JPH09307358A - 高出力電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量等の他の特性の劣化を伴なうことなく熱
的要求条件を満足し、しかも簡単な構成の高出力電力増
幅器を実現する。 【解決手段】 半導体デバイス９や信号伝送線路２，３
を上部に形成する金属製サブキャリア１０と、金属製ハ
ウジング１と、金属製サブキャリア１０と金属製ハウジ
ング１との間に形成される金属製放熱板６とを有する。
金属製放熱板６の熱抵抗特性値は金属製サブキャリア１
０および金属性ハウジング１の熱抵抗特性値よりも小さ
く、金属製放熱板６は金属製サブキャリア１０と金属製
ハウジング１との接触面積よりも広い面積を有する。金
属製ハウジング１は、信号伝送線路２，３の直下部分に
空洞部４，５を形成している。金属製放熱板６は、半導
体デバイス９の直下部分で金属製サブキャリア１０に密
着し、かつ金属製ハウジング１に沿って密着して形成さ
れ、空洞部４，５でネジ止めされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力増幅器の実装に
関し、特にマイクロ波帯で使用される高出力電力増幅器
の実装に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来例におけるマイクロ波高出
力増幅器を示す図であり、図３（ａ）は上面図であり、
図３（ｂ）は断面図である。図３に示したマイクロ波高
出力増幅器は、特開平５−１６０５８７号公報に記載さ
れている高周波回路装置の発明におけるものである。

【０００３】図３に示した高周波回路装置は、発熱量の
大きいデバイスで発生した熱が他のデバイスの特性に影
響を与えず、各構成部品の加工および組立を容易にする
ことを目的としている。図３においては、金属枠１４０
に固定されたマイクロストリップ線路基板１１４の接地
導体１１０を有する面に、コの字型金属ブロック１４２
がネジ１４４でネジ止めされて、発熱量が大きい半導体
デバイスである大電力ＧａＡｓＦＥＴ１２６の下部に電
気的および熱的に接続され、裏面の放熱フィン１３０に
接触している。また、コの字型金属ブロック１５０がネ
ジ１５２でネジ止めされて、発熱量があまり大きくない
半導体デバイスである中電力ＧａＡｓＦＥＴ１２４の下
部に接続され、放熱フィン１３０とは接触しない構造と
なっている。さらに、コの字型金属ブロック１４６がネ
ジ１４８でネジ止めされて、ＭＩＣサーキュレータ１２
２の下部に接続され、放熱フィン１３０とは接触しない
構造となっている。ここで、小電力ＧａＡｓＦＥＴ１１
８，１２０には、コの字型金属ブロックは接続されてい
ない。

【０００４】図３に示した構造においては、大電力Ｇａ
ＡｓＦＥＴ１２６のみが放熱フィン１３０に接続されて
いるので、中電力ＧａＡｓＦＥＴ１２４が放熱フィン１
３０から浮く構造となっており、中電力ＧａＡｓＦＥＴ
１２４の放熱処理が行われていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、小電
力ＧａＡｓＦＥＴ１１８，１２０および中電力ＧａＡｓ
ＦＥＴ１２４が、それぞれ放熱器と接触しないので、真
空中で動作する衛星搭載用の高出力電力増幅器において
は、小電力ＧａＡｓＦＥＴ１１８，１２０および中電力
ＧａＡｓＦＥＴ１２４の発熱による熱的問題が発生し、
電気特性の劣化を招くということである。

【０００６】第２の問題点は、小電力ＧａＡｓＦＥＴ１
１８，１２０および中電力ＧａＡｓＦＥＴ１２４が放熱
器と接触せずネジ止めのみで固定されているので、構造
的に不安定であり、衛星搭載用の高出力電力増幅器とし
て使用するのは困難であるということである。

【０００７】第３の問題点は、大電力ＧａＡｓＦＥＴ１
２６を放熱するために大きな放熱フィン１３０を使用す
るので、放熱フィン１３０を設置するために装置全体の
寸法や重量が大きくなるということである。

【０００８】本発明の目的は、重量等の他の特性の劣化
を伴なうことなく熱的要求条件を満足し、しかも簡単な
構成の高出力電力増幅器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高出力電力増幅
器は、金属製ハウジング上に形成され、半導体デバイス
や信号伝送線路を上部に形成する金属製サブキャリア
と、金属製サブキャリアが収容される金属製ハウジング
と、金属製サブキャリアと金属製ハウジングとの間に形
成される金属製放熱板とを有する構成となっている。金
属製放熱板は、金属製サブキャリアおよび金属性ハウジ
ングの熱抵抗特性値よりも小さい熱抵抗特性値を備える
金属であり、金属製サブキャリアと金属製ハウジングと
の接触面積よりも広い面積を有する。

