CN113826193A - 5g通信用天线阵列、天线构造、噪声抑制导热片及导热片 - Google Patents

5g通信用天线阵列、天线构造、噪声抑制导热片及导热片 Download PDF

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Abstract

本发明目的在于提供具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列。用于解决上述课题的本发明的5G通信用天线阵列（1）具备：基板（10）；依次形成在所述基板（10）的一个面（10a）的至少一个高频半导体装置（20）、噪声抑制导热片（20）及第1散热构件（41）；以及依次形成在所述基板（10）的另一个面（10b）的至少一个天线（50）及第2散热构件（42）。

Description

5G通信用天线阵列、天线构造、噪声抑制导热片及导热片
技术领域
本发明涉及具有优异的散热性及串扰抑制效果的、5G通信用天线阵列和天线构造以及适合使用于该5G通信用天线阵列和天线构造的噪声抑制导热片和导热片。
背景技术
针对下一代高速大容量通信的5G，已经开发了与超高速/大容量通信对应的各种通信技术。作为其中之一，已知有“Massive MIMO（大规模天线阵列）”。Massive MIMO是采用“超多元件天线”的基础技术，预计搭载基站侧的天线数多达数十或100个以上。
如Massive MIMO构造那样，通过在水平和垂直方向上增加天线元件，其通信传播的波束有变细的趋势。作为图像，像激光那样更细更长地绘制笔直的线并加以控制，从而能够使指向性高的电波向特定的智能电话等通信设备精确定位地进行传送。因此，通过采用该Massive MIMO，能够期待比以往更好的大容量通信、利用效率方面的效果。
在上述的Massive MIMO等天线阵列（天线构造的集合体）中，由于所使用的高频半导体装置（以下也有时称为“RFIC”。）而产生较多热量，因此通常使用散热片等散热构件来向外部散热。
但是，在天线阵列中存在多个RFIC，但由于存在于一个装置之中，因此发热量变大，现有技术可能无法充分地确保散热性。
另外，在如天线阵列那样排列多个天线及RFIC的情况下，还存在各RFIC间产生串扰的问题。如果该串扰变大，则成为通信障碍或误通信的主要原因，因此，除了上述的散热性之外，还期望开发能够有效抑制串扰的技术。
例如，在专利文献1中公开了Massive MIMO系统，该Massive MIMO系统以抑制电介质波导的输入输出部中的电磁场的反射或辐射造成的损耗的目的，其由长方体形状的电介质和形成在该电介质的外表面的输入输出电极及导体膜构成，输入输出电极在电介质的底面具备从电介质的顶点附近即第1端延伸到底面内侧且设置有非导体形成部的电介质导波滤波器。
然而，专利文献1中公开的技术虽然在电介质波导的输入输出部中能获得一定的噪声抑制效果，但是散热性不充分，存在因长时间使用而发热的问题。进而，还期望进一步改善天线数量变多时的串扰抑制效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－171557号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于这样的情况而构思，其目的在于提供具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造。另外，本发明的目的在于提供适合用于具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造的噪声抑制导热片及导热片。
用于解决课题的方案
本发明人为解决上述课题而反复研究，通过在形成于基板的一个面的高频半导体装置（RFIC）上设置噪声抑制导热片，获得较高的电磁波抑制效果，并发现了能够抑制在各RFIC间产生的串扰。进而，由于所述噪声抑制导热片设置在高频半导体装置与散热构件之间，能够将从高频半导体装置产生的热量有效地传递到散热构件（第1散热构件），还发现了由于从天线产生的热量也可以通过散热构件（第2散热构件）扩散，所以能够提高散热性。
本发明基于上述见解而完成，其要点如下。
（1）一种5G通信用天线阵列，其特征在于，具备：
基板；
依次形成在所述基板的一个面的至少一个高频半导体装置、噪声抑制导热片及第1散热构件；以及
依次形成在所述基板的另一个面的至少一个天线及第2散热构件。
通过上述构成，能够实现优异的散热性及串扰抑制效果。
（2）根据上述（1）所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，在所述至少一个天线与所述第2散热构件之间还具备导热片。
（3）根据上述（1）或（2）所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述噪声抑制导热片包含磁粉。
（4）根据上述（1）～（3）的任一项所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述噪声抑制导热片包含碳纤维。
（5）根据上述（1）～（4）的任一项所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述噪声抑制导热片的介电常数为20以上。
（6）根据上述（1）～（5）的任一项所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述噪声抑制导热片的导磁率超过1。
（7）根据上述（1）～（6）的任一项所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述噪声抑制导热片的热阻为300Kmm2/W以下。
（8）根据上述（1）～（7）的任一项所记载的5G通信用天线阵列，其特征在于，所述5G通信用天线阵列使用于Massive MIMO。
（9）一种天线构造，其特征在于，具备：
基板；
