에 따라 점화시기 제어신호를 발생시키는 제어유닛(24), 점화플러그(26)에 고전압을 인가하는 점화코일(25), 이 점화코일(25)에 펄스형상의 큰 전류를 공급하는 파워스위치(27)로 구성되어 있다, 상기 엔진은 4개의 기통을 갖고 있다.
상기 파워스위치(27)로서는 본 발명의 전자장치를 채택하고 잇고, 엔진본체(21)에 직접 탑재하고 있다. 파워스위치(27)의 배선판(19)는 제어유닛(24)에 접속되어 있다. 파워스위치(27)은 4개의 칩(1)을 갖고 있고, 그 각 칩은 대응하는 점화코일(25)에 접속되어 있다. 이 파워스위치(27)의 다른 구성에 대해서는 상기 전자장치와 동일하다.
이 실시예의 엔진에 있어서 캠(22)의 회전각은 크랭크각 센서(23)에 의해 검출되어 제어유닛(24)로 전달된다. 상기 크랭크각 센서(23)에 의해 계측된 각도에 따라서, 제어유닛(24)는 파워스위치(27)의 배선판(19)로 공급할 점화시기 제어신호를 발생한다.
상기 배선판(19)는 칩(1)에 접속된 단자(15b)를 통해 점화코일(25)로 흘러들어가는 전류의 온 또는 오프를 실행하는 소신호전자부품(제15도 및 제16도에는 도시하지 않음)을 구비한 전자회로를 탑재하고 있다. 점화시기 제어신호에 의해 선택된 점화코일(25)가 온인 경우, 펄스형상의 큰 전류가 대응하는 칩(1)을 통해 점화코일(25)로 공급된다.
이것에 의해서, 점화플러그(26)에 고전압을 발생시켜 적절한 시기에 아크(불꽃)가 발생되므로 엔진이 점화된다.
파워스위치(27)의 이러한 동작상태에 있어서 칩(1)에 다량의 열이 발생된다. 본 발명의 전자장치에 있어서는 모든 칩(1)을 단일의 절연판(2)에 탑재하고 있으므로, 칩(1)에 발생된 열은 체적이 큰 절연판(2)중으로 분산되어 흡수되므로, 온도가 과도하게 상승해서 칩(1)의 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 발명은 온도의 상승 및 하강에 따라서 절연판(2)가 배선판(19)에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것을 최소화할 수 있다. 이것에 의해, 배선판상의 소신호 전자부품을 구비한 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하는 와이어에 가해지는 반복하중을 대폭으로 저감할 수 있으므로, 와이어의 피로수명도 연장시킬 수가 있다.
엔진룸내의 고온환경하에서 파워스위치(27)을 사용해도 베이스(4)와 절연판(2) 사이에 복합재료판을 마련하는 것에 의해서, 이미 설명한 바와 같이 베이스와 절연판 사이의 열팽창차를 흡수할 수 있다. 그러므로, 베이스와 절연판(2)사이의 땜납의 반복왜곡에 의한 피로파괴를 방지할 수 있으므로, 땜납의 피로수명을 대폭으로 연장시킬 수가 있다.
베이스와 절연판(2) 사이에 선택된 적절한 재료를 조합해서 형성한 복합재료판으로서의 클래드판 또는 특정 판두께비를 갖는 복합재료판으로서의 클래드판 또는 한쪽에서 다른쪽으로 선팽창계수가 서서히 변화하는 경사기능재료판을 삽입하는 것에 의해서, 베이스와 절연판 사이의 땜납수명을 더욱더 연장시킬 수가 있다. 파워스위치의 이들 기능은 상기 실시예의 전자장치의 작용과 마찬가지이다.
