JPH11220228A - ハイブリッドモジュール - Google Patents

ハイブリッドモジュール

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JPH11220228A
JPH11220228A JP1935398A JP1935398A JPH11220228A JP H11220228 A JPH11220228 A JP H11220228A JP 1935398 A JP1935398 A JP 1935398A JP 1935398 A JP1935398 A JP 1935398A JP H11220228 A JPH11220228 A JP H11220228A
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circuit component
heat
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resin
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JP1935398A
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Kazutaka Suzuki
一高 鈴木
Naoto Narita
直人 成田
Yoshiaki Kamiyama
義明 上山
Kazuki Yagi
一樹 八木
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で且つ放熱性の良好な信頼性の高いハイ
ブリッドモジュールを提供する。 【解決手段】 主面１１ａに凹部１４Ａ，１４Ｂを形成
し、凹部１４Ｂ内に発熱性の回路部品１３を実装し、凹
部１４Ａに嵌合し且つ回路部品１３に当接する放熱板１
６によって凹部１４Ｂを塞ぐと共に、凹部１４Ｂの底面
と回路部品１３との間に封止樹脂Ｓｌを充填し、放熱板
１６と回路部品１３及び回路基板１１とを熱伝導性樹脂
１７によって接着し、親回路基板に実装したときに、回
路部品１３からの発熱が放熱板１６を介して親回路基板
に放熱されるようにハイブリッドモジュール１０を構成
する。また、回路基板１１、回路部品１３、放熱板１
６、封止樹脂Ｓｌ、熱伝導性樹脂１７のそれぞれの線膨
張係数をほぼ等しいものとし、温度変化等によってこれ
らの間に発生する応力を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路パターンが形
成された回路基板に、積層コンデンサや積層インダクタ
などのチップ部品や半導体部品を搭載して回路を構成し
たハイブリッドモジュールに関し、特に回路基板上に電
界効果型トランジスタやパワー半導体等の発熱性を有す
る回路部品を搭載したハイブリッドモジュールに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、回路基板上に電界効果型トランジ
スタやパワー半導体等の発熱性を有する回路部品を搭載
したハイブリッドモジュールでは、回路部品から放熱を
図るため、特殊な放熱手段を設けたものがある。例え
ば、特開平５−１３６２７号公報に示されたハイブリッ
ドモジュールでは、図２に示すように、回路基板２１に
放熱フィン２２を設け、回路基板２１上に搭載された発
熱性を有する回路部品２３を、板バネ状の熱伝導部材２
４を介して放熱フィン２２と接続したものである。この
ハイブリッドモジュール２０では、回路部品２３で発生
した熱が、放熱フィン２２を介して大気中に放出され
る。
【０００３】また、回路基板上に発熱性を有する回路部
品を搭載したハイブリッドモジュールの他の従来例とし
て、図３に示すようなものもある。このハイブリッドモ
ジュール２０’では、回路基板２５として窒化アルミニ
ウム系のセラミックが使用され、この回路基板２５上の
ランド電極２６上にチップ状電子部品２７が実装される
と共に、ランド電極２６上に半田バンプ２８を介して発
熱性を有する半導体素子等の回路部品２９が搭載されて
いる。
【０００４】また、回路基板２５は親回路基板３０上に
搭載されると共に、回路基板２５の端子電極２５ａが、
親回路基板３０上に形成されたランド電極３１に半田で
接続されている。
【０００５】さらに、回路基板２５と親回路基板３０と
の対向した面は、親回路基板３０の上に形成された熱伝
導性の良好な導体膜３２を介して接合されている。
【０００６】窒化アルミニウム系セラミックは、熱伝導
性が良い絶縁材料として注目されている。前述したハイ
ブリッドモジュールでは、回路基板２５上に搭載された
回路部品２９から発生する熱が、窒化アルミニウム系セ
ラミックからなる熱伝導性良好な回路基板２５と導体膜
３２を介して親回路基板３０へと伝導され、放熱され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例における前者のハイブリッドモジュール２０
は、放熱フィン２２を介して回路部品２３で発生した熱
を大気中に放出するものであり、放熱効率を高めるため
