JP2006100410A - 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の発した熱をパッケージの外部に良好に放散させ、パッケージ内部の気密信頼性を低下させることがなく、パッケージ内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができ、かつ量産に適した電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置を提供すること。
【解決手段】 電子部品収納用パッケージは、上面の中央部に電子部品５の搭載部１ｅを有する平板状の放熱部材１と、放熱部材１の上面に搭載部１ｅを取り囲んで取着された、複数の配線導体２ａを有する枠体２とを具備しており、放熱部材１は、平板状の基体１ａと、基体１ａよりも熱膨張係数および熱伝導率が大きくかつ縦弾性係数が小さい材料から成る、基体１ａの上面に接合された上部金属板１ｃおよび基体１ａの下面に接合された下部金属板１ｂとから成り、基体１ａはその上下面を貫通するとともに平面視形状が帯状である冷却液用流路１ｄが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は良好な放熱特性の放熱構造を有する、半導体素子などの電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関するものである。

従来、圧電振動子，チップコンデンサ等の受動素子や、トランジスタ，ＬＳＩ，発光素子等の半導体素子を用いる能動素子等の電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）は、一般に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体，ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る枠体と、電子部品が搭載されてその動作時に発生する熱を外部もしくは大気中に良好に放散させるための放熱部材と、蓋体とから構成されており、放熱部材の上面の電子部品の搭載部を取り囲むように枠体が配置されているとともに、これら枠体および放熱部材によって形成される凹部の内側から外側にかけて、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）等から成る複数の配線導体が枠体に被着され導出されている。

そして、放熱部材の上面の搭載部に電子部品をガラス，樹脂，ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、この電子部品の各電極をボンディングワイヤを介して配線導体に電気的に接続し、しかる後、枠体に蓋体をガラス，樹脂，ロウ材等から成る封止材を介して接合し、放熱部材と枠体と蓋体とから成るパッケージの内部に電子部品を収容することによって製品としての電子装置が構成される。

このようなパッケージにおいて、電力増幅等の用途に用いられる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に代表されるような発熱量が大きな電子部品を内部に搭載する場合、電子部品の作動時に発生する熱を外部に良好に放散させるために、熱伝導性に優れた放熱部材が備えられている。さらに、電子部品の温度上昇を抑制する対策として、放熱部材に放熱用フィン等の放熱用部品を取り付けて自然空冷あるいはファンによる強制空冷で電子部品の熱を放散する方法が広く採用されている。

従来の熱伝導性に優れた放熱部材を備えたパッケージの一例を図５の断面図に示す。同図において、21は放熱部材、21ｅは電子部品の搭載部、22は枠体、24は蓋体である。放熱部材21は、例えばＭｏの多孔質焼結体に溶融したＣｕを含浸させた金属材料から成る基体21ａの上下両面にそれぞれＣｕ等から成る下部金属板21ｂおよび上部金属板21ｃを設けることで成り、放熱部材21の上側主面の外周部には、搭載部21ｅを取り囲むように接合されたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体，ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る枠体22が立設されている。この枠体22は、基体21にＡｇロウなどのロウ材を介してロウ付けされることにより設けられる。

枠体22は、上面にメタライズ層から成る配線導体22ａが形成された平板部とこの上面に配線導体22ａの一部を間に挟んで接合された立壁部とからなり、枠体22の外側の露出した配線導体22ａ上には外部リード端子23がＡｇロウなどのロウ材を介して接合されている。

そして、このようなパッケージの搭載部21ｅに電子部品25を搭載固定するとともに配線導体22ａと電子部品25の電極とをボンディングワイヤ等の電気的接続手段26を介して電気的に接続し、枠体22の上面に鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金などの金属から成る蓋体24を金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）などのロウ材を用いたロウ付け法やシームウエルド法などの溶接法で取着することにより、主にこれら放熱部材21、枠体22、蓋体24および電子部品25から成る製品としての電子装置が構成されている。

この電子装置は、外部電気回路から供給される電気信号によって電子部品25を駆動することで無線基地局などに用いられるパワーアンプモジュール用などの電子装置として機能する。

そして、この電子装置によれば、電子部品25を熱伝導性のよい放熱部材21上に搭載するため、電子部品25が発する熱を放熱部材21を介して外部に効率よく放熱することができ、電子部品25の温度上昇を抑制すことが可能になるというものである（例えば、特許文献１参照）。

