JPH0752793B2 - 電子部品収納ケース - Google Patents

電子部品収納ケース

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JPH0752793B2
JPH0752793B2 JP63273758A JP27375888A JPH0752793B2 JP H0752793 B2 JPH0752793 B2 JP H0752793B2 JP 63273758 A JP63273758 A JP 63273758A JP 27375888 A JP27375888 A JP 27375888A JP H0752793 B2 JPH0752793 B2 JP H0752793B2
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和紘 伴
隆司 山中
博文 山下
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波集積回路などの電子部品を収納
するケース、特にモジュール・ケースに関するものであ
る。
〔従来の技術〕
第6図は、従来一般的に使われているケースの最も単純
な形状のケースを示す図である。前記ケースは全体が同
一の金属あるいはその他の材料で作られ、その代表的な
材料には、アルミニウムがある。他の材料として、文献
“Metal,Matrix Composites for Microduction Packagi
ng Components"Electronic Packaging & Production,
(AUGUST.1987)のP27〜P29のFig2に記載されている。K
ovar(コバール)及びMetal matrix composite(メタル
マトリクス コンポジット)などがある。
ケースの材料の熱膨張率、熱伝導率は中に入れる電子部
品、例えばマイクロ波帯の回路に用いるガリウム砒素製
のモノリシック集積回路(以下MMICと称す)の熱膨張
率、発熱量、及び最高動作温度等によって適切な値が選
ばれる。さらにモジュールの重量を軽くするため、ケー
ス材料の比重も材料選定上の重要な要素となる。
例えばアルミニウムは、モジュール・ケース材料として
従来よく使われる。なぜなら前記アルミニウムは比重が
小さいので、ケースを軽量化できるとともに、前記アル
ミニウムは熱伝導率が大きいからである。しかし、前記
アルミニウムの熱膨張率は、前記ケース内に収納される
MMIC等の電子部品の材料に使われるGaAsの熱膨張率と比
べ数倍大きいので、前記アルミニウム板上に前記電子部
品を取り付けた場合、温度変化が生じると前記電子部品
が割れたりするなどの障害が発生する。
また熱膨張率の点では、前記電子部品の材料であるGaAs
の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率である材料として前記
コバールがあるが、前記コバールの比重は大きいので、
ケースの重量が大きくなる。又前記コバールの熱伝導率
は小さいので、発熱の大きい高出力FET増幅器のような
回路を前記コバール板の上に取り付けると、放熱効果が
得られず前記FET増幅器回路に故障が発生する。
近年これら3つの要素、すなわち比重、熱膨張率、及び
熱伝導率のいずれも優れた材料として、前記の文献にあ
る如き複合材料であるメタルマトリクスコンポジット
(以下MMCと記す)等が開発されている。このMMCの1つ
にFRM(Fiber Reinforced Metal:繊維強化金属)があ
る。ケース材料として使われる前記FRMの一つの例とし
て、炭素繊維にアルミニウムを高圧凝固鋳造法により含
浸させたものがある(以下FRM−(Al)と記す)。このF
RM−(Al)の比重、熱伝導率、熱膨張率は、ケース材料
として優れている。しかし、第6図の形状のケースを作
る場合、炭素繊維の織布をケースの底面(1)と平行な面
内に必要枚数重ね合せて、高圧凝固鋳造によりアルミニ
ウムを含浸させて板材をつくる。そして前記板材におい
て、前記電子部品を収納するための部分を、機械加工に
より削りとりケースを形成しているため、第6表の側面
部(2)の機械的強度は弱くなっている。このために、前
記FRM−(Al)で作ったケースの側面部(2)の厚みtは、
厚くしなければならない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来のモジュール・ケースは、上記の様に
構成されているので、ケースの材料をアルミニウムにす
ると前記アルミニウムの熱膨張率は、収納する電子部品
の材料であるGaAsの熱膨張率に比べて大きいので、前記
電子部品が割れたりするなどの障害が発生する。又、ケ
ースの材料をFRM−(Al)にすると、FRM−(Al)自体の
価格が高価であると同時に、削り棄てられる部分もFRM
−(Al)であるため、ケース全体の価格が高くなり、更
