(57)【要約】【課題】回路基板内にサーマルビアホールを設けることなく放熱機能を有した小型な電子装置を提供することにある。【解決手段】複数のセラミック層１aを間に導体層６を介して積層して成る回路基板１の上面に、電子部品素子２を搭載するとともに、該電子部品素子２を封止樹脂３で被覆し、さらに前記電子部品素子２及び封止樹脂３上に金属製のシールドカバー４を配置させてなる電子装置において、前記封止樹脂３を前記シールドカバー４の内面に当接させるとともに、該当接部上に位置する前記シールドカバー４の上面に、熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射し得る無機質フィラを含有した放熱性樹脂５を被着させる。【選択図】図２
2005101365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層を間に導体層を介して積層して成る回路基板の上面に、電子部品素子を搭載するとともに、該電子部品素子を封止樹脂で被覆し、さらに前記電子部品素子及び封止樹脂上に金属製のシールドカバーを配置させてなる電子装置において、
前記封止樹脂を前記シールドカバーの内面に当接させるとともに、該当接部上に位置する前記シールドカバーの上面に、熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射し得る無機質フィラを含有した放熱性樹脂を被着させたことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記回路基板の上面及び／または内部で、前記封止樹脂の直下領域に、伝熱用導体層を配置させるとともに、該伝熱用導体層の一端部を前記回路基板の端面に導出させ、この導出部と前記シールドカバーの外周部に立設した接合脚部とを半田を介して接続したことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記伝熱用導体層が外部接続用のグランド端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記放熱性樹脂の表面粗さが算術平均粗さＲａで、１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
前記無機質フィラは、２０〜７０重量％の割合で放熱性樹脂中に含有されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子装置。
【請求項６】
前記封止樹脂と前記シールドカバーとの間には、前記当接部に、シリコーンコンパウンドが介在されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の通信機器、電子機器に組み込まれる高周波用の電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話機等の通信機器、電子機器等に高周波回路を備えた電子装置が用いられている。
【０００３】
このような従来の電子装置としては例えば図４に示す如く、複数のセラミック層を間に導体層５５を介して積層して成る回路基板５１の上面に、増幅半導体素子などの電子部品素子５２を搭載するとともに、該電子部品素子５２を被覆するようにして金属製のシールドカバー５３を配置させた電子装置が知られている。このような電子装置において、特に増幅用半導体素子などの電力消費量の多い電子部品素子５２を用いた場合、電子部品素子５２が作動時に多量の熱を発生する。そして、その発生した熱によって電子部品素子５２自体が熱破壊を起こしたり、回路の抵抗が増大するなどして電気的特性が変化し電子装置が誤作動を起こすなどの問題が誘発される。
【０００４】
そこで電子部品素子５２から発生する熱を放熱させる手段として従来よりサーマルビアホール５４が設けられている。このサーマルビアホール５４は、回路基板１内部で電子部品素子５２搭載部の直下領域に形成された複数のビアホールから成り、これらのビアホールは、回路基板５１の厚み方向を貫くようにして、回路基板５１の一主面から他主面まで延びて形成されている。そして他主面まで延びたビアホールの端部が、さらに電子装置が実装されるマザーボードに設けられた導体と電気的に接続されるようになっている。