には、必然的に放熱フィン２２の表面積を広げることが
必要となる。このため、ハイブリッドモジュール２０に
おいて放熱フィン２２の占める容積が大きくなり、小型
化し難くなるという問題点があった。
【０００８】また、前述した従来例における後者のハイ
ブリッドモジュール２０’では、回路部品２９で発生し
た熱が回路基板２５を介して親回路基板３０へと放熱さ
れるため、放熱フィンは不要であり、回路基板２５が放
熱手段を兼ねるため、容積の増大はないが、窒化アルミ
ニウム系セラミックは、熱伝導性が良いものの、現在で
はアルミナ等の一般的な基板材料に比べて極めて高価で
あり、材料のコスト高を招くという問題点があった。
【０００９】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、小型
で且つ放熱性の良好な信頼性の高いハイブリッドモジュ
ールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、回路基板と、該回路基板上
に実装された発熱性を有する回路部品とを備え、親回路
基板上に実装して使用されるハイブリッドモジュールに
おいて、前記回路基板は、前記回路部品と同等の線膨張
係数を有するセラミックからなり、且つ前記親回路基板
と対向する主面に形成された第１の凹部と該第１の凹部
底面に形成された第２の凹部とを有し、該第２の凹部内
に前記回路部品が実装されると共に、前記回路部品に当
接され且つ前記第２の凹部を塞ぐように前記第１の凹部
に設けられた放熱板を備え、前記回路部品から前記放熱
板を介して前記親回路基板に熱伝導されるハイブリッド
モジュールを提案する。
【００１１】該ハイブリッドモジュールによれば、回路
基板は回路部品と同等の線膨張係数を有するセラミック
から構成されているため、周囲温度や湿度の変化によっ
て前記回路基板と回路部品との間に生じる応力が緩和さ
れる。さらに、前記回路基板には、親回路基板に実装す
る際に親回路基板に対向する主面に第１及び第２の凹部
が形成され、該第２の凹部内に回路部品が実装されると
共に、前記回路部品に当接され且つ前記第２の凹部を塞
ぐように前記第１の凹部に放熱板が設けられ、前記回路
部品からの発熱は前記放熱板を介して親回路基板に熱伝
導されて放熱されるので、小型にして効率よく放熱を行
うことができる。
【００１２】また、請求項２では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記回路基板を形成する
セラミックは、０．１％以下の吸水率を有するハイブリ
ッドモジュールを提案する。
【００１３】該ハイブリッドモジュールによれば、耐湿
性が向上するため、高い信頼性のモジュールが得られ
る。
【００１４】また、請求項３では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記回路部品と放熱板と
回路基板は、ほぼ等しい線膨張係数の部材からなると共
に、前記放熱板と前記回路部品及び第１の凹部内面との
間は、前記回路部品と放熱板と回路基板の線膨張係数に
ほぼ等しい線膨張係数の熱伝導性樹脂によって接着され
ているハイブリッドモジュールを提案する。
【００１５】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
放熱板と熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止される
と共に、前記回路部品からの発熱は前記熱伝導性樹脂を
介して放熱板に伝導される。さらに、前記熱伝導性樹脂
の線膨張係数が前記回路部品と放熱板と回路基板の線膨
張係数にほぼ等しいため、ヒートサイクル試験などの温
度変化によって前記回路部品と放熱板及び第１の凹部内
面との間に生じる応力を緩和することができる。
【００１６】また、請求項４では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記放熱板と前記回路部
品及び第１の凹部内面との間は、線膨張係数が３０ｐｐ
ｍ／℃以下の熱伝導性樹脂によって接着されているハイ
ブリッドモジュールを提案する。
【００１７】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
放熱板と熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止される
と共に、前記回路部品からの発熱は前記熱伝導性樹脂を
介して放熱板に伝導される。さらに、前記熱伝導性樹脂
の線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下であるため、ヒート
サイクル試験などの温度変化によって前記回路部品と放
熱板及び第１の凹部内面との間に生じる応力を緩和する
ことができる。
【００１８】また、請求項５では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記放熱板と前記回路部
品及び第１の凹部内面との間は、低ヤング率の熱伝導性
