実装構造体および実装構造体の製造方法
【課題】 気密性を向上させることが可能な実装構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】 実装構造体１であって、放熱基板２と、放熱基板２上に低融点合金３を介して実装された電子部品４と、放熱基板２上に電子部品４を取り囲むように設けられ、低融点合金３よりも高融点の熱硬化性樹脂５を介して接合されたセラミック枠体６と、セラミック枠体６上に設けられ、セラミック枠体６の内外を電気的に接続する接続端子７と、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられた蓋体８と、を備えている。セラミック枠体６内の気密性を向上させることが可能な実装構造体１となる。
【解決手段】 実装構造体１であって、放熱基板２と、放熱基板２上に低融点合金３を介して実装された電子部品４と、放熱基板２上に電子部品４を取り囲むように設けられ、低融点合金３よりも高融点の熱硬化性樹脂５を介して接合されたセラミック枠体６と、セラミック枠体６上に設けられ、セラミック枠体６の内外を電気的に接続する接続端子７と、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられた蓋体８と、を備えている。セラミック枠体６内の気密性を向上させることが可能な実装構造体１となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を実装した実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子を実装した放熱基板上に、半導体素子を取り囲むように樹脂を介してセラミック枠体を接合した半導体部品が知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１５５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、放熱基板に対して樹脂を介してセラミック枠体を接合した半導体部品にあっては、セラミック枠体内の気密性を向上させる技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セラミック枠体内の気密性を向上させることが可能な実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る実装構造体は、放熱基板と、該放熱基板上に低融点合金を介して実装された電子部品と、前記放熱基板上に前記電子部品を取り囲むように設けられ、前記低融点合金よりも高融点の熱硬化性樹脂を介して接合されたセラミック枠体と、該セラミック枠体上に設けられ、該セラミック枠体の内外を電気的に接続する接続端子と、前記セラミック枠体上に設けられ、前記電子部品を被覆するように前記セラミック枠体と重なる領域に設けられた蓋体と、を備えている。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る実装構造体の製造方法は、電子部品の実装領域を有する放熱基板を準備する工程と、前記放熱基板上に、前記実装領域を取り囲むように熱硬化性樹脂を介してセラミック枠体を接合する工程と、前記実装領域に前記熱硬化性樹脂の熱分解温度よりも低い温度で、低融点合金を介して電子部品を接合する工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、セラミック枠体内の気密性を向上させることが可能な実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す平面図である。
【図３】本実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図４】一変形例に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【図５】一変形例に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる実装構造体の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１１】
＜実装構造体の概略構成＞
図１は、本実施形態に係る実装構造体を示す概観斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る実装構造体の平面図であって、蓋体を取り除いた状態を示している。また、図３は、本実施形態に係る実装構造体の断面図であって、図２のＡ−Ａ’の仮想線に沿った断面図である。実装構造体１は、テレビ等の家電機器、携帯電話またはコンピュータ機器等の電子機器に用いるものである。特に、マイクロ波またはミリ波等の高周波で用いられる電子機器の高周波回路に用いられる。
【００１２】
実装構造体１は、放熱基板２と、放熱基板２上に低融点合金３を介して実装された電子部品４と、放熱基板２上に電子部品４を取り囲むように設けられ、低融点合金３よりも高融点の熱硬化性樹脂５を介して接合されたセラミック枠体６と、セラミック枠体６上に設けられ、セラミック枠体６の内外を電気的に接続する接続端子７と、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられた蓋体８と、を備えている。
【００１３】
電子部品４としては、例えば、半導体素子、光半導体素子、トランジスタ、ダイオードまたはサイリスタ等の能動素子、あるいは抵抗器、コンデンサ、太陽電池、圧電素子、水晶振動子またはセラミック発振子等の受動素子等をいう。なお、本実施形態では、電子部品４として、半導体素子を用いる。ＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウムまたは炭化珪素等を用いることができる。
【００１４】
放熱基板２は、電子部品４が作動しているときに発生する熱を外部に向かって放散する機能を有している。放熱基板２は、平面視したとき四角形状に形成された部材である。放熱基板２は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金、あるいはこれらの複合材料から成る。放熱基板２は、熱伝導率を良好にして、実装した電子部品４から発生する熱を効率良く放熱基板２を介して外部に放散させることができる。なお、放熱基板２の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、放熱基板２のヤング率は、例えば、１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下に設定されている。
【００１５】
また、放熱基板２は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工または打ち抜き加工等の金属加工法を用いることで、例えば板状等の所定形状に製作される。なお、放熱基板２の一辺の長さは、例えば、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、放熱基板２の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
