JPWO2019208577A1 - 放熱基板および電子装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施形態に係る放熱基板は、基板と、第１部と、第２部と、第３部と、接合材とを備えている。基板は、少なくとも１つの貫通孔を有するとともに、金属材料を含む。第１部は、貫通孔に位置するとともに、基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第２部は、基板の上面に位置するとともに、基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第３部は、基板の下面に位置するとともに、基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。接合材は、基板と第２部との間および基板と第３部との間のそれぞれに位置している。第１部は、第２部および第３部と、接合材または接合層を介して少なくとも一部が連続している。
Description
本発明は、半導体素子が実装される放熱基板およびこれを用いた電子装置に関する。
近年、高周波の信号で作動する半導体素子等の電子部品を収容する半導体パッケージが知られている。このような半導体素子等は、作動する際に熱が生じる。この熱を外部に放熱させるために、半導体素子等を実装する基板の一部により熱伝導率の高い材料を含む金属体を嵌め込んで放熱性を向上させた放熱基板が開示されている（特開２０１８−１８９７６号公報参照）。
特開２０１８−１８９７６号公報では、金属体の一部が溶融されて接合され、放熱基板が形成されている。このとき、放熱基板と実装される電子部品との熱膨張差の低減を図っている。しかしながら、特許文献１では、溶融させる熱によって基板が変形するおそれがあった。
本発明の一実施形態に係る放熱基板は、基板と、第１部と、第２部と、第３部と、接合材とを備えている。基板は、少なくとも１つの貫通孔を有するとともに、金属材料を含む。第１部は、貫通孔に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第２部は、基板の上面に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第３部は、基板の下面に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。接合材は、基板と第２部との間および基板と第３部との間のそれぞれに位置している。第１部は、第２部および第３部と、接合材を介して少なくとも一部が連続している。
本発明の一実施形態に係る放熱基板は、基板と、第１部と、第２部と、第３部とを備えている。基板は、少なくとも１つの貫通孔を有するとともに、金属材料を含む。第１部は、貫通孔に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く金属材料を含む。第２部は、基板の上面に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第３部は、基板の下面に位置するとともに、基板の熱膨張率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む。第１部と第２部および第１部と第３部とは、少なくとも一部が連続しており、基板と第２部との間および基板と第３部との間のそれぞれには、接合層を有している。
以下、各実施形態の半導体パッケージおよびこれを備えた電子装置について、図面を用いて詳細に説明する。
＜放熱基板の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る放熱基板の一部を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す分解平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す分解斜視図である。図５は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す側面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る放熱基板の一部を示す断面図である。図８は、本発明の他の実施形態に係る放熱基板を示す分解斜視図である。図９は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す斜視図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す斜視図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る放熱基板１は、基板２と、第１部３と、第２部４と、第３部５とを備えている。また、本発明の一実施形態に係る放熱基板１では、接合材６または接合層７を有している。また、枠体９と、入出力端子１０とを備えていてもよい。基板２は、貫通孔２１を有しており、この貫通孔２１に第１部３が嵌め込まれている。
