JP2006128252A

JP2006128252A - 高放熱型電子部品収納用パッケージ

Info

Publication number: JP2006128252A
Application number: JP2004312058A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Kosakata; 明義小阪田
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】電子部品の高放熱化対応ができ、Ｃｕ製ヒートシンク板と、樹脂製枠体を用いても気密信頼性が高く、安価にできる高放熱型電子部品収納用パッケージを提供する。
【解決手段】Ｃｕ板からなるヒートシンク板１４の長手方向中央部両側縁部に、上面に外部接続端子１５を接合する棒状枠体１６を接合する基体１２と、ヒートシンク板１４上に電子部品１１を搭載した後に中空状態で気密に封止するための樹脂製蓋体１３からなる高放熱型電子部品収納用パッケージ１０であって、棒状枠体１６が液晶ポリマーからなり、これと、外部接続端子１５、及びヒートシンク板１４が耐熱性接着樹脂で接合されていると共に、蓋体１３が耐熱性樹脂基材からなり、しかも電子部品１１を封止するために蓋体１３の棒状枠体１６との当接部にエポキシ系接着樹脂を介して嵌合できる切り欠き部１８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波用等の半導体素子や、コンデンサ等の電子部品を搭載し、電子部品からの高発熱をヒートシンク板を介して放熱させるための基体と、基体に接合して電子部品を気密に封止するための蓋体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージに関する。

従来から、例えば、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のシリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力の半導体素子や、この半導体素子の近傍に同時に実装されるコンデンサ等の電子部品は、作動時の発熱が大きいので、発生する熱を大気中に良好に放散させなければ、装置を正常に作動させることができなくなる恐れがある。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来から、このような発熱量の大きい高周波用等の電子部品を実装するための高放熱型電子部品収納用パッケージ５０は、電子部品を搭載するための基体５１と、この基体５１に接合して搭載された電子部品を中空状態で気密に封止するための蓋体５２とで構成されている。基体５１は、電子部品の高周波の領域での電気特性を悪化させないために、略長方形状をした高放熱特性を有する金属板からなるヒートシンク板５３を有し、このヒートシンク板５３の長手方向中央部上面にセラミック製や、樹脂製窓枠状の枠体５４を接合してヒートシンク板５３の長手方向中央部分を囲繞するようにして電子部品実装領域であるキャビティ部５５を設けている。一方、蓋体５２は、電子部品が基体５１のキャビティ部５５に搭載された後、基体５１に設けられた枠体５４の一方の主面である上面に接合された外部接続端子５６を介して接合して電子部品を中空状態で気密に封止するために、セラミック製や、樹脂製の板体として形成されている。そして、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０のキャビティ部５５に実装された電子部品の高周波信号は、電子部品とボンディングワイヤ等で電気的に導通状態とされた外部接続端子５６を介して入出力されるようになっている。高放熱型電子部品収納用パッケージ５０である基体５１と蓋体５２で封止された電子部品が実装された装置は、ヒートシンク板５３に放熱された熱を更に外部に放熱させるための熱伝導率の高い台板５７に、ヒートシンク板５３の略長方形状の長手方向の両端部に形成されている切り欠きや、貫通孔からなる取付部５８にねじ５９が取り付けられてねじ止めして固定されるようになっている。

