(57)【要約】【課題】セラミックス積層体とヒートシンクとの間の結合精密度を向上させることができるセラミックス積層体モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のセラミックス積層体モジュールは、複数個の下部挿入溝１１３ａを有するセラミックス積層体１１０と、セラミックス積層体１１０の下面に実装されている電子部品１２０と、電子部品１２０が実装されたセラミックス積層体１１０の下部に結合され、下部挿入溝１１３ａに対応する第１貫通ホール１３１が設けられ、電子部品１２０が挿入される第２貫通ホール１３３が設けられたヒートシンク１３０と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体と、
前記セラミックス積層体の下面に実装されている電子部品と、
前記電子部品が実装されたセラミックス積層体の下部に結合され、前記下部挿入溝に対応する第１貫通ホールを有し、前記電子部品が挿入される第２貫通ホールを有するヒートシンクと、
を含むセラミックス積層体モジュール。
【請求項２】
前記電子部品はアングルセンサーであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス積層体モジュール。
【請求項３】
前記挿入溝及び前記第１貫通ホールの形状は、円形または四角であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス積層体モジュール。
【請求項４】
前記第１貫通ホールを通って前記下部挿入溝に締結されて前記セラミックス積層体と前記ヒートシンクを固定する固定部材が備えられることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス積層体モジュール。
【請求項５】
前記セラミックス積層体と前記ヒートシンクの接合界面には接着部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス積層体モジュール。
【請求項６】
複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体を準備する段階と、
前記セラミックス積層体の下面に電子部品を実装する段階と、
前記セラミックス積層体の下部に、前記下部挿入溝に対応する第１貫通ホール及び前記電子部品が挿入される第２貫通ホールを有するヒートシンクを設ける段階と、
前記セラミックス積層体と前記ヒートシンクを結合する段階と、
前記ヒートシンクの前記第１貫通ホールを通過させて前記セラミックス積層体の下部挿入溝に固定部材を締結する段階と、
前記固定部材を除去する段階と、
を含むことを特徴とするセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項７】
複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体を準備する段階は、
上部のグリーンシート部を準備する段階と、
上部のグリーンシート部の下に、複数個のキャビティを有する下部のグリーンシート部を設ける段階と、
前記上、下部のグリーンシート部を積層した後に焼成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項８】
複数個のキャビティを有する下部のグリーンシート部を設ける段階で、
前記キャビティはパンチング法によって形成されることを特徴とする請求項７に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項９】
前記上、下部のグリーンシート部を積層した後に焼成する段階で、
前記セラミックス積層体は、前記下部のグリーンシートのキャビティによって下部挿入溝が設けられることを特徴とする請求項７に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項１０】
前記セラミックス積層体の下面に電子部品を実装する段階で、
前記電子部品はアングルセンサーであり、表面実装技術(ＳＭＴ:Surface Mounting Technology)によって前記セラミックス積層体に実装されることを特徴とする請求項６に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項１１】
前記セラミックス積層体と前記ヒートシンクを結合する段階以前に、
前記セラミックス積層体と前記ヒートシンク接合界面に接着部材を塗布する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【請求項１２】
前記固定部材を除去する段階以前に、
前記セラミックス積層体と前記ヒートシンク接合界面に塗布された接着部材を硬化させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のセラミックス積層体モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス積層体モジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器技術の発達に伴って、機器自体が短小薄型化されており、部品の集積化は必須である。
【０００３】
部品の集積化のために複数個のセラミックスグリーンシートを積層して形成する多層セラミックス基板が開発されている。このような多層セラミックス基板は、耐熱性、耐磨耗性及び優秀な電気的特性を有することによって、従来の印刷回路基板の代替品として多く利用されており、その需要がますます増加する傾向にある。
【０００４】
このような多層セラミックス基板として、ＨＴＣＣ(high temperature co-fired ceramic)または、セラミックス積層体(low temperature co-fired ceramic)基板が広く使われているが、このうちＨＴＣＣ基板は、高温同時焼成セラミックスの略語であり、１５００℃以上の温度で熱処理して多層基板が形成される。
【０００５】
このようなＨＴＣＣ基板は、機械的強度及び耐化学性の特性が優秀であるが、高周波特性が悪いという短所と、熱膨張係数がシリコン半導体素子に比べて２倍程度に高くて、熱膨張係数の整合(matching)が要求される応用分野で大きな問題点になっている。
【０００６】
これに反して、ＬＴＣＣ基板は低温同時焼成セラミックスの略語であり、９００℃以下の温度で熱処理して多層基板が形成される。このようなセラミックス積層体基板は、焼成温度が９００℃以下と低温でありながら同時焼成が可能で、電気的特性が優秀で高周波通信用受動素子及び電装用制御部品に広く使われている。