図１は本発明の一実施形態に係る放熱基板の一部を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す分解平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す分解斜視図である。図５は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係る放熱基板を示す側面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る放熱基板の一部を示す断面図である。図８は、本発明の他の実施形態に係る放熱基板を示す分解斜視図である。図９は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す斜視図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る電子装置を示す斜視図である。これらの図において、本発明の実施形態に係る放熱基板１は、基板２と、第１部３と、第２部４と、第３部５とを備えている。また、本発明の一実施形態に係る放熱基板１では、接合材６または接合層７を有している。また、枠体９と、入出力端子１０とを備えていてもよい。基板２は、貫通孔２１を有しており、この貫通孔２１に第１部３が嵌め込まれている。
図３に示すように、本発明の一実施形態における基板２は、例えば矩形状である。また基板２は、例えば金属材料から成る。金属材料としては、例えばモリブデンである。このとき、基板２の熱膨張係数は５×１０−６／Ｋ程度である。また、鉄、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって基板２を構成する金属部材を作製することができる。
基板２は、後述する電子部品が実装される領域と重なる位置に貫通孔２１を有している。基板２は矩形状であり、その大きさは例えば５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍである。貫通孔２１は、平面視において例えば円形状である。貫通孔２１の大きさは、たとえば平面視においてφ０．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍである。貫通孔２１は、平面視において基板２の面積に対して、１〜２０％であってもよい。２％以上あれば、より放熱性を向上させることができ、２０％以下であれば、基板２の変形を低減させることができる。
図１に示すように、第１部３は、基板２の貫通孔２１に嵌め込まれている。第１部３は、貫通孔２１に嵌め込まれることから、少なくとも貫通孔２１よりも小さい外形である。このとき、第１部３が貫通孔２１よりも小さいというのは、第１部３と貫通孔２１がほぼ同じ寸法のものから、貫通孔２１の方が大きく、隙間を接合材で埋めるものまで含まれる。このため、第１部３は、たとえば平面視において円形状である場合、φ０．５ｍｍ〜５ｍｍであり、また、第１部３は、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍである。第１部３は、下面が基板２の下面と一致している。または、第１部３は、基板２の下面より少なくとも突出していてもよい。
また、第１部３は、たとえば銅を含んでいる。また、銅から成っていてもよい。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０−６／Ｋ程度である。また、第１部３は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。この場合第１部３は、たとえば熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋである。第１部３は、実装領域と重なって位置していることにより、実装領域に実装される電子部品１２から生じる熱が第２部を介して第１部３に伝達され、さらに第１部３を介して電子部品１２からの熱を放熱基板１の外部に放熱する役割を果たす。
また、貫通孔２１および第１部３は電子部品１２の下方に複数配置されておいてもよい。複数配置する場合は、電子部品の大きさによって、貫通孔２１および第１部３の大きさを自由に設計することができ、基板２の加工が容易となり、生産性を向上させることができる。
図２に示すように、第２部４は、基板２および第１部３の上面に位置している。このとき、第２部４は、たとえば平面視において基板２と同じ大きさであり、平面視において５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍであり、また、第２部４は、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍである。
また、第２部４は、たとえば銅を含んでいる。また、銅から成っていてもよい。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０−６／Ｋ程度である。また、第２部４は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。この場合第２部４は、たとえば熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋである。第２部４は、実装領域と重なって位置していることにより、実装領域に実装される電子部品１２から生じる熱が第２部４を介して第１部３に伝達される。
図２に示すように、第３部５は、基板２および第１部３の下面に位置している。このとき、第３部５は、たとえば平面視において基板２と同じ大きさであり、平面視において５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍであり、また、第３部５は、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍである。