また従来、パワーモジュールにおいて、銅やアルミニウム等から成る放熱部材に冷却液用流路が穿設されて成るものが提案されている。このパワーモジュールによれば、冷却能力を向上でき、しかも放熱用フィン等の放熱用部品が不要となり、モジュールを小型化させることが可能となるというものである（例えば、特許文献２参照）。
特開2001−177019号公報 特開平９−92762号公報

しかしながら、上記従来のパッケージの放熱部材21では、電子部品25から発生した熱は、上部金属板21ｃ，基体21ａ，下部金属板21ｂの順に伝達して外部へ放散されるが、熱伝達経路の途中となる基体21ａにＭｏを含有しているため、発熱量の多い電子部品25を搭載した場合、熱放散性が不十分となって、電子部品25が温度上昇し、電子部品25が誤動作する場合があるという問題点があった。

また、パッケージにおいて、上記従来のパワーモジュール用の放熱部材21を用いると、冷却能力の向上が期待できるが、放熱部材21が銅やアルミニウム等から成るため、枠体22や電子部品25との熱膨張差が大きくなる傾向にあり、放熱部材21に枠体22および電子部品25をロウ材等によって接合する際に、枠体22および電子部品25に大きな熱応力が作用する場合があった。その結果、枠体22および電子部品25にクラック等の破損が生じて、枠体22においてパッケージ内部の気密を保持できなくなるとともに枠体22に形成された配線導体22ａが断線し、かつ電子部品25が破損して誤作動したり作動できなくなったりしてしまい、電子部品25を正常かつ安定に作動させることができなくなるという問題点があった。

また、銅板やアルミニウム板に冷却液用流路を穿設するために、冷却液用流路となる管を埋設して鋳造したり、二つ割りにした板に溝を掘り込んで貼り合せたりするのが困難であり、このような放熱部材は量産に適さないという問題点があった。

従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、電子部品の発した熱をパッケージの外部に良好に放散させ、パッケージ内部の気密信頼性を低下させることがなく、パッケージ内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができ、かつ量産に適した電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた電子装置を提供することにある。

本発明の電子部品収納用パッケージは、上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、この放熱部材の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される配線導体を有する枠体とを具備しており、前記放熱部材は、平板状の基体と、この基体よりも熱膨張係数および熱伝導率が大きくかつ縦弾性係数が小さい材料から成る、前記基体の上面に接合された上部金属板および前記基体の下面に接合された下部金属板とから成り、前記基体はその上下面を貫通するとともに平面視形状が帯状である冷却液用流路が設けられていることを特徴とする。

本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記冷却液用流路は、途中で複数の断面積が異なる流路に分岐され、その後合流し一つの流路となるように設けられており、前記搭載部の下方に設けられる前記冷却液用流路の断面積がその外側の前記冷却液用流路の断面積より大きいことを特徴とする。

また本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記搭載部の下方に設けられる前記冷却液用流路は、その内面が粗面化されていることを特徴とする。

本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記電子部品と、前記枠体の上面に前記電子部品を覆うように取着された蓋体または前記枠体の内側に前記電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることを特徴とする。

本発明の電子部品収納用パッケージによれば、上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、放熱部材の上面に搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される配線導体を有する枠体とを具備しており、放熱部材は、平板状の基体と、基体よりも熱膨張係数および熱伝導率が大きくかつ縦弾性係数が小さい材料から成る、基体の上面に接合された上部金属板および基体の下面に接合された下部金属板とから成り、基体はその上下面を貫通するとともに平面視形状が帯状である冷却液用流路が設けられていることから、放熱部材の熱膨張係数を枠体および電子部品の熱膨張係数に合わせるため、基体が熱膨張係数の小さい熱伝導率の低い材料から成る場合においても、搭載部に搭載された電子部品から発生する熱を冷却液用流路を流れる冷却液によって冷却することにより、冷却能力を飛躍的に向上できる。従って、枠体および電子部品にクラック等の破損が生じることがなく、電子部品を正常かつ安定に作動させることができるようになる。

また、放熱部材において、冷却液用流路は基体の上下面を貫通するとともに平面視形状が帯状であるように穿設し、この基体の上下面に上部金属板および下部金属板を接合することにより、冷却液用流路を容易かつ効率良く形成できるようになる。従って、量産に適した冷却液用流路付きの放熱部材となる。