【０００７】
このように、電装用制御部品に使われるセラミックス積層体モジュールについて簡単に説明すると、複数個のセラミックスグリーンシートで構成されたセラミックス積層体、該セラミックス積層体の下面に実装されたアングルセンサー、該アングルセンサーが実装されたセラミックス積層体の下部に設けられ、所定位置にアングルセンサーが挿入される溝が設けられたヒートシンクで構成することができる。この時、アングルセンサーは運転者の操作でハンドルが回転する角度を感知して、出力するセンサーである。
【０００８】
アングルセンサーが実装されたセラミックス積層体とヒートシンクの結合は、セラミックス積層体とヒートシンクの接合界面に塗布されるエポキシによって行われている。
【０００９】
しかし、エポキシは、硬化時間が長くて硬化中にセラミックス積層体が移動する場合がたびたび発生する場合があった。よって、セラミックス積層体の絶対的な位置がずれて、アングルセンサーの同心性にも誤差が発生するという問題点があった。また、硬化工程は、高温雰囲気で行われるので、セラミックス積層体の捻れなどの変形が誘発されるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、セラミックス積層体モジュール及びその製造方法についての種々の短所と問題点を解決するためのものであり、セラミックス積層体とヒートシンクとの間の結合精密度を向上させることができるセラミックス積層体モジュール及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した目的を達成するため、本発明は、複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体と、セラミックス積層体の下面に実装されている電子部品と、電子部品が実装されたセラミックス積層体の下部に結合され、下部挿入溝に対応する第１貫通ホールを有し、電子部品が挿入される第２貫通ホールを有するヒートシンクと、を含むセラミックス積層体モジュールを提供する。
【００１２】
また、電子部品は、アングルセンサーとすることができる。
【００１３】
また、挿入溝及び第１貫通ホールの形状は、円形または四角とすることができる。
【００１４】
また、第１貫通ホールを通されて下部挿入溝に締結されてセラミックス積層体とヒートシンクを固定する固定部材を設けることができる。
【００１５】
また、セラミックス積層体とヒートシンクの接合界面には接着部材を設けることができる。
【００１６】
そして、前記の目的を達成するため、本発明は、複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体を準備する段階と、セラミックス積層体の下面に電子部品を実装する段階と、セラミックス積層体の下部に下部挿入溝に対応する第１貫通ホール及び電子部品が挿入される第２貫通ホールを有するヒートシンクを設ける段階と、セラミックス積層体とヒートシンクを結合する段階と、ヒートシンクの第１貫通ホールを通過させて、セラミックス積層体の下部挿入溝に固定部材を締結する段階と、固定部材を除去する段階と、を含むセラミックス積層体モジュール製造方法を提供する。
【００１７】
また、複数個の下部挿入溝を有するセラミックス積層体を準備する段階は、上部のグリーンシート部を準備する段階と、上部のグリーンシート部の下に複数個のキャビティを有する下部のグリーンシート部を設ける段階と、上、下部のグリーンシート部を積層した後に焼成する段階と、を含むことができる。
【００１８】
また、複数個のキャビティを有する下部のグリーンシート部を準備する段階で、キャビティはパンチング法によって形成することができる。
【００１９】
また、上、下部のグリーンシート部を積層した後に焼成する段階で、セラミックス積層体には、下部のグリーンシート部のキャビティによって下部挿入溝を設けることができる。
【００２０】
また、セラミックス積層体の下面に電子部品を実装する段階で、電子部品は、アングルセンサーとし、表面実装技術(ＳＭＴ:Surface Mounting Technology)によってセラミックス積層体に実装することができる。
【００２１】
また、セラミックス積層体とヒートシンクを結合する段階以前に、セラミックス積層体とヒートシンク接合界面に接着部材を塗布する段階をさらに含むことができる。
【００２２】
また、固定部材を除去する段階以前に、セラミックス積層体とヒートシンク接合界面に塗布された接着部材を硬化させる段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によるセラミックス積層体モジュール及びその製造方法によれば、下部挿入溝を有するセラミックス積層体と第１貫通ホールを有するヒートシンクと第１貫通ホールを通されて下部挿入溝に締結されて、セラミックス積層体とヒートシンクを固定する固定部材を設けることで、セラミックス積層体とヒートシンクとの間の結合精密度が向上し結合作業の効率が向上するという効果が得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、セラミックス積層体とヒートシンクを固定する固定部材を設けることで、セラミックス積層体とヒートシンクを結合させた後に実行される硬化工程後にもセラミックス積層体が撓んだり捻れたりすることを防止することができるとうい効果が得られる。
【００２５】
また、本発明によれば、セラミックス積層体とヒートシンクがいつも一定の位置に整列されて固定されることで、ＬＴＴＣ下面に実装された電子部品の同心性の誤差も最小化して製品の信頼性及び商品価値を高めることができるという効果が得られる。
【００２６】
したがって、本発明によれば、セラミックス積層体とヒートシンクとの間の結合時に発生する不良の率を低減し、生産性を向上させて、製造費用を節減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの断面図である。
【図２】本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図３】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図４】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図５】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図６】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図７】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【図８】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールに対する製造方法を説明するために順次に示した工程断面図である。