また、第３部５は、たとえば銅を含んでいる。また、銅から成っていてもよい。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０−６／Ｋ程度である。また、第３部５は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。この場合第３部５は、たとえば熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋである。第３部５は、実装領域と重なって位置していることにより、実装領域に実装される電子部品１２から生じる熱が第２部４および第１部３を介して第３部５に伝達される。このとき、第３部５の厚みは、第２部４の厚みと同じであってもよいし、第２部４の厚みよりも薄くてもよい。
また、第１部３、第２部４、第３部５は同じ材料からなっていてよい。この場合、放熱基板１の生産性が向上し、経済的に有利となる。また、第２部４と第３部５の熱膨張係数が同じとなるため、発熱による放熱基板１の反りを低減できる可能性がある。単に銅から成る基板では電子部品との熱応力が大きくなり、熱応力を低減させるために熱膨張係数の小さい材料から成る基板では、電子部品から生じる熱を放熱できずに不具合を起こすおそれがある。このため、上述するように熱膨張係数が異なる材料を用いることで、電子部品に生じるおそれのある不具合も低減させることができる。
これにより、図５に示すように、電子部品１２が実装される第２部４の実装領域が、基板２よりも熱伝導率の高い第１部、第３部に鉛直方向に重なって結合されるため、電子部品１２から生じる熱を基板２に遮られることなく、外部に放熱しやすくすることが可能となる。この結果、電子部品の信頼性を向上させることができる。
また、第１部３および基板２と、第２部４との間ならびに、第１部３および基板２と、第３部５との間には、接合層７を有していてもよい。これは、熱圧着によって、化学反応を起こした際にできる合金層である。合金層が形成されることにより、基板２、第１部３、第２部４の結合がより強固となり放熱基板１の耐久性を向上させることができると同時に、第２部、第１部、第３部の鉛直方向の放熱性をより向上させることができる。
また、第１部３および基板２と、第２部４との間ならびに、第１部３および基板２と、第３部５との間には、接合材６を有していてもよい。接合材は例えば、銀ろうなどのろう材であり、ろう材により第１部３および基板２と、第２部４ならびに、第１部３および基板２と、第３部５が接合される。また、このとき、図７に示すように貫通孔２１の内表面を含む基板２の表面にめっき層８を有していてもよい。めっき層８はたとえば、ニッケル等である。めっき層を有している場合には、めっき層と接合材とがより強固に結びつき、放熱基板１の耐久性を向上せることができる。
なお、第１部３、第２部４および第３部５は、接合材６または接合層７を介して少なくとも一部が連続しているのがよい。このことによって、熱経路を確保することができる。また、第１部３、第２部４および第３部５は、接合材６または接合層７を介してすべてが連続していてもよい。この場合には、一部が連続している場合と比較して、放熱性がさらに向上する。また、後述する第４部１５および第５部１６についても同様で、接合材６または接合層７を介して少なくとも一部が連続しているのがよい。さらに、第１部３、第２部４および第３部５と少なくとも一部が連続していてもよい。このことによって、熱経路を確保することができる。また、第４部１５および第５部１６は、接合材６または接合層７を介してすべてが連続していてもよいし、第１部３、第２部４および第３部５とも、接合材６または接合層７を介してすべてが連続していてもよい。この場合には、一部が連続している場合と比較して、放熱性がさらに向上する。
本発明の他の実施形態における放熱基板１は、図８に示すように第２部４の上面または、第３部の下面にさらに第２基板１３、第４部１５および第５部１６を有していてもよい。つまり、放熱基板が５層構造となっていてもよい。
第２基板１３は、例えば矩形状である。また第２基板１３は、例えば金属材料から成る。金属材料としては、例えばモリブデンである。このとき、第２基板１３の熱膨張係数は５×１０−６／Ｋ程度である。また、鉄、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステン、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって第２基板１３を構成する金属部材を作製することができる。つまり、基板２と同様の形状、同様の材質でもよい。
第２基板１３は、電子部品が実装される領域と重なる位置に第２貫通孔１４を有している。第２貫通孔１４は、平面視において例えば円形状またはである。第２貫通孔１４の大きさは、たとえば平面視においてφ０．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍである。
第４部１５は、第２基板１３の第２貫通孔１４に嵌め込まれている。第４部１５は、第２貫通孔１４に嵌め込まれることから、少なくとも第２貫通孔１４よりも小さい外形である。このとき、第４部１５が第２貫通孔１４よりも小さいというのは、第４部１５と第２貫通孔１４がほぼ同じ寸法のものから、第２貫通孔１４の方が大きく、隙間を接合材で埋めるものまで含まれる。このため、第４部１５は、たとえば平面視において円形状である場合、φ０．５ｍｍ〜５ｍｍであり、また、第４部１５は、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍである。第４部１５は、下面が第２基板１３の下面と一致している。または、第４部１５は、第２基板１３の下面より少なくとも突出していてもよい。