また、放熱基板２の表面は、酸化腐食の防止、または電子部品４をろう付けしやすくするために、電気めっき法または無電解めっき法を用いて、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。放熱基板２の電子部品４を実装する実装領域Ｒは、放熱基板２の上面にセラミック枠体６を接続したときに、セラミック枠体６と接続されない領域である。なお、本実施形態では、放熱基板２の平面視した形状を四角形状としているが、電子部品４を実装することが可能であれば、四角形状に限られず、多角形状または楕円形状等であってもよい。
【００１７】
電子部品４は、放熱基板２の実装領域Ｒ上に、例えば、金−錫、金−ゲルマニウムまたは金−シリコン等の低融点合金３を介して実装される。低融点合金３の融点は、例えば２
００℃以上３８０℃以下に設定されている。さらに、低融点合金３の融点の温度は、セラミック枠体６を放熱基板２に接合した熱硬化性樹脂５の熱分解温度の温度よりも低く設定されている。なお、低融点合金３の熱伝導率は、例えば２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。そして、熱硬化性樹脂５の熱伝導率よりも大きくなるように設定されている。
【００１８】
また、このような低融点合金３を用いた場合は、低融点合金３を介して電子部品４を放熱基板２に実装するときの接合温度は、例えば２００℃以上３８０℃以下に設定される。そして、低融点合金３の接合温度が、熱硬化性樹脂５の熱分解温度よりも低温であるため、電子部品４を放熱基板２に接合するときに、熱硬化性樹脂５が破壊されないため、セラミック枠体６が放熱基板２から剥離するのを抑制することができる。
【００１９】
セラミック枠体６は、放熱基板２の実装領域Ｒの外周に沿って接続され、実装領域Ｒに実装する電子部品４を外部から保護するための部材である。また、セラミック枠体６は、枠上の一部に一対の接続端子７が形成されている。セラミック枠体６は、シリコーン樹脂またはポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂５を介して放熱基板２上に接合される。なお、熱硬化性樹脂５の熱分解温度は、４００℃以上５００℃以下であって、熱硬化性樹脂５は、例えば４００℃以上の雰囲気で数分間放置されると、熱硬化性樹脂５中の水分が膨張して、熱硬化性樹脂５の変質が始まる。そして、熱硬化性樹脂５の変質する状態が続くことで、熱硬化性樹脂５が炭化して破壊される。また、熱硬化性樹脂５の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２０】
熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６の下面の全面にわたって設けられている。放熱基板２の上面に対向するセラミック枠体６の下面の全てに熱硬化性樹脂５が設けられることで、セラミック枠体６にて囲まれる領域内の気密性を確保することができる。
【００２１】
また、セラミック枠体６の表面には、セラミック粒子間に凹部が多数設けられている。セラミック枠体６は、テープ成形を用いるよりは、粉体プレス成形を用いることで、セラミック枠体６の表面に多数の凹部を設けることができる。そして、溶融状態の熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６を放熱基板２に対して加熱硬化させて接合するときに、熱硬化性樹脂５の一部がセラミック枠体６の凹部内に進入した状態で熱硬化される。このようにアンカー効果によって、セラミック枠体６と熱硬化性樹脂５の接続強度を向上させることができ、セラミック枠体６と放熱基板２との接続状態を良好に維持することができる。
【００２２】
電子部品４が実装されていない状態の放熱基板２に対して、セラミック枠体６を熱硬化性樹脂５を介して接合する。仮に、放熱基板２に電子部品４が実装されていると、電子部品４の方がセラミック枠体６よりも小さいため、電子部品４を放熱基板２の所定位置に実装する精度が求められる。さきに、放熱基板２にセラミック枠体６を実装しておけば、セラミック枠体６をマーカーとすることができ、そのセラミック枠体６で囲まれる領域に電子部品４を実装すればよい。そのため、放熱基板２にセラミック枠体６を設けてから、電子部品４を実装する方が、電子部品４の実装精度が必要以上に求められることがなく、生産性の向上に寄与することができる。
【００２３】
また、放熱基板２にセラミック枠体６を接合する熱硬化性樹脂５の熱分解温度が、放熱基板２に電子部品４を接合する低融点合金３の融点よりも高いため、放熱基板２に対してセラミック枠体６を接合してから、放熱基板２に対して電子部品４を接合しても、熱硬化性樹脂５が融け出すことがなく、セラミック枠体６内の気密性を良好に維持することができる。
【００２４】
熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６の下面の直下に収まるように形成されている。熱
硬化性樹脂５が、セラミック枠体６の下面からはみ出さないように設けられることで、セラミック枠体６で囲まれる領域内には形成されない。電子部品４にて発生する熱は、セラミック枠体６で囲まれる領域には熱硬化性樹脂５が存在せず、放熱基板２の上面の露出する面積が大きいため、セラミック枠体６内にこもる熱が熱硬化性樹脂５に伝わりにくく、放熱基板２から外部に向かって放熱されやすくすることができる。その結果、セラミック枠体６が高温になるのを抑制することができ、放熱基板２に対してセラミック枠体６を良好に固定し続けることができる。
【００２５】
セラミック枠体６は、絶縁性の部材であって、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。
【００２６】
平面視したときのセラミック枠体６の外周に対応する一辺の長さは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。また、平面視したときのセラミック枠体６の内側から外側までの厚み幅は、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。さらに、セラミック枠体６の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。
【００２７】
セラミック枠体６には、多数のフィラーが含有されていても構わない。セラミック枠体６にフィラーが含有されていることによって、セラミック枠体６の硬化前の硬度を調整することができ、セラミック枠体６の寸法を所望の値に近づけることができる。フィラーは、球状であって、フィラーの径は、例えば、０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラーは、例えば、酸化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは水酸化アルミニウム等から成る。
【００２８】
また、セラミック枠体６に含有されるフィラーの比誘電率は、セラミック枠体６を構成する材料の比誘電率よりも小さく設定することができる。このように、セラミック枠体６の比誘電率よりも小さい低誘電率のフィラーとすることで、セラミック枠体６を更に低誘電率化することができ、接続端子７に伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。
【００２９】
