特開 2024-91456 パッケージ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091456

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】パッケージ構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/29 20060101AFI20240627BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20240627BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 A

H01L25/04 C

H05K7/20 D

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023195536

(22)【出願日】2023-11-16

(31)【優先権主張番号】111149660

(32)【優先日】2022-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】520307104

【氏名又は名称】稜研科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＭＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】郭 倍宏

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322EA11

5E322FA04

5F136BA04

5F136BB04

5F136BB18

5F136BC01

5F136BC03

5F136BC07

5F136DA27

5F136FA02

5F136FA03

5F136FA15

5F136FA16

5F136FA52

(57)【要約】      （修正有）

【課題】優れた放熱性能を備えたパッケージ構造を提供する。
【解決手段】パッケージ構造（１０、２０、３０）は、担持面（１００ａ）を有する基板（１００）と、担持面（１００ａ）上に配置され、第１の高さ（Ｈ１）を有する電子部品（１１０）と、担持面（１００ａ）上に配置され、第２の高さ（Ｈ２）を有する少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）と、担持面（１００ａ）上に配置され、電子部品（１１０）及び少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）を覆う側面を有し、第３の高さ（Ｈ３）を有する封止材（１３０）上に配置された放熱構造（１４０）とを備える。第３の高さ（Ｈ３）は、第１の高さ（Ｈ１）及び第２の高さ（Ｈ２）以上である。基板（１００）が電子部品（１１０）と接触する周囲の領域は発熱領域（ＨＲ１、ＨＲ２）であり、少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は発熱領域（ＨＲ１、ＨＲ２）に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

担持面（１００ａ）を有する基板（１００）と、
前記担持面（１００ａ）上に配置され、第１の高さ（Ｈ１）を有する電子部品（１１０）と、
前記担持面（１００ａ）上に配置され、第２の高さ（Ｈ２）を有する少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）と、
前記担持面（１００ａ）上に配置され、前記電子部品（１１０）及び前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）を覆う側面を有し、第３の高さ（Ｈ３）を有し、前記第３の高さ（Ｈ３）は前記第１の高さ（Ｈ１）及び前記第２の高さ（Ｈ２）以上である封止材（１３０）と、
前記封止材（１３０）上に配置された放熱構造（１４０）と、
を備え、
前記基板（１００）は、前記電子部品（１１０）と接触する周囲の領域は発熱領域（ＨＲ１、ＨＲ２）を画定し、前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は、前記発熱領域（ＨＲ１、ＨＲ２）に配置される、パッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項2】

前記第３の高さ（Ｈ３）に対する前記第２の高さ（Ｈ２）の比は、０．６以上１以下である、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項3】

前記第３の高さ（Ｈ３）と前記第１の高さ（Ｈ１）との差は、０．３ｍｍ未満である、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項4】

前記封止材（１３０）の上面は、前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）の上面と実質的に位置合わせされる、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項5】

前記放熱構造（１４０）と前記封止材（１３０）との間に配置される熱界面材料（１５０）をさらに備える、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項6】

前記基板（１００）は、プリント回路基板又は低温同時焼成セラミック回路基板を含む、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項7】

前記基板（１００）は空隙（１０４）を含み、前記基板（１００）上での前記空隙（１０４）の正投影は、前記基板（１００）上での前記電子部品（１１０）の正投影と重なる、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は、金属材料又はセラミック材料を含む、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項9】

前記金属材料は、銅又はアルミニウムを含み、前記セラミック材料は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化インジウム、又はヒ化ホウ素を含む、請求項８に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項10】

前記発熱領域（ＨＲ１、ＨＲ２）において、前記基板（１００）上の前記電子部品（１１０）の正投影面積の合計に対する、前記基板（１００）上の前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）の正投影面積の合計の比が、０．４以上である、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項11】

前記電子部品（１１０）は複数設けられ、前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は隣接する該電子部品（１１０）の間に配置される、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項12】

前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は複数設けられ、該複数の熱伝導体（１２０、１２０’）は前記電子部品（１１０）の周囲に配置される、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【請求項13】

