(57)【要約】  【課題】  耐久性を高めた冷却基板、素子収納用パッケージ、および実装構造体を提供することを目的とする。  【解決手段】  冷却基板８であって、第１基板８１と、第１基板８１上に設けられ、第１基板８１の外縁に沿って設けられた冷却枠体８２と、第１基板８１上であって冷却枠体８２内に設けられ、上に凸、下に凸と規則的に板体が折れ曲がって形成された屈曲部材８３と、冷却枠体８２上に屈曲部材８３を覆って設けられた第２基板８４と、を備え、屈曲部材８３は、少なくとも第１基板８１の上面と下に凸の箇所とが直接接触しているか、第２基板８４の下面と上に凸の箇所とが直接接触している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却基板であって、
第１基板と、
前記第１基板上に設けられ、前記第１基板の外縁に沿って設けられた冷却枠体と、
前記第１基板上であって前記冷却枠体内に設けられ、上に凸、下に凸と規則的に板体が折れ曲がって形成された屈曲部材と、
前記冷却枠体上に前記屈曲部材を覆って設けられた第２基板と、を備え、
前記屈曲部材は、少なくとも前記第１基板の上面と前記下に凸の箇所とが直接接触しているか、前記第２基板の下面と前記上に凸の箇所とが直接接触していることを特徴とする冷却基板。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却基板であって、
前記屈曲部材は、前記第１基板または前記第２基板に対して接合部材を介して接続されていることを特徴とする冷却基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷却基板であって、
前記第１基板には上下方向に貫通して設けられた、冷媒導入部および冷媒排出部が設けられていることを特徴とする冷却基板。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷却基板と、
前記冷却基板上に設けられた実装基板と、
前記実装基板上に設けられ、貫通孔を有する枠体と、
前記貫通孔に設けられ、前記枠体内から前記枠体外に延在された入出力端子と、を備えたことを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項４に記載の素子収納用パッケージと、
前記素子収納用パッケージ内に実装され、前記入出力端子と電気的に接続された素子と、前記素子収納用パッケージ上に設けられ、前記素子を覆った蓋体と、を備えたことを特徴とする実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却基板、冷却基板を備えた素子収納用パッケージ、および素子収納用パッケージを備えた実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、誘電体層の一主面に信号線路を形成し、誘電体層の他主面にグランド層を形成した入出力端子を有する素子収納用パッケージが知られている。そして、マイクロ波、ミリ波等の高周波で用いられる入出力端子においては、高周波の信号を効率良く伝送することで高温になりやすい。そこで、素子収納用パッケージまたは実装構造体を冷やすために、当該素子収納用パッケージまたは実装構造体の下面に、帯状に形成された冷却液用流路を設ける技術が提案されている（下記特許文献１参照）。さらに、冷却液用流路は、二枚の板材を貼り合わせて、貼り合った面に溝が形成されており、該溝が流路として機能する技術が提案されている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００４１０号公報
【特許文献２】特開２００９−２３９０４３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、素子収納用パッケージまたは実装構造体の下面の熱引きにおいて、素子収納用パッケージまたは実装構造体内で発生した熱は、熱伝導率が大きい箇所を通る途中に冷却液で冷やされる。流路を基板に溝を掘って形成する技術では、冷媒が流路に流れているときと流れていないときとで温度差が大きく、その影響が基板全体に及ぶため、基板にクラックが発生する虞が大きかった。
【０００５】