電子部品４にて発生する熱は、低融点合金３の熱伝導率が大きいため、放熱基板２に効率良く伝わる。そして、熱硬化性樹脂５の熱伝導率が低融点合金３の熱伝導率よりも小さいため、放熱基板２に伝わった熱は熱硬化性樹脂５を介してセラミック枠体６に伝わるよりも、放熱基板２から下方に向かって放散させやすくすることができる。その結果、電子部品４にて発生する熱を効率良く外部に放散させることができる。また、放熱基板２に伝わった熱が熱硬化性樹脂５に伝わりにくいため、熱硬化性樹脂５が熱膨張を起こしにくくすることができ、熱硬化性樹脂５にクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、セラミック枠体６と放熱基板２との間の剥離を効果的に抑えることで、セラミック枠体６で囲まれる領域の気密性を良好に維持することができる。
【００３０】
接続端子７は、外部の電子機器等と電子部品４とを電気的に接続するための部材である。接続端子７は、例えば鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金または銅の導電材料からなる。セラミック枠体６の枠上の一部には、接続端子７が接合材１０を介して接合される。接続端子７と電子部品４は、ワイヤを介して電気的に接続される。なお、接合材１０は、例えば、銀、銅、金、アルミニウムまたはマグネシウム等のろう材である。あるいは、これらに、ニッケル、カドミウムまたは燐等の添加物を含有させてもよい。
【００３１】
接続端子７は、セラミック枠体６の対向する二辺に設けられている。そして、残りの二辺には接続端子７は設けられていない。そして、セラミック枠体６の対向する二辺に対応するセラミック枠体６の枠上面であって、接続端子７が設けられる箇所には、第１メタライズ層が形成されている。
【００３２】
また、セラミック枠体６の枠下面には、平面透視して第１メタライズ層と重なるように第２メタライズ層が形成されている。そして、セラミック枠体６は、熱硬化性樹脂５を介して放熱基板２に接合されるときの加熱および冷却に起因して、セラミック枠体６に熱応力が加わるが、セラミック枠体６は第１メタライズ層と第２メタライズ層とが上下対称に設けられているため、セラミック枠体６の反りおよび反りの復元が抑制される。また、セラミック枠体６から熱硬化性樹脂５に対して応力が緩和されるため、熱硬化性樹脂５にクラックが入るのを抑制することができ、熱硬化性樹脂５の接合力を良好に維持することができ、電子部品収納用パッケージの製造歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
また、セラミック枠体６で囲まれる領域に電子部品４を実装するときは、セラミック枠体６に上下対称に第１メタライズ層と第２メタライズ層を設けたことにより、セラミック枠体６の熱変形を抑制し、熱硬化性樹脂５の機械的な特性の劣化が抑制される。その結果、電子部品収納用パッケージ内に電子部品が実装される際に生じる熱硬化性樹脂のクラックが抑制され、半導体収納用パッケージに電子部品を収納して蓋体で封止された実装構造体を歩留まりよく製造することができる。
【００３４】
電子部品４は、接続端子７との接続がワイヤを介して電気的に接続されることで、仮に、電子部品４が放熱基板２から剥離したとしても、実装構造体１の電気的接続が、電気的にオープンになりにくく、電気的信頼性を良好に維持することができる。
【００３５】
蓋体８は、セラミック枠体６で囲まれる領域に実装された電子部品４を外部から保護する機能を有している。蓋体８は、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられている。蓋体８の形状は、平面視したときに、四角形状であってセラミック枠体６を囲むような形状である。なお、蓋体８は、例えば、セラミックスまたは樹脂等の絶縁材料、あるいは銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金から成る。
【００３６】
セラミック枠体６上には、セラミック枠体６および接続端子７に対して低融点合金３よりも融点が低い接合樹脂９を介して蓋体８が接合されている。接合樹脂９は、例えばエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂等の材料からなる。接合樹脂９は、例えば８０℃以上の雰囲気で数分間放置されると、接合樹脂９中の水分が膨張して、接合樹脂９が破壊される。
【００３７】
接合樹脂９は、セラミック枠体６の上面と重なる領域の全面にわたって設けられている。接合樹脂９が、平面透視してセラミック枠体６の上面と重なる領域に設けられることで、蓋体８で覆われる領域内の気密性を良好に維持することができる。
【００３８】
接合樹脂９が低融点合金３の融点よりも低い熱分解温度に設定されていることにより、放熱基板２上にセラミック枠体６を設け、さらに、セラミック枠体６内に電子部品４を実装した状態で、蓋体８をセラミック枠体６に接合するときに、放熱基板２から低融点合金３および熱硬化性樹脂５が変質しにくく、セラミック枠体６または電子部品４が剥離するのを抑制することができる。
【００３９】
また、接合樹脂９のヤング率は、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくなる材料が選択される。接合樹脂９のヤング率を、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくするこ
とで、セラミック枠体６の熱変形によってセラミック枠体６から受ける応力を、接合樹脂９が変形することにより緩和することができる。
【００４０】
接続端子７は、マイクロ波またはミリ波等の高周波信号を信号線路に伝送させた場合、高周波信号の損失に起因して接続端子７が高温になることがある。そして、接続端子７の熱に起因して、セラミック枠体６が熱膨張を起こそうとする。そこで、接合樹脂９のヤング率を、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくすることで、セラミック枠体６から接続端子７に加わる応力を低減することができ、セラミック枠体６にクラックが発生するのを抑制することができる。なお、接合樹脂９のヤング率は、例えば、５０ＧＰａ以上９５ＧＰａ以下に設定されている。
【００４１】
本実施形態によれば、放熱基板２に対するセラミック枠体６を接合する熱硬化性樹脂５の熱分解温度を、放熱基板２に対する電子部品４を接合する低融点合金３の融点よりも高くすることで、熱の影響によってセラミック枠体６が放熱基板２から剥離しようとするのを効果的に抑制することができ、セラミック枠体６で囲まれる領域内の気密性を良好に維持することができる。このようにして、気密性を向上させることが可能な実装構造体１を提供することができる。
【００４２】
＜実装構造体の製造方法＞
ここで、図１に示す実装構造体１の製造方法を説明する。まず、放熱基板２を準備する。放熱基板２は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んだ固化させたインゴットに対して、金属加工法を用いることで、所定形状に製作される。そして、型枠から取り出す放熱基板２を作製することができる。
【００４３】
次に、セラミック枠体６を準備する。ここでは、セラミック枠体６の材料が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。次に、セラミック枠体６の型枠を準備する。そして、セラミック枠体６の型枠内に、泥漿状の酸化アルミニウム質の材料を充填し、焼結前のセラミック枠体６を取り出す。
【００４４】
次に、前駆体のセラミック枠体６を約１６００℃の温度で焼成することにより、セラミックスからなるセラミック枠体６を作製することができる。
【００４５】