以上により、パッケージ内部の電子部品の発した熱をパッケージ外部に良好に放散させ、パッケージ内部の気密信頼性を低下させることがなく、パッケージ内部の電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができ、かつ量産に適した電子部品収納用パッケージを提供することができる。

本発明の電子部品収納用パッケージによれば、上記構成において好ましくは、冷却液用流路は、途中で複数の断面積が異なる流路に分岐され、その後合流し一つの流路となるように設けられており、搭載部の下方に設けられる冷却液用流路の断面積がその外側の前記冷却液用流路の断面積より大きいことにより、放熱部材内に冷却液を大量にかつ広い面積に流すことができ、さらに発熱体である電子部品の搭載部の下方に重点的に冷却液を流すことができ、冷却能力を向上できるとともに放熱部材の全面を均一に冷却することができる。そして、枠体および電子部品にクラック等の破損が生じるのを有効に防止し、電子部品を正常かつ安定に作動させることができるようになる。

また本発明の電子部品収納用パッケージによれば、上記構成において好ましくは、搭載部の下方に設けられる冷却液用流路は、その内面が粗面化されていることから、粗面化された冷却液用流路の表面の凹凸によって表面積が大きくなり、冷却液に迅速な熱伝達が行なえるとともに、粗面の凹凸によって冷却液が適度に撹拌されるので、冷却液に効率的に熱伝達を行なうことができるものとなる。

本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、搭載部に搭載されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された電子部品と、枠体の上面に電子部品を覆うように取着された蓋体または枠体の内側に電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることから、電子部品の放熱特性が極めて良好な本発明の電子部品収納用パッケージの特徴を備え、長期にわたって安定して電子部品が作動する電子装置を提供することができる。

次に、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の電子部品収納用パッケージおよびこれを用いた電子装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は上面の中央部に電子部品５の搭載部１ｅを有する平板状の放熱部材、１ａは放熱部材１の平板状の基体、１ｂは放熱部材１の基体１ａの下面に接合された下部金属板、１ｃは放熱部材１の基体１ａの上面に接合された上部金属板、２は放熱部材１の上面に搭載部１ｅを取り囲んで取着された枠体、２ａは枠体２の内面から外面に導出されている配線導体、４は枠体２の上面に電子部品５を覆うように取着された蓋体、５は電子部品である。図１（ｂ）は図１（ａ）に示すパッケージおよび電子装置で用いられる放熱部材１の平面図である。

これら放熱部材１と枠体２とで電子部品５を収納する電子部品収納用パッケージが構成される。また、この放熱部材１の搭載部１ｅに電子部品５を搭載した後に、枠体２の上面に蓋体４を放熱部材１と枠体２とから成る凹部を覆うように取着して電子部品５を封止することにより、または、放熱部材１と枠体２とから成る凹部に電子部品５を覆うように封止樹脂を充填して電子部品５を封止することにより、本発明の電子装置が構成される。

枠体２は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体，ガラスセラミックス等から成り、ロウ材を介して放熱部材１の上面に搭載部１ｅを取り囲んで取着される。なお、このロウ材による取着に際しては、ロウ付け用の金属層（図示せず）が枠体２の放熱部材１との接合部に形成されてもよい。また、枠体２は金属から構成されていてもよく、その場合、配線導体２ａを枠体２を構成する金属と絶縁させるために配線導体２ａの周囲をセラミックスや樹脂、ガラス等の絶縁体で覆えばよい。

また、放熱部材１には、その上面の中央部の搭載部１ｅに電子部品５が樹脂，ガラス，ロウ材等の接着材を介して固定される。なお、接着材としてロウ材を用いる場合には、ロウ付け用の金属層（図示せず）が放熱部材１の電子部品５との接合部に形成されてもよい。ただし、放熱部材１の上面の搭載部１ｅに接合された上部金属板１ｃにより十分なロウ付けができる場合には、ロウ付け用の金属層は特に必要ではない。

枠体２は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体から成る場合であれば、Ａｌ_２Ｏ_３，酸化珪素（ＳｉＯ_２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合添加して泥漿状となすとともに、これからドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる後に、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，パラジウム（Ｐｄ）等の金属材料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を混合して成る導電性ペーストをグリーンシートに予めスクリーン印刷法等により所定の配線導体２ａのパターンに印刷塗布した後に、このグリーンシートを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成することによって作製される。