ここで、従来の高放熱型電子部品収納用パッケージ５０の基体５１のヒートシンク板５３には、熱伝導率の高い、例えば、Ｃｕ板や、Ｃｕ−Ｗ（ポーラス状のＷにＣｕを含浸させたもの）の複合金属板や、Ｃｕ／Ｃｕ−Ｍｏ／Ｃｕ（Ｃｕ板とＣｕ−Ｍｏ板とＣｕ板をクラッド状に貼り合わせたもの）等の接合金属板等を用いることができる。また、枠体５４には、ヒートシンク板５３との接合信頼性の高いセラミック製のものが用いられているが、この場合には、熱伝導率の比較的高い、例えば、Ｃｕ−Ｗの複合金属板や、Ｃｕ／Ｃｕ−Ｍｏ／Ｃｕ等の接合金属板でセラミックと熱膨張係数が近似するものが用いられている。しかしながら、高放熱型電子部品収納用パッケージ５０のヒートシンク板５３には、更なる高放熱特性と、より安価なものが求められている。この問題に対応するために、高熱伝導率で、安価なＣｕ板を用いるのが好ましくなっているが、Ｃｕ板からなるヒートシンク板５３と、セラミック製の枠体５４では、Ｃｕとセラミックの熱膨張係数の違いが大きく、ろう材を用いた加熱炉での接合時にセラミック製の枠体５４にクラック等の発生があり、気密信頼性に問題がでている。そこで、枠体５４には、樹脂製を用いることが必要となっているが、電子部品の実装時の加熱や、実装後の電子部品からの発熱による樹脂の耐熱性を考慮してポリイミド系の樹脂を用いることが行われている。

高放熱型電子部品収納用パッケージには、樹脂製の枠体を用いるにあたり、樹脂の耐熱性のために、電子部品を搭載後に、ヒートシンク板に接合する樹脂製枠体を備えるパッケージ及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１５５６５号公報

しかしながら、前述したような従来の高放熱型電子部品収納用パッケージは、次のような問題がある。
（１）高放熱型電子部品収納用パッケージに実装される最近の電子部品、例えば、ＲＦ基地局用等で代表される半導体素子や、コンデンサ等の電子部品は、高周波化が進んで電子部品からの発熱が大きくなり、高放熱化対応のために電子部品を直接熱伝導率の高いヒートシンク板に搭載して放熱させるために、ヒートシンク板に高い熱伝導率を有するＣｕ板を用い、枠体に高い耐熱性を有するポリイミド系の樹脂を用いている。しかしながら、ポリイミド系の樹脂を電子部品の実装領域を囲繞するようにして接合されるリング状の枠体として用いるのは、ポリイミド系の樹脂が高価で、しかも高価なポリイミド系の樹脂を多く使用しなければならないので、高放熱型電子部品収納用パッケージのコストアップとなっている。
（２）高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品を搭載した後に、樹脂製枠体をヒートシンク板に接合するのは、樹脂製枠体を接合する工程が難しい上に、樹脂製枠体を接合した後に高放熱型電子部品とパッケージを電気的に接続しなければならないのは、工程が複雑となり、高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品を実装した装置である、例えば高周波モジュールのコストアップとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、半導体素子や、コンデンサ等の電子部品の高放熱化対応ができ、Ｃｕ製ヒートシンク板と、樹脂製枠体を用いても気密信頼性が高く、安価にできる高放熱型電子部品収納用パッケージを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る高放熱型電子部品収納用パッケージは、略長方形板状のＣｕ板からなるヒートシンク板の一方表面の長手方向中央部両側縁部に、上面に金属板からなる外部接続端子を接合する棒状枠体をそれぞれ接合して有する基体と、ヒートシンク板上に電子部品を搭載した後に電子部品を中空状態で気密に封止するための樹脂製蓋体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージであって、棒状枠体が液晶ポリマーからなり、棒状枠体と、外部接続端子と、及びヒートシンク板がそれぞれ耐熱性接着樹脂で接合されていると共に、蓋体が耐熱性樹脂基材からなり、しかも蓋体で電子部品を気密に封止するために蓋体の棒状枠体との当接部に、エポキシ系接着樹脂を介して棒状枠体及び外部接続端子と嵌合できる切り欠き部を有する。