そして、放熱基板２上に、めっき処理を施して鍍金層を形成する。そして、セラミック枠体６上に接続端子７を例えば銀ろう材を用いて接合する。次いで、接続端子７が接合された状態のセラミック枠体６を放熱基板２に対して、例えばシリコーン樹脂からなる熱硬化性樹脂５を介して接合する。さらに、半導体素子からなる電子部品４を、放熱基板２上であってセラミック枠体６で囲まれる実装領域Ｒに対して、例えば金−錫合金からなる低融点合金３を介して接合する。このとき、熱硬化性樹脂５の熱分解温度が、低融点合金３の融点よりも高いため、電子部品４の実装時に、セラミック枠体６が放熱基板２から剥離することがない。また、電子部品４の実装時に、放熱基板２に反りが発生するのを抑制することができ、放熱基板２に対するセラミック枠体６の剥離を抑制することができる。そして、電子部品４と接続端子７とをワイヤを介して電気的に接続する。
【００４６】
蓋体８は、放熱基板２と同様の方法を用いて、準備することができる。そして、準備した蓋体８をセラミック枠体６上に電子部品４を覆うように、例えばエポキシ樹脂からなる接合樹脂９を介して接合することで、実装構造体１を作製することができる。
【００４７】
＜変形例１＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例１について説明する。なお、本実施形態の変形例１に係る実装構造体のうち、本実施形態に係る実装構造体と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００４８】
上記実施形態では、接続端子７は、矩形状の板体であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように、セラミック枠体６の上面と重なる領域に位置する平板部７１ａと、平板部７１ａからセラミック枠体６の外方に向かって突出した突出部７１ｂとを有する接続端子７１としてもよい。平板部７１ａは、セラミック枠体６と接続される面積を大きくし、セラミック枠体６との接続性を良好に維持することができる。
【００４９】
突出部７１ｂは、平板部７１ａと異なり、セラミック枠体６と接続される領域が存在せず、セラミック枠体６から離れて設けられている。突出部７１ｂは、平板部７１ａに比べて、熱膨張または熱収縮の影響を受けやすく、突出部７１ｂが熱変形を起こすと、その熱変形に起因して平板部７１ａがセラミック枠体６から剥離しようとする。そこで、突出部７１ｂは、セラミック枠体６からはみ出す部分の大きさを小さくすることで、突出部７１ｂの熱膨張または熱収縮の影響を小さく抑えることができ、接続端子７１がセラミック枠体６から剥離するのを有効に抑制することができる。
【００５０】
セラミック枠体６は、板体に矩形状の貫通孔が開いた枠体であって、平面視したときにセラミック枠体６の外周に対応する４つの外辺とセラミック枠体６の内周に対応する４つの内辺とが存在する。セラミック枠体６は、セラミック枠体６の４つの枠部がつながって１つの枠体として形成される。
【００５１】
平板部７１ａは、矩形状であって隣接した一対の外辺と内辺とで挟まれる領域内に設けられる。すなわち、平板部７１ａは、セラミック枠体６の四隅に位置するコーナー部に存在しないように設けられている。また、突出部７１ｂは、セラミック枠体６の外辺上に位置する平板部７１ａの外辺の一部から外方に向かって突出している。また、接続端子７１は、セラミック枠体６の隣接しない一対の二辺のそれぞれに設けられている。そのため、セラミック枠体６の内辺とそれに対応する外辺が接続端子７１のアライメントとして機能し、セラミック枠体６の上面に対して、接続端子７１を精度良く設けることができる。
【００５２】
接続端子７１は、平板部７１ａがセラミック枠体６と接続される領域を大きくし、突出部７１ｂがセラミック枠体６からはみ出す大きさを小さくすることで、接続端子７１の熱膨張または熱収縮の影響を低減することができ、接続端子７１とセラミック枠体６との接続性を良好に維持することができる。
【００５３】
＜変形例２＞
以下、本実施形態の変形例２に係る実装構造体のうち、本実施形態に係る実装構造体または変形例１と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５４】
上記実施形態および変形例１では、接続端子７のセラミック枠体６と重ならない領域に位置する部分の大きさ（面積）が、接続端子７のセラミック枠体６と重なる領域に位置する部分の大きさ（面積）に比べて比較的に小さく設定されていたが、これに限られない。例えば、図５に示すように、接続端子７２のセラミック枠体６２と重なる領域に位置する部分である平板部７２ｂの大きさ（面積）よりも、接続端子７２のセラミック枠体６と重ならない領域に位置する部分である突出部７２ｂの大きさ（面積）を大きくしてもよい。
【００５５】
電子部品４が高温になる高出力のパワー系デバイスである場合は、電子部品４から発生する熱がセラミック枠体６内にこもりやすく、放熱基板２で十分に放熱することができず
、接合樹脂９が劣化することによって放熱基板２に対してセラミック枠体６が剥離する虞がある。
【００５６】
そこで、セラミック枠体６内の空間を大きくする。そして、セラミック枠体６内で露出する放熱基板２の上面の面積を大きくすることで、放熱基板２の放熱性を向上させることができる。また、セラミック枠体６に伝わった熱のうち、熱硬化性樹脂５よりも熱伝導率の優れた接続端子７２に熱が伝わりやすい。そして、接続端子７２に伝わった熱は、平板部７２ａから突出部７２ｂに向かって伝わる。さらに、突出部７２ｂに伝わった熱は、突出部７２を大きくすることで、突出部７２ｂから外部に向かって効果的に放散される。このようにして、電子部品４がパワー系デバイスである場合は、特に突出部７２ｂの放熱性を向上させることで、放熱基板２に対して熱硬化性樹脂５が破壊されてセラミック枠体６２が剥離するのを有効に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 実装構造体
２ 放熱基板
３ 低融点合金
４ 電子部品
５ 熱硬化性樹脂
６ セラミック枠体
７ 接続端子
８ 蓋体
９ 接合樹脂
１０ 接合材
Ｒ 実装領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を実装した実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子を実装した放熱基板上に、半導体素子を取り囲むように樹脂を介してセラミック枠体を接合した半導体部品が知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１５５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、放熱基板に対して樹脂を介してセラミック枠体を接合した半導体部品にあっては、セラミック枠体内の気密性を向上させる技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セラミック枠体内の気密性を向上させることが可能な実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る実装構造体は、放熱基板と、該放熱基板上に低融点合金を介して実装された電子部品と、前記放熱基板上に前記電子部品を取り囲むように設けられ、前記低融点合金よりも高融点の熱硬化性樹脂を介して接合されたセラミック枠体と、該セラミック枠体上に設けられ、該セラミック枠体の内外を電気的に接続する接続端子と、前記セラミック枠体上に設けられ、前記電子部品を被覆するように前記セラミック枠体と重なる領域に設けられた蓋体と、を備えている。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る実装構造体の製造方法は、電子部品の実装領域を有する放熱基板を準備する工程と、前記放熱基板上に、前記実装領域を取り囲むように熱硬化性樹脂を介してセラミック枠体を接合する工程と、前記実装領域に前記熱硬化性樹脂の熱分解温度よりも低い温度で、低融点合金を介して電子部品を接合する工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、セラミック枠体内の気密性を向上させることが可能な実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す平面図である。