依次形成在所述基板的一个面的高频半导体装置、噪声抑制导热片及第1散热构件；以及
依次形成在所述基板的另一个面的天线及第2散热构件。
通过上述构成，能够实现优异的散热性及串扰抑制效果。
（10）一种使用于5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片，其特征在于，设置于形成在基板上的至少一个高频半导体装置与散热构件之间。
通过上述构成，可获得具有优异的散热性及串扰抑制效果的适合于半导体装置的噪声抑制导热片。
（11）一种使用于5G通信用天线阵列的导热片，其特征在于，设置于形成在基板上的至少一个天线与散热构件之间。
通过上述构成，可获得具有优异的散热性及串扰抑制效果的适合于半导体装置的导热片。
发明效果
依据本发明，能够提供具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造。另外，依据本发明，能够提供适合使用于具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造的噪声抑制导热片及导热片。
附图说明
图1是关于本发明的5G通信用天线阵列的一个实施方式示意性地示出截面的状态的图。
图2是关于本发明的5G通信用天线阵列的另一实施方式示意性地示出截面的状态的图。
图3是示出实施例1中改变了5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片的条件时的、近端串扰（S31）的量的图表。
图4是示出实施例3中改变了5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片的介电常数时的近端串扰（S31）的量的图表，其中（a）示出10GHz下的近端串扰量，（b）示出20GHz下的近端串扰量，（c）示出40GHz下的近端串扰量，（d）示出60GHz下的近端串扰量。
图5是示出实施例4中改变了5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片的导磁率时的、28GHz下的近端串扰（S31）的量的图表。
具体实施方式
以下，使用附图，具体说明本发明的实施方式的一个例子。
在此，图1及2是关于本发明的5G通信用天线阵列的实施方式的一个例子分别示意性地示出截面的图。此外，关于各附图，为了便于说明，以各构件的形状或比例尺与实际不同的状态示出。关于各构件的形状或比例尺，除了在本说明书中规定的之外，可以按每个半导体装置进行适当变更。
＜5G通信用天线阵列＞
如图1所示，本发明一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1具备：
基板10；
依次形成在所述基板10的一个面10a的、至少一个高频半导体装置20、噪声抑制导热片30及第1散热构件41；以及
依次形成在所述基板10的另一个面10b的、至少一个天线50及第2散热构件42和60。
在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，通过设置所述噪声抑制导热片30，能够吸收和/或屏蔽从高频半导体装置20产生的成为噪声的电磁波，因此在不妨碍收发电波的情况下能够抑制串扰的增大。进而，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，在高频半导体装置20与第1散热构件41之间设置有所述噪声抑制导热片30，因此能够有效地向第1散热构件41传递从高频半导体装置20产生的热，并能实现优异的散热性。
此外，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，通过形成在基板20的另一个面10b侧的第2散热构件42，能够对从天线产生的热量有效地散热，所以能够进一步提高5G通信用天线阵列1整体的散热性。
另一方面，在依据现有技术的5G通信用天线阵列中，由于没有像本发明那样以与高频半导体装置20相接的状态设置噪声抑制导热片30，无法获得充分的串扰抑制效果。进而，在高频半导体装置20与第1散热构件41之间没有设置所述噪声抑制导热片30，所以认为也无法充分获得散热性。
此外，本发明中的“5G通信用天线阵列”是指“使用于第五代（5G）移动通信系统的天线阵列”。另外，“天线阵列”是指由至少一个天线构成的天线集合体。
因此，从能够以低功耗收发高频电波的观点来看，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1优选使用于例如Massive MIMO等的技术中。
接着，将说明构成本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1的各构件。
（基板）
如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1具备基板10。
在此，所述基板10是在其两面（一个面10a及另一个面10b）具有电路的所谓双面基板。关于所述基板10的其他详细条件没有特别限定，可以根据所要求的性能适当选择使用公知的基板。
（高频半导体装置）
如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1具备形成在所述基板10的一个面10a上的高频半导体装置20。
在此，所述高频半导体装置是处理高频（RF）信号的半导体装置。只要为利用半导体的电子部件中能够处理高频信号的装置，就无特别限定。可举出例如RFIC或LSI等的集成电路、CPU、MPU、图形运算元件等。
此外，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，为了使后述的天线50工作，例如如图1所示，在5G通信用天线阵列1中设置有与所述天线50相同数量的所述高频半导体装置20。但是，所述高频半导体装置20的数量和所述天线50的数量不必一定相同，也可以根据设计，做成一个所述高频半导体装置20使多个天线工作的构造。
