JP2001230558A - 炭素繊維を含むアルミニウム筐体 - Google Patents
炭素繊維を含むアルミニウム筐体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 様々な熱膨張率の部品を筐体に実装する場
合、部品と筐体との間の熱膨張率の差で発生する熱応力
により、部品や接合部にクラックが発生する、部品や筐
体が変形する、等の問題がある。従来、弾性率が小さな
接合材を用いたり、膨張係数が筐体と部品の中間の緩和
材をサンドイッチすることで熱応力を抑制する方法が採
られてきた。この場合、クラックの発生や変形を十分に
抑制することはできない、中間緩和材を使用することで
接合層が増え、熱抵抗の増加につながる、製造工程が増
える等の問題が生じていた。 【解決手段】 厚さ方向に炭素繊維密度を連続的に変化
させた炭素繊維強化アルミニウムを筐体１ａ〜１ｃの材
料とする。実装部品２ａ，２ｂを熱膨張率に合わせた高
さに実装することで部品と筐体の膨張係数のマッチング
をとり、熱応力を緩和する。炭素繊維の含有率を３５％
〜０％まで調整することにより、線膨張係数は４〜２４
ｐｐｍ／℃まで傾斜を持たせることが可能である。
合、部品と筐体との間の熱膨張率の差で発生する熱応力
により、部品や接合部にクラックが発生する、部品や筐
体が変形する、等の問題がある。従来、弾性率が小さな
接合材を用いたり、膨張係数が筐体と部品の中間の緩和
材をサンドイッチすることで熱応力を抑制する方法が採
られてきた。この場合、クラックの発生や変形を十分に
抑制することはできない、中間緩和材を使用することで
接合層が増え、熱抵抗の増加につながる、製造工程が増
える等の問題が生じていた。 【解決手段】 厚さ方向に炭素繊維密度を連続的に変化
させた炭素繊維強化アルミニウムを筐体１ａ〜１ｃの材
料とする。実装部品２ａ，２ｂを熱膨張率に合わせた高
さに実装することで部品と筐体の膨張係数のマッチング
をとり、熱応力を緩和する。炭素繊維の含有率を３５％
〜０％まで調整することにより、線膨張係数は４〜２４
ｐｐｍ／℃まで傾斜を持たせることが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電子部品を実装す
る筐体、パッケージであって、電子部品との間の熱応力
を緩和するものに関する。
る筐体、パッケージであって、電子部品との間の熱応力
を緩和するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は筐体と電子部品との間に低弾性率
の接合材を用いて熱応力を緩和する従来の技術の一例を
示す断面図である。図において、５はアルミニウム（線
膨張係数：２４ｐｐｍ／℃）等の金属でできた筐体であ
る。筐体に実装する部品２ａ，２ｂがマイクロ波集積回
路を含むマイクロ波回路の場合は、これらの部品は、Ｉ
Ｃ基板材料であるガリウム砒素ＧａＡｓ（線膨張係数：
６ｐｐｍ／℃）、ＩＣ基板からの発熱を放熱する材料と
して銅タングステン（線膨張係数：６〜８ｐｐｍ／℃）
やコバール（線膨張係数：５〜６ｐｐｍ／℃）、ＩＣパ
ッケージ材料であるセラミック（線膨張係数：４〜７ｐ
ｐｍ／℃）、回路を形成する有機基板（線膨張係数：１
４〜１７ｐｐｍ／℃）等筐体５に比べて熱膨張率が小さ
い材質で構成されている。線膨張係数は２ａ＜２ｂの関
係にある。６は接着材等の弾性率の低い接合材である。
の接合材を用いて熱応力を緩和する従来の技術の一例を
示す断面図である。図において、５はアルミニウム（線
膨張係数：２４ｐｐｍ／℃）等の金属でできた筐体であ
る。筐体に実装する部品２ａ，２ｂがマイクロ波集積回
路を含むマイクロ波回路の場合は、これらの部品は、Ｉ
Ｃ基板材料であるガリウム砒素ＧａＡｓ（線膨張係数：
６ｐｐｍ／℃）、ＩＣ基板からの発熱を放熱する材料と
して銅タングステン（線膨張係数：６〜８ｐｐｍ／℃）
やコバール（線膨張係数：５〜６ｐｐｍ／℃）、ＩＣパ
ッケージ材料であるセラミック（線膨張係数：４〜７ｐ
ｐｍ／℃）、回路を形成する有機基板（線膨張係数：１
４〜１７ｐｐｍ／℃）等筐体５に比べて熱膨張率が小さ
い材質で構成されている。線膨張係数は２ａ＜２ｂの関