前記少なくとも１つの熱伝導体（１２０、１２０’）は、前記放熱構造（１４０）と一体的に形成される、請求項１に記載のパッケージ構造（１０、２０、３０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は構造に関し、特にパッケージ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

今日の電子製品の出力が増加し続けるにつれて、パッケージ構造内の電子部品から放出される熱も増加している。その結果、電子部品や回路基板が高温になり、製品の性能が低下する可能性がある。したがって、パッケージ構造の放熱性能をいかに効果的に向上させるかが現在解決すべき課題となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、優れた放熱性能を備えたパッケージ構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明のパッケージ構造は、担持面を有する基板と、担持面上に配置され、第１の高さを有する電子部品と、担持面上に配置され、第２の高さを有する少なくとも１つの熱伝導体と、担持面上に配置され、電子部品及び少なくとも１つの熱伝導体を覆う側面を有し、第３の高さを有する封止材と、封止材上に配置された放熱構造と、を備える。第３の高さは、第１の高さ及び第２の高さ以上である。基板が電子部品と接触する周囲の領域は発熱領域であり、少なくとも１つの熱伝導体は発熱領域に配置される。

【0005】

本発明の一実施形態において、第３の高さに対する第２の高さの比は、０．６以上１以下である。

【0006】

本発明の一実施形態において、第３の高さと第１の高さの差は、０．３ｍｍ未満である。

【0007】

本発明の一実施形態において、封止材の上面は、少なくとも１つの熱伝導体の上面と実質的に位置合わせされる。

【0008】

本発明の一実施形態において、パッケージ構造は、放熱構造と封入材との間に配置された熱界面材料をさらに備える。

【0009】

本発明の一実施形態において、基板は、プリント回路基板又は低温同時焼成セラミック回路基板を含む。

【0010】

本発明の一実施形態において、基板は空隙を含み、基板上の空隙の正投影は、基板上の電子部品の正投影と重なる。

【0011】

本発明の一実施形態において、少なくとも１つの熱伝導体の材料は、金属材料又はセラミック材料を含む。

【0012】

本発明の一実施形態において、金属材料は、銅又はアルミニウムを含み、セラミック材料は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化インジウム、又はヒ化ホウ素を含む。

【0013】

本発明の一実施形態において、発熱領域において、基板上の電子部品の正投影面積の合計に対する、基板上の少なくとも１つの熱伝導体の正投影面積の合計の比は、０．４以上である。

【0014】

本発明の一実施形態において、電子部品は複数設けられ、少なくとも１つの熱伝導体は隣接する電子部品の間に配置される。

【0015】

本発明の一実施形態において、少なくとも１つの熱伝導体は複数設けられ、複数の熱伝導体は電子部品の周囲に配置される。

【0016】

本発明の一実施形態において、少なくとも１つの熱伝導体と放熱構造は一体的に形成される。

【発明の効果】

【0017】

上記に基づいて、本発明のパッケージ構造は、基板上に配置された熱伝導体及び電子部品を備え、熱伝導体は発熱領域に位置し、電子部品から放出される熱を効果的に伝導して電子部品の温度を下げることができるため、基板の担持面に蓄積される温度が低下し、パッケージ構造全体の放熱効果を向上させ、その信頼性をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態によるパッケージ構造の部分上面概略図である。

【図2】本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。

【図3】本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。

【図4】本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分上面概略図である。

【図5】本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。

【図6】熱伝導体の高さと電子部品のジャンクション温度との関係図である。

【図7】電子部品の面積の合計に対する熱伝導体の面積の合計の比と電子部品のジャンクション温度との関係図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の一実施形態によるパッケージ構造の部分上面概略図である。図２は、本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。図２は、図１の切断線Ａ‐Ａ’に沿った一実施形態の断面概略図であって良い。明確にするために、図１では、基板、電子部品、及び熱伝導体のみを示す。他の省略された部分は図２を参照すれば理解することができる。