本発明は、耐久性を高めた冷却基板、素子収納用パッケージ、および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冷却基板は、第１基板と、前記第１基板上に設けられ、前記第１基板の外縁に沿って設けられた冷却枠体と、前記第１基板上であって前記冷却枠体内に設けられ、上に凸、下に凸と規則的に板体が折れ曲がって形成された屈曲部材と、前記冷却枠体上に前記屈曲部材を覆って設けられた第２基板と、を備え、前記屈曲部材は、少なくとも前記第１基板の上面と前記下に凸の箇所とが直接接触しているか、前記第２基板の下面と前記上に凸の箇所とが直接接触している。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る素子収納用パッケージは、前記冷却基板と、前記冷却基板上に設けられた実装基板と、前記実装基板上に設けられ、貫通孔を有する枠体と、前記貫通孔に設けられ、前記枠体内から前記枠体外に延在された入出力端子と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る実装構造体は、前記素子収納用パッケージと、前記素子収納用パッケージ内に実装され、前記入出力端子と電気的に接続された半導体素子と、前記素子収納用パッケージ上に設けられ、前記半導体素子を覆った蓋体と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐久性を高めた冷却基板と、素子収納用パッケージおよび実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る実装構造体の内部を示す概観斜視図である。
【図２】素子収納用パッケージの入出力端子の概観を示す概観斜視図である。
【図３】素子収納用パッケージの冷却基板の概観を示す概観斜視図である。
【図４】冷却基板の内部を示す概観斜視図である。
【図５】図４に示す冷却基板の内部の屈曲部材の一部を示す概観斜視図である。
【図６】図４のＸ−Ｘに沿った断面であって、冷却基板内を示した断面図である。
【図７】図６のＡ部分の拡大断面図である。
【図８】冷却基板内を示した平面図である。
【図９】図８のＹ−Ｙに沿った断面であって、冷却基板内を示した断面図である。
【図１０】一変形例に係る冷却基板の内部を示す概観斜視図である。
【図１１】一変形例に係る冷却基板の内部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる冷却基板、素子収納用パッケージまたは実装構造体の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１２】
＜実装構造体の構成＞
図１は、本実施形態に係る実装構造体の内部を示す概観斜視図であって、蓋体を取り外した状態を示している。図２は、図１の素子収納用パッケージに用いられる入出力端子の概観斜視図である。素子収納用パッケージは、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、あるいはパワーデバイス等を収納したパワーモジュールに用いるものである。特に、マイクロ波、ミリ波等の高周波で用いられる電子機器の高周波回路やパワーモジュールに用いられる。また、本実施形態では、冷却基板を素子収納用パッケージに取り付けた構造を示すが、冷却基板はＣＰＵ、太陽電池モジュールまたは高出力用レーザを取り付けて使用することができる。
【００１３】
実装構造体１は、素子収納用パッケージ２と、素子収納用パッケージ２内に実装された素子３と、素子収納用パッケージ２上に設けられ、素子３を覆う蓋体４とを備えている。素子収納用パッケージ２は、実装基板５と、実装基板５上に設けられ、貫通孔Ｈを有する枠体６と、貫通孔Ｈに設けられ、枠体６内から枠体６外に延在された入出力端子７と、実装基板５の下面に設けられた冷却基板８と、を備えている。また、冷却基板８は、第１基板８１と、第１基板８１上に設けられ、第１基板８１の外縁に沿って設けられた冷却枠体８２と、第１基板８１上であって冷却枠体８２内に設けられ、上に凸、下に凸と規則的に板体が折れ曲がって形成された屈曲部材８３と、冷却枠体８２上に屈曲部材８３を覆って設けられた第２基板８４と、を備えている。なお、屈曲部材８３は、少なくとも第１基板８１の上面と下に凸の箇所とが直接接触しているか、第２基板８４の下面と上に凸の箇所とが直接接触している。
【００１４】
素子収納用パッケージ２は、例えば、半導体素子、光半導体素子、パワーデバイストランジスタ、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からなる素子３を実装するのに用いるものである。
【００１５】
実装基板５は、平面視したとき四角形状に形成された部材である。実装基板５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から成る。実装基板５は、熱伝導率を良好にして、実装領域Ｒに実装した素子３から発生する熱を効率良く実装基板５に放散させる機能を備えている。なお、実装基板５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。
【００１６】