これにより、電子部品素子５２から発生した熱は、サーマルビアホール５４を介して電子装置の外部に伝導して放熱されるため、電子部品素子５２の熱破壊や熱の影響による電子装置の誤作動を防止することができる（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９８６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述した従来の電子装置においては、回路基板５１内部の電子部品素子５２搭載部の直下領域には回路基板５１の厚み方向を貫く複数のサーマルビアホール５４が形成されているため、そのスペースには回路を構成する導体層５５の引き回しができない。そのため、回路基板５１内に導体層５５の引き回しを行うためのスペースを別途確保しなくてはならず、電子装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、回路基板５１内にサーマルビアホール５４を設けることなく放熱機能を有した小型な電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子装置は、複数のセラミック層を間に導体層を介して積層して成る回路基板の上面に、電子部品素子を搭載するとともに、該電子部品素子を封止樹脂で被覆し、さらに前記電子部品素子及び封止樹脂上に金属製のシールドカバーを配置させてなる電子装置において、前記封止樹脂を前記シールドカバーの内面に当接させるとともに、該当接部上に位置する前記シールドカバーの上面に、熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射し得る無機質フィラを含有した放熱性樹脂を被着させたことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の電子装置は、前記回路基板の上面及び／または内部で、前記封止樹脂の直下領域に、伝熱用導体層を配置させるとともに、該伝熱用導体層の一端部を前記回路基板の端面に導出させ、この導出部と前記シールドカバーの外周部に立設した接合脚部とを半田を介して接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
更に本発明の電子装置は、前記伝熱用導体層が外部接続用のグランド端子に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また更に本発明の電子装置は、前記放熱性樹脂の表面粗さが算術平均粗さＲａで、１〜１００μｍであることを特徴とするものである。
【００１１】
更にまた本発明の電子装置は、前記無機質フィラが、２０〜７０重量％の割合で放熱性樹脂中に含有されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また更に本発明の電子装置は、前記封止樹脂と前記シールドカバーとの間には、前記当接部に、シリコーンコンパウンドが介在されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子装置によれば、電子部品素子から発生した熱を、封止樹脂を介してシールドカバーに伝熱させ、さらにこの熱を、シールドカバー上面に被着させた放熱性樹脂中の無機質フィラによって赤外線または遠赤外線に変換することにより熱の放熱を行っている。したがって、電子部品素子から発生した熱を、回路基板内部にサーマルビアホールを設けることなく放熱させることができるようになるため、回路を構成する導体層を形成するために回路基板内部を有効に利用することができるようになり、電子装置を小型化することが可能となる。
【００１４】
また本発明の電子装置によれば、回路基板の上面及び／または内部で、封止樹脂の直下領域に、伝熱用導体層を配置させるとともに、該伝熱用導体層の一端部を前記回路基板の端面に導出させ、この導出部と前記シールドカバーの外周部に立設した接合脚部とを半田を介して接続するようにしていることから、電子部品素子から発生した熱を、封止樹脂を介してシールドカバーに伝熱させるのと同時に、伝熱用導体層を介してシールドカバーに伝熱させることができる。これによって、電子部品素子から発生した熱を効率よくシールドカバーまで伝熱させることができ、電子装置の放熱性を向上させることが可能となる。
【００１５】
更に本発明の電子装置によれば、伝熱用導体層が外部接続用のグランド端子に電気的に接続されていることから、伝熱用導体層と電気的に接続しているシールドカバーもグランド端子と電気的に接続されることになる。従って、電子装置の使用時、シールドカバーをグランド電位に保持することが可能となり不要な電磁波の遮蔽を行うことができるようになる。
【００１６】
また更に本発明の電子装置によれば、前記放熱性樹脂の表面粗さが算術平均粗さＲａで、１〜１００μｍの範囲になるようにして放熱性樹脂の表面に凹凸をつけることにより、放熱性樹脂の表面積を増加させて、熱の放熱性を高めることができるようになる。
【００１７】