係にある。６は接着材等の弾性率の低い接合材である。
【０００３】図６は熱膨張率が筐体と部品の中間の材料
をサンドイッチし熱応力を緩和する場合の断面図であ
る。図において７はステンレス，ＣＦ／Ａｌ（炭素繊維
を含むアルミニウム），シリコン・アルミ合金（線膨張
係数：１０〜１４ｐｐｍ／℃）等の熱膨張率が筐体と部
品の中間の材料である。
をサンドイッチし熱応力を緩和する場合の断面図であ
る。図において７はステンレス，ＣＦ／Ａｌ（炭素繊維
を含むアルミニウム），シリコン・アルミ合金（線膨張
係数：１０〜１４ｐｐｍ／℃）等の熱膨張率が筐体と部
品の中間の材料である。
【０００４】熱膨張率の異なる部品と筐体を接合した場
合、温度差が生じる環境下において部品端部にかかる熱
応力は次式（１）であらわされる。 σ＝ｋ・（αｂ−αｐ）・Δｔ・（Ｅａ・Ｅｂ・Ｌｐ／Ｄａ）1/2 （１） ここで、ｋは幾何係数、Δｔは温度差、αｂは筐体の線
膨張係数、αｐは部品の線膨張係数、Ｅａは接合材の縦
弾性係数、Ｅｂは筐体の縦弾性係数、Ｌｐは部品の長
さ、Ｄａは接合材の厚さである。上式から明らかなよう
に、熱応力の発生を防ぐには部品と筐体の線膨張係数の
マッチングをとることが最も効果的である。
合、温度差が生じる環境下において部品端部にかかる熱
応力は次式（１）であらわされる。 σ＝ｋ・（αｂ−αｐ）・Δｔ・（Ｅａ・Ｅｂ・Ｌｐ／Ｄａ）1/2 （１） ここで、ｋは幾何係数、Δｔは温度差、αｂは筐体の線
膨張係数、αｐは部品の線膨張係数、Ｅａは接合材の縦
弾性係数、Ｅｂは筐体の縦弾性係数、Ｌｐは部品の長
さ、Ｄａは接合材の厚さである。上式から明らかなよう
に、熱応力の発生を防ぐには部品と筐体の線膨張係数の
マッチングをとることが最も効果的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】昨今電子デバイス製品
は、小型・軽量・高密度実装化が進み，筐体材料は軽量
かつ放熱性を兼ね備えた材料が主流になっている。例え
ば、アルミニウム合金等である。また、複数個の電子部
品をセラミック等でできたパッケージに収納しコンポー
ネント化する。そのパッケージを筐体上に実装するとい
ったことが行われる。この場合、製品全体は小型化して
もパッケージの長さは電子部品単体に比べ大きくなる。
上式からわかるように、熱応力も大きくなる。そこで、
弾性率が小さな接合材等を用い熱応力を抑制する方法が
採られてきた。この場合、熱応力の緩和が十分ではな
く、接合部にクラックが入ったり筐体が変形するなどの
不具合が発生する。あるいは、中間緩和材を使用するこ
とでクラック等の発生を抑制すると中間緩和材を使用す
ることで接合層が増え、熱抵抗の増加につながる、製造
工程が増える等の問題も発生する。
は、小型・軽量・高密度実装化が進み，筐体材料は軽量
かつ放熱性を兼ね備えた材料が主流になっている。例え
ば、アルミニウム合金等である。また、複数個の電子部
品をセラミック等でできたパッケージに収納しコンポー
ネント化する。そのパッケージを筐体上に実装するとい
ったことが行われる。この場合、製品全体は小型化して
もパッケージの長さは電子部品単体に比べ大きくなる。
上式からわかるように、熱応力も大きくなる。そこで、
弾性率が小さな接合材等を用い熱応力を抑制する方法が
採られてきた。この場合、熱応力の緩和が十分ではな
く、接合部にクラックが入ったり筐体が変形するなどの
不具合が発生する。あるいは、中間緩和材を使用するこ
とでクラック等の発生を抑制すると中間緩和材を使用す
ることで接合層が増え、熱抵抗の増加につながる、製造
工程が増える等の問題も発生する。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、熱膨張係数を筐体の厚さ方向に
連続的に変化させることで線膨張係数のマッチングをと
り、熱応力を緩和することを目的とする。
ためになされたもので、熱膨張係数を筐体の厚さ方向に
連続的に変化させることで線膨張係数のマッチングをと
り、熱応力を緩和することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、筐体材料と
して炭素繊維を含むアルミニウムを採用する。そして、