請求項１記載の高放熱型電子部品収納用パッケージは、Ｃｕ製ヒートシンク板に、上面の長手方向中央部両側縁部に外部接続端子を接合する棒状枠体をそれぞれ接合して有する基体と、ヒートシンク板上に電子部品を搭載した後に電子部品を中空状態で気密に封止するための樹脂製蓋体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージであって、棒状枠体が液晶ポリマーからなり、棒状枠体と、外部接続端子と、及びヒートシンク板がそれぞれ耐熱性接着樹脂で接合されていると共に、蓋体が耐熱性樹脂基材からなり、しかも蓋体で電子部品を気密に封止するために蓋体の棒状枠体との当接部に、エポキシ系接着樹脂を介して棒状枠体及び外部接続端子と嵌合できる切り欠き部を有するので、棒状枠体が液晶ポリマーであってポリイミド樹脂に比較して安価で、しかもキャビティ部の一部だけを囲繞して液晶ポリマーを節約することができ、パッケージを安価にすることができる。また、棒状枠体は、耐熱性の高い液晶ポリマーであるので、棒状枠体を接合した基体に電子部品を接合することができ、しかも、蓋体には、棒状枠体と嵌合する切り欠き部が設けられているので、電子部品の実装を容易に行うことができ、電子部品を搭載した装置を安価にすることができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージの基体、及び蓋体の平面図、正面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品が実装された装置の平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、例えば、ＲＦ基地局用等の高周波、高出力の半導体素子や、この半導体素子の近傍に同時に搭載されるコンデンサ等の電子部品１１が実装され、この電子部品１１から発生する高温、且つ大量の熱を放熱させて高周波の領域での電気特性を悪化させないで装置を正常に作動させることができための構造を有している。高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、電子部品１１を搭載するための基体１２と、この基体１２に接合して搭載される電子部品１１を中空状態で気密に封止するための蓋体１３とで構成されている。

この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の基体１２は、略長方形板状の高熱伝導率で高放熱特性を有するＣｕ板からなり、表面にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜が施されているヒートシンク板１４を有している。このヒートシンク板１４の一方表面の長手方向中央部両側縁部には、棒状枠体１６をそれぞれ接着樹脂で接合して有している。また、この棒状枠体１６の上面には、Ｃｕ板等の金属板からなり、表面にＮｉめっき被膜及びＡｕめっき被膜が施されている外部と電気的に導通させるための外部接続端子１５を接合している。基体１２の上面には、ヒートシンク板１４と棒状枠体１６との接合によって、相対向する棒状枠体１６の壁面と、ヒートシンク板１４上面とで電子部品１１の搭載部が形成されている。また、基体１２には、ヒートシンク板１４の長手方向の両端部に、電子部品１１を実装した後に台板２１（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）等にねじ２２（図２（Ａ）参照）等で締め付けて取り付けるための切り欠きや、貫通孔等からなる取付部１７が設けられている。

この高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の基体１２は、Ｃｕ板からなるヒートシンク板１４に接合される棒状枠体１６に、液晶ポリマーを用いている。そして、棒状枠体１６と、外部接続端子１５と、及びヒートシンク板１４は、それぞれが、例えば、エポキシ系樹脂や、ポリイミド系樹脂等の耐熱性を有する接着樹脂で接合されて接合体を形成することで、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の基体１２としている。

ここで、液晶ポリマーとは、液晶構造を発現する高分子の総称であるが、ある温度範囲で液晶性を示すものと、溶液状態で液晶性を示すものとに分類されている。更に、液晶ポリマーは、液晶構造の発現のもととなるメソゲン基が直接主鎖にのみ入ったものである主鎖型液晶ポリマーと、側鎖にのみ入ったものである側鎖型液晶ポリマーと、あるいはその両方に入ったものである複合型液晶ポリマーに分類されている。液晶ポリマーの代表的なものは、ある温度範囲で液晶性を示すものとしては全芳香族ポリエステルであり、ある溶液状態で液晶性を示すものとしては全芳香族ポリアミドがある。液晶ポリマーの棒状枠体１６は、いずれの液晶ポリマーでも冷却すると分子が剛直鎖に配向したまま固化するので、高い耐熱性と、優れた強度特性を有している。