【００１０】また、金属製ハウジングは、電気特性に影
響を及ぼさない信号伝送線路の直下部分に空洞部を形成
して、軽量化している。金属製放熱板は、半導体デバイ
スの直下部分で金属製サブキャリアに密着し、かつ金属
製ハウジングに沿って密着して形成され、空洞部でネジ
止めされている。

【００１１】さらに、金属製ハウジングは、半導体デバ
イスの直下部分に複数個のスリットを形成して、金属製
放熱板をスリットの内面の形状に沿って密着して形成
し、金属製放熱板と金属製ハウジングとの接触面積を増
やしている。

【００１２】このとき、金属製サブキャリアと金属製放
熱板との間および金属製ハウジングと金属製放熱板との
間に粘着性熱伝導材を設けて、密着度を高めることがで
きる。

【００１３】このようにして、低い熱抵抗特性値を備え
る金属製放熱板を可能な限り広く設置するので、放熱面
積を増やし、金属製放熱板を厚くすることなく放熱効果
を高めることが可能となる。また、高出力電力増幅器の
電気特性に影響を及ぼさない部分に空洞部を設けるの
で、構造的に安定した状態を保持したまま高出力電力増
幅器の軽量化を図ることが可能となる。さらに、比重が
大きく熱抵抗特性値の小さい金属製放熱板を薄くするこ
とができるので、高出力電力増幅器の重量の増加を最少
限に抑えることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の形態について図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形
態における高出力電力増幅器の断面を示す図である。金
属製ハウジング１内に形成された高出力電力増幅器の半
導体デバイス９と入力側伝送線路２および出力側伝送線
路３とは、同一のサブキャリア１０上にハンダ付け等で
形成されている。電気特性には関係ない入出力側伝送線
路２，３の下部のハウジング１は切削されて空洞部４，
５が設けられており、半導体デバイス９の下部でサブキ
ャリア１０およびハウジング１の双方に密着して放熱板
６が設けられている。この放熱板６はハウジング１の形
状に沿って形成され、空洞部４，５でハウジング１にネ
ジ７，８でネジ止めされて固定されている。

【００１５】次に本発明の実施の形態の動作について、
図１を参照して詳細に説明する。一般に高出力電力増幅
器の発熱は、使用している半導体デバイス９から主に発
生する。半導体デバイス９から発生した熱は、ハウジン
グ１の底面に向って放射状に拡散していく。図１におい
ては、放熱板６の熱抵抗特性値がハウジング１の熱抵抗
特性値よりも小さいので、半導体デバイス９から発生し
た熱は放熱板６に沿って拡散する。ここで、半導体デバ
イス９の直下部とハウジング１との接触面積よりも放熱
板６の面積の方が広いので、半導体デバイス９で発生し
た熱は、放熱板６を介して、より効果的にハウジング１
に伝えられる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。発明の実施の形態と同様に、図１を用
いて説明する。第１の実施例においては、厚さ１ｍｍ程
度の銅製のサブキャリア１０上に、入力側伝送線路２、
出力側伝送線路３およびトランジスタ等の半導体デバイ
ス９がハンダ付けされた高出力電力増幅器と、Ａｌ等で
形成されたハウジング１と、高出力電力増幅器とハウジ
ング１との間に設けられた厚さ０．２〜０．５ｍｍの銅
板で構成される放熱板６と、入力側伝送線路２および出
力側伝送線路３の下部に設けられた空洞部４，５と有す
る構成となっている。

【００１７】また、半導体デバイス９の直下部におい
て、放熱板６はサブキャリア１０とハウジング１とが密
着するように設計されている。さらに放熱板６は、ハウ
ジング１の形状に沿うように形成され、空洞部４，５に
てネジ７，８でネジ止めされて固定されている。

【００１８】次に、第１の実施例の動作について図１を
参照して詳細に説明する。ハウジング１の素材であるＡ
ｌの単位長さ当りの熱抵抗特性値は約０．６℃／Ｗであ
り、サブキャリア１０および放熱板６の素材である銅の
熱抵抗特性値は約０．２５℃／Ｗであることから、半導
体デバイス９で発生した熱は、サブキャリア１０を通し
て放熱板６に伝わり、放熱板６全体からハウジング１に
拡散する。したがって、放熱板６とハウジング１との接
触面積があたかもサブキャリア１０とハウジング１との
接触面積のようになり、効果的な放熱を行うことができ
る。

【００１９】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図２は、本発明の第２の実施例における高出力電力
増幅器の断面を示す図であり、図１と同じ構成部分には
同じ符号を付してある。