炭素繊維の含有率を変化させることにより熱膨張係数を
厚み方向に変化させ、部品実装面において線膨張係数の
異なる複数の部品の熱膨張係数に近付けるものである
（請求項１）。また、熱膨張係数の異なる部品を実装す
る場合、筐体の熱膨張係数を実装面に向って次第に大き
くなるよう炭素繊維の含有率を変化させ、厚みの厚い部
分に熱膨張係数の大なる部品を実装し、厚みの薄い部分
に熱膨張係数の小なる部品を実装する（請求項２）。ま
た、熱膨張係数の異なる部品を実装する場合、筐体の熱
膨張係数を実装面に向って次第に小さくなるよう炭素繊
維の含有率を変化させ、厚い部分に熱膨張係数の小さな
部品を実装し、薄い部分に熱膨張係数の大きな部品を実
装する（請求項３）。
して炭素繊維を含むアルミニウムを採用する。そして、
炭素繊維の含有率を変化させることにより熱膨張係数を
厚み方向に変化させ、部品実装面において線膨張係数の
異なる複数の部品の熱膨張係数に近付けるものである
（請求項１）。また、熱膨張係数の異なる部品を実装す
る場合、筐体の熱膨張係数を実装面に向って次第に大き
くなるよう炭素繊維の含有率を変化させ、厚みの厚い部
分に熱膨張係数の大なる部品を実装し、厚みの薄い部分
に熱膨張係数の小なる部品を実装する（請求項２）。ま
た、熱膨張係数の異なる部品を実装する場合、筐体の熱
膨張係数を実装面に向って次第に小さくなるよう炭素繊
維の含有率を変化させ、厚い部分に熱膨張係数の小さな
部品を実装し、薄い部分に熱膨張係数の大きな部品を実
装する（請求項３）。
【０００８】
【発明の実施の形態】ＣＦ／Ａｌ（炭素繊維を含有する
アルミニウム）において、炭素繊維を一方向に並べた場
合、繊維に平行な方向の線膨張係数は次式（２）であら
わされる。 α＝｛αｃ・Ｅｃ・Ｖｃ＋αＡ・ＥＡ・（１−Ｖｃ）｝／｛Ｅｃ・Ｖｃ＋ＥＡ ・（１−Ｖｃ）｝ （２） ここで、αｃは炭素繊維の線膨張係数、Ｅｃは炭素繊維
の縦弾性係数、Ｖｃは炭素繊維の体積含有率、αＡはア
ルミニウムの線膨張係数、ＥＡはアルミニウムの縦弾性
係数である。
アルミニウム）において、炭素繊維を一方向に並べた場
合、繊維に平行な方向の線膨張係数は次式（２）であら
わされる。 α＝｛αｃ・Ｅｃ・Ｖｃ＋αＡ・ＥＡ・（１−Ｖｃ）｝／｛Ｅｃ・Ｖｃ＋ＥＡ ・（１−Ｖｃ）｝ （２） ここで、αｃは炭素繊維の線膨張係数、Ｅｃは炭素繊維
の縦弾性係数、Ｖｃは炭素繊維の体積含有率、αＡはア
ルミニウムの線膨張係数、ＥＡはアルミニウムの縦弾性
係数である。
【０００９】一般的なＣＦ／Ａｌ（炭素繊維含有アルミ
ニウム）の製造方法は、以下の方法である。炭素繊維を
２次元的に編んでそれらを重ねたものにマトリックス材
としてアルミニウムを流し込む。短く切断した炭素繊維
を２次元（または３次元）的にランダムに配向し、結合
剤にて固着して、その中にアルミニウムを流し込む。線
膨張係数を連続的に変化させたＣＦ／Ａｌを造るには以
下の方法を用いる（特開平２−１１９２９９号公報）。
各層毎に密度を変化させた炭素繊維の編物を重ね、そこ
にアルミニウムを流し込む。短く切った炭素繊維の体積
含有量を変化させた薄い層毎に固め、これを重ねる。そ
こにアルミニウムを流し込む。
ニウム）の製造方法は、以下の方法である。炭素繊維を
２次元的に編んでそれらを重ねたものにマトリックス材
としてアルミニウムを流し込む。短く切断した炭素繊維
を２次元（または３次元）的にランダムに配向し、結合
剤にて固着して、その中にアルミニウムを流し込む。線
膨張係数を連続的に変化させたＣＦ／Ａｌを造るには以
下の方法を用いる（特開平２−１１９２９９号公報）。
各層毎に密度を変化させた炭素繊維の編物を重ね、そこ
にアルミニウムを流し込む。短く切った炭素繊維の体積
含有量を変化させた薄い層毎に固め、これを重ねる。そ
こにアルミニウムを流し込む。
【００１０】例えばαｃ＝−１．０ｐｐｍ／℃，Ｅｃ＝
６００ＧＰａの炭素繊維を用いたとする（三菱化学製Ｄ
ＩＡＬＥＡＤ Ｋ７３５１Ｍ）。α４＝２４ｐｐｍ／
℃，ＥＡ＝７０ＧＰａ（ギガパスカル：１０9 Ｐａ）な
ので、炭素繊維の体積含有率を３５％〜０％まで調整す
ることにより、線膨張係数は４〜２４ｐｐｍ／℃まで傾
斜を持たせることが可能である。