また、実装基板５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、所定形状に製作される。なお、実装基板５の一辺の長さは、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、実装基板５の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００１７】
また、実装基板５の表面は、酸化腐食の防止、あるいは実装領域Ｒに素子３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。実装基板５の実装領域Ｒは、実装基板５の上面に枠体６を接続したときに、枠体６と接続されない領域である。なお、本実施形態では、実装基板５の形状を四角形状としているが、素子３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。
【００１８】
枠体６は、実装基板５の実装領域Ｒの外周に沿って接続され、実装領域Ｒに実装する素子３を外部から保護するための部材である。また、枠体６は、側面の一部に入出力端子７を設ける貫通孔Ｈが形成されている。枠体６は、ろう材を介して実装基板５にろう付けされる。なお、ろう材は、例えば、銀、銅、金、アルミ二ウムまたはマグネシウム等からなり、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。
【００１９】
また、枠体６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から成る。枠体６は、実装領域Ｒに素子３が実装されている状態で、素子３から発生する熱を枠体６の外部に発散させる機能を備えている。なお、枠体６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。
【００２０】
入出力端子７は、枠体６の貫通孔Ｈに設けられる。入出力端子７は、枠体６の内外に延在される第１誘電体層７１と、第１誘電体層７１の上面に形成され、枠体の内外を電気的に接続する信号線路７２と、第１誘電体層７１上に信号線路７２の一部と重なるように設けられた第２誘電体層７３と、第１誘電体層７１の下面に形成される接地導体７４と、信号線路７２上に設けられるリード端子７５を有している。
【００２１】
第１誘電体層７１および第２誘電体層７３は、絶縁性の基板であって、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは窒化珪素等の無機材料、あるいはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはエチレン樹脂等の有機材料、あるいは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。なお、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３の厚みは、信号線路７２に伝わる信号の波長の２分の１以下であって、例えば０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００２２】
信号線路７２は、所定の電気信号を伝達する機能を備えている。信号線路７２は、例えば、マイクロストリップ線路またはコプレーナ線路として用いる。信号線路７２は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、マンガンまたはクロム等の金属材料からなる。信号線路７２の線路幅は、信号線路７２に伝わる信号の波長の４分の１以下であって、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００２３】
信号線路７２には、リード端子７５が形成される。リード端子７５は、外部の電子機器等と素子３とを電気的に接続するための部材である。リード端子７５は、ろう材を介して、信号線路７２上に接続される。そして、信号線路７２とリード端子７５とが電気的に接続される。
【００２４】
また、入出力端子７は、第１誘電体層７１の下面と側面および第２誘電体層７３の側面と上面を取り囲む接地導体７４を有している。接地導体７４は、共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えている。また、接地導体７４は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、マンガンまたはクロム等の金属材料からなる。接地導体７４は、平面視して信号線路７２と重なる領域に形成されている。枠体６は、金属材料からなり、接地導体７４と枠体６とはろう材や半田等の導電性接合部材を介して電気的に接続されている。
【００２５】