また、枠体２には、放熱部材１と枠体２とで構成される凹部の内面（搭載部１ｅ周辺）から枠体２の外面にかけて導出される配線導体２ａが複数形成されており、配線導体２ａの凹部の内側の一端には電子部品５の各電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して電気的に接続される。また、枠体２の外側の配線導体２ａの他端には外部電気回路基板との接続用のリード端子３が接続される。

配線導体２ａはＷ，Ｍｏ等の高融点金属から成り、Ｗ，Ｍｏ等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを枠体２となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法等によって所定のパターンに印刷塗布しておくことによって、放熱部材１および枠体２による凹部の内面から枠体２の外面にかけて被着形成される。

また、配線導体２ａはその露出する表面にＮｉ，Ａｕ等の耐食性に優れ、かつ電気的接続手段６のボンディング性に優れる金属を１〜20μｍの厚みにメッキ法によって被着させておくと、配線導体２ａの酸化腐食を有効に防止できるとともに配線導体２ａへの電気的接続手段６の接続を強固となすことができる。従って、配線導体２ａは、その露出する表面にＮｉ，Ａｕ等の耐食性に優れ、かつボンディング性に優れる金属を１〜20μｍの厚みに被着させておくことが望ましい。

本発明の放熱部材１は、平板状の基体１ａと、基体１ａの上面に接合された基体１ａよりも熱膨張係数および熱伝導率が大きく縦弾性係数が小さい材料から成る上部金属板１ｃおよび基体１ａの下面に接合された基体１ａよりも熱膨張係数および熱伝導率が大きく縦弾性係数が小さい材料から成る下部金属板１ｂとから成り、基体１ａは平面視形状が帯状に連続した流路が形成されるようにその上下面を貫通する冷却液用流路１ｄが穿設されている。

放熱部材１は、電子部品５の作動に伴い発生する熱を吸収するとともにパッケージの外部に放散させる、あるいは外部電気回路基板（図示せず）に伝導させる機能を有する。放熱部材１の一部となる基体１ａは、例えば、Ｍｏ，Ｗ，鉄（Ｆｅ）等またはこれらの合金の金属板を圧延加工，打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって形成したり、先ず平均粒径が５〜40μｍのＷ粉末またはＭｏ粉末を基体１ａの形状に加圧成形し、これを1300〜1600℃の雰囲気中で焼結することにより、基体１ａとなる多孔体を予め作製し、この多孔体に水素雰囲気下において約1200℃で10〜50質量％のＣｕを含浸させたりすることにより成る。その後、基体１ａの冷却液用流路１ｄとなる部分を、打ち抜き加工やエッチング加工等の従来周知の金属加工法を施して除去することで、基体１ａとなる。

このＷまたはＭｏから成る焼結体にＣｕを含浸させて成る基体１ａは、Ｗ単体またはＭｏ単体から成る場合に比べ熱伝導率が向上し、放熱部材１の放熱特性をより優れたものとさせることができるので好適である。

そして、この基体１ａの上面に上部金属板１ｃを接合し、基体１ａの下面に下部金属板１ｂを接合することによって放熱部材１が形成される。上部金属板１ｃおよび下部金属板１ｂは、基体１ａよりも熱膨張係数および熱伝導率が大きく縦弾性係数が小さい材料、例えばＣｕ，Ａｇ，アルミニウム（Ａｌ），Ａｕ，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料またはこれらの合金から成る。

熱膨張係数が上部金属板１ｃおよび下部金属板１ｂの熱膨張係数より小さく、枠体２および電子部品５の熱膨張係数に近似する材料から成る基体１ａを用いることにより、この基体１ａが中層に接合されて成る放熱部材１の熱膨張係数が基体１ａの熱膨張係数に拘束されるので、放熱部材１の熱膨張係数を枠体２および電子部品５の熱膨張係数に近似させることができる。そのため、枠体２および電子部品５にクラック等の破損を生じさせることなく、電子部品５を正常かつ安定に作動させることができるようになる。

冷却液用流路１ｄは、図１（ｂ）に示すように、放熱部材１中に冷却液導入部11から冷却液排出部12にかけて設ける。そして、冷却液導入部11に冷却液導入用の配管を接続し、冷却液排出部12に冷却液排出用の配管を接続する。このように放熱部材１中に冷却液用流路１ｄを設け、冷却液導入部11から冷却液排出部12に向けて水やフロン等の冷却液を連続的に流すことによって、放熱部材１の搭載部１ｅに搭載された電子部品５から発生する熱は冷却液用流路１ｄを流れる冷却液に伝えられ、冷却液によって外部へ排熱されるので冷却能力を飛躍的に向上できる。冷却液としては、純水やフロンを使用するのがよく、冷却能力に非常に優れたものとすることができる。