【0020】

図１及び図２を参照すると、パッケージ構造１０は、担持面１００ａを有する基板１００と、担持面１００ａ上に配置され、第１の高さＨ１を有する電子部品１１０と、担持面１００ａ上に配置され、第２の高さＨ２を有する少なくとも１つの熱伝導体１２０と、担持面１００ａ上に配置され、電子部品１１０及び少なくとも１つの熱伝導体１２０を覆う側面を有し、第３の高さＨ３を有する封止材１３０と、封止材１３０上に配置された放熱構造１４０と、を備える。第３の高さＨ３は、第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２以上である。基板１００が電子部品１１０と接触する周囲の領域は発熱領域ＨＲ１であり、少なくとも１つの熱伝導体１２０は発熱領域ＨＲ１に配置される。ここで、第１の高さＨ１とは、電子部品１１０の上面（すなわち、基板１００から離れた電子部品１１０の表面）から担持面１００ａまでの距離をいう。第２の高さＨ２とは、熱伝導体１２０の上面（すなわち、基板１００から離れた熱伝導体１２０の表面）から担持面１００ａまでの距離をいう。第３の高さＨ３とは、封止材１３０の上面（すなわち、基板１００から離れた封止材１３０の表面）から担持面１００ａまでの距離をいう。

【0021】

基板１００は、プリント回路基板、低温同時焼成セラミック回路基板、又は他の適切な基板などの回路基板であってもよく、本発明はこれらに限定されるものではない。基板１００は、電子部品１１０又は熱伝導体１２０と接続するために担持面１００ａ上に配置された複数の基板パッド１０２を含んでも良い。なお、図２では基板１００の内部構造を省略しているが、基板１００は、導電線、絶縁層、ビアホールなどの構造を含んでも良く、その配線設計は実際の必要に応じて調整することができ、本発明がこれに限定されるものではないことを理解されたい。

【0022】

いくつかの実施形態では、基板１００が配線設計においてより柔軟になるように、基板１００は空隙（ａｉｒ ｇａｐ）１０４を含んでも良い。空隙１０４は、電子部品１１０に対応して配置されても良い。例えば、基板１００上での空隙１０４の正投影は、基板１００上での電子部品１１０の正投影と重なっても良い。

【0023】

電子部品１１０は、例えば、能動部品（集積回路（ＩＣ）チップなど）、パワーアンプ、又はその他の発熱する電子部品である。例えば、図１では、電子部品１１０は複数設けられ、第１の電子部品１１０ａと複数の第２の電子部品１１０ｂとを含む。複数の第２の電子部品１１０ｂは、第１の電子部品１１０ａを中心として、第１の電子部品１１０ａの対角延長線上に千鳥状に配置されている。いくつかの実施形態では、第１の電子部品１１０ａはＩＣチップであって良く、第２の電子部品１１０ｂはパワーアンプであって良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。電子部品１１０の種類、数量、及び配置は、実際の状況によって決定されて良い。すなわち、電子部品１１０は、千鳥状配置、アレイ状配置、又はその他の配置で配置されて良く、同じ種類又は異なる種類の１つまたは複数の電子部品であって良く、実際の必要性に応じて調整することができる。

【0024】

電子部品１１０は、対応する基板パッド１０２と接続するための複数の外部パッド１１２を含んで良い。電子部品１１０が基板１００と接触する周囲の領域は発熱領域ＨＲ１であり、発熱領域ＨＲ１は、電子部品１１０の動作時の基板１００の温度が、電子部品１１０の非動作状態の基板１００の温度よりも５０℃以上高い領域、又は、電子部品１１０の周囲の基板１００の温度が、動作状態における電子部品１１０の温度と２０℃以内の差がある領域として定義することができる（例えば、動作状態において電子部品１１０の温度が摂氏１８０℃である場合、発熱領域ＨＲ１は、電子部品１１０の周囲の基板１００の温度が摂氏１６０℃を超える領域をいう）。上で定義された発熱領域ＨＲ１は、基板１００上に熱伝導体１２０が存在しない状況である。