樹脂によって接着されているハイブリッドモジュールを
提案する。
【００１９】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
放熱板と熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止される
と共に、前記回路部品からの発熱は前記熱伝導性樹脂を
介して放熱板に伝導される。さらに、前記熱伝導性樹脂
は低ヤング率を有しているため、ヒートサイクル試験な
どの温度変化によって前記回路部品と放熱板及び第１の
凹部内面との間に生じる応力を緩和することができる。
【００２０】また、請求項６では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記放熱板と前記回路部
品及び第１の凹部内面との間は、絶縁フィラー或いは電
導フィラーを含む熱伝導性樹脂によって接着されている
ハイブリッドモジュールを提案する。
【００２１】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
放熱板と熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止される
と共に、前記回路部品からの発熱は前記熱伝導性樹脂を
介して放熱板に伝導される。さらに、前記放熱板と前記
回路部品及び第１の凹部内面との間は、例えばＡｌ
2Ｏ3、ＡｌＮ等の絶縁フィラー或いはＡｇ、Ｃｕ等の電
導フィラーを含む熱伝導性樹脂によって接着されるた
め、該熱伝導性樹脂は前記フィラーが含有されることに
よってヤング率が低下するので、ヒートサイクル試験な
どの温度変化によってこれらの放熱板、熱伝導性樹脂、
回路部品の間に発生する応力が緩和される。
【００２２】また、請求項７では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記放熱板と前記回路部
品との間は、５０００ｃｐｓ以下の低粘度を有し且つフ
ィラー径が１０μｍ以下の熱伝導性樹脂によって接着さ
れているハイブリッドモジュールを提案する。
【００２３】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
放熱板と熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止される
と共に、前記回路部品からの発熱は前記熱伝導性樹脂を
介して放熱板に伝導される。さらに、前記熱伝導性樹脂
は５０００ｃｐｓ以下の低粘度であり且つフィラー径が
１０μｍ以下であるため、前記回路部品と放熱板間の熱
導電性樹脂の厚みを薄くすることができる。
【００２４】また、請求項８では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記回路基板の第２の凹
部底面と回路部品との間の導電接続部以外の部分には、
前記回路部品と回路基板の線膨張係数にほぼ等しい線膨
張係数の樹脂が充填されているハイブリッドモジュール
を提案する。
【００２５】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁されると
共に、前記樹脂の線膨張係数が前記回路部品と回路基板
の線膨張係数にほぼ等しいため、ヒートサイクル試験な
どの温度変化によってこれらの回路部品、樹脂、回路基
板の間に発生する応力が緩和される。
【００２６】また、請求項９では、請求項１記載のハイ
ブリッドモジュールにおいて、前記回路基板の第２の凹
部底面と回路部品との間の導電接続部以外の部分には、
２０ｐｐｍ／℃以下の線膨張係数を有する樹脂が充填さ
れているハイブリッドモジュールを提案する。
【００２７】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁されると
共に、前記樹脂の線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下であ
るため、ヒートサイクル試験などの温度変化によってこ
れらの回路部品、樹脂、回路基板の間に発生する応力が
緩和される。
【００２８】また、請求項１０では、請求項１記載のハ
イブリッドモジュールにおいて、前記回路基板の第２の
凹部底面と回路部品との間の導電接続部以外の部分に
は、２０００ｃｐｓ以下の低粘度を有し且つフィラー径
が１０μｍ以下の樹脂が充填されているハイブリッドモ
ジュールを提案する。
【００２９】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁されると
共に、前記樹脂の粘度が２０００ｃｐｓ以下の低粘度で
あり且つフィラー径が１０μｍ以下であるため、前記第
２の凹部底面と回路部品との間の隙間が小さい場合に
も、製造時において該隙間に容易に樹脂を充填すること
ができる。
【００３０】また、請求項１１では、請求項１記載のハ
イブリッドモジュールにおいて、前記回路基板の第２の
凹部底面と回路部品との間の導電接続部以外の部分に
は、耐湿性を有するシリコン系樹脂が充填されているハ