冷却液導入部11と冷却液排出部12は一箇所ずつになるように設けるのがよく、冷却液導入部11と冷却液排出部12に接続するための配管が簡単なものとなる。

好ましくは、冷却液導入部11と冷却液排出部12には、それぞれ配管を接続するための口金を設けるのがよく、冷却液導入部11に冷却液導入用の配管を、冷却液排出部12に冷却液排出用の配管をそれぞれ接続するのが容易となる。

冷却液用流路１ｄの配置は、図１（ｂ）に示すような放熱部材１の全体に万偏なく設ける形態である他、図２（ａ）に示すように放熱部材１の搭載部１ｅの直下のみに設ける形態や、図２（ｂ）に示すように放熱部材１の搭載部１ｅの直下に冷却液用流路１ｄを密に設けるとともに放熱部材１の全体に設ける形態であってもよい。

図１（ｂ）に示す形態においては、放熱部材１の全体を万偏なく冷却できる。特に、複数の電子部品５が基板上に搭載される等により、発熱部が搭載部１ｅの各所に分散されて搭載部１ｅが広い面積となる場合においても、放熱部材１の全体を万偏なく冷却でき、電子部品５の作動時の温度上昇を有効に抑制できる。その結果、電子部品５が広面積である場合においても、電子部品５が温度上昇し誤作動するのを有効に防止することができる。

図２（ａ）に示す形態においては、熱の発生源である電子部品５の直下を効果的に冷却するとともに、放熱部材１の枠体２が接合される部位の直下に冷却液用流路１ｄがほとんど設けられないので、下部金属板１ｂと上部金属板１ｃとが基体１ａで強固に拘束固定され、放熱部材１の熱膨張係数が大きくなるのが抑制されて、枠体２が接合される部位の放熱部材１の熱膨張係数を枠体２の熱膨張係数に近づけ、枠体２にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。特に、枠体２がセラミックスから成る場合、枠体２がクラック等によって破損するのを極めて有効に防止できる。

また、図２（ｂ）に示す形態は、図１（ｂ）および図２（ａ）の中間的な形態であり、放熱部材１の全体を冷却できるとともに、熱の発生源である電子部品５の直下を特に冷却するとともに、枠体２が接合される部位の放熱部材１の熱膨張係数を枠体２の熱膨張係数に近づけ、枠体２にクラック等の破損が生ずるのを有効に抑制できる。すなわち、放熱部材１の内部の枠体２が接合される部位の直下に冷却液用流路１ｄが交わる部位が少ないことによって、枠体２が接合される部位の放熱部材１の熱膨張係数が基体１ａに拘束された状態となり、放熱部材１の熱膨張係数が枠体２の熱膨張係数より大きくなるのを抑制できるためである。

また、好ましくは、搭載部１ｅの下方に設けられる冷却液用流路１ｄは、その内面を粗面化しておくと、粗面化された冷却液用流路１ｄの表面の凹凸によって冷却液用流路１ｄの表面積が大きくなり、冷却液に迅速に熱伝達が行なえるようにできるとともに、粗面の凹凸によって冷却液が適度に撹拌されるので、冷却液に効率的に熱伝達を行なうことができるものとなる。

冷却液用流路１ｄの内面を粗面化するには、基体１ａ，下部金属板１ｂ，上部金属板１ｃの粗面化する部位を予めサンドペーパー等を用いて粗面化しておけばよい。

また、上部金属板１ｃの下面および下部金属板１ｂの上面の冷却液用流路１ｄの壁面となる部位に沿って複数の溝が設けられているようにするとよい。この溝によって上部金属板１ｃおよび下部金属板１ｂと冷却液との接触面積を大きくすることができるので、上部金属板１ｃから冷却液への熱交換および冷却液から下部金属板１ｂへの熱交換を効率的に行なわせ、冷却効果を高めることができる。また、溝の深さを変化させることにより、溝内の冷却液を撹拌することができる。
以上に記したように、冷却液用流路１ｄの配置は目的に応じて種々の配置とし得るが、セラミックスから成る枠体２を具備する場合、好ましくは、図２（ａ）に示すような電子部品５の搭載部１ｅの直下にのみ冷却液用流路１ｄが設けられる形態とするのがよく、枠体２がクラック等によって破損するのを確実に防止することができる。