【0025】

熱伝導体１２０は、電子部品１１０によって放出される熱及び基板１００の担持面１００ａに蓄積された熱エネルギーを伝導して逃がし、それによってパッケージ構造１０の全体の温度を低下させることができる。熱伝導体１２０は、金属材料又はセラミック材料を含んで良く、その熱伝導率は３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であって良い。一実施形態において、熱伝導体１２０は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化インジウム、ヒ化ホウ素、又は他の適切なセラミック材料などのセラミック材料である。熱伝導体１２０がセラミック材料である場合、熱導体１２０の一側にボール搭載によりコネクタ１２２を形成しても良く、熱導体１２０を表面実装はんだ付け技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって基板パッド１０２に接続して基板１００上に固定することができる。他の実施形態において、熱伝導体１２０は、銅やアルミニウムなどの金属熱伝導材料であっても良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。図面では、複数の熱伝導体１２０を概略的に示しているが、本発明がこれに限定されるものではなく、熱伝導体１２０の数及び配置は、実際の状況に応じて調整することができる。

【0026】

いくつかの実施形態では、基板１００上での熱伝導体１２０の正投影は、基板１００上の電子部品１１０の正投影と重ならない。つまり、熱伝導体１２０と電子部品１１０とが基板１００上に並んで配置されても良い。いくつかの実施形態では、電子部品１１０の熱エネルギーを伝導して逃がすために、隣接する電子部品１１０の間に少なくとも１つの熱伝導体１２０を配置しても良い。本発明は、熱伝導体１２０と電子部品１１０との間の距離を限定するものではないが、熱伝導体１２０が発熱領域ＨＲ１内に位置し、電子部品１１０から発せられる熱を熱伝導体１２０に効果的に伝達するためには、この距離はできるだけ小さくすべきである。

【0027】

いくつかの実施形態では、発熱領域において、基板１００上での電子部品１１０の正投影面積の合計に対する、基板１００上での熱伝導体１２０の正投影面積の合計の比は、０．４以上である。このようにして、放熱面積を増加させることができ、電子部品１１０の放熱に有益である。それにより、基板１００上での熱エネルギーの蓄積が減少する。

【0028】

いくつかの実施形態において、第２の高さＨ２と第３の高さＨ３との比（すなわち、Ｈ２／Ｈ３）は、０．６以上１以下である。本発明は、第２の高さＨ２及び第３の高さＨ３の大きさを限定するものではなく、それは第２の高さＨ２と第３の高さＨ３の比が上記の範囲内にある限り、実際の必要に応じて調整することができる。このようにして、電子部品１１０の放熱が促進され、それによって基板１００上での熱エネルギーの蓄積が低減される。第３の高さＨ３に対する第２の高さＨ２の比が０．６未満である場合、電子部品１１０から熱伝導体１２０へ伝導される熱が制限され、電子部品１１０に対する熱伝導体１２０の放熱効果が顕著でない。第３の高さＨ３に対する第２の高さＨ２の比が１より大きい場合、電子部品１１０から熱伝導体１２０に伝導される熱が臨界レベルに達し、電子部品１１０に対する熱伝導体１２０の放熱効果の向上が制限され、かえってコストが増加する。

【0029】

いくつかの実施形態において、基板１００上での熱伝導体１２０の正投影の形状は、長方形、円形、多角形などであって良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0030】

封止材１３０は、エポキシ樹脂、成形材料、又は他の適切な絶縁フィルム封止材料を含んで良い。本実施形態において、封止材１３０は、熱伝導体１２０及び電子部品１１０の上面を覆う。つまり、第３の高さＨ３は、第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２よりも大きいが、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態において、封止材１３０の上面は、熱伝導体１２０の上面及び／又は電子部品１１０の上面と実質的に位置合わせされても良い。つまり、第３の高さＨ３は、第２の高さＨ２及び／又は第１の高さＨ１と実質的に等しくても良い。換言すれば、熱伝導体１２０及び／又は電子部品１１０の上面は、封止材１３０によって覆われなくても良い。

【0031】

いくつかの実施形態では、封止材１３０の上面と電子部品１１０の上面との間の距離ｄ２（すなわち、第３の高さＨ３と第１の高さＨ１と間の差）は、０．３ミリメートル（ｍｍ）未満である。

【0032】

放熱構造１４０は、例えば、放熱フィン又は他の適切なヒートシンク装置であって良い。放熱構造１４０の材料は、銅、アルミニウム、又は他の適切な材料であってもよいが、本発明はこれらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、空気流が放熱構造１４０を通過してその熱エネルギーを奪い、それによって放熱効果を向上させることができる。