にケースの側板部分の強度が弱くなるために側板部分を
薄くできないなど、以上の様な問題があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、熱膨張率が収納される電子部品の熱膨張率に近
く、熱伝導率が大きく、更に加工性に優れ、価格の安い
ケースをつくることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る電子部品収納ケースは、少なくとも電子
部品の取付けられる部分が電子部品とほぼ等しい熱膨張
率を有した炭素繊維とアルミニウム金属との複合材料か
らなり、他の部分がアルミニウム金属からなるように一
体化成形されたものであり、また、複合材料の表面に表
面処理を行うためのアルミニウム金属層を設けたもので
ある。
〔作用〕
この発明においては、電子部品の取付けられる部分が電
子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミ
ニウム金属との複合材料からなるので、ケースの熱膨張
による電子部品の破損を防止することができ、また、他
の部分が複合材料と一体化成形されたアルミニウム金属
からなるので強度が優れており熱伝導性が良く、また、
複合材料の表面にアルミニウム金属層を設けたので、表
面処理を行うことができる。
〔実施例〕
第1図(a)(b)は、この発明の一実施例を示す最も単純な
形状のケースを示す図である。第1図において、(1)はF
RM−(Al)で構成されたモジュール・ケースの底板面部
分で、電子部品の取り付け面となる部分である。(2)は
アルミニウム等の単一金属で構成した側板部分で、これ
ら2つの部分(1)(2)は接合するのではなく、高圧凝固鋳
造等により一体化成形で作られる。
このケースの製造法の一例について説明する。第2図の
様に(3)は炭素繊維の織布、(4)はアルミニウムの板であ
り、第2図において、炭素繊維の織布(3)を必要枚数重
ね合せ、その上下を高圧凝固鋳造の型となるアルミニウ
ムの板(4)ではさみ、このアルミニウムと同質材料のア
ルミニウムをマトリックスとして、高圧凝固鋳造を行う
と、FRMの上下にアルミニウム層のついた素材が出来
る。この素材を第1図の如く底板面部分(1)のみがFRMと
なる様に機械加工する。
又、ケースの他の製造方法としては、第3図の様に(5)
は電子部品収納ケースの型をとった鋳物であり、(6)は
高温化された液状アルミニウムを注入するための注入口
である。第3図において、電子部品収納ケースの型をと
った鋳物(5)の(a)部に炭素繊維の織布(3)を必要枚数重
ね合せ、注入口(6)より液状のアルミニウムを、前記電
子部品収納ケースの型をとった鋳物(5)の(b)部にまで注
入する。最後に高圧凝固鋳造を行う。
このように複合材料のマトリクス金属と同じ金属をケー
スの側板部分(2)に用いることで、一体化成形は容易と
なる。
アルミニウムの熱膨張係数は約24×10-6/℃であり、前
記モジュール・ケースの中に収納する電子部品の材料で
あるGaAsの熱膨張係数は約6×10-6/℃であり、前記ア
ルミニウムの熱膨張係数は前記GaAsの熱膨張係数に比べ
ると約4倍である。ここで熱膨張係数が小さいという事
は、熱膨張率が小さいという事である。このため、モジ
ュール・ケース全体をアルミニウムで作り、前記アルミ
ニウム板上に直接、或るいはキャリア等を介してGaAsチ
ップを取り付ける場合、温度変化が生じると、前記GaAs
チップに亀裂が入るなどの問題が生じる。しかし、前記
アルミニウムの場合、比重、熱伝導率とも他の金属に比
べて非常に優れているので、これらの値を大幅に劣化さ
せることなしに熱膨張率を小さくすれば、ケースに収納
する電子部品との取り付け面の材料として望ましい材料
となる。その材料の一つに従来から知られているFRM−
(Al)がある。炭素繊維に前記アルミニウムをマトリッ
クスとしたFRM−(Al)は、炭素繊維の繊維方向の熱膨
張係数は0.01位で非常に小さい。したがって、炭素繊維
とアルミニウムの含有率を調整すると、GaAsチップの熱
膨張係数に合わせることができる。ところが、この場合
のFRM−(Al)の炭素繊維の含有率は、体積比の50%前
後にもなり、繊維と直角方向の引張り強さは、かなり劣
化する。このため第1図において、側板部分(2)はアル
ミニウムを用いる。前記アルミニウムはFRM−(Al)と
比べ強度面が優れているし、前記述べたように、比重及
び熱伝導率が優れているので、側板部分(2)の厚みtを
薄く出来る。一方、底板面部分(1)は、前記で述べた様
に電子部品との熱膨張率の問題から前記FRM−(Al)を
用いる。
さらに、FRMのコストのうち、炭素繊維の価格が占める
割合が大きいので、底板面部分(1)のみに炭素繊維を入
れることにより、ケース全体に入れるより、ケース全体
の厚みと底板(1)の厚みの比率だけ、使用する炭素繊維