본 발명의 제 1의 목적은 달성하기 위한 제 1수단에 따르면, 베이스에 접합된 단일의 절연판상에 필요한 칩 전부가 탑재되어 칩에 발생된 펄스형상의 발열은 광대한 체적의 절연판중으로 분산되므로, 온도상승을 최소화할 수 있어 칩의 열에 의한 성능저하를 방지할 수가 있다. 또, 온도의 상승 및 하강에 따라 절연판이 배선판에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것에 의해서, 발생되는 배선판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하는 와이어에 가해지는 반복하중을 대폭으로 저감할 수 있다. 따라서, 와이어의 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
본 발명의 제 1의 목적을 달성하기 위한 제 2수단에 따르면, 베이스에 단일의 배선판과 단일의 절연판을 접합하므로, 상기 배선판상에는 필요한 전자부품전부를 탑재하여 전자회로를 형성하고, 소신호 전자부품을 구비한 전자회로를 와이어를 통해 칩이 접속하고 있다. 이 본 발명에 있어서도 칩에서 발생된 열을 광대한 체적의 절연판중으로 분산시켜 흡수할 수 있다. 이것에 의해, 칩의 열에 의한 성능저하를 방지할 수 있고, 온도의 상승 및 하강에 따라서 절연판이 배선판에 대해 상대적으로 왕복이동하는 것에 의해서 발생되는 기판상의 전자회로와 절연판상의 칩을 접속하는 와이어에 가해지는 반복하중을 최소화할 수 있다. 그 결과, 와이어의 피로수명을 연장시킬 수가 있다.
본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 1 수단에 따르면, 베이스와 절연판사이에 선팽창계수가 다른 재료로 이루어진 복합재료판을 삽입하고 이 복합재료판을 사이에 두고 베이스와 절연판을 접합한다. 이들 베이스와 절연판은 선팽창계수가 다른 재료로 형성한다. 절연판은 칩으로부터의 열을 흡수할 수 있도록 형성되어 온도가 상승해도 복합재료판에 의해 베이스와 절연판 사이의 열팽창차를 흡수할 수 있으므로, 두 부재의 열팽창차에 의해 발생되는 베이스와 절연판 사이의 접합부의 반복왜곡을 최소화할 수가 있다. 따라서, 베이스와 절연한 사이의 접합부의 피로수명을 대폭으로 연장시킬 수가 있다.
본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 2의 수단에 따르면, 베이스와 복합재료판을 땜납에 의해 접합하고, 절연판과 복합재료판도 땜납에 의해 접합한다.
복합재료판에 있어서의 다른 재료의 조합은 베이스와 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 절연판과 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위가 동일하게 되도록 설정한다.
본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 3 수단에 따르면, 복합재료판을 선팽창계수가 큰 재료와 선팽창계수가 작은 재료의 조합으로 형성한다. 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 선팽창계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판두께비ha/hb는 복합재료판을 구성하고 있는 재료의 종탄성계수 및 선팽창계수와 절연판 및 베이스의 선팽창계수에 의해 결정된다.
본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 4수단에 따르면, 베이스를 Cu로 형성하고 절연판을 질화 알루미늄(AℓN)으로 형성한다. 또, 상기 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판두께비가 1.3∼2.3의 범위에 잇는 클래드판을 삽입한다. 이 클래드판을 사이에 두고 베이스와 절연판을 함께 접합한다.
본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 5수단에 따르면, 베이스를 알루미늄(Aℓ)으로 형성하고, 절연판을 질화알루미늄(AℓN)으로 형성한다. 이 때, 베이스와 절연판 사이에 Cu판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 Cu판과 인바판 사이의 판두께비가 4∼11의 범위에 있는 클래드판을 삽입하고, 이 클래드판을 사이에 두고 상기 베이스와 절연판을 함께 접합한다.
또한, 본 발명의 제 2의 목적을 달성하기 위한 제 6수단에 따르면, 베이스측 근방에서는 베이스의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또한 절연판측 근방에서는 절연판의 재료에 가까운 선팽창게수를 갖고 또 양측 사이에서는 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능재료판을 삽입한다. 이 경사기능재료판을 사이에 두고 베이스와 절연판을 함께 접합한다. 이러한 구성은 베이스와 절연판이 선팽창계수가 다른 재료로 형성되어 있어도 베이스와 절옅판 사이의 땜납의 왜곡을 대폭으로 저감할 수 있으므로, 반복왜곡에 대한 땜납의 피로수명도 더욱 연장시킬 수가 있다.