【0033】

図３は、本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。図３の上部概略図は図１と類似しており、図１を参照すれば理解することができる。ここで、図３の実施形態は、図２の実施形態の構成要素の符号および内容の一部を踏襲しており、同一または類似の構成要素には同一又は類似の符号を使用し、同一の技術内容についての説明は省略することに留意しなければならない。省略された部分の説明については、前述の実施形態を参照することができ、ここでは詳細を繰り返さない。

【0034】

図３を参照すると、パッケージ構造２０とパッケージ構造１０との主な違いは、パッケージ構造２０が、放熱構造１４０と封止材１３０との間に配置された熱界面材料１５０をさらに備えることである。いくつかの実施形態では、熱伝導体１２０及び／又は電子部品１１０は、熱伝導体１２０及び／又は電子部品１１０と放熱構造１４０との間の熱抵抗を低減するために、熱界面材料１５０を介して放熱構造１４０に接続されても良い。熱界面材料１５０は、例えば、ヒートペースト、サーマルパッド、金属シート、又は他の適切な熱界面材料であっても良い。図３において、熱伝導体１２０の上面は、封止材１３０の上面と実質的に位置合わせされ、熱界面材料１５０と直接接触する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態において、電子部品１１０は、封止材１３０の上面と実質的に位置合わせされ、熱界面材料１５０と直接接触しても良い。

【0035】

図４は、本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分上面概略図である。図５は、本発明の別の実施形態によるパッケージ構造の部分断面概略図である。図５は、図４の切断線Ｂ‐Ｂ’に沿った一実施形態の断面概略図であって良い。明確にするために、図４では、基板、電子部品、及び熱伝導体のみを示し、他の省略された部分は図５を参照すれば理解することができる。ここで、図４及び図５の実施形態は、図１及び図２の実施形態の構成要素の符号および内容の一部を踏襲しており、同一または類似の構成要素には同一又は類似の符号を使用し、同一の技術内容についての説明は省略することに留意しなければならない。省略された部分の説明については、前述の実施形態を参照することができ、ここでは詳細を繰り返さない。

【0036】

図４及び図５を参照すると、パッケージ構造３０とパッケージ構造１０との主な違いは、パッケージ構造３０の複数の熱導体１２０’が複数の電子部品１１０の周囲に配置されることである。例えば、複数の電子部品１１０は、第１の電子部品１１０ａと、第１の電子部品１１０ａを中心として第１の電子部品１１０ａの周囲に配置された複数の第２の電子部品１１０ｂとを含んでも良い。いくつかの実施形態では、第１の電子部品１１０ａはＩＣチップであって良く、第２の電子部品１１０ｂはパワーアンプであって良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂは、同じ種類の電子部品であっても良いし、異なる種類の電子部品であっても良い。また、複数の熱伝導体１２０’は、複数の第２の電子部品１１０ｂの周囲に配置される。基板１００が電子部品１１０と接触する周囲の領域は発熱領域ＨＲ２であり、少なくとも１つの熱伝導体１２０’は発熱領域ＨＲ２に配置される。いくつかの実施形態において、複数の熱伝導体１２０’は、発熱領域ＨＲ２の縁に沿って配置されても良い。

【0037】

一実施形態において、熱導体１２０’は銅ブロックなどの金属材料であり、はんだ付けによって基板パッドに接続することができる。熱伝導体１２０’は基板パッドと同じ材質で形成されおり、熱伝導体１２０’と基板パッドとを容易に区別することができないため、図５では、熱伝導体１２０’に接続される基板パッドは示していない。他の実施形態において、熱導体１２０’もセラミック材料で作製し、図２の実施形態と同様に基板パッドに接続することができる。