また、入出力端子７は、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３を取り囲む接地導体７４を有しており、接地導体７４が貫通孔Ｈの内壁面と接続されるとともに接地電極に電気的に接続される。そして、信号線路７２と第２誘電体層７３とが重なる領域、および信号線路７２と接地導体７４とが重なる領域において信号線路７２に伝達される高周波信号の挿入損失と反射損失が増加するのを抑制することができる。
【００２６】
素子収納用パッケージ２に、素子３を半田等のバンプを介してフリップチップ実装することで、実装構造体１を構成することができる。ＩＣまたはＬＳＩ、あるいはパワーデバイス等の半導体素子を実装する場合、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。
【００２７】
ここで、図３から図９を用いて、冷却基板８を説明する。図３は、冷却基板８の概観斜視図であって、複数の部材が積層されている状態を示している。図４は、冷却基板８の内部を示した概観斜視図である。図５は、冷却基板８内に設けられる、一枚の金属板を折り曲げて溝が形成された屈曲部材の一部を示した概観斜視図である。図６は、図４のＸ−Ｘに沿った断面の一部であって、冷却基板８の断面図である。図７は、図６のＡ部分の拡大断面図であって、屈曲部材の断面形状を示している。図８は、冷却基板８内を示した平面図である。図９は、図８のＹ−Ｙに沿った断面であって、冷却基板８の断面図である。
【００２８】
冷却基板８は、内部に冷媒を流して、冷却基板８の周囲の熱を吸収して、周囲が高温になるのを抑制するものである。冷却基板８は、第１基板８１と、第１基板８１上に設けられた冷却枠体８２と、第１基板８１上であって冷却枠体８２で囲まれる領域に設けられ、一枚の金属板を幾度も折り曲げて溝が形成された屈曲部材８３と、第１基板８１上に屈曲部材８３を覆うように設けられた第２基板８４とを有している。なお、第１基板８１には、冷媒導入部８１ａおよび冷媒排出部８１ｂが設けられている。
【００２９】
第１基板８１は、平面視したとき四角形状に形成された矩形状の外形の部材である。第１基板８１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から成る。第１基板８１は、熱伝導率を良好にして、実装領域Ｒに実装した素子３から発生する熱を第２基板８４を介して冷媒に伝達し、外部に効率良くに放散させる機能を備えている。なお、第１基板８１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。
【００３０】
また、第１基板８１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、所定形状に製作される。なお、第１基板８１の一辺の長さは、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下
に設定されている。また、第１基板８１の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００３１】
第１基板８１には、図８に示すように、平面視して第１基板８１の中央部分を挟むように、冷媒導入部８１ａと冷媒排出部８１ｂが設けられている。冷媒導入部８１ａは、冷却基板８の内部に冷媒を流すためのものである。また、冷媒排出部８１ｂは、冷却基板８の内部の冷媒を外部に流すためのものである。冷媒導入部８１ａおよび冷媒排出部８１ｂは、円柱状の形状であって、直径が例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、上下方向の長さが例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。なお、冷媒とは、水、食塩水、アンモニア水またはフッ素系不活性液体等の液体、フロン、アンモニアまたは二酸化炭素等の気体である。
【００３２】
冷却枠体８２は、第１基板８１上に設けられ、第１基板８１の主面を取り囲むように設けられている。冷却枠体８２の外縁は、平面視して第１基板８１の外縁と一致するように形成されている。冷却枠体８２は、第１基板８１の上面に例えばろう材を介して接続されている。また、冷却枠体８２の上部は、第２基板８４の下面に例えばろう材を介して接続されている。
【００３３】