また、第４部１５は、たとえば銅を含んでいる。また、銅から成っていてもよい。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０−６／Ｋ程度である。また、第４部１５は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。第４部１５は、たとえば熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋである。つまり、第４部１５は第１部３と同様の形状、同様の材質でもよい。
第５部１６は、第２基板１３の上面または下面に位置している。このとき、第５部１６は、たとえば平面視において基板２と同じ大きさであり、平面視において５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍであり、また、第５部１６は、厚さが０．５ｍｍ〜３ｍｍである。第５部が第２基板１３の上面に配置される場合は、電子部品１２は第５部の上面に実装されることとなる。
また、第５部１６は、たとえば銅を含んでいる。また、銅から成っていてもよい。このとき、基板２の熱膨張係数は１６×１０−６／Ｋ程度である。また、第５部１６は、銅のように、放熱性に優れた金属材料であれば構わない。たとえば、銅とタングステンまたはモリブデンからなる合金を用いることができる。第５部１６は、たとえば熱膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜２０×１０−６／Ｋである。つまり、第５部１６は第２部４または第３部５と同様の形状、同様の材質でもよい。
このように放熱基板１にさらに第２基板１３および第４部１５と第５部１６を重ねることにより、より耐久性に優れた放熱基板とすることができると同時に、電子部品１２が実装される実装領域が、熱伝導率の高い第２部、第１部、第３部、第４部、第５部に鉛直方向に重なって結合されるため、電子部品１２から生じる熱を基板２および第２基板１３に遮られることなく、外部に放熱しやすくすることが可能となる。
またさらに第２基板および第４部と第５部を交互に放熱基板に重ねていき、放熱基板の層数を７層、９層とさらに多層にしてもよい。この場合、層数が増加するごとに放熱基板の耐久性が向上する。
図９に示すように、本発明の一実施形態に係る電子装置２０は、放熱基板１の上面に枠体９が位置していてもよい。さらに枠体９に、入出力端子１０が接合固定されてもよい。このとき、第１部３は例えば円形状であり、枠体９と重ならない位置にある。また、入出力端子１０は、放熱基板１の長辺方向の枠体９に設けられる。第１部３と枠体９とが重ならないことによって、放熱基板１、枠体９および入出力端子１０との間に働く熱膨張係数差によって生じる応力を低減させることができる。その結果、放熱基板１は、枠体９に生じるクラックおよび割れを抑制することができ、電子装置２０の不良の発生を抑制することができる。
図９および図１０に示すように、本発明の一実施形態における電子装置２０は、放熱基板１、枠体９、入出力端子１０および電子部品１２を備えている。枠体９は、放熱基板１の実装領域を取り囲んで位置しており、放熱基板１の上面に接合される。枠体９は、平面視において、外縁および内縁が矩形状であり、４つの側壁によって構成されている。枠体９は、銀ロウ等の接合材を介して放熱基板１の上面に接合されている。
枠体９は、平面視における外縁の大きさが、たとえば５ｍｍ×５ｍｍ〜４０ｍｍ×４０ｍｍ、内縁の大きさが４ｍｍ×４ｍｍ〜３５ｍｍ×３５ｍｍである。また、外縁と内縁との間の幅で示される枠体９の厚みは、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍである。また、枠体９の高さは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。
枠体９としては、例えば、セラミック材料を用いることができる。セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等である。また、樹脂材料を用いる場合には、エポキシ樹脂等が用いられる。他にも、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。
図９に示すように、枠体９に入出力端子１０が取り付けられていてもよい。入出力端子は金−錫はんだや樹脂接合材等の接合材によって枠体９の上面に接合され、設けられていてもよい。入出力端子１０は、ボンディングワイヤ等を介して実装領域に実装される電子部品１２と電気的に接続されて、外部の実装基板や回路基板、電源等と電気的に接続される。入出力端子１０は、例えば、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金や、鉄、ニッケルからなる合金等から成る。
また、図９に示すように、本発明の一実施形態に係る電子装置２０は、平面視において第１部３の端部と枠体９とが重ならなくてもよい。第１部３の端部が枠体９と重なっていないことにより、放熱基板１の製造工程および電子装置２０を作動させる際に、第１部３の端部付近における基板２と枠体９との接合部に生じる応力を抑制することができる。すなわち、放熱基板１の平面視において、基板２と枠体９の接合部と、基板２と第１部３の接合部の位置が重ならないことにより、基板２、第１部３および枠体９の熱膨張係数差によって生じる応力が基板２と枠体９との接合部に集中することを抑制できる。その結果、放熱基板１は、基板２と第１部３の端面の接合部に生じるクラックおよび割れを抑制することができる。