６００ＧＰａの炭素繊維を用いたとする（三菱化学製Ｄ
ＩＡＬＥＡＤ Ｋ７３５１Ｍ）。α４＝２４ｐｐｍ／
℃，ＥＡ＝７０ＧＰａ（ギガパスカル：１０9 Ｐａ）な
ので、炭素繊維の体積含有率を３５％〜０％まで調整す
ることにより、線膨張係数は４〜２４ｐｐｍ／℃まで傾
斜を持たせることが可能である。
【００１１】炭素繊維の体積含有率を変化させることに
より筐体の線膨張係数を部品のそれに近付ける程度につ
いては、筐体と部品との線膨張係数の差αｂ−αｐを筐
体がアルミニウム１００％の場合に比し１／２以下にす
れば式（１）により熱応力も１／２以下となり十分な効
果が得られる。
より筐体の線膨張係数を部品のそれに近付ける程度につ
いては、筐体と部品との線膨張係数の差αｂ−αｐを筐
体がアルミニウム１００％の場合に比し１／２以下にす
れば式（１）により熱応力も１／２以下となり十分な効
果が得られる。
【００１２】実施の形態１．以下、この発明の実施の形
態１を図について説明する。図１において、１ａは本発
明のＣＦ／Ａｌ筐体（膨張係数が厚み方向に下から上へ
大きくなる場合）、２ａ，２ｂは線膨張係数がαＡ＞２
ａ＞２ｂの関係にある部品、３ａははんだ、接着剤等の
接合材である。部品２ａは線膨張係数が４．５ｐｐｍ／
℃の窒化アルミニウムパッケージ、部品２ｂは線膨張係
数が７．０ｐｐｍ／℃のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板である。
態１を図について説明する。図１において、１ａは本発
明のＣＦ／Ａｌ筐体（膨張係数が厚み方向に下から上へ
大きくなる場合）、２ａ，２ｂは線膨張係数がαＡ＞２
ａ＞２ｂの関係にある部品、３ａははんだ、接着剤等の
接合材である。部品２ａは線膨張係数が４．５ｐｐｍ／
℃の窒化アルミニウムパッケージ、部品２ｂは線膨張係
数が７．０ｐｐｍ／℃のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板である。
【００１３】筐体１ａの薄い部分の実装面には線膨張係
数が小さな部品２ａが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは
線膨張係数が約４．５ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率
約３０％）に形成され、部品２ａの線膨張係数とマッチ
ングする。筐体１ａの厚い部分には線膨張係数が大きな
部品２ｂが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは線膨張係数
が約７ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約２０％）に形
成され、部品２ｂの線膨張係数とマッチングする。ＣＦ
／Ａｌの線膨張係数は最大の部分（図の最上部）では約
２４ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約０％）である。
数が小さな部品２ａが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは
線膨張係数が約４．５ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率
約３０％）に形成され、部品２ａの線膨張係数とマッチ
ングする。筐体１ａの厚い部分には線膨張係数が大きな
部品２ｂが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは線膨張係数
が約７ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約２０％）に形
成され、部品２ｂの線膨張係数とマッチングする。ＣＦ
／Ａｌの線膨張係数は最大の部分（図の最上部）では約
２４ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約０％）である。
【００１４】熱応力の緩和の程度について説明する。部
品２ａ，２ｂの直下では、線膨張係数のマッチングをと
った場合、熱応力はほぼ０になる。完全にマッチングが