另外，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，也可以在所述基板10的一个面10a上以围绕所述高频半导体装置20的周边的方式在整个圆周或者部分圆周上设置焊盘（未图示）。
（噪声抑制导热片）
如图1所示，本发明的半导体装置1在所述高频半导体装置20与后述的第1散热构件41之间具备噪声抑制导热片30。
通过所述噪声抑制导热片30，能够吸收和/或屏蔽成为噪声的电磁波，因此不会妨碍利用天线进行的电波的收发，除了能够抑制串扰的增大之外，能够将所述高频半导体装置20产生的热量有效地传递到第1散热构件41，因此还能实现优异的散热性。
在此，所谓噪声抑制导热片，顾名思义，是具有电磁波噪声的抑制效果及导热性的片状构件。此外，对所述噪声抑制效果及所述导热性的性能没有特别限定，基本上可以根据本发明的5G通信用天线阵列所要求的性能进行适当变更。
另外，关于所述噪声抑制导热片的噪声抑制效果，只要能够抑制从所述高频半导体装置20或后述的天线50产生的噪声即可。例如，可以具有屏蔽电磁波噪声的效果，也可以具有吸收电磁波噪声的效果。
对所述噪声抑制导热片30的尺寸（沿着片的延伸方向的大小）没有特别限定。
例如，如图1所示，能够由具有与所述高频半导体装置20的尺寸对应的尺寸的多个片构成。通过设为图1所示的方式，能够容易进行所述基板10的图案设计。
另外，如图2所示，也可以增大所述噪声抑制导热片30的尺寸，并对一块所述噪声抑制导热片30形成多个所述高频半导体装置20。在图2所示的方式的情况下，可以获得更加优异的噪声抑制效果及散热性。
进而，对所述噪声抑制导热片30的厚度（沿5G通信用天线阵列的各构件层叠方向的厚度）没有特别限定，可以根据所述高频半导体装置20与第1散热构件41的间隔或5G通信用天线阵列1的尺寸等进行适当变更。
例如，从能够以更高的水平实现散热性及串扰抑制效果的观点来看，优选所述噪声抑制导热片30的厚度为10～3000μm，更优选为200～500μm。若所述噪声抑制导热片30的厚度超过3000μm，则所述半导体元件30与所述第1散热构件41的距离变长，因此有可能降低导热性，另一方面，在所述噪声抑制导热片30的厚度小于10μm的情况下，串扰抑制效果有可能变小。
此外，从实现优异的串扰抑制效果的观点来看，所述噪声抑制导热片30优选介电常数（相对介电常数）高的材料。
具体而言，所述噪声抑制导热片30的介电常数优选为20以上，更优选为25以上，进一步优选为30以上。这是因为通过使所述噪声抑制导热片30的介电常数为20以上，能获得更加优异的串扰抑制效果。
此外，作为所述噪声抑制导热片30的介电常数的调整方法，没有特别限定，可以通过改变后述的、粘合剂树脂的种类或导热性填充材料的材料、配合量及取向方向等来进行适当调整。
另外，从实现优异的串扰抑制效果的观点来看，所述噪声抑制导热片30优选导磁率（相对磁导率）高的材料。
具体而言，所述噪声抑制导热片30的导磁率优选超过1，更优选为2以上，进一步优选为5以上。这是因为通过所述噪声抑制导热片30的导磁率超过1，能获得更加优异的串扰抑制效果。
此外，作为所述噪声抑制导热片30的导磁率的调整方法，没有特别限定，可以通过改变后述的、粘合剂树脂的种类或导热性填充材料的材料、配合量及取向方向等来进行适当调整。
进而，所述噪声抑制导热片30的热阻优选为300Kmm2/W以下，更优选为35Kmm2/W以下，特别优选为30Kmm2/W以下。这是因为能够将所述高频半导体装置20产生的热量有效地传递到所述第1散热构件41，能够进一步提高散热性。此外，所述噪声抑制导热片30的热阻优选为1Kmm2/W以上，更优选为10Kmm2/W以上。通过使所述噪声抑制导热片30的热阻为1Kmm2/W以上，在接触热阻发生改变的情况下也能减小热阻的改变比例。
进而，所述噪声抑制导热片30优选具有磁特性。这是因为所述噪声抑制导热片30能够具有电磁波吸收性能，从而可以获得更加优异的串扰抑制效果。
在此，作为所述噪声抑制导热片30的磁特性的调整方法，没有特别限定，但是可以通过使噪声抑制导热片30中含有磁粉等，并改变其配合量等来进行调整。
另外，所述噪声抑制导热片30优选在表面具有粘着性或粘接性。这是因为能够提高噪声抑制导热片30与其他构件（高频半导体装置20、第1散热构件41）的粘接性。
此外，对所述噪声抑制导热片30的表面赋予胶粘性的方法没有特别限定。例如，既可以谋求构成后述的噪声抑制导热片30的粘合剂树脂的优化而具有胶粘性，也可以在该噪声抑制导热片30的表面另行设置具有胶粘性的粘接层。
另外，所述噪声抑制导热片30优选具有柔软性。由于能够容易改变所述噪声抑制导热片30的形状，提高组装5G通信用天线阵列1时的容易度，并且由于能够跟随所述高频半导体装置20的表面形状，还能够提高与所述高频半导体装置20的接合力。对所述噪声抑制导热片30的柔软性没有特别限定，但是优选例如将在动态弹性模量测定中测定的25℃下的储存弹性模量设为50kPa～50MPa的范围。
此外，关于构成所述噪声抑制导热片30的材料，只要具有噪声抑制效果及导热性就没有特别限定。
例如，所述噪声抑制导热片30可以由包含粘合剂树脂、导热性填充剂及其他成分的材料构成。
以下，将记载构成噪声抑制导热片30的材料。
・粘合剂树脂
构成所述噪声抑制导热片的粘合剂树脂是指成为噪声抑制导热片的基体材料的树脂成分。对于其种类没有特别限定，能够适当选择公知的粘合剂树脂。例如，作为粘合剂树脂之一，可举出热固化性树脂。
作为所述热固化性树脂，可举出例如交联橡胶、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮、聚氨酯、聚酰亚胺硅酮、热固化型聚苯醚、热固化型改性聚苯醚等。这些既可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。