또한, 제 3의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상술한 발명중의 어느 1개의 전자장치를 파워스위치로서 사용하고, 이 전자장치의 칩과 대응하는 점화코일을 따로따로 접속하고 있다. 칩에 발생된 열은 광대한 체적의 절연판중으로 흘러들어가 분산되므로, 칩의 성능저하를 방지할 수가 있다. 열의 분산 또는 흡수에 의해 절연판상의 칩과 배선판상의 전자회로를 접속하고 있는 와이어에 가해지는 반복하중을 최소화할 수 있으므로, 와이어의 피로수명도 연장시킬 수가 있다. 베이스 및 절연판이 복합재료판 또는 경사기능재료판을 사이에 두고 함계 접합되어 있는 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다. 베이스와 절연판이 선팽창계수가 다른 재료로 형성되어 있고, 파워스위치가 엔진룸내의 고온환경하에 설치되어 있고, 칩에 발생된 열이 절연판으로 흘러들어가도 베이스와 절연판 사이의 열팽창차를 복합재료판 또는 경사기능 재료판에 의해 충분히 흡수할 수 있다. 그 결과, 베이스와 절연판 사이의 반복왜곡에 대한 땜납의 피로수명을 대폭으로 연장시킬 수가 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (20)

  1. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판 및 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩을 포함하고, 상기 베이스와 상기 절연판은 복합재료판을 사이에 두고 함께 접합되고, 상기 복합재료판은 선팽창 계수가 다른 재료의 조합으로 형성되고, 상기 베이스와 상기 복합재료판의 대향면은 접합시키기 위해 땜납이 사용되며, 상기 복합재료판을 구성하고 있는 판두께비는 상기 베이스와 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위가 동일하게 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  2. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하고 있는 여러개의 소신호 전자부품 및 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩을 포함하고, 상기 소신호 전자부품 및 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되고, 상기 베이스와 상기 절연판은 복합재료판을 사이에 두고 함께 접합되고, 상기 복합재료판은 선팽창 계수가 다른 재료의 조합으로 형성되고, 상기 베이스와 상기 복합재료판의 대향면을 접합시키기 위해 땜납이 사용되며, 상기 복합재료판을 구성하고 있는 판두께비는 상기 베이스와 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 동일하게 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복합재료판은 선팽창계수가 큰 재료의 조합에 의해 형성되고, 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 선팽창계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판두께비ha/hb는
    (여기서, Ea는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 종탄성계수이고, Eb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 종탄성 계수이고, αa는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 선팽창계수이고, αb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 선팽창계수이고, α2는 절연판의 선팽창계수이고, α4는 베이스의 선팽창계수이다.)로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 복합재료판은 선팽창계수가 큰 재료의 조합에 의해 형성되고, 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 선팽창계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판두께비ha/hb는
    (여기서, Ea는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 종탄성계수이고, Eb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 종탄성계수이고, αa는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 선팽창계수이고, αb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 선팽창계수이고, α2는 절연판의 선팽창계수이고, α4는 베이스의 선팽창계수이다.)로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  5. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판 및 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩을 포함하고, 상기 베이스는 구리로 이루어지고, 상기 절연판은 질화알루미늄으로 이루어지고, 상기 베이스와 상기 절연판은 클래드판을 사이에 두고 합계 접합되고, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 1.3∼2.3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 베이스는 구리로 이루어지고, 상기 절연판은 질화알루미늄으로 이루어지고, 상기 베이스와 상기 절연판은 클래드판을 사이에 두고 함께 접합되며, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 1.3∼2.3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  7. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판 및 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워반도체칩을 포함하고, 상기 베이스는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 절연판은 질화알루미늄으로 이루어지고, 상기 베이스와 상기 절연판은 클래드판을 사이에 두고 함께 접합되고, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 4∼11의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 베이스는 알루미늄으로 이루어지고, 상기 절연판은 질화알루미늄으로 이루어지고, 상기 베이스와 상기 절연판은 클패드판을 사이에 두고 함께 접합되며, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 인바판 사이의 판두께비가 4∼11의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  9. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩 및 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되고 상기 베이스측 근방에서는 상기 베이스의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또한 상기 절연판측 근방에서는 상기 절연판의 재료에 가가운 선팽창계수를 갖고 또 상기 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능 재료판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  10. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하고 있는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩 및 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되고 상기 베이스측 근방에서는 상기 베이스의 재료에 가까운 선팽창 계수를 갖고 또한 상기 절연판측 근방에서는 상기 절연판의 재료에 가까운 선팽창 계수를 갖고 또 상기 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능 재료판을 포함하고, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  11. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩, 선팽창계수가 다른 재료의 조합으로 형성되고 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되는 복합재료판, 상기 베이스와 상기 복합 재료판의 대향면을 접합시키기 위해 사용되는 땜납 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하고, 상기 복합재료판을 구성하고 있는 판두께비는 상기 베이스와 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위가 동일하게 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  12. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하고 있는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체 칩, 상기 베이스와 상기 복합재료판의 대향면을 접합시키기 위해 사용된 땜납 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 접화 코일을 포함하고, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되어 있고, 상기 복합 재료판을 구성하고 있는 판두깨비는 상기 베이스와 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 상기 절연판과 상기 복합재료판 사이의 땜납의 왜곡범위와 동일하게 되도록 선택하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  13. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입된 복합재료판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 접화 코일을 포함하고, 상기 복합재료판은 선팽창 게수가 큰 재료를 조합해서 형성되고, 선팽창계수가 큰 재료의 판두께ha와 선팽창 계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판두께비ha/hb는
    (여기서, Ea는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창 계수가 큰 재료의 종탄성계수이고, Eb는 복합재료판을 구성하고 잇는 선팽창계수가 작은 재료의 종탄성 계수이고, αa는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창 계수가 큰 재료의 선팽창계수이고, αb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 선팽창계수이고, α2는 절연판의 선팽창계수이고, α4는 베이스의 선팽창계수이다.)로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  14. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입된 복합재료판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화 코일을 포함하고, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되어 있고, 상기 복합재료판은 선팽창 게수가 큰 재료의 조합에 의해 형성되고, 선팽창 계수가 큰 재료의 판두께ha와 선팽창 계수가 작은 재료의 판두께hb사이의 판 두께비ha/hb는
    (여기서, Ea는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창 계수가 큰 재료의 종탄성계수이고, Eb는 복합재료판을 구성하고 잇는 선팽창계수가 작은 재료의 종탄성 계수이고, αa는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 큰 재료의 선팽창계수이고, αb는 복합재료판을 구성하고 있는 선팽창계수가 작은 재료의 선팽창계수이고, α2는 절연판의 선팽창계수이고, α4는 베이스의 선팽창 계수이다.)로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  15. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 구리로 이루어지는 상기 베이스에 접속되고 또한 질화알루미늄으로 이루어지는 절연판, 상기 절연판상에 탑재된 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입된 클래드판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하며, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 1.3∼2.3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  16. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 구리로 이루어지는 상기 베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속되고 또한 질화알루미늄으로 이루어지는 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재되는 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되는 클래드판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화 코일을 포함하며, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되며, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 1.3∼2.3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  17. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 알루미늄으로 이루어지는 상기 베이스에 접속되고 또한 질화알루미늄으로 이루어지는 절연판, 상기 절연판상에 탑재되는 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되는 클래드판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하며, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판두께비가 4∼11의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  18. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 알루미늄으로 이루어지는 상기 베이스에 접속되는 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속되고 또한 질화알루미늄으로 이루어지는 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하고 있는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재되는 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되는 클래드판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하며, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되고, 상기 클래드판은 구리판과 인바판의 조합으로 형성되고 또한 상기 구리판과 상기 인바판 사이의 판 두께비가 4 ∼11의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  19. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속되는 절연판, 상기 절연판상에 탑재되는 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되고 상기 베이스측 근방에서는 상기 베이스의 재료에 가가운 선팽창계수를 갖고 또한 상기 절연판측 근방에서는 상기 절연판의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또 상기 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능 재료판 및 상기 파워 반도체침에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  20. 배선판과 절연판이 베이스에 접속되어 있는 전자장치로서, 상기 베이스에 접속된 배선판, 상기 배선판으로부터 소정의 간격을 두고 상기 베이스에 접속된 절연판, 상기 배선판상에 탑재되어 전자회로를 형성하는 여러개의 소신호 전자부품, 상기 절연판상에 탑재되는 여러개의 파워 반도체칩, 상기 베이스와 상기 절연판 사이에 삽입되고 상기 베이스측 근방에서는 상기 베이스의 재료에 가까운 선팽창계수를 갖고 또한 상기 절연판측 근방에서는 상기 절연판의 재료를 가까운 선팽창계수를 갖고 또 상기 양측 사이의 중간부에서 선팽창계수를 서서히 변화시킨 경사기능 재료판 및 상기 파워 반도체칩에 접속되어 펄스형상의 큰 전류를 흐르게 하는 점화코일을 포함하며, 상기 소신호 전자부품과 상기 파워 반도체칩은 와이어를 거쳐서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418426B4 (de) * 1993-09-08 2007-08-02 Mitsubishi Denki K.K. Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls
KR100322177B1 (ko) 1993-12-27 2002-05-13 이누이 도모지 내연기관용점화장치
JP3429921B2 (ja) * 1995-10-26 2003-07-28 三菱電機株式会社 半導体装置
DE19605302A1 (de) * 1996-02-14 1997-08-21 Fraunhofer Ges Forschung Kühlkörper mit einer Montagefläche für ein elektronisches Bauteil
DE19647590A1 (de) * 1996-11-18 1998-05-20 Abb Research Ltd Hochleistungs-Halbleitermodul
DE19735531A1 (de) * 1997-08-16 1999-02-18 Abb Research Ltd Leistungshalbleitermodul mit in Submodulen integrierten Kühlern
US6147869A (en) * 1997-11-24 2000-11-14 International Rectifier Corp. Adaptable planar module
US6625027B2 (en) * 2001-10-31 2003-09-23 Baker Hughes Incorporated Method for increasing the dielectric strength of isolated base integrated circuits used with variable frequency drives
JP5798412B2 (ja) * 2011-08-25 2015-10-21 日産自動車株式会社 半導体モジュール
JP5943985B2 (ja) * 2014-10-30 2016-07-05 三菱電機株式会社 電子制御装置
JP6364543B2 (ja) * 2015-03-30 2018-07-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP7024704B2 (ja) * 2018-12-28 2022-02-24 住友電装株式会社 電子モジュール

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0015053A1 (en) * 1979-01-27 1980-09-03 LUCAS INDUSTRIES public limited company A method of manufacturing a semi-conductor power device assembly and an assembly thereby produced
JPS60150478A (ja) * 1984-01-13 1985-08-08 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関用無接点点火装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5831424Y2 (ja) * 1978-12-27 1983-07-12 松下電器産業株式会社 ハイブリッド・イグナイタ−
US4427993A (en) * 1980-11-21 1984-01-24 General Electric Company Thermal stress relieving bimetallic plate
JPS6038867B2 (ja) * 1981-06-05 1985-09-03 株式会社日立製作所 絶縁型半導体装置
JPS59540A (ja) * 1982-06-28 1984-01-05 Hitachi Ltd 燃料供給量制御装置
US4929516A (en) * 1985-03-14 1990-05-29 Olin Corporation Semiconductor die attach system
JPS61240665A (ja) * 1985-04-17 1986-10-25 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
US4811166A (en) * 1986-07-02 1989-03-07 Texas Instruments Incorporated Heat dissipating member for mounting a semiconductor device and electrical circuit unit incorporating the member
FR2616997B1 (fr) * 1987-06-16 1989-08-25 Thomson Csf Support pour circuit imprime, formant drain thermique a dilatation controlee, et procede de fabrication
DE3722119A1 (de) * 1987-07-03 1989-01-12 Siemens Ag Schaltungsmodul mit einem plattenfoermigen schaltungstraeger aus glas oder keramik
JPH07105460B2 (ja) * 1987-10-20 1995-11-13 株式会社日立製作所 半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0015053A1 (en) * 1979-01-27 1980-09-03 LUCAS INDUSTRIES public limited company A method of manufacturing a semi-conductor power device assembly and an assembly thereby produced
JPS60150478A (ja) * 1984-01-13 1985-08-08 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関用無接点点火装置

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Publication number Publication date
JPH0475369A (ja) 1992-03-10
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DE69132791D1 (de) 2001-12-06
EP0467259A2 (en) 1992-01-22

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