イブリッドモジュールを提案する。
【００３１】該ハイブリッドモジュールによれば、前記
樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁されると
共に、水分の浸透が防止され、水分浸透による短絡が防
止される。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態のハ
イブリッドモジュールを示す側面断面図である。図にお
いて、１０はハイブリッドモジュールで、回路パターン
が形成された回路基板１１に複数のチップ状電子部品１
２と発熱性を有する半導体素子等の回路部品１３が搭載
されて構成されている。
【００３３】回路基板１１は、直方体形状のアルミナを
主体とした吸水率が０．１％以下であるセラミック多層
基板からなり、その底面、即ち親回路基板３０への実装
時に親回路基板に対向する主面１１ａには、発熱性の回
路部品１３を搭載するための凹部１４が形成されてい
る。
【００３４】凹部１４は、２段階に形成され、主面１１
ａ側に第１の凹部１４Ａが形成され、さらに第１の凹部
１４Ａ内にやや小さい第２の凹部１４Ｂが形成されてい
る。
【００３５】第２の凹部１４Ｂは、その中に実装される
回路部品１３の形状に合わせて、その縦横厚み寸法より
やや大きく形成される。さらに、この第２の凹部１４Ｂ
の底面には、前記回路部品１３の端子電極を接続するラ
ンド電極１５が形成されている。
【００３６】第２の凹部１４Ｂの中には発熱性を有する
半導体素子，ＦＥＴ等の回路部品１３が収納されると共
に、回路部品１３の端子電極は第２の凹部１４Ｂの底面
に形成されたランド電極１５に接続され、隣り合うラン
ド電極１５間には絶縁性の封止樹脂Ｓｌが充填されてい
る。この状態で、回路部品１３の裏面は、第１の凹部１
４Ａの底面とほぼ同じ面となる。
【００３７】ここで、回路部品１３としては、その線膨
張係数α2 が回路基板１１の線膨張係数α1 にほぼ等し
い（α1 α2）ものが用いられている。例えば、回路部
品１３は線膨張係数α2が６ｐｐｍ／℃であるＧａＡｓ
（ガリウムヒ素）から構成され、回路基板１１はＰｂＯ
-Ｂ2Ｏ3-ＳｉＯ2（ホウケイ酸鉛）とＡｌ2Ｏ3（アルミ
ナ）を混合した線膨張係数α1が５ｐｐｍ／℃のセラミ
ックからなる。
【００３８】また、封止樹脂Ｓｌとしては、回路基板１
１及び回路部品１３の線膨張係数α1，α2とほぼ等しい
線膨張係数α3（α1 α2 α3）を有するものを用いる
ことが好ましい。このように線膨張係数のほぼ等しい封
止樹脂Ｓｌを用いることにより、回路部品１３を回路基
板１１に固着し、回路部品１３の端子電極間を絶縁する
だけでなく、ヒートサイクル試験などの温度変化によっ
てこれらの間に発生する応力を緩和し、回路基板１１及
び回路部品１３からの封止樹脂Ｓｌの剥離を防止するこ
とができる。これにより、回路部品１３と回路基板１１
との間の電気的接続不良の発生及び耐湿性の低下を防止
することができると共に、上記剥離によって回路部品１
３へ与えるダメージを大幅に低減することができ、信頼
性が向上される。
【００３９】また、封止樹脂Ｓｌとして、線膨張係数α
3が２０ｐｐｍ／℃以下であるものを用いても、上記と
ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４０】さらに、封止樹脂Ｓｌとして、２０００ｃ
ｐｓ以下の低粘度を有し且つ径が１０μｍ以下のフィラ
ーを含有した樹脂を用いれば、モジュールを小型化する
ことにより第２の凹部１４Ｂの底面と回路部品１３との
間の隙間が小さくなった場合にも、製造時においてこの
隙間に容易に封止樹脂Ｓｌを充填することができる。
【００４１】さらにまた、耐湿性の高いシリコン系樹脂
を封止樹脂Ｓｌとして用いれば、第２の凹部１４Ｂ底面
と回路部品１３との間への水分の浸透防止を強固なもの
とでき、水分浸透による回路部品１３の端子電極間の短
絡を確実に防止することができ、耐湿性及び信頼性をさ
らに向上させることができる。
【００４２】一方、回路部品１３の端子電極とランド電
極１５との接続は、半田付けしても良いし、導電性樹脂
用いた接続、異方導電性樹脂（ＡＣＦ）用いた接続、或
いはランド電極１５上に金（Ａｕ）を用いたボールバン
プを形成し超音波併用熱圧着する等して行っても良い。
【００４３】上記導電性樹脂を用いた接続では、安価で
あり、導電性樹脂によって応力を吸収できるため高信頼
性が得られるという効果があり、さらに、導電性樹脂を
通しての放熱は少ないため目的とする放熱効果に悪影響
を与えることが無い。さらに、異方導電性樹脂を用いれ
ば、ランド電極１５間を絶縁する封止樹脂が不要とな
り、コストの低減を図ることができる。
【００４４】また、上記ランド電極１５上にボールバン
プを形成し超音波併用熱圧着する方法によれば、ドライ
プロセスであるためメッキ液による回路部品１３へのダ
メージが少なく、設備コストを低減できると共に、回路
基板１１への回路部品１３の実装作業時間を短縮でき、
実装コストを低減することができる。さらに、Au-Au接