一方、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の蓋体１３は、耐熱性のある樹脂基材、例えば、エポキシ系樹脂等からなり、電子部品１１を基体１２のヒートシンク板１４上に搭載した後に電子部品１１が搭載されたところを外れるヒートシンク板１４上面と、棒状枠体１６、及び棒状枠体１６の上面に接合された外部接続端子１５との当接部に接着材を介して接合して電子部品１１を中空状態で気密に封止するために設けられている。この蓋体１３には、棒状枠体１６との当接部に接着材を介して棒状枠体１６及び外部接続端子１５と嵌合できる切り欠き部１８を有している。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の基体１２の電子部品１１搭載部には、液晶ポリマーの耐熱温度や、ヒートシンク板１４、棒状枠体１６、及び外部接続端子１５を接合した耐熱性接着樹脂の耐熱温度より低い温度の接合材、例えば、Ａｇペースト（接合温度は約１５０℃）で電子部品１１が接合される。そして、電子部品１１は、外部接続端子１５とボンディングワイヤ１９等で電気的に導通状態に接続された後、蓋体１３を耐熱性のあるエポキシ系接着樹脂２０で接着して電子部品１１搭載部に接合された電子部品１１が中空状態で気密に封止され、例えば、高周波用モジュール３０等の装置として形成されている。この高周波用モジュール３０は、電子部品１１からの発熱を基体１２のヒートシンク板１４に放熱し、更に、外部に放熱させるための台板２１に、ヒートシンク板１４に設けられている取付部１７にねじ２２を挿通させてねじ止めして固定される。

この高周波用モジュール３０を形成する高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、基体１２に高温が発生しても基体１２のヒートシンク板１４がＣｕ製であるので、高熱伝導率を有するＣｕによって高放熱特性を確保できる。また、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、基体１２に高温が発生しても棒状枠体１６や、それぞれの部材間の接合材が耐熱性のある接着樹脂で、しかも蓋体１３が樹脂製であるので、それぞれの部材間の熱膨張係数差をそれぞれの樹脂の柔軟性によって、棒状枠体１６のクラック等の発生を防止して気密信頼性を確保できる。更に、この高周波用モジュール３０を形成する高放熱型電子部品収納用パッケージ１０は、棒状枠体１６が比較的安価な液晶ポリマーであって、しかも、使用する液晶ポリマーの量が少ないので、安価にすることができる。また、高放熱型電子部品収納用パッケージ１０の基体１２や、高周波用モジュール３０は、これを形成する工程に特段の工夫を必要としないので、基体１２や、高周波用モジュール３０を安価にすることができる。

本発明の高放熱型電子部品収納用パッケージは、シリコンや、ガリウム砒素電界効果トランジスタ等の高周波、高出力で高放熱特性を必要とする半導体素子や、コンデンサ等の電子部品を実装し、例えば、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）基地局用等のために用いることができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る高放熱型電子部品収納用パッケージの基体、及び蓋体の平面図、正面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同高放熱型電子部品収納用パッケージに電子部品が実装された装置の平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の高放熱型電子部品収納用パッケージの基体、及び蓋体の平面図、基体のＢ−Ｂ’線縦断面図、及び蓋体の正面図である。

符号の説明

１０：高放熱型電子部品収納用パッケージ、１１：電子部品、１２：基体、１３：蓋体、１４：ヒートシンク板、１５：外部接続端子、１６：棒状枠体、１７：取付部、１８：切り欠き部、１９：ボンディングワイヤ、２０：エポキシ系接着樹脂、２１：台板、２２：ねじ、３０：高周波モジュール

Claims

略長方形板状のＣｕ板からなるヒートシンク板の一方表面の長手方向中央部両側縁部に、上面に金属板からなる外部接続端子を接合する棒状枠体をそれぞれ接合して有する基体と、前記ヒートシンク板上に電子部品を搭載した後に該電子部品を中空状態で気密に封止するための樹脂製蓋体からなる高放熱型電子部品収納用パッケージであって、
前記棒状枠体が液晶ポリマーからなり、前記棒状枠体と、前記外部接続端子と、及び前記ヒートシンク板がそれぞれ耐熱性接着樹脂で接合されていると共に、前記蓋体が耐熱性樹脂基材からなり、しかも前記蓋体で前記電子部品を気密に封止するために前記蓋体の前記棒状枠体との当接部に、エポキシ系接着樹脂を介して前記棒状枠体及び前記外部接続端子と嵌合できる切り欠き部を有することを特徴とする高放熱型電子部品収納用パッケージ。