更にまた本発明の電子装置によれば、前記無機質フィラが、２０〜７０重量％の割合で放熱性樹脂中に含有されていることから、放熱性樹脂の接着性を良好に維持させながら、無機質フィラによって熱を赤外線または遠赤外線に変換させることにより電子装置の放熱性を高めることが可能になる。
【００１８】
また更に本発明の電子装置によれば、封止樹脂とシールドカバーとの当接部に、シリコーンコンパウンドが介在されていることから、封止樹脂とシールドカバーとの間に隙間が形成されるのを防止して封止樹脂からシールドカバーへの熱の伝導性を向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る電子装置の斜視図、図２は図１の電子装置の断面図であり、同図に示す電子装置は概略的に回路基板１とシールドカバー４とで構成されている。
【００２１】
前記回路基板１は、複数個のセラミック層１aを厚み方向に積層してなる略矩形状の積層体により構成されており、これらセラミック層１a間には導体層６が介在され、これらの導体層６をセラミック層１a中に埋設されているビアホール導体７等を介して相互に電気的に接続させることにより所定の回路配線パターンを構成している。
【００２２】
このような回路基板１を構成するセラミック層１aの材質としては、例えばガラスセラミックス等のセラミック材料が用いられ、個々のセラミック層１aの厚みは例えば５０μm〜３００μmに設定される。
【００２３】
尚、前記積層体は、セラミック原料の粉末に適当な有機溶剤、有機溶媒等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートを複数枚積層した上、これをプレス成形し、しかる後、積層されたセラミックグリーンシートを高温で焼成し、外形加工することによって製作される。
【００２４】
また、前記回路基板１の内部に設けられる導体層６やビアホール導体７の材質としては、例えば、銀を主成分とする導電材料が好適に用いられ、個々の導体層６の厚みは、例えば５μm〜２０μmに設定される。
【００２５】
前記導体層６は、回路基板１を上述の製法によって製作する際、セラミックグリーンシートを積層する前に、銀粉末を含む導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって各セラミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷・塗布しておき、これをセラミックグリーンシートの焼成時に同時焼成することにより形成される。
【００２６】
尚、前記ビアホール導体７は、セラミックグリーンシートに予め設けておいた貫通孔の内部にスクリーン印刷等によって導電ペーストを塗布・充填しておき、これをセラミックグリーンシートの焼成時に同時焼成することにより形成される。
【００２７】
また回路基板１の内部には、回路を構成する導体層６やビアホール導体７の他に、伝熱用導体層９が形成されている。この伝熱用導体層９は、後述する封止樹脂３の直下領域に配置され、その一端部は回路基板１の端面に導出されている。そしてこの導出部が、後述するシールドカバー４の外周部に立設した接合脚部４aと半田１１を介して接合されるようになっている。
【００２８】
尚、伝熱用導体層９は上述の導体層６と同様に、銀粉末を含む導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって各セラミックグリーンシートの表面に所定パターンに印刷・塗布しておき、これをセラミックグリーンシートの焼成時に同時焼成することにより形成される。
【００２９】
一方、回路基板１の上面には増幅用半導体素子２aや受動部品素子２ｂなどの電子部品素子２が搭載されている。
【００３０】
このような電子部品素子２は、導電性接着剤や樹脂等のダイボンド材８により回路基板１上に機械的に固定される。尚、増幅用半導体素子２aは、その上面に被着されている電極端子と回路基板１上に形成された接続パッドとをＡｕ等から成る金属細線を介して接続することにより、回路基板内部の導体層２に電気的に接続されている。
【００３１】
そして電子部品素子２のうち特に電力消費量の多い増幅用半導体素子２aが、封止樹脂３により被覆されている。
【００３２】
この封止樹脂３は、増幅用半導体素子２aの保護膜として機能するのと同時に、シールドカバー４の内面に当接されており、増幅用半導体素子２aから発生した熱をシールドカバー４に伝える経路としての役割を果たしている。
【００３３】
尚、受動部品素子２ｂが熱によって特性の変化を起こしやすいものである場合は、本実施の形態のように、増幅用半導体素子２aのみを封止樹脂２で被覆することが好ましい。