【００２０】図２に示した第２の実施例の構成は図１を
用いて説明した第１の実施例の構成とほぼ同様であるの
で、図１と同様の部分については説明を省略するが、第
１の実施例と比較して異なる点としては、高出力電力増
幅器の占有面積を増やすことなく放熱板６の面積をさら
に増やしている。具体的には、半導体デバイス９下部の
ハウジング１に１．５ｍｍ程度の幅のスリット２１を複
数個設け、このスリット２１内に厚さ０．５ｍｍ程度の
放熱板６をスリット２１内面の形状に沿って埋め込んで
ある。このような構造とすることによって、放熱板６と
ハウジング１との間の接触面積を増やすことができ、放
熱効果を高めることが可能となる。

【００２１】本発明の第１および第２の実施例において
は、ネジ７，８を使用してハウジング１と放熱板６とを
密着させているが、ＲＴＶ等の粘着性熱伝導材をネジ
７，８と併用して、ハウジング１と放熱板６との密着度
およびサブキャリア１０と放熱板６との密着度をさらに
高めることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】第１の効果は、重量増加を最少限に抑え
た上で放熱効果を向上することができるということであ
る。その理由は、熱抵抗特性値が小さく薄い金属製放熱
板を半導体デバイスと金属製ハウジングとの間に設け、
金属製放熱板と金属製ハウジングとの接触面積を増やす
ことによって、等価的に半導体デバイスと金属製ハウジ
ングとの接触面積を増やすことができるからである。

【００２３】第２の効果は、要求に対応した構造にする
ことができるということである。その理由は、必要に応
じてスリット等を追加したり、粘着性熱伝導材を用いる
ことによって、金属製放熱板と金属製ハウジングとの間
の設計自由度を高くすることができ、目的に応じた構成
を容易に実現することができるからである。

【００２４】このように、低い熱抵抗特性値を備える金
属製放熱板を可能な限り広く設置することによって、放
熱面積を増やし、金属製放熱板を厚くすることなく放熱
効果を高めることができる。また、高出力電力増幅器の
電気特性に影響を及ぼさない部分に空洞部を設けること
によって、構造的に安定した状態を保持したまま高出力
電力増幅器の軽量化を図ることができる。さらに、比重
が大きく熱抵抗特性値の小さい金属製放熱板を薄くする
ことができることによって、高出力電力増幅器の重量の
増加を最少限に抑えることができる。

【００２５】すなわち、重量等の他の特性の劣化を伴な
うことなく熱的要求条件を満足し、しかも簡単な構成の
高出力電力増幅器を実現することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における高出力電力増幅
器の断面を示す図

【図２】本発明の第２の実施例における高出力電力増幅
器の断面を示す図

【図３】従来例におけるマイクロ波高出力増幅器を示す
図

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 入力側伝送線路 ３ 出力側伝送線路 ４，５ 空洞部 ６ 放熱板 ７，８ ネジ ９ 半導体デバイス １０ サブキャリア ２１ スリット部 １１０ 接地導体 １１４ マイクロストリップ線路基板 １１８，１２０ 小電力ＧａＡｓＦＥＴ １２２ ＭＩＣサーキュレータ １２４ 中電力ＧａＡｓＦＥＴ １２６ 大電力ＧａＡｓＦＥＴ １３０ 放熱フィン １４０ 金属枠 １４２，１４６，１５０ コの字型金属ブロック １４４，１４８，１５２ ネジ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製サブキャリアと、該金属製サブキ
   ャリアに形成されている半導体デバイスおよびマイクロ
   波信号伝送線路と、該金属製サブキャリアと金属製ハウ
   ジングとの間に形成されて該金属製サブキャリアと該金
   属製ハウジングとのそれぞれに接触している金属製放熱
   板とを備え、該金属製ハウジングの上部に形成されてい
   る電力増幅器において、 該金属製放熱板が、該金属製サブキャリアが備える素材
   の熱抵抗特性値および該金属製ハウジングが備える素材
   の熱抵抗特性値よりも低い熱抵抗特性値を備え、かつ該
   金属製サブキャリアと該金属製ハウジングとの接触面積
   よりも広い面積を有することを特徴とする、高出力電力
   増幅器。
2. 【請求項２】 前記金属製ハウジングが、電気特性に影
   響を及ぼさない前記信号伝送線路の直下部分の前記金属
   製サブキャリアと接触する面に空洞部を備え、 前記金属製放熱板が、該金属製ハウジングが備える該空
   洞部の内側に密着し、かつ前記半導体デバイスの直下部
   分で該金属製サブキャリアに密着して形成されているこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の高出力電力増幅器。
3. 【請求項３】 前記金属製ハウジングが、前記半導体デ
   バイスの直下部分に複数個のスリットを備え、 前記金属製放熱板が、該スリットの内面の形状に沿って
   密着して形成されていることを特徴とする、請求項１ま
   たは２に記載の高出力電力増幅器。
4. 【請求項４】 前記金属製サブキャリアと前記金属製放
   熱板との間および前記金属製ハウジングと該金属製放熱
   板との間に粘着性熱伝導材を備えることを特徴とする、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高出力電力増
   幅器。