合なので接触抵抗が少なく高信頼性を得ることができ
る。
【００４５】また、上記半田を用いた方法では、セルフ
アラインメントにより位置補正されるため、実装精度を
必要としない。また、実装時に低荷重で実装できるため
回路部品１３へのダメージが少なく、さらに、半田バン
プにより応力を吸収できるため高信頼性を得られる。
【００４６】一方、上記第１の凹部１４Ａ内には、第１
の凹部１４Ａに嵌合する大きさの放熱板１６が装着さ
れ、放熱板１６と第１の凹部１４Ａの底側面及び回路部
品１３の裏面との間は熱伝導性樹脂１７によって接着さ
れ、凹部１４は放熱板１６と熱伝導性樹脂１７によって
封止されている。この状態で、放熱板１６の表面は回路
基板１１の主面１１ａとほぼ同じ面となる。
【００４７】ここで、放熱板１６としては、その線膨張
係数α4 が回路部品１３の線膨張係数α2 にほぼ等しい
（α2 α4）ものが用いられている。例えば、放熱板１
６は線膨張係数α4が７ｐｐｍ／℃である４２アロイ
（ニッケル４２，鉄５８の合金）からなる。
【００４８】また、熱伝導性樹脂１７としては、回路部
品１３及び放熱板１６の線膨張係数α2，α4とほぼ等し
い線膨張係数α5（α2 α4 α5）を有するものを用い
ることが好ましい。このように線膨張係数のほぼ等しい
熱伝導性樹脂１７を用いることにより、放熱板１６を回
路部品１３及び第１の凹部１４Ａの底側面に固着して第
２の凹部１４Ｂを封止すると共に回路部品１３からの発
熱を放熱板１６に伝導するだけでなく、ヒートサイクル
試験などの温度変化によってこれらの間に発生する応力
を緩和し、回路基板１１、回路部品１３及び放熱板１６
からの熱伝導性樹脂１７の剥離を防止することができ
る。これにより、回路部品１３と放熱板１６との間の熱
抵抗の上昇及び耐湿性の低下を防止することができると
共に、上記剥離によって回路部品１３へ与えるダメージ
を大幅に低減することができ、信頼性が向上する。
【００４９】また、熱伝導性樹脂１７として、線膨張係
数α5が３０ｐｐｍ／℃以下であるもの、或いはヤング
率（弾性率）の低い樹脂、好適には1000kgf/mm2以下の
ヤング率を有する樹脂を用いても、上記とほぼ同様の効
果を得ることができる。熱伝導性樹脂１７のヤング率
（弾性率）は、例えばＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＢＮ等の絶縁
フィラー又はＡｇ、Ｃｕ等の導電フィラーを樹脂中に混
入することにより低下させることができる。また、熱伝
導性樹脂１７にフィラーを混入することにより、熱伝導
率をさらに高めることができ、熱抵抗を低下することが
できる。
【００５０】さらに、熱伝導性樹脂１７として、５００
０ｃｐｓ以下の低粘度を有し且つ径が１０μｍ以下のフ
ィラーを含有した樹脂を用いれば、熱伝導性樹脂１７の
厚みを薄くすることができ、モジュールの小型化を図る
ことができると共に、熱抵抗をさらに低減でき、放熱効
率を向上させることができる。
【００５１】一方、回路基板１１の主面１１ａと対向す
る面、即ち図示における回路基板１１の上面にはランド
電極１５が形成され、このランド電極１５にチップ状電
子部品１２が半田付けされ、これらのチップ状電子部品
１２は、回路基板１１の上面に嵌合する金属ケース１８
によって覆われている。
【００５２】さらに、回路基板１１の側面には回路パタ
ーンに接続された複数の端子電極１９が形成されてい
る。
【００５３】また、前述したように、回路基板１１は多
層構造になっており、その内部に回路パターンが形成さ
れ、各ランド電極１５はこの回路パターンに接続されて
いる。これにより、回路基板の体積を有効に利用して、
モジュールの小型化を図っている。
【００５４】ここで、回路基板１１は、図４に示すよう
に、アルミナを主体としたセラミックグリーンシート
（以下、グリーンシートと称する）１０１〜１０７を積
層・圧着した後、焼成することにより形成される。
【００５５】それぞれのグリーンシート１０１〜１０７
には、図示していないがスルーホールが形成されると共
に回路導体パターン及びランド電極が印刷形成されてい
る。
【００５６】また、最下層のグリーンシート１０７には
第１の凹部１４Ａに対応する形状の開口部１０８ａが所
定位置に形成され、さらにグリーンシート１０７の上に
積層される２つのグリーンシート１０５，１０６のそれ
ぞれには第２の凹部１４Ｂに対応する形状の開口部１０
５ａ，１０６ａが所定位置に形成されている。
【００５７】前述の構成よりなるハイブリッドモジュー
ル１０を親回路基板に実装するときは、図５に示すよう
に、回路基板１１の回路部品１３が搭載された凹部１４
側を下側に向け、主面１１ａを親回路基板３０に対向さ
せて実装し、回路基板１１の側面の端子電極１９を親回
路基板３０のランド電極３１に半田付けする。
【００５８】この親回路基板３０の表面において、ハイ
ブリッドモジュール１０の放熱板１６と対向する位置に
は、ランド電極３１と共に、熱伝導性の導体膜３２（例
えばグランドパターン等）が予め形成されており、回路
基板１１の端子電極１９がランド電極３１に半田付けさ