【００３４】
このような封止樹脂３としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。この封止樹脂３に熱伝導率の高い金属粉末を含有させておけば、増幅用半導体素子２aから発生した熱をより効率よくシールドカバー４に伝えることができる。従って封止樹脂３には熱伝導性が良好な金属粉末を含有させておくことが好ましい。
【００３５】
熱伝導性が良好な金属粉末としては、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、コバルト、すず、ニッケル、チタンなどの金属及びそれら金属の合金、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物等が挙げられる。
【００３６】
またこれら熱伝導性の良い金属粉末の含有量は、封止樹脂３全体の重量に対して５５〜７５重量％の範囲に設定しておくことが好ましい。
【００３７】
このような封止樹脂３の形成方法は、まず上述した材料に硬化剤、硬化促進剤等を添加・混合して所定の粘性を有した液状樹脂とした後、これを従来周知のスクリーン印刷法等により、増幅用半導体素子２aを覆い、且つシールドカバーの内面に当接する高さになるようにして塗布する。しかる後、この液状樹脂を熱硬化させることにより封止樹脂３が形成される。封止樹脂３を熱硬化させる際は、封止樹脂３を半硬化状態にしておき、シールドカバー４を取り付けた後で完全に本硬化するようにすれば、封止樹脂３がシールドカバー４に接着されることから両者の密着性を高めることができる。従って、封止樹脂３の熱硬化は、シールドカバー４を取り付ける前の段階では半硬化状態にしておき、シールドカバー４を取り付けた後で完全に本硬化させることが好ましい。
【００３８】
そして、前記電子部品素子２及び封止樹脂３上には、シールドカバー４が、その内面の一部を封止樹脂３の上面に当接させた状態で配置されている。
【００３９】
このシールドカバー４は略矩形状の形状をなしており、外周部に立設した接合脚部４aを回路基板１の端面に設けた外部接続導体１２に半田などの導電性接着剤を介して接続することにより回路基板１に取着される。前記外部接続導体１２には前述した伝熱用導体層９の一端部が接続されており、シールドカバー４と伝熱用導体層９とが電気的に接続されるようになっている。従って、増幅用半導体素子２aから発生した熱は、封止樹脂３を介してシールドカバー４に伝わるのと同時に、伝熱用導体層９を介してシールドカバー４に伝わるようになっている。これにより、増幅用半導体素子２aから発生した熱を効率的にシールドカバー４に伝導させることができる。
【００４０】
また、前記伝熱用導体層９をビアホール７を介して、回路基板１に形成されている外部接続用のグランド端子１０に接続しておけば、伝熱用導体層９と電気的に接続されているシールドカバー４を、電子装置の使用時、グランド電位に保持して、不要な電磁波を遮蔽することができるようなる。従って、伝熱用導体層９をグランド端子１０に電気的に接続しておくことが好ましい。
【００４１】
尚、シールドカバー４は、例えば、４２アロイやコバール、リン青銅等の金属材料から成り、従来周知の金属加工法にて所定形状に加工することによって作製される。
【００４２】
一方、シールドカバー４の上面には、熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射する無機質フィラを含有した放熱性樹脂５が被着されている。すなわち、増幅用半導体素子２aから発生した熱は、封止樹脂３及び伝熱用導体層９を介してシールドカバー４に伝わり、シールドカバー４に被着された放熱性樹脂５に含まれる無機質フィラによって赤外線または遠赤外線に変換され、電子装置の外部へ放熱されるようになっている。
【００４３】
従って従来の電子装置のように、回路基板１の内部に複数のサーマルビアホールを設けることなく、電子部品素子２から発生した熱を電子装置の外部へ放熱させることができ、これまでサーマルビアホールを形成していた領域に、回路配線パターンを構成する導体層６やビアホール導体７を形成することができるようになる。その結果、回路基板１の内部を回路配線パターンの引き回しのために有効に利用して高密度配線が可能になり、電子装置を小型化することができるようになる。
【００４４】