此外，作为所述交联橡胶，可举出例如天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶、聚异丁橡胶、硅酮橡胶等。这些既可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。
另外，在上述的热固化性树脂之中，从成形加工性及耐候性优异并且对电子部件的密合性及跟随性的观点来看，优选使用硅酮。作为硅酮，没有特别限制，可以根据目的适当选择硅酮的种类。
从获得上述的成形加工性、耐候性，密合性等的观点来看，作为所述硅酮，优选由液态硅酮凝胶的主剂和固化剂构成的硅酮。作为那样的硅酮，例如可举出加成反应型液态硅酮、使用过氧化物进行硫化的热硫化型可轧（Millable）型硅酮等。
作为所述加成反应型液态硅酮，优选使用以具有乙烯基的聚硅氧烷为主剂、以具有Si－H基的聚硅氧烷为固化剂的、二液性加成反应型硅酮等。
此外，在所述液态硅酮凝胶的主剂和固化剂的组合中，作为所述主剂和所述固化剂的配合比例，按质量比优选为主剂：固化剂＝35：65～65：35。
另外，所述粘合剂树脂在所述噪声抑制导热片中的含有量没有特别限制，可以根据目的适当选择。例如，从确保片的成形加工性或片的密合性等的观点来看，优选为所述噪声抑制导热片的约20体积％～50体积％，更优选为30体积％～40体积％。
・导热性填充剂
所述噪声抑制导热片30可以在所述粘合剂树脂内包含导热性填充剂。该导热性填充剂是用于提高片的导热性的成分。
此外，关于导热性填充剂的形状、材料、平均粒径等，只要能够提高片的导热性就没有特别限定。
例如，关于形状，可为球状、椭圆球状、块状、粒状、扁平状、针状、纤维状、线圈状等。这些之中，从能够实现更高的导热性的观点来看，优选使用纤维状的导热性填充剂。
此外，所述纤维状的导热性填充剂的“纤维状”是指纵横（aspect）比高（大概6以上）的形状。因此，在本发明中，不仅有纤维状或棒状等的热导电性填充剂，纵横比高的粒状的填充材料或薄片状的热导电性填充剂等也包含在纤维状的热导电性填充剂中。
在此，关于所述导热性填充剂的材料，只要为导热性高的材料即没有特别限定，可举出例如银、铜、铝等的金属、矾土、氮化铝、碳化硅、石墨等的陶瓷、碳纤维等。
此外，所述导热性填充剂可以单独使用一种，也可以混合两种以上使用。另外，在使用两种以上的导热性填充剂的情况下，可以全都是相同形状，也可以混合分别不同形状的导热性填充剂来使用。
在这些纤维状的导热性填充剂之中，从获得更高的导热性的观点来看，优选使用纤维状的金属粉或碳纤维，更优选使用碳纤维。
关于所述碳纤维的种类没有特别限制，可根据目的适当选择。例如，能够使用沥青类、PAN类、石墨化PBO纤维的材料、通过电弧放电法、激光蒸发法、CVD法（化学气相沉积法）、CCVD法（催化化学气相沉积法）等来合成的材料。在这些之中，从获得高的导热性及导电性的观点来看，更优选石墨化PBO纤维的碳纤维、沥青类碳纤维。
另外，根据需要，所述碳纤维能够在将其部分或全部进行表面处理后使用。作为所述表面处理，可举出例如氧化处理、氮化处理、硝化、磺化、或者对通过这些处理引入到表面的官能团或碳纤维的表面附着或者结合金属、金属化合物、有机化合物等的处理等。作为所述官能团，可举出例如羟基、羧基、羰基、硝基、氨基等。
进而，关于所述导热性填充剂的长轴的平均长度（平均长轴长度），也没有特别限制，可以适当选择，但是从可靠地获得较高的导热性的观点来看，优选为50μm～300μm的范围，更优选为75μm～275μm的范围，特别优选为90μm～250μm的范围。
另外，关于所述导热性填充剂的平均短轴长度，也没有特别限制，可适当选择。例如，从可靠地获得较高的导热性的观点来看，所述平均短轴长度优选为4μm～20μm的范围，更优选为5μm～14μm的范围。
关于所述导热性填充剂的纵横比（平均长轴长度/平均短轴长度），从获得较高的导热性的观点来看，优选为6以上，更优选为7～30。即便所述纵横比较小的情况下，也能看到导热系数等的改善效果，但是因为取向性下降等而无法获得较大的特性改善效果，因此纵横比设为6以上。另一方面，如果超过30，则在噪声抑制导热片中的分散性下降，因此有可能无法获得充分的导热系数。
在此，所述导热性填充剂的平均长轴长度及平均短轴长度，可以通过例如显微镜、扫描型电子显微鏡（SEM）等来测定，并从多个样品算出平均。
另外，作为所述噪声抑制导热片30中的、所述导热性填充剂的含有量，没有特别限制，可根据目的适当选择，但是优选为4体积％～40体积％，更优选为5体积％～30体积％，特别优选为6体积％～20体积％。若所述含有量小于4体积％，则有可能难以获得充分低的热阻，若超过40体积％，则有可能会影响所述噪声抑制导热片的成型性及所述纤维状的导热性填充剂的取向性。
进而，在所述噪声抑制导热片30中，优选所述导热性填充剂沿一个方向或多个方向取向。这是因为通过使所述导热性填充剂取向，能够实现更高的导热性或电磁波吸收性。
例如，在想要提高基于所述噪声抑制导热片30的导热性，并提高本发明的5G通信用天线阵列的散热性的情况下，能够使所述导热性填充剂取向为相对于片表面大致垂直。另一方面，在改变所述噪声抑制导热片中的电气流动而提高噪声抑制效果等的情况下，能够使所述导热性填充剂取向为相对于片表面大致平行于或其他方向。
在此，相对于所述片表面大致垂直或大致平行的方向是指与所述片表面方向大致垂直的方向或大致平行的方向。但是，所述导热性填充剂的取向方向在制造时有一些偏差，因此在本发明中，允许从相对于上述片表面的延伸方向垂直的方向或平行的方向偏离±20°左右。
此外，关于使所述导热性填充剂的取向角度一致的方法，没有特别限定。例如，可以制作成为所述噪声抑制导热片的基础的片用成形体，并在使纤维状的导热性填充剂取向的状态下，调整切开角度，从而调整取向角度。
・无机填料
另外，所述噪声抑制导热片30除了包含上述粘合剂树脂及导热性纤维之外，还进一步包含无机填料。这是因为能够进一步提高噪声抑制导热片的导热性或者提高片的强度。
作为所述无机填料，对形状、材质、平均粒径等不做特别限制，可根据目的适当选择。作为所述形状，可举出例如球状、椭圆球状、块状、粒状、扁平状、针状等。这些之中，从填充性的观点来看，优选球状、椭圆形状，且特别优选球状。