屈曲部材８３は、第１基板８１と第２基板８４の間に設けて、冷媒の流れる方向を調整するものである。屈曲部材８３は、図５に示すように、一枚の金属板を何度も折り曲げて上方に開口する凹部、および下方に開口する凹部が形成されている。屈曲部材８３は、折り曲げる前の金属板の厚みに対応する厚みを有している。屈曲部材８３の厚みは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、屈曲部材８３は、規則的に折り曲げられており、冷却枠体８２の上下方向の長さに相当する大きさに設定されている。屈曲部材８３の上下方向の長さは、折り曲げた後の金属板の上下方向の長さであって、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、屈曲部材８３は、折り曲げ加工しやすい金属材料からなり、例えば銅、アルミニウム、鉄またはステンレス合金等からなる。
【００３４】
屈曲部材８３は、図５に示すように、折り曲げ加工した後、下方に開口した凹部と、上方に開口した凹部が連続して交互に形成されている。そして、図６または図７に示すように、屈曲部材８３は、折り曲げた箇所の外表面の下端が、第１基板８１の上面と直接接触している。また、屈曲部材８３は、折り曲げた箇所の外表面の上端が、第２基板８４の下面と直接接触している。なお、本実施形態では、屈曲部材８３は、第１基板８１および第２基板８４の両基板と直接接触した構造を示しているが、これに限られない。屈曲部材８３は、少なくとも第１基板８１および第２基板８４のどちらか一方と直接接触していればよい。
【００３５】
冷却基板８の内部の複数の空隙Ｃは、図６に示すように、屈曲部材８３の下方に開口した凹部と第１基板８１の上面、屈曲部材８３の上方に開口した凹部と第２基板８４の下面との間で挟まれた箇所に相当する。屈曲部材８３のみでは、閉空間を形成しないが、第１基板８１および第２基板８４で挟まれることで、閉空間を形成することができる。
【００３６】
また、屈曲部材８３は、第１基板８１上であって冷却枠体８２内に設けられる。屈曲部材８３は、上に凸、下に凸と規則的に板体が折れ曲がって形成されている。そして、屈曲部材８３は、何度も規則的に折れ曲がって上方に開口した凹部、または下方に開口した凹部が形成されるため、冷却基板８内には、一方向に沿って複数の空隙Ｃが配列される。
【００３７】
屈曲部材８３の上に凸の凸部が第２基板８４の下面と当接する。また、屈曲部材８３の下に凸の凸部が第１基板８１の上面と当接する。そして、屈曲部材８３は、凸部の周囲において第１基板８１または第２基板８４と当接していない箇所に接合部材８５が設けられ
ている。
【００３８】
接合部材８５は、屈曲部材８３を第１基板８１や第２基板８４と接合するものである。接合部材８５は、図７に示すように、凸部と第１基板８１の上面との隙間、凸部と第２基板８４の下面との隙間に入り込んでいる。そして、接合部材８５によって、第１基板８１と屈曲部材８３を接合し、第２基板８４と屈曲部材８３を接合している。なお、接合部材８５は、例えば、銀、銅、金、アルミ二ウムまたはマグネシウム等からなり、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。
【００３９】
複数の空隙Ｃは、図６または図７に示すように、下部が平らで上部が湾曲した箇所と、下部が湾曲して上部が平らな箇所が交互に存在する。空隙Ｃの平坦な箇所は、第１基板８１の上面の平らな部分や、第２基板８４の下面の平らな部分に相当する。空隙Ｃは、冷媒が通る箇所であって、平らな箇所は冷媒と触れることになる。そして、第１基板８１の上面または第２基板８４の下面から冷媒に熱が伝達され、冷媒によって熱が外部に輸送される。
【００４０】
複数の空隙Ｃの内部に平坦な箇所を設けることで、熱を吸収するばらつきを小さくすることができる。さらに、実装基板５や第２基板８４が平坦に形成されていることもあって、複数の空隙Ｃの内部に平坦な箇所を設けることで、熱引きのばらつきを効果的に抑制することができる。なお、複数の空隙Ｃは、開口している一端から開口している他端までの長さが、例えば０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、上下方向の長さが、例えば０．７ｍｍ以上９．７ｍｍ以下に設定されている。
【００４１】
また、複数の空隙Ｃの内部における平坦な箇所は、屈曲部材８３の凸部と第１基板８１の上面との隙間、および第２基板８４の下面との隙間に入り込んでいる接合部材８５と連続して、接合部材８５が被覆されてもよい。その結果、第１基板８１、第２基板８４、屈曲部材８３との間で生じる応力が接合部材８５によって緩和され易くなり、第１基板８１、第２基板８４、屈曲部材８３、接合部材８５が応力によって破損することが抑制される。
【００４２】
空隙Ｃは、図７に示すように、空隙Ｃの内面は平坦な箇所以外は湾曲している。また、図７に示すように、第２基板の下面から屈曲部材８３の側面にかけて形成された接合部材８５の側面は冷媒がスムーズに空隙Ｃ内を流れるように、湾曲している。仮に、接合部材８５の側面に角部があると、冷媒と角部の接触面積が大きくなり、冷媒の流速が落ちる虞がある。そこで、本実施形態のように、接合部材８５の形状を内側に凹むように丸みを持たせた側面にすることで、冷媒の流速を良好に維持することができる。