【図３】本実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図４】一変形例に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【図５】一変形例に係る実装構造体の蓋体を取り外した状態を示す概観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる実装構造体の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１１】
＜実装構造体の概略構成＞
図１は、本実施形態に係る実装構造体を示す概観斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る実装構造体の平面図であって、蓋体を取り除いた状態を示している。また、図３は、本実施形態に係る実装構造体の断面図であって、図２のＡ−Ａ’の仮想線に沿った断面図である。実装構造体１は、テレビ等の家電機器、携帯電話またはコンピュータ機器等の電子機器に用いるものである。特に、マイクロ波またはミリ波等の高周波で用いられる電子機器の高周波回路に用いられる。
【００１２】
実装構造体１は、放熱基板２と、放熱基板２上に低融点合金３を介して実装された電子部品４と、放熱基板２上に電子部品４を取り囲むように設けられ、低融点合金３よりも高融点の熱硬化性樹脂５を介して接合されたセラミック枠体６と、セラミック枠体６上に設けられ、セラミック枠体６の内外を電気的に接続する接続端子７と、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられた蓋体８と、を備えている。
【００１３】
電子部品４としては、例えば、半導体素子、光半導体素子、トランジスタ、ダイオードまたはサイリスタ等の能動素子、あるいは抵抗器、コンデンサ、太陽電池、圧電素子、水晶振動子またはセラミック発振子等の受動素子等をいう。なお、本実施形態では、電子部品４として、半導体素子を用いる。ＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウムまたは炭化珪素等を用いることができる。
【００１４】
放熱基板２は、電子部品４が作動しているときに発生する熱を外部に向かって放散する機能を有している。放熱基板２は、平面視したとき四角形状に形成された部材である。放熱基板２は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金、あるいはこれらの複合材料から成る。放熱基板２は、熱伝導率を良好にして、実装した電子部品４から発生する熱を効率良く放熱基板２を介して外部に放散させることができる。なお、放熱基板２の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、放熱基板２のヤング率は、例えば、１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下に設定されている。
【００１５】
また、放熱基板２は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工または打ち抜き加工等の金属加工法を用いることで、例えば板状等の所定形状に製作される。なお、放熱基板２の一辺の長さは、例えば、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、放熱基板２の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
また、放熱基板２の表面は、酸化腐食の防止、または電子部品４をろう付けしやすくするために、電気めっき法または無電解めっき法を用いて、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。放熱基板２の電子部品４を実装する実装領域Ｒは、放熱基板２の上面にセラミック枠体６を接続したときに、セラミック枠体６と接続されない領域である。なお、本実施形態では、放熱基板２の平面視した形状を四角形状としているが、電子部品４を実装することが可能であれば、四角形状に限られず、多角形状または楕円形状等であってもよい。
【００１７】
電子部品４は、放熱基板２の実装領域Ｒ上に、例えば、金−錫、金−ゲルマニウムまたは金−シリコン等の低融点合金３を介して実装される。低融点合金３の融点は、例えば２
００℃以上３８０℃以下に設定されている。さらに、低融点合金３の融点の温度は、セラミック枠体６を放熱基板２に接合した熱硬化性樹脂５の熱分解温度の温度よりも低く設定されている。なお、低融点合金３の熱伝導率は、例えば２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。そして、熱硬化性樹脂５の熱伝導率よりも大きくなるように設定されている。
【００１８】
また、このような低融点合金３を用いた場合は、低融点合金３を介して電子部品４を放熱基板２に実装するときの接合温度は、例えば２００℃以上３８０℃以下に設定される。そして、低融点合金３の接合温度が、熱硬化性樹脂５の熱分解温度よりも低温であるため、電子部品４を放熱基板２に接合するときに、熱硬化性樹脂５が破壊されないため、セラミック枠体６が放熱基板２から剥離するのを抑制することができる。
【００１９】
セラミック枠体６は、放熱基板２の実装領域Ｒの外周に沿って接続され、実装領域Ｒに実装する電子部品４を外部から保護するための部材である。また、セラミック枠体６は、枠上の一部に一対の接続端子７が形成されている。セラミック枠体６は、シリコーン樹脂またはポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂５を介して放熱基板２上に接合される。なお、熱硬化性樹脂５の熱分解温度は、４００℃以上５００℃以下であって、熱硬化性樹脂５は、例えば４００℃以上の雰囲気で数分間放置されると、熱硬化性樹脂５中の水分が膨張して、熱硬化性樹脂５の変質が始まる。そして、熱硬化性樹脂５の変質する状態が続くことで、熱硬化性樹脂５が炭化して破壊される。また、熱硬化性樹脂５の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２０】
熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６の下面の全面にわたって設けられている。放熱基板２の上面に対向するセラミック枠体６の下面の全てに熱硬化性樹脂５が設けられることで、セラミック枠体６にて囲まれる領域内の気密性を確保することができる。
【００２１】