また、好ましくは、図３に示すように、冷却液用流路１ｄは、途中で複数の断面積が異なる流路に分岐され、その後合流し一つの流路となる並列回路状に設けられているのがよい。この構成により、放熱部材１内に冷却液を大量にかつ広い面積に流すことができ、さらに冷却効率を向上し、これによって冷却能力を向上できる。そして、電子部品５等の発熱体の位置に応じて放熱部材１の冷却能力を変化させることができることにより、放熱部材１を効率的かつより均一に冷却でき、放熱部材１の熱膨張を抑制できるので、枠体２および電子部品５にクラック等の破損が生じるのを有効に防止し、電子部品５を極めて正常かつ安定に作動させることができるようになる。

この場合も上記と同様、放熱部材１の全体に万偏なく冷却液用流路１ｄを設けてもよいし、熱の発生源である電子部品５の直下のみに設けてもよい。セラミックスから成る枠体２を具備する場合、好ましくは、電子部品５の搭載部１ｅの直下にのみ冷却液用流路１ｄが設けられる形態とするのがよい。

また、冷却液用流路１ｄは、搭載部１ｅの下方に設けられる冷却液用流路１ｄの断面積がその外側の冷却液用流路１ｄの断面積より大きいのがよい。この構成により、発熱体である電子部品５の搭載部１ｅの直下において冷却液の流量が大きくなるようにして、電子部品５から発生する熱を冷却液を介して外部に効率よく放散させることができる。電子部品５の搭載部１ｅの下方から遠ざかるにつれ、電子部品５から発生する熱による放熱部材１の温度は低くなるため、放熱部材１の搭載部１ｅの下方の外側の冷却液用流路１ｄの断面積が小さくなっても、電子部品５から発生する熱を冷却液を介して十分効率よく外部に放散させることができる。

なお、図３において、電子部品５の搭載部１ｅの縁は、冷却液用流路１ｄの最外縁よりも内側になるようにするのがよく、これによって、電子部品５から発生する熱を冷却液を介して外部に効率よく放散させることができる。

基体１ａの下面に接合された下部金属板１ｂおよび基体１ａの上面に接合された上部金属板１ｃは、下部金属板１ｂ，上部金属板１ｃをＡｇロウ，Ａｇ−Ｃｕロウ等のロウ材を介して接合することにより形成する。

ここで好ましくは、下部金属板１ｂおよび上部金属板１ｃの厚みは、基体１ａの厚みよりも1.5倍〜４倍程度厚くなっているのがよい。この構成により、冷却液用流路１ｄが設けられる部位において、冷却液用流路１ｄの上下に位置する下部金属板１ｂおよび上部金属板１ｃで放熱部材１を支持し、放熱部材１を外部電気回路基板にネジ止め等の手段で固定する際に、放熱部材１の冷却液用流路１ｄが位置する部位においても放熱部材１が変形し難くなるので放熱部材１が変形するのを有効に防止することができる。また、冷却液用流路１ｄに冷却液を流した際に、冷却液の液圧で冷却液用流路１ｄの上下に位置する下部金属板１ｂおよび上部金属板１ｃが突出するように変形するのを防止し、放熱部材１の上下面を平坦に維持し、放熱部材１と電子部品５，放熱部材１と外部電気回路基板とを密着させ電子部品５から発生する熱を外部に効率良く放散させることができる。

また、放熱部材１の下面側、すなわち、電子部品５が搭載される搭載部１ｅとは反対側の下部金属板１ｂの下面の算術平均粗さＲａは、Ｒａ≦30（μｍ）であることが好ましい。通常、電子部品収納用パッケージは、ＡｌやＣｕ等の金属体あるいは、高熱伝導を有するセラミック体から成る支持基板へネジ止めにより接続される。このとき、基体１ａの下面の下部金属板１ｂの下面の算術平均粗さＲａがＲａ＞30（μｍ）の場合には、電子部品収納用パッケージと支持基板とを十分に密着させることが困難となり電子部品５で発生した熱を電子部品収納用パッケージからこの支持基板へ効率よく伝達させることができなくなるおそれがある。従って、下面の下部金属板１ｂの外側表面となる下面は、支持基板との良好な密着性が得られるように、Ｒａ≦30（μｍ）の平滑面であることが望ましい。