【0038】

図５において、熱伝導体１２０’の第２の高さＨ２は、封止材１３０の第３の高さＨ３と実質的に同じである。すなわち、熱伝導体１２０’の上面は、封止材１３０の上面と実質的に同一平面上にあり、熱伝導体１２０’の上面は、放熱構造１４０と直接接触していても良い。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態において、封止材１３０は、熱伝導体１２０’の上面を覆っても良い。さらに、封止材１３０は、電子部品１１０の上面を覆っても良いし、電子部品１１０の上面と位置合わせして放熱構造１４０と直接接触しても良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0039】

いくつかの実施形態において、熱伝導体１２０’と放熱構造１４０は一体的に形成されても良い。このとき、熱伝導体１２０’の材質は放熱構造体１４０の材質と同じであり、例えば、銅又は他の適切な金属材料などである。その組立方法は、例えば、電子部品１１０を基板１００上に配置した後、一体的に形成された熱伝導体１２０’及び放熱構造体１４０を、熱伝導体１２０’が基板１００側に面するように基板１００上に配置し、次に、基板１００と放熱構造１４０との間の隙間に封止材１３０を形成して、熱伝導体１２０’と電子部品１１０を側方から覆って、パッケージ構造３０を形成しても良い。他の実施形態において、熱伝導体１２０’及び放熱構造１４０は、２つの別個の構成要素であっても良く、熱界面材料を介して又は直接的に放熱構造１４０に接続されても良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0040】

いくつかの実施形態においては、基板１００上での熱伝導体１２０’の正投影の形状は、長方形、円形、多角形などであって良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0041】

以下、本発明の有効性を検証するためのシミュレーション実験を列挙するが、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

【0042】

実験例１～実験例３及び比較例１～比較例３

【0043】

実験例１では、図１及び図２に示すパッケージ構造と類似のパッケージ構造を用い、動作モードでの熱分布をシミュレートした。実験例１の基板１００はプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、基板１００上に電子部品１１０を配置した。電子部品１１０は、第１の電子部品１１０ａと複数の第２の電子部品１１０ｂを含む。第１の電子部品１１０ａは、ビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）集積回路（ＩＣ）チップであり、複数の第２の電子部品１１０ｂは、電力増幅器であった。基板１００上において隣接する第２の電子部品１１０ｂとの間に複数の熱伝導体１２０を配置した。その材質は窒化アルミニウムであり、各々の体積は同じである。熱伝導体１２０の第２の高さＨ２は、電子部品１１０の第１の高さＨ１と同じであった。封止材１３０は、第１の電子部品１１０ａ、第２の電子部品１１０ｂ、及び熱伝導体１２０の側面及び上面を覆った。封止材１３０上に放熱構造１４０を配置し、室温の空気流中を毎秒２メートル（ｍ／ｓ）の速度で通過させた。

【0044】

実験例２は、実験例２の基板が空隙を有さない低温同時焼成セラミック回路基板（ＬＴＣＣ）であったことを除いて、実験例１と同様であった。

【0045】

実験例３は、実験例３の低温焼成セラミック回路基板が空隙を有することを除いて、実験例２と同様であった。

【0046】

比較例１～比較例３は、比較例１～比較例３のパッケージ構造が熱伝導体を含まないことを除いて、それぞれ実験例１～実験例３と同様であった。

【0047】

実験例１～実験例３及び比較例１～比較例３について、同一のシミュレーション条件において、動作モードでパッケージ構造の数値シミュレーションを行い、以下の表１に示すとおり、各電子部品のジャンクション温度（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を得た（表１のＢＦ ＩＣは第１の電子部品１１０ａを指し、ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４は、図１における第１の電子部品１１０ａの右上隅から時計回り方向に順に配置された複数の第２の電子部品１１０ｂを指す）。

【0048】

【表1】

【0049】

実験例４～実験例６及び比較例４～比較例６

【0050】

実験例４では、図４及び図５に示すパッケージ構造と同様のパッケージ構造を用い、動作モードでの熱分布をシミュレートした。パッケージ構造の基板１００はプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、基板１００上に電子部品１１０を配置した。電子部品１１０は、第１の電子部品１１０ａと複数の第２の電子部品１１０ｂとを含む。第１の電子部品１１０ａは、ビームフォーミングＩＣチップであり、複数の第２の電子部品１１０ｂは、電力増幅器であった。複数の第２の電子部品１１０ｂの周囲に複数の熱伝導体１２０’を配置した。その材質は銅ブロックであり、各々の体積は同じである。熱伝導体１２０’の第２の高さＨ２は、電子部品１１０の第１の高さＨ１と同じであった。封止材１３０は、第１の電子部品１１０ａ、第２の電子部品１１０ｂ、及び熱伝導体 １２０の側面及び上面を覆った。封止材１３０上に放熱構造１４０を配置し、室温の空気流中を毎秒２メートル（ｍ／ｓ）の速度で通過させた。

