JP7226087B2

JP7226087B2 - 電気特性評価治具

Info

Publication number: JP7226087B2
Application number: JP2019094707A
Authority: JP
Inventors: 篤司岡村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2039-05-20
Also published as: JP2020190436A

Description

本発明は、主に携帯電話等の基地局通信用の電力増幅器又はＲＦモジュール等の電子デバイスの電気特性評価治具に関する。

現在、ＣＤＭＡをはじめとする携帯電話基地局用電力増幅器として、ＬＤＭＯＳ、ＧａＮ－ＨＥＭＴ、ＧａＡｓ－ＨＢＴが広く用いられている。一般的に、基地局用電力増幅器には基地局の大きさに応じて、数Ｗから数百Ｗの出力電力が求められるが、出力電力に比例して電力増幅器の発熱量が増加する。このため、電力増幅器の電気特性の評価の際には、熱による電力増幅器の破壊とＲＦ性能低下の対策として、電力増幅器が動作した際に発生させる熱の効率的な放熱対策が不可欠となる。電力増幅器から発生した熱を効率的に放熱させるためには一般的に電力増幅器と放熱体の密着度を上げることが効果的であると考えられている。基地局用電力増幅器の電気特性評価において、電力増幅器のパッケージ形状により、電力増幅器を放熱体にネジで固定する方法又は電力増幅器が実装された評価基板をはんだ材又はねじ等で放熱体に固定する方法等がある（例えば、特許文献１参照）。

このうち、評価基板等に実装することを前提とした電子デバイス（ＱＦＮパッケージの電力増幅器又はＲＦモジュール等）の開発においては電子デバイスのＲＦ性能出しのために評価基板に実装された電子デバイスと周辺部品の取替が頻繁に行われる。評価基板と放熱体を導電性接着材又ははんだ材等で接合すると、評価基板と放熱体の密着度は良くなるが、評価基板に実装された電子デバイスと周辺部品の取替え時に評価治具全体の温度をはんだ材等の融点まで上げる必要がある。このため、加熱や冷却に時間がかかり、取替不要な部材も同時に加熱されることによる作業性の阻害及びはんだ材等の劣化の問題を考慮して、しばしば電子デバイスが実装された評価基板をねじ等で放熱体に締結する方法が選択される。

特開２０１３－２４２２２８号公報

従来は、評価基板の実装面側からねじを締結して評価基板と放熱体を密着させていた。電子デバイスから発生する熱の放熱性を上げるために電子デバイスの直近でねじを締結するのが一般的である。しかし、周辺部品のレイアウトの制約により電子デバイスから離れた場所でしか締結できないことがある。この場合、評価基板の反り等の影響により評価基板と放熱体の間に密着度が低い箇所ができ、電子デバイスから発生した熱の放熱を阻害する。このため、電子デバイスのＲＦ性能の低下と破壊の問題が発生する。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は評価基板と放熱体の密着度を上げ、電子デバイスから発生する熱の放熱性を向上させることができる電子デバイスの電気特性評価治具を得るものである。

本発明に係る電気特性評価治具は、互いに反対側の実装面と裏面を有する評価基板と、前記評価基板の前記実装面に実装された電子デバイスと、前記評価基板の前記裏面において前記電子デバイスと対向する位置に接合され、前記評価基板との接合面とは反対側の裏面に第１のねじ穴が設けられた放熱ブロックと、互いに反対側の表面と裏面を有し、前記表面に前記放熱ブロックが収まる凹部が設けられ、前記裏面に前記凹部に繋がる第２のねじ穴が設けられた放熱体と、前記放熱体の前記裏面から前記放熱体の前記第２のねじ穴と前記放熱ブロックの前記第１のねじ穴に締結されたねじとを備えることを特徴とする。

本発明では、評価基板の裏面において電子デバイスと対向する位置に放熱ブロックを設ける。放熱体の裏面からねじを放熱体のねじ穴と放熱ブロックのねじ穴に締結する。これにより、評価基板と放熱体の密着度を上げ、電子デバイスから発生する熱の放熱性を向上させることができる。

実施の形態１に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。実施の形態１に係る電子デバイスの電気特性評価治具を分割した状態を示す断面図である。比較例に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。放熱ブロックの接合面積と電子デバイスの評実装面積が同じ場合の評価基板を示す側面図である。放熱ブロックの接合面積が電子デバイスの評実装面積より大きい場合の評価基板を示す側面図である。実施の形態２に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。実施の形態３に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。実施の形態３に係る評価基板を示す断面図である。

実施の形態に係る電子デバイスの電気特性評価治具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。図２は、実施の形態１に係る電子デバイスの電気特性評価治具を分割した状態を示す断面図である。

評価基板１は互いに反対側の実装面と裏面を有するガラスエポキシ等の有機系材料の基板である。電子デバイス２と、表面実装部品(SMD: Surface Mount Device)等の周辺部品３が、評価基板１の実装面にレイアウトされた電極パターン（不図示）にはんだ又は導電性樹脂等で実装されている。

評価基板１の裏面において電子デバイス２と対向する位置に放熱ブロック４がはんだ等で接合されている。なお、放熱ブロック４は評価基板１と一体的に構成されていてもよい。放熱ブロック４の評価基板１との接合面積は電子デバイス２の評価基板１との実装面積よりも小さい。放熱ブロック４には評価基板１との接合面とは反対側の裏面にねじ穴５が設けられている。