れるのと同時に、この導体膜３２に放熱板１６の表面が
半田付けされる。
【００５９】尚、放熱板１６と導体膜３２とは半田付け
でなくても、単に当接させるのみ、或いは熱伝導性樹脂
を介して当接させても良いし、導体膜３２を介すること
なく放熱板１６を直接親回路基板３０の表面に当接して
も良い。
【００６０】このハイブリッドモジュールでは、発熱性
を有する半導体素子等の回路部品１３から生じる熱が放
熱板１６、熱伝導性樹脂１７及び導体膜３２を介して親
回路基板３０に伝導されて放熱されると共に、放熱板１
６、熱伝導性樹脂１７を介して回路基板１１に伝導さ
れ、回路基板１１から空気中に放熱される。
【００６１】従って、小型にして効率よく放熱を行うこ
とができるハイブリッドモジュールを安価にて製造する
ことができる。
【００６２】さらに、上記の封止樹脂Ｓｌ及び熱伝導性
樹脂１７を用いることによって高い信頼性を得ることが
できる。
【００６３】尚、回路部品１３としては、ＧａＡｓＭＥ
Ｓ型ＦＥＴ、ＧａＡｓＰＨＥＭＴ型ＦＥＴ、或いはＩｎ
Ｐ系ＦＥＴを用いることが望ましい。
【００６４】即ち、回路部品１３としてＧａＡｓＭＥＳ
型ＦＥＴを用いた場合、素子内部での電子の移動が早い
ため素子からの発熱が少ない、ＧａＡｓの線膨張係数が
６ｐｐｍ／℃とシリコン（Ｓｉ）よりも大きく、回路基
板１１、放熱板１６、及び熱伝導性樹脂１７等の線膨張
係数と近くなるため、温度変化によって発生する応力が
小さくなり高信頼性を得られる。
【００６５】また、回路部品１３としてＧａＡｓＰＨＥ
ＭＴ型ＦＥＴを用いた場合には、素子内部での電子の移
動速度がＭＥＳ型ＦＥＴよりも速いため、素子からの発
熱をさらに小さくできると共に、同様に線膨張係数がシ
リコン（Ｓｉ）よりも大きく、回路基板１１、放熱板１
６、及び熱伝導性樹脂１７等の線膨張係数と近くなるた
め、温度変化によって発生する応力が小さくなり高信頼
性を得られる。
【００６６】さらに、回路部品１３としてＩｎＰ系ＦＥ
Ｔを用いた場合には、素子内部での電子の移動速度がＧ
ａＡｓよりも速いため、素子からの発熱をさらに小さく
できると共に、線膨張係数が５ｐｐｍ／℃とシリコン
（Ｓｉ）よりも大きく、回路基板１１、放熱板１６、及
び熱伝導性樹脂１７等の線膨張係数と近くなるため、温
度変化によって発生する応力が小さくなり高信頼性を得
られる。
【００６７】また、上記回路部品１３の端子電極間の絶
縁（パシベーション）にＳｉＮ又はＳｉＯ2 或いはこれ
らの複合膜を用いることが好ましい。これらを用いるこ
とにより、上記封止樹脂の防湿性が不十分であっても素
子の特性を劣化させることが無く、封止樹脂にボイドが
生じて水分の浸透があっても素子の信頼性を劣化させな
い。さらに、上記封止樹脂の残留イオンが多くても素子
の信頼性が劣化しないため、安価な封止樹脂を用いるこ
とができる。
【００６８】また、上記実施形態では、発熱性の回路部
品１３を１個実装したモジュールを構成したが、複数の
発熱性回路部品を実装したモジュールであっても良く、
この場合のも同様の効果を得ることができる。
【００６９】ここで、複数の発熱性ＦＥＴを用いる場合
には、これら複数のＦＥＴを１つのＧａＡｓ上に形成し
た回路部品１３を用いることが好ましい。これにより、
複数のＦＥＴを個別に実装するよりも実装エリアを縮小
できると共に、一度の実装作業で済むため実装コストを
低減することができる。さらに、複数のＦＥＴを個別に
実装した場合に比べて、放熱板１６或いは親回路基板３
０と容易に接触させることができ、放熱性を安定化させ
ることができる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載のハイブリッドモジュールによれば、親回路基板に対
向する主面に形成された第２の凹部内に回路部品が実装
され、前記回路基板を親回路基板に実装したときに、前
記回路部品は親回路基板に対して放熱部材を介して当接
され、前記回路部品からの発熱は親回路基板に熱伝導さ
れて放熱されるので、小型にして効率よく放熱を行うこ
とができる。さらに、前記回路基板は回路部品と同等の
線膨張係数を有するセラミックから構成されているた
め、周囲温度や湿度の変化によって前記回路基板と回路
部品との間に生じる応力が緩和されるので、これら回路
基板と回路部品との間の剥離が防止でき、高い信頼性を
得ることができる。
【００７１】また、請求項２によれば、上記の効果に加
えて、前記回路基板の耐湿性の向上により、さらに信頼
性を高めることができる。
【００７２】また、請求項３によれば、上記の効果に加
えて、回路部品からの発熱が熱伝導性樹脂を介して放熱
板に伝導されるので、前記回路部品からの発熱を効率良
く放熱板に伝導することができる。さらに、前記熱伝導
性樹脂の線膨張係数が回路部品と放熱板と回路基板の線
膨張係数にほぼ等しいため、前記回路部品と放熱板及び
第１の凹部内面との間に生じる応力を緩和することがで
きるので、ヒートサイクル試験等のような温度変化を受
けた場合にも、前記放熱板と回路部品及び回路基板との
間の剥離を防止できると共に、該剥離による熱抵抗の上