とれなかった場合、例えば、２ａの直下で０．５ｐｐｍ
／℃の膨張係数のずれが生じた場合を計算する。従来技
術では、筐体をαｂ＝１４ｐｐｍ／℃（Ａｌ／Ｓｉ）、
Δｔ＝１８０℃（接着剤の加熱硬化温度１２５℃→使用
環境−５５℃） αｐ＝４．５ｐｐｍ／℃、Ｅａ＝０．００６ＧＰａ（シ
リコーン導電性接着剤）、Ｅｂ＝３４０ＧＰａ、Ｌｐ＝
０．０５ｍ、Ｄａ＝３０×１０-6ｍとすると σ＝ｋ×（１４−４．５）×１８０×（０．００６×３
４０×０．０５／（３０×１０-6））1/2 ≒１０5 ｋＧ
Ｐａ となる。本実施の形態のＣＦ／Ａｌを用いると、 σ＝ｋ×（５−４．５）×１８０×（０．００６×３４
０×０．０５／（３０×１０-6））1/2 ≒５×１０3 ｋ
ＧＰａ と１／２０程度に減少できる。
品２ａ，２ｂの直下では、線膨張係数のマッチングをと
った場合、熱応力はほぼ０になる。完全にマッチングが
とれなかった場合、例えば、２ａの直下で０．５ｐｐｍ
／℃の膨張係数のずれが生じた場合を計算する。従来技
術では、筐体をαｂ＝１４ｐｐｍ／℃（Ａｌ／Ｓｉ）、
Δｔ＝１８０℃（接着剤の加熱硬化温度１２５℃→使用
環境−５５℃） αｐ＝４．５ｐｐｍ／℃、Ｅａ＝０．００６ＧＰａ（シ
リコーン導電性接着剤）、Ｅｂ＝３４０ＧＰａ、Ｌｐ＝
０．０５ｍ、Ｄａ＝３０×１０-6ｍとすると σ＝ｋ×（１４−４．５）×１８０×（０．００６×３
４０×０．０５／（３０×１０-6））1/2 ≒１０5 ｋＧ
Ｐａ となる。本実施の形態のＣＦ／Ａｌを用いると、 σ＝ｋ×（５−４．５）×１８０×（０．００６×３４
０×０．０５／（３０×１０-6））1/2 ≒５×１０3 ｋ
ＧＰａ と１／２０程度に減少できる。
【００１５】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
示す断面図である。図２において、１ｂは本発明のＣＦ
／Ａｌ筐体（膨張係数が下から上へ小さくなる場合）で
ある。図２は線膨張係数の大きい部品の方が背の高い場
合に適した構造である。マイクロ波への応用、特に高周
波の場合部品表面（伝送線路配線面）の高さが電気性能
に大きく影響することがある。筐体を線膨張係数の大小
が反対の関係で使用することで、部品間の段差を調整す
ることも可能である。部品２ａは、線膨張係数が約５ｐ
ｐｍ／℃のコバールベース部品、部品２ｂは線膨張係数
が７．０ｐｐｍ／℃のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板である。
示す断面図である。図２において、１ｂは本発明のＣＦ
／Ａｌ筐体（膨張係数が下から上へ小さくなる場合）で
ある。図２は線膨張係数の大きい部品の方が背の高い場
合に適した構造である。マイクロ波への応用、特に高周
波の場合部品表面（伝送線路配線面）の高さが電気性能
に大きく影響することがある。筐体を線膨張係数の大小
が反対の関係で使用することで、部品間の段差を調整す
ることも可能である。部品２ａは、線膨張係数が約５ｐ
ｐｍ／℃のコバールベース部品、部品２ｂは線膨張係数
が７．０ｐｐｍ／℃のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板である。
【００１６】筐体を構成する炭素繊維含有アルミニウム
（ＣＦ／Ａｌ）は、図の下から上へ厚み方向に炭素繊維
の体積含有率が次第に増加する（線膨張係数が小さくな
る）ように形成される。筐体の薄い部分には背が高く線
膨張係数が大きな部品２ｂが実装され、実装面のＣＦ／
Ａｌは線膨張係数が約７ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有
率約２０％）に形成され、部品２ｂの線膨張係数とマッ
チングする。筐体の厚い部分には線膨張係数が小さな部
品２ａが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは線膨張係数が
約５ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約２７％）に形成
され、部品２ａの線膨張係数とマッチングする。筐体と
部品の熱膨張係数が部品実装面でマッチングするので、
部品２ａ，２ｂの直下での熱応力はほぼ零となる。