放熱体６は互いに反対側の表面と裏面を有する。放熱体６の表面には、放熱ブロック４が収まる凹部７が設けられている。放熱体６の裏面には、凹部７に繋がるねじ穴８が設けられている。放熱体６の裏面からねじ９を放熱体６のねじ穴５と放熱ブロック４のねじ穴８に締結する。放熱ブロック４及び放熱体６は、例えば銅、真鍮、アルミニウムなど、電子デバイス２等よりも熱伝導の良い金属系の材質からなる。放熱体６は冷却システムと組み合わされる。

本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図３は比較例に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。比較例では評価基板１の実装面側からねじ９を締結して評価基板１と放熱体６を密着させる。電子デバイス２から発生した熱を効率よく評価基板１の裏面へ伝達するために、電子デバイス２の直下において評価基板１にスルーホール又は銅インレイ等の熱経路が設けられている。しかし、比較例では、評価基板１の反り等の影響により評価基板１と放熱体６の間に密着度が低い箇所ができ、電子デバイス２から発生した熱の放熱を阻害する。このため、電子デバイス２のＲＦ性能の低下と破壊の問題が発生する。これに対して、本実施の形態では、評価基板１の裏面において電子デバイス２と対向する位置に放熱ブロック４を設ける。放熱体６の裏面からねじ９を放熱体６のねじ穴５と放熱ブロック４のねじ穴８に締結する。これにより、評価基板１と放熱体６の密着度を上げ、電子デバイス２から発生する熱の放熱性を向上させることができる。

図４は、放熱ブロックの接合面積と電子デバイスの実装面積が同じ場合の評価基板を示す側面図である。評価基板１に実装された電子デバイス２と周辺部品３の取替作業時において、電子デバイス２の直下を加熱することで電子デバイス２の取替は比較的容易である。しかし、評価基板１が放熱体となることから周辺部品３の取替は困難になる。周辺部品３の加熱を行った場合、放熱ブロック４が放熱体となり温度を下げる効果が加わり同様に部品取替作業を阻害する。

図５は、放熱ブロックの接合面積が電子デバイスの実装面積より大きい場合の評価基板を示す側面図である。この場合、放熱ブロック４を加熱することで電子デバイス２と周辺部品３の取替は比較的容易になるが、放熱ブロック４を含む評価基板１全体の加熱、冷却の時間が必要となり取替作業の効率が悪くなる。また、頻繁に作業することで評価基板１と放熱ブロック４を接合したはんだ材が酸化し、接合面の部分的な剥離から密着性を阻害する。

これに対して本実施の形態では、放熱ブロック４の評価基板１との接合面積は電子デバイス２の評価基板１との実装面積よりも小さい。従って、電子デバイス２と周辺部品３の直下において評価基板１の裏面にホットプレート等の発熱体を設置できる。このため、評価基板１に実装された電子デバイス２と周辺部品３の取替作業が容易である。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。１つの評価基板１に対して放熱ブロック４が複数設けられている。評価基板１と放熱体６の密着度が低下する箇所又は効果的に放熱したい箇所が複数ある場合でも、電子デバイス２と周辺部品３の取替作業を阻害することなく、評価基板１と放熱体６の密着度を上げて放熱性を向上させることができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る電子デバイスの電気特性評価治具を示す断面図である。図８は、実施の形態３に係る評価基板を示す断面図である。放熱ブロック４の評価基板１との接合面積ａよりも、ねじ穴５が設けられた放熱ブロック４の裏面の面積ｂを小さくしている。これにより、放熱体６の裏面からねじ９を放熱ブロック４のねじ穴８に締結した際に締めつけ力が寄与する放熱ブロック４と放熱体６の接触面積が増える。このため、電子デバイス２から発生する熱を実施の形態１よりも効果的に放熱体６へ伝えることができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。

１評価基板、２電子デバイス、５第１のねじ穴、４放熱ブロック、７凹部、８第２のねじ穴、６放熱体、９ねじ

Claims

互いに反対側の実装面と裏面を有する評価基板と、
前記評価基板の前記実装面に実装された電子デバイスと、
前記評価基板の前記裏面において前記電子デバイスと対向する位置に接合され、前記評価基板との接合面とは反対側の裏面に第１のねじ穴が設けられた放熱ブロックと、
互いに反対側の表面と裏面を有し、前記表面に前記放熱ブロックが収まる凹部が設けられ、前記裏面に前記凹部に繋がる第２のねじ穴が設けられた放熱体と、
前記放熱体の前記裏面から前記放熱体の前記第２のねじ穴と前記放熱ブロックの前記第１のねじ穴に締結されたねじとを備えることを特徴とする電気特性評価治具。
前記放熱ブロックの前記評価基板との接合面積は前記電子デバイスの前記評価基板との実装面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電気特性評価治具。
１つの前記評価基板に対して前記放熱ブロックが複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気特性評価治具。
前記第１のねじ穴が設けられる前の前記放熱ブロックの前記裏面の面積は、前記放熱ブロックの前記評価基板との接合面積よりも小さいことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の電気特性評価治具。