【0051】

実験例５は、実験例５の基板が空隙を有さない低温同時焼成セラミック回路基板（ＬＴＣＣ）であったことを除いて、実験例４と同様であった。

【0052】

実験例６は、実験例６の低温焼成セラミック回路基板が空隙を有することを除いて、実験例５と同様であった。

【0053】

比較例４～比較例６は、比較例４～比較例６のパッケージ構造が熱伝導体を含まないことを除いて、それぞれ実験例４～実験例６と同様であった。

【0054】

実験例４～実験例６及び比較例４～比較例６について、同一のシミュレーション条件において、動作モードでパッケージ構造の数値シミュレーションを行い、以下の表２に示すとおり、各電子部品のジャンクション温度を得た。（表２のＢＦ ＩＣは第１の電子部品１１０ａを指し、ＰＡ１～ＰＡ８は、図４において第１の電子部品１１０ａの右上隅から時計回りに順に配置された複数の第２の電子部品１１０ｂを指す。）

【0055】

【表2】

【0056】

表１と表２より、実験例１～実験例３のパッケージ構造には、熱伝導体として窒化アルミニウムブロックが設けられ、実験例４～実験例６のパッケージ構造には、熱伝導体として銅ブロックが設けられていることが分かる。比較例１～比較例６と比較すると、第１の電子部品及び第２の電子部品の温度が著しく低下しており、熱伝導体が電子部品の放熱を促進していることがわかる。また、実験例３及び実験例６より、ＬＴＣＣ回路基板に空隙があっても、空隙のないＬＴＣＣ回路基板の放熱効果（すなわち、実験例２及び実験例５）と同様の良好な放熱効果が得られることが分かる。

【0057】

実験例７

【0058】

実験例７は、パッケージ構造の動作モードにおいて熱伝導体が異なる第２の高さを有する場合における、電子部品のジャンクション温度への影響をシミュレートすることを目的とした。実験例７は、図１及び図２に示すパッケージ構造と同様のパッケージ構造について、同じシミュレーション条件で、封止材１３０の第３の高さＨ３（ここでは、１ｍｍに設定）と電子部品１１０の第１の高さＨ１（ここでは、０．８ｍｍに設定）を固定し、熱伝導体１２０の第２の高さＨ２を変更し、電子部品１１０のジャンクション温度をシミュレートした。実験例７の基板１００はプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、基板１００上に電子部品１１０を配置した。電子部品１１０は、第１の電子部品１１０ａと複数の第２の電子部品１１０ｂとを含む。第１の電子部品１１０ａは、ビームフォーミング集積回路（ＩＣ）チップであり、複数の第２の電子部品１１０ｂは、電力増幅器であった。基板１００上において隣接する第２の電子部品１１０ｂとの間に複数の熱伝導体１２０を配置した。その材質は窒化アルミニウムブロックであり、各々の体積は同じである。封止材１３０は、第１の電子部品１１０ａ、第２の電子部品１１０ｂ、及び熱伝導体 １２０の側面及び上面を覆った。封止材１３０上に放熱構造１４０を配置し、室温の空気流中を毎秒２メートル（ｍ／ｓ）の速度で通過させた。

【0059】

図６は、熱伝導体の高さ（すなわち、第２の高さ）と電子部品のジャンクション温度との関係図である。図６のジャンクション温度は、それぞれ第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂの最高ジャンクション温度で表される。