（ＣＦ／Ａｌ）は、図の下から上へ厚み方向に炭素繊維
の体積含有率が次第に増加する（線膨張係数が小さくな
る）ように形成される。筐体の薄い部分には背が高く線
膨張係数が大きな部品２ｂが実装され、実装面のＣＦ／
Ａｌは線膨張係数が約７ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有
率約２０％）に形成され、部品２ｂの線膨張係数とマッ
チングする。筐体の厚い部分には線膨張係数が小さな部
品２ａが実装され、実装面のＣＦ／Ａｌは線膨張係数が
約５ｐｐｍ／℃（炭素繊維体積含有率約２７％）に形成
され、部品２ａの線膨張係数とマッチングする。筐体と
部品の熱膨張係数が部品実装面でマッチングするので、
部品２ａ，２ｂの直下での熱応力はほぼ零となる。
【００１７】線膨張係数の小さい部品の方が背が高い場
合は、実施の形態１のように筐体の線膨張係数を厚み方
向に部品実装面へ次第に大きくなるようにし、線膨張係
数の大きい部品の方が背が高い場合は、実施の形態２の
ように筐体の線膨張係数を厚み方向に部品実装面へ次第
に小さくなるようにすると、部品間の背の高さの差を調
整して実装できる。
合は、実施の形態１のように筐体の線膨張係数を厚み方
向に部品実装面へ次第に大きくなるようにし、線膨張係
数の大きい部品の方が背が高い場合は、実施の形態２の
ように筐体の線膨張係数を厚み方向に部品実装面へ次第
に小さくなるようにすると、部品間の背の高さの差を調
整して実装できる。
【００１８】実施の形態３．この発明の実施の形態３を
示す断面図である。図３において、４は筐体内部の保護
カバーを示す。通常、筐体のカバーには、アルミニウム
合金材等が用いられることが多い。筐体壁面高さでアル
ミニウム１００％になるように配合することで、筐体の
カバー接合部分に熱膨張係数を合わせることも可能であ
る。３ｂは接合材である。アルミニウムの保護カバー４
を接合材３ｂで筐体に接合すること以外は実施の形態１
と同様である。
示す断面図である。図３において、４は筐体内部の保護
カバーを示す。通常、筐体のカバーには、アルミニウム
合金材等が用いられることが多い。筐体壁面高さでアル
ミニウム１００％になるように配合することで、筐体の
カバー接合部分に熱膨張係数を合わせることも可能であ
る。３ｂは接合材である。アルミニウムの保護カバー４
を接合材３ｂで筐体に接合すること以外は実施の形態１
と同様である。
【００１９】実施の形態４．この発明の実施の形態４を
示す断面図である。図４において１ｃは本発明のＣＦ／
Ａｌ筐体（膨張係数が中央付近を起点にして両側へ大き
くなる場合）である。発明の実施の形態１〜３では、片
側へ熱膨張率を連続的に変化させたが、材料の中間点を
基点にし両側への密度変化をつけることにより、両面実
装が可能になる。２ａは線膨張係数が７．０ｐｐｍ／℃
のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板、２ｂは線膨
張係数が１６ｐｐｍ／℃の有機基板、３ｂは接合材、４
はアルミニウムの保護カバーである。
示す断面図である。図４において１ｃは本発明のＣＦ／
Ａｌ筐体（膨張係数が中央付近を起点にして両側へ大き
くなる場合）である。発明の実施の形態１〜３では、片
側へ熱膨張率を連続的に変化させたが、材料の中間点を
基点にし両側への密度変化をつけることにより、両面実
装が可能になる。２ａは線膨張係数が７．０ｐｐｍ／℃
のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板、２ｂは線膨
張係数が１６ｐｐｍ／℃の有機基板、３ｂは接合材、４
はアルミニウムの保護カバーである。
【００２０】筐体を構成するＣＦ／Ａｌは、中央部分で
線膨張係数が最も小さく、部品実装面へ向けて図の上下
方向へ次第に炭素繊維体積含有率を減少させて線膨張係
数を大きくしており、部品２ａを実装する面での線膨張
係数は約７ｐｐｍ／℃に、部品２ｂを実装する面での線
膨張係数は約１６ｐｐｍ／℃に形成されている。これに
より部品と筐体は実装面において熱膨張係数のマッチン
グがとれており、部品実装面での熱応力はほぼ零とな
る。
線膨張係数が最も小さく、部品実装面へ向けて図の上下