昇及び接着強度の低下を防止でき、安定した放熱性が得
られる。さらにまた、前記放熱板及び熱伝導性樹脂によ
って第２の凹部が封止されているため、第２の凹部内へ
の水分の浸入が阻止され、信頼性をさらに向上させるこ
とができる。
【００７３】また、請求項４によれば、上記の効果に加
えて、回路部品と放熱板が熱伝導性樹脂により接着され
ているので、前記回路部品からの発熱を効率良く放熱板
に伝導できる。さらに、前記熱伝導性樹脂の線膨張係数
が３０ｐｐｍ／℃以下であるため、前記回路部品と放熱
板及び第１の凹部内面との間に生じる応力を緩和するこ
とができるので、ヒートサイクル試験等のような温度変
化を受けた場合にも、前記放熱板と回路部品及び回路基
板との間の剥離を防止できると共に、該剥離による熱抵
抗の上昇及び接着強度の低下を防止でき、安定した放熱
性が得られる。さらにまた、前記放熱板及び熱伝導性樹
脂によって第２の凹部が封止されているため、第２の凹
部内への水分の浸入が阻止され、信頼性をさらに向上さ
せることができる。
【００７４】また、請求項５によれば、上記の効果に加
えて、回路部品と放熱板が熱伝導性樹脂により接着され
ているので、前記回路部品からの発熱を効率良く放熱板
に伝導できる。さらに、前記熱伝導性樹脂は低ヤング率
を有しているため、ヒートサイクル試験等のような温度
変化を受けた場合にも、前記回路部品と放熱板及び第１
の凹部内面との間に生じる応力を緩和することができる
ので、前記放熱板と回路部品及び回路基板との間の剥離
を防止できると共に、該剥離による熱抵抗の上昇及び接
着強度の低下を防止でき、安定した放熱性が得られる。
さらにまた、前記放熱板及び熱伝導性樹脂によって第２
の凹部が封止されているため、第２の凹部内への水分の
浸入が阻止され、信頼性をさらに向上させることができ
る。
【００７５】また、請求項６によれば、上記の効果に加
えて、回路部品と放熱板が熱伝導性樹脂により接着され
ているので、前記回路部品からの発熱を効率良く放熱板
に伝導できる。さらに、前記熱伝導性樹脂はフィラーの
含有によってヤング率（弾性率）が低下されるため、ヒ
ートサイクル試験等のような温度変化を受けた場合に
も、前記回路部品と放熱板及び第１の凹部内面との間に
生じる応力を緩和することができるので、前記放熱板と
回路部品及び回路基板との間の剥離を防止できると共
に、該剥離による熱抵抗の上昇及び接着強度の低下を防
止でき、安定した放熱性が得られる。さらにまた、前記
放熱板及び熱伝導性樹脂によって第２の凹部が封止され
ているため、第２の凹部内への水分の浸入が阻止され、
信頼性をさらに向上させることができる。
【００７６】また、請求項７によれば、上記の効果に加
えて、回路部品と放熱板が熱伝導性樹脂により接着され
ているので、前記回路部品からの発熱を効率良く放熱板
に伝導できる。さらに、前記熱伝導性樹脂は５０００ｃ
ｐｓ以下の低粘度であり且つフィラー径が１０μｍ以下
であるため、前記回路部品と放熱板間の熱導電性樹脂の
厚みを１０μｍ以下に薄くすることができるので、熱抵
抗を低減でき、放熱効率を向上させることができる。さ
らにまた、前記放熱板及び熱伝導性樹脂によって第２の
凹部が封止されているため、第２の凹部内への水分の浸
入が阻止され、信頼性をさらに向上させることができ
る。
【００７７】また、請求項８によれば、上記の効果に加
えて、回路基板の第２の凹部底面と回路部品との間に充
填された樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁
されると共に、前記樹脂の線膨張係数が前記回路部品と
回路基板の線膨張係数にほぼ等しいため、ヒートサイク
ル試験等のような温度変化を受けた場合にも、前記回路
部品にかかる応力が緩和されるので、前記樹脂の剥離に
よる前記回路基板と回路部品との間の接合不良の発生及
び回路部品の破壊を防止できると共に、耐湿性を向上さ
せることができる。
【００７８】また、請求項９によれば、上記の効果に加
えて、回路基板の第２の凹部底面と回路部品との間に充
填された樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶縁
されると共に、前記樹脂の線膨張係数が２０ｐｐｍ／℃
以下であるため、ヒートサイクル試験等のような温度変
化を受けた場合にも、前記回路部品にかかる応力が緩和
されるので、前記樹脂の剥離による前記回路基板と回路
部品との間の接合不良の発生及び回路部品の破壊を防止
できると共に、耐湿性を向上させることができる。
【００７９】また、請求項１０によれば、上記の効果に
加えて、回路基板の第２の凹部底面と回路部品との間に
充填された樹脂の粘度が２０００ｃｐｓ以下の低粘度で
あり且つフィラー径が１０μｍ以下であるため、前記第
２の凹部底面と回路部品との間の隙間が小さい場合に
も、製造時において該隙間に容易に樹脂を充填すること
ができる。
【００８０】また、請求項１１によれば、上記の効果に
加えて、回路基板の第２の凹部底面と回路部品との間に
充填された樹脂によって前記回路部品の端子電極間が絶
縁されると共に、水分の浸透が防止され、水分浸透によ