また、セラミック枠体６の表面には、セラミック粒子間に凹部が多数設けられている。セラミック枠体６は、テープ成形を用いるよりは、粉体プレス成形を用いることで、セラミック枠体６の表面に多数の凹部を設けることができる。そして、溶融状態の熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６を放熱基板２に対して加熱硬化させて接合するときに、熱硬化性樹脂５の一部がセラミック枠体６の凹部内に進入した状態で熱硬化される。このようにアンカー効果によって、セラミック枠体６と熱硬化性樹脂５の接続強度を向上させることができ、セラミック枠体６と放熱基板２との接続状態を良好に維持することができる。
【００２２】
電子部品４が実装されていない状態の放熱基板２に対して、セラミック枠体６を熱硬化性樹脂５を介して接合する。仮に、放熱基板２に電子部品４が実装されていると、電子部品４の方がセラミック枠体６よりも小さいため、電子部品４を放熱基板２の所定位置に実装する精度が求められる。さきに、放熱基板２にセラミック枠体６を実装しておけば、セラミック枠体６をマーカーとすることができ、そのセラミック枠体６で囲まれる領域に電子部品４を実装すればよい。そのため、放熱基板２にセラミック枠体６を設けてから、電子部品４を実装する方が、電子部品４の実装精度が必要以上に求められることがなく、生産性の向上に寄与することができる。
【００２３】
また、放熱基板２にセラミック枠体６を接合する熱硬化性樹脂５の熱分解温度が、放熱基板２に電子部品４を接合する低融点合金３の融点よりも高いため、放熱基板２に対してセラミック枠体６を接合してから、放熱基板２に対して電子部品４を接合しても、熱硬化性樹脂５が融け出すことがなく、セラミック枠体６内の気密性を良好に維持することができる。
【００２４】
熱硬化性樹脂５は、セラミック枠体６の下面の直下に収まるように形成されている。熱
硬化性樹脂５が、セラミック枠体６の下面からはみ出さないように設けられることで、セラミック枠体６で囲まれる領域内には形成されない。電子部品４にて発生する熱は、セラミック枠体６で囲まれる領域には熱硬化性樹脂５が存在せず、放熱基板２の上面の露出する面積が大きいため、セラミック枠体６内にこもる熱が熱硬化性樹脂５に伝わりにくく、放熱基板２から外部に向かって放熱されやすくすることができる。その結果、セラミック枠体６が高温になるのを抑制することができ、放熱基板２に対してセラミック枠体６を良好に固定し続けることができる。
【００２５】
セラミック枠体６は、絶縁性の部材であって、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。
【００２６】
平面視したときのセラミック枠体６の外周に対応する一辺の長さは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。また、平面視したときのセラミック枠体６の内側から外側までの厚み幅は、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。さらに、セラミック枠体６の上下方向の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。
【００２７】
セラミック枠体６には、多数のフィラーが含有されていても構わない。セラミック枠体６にフィラーが含有されていることによって、セラミック枠体６の硬化前の硬度を調整することができ、セラミック枠体６の寸法を所望の値に近づけることができる。フィラーは、球状であって、フィラーの径は、例えば、０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラーは、例えば、酸化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは水酸化アルミニウム等から成る。
【００２８】
また、セラミック枠体６に含有されるフィラーの比誘電率は、セラミック枠体６を構成する材料の比誘電率よりも小さく設定することができる。このように、セラミック枠体６の比誘電率よりも小さい低誘電率のフィラーとすることで、セラミック枠体６を更に低誘電率化することができ、接続端子７に伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。
【００２９】
電子部品４にて発生する熱は、低融点合金３の熱伝導率が大きいため、放熱基板２に効率良く伝わる。そして、熱硬化性樹脂５の熱伝導率が低融点合金３の熱伝導率よりも小さいため、放熱基板２に伝わった熱は熱硬化性樹脂５を介してセラミック枠体６に伝わるよりも、放熱基板２から下方に向かって放散させやすくすることができる。その結果、電子部品４にて発生する熱を効率良く外部に放散させることができる。また、放熱基板２に伝わった熱が熱硬化性樹脂５に伝わりにくいため、熱硬化性樹脂５が熱膨張を起こしにくくすることができ、熱硬化性樹脂５にクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、セラミック枠体６と放熱基板２との間の剥離を効果的に抑えることで、セラミック枠体６で囲まれる領域の気密性を良好に維持することができる。
【００３０】
接続端子７は、外部の電子機器等と電子部品４とを電気的に接続するための部材である。接続端子７は、例えば鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金または銅の導電材料からなる。セラミック枠体６の枠上の一部には、接続端子７が接合材１０を介して接合される。接続端子７と電子部品４は、ワイヤを介して電気的に接続される。なお、接合材１０は、例えば、銀、銅、金、アルミニウムまたはマグネシウム等のろう材である。あるいは、これらに、ニッケル、カドミウムまたは燐等の添加物を含有させてもよい。
【００３１】
接続端子７は、セラミック枠体６の対向する二辺に設けられている。そして、残りの二辺には接続端子７は設けられていない。そして、セラミック枠体６の対向する二辺に対応するセラミック枠体６の枠上面であって、接続端子７が設けられる箇所には、第１メタライズ層が形成されている。
【００３２】
また、セラミック枠体６の枠下面には、平面透視して第１メタライズ層と重なるように第２メタライズ層が形成されている。そして、セラミック枠体６は、熱硬化性樹脂５を介して放熱基板２に接合されるときの加熱および冷却に起因して、セラミック枠体６に熱応力が加わるが、セラミック枠体６は第１メタライズ層と第２メタライズ層とが上下対称に設けられているため、セラミック枠体６の反りおよび反りの復元が抑制される。また、セラミック枠体６から熱硬化性樹脂５に対して応力が緩和されるため、熱硬化性樹脂５にクラックが入るのを抑制することができ、熱硬化性樹脂５の接合力を良好に維持することができ、電子部品収納用パッケージの製造歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
また、セラミック枠体６で囲まれる領域に電子部品４を実装するときは、セラミック枠体６に上下対称に第１メタライズ層と第２メタライズ層を設けたことにより、セラミック枠体６の熱変形を抑制し、熱硬化性樹脂５の機械的な特性の劣化が抑制される。その結果、電子部品収納用パッケージ内に電子部品が実装される際に生じる熱硬化性樹脂のクラックが抑制され、半導体収納用パッケージに電子部品を収納して蓋体で封止された実装構造体を歩留まりよく製造することができる。
【００３４】
電子部品４は、接続端子７との接続がワイヤを介して電気的に接続されることで、仮に、電子部品４が放熱基板２から剥離したとしても、実装構造体１の電気的接続が、電気的にオープンになりにくく、電気的信頼性を良好に維持することができる。