【0060】

実験例７のシミュレーション結果を図６に示す。図６より、第２の高さＨ２が０．６ミリメートル未満（すなわち、第３の高さＨ３の０．６倍）の場合、第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂのジャンクション温度の低下の程度は、第２の高さＨ２の増加に伴って若干減少したが、顕著ではなかった。第２の高さＨ２が０．６ｍｍ以上１ｍｍ以下の場合、第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂのジャンクション温度は著しく低下し、第２の高さＨ２が増加するにつれ、それに応じてジャンクション温度の低下の程度も増加し、電子部品１１０の放熱に寄与した。第２の高さＨ２が１ｍｍより大きい場合（すなわち、第３の高さＨ３）、第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂのジャンクション温度はほぼ等しく、熱伝導体１２０の第２の高さＨ２が封止材１３０の第３の高さＨ３よりも大きいことは、電子部品１１０の冷却をさらに改善しなかったことが分かる。

【0061】

実験例８

【0062】

実験例８は、パッケージ構造の動作モードにおいて熱伝導体の面積が異なる場合の電子部品のジャンクション温度への影響をシミュレートすることを目的とした。実験例８は、図１及び図２に示すパッケージ構造と同様のパッケージ構造について、同じシミュレーション条件で、熱伝導体１２０の第２の高さＨ２（ここでは、０．８ｍｍに設定）と電子部品１１０の面積及び第１の高さＨ１（ここでは０．８ｍｍに設定）を固定し、熱伝導体１２０の面積を変更し、電子部品１１０のジャンクション温度をシミュレートした。実験例８の基板１００はプリント回路基板（ＰＣＢ）であった。基板１００上に電子部品１１０を配置し、電子部品１１０は、第１の電子部品１１０ａ及び複数の第２の電子部品１１０ｂを含む。第１の電子部品１１０ａは、ビームフォーミング集積回路（ＩＣ）チップであり、複数の第２の電子部品１１０ｂは、電力増幅器であった。基板１００上において隣接する第２の電子部品１１０ｂとの間に複数の熱伝導体１２０を配置した。その材質は窒化アルミニウムブロックであり、各々の体積は同じである。封止材１３０第１の電子部品１１０ａ、第２の電子部品１１０ｂ、及び熱伝導体１２０の側面及び上面を覆った。封止材１３０上に放熱構造１４０を配置し、室温の空気流中を毎秒２メートル（ｍ／ｓ）の速度で通過させた。

【0063】

図７は、電子部品の面積の合計に対する熱伝導体の面積の合計の比と電子部品のジャンクション温度との関係図である。図７のジャンクション温度は、それぞれ第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂの最高ジャンクション温度で表される。

【0064】

実験例８のシミュレーション結果を図７に示す。図７より、電子部品１１０の面積の合計に対する熱伝導体１２０の面積の合計の比が０．４より大きい場合、第１の電子部品１１０ａと第２の電子部品１１０ｂのジャンクション温度は著しく低下し、熱伝導体１２０の面積が増加するにつれて（すなわち、熱伝導体１２０の面積の合計に対する電子部品１１０の面積の合計の比が増加するにつれて）、それに応じてジャンクション温度の低下の程度も増加し、電子部品１１０の放熱に寄与した。まとめると、本発明のパッケージ構造は、基板上に配置された熱伝導体及び電子部品を備え、熱伝導体は発熱領域に配置され、
電子部品から放出される熱を効果的に伝導して電子部品の温度を下げることができるため、基板の担持面に蓄積される温度が低下し、パッケージ構造全体の放熱効果を向上させ、その信頼性をさらに向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明のパッケージ構造は、電子製品に適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１０、２０、３０： パッケージ構造
１００： 基板
１００ａ： 担持面
１０２： 基板パッド
１０４： 空隙
１１０： 電子部品
１１０第１の電子部品
１１０ｂ： 第２の電子部品
１１２：外部パッド
１２０、１２０’： 熱伝導体
１２２： コネクタ
１３０： 封止材
１４０： 放熱構造
１５０： 熱界面材料
Ａ‐Ａ’、Ｂ‐Ｂ’： 切断線
ｄ１、ｄ２、ｄ３： 距離
Ｈ１： 第１の高さ
Ｈ２： 第２の高さ
Ｈ３： 第３の高さ
ＨＲ１、ＨＲ２： 発熱領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】