【００４３】
また、空隙Ｃは、開口端の水平方向の幅が底部の水平方向の幅より大きくてもよい。即ち、空隙Ｃが底部と開口部とからなり、開口部の水平方向の幅が底部より大きい。これにより、素子３からの熱は実装基板５を介して第２基板８４から空隙Ｃ内の冷媒に伝達され易くなり、冷媒の熱は第１基板８１を介して外部に放熱され易くなる。
【００４４】
また、接合部材８５が被着する箇所において、図７に示すように、屈曲部材８３の厚みが薄くなる箇所Ｐが設けられている。屈曲部材８３に厚みが薄くなる箇所Ｐを設けることで、当該箇所Ｐが弾性変形し易くなり、屈曲部材８３自体が曲がりやすくなる。その結果、第１基板８１や第２基板８４に対する屈曲部材８３からの応力を緩和することができ、冷却基板８が破壊されるのを抑制することができる。
【００４５】
冷却基板８は、図３に示すように矩形状の外形であって、図８に示すように第１基板８１には、上下方向に貫通して設けられた、冷媒導入部８１ａおよび冷媒排出部８１ｂが設
けられている。複数の空隙Ｃは、冷媒導入部８１ａと冷媒排出部８１ｂの間に挟まれる。また、複数の空隙Ｃは、第１基板８１上に、第１基板８１の一辺に沿って配置される。そして、冷媒が、冷媒導入部８１ａから冷媒排出部８１ｂにかけて複数の空隙Ｃに沿って流れる。その結果、冷媒導入部８１ａから第１基板８１上に流入した冷媒が、全ての空隙Ｃの内部を流入する。素子３から実装基板５を介して第２基板８４に伝えられる熱は効率よく冷却基板８内に伝達され、冷媒を介して外部に熱を輸送することができる。また、冷媒は、冷媒導入部８１ａから冷媒排出部８１ｂまでの経路で流れ、空隙Ｃ内に流れるものと、空隙Ｃ内に流れないものがある。空隙Ｃの内部に流入する冷媒は、屈曲部材８３を内部から冷やすことができ、空隙Ｃの内部に流入しない冷媒は、屈曲部材８３を外表面から冷やすことができる。
【００４６】
本実施形態に係る冷却基板８は、板体を規則的に折れ曲げて形成した屈曲部材８３を内部に設け、屈曲部材８３の上に凸あるいは下に凸の箇所を第１基板８１や第２基板８４に直接接触させる。屈曲部材８３を第１基板８１または第２基板８４に直接接触させることで、第１基板８１や第２基板８４が熱膨張を起こして上下方向に伸縮しても、折れ曲がった屈曲部材８３が弾性変形して、その応力を緩和することができ、冷却基板８が破壊されにくくすることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る素子収納用パッケージまたは実装構造体は、上述した冷却基板を用いることで、マイクロ波またはミリ波等の高周波を用いた小型のパッケージやパワーモジュールに使用されるパッケージであっても、高温になるのを抑えることで、素子収納用パッケージや入出力端子にクラックが発生するのを抑制することができるとともに、素子を正常に作動させることができることから、素子収納用パッケージは長期にわたって封止性を維持することができるとともに、実装構造体を正常に作動させることができる。その結果、封止性に優れるとともに長期間にわたって正常に作動することができる素子収納用パッケージおよび実装構造体を実現することができる。
【００４８】
なお、本発明は上述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。例えば、図１０に示すように、上述した屈曲部材８３を複数の屈曲部材８３ｘに分割して、第１基板８１上に設けた構造であっても構わない。屈曲部材８３が分割されていることで、屈曲部材８３に生じる熱応力を分散させることができ、屈曲部材８３が破壊されるのを抑制することができる。また、上述した実施形態では、図８に示すように、平面視して第１基板８１の中央部分を挟むように、冷媒導入部８１ａと冷媒排出部８１ｂを設けたが、これに限られない。第１基板８１の対角線上に設けたり、屈曲部材８３の溝に沿った方向に設けても良い。
【００４９】
また、第１基板８１上に実装される冷却枠体８２の内面の形状は、矩形状に限定されず、例えば多角形状にしても構わない。図１１に示すように、冷媒導入部８１ａと冷媒排出部８１ｂとの間は、屈曲部材８３の空隙Ｃに直交する平面方向の幅を最も大きくし、冷媒導入部８１ａが設けられた領域から屈曲部材８３が設けられた領域に向かって当該平面方向の幅を大きくし、屈曲部材８３が設けられた領域から冷媒排出部８１ｂが設けられた領域に向かって当該平面方向の幅を小さくすることで、冷媒の流れを意図的に方向付けすることができる。
【００５０】
＜実装構造体の製造方法＞
ここで、図１に示す素子収納用パッケージ２の製造方法を説明する。まず、実装基板５、枠体６のそれぞれを準備する。実装基板５、枠体６のそれぞれは、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。