前記放熱性樹脂５の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられ、これに熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射する無機質フィラを含有させる。このような熱を赤外線または遠赤外線に変換して輻射する無機質フィラとしては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア、コージライト、ペタライト、チタン酸アルミニウム、黒鉛等が挙げられる。ここで放熱性樹脂５に含有させる無機質フィラの含有量は、樹脂１００重量％に対して、２０〜７０重量％としておくことが好ましい。無機質フィラの含有量が２０重量％より少ない場合には、熱が赤外線または遠赤外線に変換される割合が少なくなり、その結果、電子部品素子２から発生した熱の放熱性が悪くなるため、電子部品素子２の熱破壊や電子装置の特性が劣化する問題が誘発される。一方、無機質フィラの含有量が７０重量％より多くなると、放熱性樹脂５の接着性が低下してしまい、シールドカバー４から放熱性樹脂５が剥離してしまうといった問題が誘発される。従って、無機質フィラの含有量は２０〜７０重量％の範囲、より好ましくは３５〜６０重量％の範囲に設定しておくことが好ましい。
【００４５】
更に、この放熱性樹脂５を表面粗さが算術平均粗さＲａで、１乃至１００μｍの範囲になるようにして形成しておけば、放熱性樹脂５の表面積を増加させてより効率的に熱の放熱を行うことができるようになる。従って、放熱性樹脂５の表面粗さが算術平均粗さＲａで１乃至１００μｍの範囲になるようにして形成しておくことが好ましい。
【００４６】
かくして上述した電子装置は、増幅用半導体素子２aから発生した熱を封止樹脂３及び伝熱用導体層９を介してシールドカバー４に伝導させ、その熱をシールドカバー４の上面に被着された放熱性樹脂５から赤外線または遠赤外線に変換させて熱を放熱させることにより、回路基板内部にサーマルビアホールを設けることなく、電子部品素子２の熱破壊や電子装置の熱特性の劣化を防止することができるようになる。その結果、回路基板１の内部を回路配線パターンの引き回しのために有効に利用することによって高密度配線が可能となり、電子装置を小型化することができるようになる。
【００４７】
尚、本発明は上述した実施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内において種々の変更、改良等が可能である。
【００４８】
例えば、上述した実施形態の電子装置においては、封止樹脂３を半硬化状態にしておき、シールドカバー４を取り付けた後で完全に本硬化させることにより、封止樹脂３とシールドカバー４との密着性を高めるようにしたが、封止樹脂３を本硬化させてからシールドカバー４を封止樹脂３に当接するようにして回路基板１に取り付けるようにしてもよい。この場合は、封止樹脂３とシールドカバー４間の当接部に、シリコーンコンパウンドを介在させておけば、封止樹脂３とシールドカバー４間の当接部で隙間が形成されるのを有効に防止して、両者の密着性を高めて、封止樹脂３からシールドカバー４側への熱の伝導性をより良好になすことができるようになる。従って、シールドカバー４を取り付ける前に封止樹脂３を本硬化させる場合は、封止樹脂３とシールドカバー４との当接部にシリコーンコンパウンドを介在させておくことが好ましい。
【００４９】
また上述した実施形態においては、電子部品素子２のうち特に電力消費量の多い増幅用半導体素子２aのみを封止樹脂３で被覆するようにしたが、受動部品素子２ｂが熱による特性の変化を生じにくい場合には、図２に示すように電子部品素子２全体を封止樹脂３で被覆するようにしても構わない。
【００５０】
更に上述した実施形態においては、伝熱用導体層９を回路基板１の内部に形成するようにしたが、これに代えて回路基板１の上面に形成するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子装置の斜視図である。
【図２】図１の電子装置の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電子装置の断面図である。
【図４】従来の電子装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・・回路基板
２・・・・電子部品素子
３・・・・封止樹脂
４・・・・シールドカバー
５・・・・放熱性樹脂
６・・・・導体層
７・・・・ビアホール
８・・・・ダイボンド材
９・・・・伝熱用導体層
１０・・・・グランド端子
１１・・・・半田
１２・・・・外部接続導体
【図１】
2005101365.tif 000003
【図２】
2005101365.tif 000004
【図３】
2005101365.tif 000005
【図４】
2005101365.tif 000006