る回路部品端子電極間の短絡を防止することができ、信
頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のハイブリッドモジュール
を示す側面断面図
【図２】従来例のハイブリッドモジュールを示す側面断
面図
【図３】従来例の他のハイブリッドモジュールを示す側
面断面図
【図４】本発明の一実施形態における回路基板の構成を
説明する図
【図５】本発明の一実施形態のハイブリッドモジュール
の親回路基板搭載例を示す図
【符号の説明】
１０…ハイブリッドモジュール、１１…回路基板、１１
ａ…主面、１２…チップ状電子部品、１３…発熱性の回
路部品、１４…凹部、１４Ａ…第１の凹部、１４Ｂ…第
２の凹部、１５…ランド電極、１６…放熱板、１７…熱
伝導性樹脂、１８…金属ケース、１９…端子電極、３０
…親回路基板、３１…ランド電極、３２…熱伝導性の導
体膜、Ｓｌ…封止樹脂、１０１〜１０７…セラミックグ
リーンシート、１０５ａ，１０６ａ，１０７ａ…開口
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 一樹 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回路基板と、該回路基板上に実装された
    発熱性を有する回路部品とを備え、親回路基板上に実装
    して使用されるハイブリッドモジュールにおいて、 前記回路基板は、前記回路部品と同等の線膨張係数を有
    するセラミックからなり、且つ前記親回路基板と対向す
    る主面に形成された第１の凹部と該第１の凹部底面に形
    成された第２の凹部とを有し、 該第２の凹部内に前記回路部品が実装されると共に、 前記回路部品に当接され且つ前記第２の凹部を塞ぐよう
    に前記第１の凹部に設けられた放熱板を備え、 前記回路部品から前記放熱板を介して前記親回路基板に
    熱伝導されることを特徴とするハイブリッドモジュー
    ル。
  2. 【請求項２】 前記回路基板を形成するセラミックは、
    ０．１％以下の吸水率を有することを特徴とする請求項
    １記載のハイブリッドモジュール。
  3. 【請求項３】 前記回路部品と放熱板と回路基板は、ほ
    ぼ等しい線膨張係数の部材からなると共に、 前記放熱板と前記回路部品及び第１の凹部内面との間
    は、前記回路部品と放熱板と回路基板の線膨張係数にほ
    ぼ等しい線膨張係数の熱伝導性樹脂によって接着されて
    いることを特徴とする請求項１記載のハイブリッドモジ
    ュール。
  4. 【請求項４】 前記放熱板と前記回路部品及び第１の凹
    部内面との間は、線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下の熱
    伝導性樹脂によって接着されていることを特徴とする請
    求項１記載のハイブリッドモジュール。
  5. 【請求項５】 前記放熱板と前記回路部品及び第１の凹
    部内面との間は、低ヤング率の熱伝導性樹脂によって接
    着されていることを特徴とする請求項１記載のハイブリ
    ッドモジュール。
  6. 【請求項６】 前記放熱板と前記回路部品及び第１の凹
    部内面との間は、絶縁フィラー或いは電導フィラーを含
    む熱伝導性樹脂によって接着されていることを特徴とす
    る請求項１記載のハイブリッドモジュール。
  7. 【請求項７】 前記放熱板と前記回路部品との間は、５
    ０００ｃｐｓ以下の低粘度を有し且つフィラー径が１０
    μｍ以下の熱伝導性樹脂によって接着されていることを
    特徴とする請求項１記載のハイブリッドモジュール。
  8. 【請求項８】 前記回路基板の第２の凹部底面と回路部
    品との間の導電接続部以外の部分には、前記回路部品と
    回路基板の線膨張係数にほぼ等しい線膨張係数の樹脂が
    充填されていることを特徴とする請求項１記載のハイブ
    リッドモジュール。
  9. 【請求項９】 前記回路基板の第２の凹部底面と回路部
    品との間の導電接続部以外の部分には、２０ｐｐｍ／℃
    以下の線膨張係数を有する樹脂が充填されていることを
    特徴とする請求項１記載のハイブリッドモジュール。
  10. 【請求項１０】 前記回路基板の第２の凹部底面と回路
    部品との間の導電接続部以外の部分には、２０００ｃｐ
    ｓ以下の低粘度を有し且つフィラー径が１０μｍ以下の
    樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載の
    ハイブリッドモジュール。
  11. 【請求項１１】 前記回路基板の第２の凹部底面と回路
    部品との間の導電接続部以外の部分には、耐湿性を有す
    るシリコン系樹脂が充填されていることを特徴とする請
    求項１記載のハイブリッドモジュール。
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