【００５１】
次に、入出力端子７を準備する。ここでは、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３の材料が、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等の場合の、入出力端子７の作製方法について説明する。
【００５２】
具体的には、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３の材料が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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にしたものを準備する。
【００５３】
そして、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３の型枠を準備し、型枠体内に、泥漿状の酸化アルミ二ウム質の材料を充填し、焼結前の第１誘電体層７１、第２誘電体層７３を取り出す。なお、第２誘電体層７３は、第２誘電体層７３が焼結される前には、少なくとも二つの層に分解されている。二つの層は、信号線路７２上に積層する板状の第１層と、第１層上に積層する板状の第２層とから成り、これらの層を積層して形成されている。
【００５４】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この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金属ペーストを得る。そして、取り出した前駆体の第１誘電体層７１の上面に対して、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗って信号線路７２を形成する。また、第１誘電体層７１および第２誘電体層７３を組み合わせたときに、両者を取り囲む箇所に、例えばスクリーン印刷法を用いて接地導体７４を形成する。
【００５５】
次に、前駆体の第１誘電体層７１上に前駆体の第２誘電体層７３を載せて加圧させることで、両者密着させる。そして、金属ペーストを印刷塗布した積層体を約１６００℃の温度で焼成することにより、下地部材が形成されたセラミックからなる入出力端子７を作製することができる。そして、準備した枠体６の貫通孔Ｈに、入出力端子７をろう材を介して嵌めて接続する。
【００５６】
次に、冷却基板８を準備する。第１基板８１、冷却枠体８２および第２基板８４については、それぞれの形状に合わせた型枠を準備して、それぞれの型枠に溶融した金属材料を鋳込んで固化させたインゴットに対し、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、所定形状に製作することができる。また、屈曲部材８３は、一枚の金属板を圧延加工を施して、何度も規則的に湾曲するように折り曲げて形成することができる。
【００５７】
さらに、準備した第１基板８１と冷却枠体８２とをろう材を介して接続する。さらに、冷却枠体８２内に、屈曲部材８３を配置して、接合部材８５を介して屈曲部材８３の側部から第１基板８１上にかけて接合する。そして、事前に屈曲部材８３の凸部周囲に接合部材８５を被着させておき、さらに冷却枠体８２上にろう材を介して屈曲部材８３を覆うように第２基板８４を設けることで、第２基板８４の下面と屈曲部材８３の凸部とを直接接触するようにして、接合部材８５で両者を接合することができる。このようにして、冷却基板８を作製することができる。そして、冷却基板８上に実装基板５を設けることで、素子収納用パッケージ２を作製することができる。さらに、素子収納用パッケージ２内の実装領域Ｒに素子３を実装し、さらに、蓋体４をろう材を介して枠体６上に接続することで、実装構造体１を作製することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  実装構造体
２  素子収納用パッケージ
３  素子
４  蓋体
５  実装基板
６  枠体
７  入出力端子
７１  第１誘電体層
７２  信号線路
７３  第２誘電体層
７４  接地導体
７５  リード端子
８  冷却基板
８１  第１基板
８１ａ  冷媒導入部
８１ｂ  冷媒排出部
８２  冷却枠体
８３  屈曲部材
８４  第２基板
８５  接合部材
Ｈ  貫通孔
Ｒ  実装領域
Ｃ  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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