なお、放熱部材１の基体１ａの上下面に形成される下部金属板１ｂおよび上部金属板１ｃの材料がＣｕから成るときは、純Ｃｕに限られるものではなく、熱伝導性が良好でＷまたはＭｏ等の金属またはこれらとＣｕとのマトリックスである基体１ａと十分な接合強度が得られるものであれば、Ｃｕを主成分とする各種のＣｕ合金であっても構わない。

また、Ａｇ，Ａｌ等の基体１ａよりも熱膨張係数および熱伝導率が大きく縦弾性係数が小さい他の材料についても上記同様に純金属である必要はない。

また、図示しないが、好ましくは、上部金属板１ｃは、その端部で基体１ａの側面に回り込むように設けられて下部金属板１ｂと接していてもよい。この構成により、搭載部１ｅに搭載された電子部品５から発生する熱は、上部金属板１ｃ，基体１ａ，下部金属板１ｂの順に伝達するだけでなく、基体１ａの上面から側面にかけて形成された上部金属板１ｃを介して直接下部金属板１ｂに伝達させることができるので、下部金属板１ｂに効率よく熱を伝達させて、電子部品から発生する熱を下部金属板から効率よく放散させることができる。この場合、全周にわたって下部金属板１ｂに接している必要はなく、一部分でも上部金属板１ｃが下部金属板１ｂに接していればよい。例えば、基体１ａが四角形である場合、対向する２辺の基体１ａの側面で、上部金属板１ｃが下部金属板１ｂに接していればよい。この構成においても、電子部品５から発生する熱を下部金属板１ｂから十分効率よく放散させることができる。

かくして、上述のパッケージによれば、放熱部材１の搭載部１ｅ上に電子部品５をガラス，樹脂，ロウ材等から成る接着材を介して接着固定するとともに、電子部品５の各電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して所定の配線導体２ａに電気的に接続し、しかる後に、放熱部材１と枠体２とから成る凹部の内側に電子部品５を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂を充填して電子部品５を封止することによって、あるいは、樹脂や金属，セラミックス等から成る蓋体４を枠体２の上面に凹部を覆うように取着して電子部品５を封止することによって製品としての電子装置となる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例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であれば種々の変更が可能である。例えば、放熱部材１の上面の搭載部１ｅにディスクリートな電子部品５の代わりに枠体２の機能を兼ね備えたセラミックス製の回路基板が搭載され、この回路基板に電子部品５が搭載されていてもよい。この構成により、回路基板にクラック等の破損を発生させることなく、回路基板に搭載される電子部品５から発生する熱を効率よく放散できるものとなる。

（ａ）は本発明の電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示す本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置で用いられる放熱部材の平面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示し、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置で用いられる放熱部材の平面図である。 本発明の電子部品収納用パッケージおよびそれを用いた本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示し、本発明の電子部品収納用パッケージおよび電子装置で用いられる放熱部材の平面図である。 従来の電子装置の例を示す断面図である。

符号の説明

１：放熱部材
１ａ：基体
１ｂ：下部金属板
１ｃ：上部金属板
１ｄ：冷却液用流路
１ｅ：搭載部
２：枠体
２ａ：配線導体
４：蓋体
５：電子部品

Claims (4)

1. 上面の中央部に電子部品の搭載部を有する平板状の放熱部材と、該放熱部材の上面に前記搭載部を取り囲んで取着された、内面から外面に導出される配線導体を有する枠体とを具備しており、前記放熱部材は、平板状の基体と、該基体よりも熱膨張係数および熱伝導率が大きくかつ縦弾性係数が小さい材料から成る、前記基体の上面に接合された上部金属板および前記基体の下面に接合された下部金属板とから成り、前記基体はその上下面を貫通するとともに平面視形状が帯状である冷却液用流路が設けられていることを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
2. 前記冷却液用流路は、途中で複数の断面積が異なる流路に分岐され、その後合流し一つの流路となるように設けられており、前記搭載部の下方に設けられる前記冷却液用流路の断面積がその外側の前記冷却液用流路の断面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用パッケージ。
3. 前記搭載部の下方に設けられる前記冷却液用流路は、その内面が粗面化されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用パッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子部品収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記電子部品と、前記枠体の上面に前記電子部品を覆うように取着された蓋体または前記枠体の内側に前記電子部品を覆うように充填された封止樹脂とを具備していることを特徴とする電子装置。

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