作为所述无机填料的材料，可举出例如氮化铝（氮化铝：AlN）、硅石、矾土（氧化铝）、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化锌、碳化硅、硅（silicon）、氧化硅、氧化铝、金属粒子等。这些既可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。这些之中，优选矾土、氮化硼、氮化铝、氧化锌、硅石，从导热系数的观点来看，特别优选矾土、氮化铝。
另外，所述无机填料也可以使用经过表面处理的材料。作为所述表面处理，若以耦联剂处理所述无机填料，则提高所述无机填料的分散性，并提高噪声抑制导热片的柔软性。
关于所述无机填料的平均粒径，可根据无机物的种类等而适当选择。
在所述无机填料为矾土的情况下，其平均粒径优选为1μm～10μm，更优选为1μm～5μm，特别优选为4μm～5μm。若所述平均粒径小于1μm，则粘度变大，有可能难以混合。另一方面，若所述平均粒径超过10μm，则所述噪声抑制导热片的热阻有可能变大。
进而，在所述无机填料为氮化铝的情况下，其平均粒径优选为0.3μm～6.0μm，更优选为0.3μm～2.0μm，特别优选为0.5μm～1.5μm。若所述平均粒径小于0.3μm，则粘度变大，有可能难以混合，若超过6.0μm，则所述噪声抑制导热片的热阻有可能变大。
此外，关于所述无机填料的平均粒径，可以通过例如粒度分布计、扫描型电子显微鏡（SEM）来测定。
・磁性金属粉
进而，所述噪声抑制导热片30除了包含上述粘合剂树脂、纤维状的导热性纤维及无机填料之外，优选还包含磁性金属粉。通过包含该磁性金属粉，提高噪声抑制导热片的噪声吸收性能，从而能够进一步提高本发明的5G通信用天线阵列的串扰抑制效果。
关于所述磁性金属粉的种类，除了是提高所述噪声抑制导热片30的磁特性，并能提高电磁波吸收性的材料以外，没有特别限定，能够适当选择公知的磁性金属粉。例如，能够使用无定形金属粉或结晶的金属粉末。作为无定形金属粉，可举出例如Fe－Si－B－Cr类、Fe－Si－B类、Co－Si－B类、Co－Zr类、Co－Nb类、Co－Ta类的材料等，作为结晶的金属粉，可举出例如纯铁、Fe类、Co类、Ni类、Fe－Ni类、Fe－Co类、Fe－Al类、Fe－Si类、Fe－Si－Al类、Fe－Ni－Si－Al类的材料等。进而，作为所述结晶的金属粉，也可以使用向结晶的金属粉加入微量的N（氮）、C（碳）、O（氧）、B（硼）等而细微化的微结晶金属粉。
此外，关于所述磁性金属粉，也可以使用混合两种以上的不同材料或不同平均粒径的材料的金属粉。
另外，关于所述磁性金属粉，优选调整球状、扁平状等的形状。例如，在提高填充性的情况下，粒径为数μm～数十μm，优选使用球状的磁性金属粉。这样的磁性金属粉末可以通过例如雾化法或热分解羰基金属的方法来制造。雾化法是一种制作粉末的方法，具有容易制作球状粉末的优点，使熔化金属从喷嘴流出，向流出的熔化金属喷上空气、水、惰性气体等的喷射流，使其凝固为液滴而制作粉末。在利用雾化法来制造无定形磁性金属粉末时，为了使得熔化金属不会结晶，优选将冷却速度设为1×106（K/s）左右。
在通过上述雾化法制造无定形合金粉的情况下，可以使无定形合金粉的表面设为平滑的状态。若将这种表面凹凸较少且比表面积较小的无定形合金粉用作为磁性金属粉，则能够提高对粘合剂树脂的填充性。进而，通过进行偶联处理能够进一步提高填充性。
此外，所述噪声抑制导热片除了包含上述的粘合剂树脂、导热性填充剂、无机填料及磁性金属粉之外，也可以根据目的适当包含其他成分。
作为其他成分，可举出例如触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、缓凝剂、微增粘剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等。
（第1散热构件）
如图1所示，本发明的半导体装置1在所述基板10的一个面10a侧的、与所述噪声抑制导热片30相接的位置具备第1散热构件41。
在此，所述第1散热构件41是吸收从所述热源（高频半导体装置20）产生的热量并散发到外部的构件。经由所述噪声抑制导热片30而与所述高频半导体装置20连接，从而使高频半导体装置20产生的热量扩散到外部，能够实现5G通信用天线阵列1的高散热性。
关于所述第1散热构件41的种类没有特别限定，可以根据本发明的5G通信用天线阵列所要求的散热性进行适当选择。可举出例如散热器、冷却器、散热片、散热铁盖（heatspreader）、芯片垫（die pad）、冷却风扇、导热管（heat pipe）、金属盖、机壳等。在这些散热构件之中，从获得更加优异的散热性的观点来看，优选使用散热器、冷却器或散热片。此外，关于构成上述第1散热构件41的材料，从提高导热系数的观点来看，还能够包含铝、铜、不锈钢等金属或石墨等。
（天线）
如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1具备形成在所述基板10的另一个面10b上的至少一个天线50。
在此，所述天线是用于在利用无线的通信环境中收发电波的装置。在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，能够使用用于通常天线阵列的天线，能够根据5G通信用天线阵列所要求的性能进行适当选择。
此外，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中，所述天线50的配置间距P优选相对于通信波长为1/4以上且1以下，更优选为1/4以上且1/2以下。例如，在使用的通信波长为28GHz的情况下，优选使所述天线50的配置间距P为2.5～10mm，更优选为2.5～5mm。另外，在使用的通信波长为24Ghz的情况下，优选为18～75mm，更优选为18～37mm。这是因为能够提高天线阵列的电波辐射特性。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1中的所述天线50的数量没有特别限定，至少有一个即可，能够根据5G通信用天线阵列的规格或所要求的性能进行适当决定。