また、本発明の他の実施形態に係る電子装置２０は、平面視において入出力端子１０は、枠体９の側面の中央に設けられた切欠き部に挿入固定されて位置していてもよい。入出力端子１０は、例えば、金属材料からなるリード端子のようなものであり、第１部３に用いる熱伝導性のよい金属に比べて熱膨張係数が小さい。このため、放熱基板１、枠体９および入出力端子１０が接合されると、それぞれの熱膨張係数の差によって熱応力が生じ、枠体９に熱応力による負荷がかかってしまう。これに対して、少なくとも放熱基板１の熱膨張を低減させることによって、枠体９への熱応力による負荷を低減させることができる。
なお、上述したように、本発明の一実施形態に係る電子装置２０では、平面視において、第１部３の端部と枠体９とが重ならなくてもよいとしたが、本発明の他の実施形態に係る電子装置２０は、平面視において第１部３の端部と枠体９とが重なっていてもよい。第１部３が枠体９と重なっていることによって、電子部品１２で生じた熱を基板２および外部の実装基板だけでなく、枠体９を介して外部に逃がすことができる。
また、本発明の他の実施形態に係る放熱基板１は、平面視において第１部３の端部および貫通孔２１の端部の形状が外側に突状の曲面状であってもよい。第１部３の端部が曲面状であることによって、放熱基板１は、放熱基板１の製造工程および電子装置２０を作動させる際に、基板２と第１部３の端部との接合部に生じる熱応力を抑制することができる。また、熱応力が局所に生じることを抑制することができる。
これは、電子部品１２の動作させる際には熱が生じ、この熱によって第１部３および基板２が熱膨張する。第１部３および基板２が熱膨張する際に、第１部３は基板２よりも熱膨張係数が大きいため、基板２の貫通孔２１の内面に接触する場合がある。この場合に、第１部３の端部および貫通孔２１の端部が曲面状であれば、第１部３の端部および貫通孔２１の端部にクラックが生じるのを抑制することができる。
この結果、本発明の他の実施形態に係る放熱基板１は、基板２と第１部３の端面の接合部に生じるクラックおよび割れを抑制することができる。つまり、放熱性を向上させつつ、基板２の反りを抑制するだけでなく、第１部３および基板２にクラックが生じるのを抑制することができる。
＜放熱基板の製造方法＞
基板２は、例えば金属材料からなる場合には、モリブデンからなり、また、基板２の中央部には、断面視にて、長辺が第１部３の長辺方向と平行となる矩形状の貫通孔２１を設けて、第１部３を貫通孔２１に嵌め込む。次に、貫通孔２１の内周面と、この内周面と向かい合う第１部３の側面とをろう付けまたは上下面方向からの加圧によって接合する。
基板２は、例えば金属材料からなる場合には、モリブデンからなり、また、基板２の中央部には、断面視にて、長辺が第１部３の長辺方向と平行となる矩形状の貫通孔２１を設けて、第１部３を貫通孔２１に嵌め込む。次に、貫通孔２１の内周面と、この内周面と向かい合う第１部３の側面とをろう付けまたは上下面方向からの加圧によって接合する。
なお、第１部３は、例えば金属材料のうち銅からなり、第１部３を貫通孔２１に嵌め込んでろう材で接合する際に、第１部３の側面と貫通孔２１の内周面とをろう材等の接合材で接合できる程度の隙間が設けられるように形成される。
次に第２部４と第３部５を準備する。第２部４と第３部５が例えば銅からなる場合、金型を用いた打ち抜き加工や切削加工により所定の大きさに成形する。その後、第１部３を接合した基板２を第２部４と第３部５の間に積層し、熱圧着またはろう材等の接合材を用いることで第２部４と基板２、基板２と第３部５をそれぞれ接合する。
また、枠体９は例えば酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートに入出力端子１０が接続固定される配線パターン等の信号線路をスクリーン印刷する。この後、約１６００℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。枠体９は、例えば、入出力端子１０がろう材等によって上面に接合されるとともに、実装領域を取り囲むように金−錫はんだ等で放熱基板１の上面に接合される。
また、例えば基板２および第２基板１３がセラミック材料から成る場合には、枠体９と同様の材質であってもよい。基板２および第２基板１３が酸化アルミニウム焼結体から成る場合には、マグネシア、シリカ、カルシア等を用いることができる。これに焼結助剤を適当量加えたアルミナ粉末に溶剤を加え、十分に混練し、脱泡させてスラリーを作製する。この後、ドクターブレード法等によってロール状のセラミックグリーンシートを形成して、適当なサイズにカットする。カットして作製したセラミックグリーンシートを約１６００℃の還元雰囲気中で焼成して形成する。このとき、焼成前に複数のセラミックグリーンシートを積層してもよい。
以上のようにして、本発明の実施形態に係る放熱基板１を作製することができる。なお、上述した工程順番は指定されない。
＜電子装置の構成＞
次に、本発明の一実施形態に係る電子装置２０について、図面を用いて詳細に説明する。図９および図１０は、本発明の一実施形態に係る電子装置２０を示す斜視図である。図９および図１０に示すように、本実施形態の一実施形態に係る電子装置２０は、上述した実施形態に代表される放熱基板１と枠体９と入出力端子１０と、放熱基板１の実装領域に実装された電子部品１２とを備えている。
次に、本発明の一実施形態に係る電子装置２０について、図面を用いて詳細に説明する。図９および図１０は、本発明の一実施形態に係る電子装置２０を示す斜視図である。図９および図１０に示すように、本実施形態の一実施形態に係る電子装置２０は、上述した実施形態に代表される放熱基板１と枠体９と入出力端子１０と、放熱基板１の実装領域に実装された電子部品１２とを備えている。