【図９】同じく、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールに対する製造方法を説明するために順次に示した工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によるセラミックス積層体モジュール及びその製造方法の技術的構成および作用効果が、本発明の望ましい実施例を示す図面を参照して、以下の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。
【００２９】
以下、図１〜９を参照して本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュール及びその製造方法について詳しく説明する。
【００３０】
（セラミックス積層体モジュール）
図１を参照して、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールについて詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの断面図である。
【００３２】
図１を参照して説明すると、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュール１００は、セラミックス積層体１１０、セラミックス積層体１１０に実装される電子部品１２０、及びヒートシンク１３０を含むことができる。そして、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を固定する固定部材１５０を含むことができる。
【００３３】
ここで、セラミックス積層体モジュール１００は電装用制御部品に使われるモジュールである。
【００３４】
より詳細に説明すれば、セラミックス積層体モジュール１００は、電装用制御部品のうちＥＰＳ(電気式パワーステアリング、Electric Power Steering)に使われる。この時、このＥＰＳは、操舵ハンドルの各変位をタイヤの操向角に変換する基本機能を有するが、車速の変化に従って低速時に楽な操向感と高速時に安定な操向感を同時に提供するパワーステアリング装置である。
【００３５】
セラミックス積層体１１０は、ＬＴＣＣすなわち、低温同時焼成セラミックスであり、複数個の下部挿入溝１１３ａを有することができる。この時、下部挿入溝１１３ａの形状は、円形または四角とすることができる。下部挿入溝１３１を有するセラミックス積層体１１０の製造方法は、以後に詳しく説明する。
【００３６】
電子部品１２０は、セラミックス積層体１１０の下面に実装される。電子部品１２０は、セラミックス積層体１１０に表面実装技術(ＳＭＴ:Surface Mounting Technology)によってソルダリングすることができる。この時、電子部品１２０は、運転者の操作でハンドルが回転する角度を感知して出力するアングルセンサーである。
【００３７】
前記のように、電子部品１２０が実装されたセラミックス積層体１１０は電子部品１２０によって発熱することになるが、このような熱が外部に適切に放出されないと、セラミックス積層体１１０内に蓄積されて電子部品１２０の特性を劣化させる。
【００３８】
したがって、セラミックス積層体１１０の下部にはヒートシンク１３０を設けることができる。ヒートシンク１３０は、セラミックス積層体１１０及び電子部品１２０から伝達された熱などを外部に放出する機能を有している。よって、ヒートシンク１３０は、熱を効果的に除去することができるように熱伝逹係数が大きい材料を含むことが望ましい。例えば、アルミニウム、銅、銀、金などを含むことができる。
【００３９】
ヒートシンク１３０は、下部挿入溝１１３aに対応する位置に第１貫通ホール１３１を有し、電子部品１２０が挿入される位置に第２貫通ホール１３３を有することができる。この時、第１貫通ホール１３１は、下部挿入溝１１３aの形状と同一の形状にすることができる。
【００４０】
すなわち、セラミックス積層体１１０は、ヒートシンク１３０の上部に取り付けられ、電子部品１２０は第２貫通ホール１３３に挿入されて相互に結合されている。この時、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０の接合界面には、接着部材１４０を設けることができる。接着部材１４０は、エポキシまたはグリースで構成することができる。
【００４１】
固定部材１５０は、第１貫通ホール１３１を通されて下部挿入溝１１３aに締結されて、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を固定することができる。固定部材１５０の形態としては、ガイドピンの形態とすることができるが必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４２】
このように、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を固定部材１５０によって固定し、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０の接合界面に塗布された接着部材１４０を高温雰囲気で硬化させた後、固定部材１５０を除去する。この時、固定部材１５０の材質は、熱に対して変形しにくい材質とすることができる。
【００４３】
このように、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を固定する固定部材１５０を設けることで、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０との間の結合精度が向上し、電子部品１２０の同心性の誤差も最小化して、製品の信頼性及び商品価値を高めることができるという効果が得られる。また、硬化後にもセラミックス積層体１１０が撓んだり捻れたりすることを防止することができるという効果も得られる。
【００４４】
（セラミックス積層体モジュールの製造方法）
以下、図２〜９を参照して本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュールの製造方法について詳細に説明する。
【００４５】