进而，从提高通信的速度或提高利用效率的观点来看，所述天线50的数量优选为多个（2个以上）。例如，在本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1为MassiveMIMO的情况下，所述天线50的数量可为128个。
（第2散热构件）
如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1在所述基板10的另一个面10b侧具备所述第2散热构件42。
在此，所述第2散热构件42是吸收从热源（天线50）产生的热量并散发到外部的构件。
关于所述第2散热构件42的种类没有特别限定，可以根据本发明的5G通信用天线阵列所要求的散热性进行适当选择。与上述的第1散热构件41同样，可以使用例如散热器、冷却器、散热片、散热铁盖、芯片垫、冷却风扇、导热管、金属盖、机壳等。在这些散热构件之中，从获得优异的散热性且能够实现优异的节省空间特性的观点来看，优选使用散热铁盖。
此外，如图1所示，在所述第2散热构件42之下设置有天线50，但是在所述第2散热构件42与所述天线50之间没有隔着后述的导热片60的情况下，优选以所述第2散热构件42与所述天线50不接触的方式，使所述第2散热构件42与所述天线50的间隔隔开一定程度。对于此时的所述第2散热构件42与所述天线50的间隔没有特别限定，但是优选为500～2000μm左右。
（导热片）
另外，如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1优选在所述至少一个天线50与所述第2散热构件42之间还具备导热片60。经由所述导热片60将所述天线50与所述第2散热构件42连接，从而使所述天线50产生的热量扩散到外部，能够实现5G通信用天线阵列1的高散热性。
在此，导热片60是具有导热性的片状构件。关于所述导热性的性能没有特别限定，基本上可以根据本发明的5G通信用天线阵列所要求的性能进行适当变更。此外，所述导热片60与上述的噪声抑制导热片30不同，不具有噪声抑制效果。这是因为在所述导热片60具有噪声抑制效果的情况下，有可能会降低所述天线50的电波的收发性能。
另外，对所述导热片60的尺寸（沿着片的延伸方向的尺寸（除去片的厚度方向））没有特别限定。例如，如图1所示，能够由具有与所述天线50的尺寸相同的尺寸的多个片构成。另外，如图2所示，也可以增大所述导热片60的尺寸，并对一块所述导热片30形成多个所述天线50。
进而，对所述导热片60的厚度（沿5G通信用天线阵列的各构件层叠方向的厚度）没有特别限定，可以根据所述天线50与第2散热构件42的间隔或5G通信用天线阵列1的尺寸等进行适当变更。
例如，从能够以更高的水平实现散热性的观点来看，优选所述导热片60的厚度为500μm以下，更优选为300μm以下。若所述导热片60的厚度超过500μm，则所述天线50与所述第2散热构件42的距离变长，因此有可能降低导热性。
另外，所述导热片60的热阻优选为300Kmm2/W以下，更优选为35Kmm2/W以下，特别优选为30Kmm2/W以下。这是因为能够将所述天线50产生的热量更有效地传递到所述第2散热构件42，能够进一步提高散热性。此外，所述导热片60的热阻优选为1Kmm2/W以上，更优选为10Kmm2/W以上。通过使所述导热片60的热阻为1Kmm2/W以上，在改变接触热阻的情况下也使热阻的改变比例变少。
另外，所述导热片60优选在表面具有粘着性或粘接性。这是因为能够提高所述导热片60与其他构件（所述天线50、第2散热构件42）的粘接性。
此外，对所述导热片60的表面赋予胶粘性的方法没有特别限定。例如，也可以谋求对构成后述的导热片60的粘合剂树脂进行优化而具有胶粘性，也可以在该导热片60的表面另行设置具有胶粘性的粘接层。
另外，所述导热片60优选具有柔软性。由于能够容易改变所述导热片60的形状，因此提高组装5G通信用天线阵列1时的容易度，并且由于能够跟随所述天线50的表面形状，还能够提高与所述天线50的接合力。对所述导热片60的柔软性没有特别限定，但是优选例如将在动态弹性模量测定中测定的25℃下的储存弹性模量设为50kPa～50MPa的范围。
此外，关于构成所述导热片60的材料，只要具有较高的导热性就没有特别限定。
例如，可以由包含粘合剂树脂、导热性填充剂及其他成分的材料构成所述导热片30。
以下，将记载构成导热片60的材料。
构成所述导热片60的粘合剂树脂是成为导热片的基体材料的树脂成分。对于其种类或含有量，与上述的噪声抑制导热片30的粘合剂树脂同样。
所述导热片60所含有的导热性填充剂是用于提高片的导热性的成分。关于其形状、材料、平均粒径、含有量等，与上述的噪声抑制导热片30的粘合剂树脂同样。
此外，所述导热片60除了包含上述的粘合剂树脂及导热性填充剂之外，也可以根据目的适当包含其他成分。
作为其他成分，可举出例如在上述噪声抑制导热片30之中也进行了说明的无机填料或触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、缓凝剂、微增粘剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等。
此外，所述导热片60并不要求具有高噪声抑制效果，因此优选不含有磁粉，或者含有的情况下也是少量。
（其他构件）
本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1除了具备上述的基板10、高频半导体装置20、噪声抑制导热片30、第1散热构件41、第2散热构件42、天线50及作为优选构件的导热片60之外，还可以适当具备用于通常天线阵列的构件。
例如，如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列1还可以具备壳体构件70。