方向へ次第に炭素繊維体積含有率を減少させて線膨張係
数を大きくしており、部品２ａを実装する面での線膨張
係数は約７ｐｐｍ／℃に、部品２ｂを実装する面での線
膨張係数は約１６ｐｐｍ／℃に形成されている。これに
より部品と筐体は実装面において熱膨張係数のマッチン
グがとれており、部品実装面での熱応力はほぼ零とな
る。
【００２１】以上では本発明に係る筐体をマイクロ波部
品を実装する場合について説明したが、使用周波数がマ
イクロ波より低い一般電子部品を実装する場合にも適用
できる。即ち、一般電子部品の線膨張係数が上記実施の
形態１〜４の部品と同程度であれば本発明の筐体に実装
して熱応力を減少させることができることは明らかであ
る。発明者は、炭素繊維体積含有率を３５％〜０％の範
囲で調整することにより、筐体の線膨張係数を４〜２４
ｐｐｍ／℃の範囲で変えることができた。この発明はこ
の範囲の線膨張係数を持つ一般電子部品を実装する場合
にも適用できる。
品を実装する場合について説明したが、使用周波数がマ
イクロ波より低い一般電子部品を実装する場合にも適用
できる。即ち、一般電子部品の線膨張係数が上記実施の
形態１〜４の部品と同程度であれば本発明の筐体に実装
して熱応力を減少させることができることは明らかであ
る。発明者は、炭素繊維体積含有率を３５％〜０％の範
囲で調整することにより、筐体の線膨張係数を４〜２４
ｐｐｍ／℃の範囲で変えることができた。この発明はこ
の範囲の線膨張係数を持つ一般電子部品を実装する場合
にも適用できる。
【００２２】
【発明の効果】この発明に係る炭素繊維を含むアルミニ
ウム筐体は、炭素繊維の含有率を変化させることにより
線膨張係数を厚み方向に変化させ、部品を実装する面に
おいて線膨張係数の異なる複数の部品の線膨張係数に近
付けたので、実装面において、複数の部品と筐体の熱膨
張係数のマッチングをとることができ、熱応力を著しく
緩和できる。それにより製品の信頼性も高くできる。
ウム筐体は、炭素繊維の含有率を変化させることにより
線膨張係数を厚み方向に変化させ、部品を実装する面に
おいて線膨張係数の異なる複数の部品の線膨張係数に近
付けたので、実装面において、複数の部品と筐体の熱膨
張係数のマッチングをとることができ、熱応力を著しく
緩和できる。それにより製品の信頼性も高くできる。
【図１】 この発明に係る筐体の実施の形態１を示す断
面図である。
面図である。
【図２】 この発明に係る筐体の実施の形態２を示す断
面図である。
面図である。
【図３】 この発明に係る筐体の実施の形態３を示す断
面図である。
面図である。
【図４】 この発明に係る筐体の実施の形態４を示す断
面図である。
面図である。
【図５】 従来のパッケージ、筐体上に応力緩和型の接
合材を用いて実装した場合の電子機器の断面図である。
合材を用いて実装した場合の電子機器の断面図である。
【図６】 従来のパッケージ、筐体上に応力緩和材をサ
ンドイッチして実装した場合の電子機器の断面図であ
る。
ンドイッチして実装した場合の電子機器の断面図であ
る。
１ａ 筐体 １ｂ 筐体 １ｃ 筐体 ２ａ 部品 ２ｂ 部品 ３ａ 接合材 ３ｂ 接合材 ４ 保護カバー
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウムに対する炭素繊維の含有率
を変化させることにより線膨張係数を厚み方向に変化さ
せ、部品実装面において線膨張係数の異なる複数の部品
の線膨張係数に近付けたことを特徴とする炭素繊維を含
むアルミニウム筐体。 - 【請求項２】 筐体の線膨張係数を部品実装面に向って
次第に大きくして、厚みの大なる部分に線膨張係数の大
なる部品を、厚みの小なる部分に線膨張係数の小なる部
品を実装した請求項１に記載の炭素繊維を含むアルミニ
ウム筐体。 - 【請求項３】 筐体の線膨張係数を部品実装面に向って
次第に小さくして、厚みの厚い部分に線膨張係数の小な
る部品を、厚みの薄い部分に線膨張係数の大なる部品を
実装した請求項１に記載の炭素繊維を含むアルミニウム
