JP4422068B2 - Graphite sheet - Google Patents
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本発明は、セラミクス基板に設けられるグラファイトシートに関する。 The present invention relates to a graphite sheet provided on the ceramic substrate.
近年、携帯電話の電子機器にみられるように小型高機能化が進められ、このような電子機器を構成する各種電子部品においては、関連する電子部品の複合化が進められている。 In recent years, as seen in mobile phone electronic devices, miniaturization and higher functionality have been promoted, and in various electronic components constituting such electronic devices, related electronic components have been combined.
そして、このような電子部品の複合化においては、特にセラミクス基板の内層に適宜内部電極を設け高周波スイッチなどの電子回路を形成した機能性セラミクス部品に対して、高周波増幅器などの発熱部品を複合化する形態などが増えてきている。 And in the compounding of such electronic parts, heat generating parts such as high-frequency amplifiers are compounded with functional ceramic parts in which electronic circuits such as high-frequency switches are formed by providing appropriate internal electrodes on the inner layer of the ceramic substrate. The form to do is increasing.
そして、機能性セラミクス部品を形成するセラミクス基板上に発熱部品を実装する場合、セラミクス基板が発熱部品のヒートシンクとなることから、発熱部品に生じる熱を効率よくセラミクス基板内に分散させる必要が生じることから、従来、セラミクス基板は発熱部品が実装される上面にグラファイトシートを貼り付けていた。 When mounting a heat-generating component on a ceramic substrate that forms a functional ceramic component, the ceramic substrate serves as a heat sink for the heat-generating component, so it is necessary to efficiently dissipate the heat generated in the heat-generating component within the ceramic substrate. Therefore, conventionally, a ceramic substrate has a graphite sheet attached to the upper surface on which a heat generating component is mounted.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
しかしながら、グラファイトシートをセラミクス基板に貼り付ける際に接着剤を使用するため、発熱部品からセラミクス基板に至る熱伝達経路に樹脂接着層が介在することになり十分な熱伝達効果を得ることが困難なものとなっていた。 However, since an adhesive is used when the graphite sheet is attached to the ceramic substrate, a resin adhesive layer is interposed in the heat transfer path from the heat generating component to the ceramic substrate, and it is difficult to obtain a sufficient heat transfer effect. It was a thing.
そこで、本発明はこのような問題を解決しセラミクス基板に対するグラファイトシートからの熱伝導性を向上させることを目的とする。 Accordingly, the present invention aims to solve such problems and improve the thermal conductivity from the graphite sheet to the ceramic substrate.
そして、この目的を達成するために本発明は、特に微細構造が層状のグラファイトシートとセラミクス基板上面の間に酸化金属層を設け、前記セラミクス基板と前記酸化金属層とを焼成により結合し一体化した構成としたのである。 In order to achieve this object, the present invention particularly provides a metal oxide layer between the graphite sheet having a layered microstructure and the upper surface of the ceramic substrate, and the ceramic substrate and the metal oxide layer are bonded and integrated by firing. This is the configuration.
この構成によれば、グラファイトシートがセラミクス基板に対して酸化金属層を介して一体化されるためグラファイトシートにおけるセラミクス基板への熱伝導性を高められるのである。 According to this configuration, since the graphite sheet is integrated with the ceramic substrate via the metal oxide layer, the thermal conductivity of the graphite sheet to the ceramic substrate can be enhanced.