另外，虽未图示，但也可以根据需要形成用于粘接各构件的粘接层等。
＜5G通信用天线阵列的制造方法＞
关于本发明的5G通信用天线阵列的制造方法，除了将所述噪声抑制导热片30形成在所述至少一个高频半导体装置20之上或之下以外，没有特别限定。
例如，具备这样的工序：如图1所示，在所述噪声抑制导热片30由具有与所述高频半导体装置20的尺寸相同的尺寸的多个片构成的情况下，预先切断所述噪声抑制导热片30，在调整尺寸的基础上，层叠在各个高频半导体装置20，并进行压接。另外，具备这样的工序：如图2所示，在由一块所述噪声抑制导热片30构成的情况下，在基板10上形成全部高频半导体装置20之后，层叠一块所述噪声抑制导热片30层叠，并进行压接。
此外，关于其他工序，可以按照现有的天线阵列的制造工序进行。
另外，还具备这样的工序：在所述天线50与所述第2散热构件42之间具备所述导热片60的情况下，与所述噪声抑制导热片30的形成工序同样，在形成所述天线50之后，将所述导热片60层叠在天线50，并进行压接。
＜天线构造＞
本发明的一个实施方式所涉及的天线构造具备：基板；依次形成在所述基板的一个面的高频半导体装置、噪声抑制导热片及第1散热构件；以及依次形成在所述基板的另一个面的天线及第2散热构件。
在本发明的一个实施方式所涉及的天线构造中，在所述基板的一个面侧设置噪声抑制导热片，从而能够吸收和/或屏蔽成为噪声的电磁波，因此不妨碍利用天线进行的电波的收发，能够抑制串扰的增大。进而，在本发明的一个实施方式所涉及的天线构造中，所述噪声抑制导热片设置在高频半导体装置与第1散热构件之间，因此能够将高频半导体装置产生的热量有效地传递到第1散热构件，能够实现优异的散热性。
此外，本发明中的天线构造是指包含由一个天线构成的天线装置或由多个天线构成的天线阵列等的、具有天线功能的构造体。
另外，关于构成本发明的一个实施方式所涉及的天线构造的各构件，与在上述的本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列中说明的构件同样。
＜噪声抑制导热片＞
本发明的一个实施方式所涉及的噪声抑制导热片是用于5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片。
而且，在本发明中，如图1所示，设置在形成于5G通信用天线阵列1的基板10上的至少一个高频半导体装置20与散热构件（在图1中，第1散热构件41）之间。
本发明的一个实施方式所涉及的噪声抑制导热片30能够吸收和/或屏蔽成为噪声的电磁波，并且导热性优异。因此，在5G通信用天线阵列1中，在高频半导体装置20与散热构件之间使用，从而能够抑制串扰的增大，并且能够提高散热性。因此，本发明的一个实施方式所涉及的噪声抑制导热片30适合用于5G通信用天线阵列。
此外，关于本发明的一个实施方式所涉及的噪声抑制导热片30的构成，与在上述的本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列中说明的噪声抑制导热片同样。
＜导热片＞
本发明的一个实施方式所涉及的导热片是用于5G通信用天线阵列的导热片。
而且，在本发明中，如图1所示，设置在形成于5G通信用天线阵列1的基板10上的至少一个天线50与散热构件（在图1中，第2散热构件42）之间。
本发明的一个实施方式所涉及的导热片60的导热性优异，因此在5G通信用天线阵列1中，在天线50与散热构件之间使用，从而能够提高散热性。因此，本发明的一个实施方式所涉及的导热片60适合使用于5G通信用天线阵列。
此外，关于本发明的一个实施方式所涉及的导热片60的构成，与在上述的本发明的一个实施方式所涉及的5G通信用天线阵列中说明的导热片同样。
（实施例）
接着，基于实施例具体说明本发明。但是，本发明并不受下述实施例的任何限制。
＜实施例1＞
在实施例1中，使用三维电磁场模拟器ANSYS HFSS（Ansys公司制），制作如图1所示的天线阵列的解析模型，并对改变噪声抑制导热片的条件时的串扰抑制效果及散热性进行了评价。
（1）关于天线阵列的串扰抑制效果，除了噪声抑制导热片以外，全部设为同样的条件。以下示出构成天线阵列的各构件的条件。为了模拟天线阵列，制作仅切取天线阵列的两个天线部分的天线阵列的模型，并适用了重复的边界条件。切取的天线部分的模型尺寸为宽度10mm、纵深10mm、高度5mm。
另外，在仅切取两个天线部分的天线阵列的模型中，以两条微带线平行或排列成一条直线的构成进行模拟，并假设为128个天线的天线阵列的大小。
关于基板10，将基板材料设为FR4双面环氧玻璃基板。
关于高频半导体装置20，以宽度55μm、厚度20μm、长度2000μm的微带线进行了模拟。另外，各样品中的高频半导体装置20的输出为5W。
关于第1散热构件41，设为由与天线阵列的模型相同尺寸（宽度20mm、纵深10mm）的铝板构成的散热片。
关于天线50，设置有具有28GHz谐振频率的贴片天线。
关于导热片60，将二液性加成反应型液态硅酮作为树脂粘合剂使用，作为纤维状导热性填充剂，含有15质量％的平均纤维长150μm的沥青类碳纤维。导热片60的尺寸为宽度5mm、纵深5mm、厚度0.5mm，热阻为40Kmm2/W。
关于第2散热构件42，设为由与天线阵列的模型相同尺寸的氮化铝构成散热铁盖。
关于壳体构件70，采用了树脂制的壳体。
（2）使用于天线阵列的各解析模型的噪声抑制导热片的构成如下。
比较例1－1：将空气作为噪声抑制导热片。即，不使用噪声抑制导热片30，在高频半导体装置20与第1散热构件41之间设置了500μm的间隔。
比较例1－2：将含有85质量％的磁粉的绝缘性的片作为噪声抑制导热片30使用。片的厚度为500μm，热阻为300Kmm2/W。
比较例1－3：将由电介质（相对介电常数4）构成的片作为噪声抑制导热片30使用。片的厚度为500μm，热阻为200Kmm2/W。
发明例1－1：将含有6质量％的纤维状导热性填充剂（平均纤维长200μm的沥青类碳纤维）、含有85质量％的磁粉的片作为噪声抑制导热片30使用。片的厚度为500μm，热阻为40Kmm2/W。