【００３５】
蓋体８は、セラミック枠体６で囲まれる領域に実装された電子部品４を外部から保護する機能を有している。蓋体８は、セラミック枠体６上に設けられ、電子部品４を被覆するようにセラミック枠体６と重なる領域に設けられている。蓋体８の形状は、平面視したときに、四角形状であってセラミック枠体６を囲むような形状である。なお、蓋体８は、例えば、セラミックスまたは樹脂等の絶縁材料、あるいは銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金から成る。
【００３６】
セラミック枠体６上には、セラミック枠体６および接続端子７に対して低融点合金３よりも融点が低い接合樹脂９を介して蓋体８が接合されている。接合樹脂９は、例えばエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂等の材料からなる。接合樹脂９は、例えば８０℃以上の雰囲気で数分間放置されると、接合樹脂９中の水分が膨張して、接合樹脂９が破壊される。
【００３７】
接合樹脂９は、セラミック枠体６の上面と重なる領域の全面にわたって設けられている。接合樹脂９が、平面透視してセラミック枠体６の上面と重なる領域に設けられることで、蓋体８で覆われる領域内の気密性を良好に維持することができる。
【００３８】
接合樹脂９が低融点合金３の融点よりも低い熱分解温度に設定されていることにより、放熱基板２上にセラミック枠体６を設け、さらに、セラミック枠体６内に電子部品４を実装した状態で、蓋体８をセラミック枠体６に接合するときに、放熱基板２から低融点合金３および熱硬化性樹脂５が変質しにくく、セラミック枠体６または電子部品４が剥離するのを抑制することができる。
【００３９】
また、接合樹脂９のヤング率は、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくなる材料が選択される。接合樹脂９のヤング率を、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくするこ
とで、セラミック枠体６の熱変形によってセラミック枠体６から受ける応力を、接合樹脂９が変形することにより緩和することができる。
【００４０】
接続端子７は、マイクロ波またはミリ波等の高周波信号を信号線路に伝送させた場合、高周波信号の損失に起因して接続端子７が高温になることがある。そして、接続端子７の熱に起因して、セラミック枠体６が熱膨張を起こそうとする。そこで、接合樹脂９のヤング率を、セラミック枠体６のヤング率よりも小さくすることで、セラミック枠体６から接続端子７に加わる応力を低減することができ、セラミック枠体６にクラックが発生するのを抑制することができる。なお、接合樹脂９のヤング率は、例えば、５０ＧＰａ以上９５ＧＰａ以下に設定されている。
【００４１】
本実施形態によれば、放熱基板２に対するセラミック枠体６を接合する熱硬化性樹脂５の熱分解温度を、放熱基板２に対する電子部品４を接合する低融点合金３の融点よりも高くすることで、熱の影響によってセラミック枠体６が放熱基板２から剥離しようとするのを効果的に抑制することができ、セラミック枠体６で囲まれる領域内の気密性を良好に維持することができる。このようにして、気密性を向上させることが可能な実装構造体１を提供することができる。
【００４２】
＜実装構造体の製造方法＞
ここで、図１に示す実装構造体１の製造方法を説明する。まず、放熱基板２を準備する。放熱基板２は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んだ固化させたインゴットに対して、金属加工法を用いることで、所定形状に製作される。そして、型枠から取り出す放熱基板２を作製することができる。
【００４３】
次に、セラミック枠体６を準備する。ここでは、セラミック枠体６の材料が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。次に、セラミック枠体６の型枠を準備する。そして、セラミック枠体６の型枠内に、泥漿状の酸化アルミニウム質の材料を充填し、焼結前のセラミック枠体６を取り出す。
【００４４】
次に、前駆体のセラミック枠体６を約１６００℃の温度で焼成することにより、セラミックスからなるセラミック枠体６を作製することができる。
【００４５】
そして、放熱基板２上に、めっき処理を施して鍍金層を形成する。そして、セラミック枠体６上に接続端子７を例えば銀ろう材を用いて接合する。次いで、接続端子７が接合された状態のセラミック枠体６を放熱基板２に対して、例えばシリコーン樹脂からなる熱硬化性樹脂５を介して接合する。さらに、半導体素子からなる電子部品４を、放熱基板２上であってセラミック枠体６で囲まれる実装領域Ｒに対して、例えば金−錫合金からなる低融点合金３を介して接合する。このとき、熱硬化性樹脂５の熱分解温度が、低融点合金３の融点よりも高いため、電子部品４の実装時に、セラミック枠体６が放熱基板２から剥離することがない。また、電子部品４の実装時に、放熱基板２に反りが発生するのを抑制することができ、放熱基板２に対するセラミック枠体６の剥離を抑制することができる。そして、電子部品４と接続端子７とをワイヤを介して電気的に接続する。
【００４６】
蓋体８は、放熱基板２と同様の方法を用いて、準備することができる。そして、準備した蓋体８をセラミック枠体６上に電子部品４を覆うように、例えばエポキシ樹脂からなる接合樹脂９を介して接合することで、実装構造体１を作製することができる。
【００４７】
＜変形例１＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例１について説明する。なお、本実施形態の変形例１に係る実装構造体のうち、本実施形態に係る実装構造体と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００４８】
上記実施形態では、接続端子７は、矩形状の板体であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように、セラミック枠体６の上面と重なる領域に位置する平板部７１ａと、平板部７１ａからセラミック枠体６の外方に向かって突出した突出部７１ｂとを有する接続端子７１としてもよい。平板部７１ａは、セラミック枠体６と接続される面積を大きくし、セラミック枠体６との接続性を良好に維持することができる。
【００４９】
突出部７１ｂは、平板部７１ａと異なり、セラミック枠体６と接続される領域が存在せず、セラミック枠体６から離れて設けられている。突出部７１ｂは、平板部７１ａに比べて、熱膨張または熱収縮の影響を受けやすく、突出部７１ｂが熱変形を起こすと、その熱変形に起因して平板部７１ａがセラミック枠体６から剥離しようとする。そこで、突出部７１ｂは、セラミック枠体６からはみ出す部分の大きさを小さくすることで、突出部７１ｂの熱膨張または熱収縮の影響を小さく抑えることができ、接続端子７１がセラミック枠体６から剥離するのを有効に抑制することができる。
【００５０】
セラミック枠体６は、板体に矩形状の貫通孔が開いた枠体であって、平面視したときにセラミック枠体６の外周に対応する４つの外辺とセラミック枠体６の内周に対応する４つの内辺とが存在する。セラミック枠体６は、セラミック枠体６の４つの枠部がつながって１つの枠体として形成される。
【００５１】