以下、本発明の一実施形態について図を用いながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、セラミクス基板１を用いた機能性セラミクス部品の一例である積層型高周波スイッチ２の上面にグラファイトシート３を設けた複合部品４に対して発熱部品の一例である高周波増幅器５を実装した高周波モジュールを示した模式図である。
In FIG. 1, a high-frequency amplifier 5, which is an example of a heat-generating component, is mounted on a composite component 4 in which a
また、積層型高周波スイッチ２は複数の誘電体層から構成されたセラミクス基板１の内層部分において電極パターン６によりインダクタやコンデンサやストリップラインを形成したセラミクス基板１に加えて基板内で形成しにくいダイオードなどの回路素子７をセラミクス基板１の上面に実装することで高周波スイッチ回路を形成したもので、この積層型高周波スイッチ２の上面には高周波増幅器５から生じる熱を高周波増幅器５の実装面における面内方向に分散するためのグラファイトシート３が設けられた構成となっている。
The multilayer high-frequency switch 2 is a diode that is difficult to form in the substrate in addition to the ceramic substrate 1 in which the inductor, capacitor, and strip line are formed by the electrode pattern 6 in the inner layer portion of the ceramic substrate 1 composed of a plurality of dielectric layers. A high frequency switch circuit is formed by mounting circuit elements 7 such as the above on the upper surface of the ceramic substrate 1, and heat generated from the high frequency amplifier 5 is formed on the upper surface of the laminated high frequency switch 2 on the surface of the mounting surface of the high frequency amplifier 5. The
つまり、この高周波モジュールが積層型高周波スイッチ２を形成するセラミクス基板１の上面にグラファイトシート３を設けた複合部品４に高周波増幅器５が実装された構成となっている。
That is, the high-frequency module has a configuration in which the high-frequency amplifier 5 is mounted on the composite component 4 in which the
なお、グラファイトシート３としてはポリイミド等の高分子樹脂シートを１２００度以上の温度で炭化させ、その後、２６００度以上の温度でグラファイト化し、図２に示されるように炭素が２次元的に密な結合した炭素層の多層構造体とし、炭素の結合面内において高い熱伝導特性を示すものや、膨張黒鉛を層状に成形したものや、グラファイトファイバーを層状に成形したものなどが挙げられる。
As the
そして、積層型高周波スイッチ２とグラファイトシート３からなる複合部品４においては、図１に示されるごとくグラファイトシート３と積層型高周波スイッチ２の間に酸化金属層８が設けられた構造となっており、この構造により複合部品４上に実装された高周波増幅器５から生じる熱を効率よく積層型高周波スイッチ２に分散させることが出来るのである。
The composite component 4 including the multilayer high-frequency switch 2 and the
この点については、例えば図３に示されるように酸化金属層８がグラファイトシート３上にメッキ工法やスパッタリング工法により金属層を形成した後に、この金属層を化学的処理或いは酸化雰囲気中で加熱処理することで表面酸化させ、この酸化金属層８を設けたグラファイトシート３を積層型高周波スイッチ２を形成するセラミクス基板１の未焼結体の上面に積み重ねこれらを一体焼成することで、焼成段階において酸化金属層８または酸化金属層８中に含まれる酸素がセラミクス基板１を形成する組成、例えばアルミナやシリカといった酸化性物質と結合し焼成後においてはセラミクス基板１とグラファイトシート３が一体化されると考えており、従来のようなセラミクス基板１とグラファイトシート３を接着するための樹脂接着層を設ける必要性が無くなり、グラファイトシート３からセラミクス基板１への熱伝導効率が高められるのである。
In this regard, for example, as shown in FIG. 3, after the metal oxide layer 8 is formed on the
すなわち、高周波増幅器５で生じた局所的な熱をグラファイトシート３にてシート面内方向に素早く分散し、この分散された熱をヒートシンクとなる積層型高周波スイッチ２に伝達するので、高周波増幅器５に対する熱伝導性をより高いものと出来るのである。
That is, the local heat generated in the high frequency amplifier 5 is quickly dispersed in the sheet surface direction by the
なお、グラファイトシート３はその微細構造が層状となっておりセラミクス基板１より軟質なものであるため、高周波増幅器５を硬質なセラミクス基板１からなる積層型高周波スイッチ２上に実装した場合においても、グラファイトシート３が高周波増幅器５に対する落下衝撃などの外部応力に対する緩衝材としても機能することとなり、これらを一体化した高周波スイッチモジュールの信頼性を高めることが出来るのである。
Since the
また、上述した一実施形態においてはセラミクス基板１を用いた積層型高周波スイッチ２を、発熱部品として高周波増幅器５を挙げて説明したが、本発明はこのような限定にとらわれるものではなく、発熱部品が実装されるセラミクス基板１にグラファイトシート３を一体化させた複合部品４において同様の作用、効果を奏するものである。
In the above-described embodiment, the multilayer high-frequency switch 2 using the ceramic substrate 1 has been described with the high-frequency amplifier 5 as a heat-generating component. However, the present invention is not limited to such a limitation. In the composite component 4 in which the
また、この一実施形態においてはグラファイトシート３をセラミクス基板１の上面に配置した構造を挙げて説明したが、これとは別に特に図示はしていないがグラファイトシート３をセラミクス基板１の内層部分に埋設した構造とした場合においてもほぼ同様の効果を奏するものである。ただし、この場合においては上述した外部応力に対する緩衝機能は働かないこととなる。
In this embodiment, the structure in which the
本発明は、セラミクス基板に設けられるグラファイトシートに関し、セラミクス基板に対する熱伝導性を高められるという効果を有し、特に小型高機能化の進む電子機器に用いられるグラファイトシートに有用である。 The present invention relates to a graphite sheet provided on the ceramic substrate, has the effect of increased thermal conductivity for ceramic substrates, it is useful in the graphite sheet used in electronic devices, especially travel of small high functionality.
１ セラミクス基板
３ グラファイトシート
８ 酸化金属層
1
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