（串扰抑制效果的评价）
通过测定两个微带线间的传输特性，进行天线阵列的各解析模型的串扰抑制效果的评价。将当作一个高频半导体装置的微带线两端的端子，沿着模型的长度方向分别设为端口1及端口2，将另一个也同样设为端口3及端口4，算出了各解析模型中预计的近端串扰（S31）的量。图3中示出算出的S31。
由图3的结果，确认了包括在本发明的范围之内的发明例1－1的解析模型及不使用噪声抑制导热片30的比较例1－1的解析模型，具有良好的串扰抑制效果。
（散热性的评价）
关于天线阵列的各解析模型的散热性的评价，在温度为25℃的条件下算出了稳定状态后预测的高频半导体装置20的表面温度。表1中示出算出的表面温度。
[表1]
比较例1-1 比较例1-2 比较例1-3 发明例1-1
高频半导体装置的表面温度（℃） 99.9 69.6 65.9 57.7
由表1的结果可知，包括在本发明的范围内的发明例1－1的解析模型具有最好的散热性。另一方面，关于不使用噪声抑制导热片30的比较例1－1的解析模型，知晓其高频半导体装置20的表面温度变高，没有获得散热性。
＜实施例2＞
实施例2中，在与实施例1同样的条件下，使用所述三维电磁场模拟器，制作如图1所示的天线阵列的解析模型，并评价了改变噪声抑制导热片的介电常数时的串扰抑制效果。
（1）关于天线阵列的各解析模型，除了噪声抑制导热片的条件以外，全部设为同样的条件，条件如实施例1中记载那样。
（2）使用于天线阵列的各解析模型的噪声抑制导热片的介电常数及导磁率如下。此外，样品1及2，除噪声抑制导热片的介电常数以外的条件全部相同。
样品2－1：将介电常数10、导磁率5的片作为噪声抑制导热片30使用。
样品2－2：将介电常数20、导磁率5的片作为噪声抑制导热片30使用。
而且，关于对串扰抑制效果的评价，通过电磁场解析软件（ANSYS、HFSS）算出了在10GHz、20GHz、40GHz、60GHz下的各解析模型中预计的近端串扰（S31）的量。在图4（a）～（d）示出了在10GHz、20GHz、40GHz、60GHz算出的S31。
由图4（a）～（d）的结果可知，在任何频段中噪声抑制导热片30的介电常数为20的样品2－2都获得更高的串扰抑制效果。
＜实施例3＞
实施例3中，在与实施例1同样的条件下，使用所述三维电磁场模拟器，制作如图1所示的天线阵列的解析模型，并评价了改变噪声抑制导热片的介电常数时的串扰抑制效果。
（1）关于天线阵列的各解析模型，除了噪声抑制导热片的条件以外，全部设为相同样条件，各条件如实施例1中记载那样。
（2）使用于天线阵列的各解析模型的噪声抑制导热片的介电常数及导磁率如下。此外，样品1及2，除噪声抑制导热片的介电常数以外的条件全部相同。
样品3－1：将介电常数10、导磁率5的片作为噪声抑制导热片30使用。
样品3－2：将介电常数10、导磁率1的片作为噪声抑制导热片30使用。
而且，关于对串扰抑制效果的评价，通过电磁场解析软件（ANSYS、HFSS）算出了在28GHz下的各解析模型中预计的近端串扰（S31）的量。在图5示出了算出的S31。
由图5的结果可知，噪声抑制导热片30的导磁率高的样品3－1获得更高的串扰抑制效果。
产业上的可利用性
依据本发明，能够提供具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造。另外，依据本发明，能够提供适合使用于具有优异的散热性及串扰抑制效果的5G通信用天线阵列及天线构造的噪声抑制导热片及导热片。
（标号说明）
1 5G通信用天线阵列；10 基板；10a 基板的一个面；10b 基板的另一个面；20 高频半导体装置；30 噪声抑制导热片；41 第1散热构件；42 第2散热构件；50 天线；60 导热片；70 壳体构件；P 天线的配置间距。

Claims (11)

1.一种5G通信用天线阵列，其特征在于，具备：
基板；
依次形成在所述基板的一个面的至少一个高频半导体装置、噪声抑制导热片及第1散热构件；以及
依次形成在所述基板的另一个面的至少一个天线及第2散热构件。
2.根据权利要求1所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
在所述至少一个天线与所述第2散热构件之间还具备导热片。
3.根据权利要求1或2所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述噪声抑制导热片包含磁粉。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述噪声抑制导热片包含碳纤维。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述噪声抑制导热片的介电常数为20以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述噪声抑制导热片的导磁率超过1。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述噪声抑制导热片的热阻为300Kmm2/W以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的5G通信用天线阵列，其特征在于，
所述5G通信用天线阵列使用于Massive MIMO。
9.一种天线构造，其特征在于，具备：
基板；
依次形成在所述基板的一个面的高频半导体装置、噪声抑制导热片及第1散热构件；以及
依次形成在所述基板的另一个面的天线及第2散热构件。
10.一种使用于5G通信用天线阵列的噪声抑制导热片，其特征在于，
所述噪声抑制导热片设置于形成在基板上的至少一个高频半导体装置与散热构件之间。
11.一种使用于5G通信用天线阵列的导热片，其特征在于，
所述导热片设置于形成在基板上的至少一个天线与散热构件之间。
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