が少くて済み価格が安価となる。
上記の実施例では、前記モジュール・ケースの底板面部
分(1)において内側表面から外側表面までを、前記FRM−
(Al)とした実施例であるが、第4図(a)(b)は底板面部
分(1)の内側表面及び外側表面に底板面部分(1)の厚みと
比べると、充分に薄い前記アルミニウム層(3a),(3b),
(3c)が残るように加工した一例である。このようにする
ことにより、前記モジュール・ケースの外観(外から見
える部分)は、すべてアルミニウムとなり、ケースにメ
ッキする等、表面処理を行う場合、全てアルミニウムケ
ースと同一に行なうことが出来る。この場合の底板面部
分(1)の熱膨張係数、いわゆる熱膨張率は、表面のアル
ミニウム層の厚さを底板面部分(1)の全体の厚さに比べ
て、充分に薄くしておけば、ほぼFRM−(Al)の熱膨張
率に近い値を保っている。
第5図(a)(b)は、第4図の実施例と同様、他の実施例で
ある。底板面部分(1)の全面に前記FRM−(Al)を入れ
ず、部分的に前記FRM−(Al)を入れた場合の実施例で
ある。底板面部分(1)をFRM−(Al)にする目的は、そこ
に取り付ける前記電子部品の熱膨張係数と同じにするこ
とにより、温度変化があったとき、取り付ける前記電子
部品に応力が発生して、破損或るいは応力の繰返しによ
り劣化することを防ぐことである。従って第3図におい
て、モジュール・ケースの底板面部分(1)に対して、前
記電子部品の取り付け面積が小さい前記電子部品又は、
発熱量の少ない前記電子部品を取り付ける場合は、底板
面部分(1)の全面を前記FRM−(Al)にする必要はない。
このようにする事により炭素繊維の使用量を、必要最小
限にしてコスト低減を計った一実施例である。
第1図,第4図,第5図の実施例、他の実施例におい
て、側板部分(2)の材料としてアルミニウムを使用した
が、比重が小さく、熱伝導性に優れた他の材料を使用し
てもよい。
またケースの底板面部分(1)にFRM−(Al)を用いた例を
説明したが、この複合材料FRM−(Al)は電子部品の熱
膨張にもとづく熱応力を減少させるものであるから、電
子部品が取り付けられる個所であれば底板面部分(1)に
限らず、側板部分(2)の一部分に用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、電子部品の取付けられ
る部分が電子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊
維とアルミニウム金属との複合材料からなるので、ケー
スの熱膨張による電子部品の破損を防止することがで
き、導電性の低下も少なく加工性も良好であり、また、
他の部分が複合材料と一体化成形されたアルミニウム金
属からなるので強度が優れており熱伝導性が良いため肉
厚を薄くすることができるとともに、炭素繊維の使用量
を少なくできるのでコスト低減を図ることができ、さら
に、複合材料の表面にアルミニウム金属層を設けたの
で、ケース全体の表面処理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は、この発明の一実施例による電子部品収
納ケースの斜視図及び断面図、第2図,第3図は、それ
ぞれこの発明のケースの製造方法に関する説明図、第4
図(a)(b),第5図(a)(b)はそれぞれこの発明の他の実施
例を示す斜視図及び断面図、第6図は従来のケースを示
す斜視図である。 (1)はケースの底板面部分、(2)はケースの側板部分であ
る。 なお図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 奥村 光弘 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−18099(JP,A) 特開 昭61−150299(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品を収納するケースにおいて、少な
    くとも前記電子部品の取付けられる部分が前記電子部品
    とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミニウム
    金属との複合材料からなり、他の部分が前記アルミニウ
    ム金属からなるように一体化成形されたことを特徴とす
    る電子部品収納ケース。
  2. 【請求項2】前記複合材料の表面に表面処理を行うため
    の前記アルミニウム金属層を設けたことを特徴とする請
    求項1記載の電子部品収納ケース。
JP63273758A 1988-10-28 1988-10-28 電子部品収納ケース Expired - Fee Related JPH0752793B2 (ja)

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