本発明の一実施形態に係る電子装置２０においては、放熱基板１の実装領域に電子部品１２が実装されている。電子部品１２は、ボンディングワイヤ等を介して入出力端子１０の信号線路に電気的に接続される。この電子部品１２に信号線路などを介して外部信号を入出力することによって電子部品１２から所望の入出力を得ることができる。
電子部品１２としては、例えばＩＣまたはＬＳＩの他、パワーデバイス用の半導体素子等が挙げられる。そして、枠体９の上面に蓋体等を取り付ける。放熱基板１、枠体９および蓋体で囲まれた空間において電子部品１２を封止する。このように電子部品１２を封止することによって、湿度等の外部要因による電子部品１２の劣化を抑制することができる。
蓋体としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体９と蓋体は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体９と蓋体は、例えば、金−錫ロウを用いて接合してもよい。
以上、各実施形態の放熱基板１およびこれを備えた電子装置２０について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更および実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
１ 放熱基板
２ 基板
２１ 貫通孔
３ 第１部
４ 第２部
５ 第３部
６ 接合材
７ 接合層
８ めっき層
９ 枠体
１０ 入出力端子
１２ 電子部品
１３ 第２基板
１４ 第２貫通孔
１５ 第４部
１６ 第５部
２０ 電子装置
２ 基板
２１ 貫通孔
３ 第１部
４ 第２部
５ 第３部
６ 接合材
７ 接合層
８ めっき層
９ 枠体
１０ 入出力端子
１２ 電子部品
１３ 第２基板
１４ 第２貫通孔
１５ 第４部
１６ 第５部
２０ 電子装置
Claims (8)
- 少なくとも１つの貫通孔を有するとともに、金属材料を含む基板と、
前記貫通孔に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第１部と、
前記基板の上面に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第２部と、
前記基板の下面に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第３部と、
前記基板と前記第２部との間および前記基板と前記第３部との間のそれぞれに位置した、接合材とを備えており、
前記基板および前記第１部は、前記第２部および前記第３部と、前記接合材を介して少なくとも一部が連続していることを特徴とする放熱基板。 - 少なくとも１つの貫通孔を有するとともに、金属材料を含む基板と、
前記貫通孔に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第１部と、
前記基板の上面に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第２部と、
前記基板の下面に位置するとともに、前記基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第３部と、を備えており、
前記第１部と前記第２部および前記第１部と前記第３部とは、少なくとも一部が連続しており、前記基板と前記第２部との間および前記基板と前記第３部との間のそれぞれには、接合層を有していることを特徴とする放熱基板。 - 前記基板は、モリブデンを含んでおり、前記第１部、前記第２部および前記第３部は、銅を含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱基板。
- 前記基板の表面および前記貫通孔の内表面には、めっき層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の放熱基板。
- 前記貫通孔は平面視において円形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の放熱基板。
- 前記第１部を構成する材料、前記第２部を構成する材料および前記第３部を構成する材料は、互いに全て同じであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の放熱基板。
- 少なくとも１つの第２貫通孔を有するとともに、前記第２部または前記第３部の、それぞれ上面または下面に位置した、金属材料を含む第２基板と、
前記第２貫通孔に位置するとともに、前記第２基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含む第４部と、
前記第２基板の熱伝導率よりも熱伝導率が高く、金属材料を含むとともに、前記第２基板の上面または下面に位置した第５部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の放熱基板。 - 請求項１〜７のいずれか１つに記載の放熱基板と、
前記放熱基板の上面に実装されるとともに、平面視において前記貫通孔と重なって位置した電子部品とを備えたことを特徴とする電子装置。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220426 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20221018 |