平板部７１ａは、矩形状であって隣接した一対の外辺と内辺とで挟まれる領域内に設けられる。すなわち、平板部７１ａは、セラミック枠体６の四隅に位置するコーナー部に存在しないように設けられている。また、突出部７１ｂは、セラミック枠体６の外辺上に位置する平板部７１ａの外辺の一部から外方に向かって突出している。また、接続端子７１は、セラミック枠体６の隣接しない一対の二辺のそれぞれに設けられている。そのため、セラミック枠体６の内辺とそれに対応する外辺が接続端子７１のアライメントとして機能し、セラミック枠体６の上面に対して、接続端子７１を精度良く設けることができる。
【００５２】
接続端子７１は、平板部７１ａがセラミック枠体６と接続される領域を大きくし、突出部７１ｂがセラミック枠体６からはみ出す大きさを小さくすることで、接続端子７１の熱膨張または熱収縮の影響を低減することができ、接続端子７１とセラミック枠体６との接続性を良好に維持することができる。
【００５３】
＜変形例２＞
以下、本実施形態の変形例２に係る実装構造体のうち、本実施形態に係る実装構造体または変形例１と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５４】
上記実施形態および変形例１では、接続端子７のセラミック枠体６と重ならない領域に位置する部分の大きさ（面積）が、接続端子７のセラミック枠体６と重なる領域に位置する部分の大きさ（面積）に比べて比較的に小さく設定されていたが、これに限られない。例えば、図５に示すように、接続端子７２のセラミック枠体６２と重なる領域に位置する部分である平板部７２ｂの大きさ（面積）よりも、接続端子７２のセラミック枠体６と重ならない領域に位置する部分である突出部７２ｂの大きさ（面積）を大きくしてもよい。
【００５５】
電子部品４が高温になる高出力のパワー系デバイスである場合は、電子部品４から発生する熱がセラミック枠体６内にこもりやすく、放熱基板２で十分に放熱することができず
、接合樹脂９が劣化することによって放熱基板２に対してセラミック枠体６が剥離する虞がある。
【００５６】
そこで、セラミック枠体６内の空間を大きくする。そして、セラミック枠体６内で露出する放熱基板２の上面の面積を大きくすることで、放熱基板２の放熱性を向上させることができる。また、セラミック枠体６に伝わった熱のうち、熱硬化性樹脂５よりも熱伝導率の優れた接続端子７２に熱が伝わりやすい。そして、接続端子７２に伝わった熱は、平板部７２ａから突出部７２ｂに向かって伝わる。さらに、突出部７２ｂに伝わった熱は、突出部７２を大きくすることで、突出部７２ｂから外部に向かって効果的に放散される。このようにして、電子部品４がパワー系デバイスである場合は、特に突出部７２ｂの放熱性を向上させることで、放熱基板２に対して熱硬化性樹脂５が破壊されてセラミック枠体６２が剥離するのを有効に抑制することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 実装構造体
２ 放熱基板
３ 低融点合金
４ 電子部品
５ 熱硬化性樹脂
６ セラミック枠体
７ 接続端子
８ 蓋体
９ 接合樹脂
１０ 接合材
Ｒ 実装領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱基板と、
該放熱基板上に低融点合金を介して実装された電子部品と、
前記放熱基板上に前記電子部品を取り囲むように設けられ、前記低融点合金の融点よりも高い熱分解温度の熱硬化性樹脂を介して接合されたセラミック枠体と、
該セラミック枠体上に設けられ、該セラミック枠体の内外を電気的に接続する接続端子と、
前記セラミック枠体上に設けられ、前記電子部品を被覆するように前記セラミック枠体と重なる領域に設けられた蓋体と、を備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の実装構造体であって、
前記セラミック枠体の上面は、前記接続端子と重なる領域に第１メタライズ層が形成されており、
前記セラミック枠体の下面は、平面透視して前記第１メタライズ層と重なる領域に第２メタライズ層が形成されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の実装構造体であって、
前記接続端子の前記セラミック枠体と重なる領域は、前記接続端子の前記セラミック枠体と重ならない領域よりも小さいことを特徴とする実装構造体。
【請求項４】
請求項２に記載の実装構造体であって、
前記熱硬化性樹脂は、前記セラミック枠体の前記下面の直下に収まるように形成されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の実装構造体であって、
前記低融点合金は、前記熱硬化性樹脂よりも熱伝導率が大きいことを特徴とする実装構造体。
【請求項６】
電子部品の実装領域を有する放熱基板を準備する工程と、
前記放熱基板上に、前記実装領域を取り囲むように熱硬化性樹脂を介してセラミック枠体を接合する工程と、
前記実装領域に前記熱硬化性樹脂の熱分解温度よりも低い温度で、低融点合金を介して電子部品を接合する工程と、
を備えることを特徴とする実装構造体の製造方法。
【請求項１】
放熱基板と、
該放熱基板上に低融点合金を介して実装された電子部品と、
前記放熱基板上に前記電子部品を取り囲むように設けられ、前記低融点合金の融点よりも高い熱分解温度の熱硬化性樹脂を介して接合されたセラミック枠体と、
該セラミック枠体上に設けられ、該セラミック枠体の内外を電気的に接続する接続端子と、
前記セラミック枠体上に設けられ、前記電子部品を被覆するように前記セラミック枠体と重なる領域に設けられた蓋体と、を備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の実装構造体であって、
前記セラミック枠体の上面は、前記接続端子と重なる領域に第１メタライズ層が形成されており、
前記セラミック枠体の下面は、平面透視して前記第１メタライズ層と重なる領域に第２メタライズ層が形成されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の実装構造体であって、
前記接続端子の前記セラミック枠体と重なる領域は、前記接続端子の前記セラミック枠体と重ならない領域よりも小さいことを特徴とする実装構造体。
【請求項４】
請求項２に記載の実装構造体であって、
前記熱硬化性樹脂は、前記セラミック枠体の前記下面の直下に収まるように形成されていることを特徴とする実装構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の実装構造体であって、
前記低融点合金は、前記熱硬化性樹脂よりも熱伝導率が大きいことを特徴とする実装構造体。
【請求項６】
電子部品の実装領域を有する放熱基板を準備する工程と、
前記放熱基板上に、前記実装領域を取り囲むように熱硬化性樹脂を介してセラミック枠体を接合する工程と、
前記実装領域に前記熱硬化性樹脂の熱分解温度よりも低い温度で、低融点合金を介して電子部品を接合する工程と、
を備えることを特徴とする実装構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４９２２４（Ｐ２０１２−４９２２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８０９６（Ｐ２０１０−１８８０９６）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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