筐体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000035360A JP2001230558A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 炭素繊維を含むアルミニウム筐体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000035360A JP2001230558A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 炭素繊維を含むアルミニウム筐体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230558A true JP2001230558A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18559573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000035360A Pending JP2001230558A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 炭素繊維を含むアルミニウム筐体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001230558A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019787A1 (ja) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Pioneer Corporation | 有機半導体装置用樹脂基板 |
| CN102403184A (zh) * | 2010-09-16 | 2012-04-04 | 株式会社岛津制作所 | 飞行时间质谱仪 |
| WO2017135071A1 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
| JP2021119740A (ja) * | 2019-08-23 | 2021-08-12 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
-
2000
- 2000-02-14 JP JP2000035360A patent/JP2001230558A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019787A1 (ja) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Pioneer Corporation | 有機半導体装置用樹脂基板 |
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| CN108702102A (zh) * | 2016-02-05 | 2018-10-23 | 株式会社电装 | 电力转换装置 |
| US10524375B2 (en) | 2016-02-05 | 2019-12-31 | Denso Corporation | Electric power converter |
| CN108702102B (zh) * | 2016-02-05 | 2021-04-27 | 株式会社电装 | 电力转换装置 |
| CN113114054A (zh) * | 2016-02-05 | 2021-07-13 | 株式会社电装 | 电力转换装置 |
| CN113114054B (zh) * | 2016-02-05 | 2023-09-15 | 株式会社电装 | 电力转换装置 |
| JP2021119740A (ja) * | 2019-08-23 | 2021-08-12 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040630 |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051020 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051213 |