図２〜９は、本発明の実施例によるセラミックス積層体モジュール１００の製造方法を説明するために各工程を順次示した断面図である。
【００４６】
図２及び図３を参照して説明すると、セラミックス積層体モジュール１００を製造するために、先ず複数個の下部挿入溝１１３ａを有するセラミックス積層体１１０を準備することができる。
【００４７】
セラミックス積層体１１０の製造方法について説明すると、先ず、セラミックスと有機物を混合した複数個のグリーンシート部１１１、１１３を準備する。
【００４８】
この時、グリーンシート部１１１、１１３の材質は、セラミックス材料なら特別に制限されないが、例えば、低温焼結セラミックス材料が望ましい。低温焼結セラミックス材料とは、１０５０℃以下の温度で焼結可能であり、比抵抗が小さな銀や銅などと同時焼成が可能なセラミックス材料である。そして、グリーンシート部１１１、１１３は、おおよそ０．１ｍｍまたはそれ以下の厚さを有することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４９】
次に、グリーンシート部１１１、１１３を所望の大きさ及び形状に加工する。この時、グリーンシート部１１１、１１３は、上部のグリーンシート部１１１と複数個のキャビティ１１３aを有する下部のグリーンシート部１１３とで分離したものとすることができる。この時、キャビティ１１３aから、積層によって下部挿入溝１１３aが形成されることから、キャビティに対して、下部挿入溝１１３aと同一の図面符号を用いている。キャビティ１１３aは、パンチング法によって形成し、形状は円形または四角とすることができる。
【００５０】
次に、上、下部のグリーンシート部１１１、１１３の表面またはその内部に配線回路または受動素子などを含むパターンを形成する。この時、配線回路は、グリーンシート部１１１、１１３の表面に、またその内部にもグリーンシート部１１１、１１３を貫通させて形成することができ、配線回路によってグリーンシート部１１１、１１３が電気的に連結される。
【００５１】
次に、上、下部のグリーンシート部１１１、１１３を整列させて積層した後６０℃〜８０℃の温度で、おおよそ１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力で圧着させる。しかし、このような温度と圧着圧力は例示であり、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５２】
このように圧着されて一体化された上、下部のグリーンシート部１１１、１１３を焼成することによって、下部挿入溝１１３aを有するセラミックス積層体１００が完成する。
【００５３】
この時、焼成温度としては、低温焼結セラミックス材料が焼結される温度、例えば、８００〜１０５０℃の範囲が望ましい。焼成温度が８００℃未満では、上、下部のグリーンシート部１１１、１１３のセラミックス成分が十分に焼結されない恐れがあり、塑性温度が１０５０℃を越えると塑性時に配線回路または受動素子などを含むパターンの金属粒子が溶融して上、下部のグリーンシート部１１１、１１３内に拡散する恐れがある。
【００５４】
図４を参照して説明すると、前記のように完成されたセラミックス積層体１１０の下面に電子部品１２０を実装する。この時、電子部品１２０は、アングルセンサーであり、表面実装技術(ＳＭＴ:Surface Mounting Technology)によってセラミックス積層体１１０にソルダリングすることができる。
【００５５】
図５を参照して説明すると、セラミックス積層体１１０の下部にヒートシンク１３０を設ける。ヒートシンク１３０は、下部挿入溝１１３aに対応する位置に第１貫通ホール１３１が設けられ、電子部品１２０に対応する位置に第２貫通ホール１３０が設けられている。この時、第１貫通ホール及び第２貫通ホール１３１、１３３は、圧出加工によって形成することができる。
【００５６】
図６及び図７を参照して説明すると、前記のように設けられたヒートシンク１３０と電子部品１２０が実装されたセラミックス積層体１１０の接合界面に接着部材１４０を塗布した後、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を相互に結合させる。
【００５７】
図８及び図９を参照して説明すると、前記のように接着部材１４０を介して結合されたセラミックス積層体１１０の下部挿入溝１１３aとヒートシンク１３０の第１貫通ホール１３１に固定部材を締結する。次に、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０の接合界面に塗布された接着部材１４０を高温雰囲気で硬化させて、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０が堅固に結合した後、固定部材１５０を除去する。
【００５８】
このように、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０を固定する固定部材１５０を設けることで、セラミックス積層体１１０とヒートシンク１３０との間の結合精度が向上し、電子部品１２０の同心性の誤差も最小化され、製品の信頼性及び商品価値を高めることができるという効果が得られる。また、硬化後にもセラミックス積層体１１０が撓んだり捻れたりすることを防止することができるという効果が得られる。
【００５９】
以上、本発明の望ましい実施例について詳細に説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者なら、これから多様な変形を行い、また均等な他の実施例を構成することが可能であるということを理解することができるであろう。
【００６０】
したがって、本発明の権利範囲は、開示した実施例に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に規定している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変更及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものとみなされるべきである。
【符号の説明】
【００６１】
１００  セラミックス積層体モジュール
１１０  セラミックス積層体
１１３a  下部挿入溝
１２０  電子部品
１３０  ヒートシンク
１３１  貫通ホール
【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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