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公開番号2025096155
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2024190458
出願日2024-10-30
発明の名称接合体、接合シート及び接合体の製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人弁理士法人市澤・川田国際特許事務所
主分類H01L 23/36 20060101AFI20250619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】温度変化による部材間の膨張率差などで接合シートに応力がかかったとしても、接合シートにおける割れや変形を抑えることができる接合体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】接合体において、上部金属含有部材2及び下部金属含有部材3はそれぞれ、接合シート1との接合面に金属部21を備えており、接合シート1は、熱硬化性樹脂と無機フィラー11とを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、接合シート1の上面全面が上部金属含有部材2と接合し、接合シート1の下面全面が下部金属含有部材3と接合しており、且つ、接合シート1を断面で見た際、接合シート1の左右一側端部から内側300μmにかけての端部領域1Aにおける樹脂面積率をP_1A、端部領域1A以外の中央領域1Bにおける樹脂面積率をP_1Bとしたとき、P_1A/P_1Bの値が1.10より大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体であって、
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３はそれぞれ、接合シート１との接合面に金属部を備えており、
接合シート１は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、
接合シート１の上面全面が上部金属含有部材２と接合し、接合シート１の下面全面が下部金属含有部材３と接合しており、且つ、接合シート１を断面で見た際、接合シート１の左右一側端部から内側３００μｍにかけての端部領域１Ａにおける樹脂面積率をＰ
１Ａ
、端部領域１Ａ以外の中央領域１Ｂにおける樹脂面積率をＰ
１Ｂ
としたとき、Ｐ
１Ａ
／Ｐ
１Ｂ
の値が１．１０より大きいことを特徴とする接合体。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体であって、
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３はそれぞれ、接合シート１との接合面に金属部を備えており、
接合シート１は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、
接合シート１の上面全面が上部金属含有部材２と接合し、接合シート１の下面全面が下部金属含有部材３と接合しており、且つ、接合シート１を断面で見た際、接合シート１の左右一側端部から内側３００μｍにかけての端部領域１Ａにおけるボイド面積率をＳ
１Ａ
、端部領域１Ａ以外の中央領域１Ｂにおけるボイド面積率をＳ
１Ｂ
としたとき、Ｓ
１Ａ
／Ｓ
１Ｂ
の値が１より大きいことを特徴とする接合体。
【請求項３】
接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体であって、
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３はそれぞれ、接合シート１との接合面に金属部を備えており、
接合シート１は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、
接合シート１の上面全面が上部金属含有部材２と接合し、接合シート１の下面全面が下部金属含有部材３と接合しており、且つ、接合シート１を断面で見た際、接合シート１の左右一側端部から内側３００μｍにかけての端部領域１Ａにおけるボイド平均サイズをＬ
１Ａ
、端部領域１Ａ以外の中央領域１Ｂにおけるボイド平均サイズをＬ
１Ｂ
としたとき、Ｌ
１Ａ
／Ｌ
１Ｂ
の値が２より大きいことを特徴とする接合体。
【請求項４】
接合シート１と上部金属含有部材２が直接接合し、接合シート１と下部金属含有部材３が直接接合してなる構成を備えた、請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項５】
上部金属含有部材２は、接合シート１との接合面に、シート乃至板状の金属部２１の下面が露出する共に、当該金属部２１を樹脂２２で覆って封止してなる構成を備えたものである、請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項６】
下部金属含有部材３は、接合シート１との接合面に、平板状乃至シート状の金属体を備えたものである、請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項７】
接合シート１における厚み方向の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項８】
接合シート１の絶縁破壊電圧が５ｋＶ以上であることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項９】
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３が備えている金属部は、銅若しくはアルミニウムを含む材料からなるものである、請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
【請求項１０】
接合シート１に含有される無機フィラーが窒化ホウ素凝集粒子を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の接合体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体装置などのように、接合シートの表裏に、上部金属含有部材と下部金属含有部材が接合してなる構成を備えた接合体、それに用いる接合シート、並びに、前記接合体の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体を用いたデバイスの中で、電源などの電力の制御や変換を行うデバイスは”パワー半導体装置”と呼ばれている。
電子部品が搭載された、パワー半導体装置は、金属ベース板（放熱板）の上面中央に、絶縁基板を介して半導体素子などの電子部品を配置し、さらに電気部品上に金属部材等の放熱部材を配置し、これら電子部品及び放熱部材を囲むように合成樹脂で封止してなる構成を備えたものが知られている（特許文献１～４参照）。
【０００３】
前記のような絶縁基板として、熱伝導性及び絶縁性を両立可能である点などから、従来、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板などの熱伝導性の高いセラミック基板が使用されてきた。しかし、セラミックス基板は、衝撃で割れやすい、薄膜化が困難で小型化が難しい、といった課題を抱えていた。
そこで、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と無機フィラーを用いた熱伝導性を備えたシートが、絶縁基板などとして提案されている。
【０００４】
熱硬化性樹脂と無機フィラーを用いたシートに関しては、例えば特許文献５において、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂と共に、アルミナ粒子及び窒化ホウ素を含み、熱硬化後のシート厚み方向の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上である封止用樹脂シートが開示されている。
また、特許文献６において、Ｔｇが６０℃以下のエポキシ樹脂と窒化ホウ素を含有する放熱樹脂シートであって、窒化ホウ素の含有量が３０体積％以上、６０体積％以下である放熱樹脂シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－３２３５９３号公報
特開２００４－１０３８４６号公報
ＷＯ２０１６／１６２９９１号公報
特開２０１８－７４０８９号公報
特開２０１７－０３６４１５号公報
ＷＯ２０１９／１８９７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に示すように、接合シート１（前記絶縁基板が相当）の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体において、温度変化による部材間の膨張率差などで接合シート１に応力がかかると、接合シート１の端部に局所的に圧力が集中して接合シート１内に割れや変形が生じることが分かってきた。
【０００７】
そこで本発明の目的は、接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体に関し、温度変化による部材間の膨張率の差などで接合シート１に応力がかかったとしても、接合シート１における割れや変形を抑えることができる、新たな接合体、それに用いる接合シート、並びに、前記接合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が提案する接合体は、それに用いる接合シート、並びに、前記接合体の製造方法は、上記課題を解決するために、次の構成を有する。
【０００９】
[１] 本発明の第１の態様は、接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体であって、
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３はそれぞれ、接合シート１との接合面に金属部を備えており、
接合シート１は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、
接合シート１の上面全面が上部金属含有部材２と接合し、接合シート１の下面全面が下部金属含有部材３と接合しており、且つ、接合シート１を断面で見た際、接合シート１の左右一側端部から内側３００μｍにかけての端部領域１Ａにおける樹脂面積率をＰ
１Ａ
、端部領域１Ａ以外の中央領域１Ｂにおける樹脂面積率をＰ
１Ｂ
としたとき、Ｐ
１Ａ
／Ｐ
１Ｂ
の値が１．１０より大きいことを特徴とする接合体である。
【００１０】
[２] 本発明の第２の態様は、接合シート１の表裏に、上部金属含有部材２と下部金属含有部材３が接合してなる構成を備えた接合体であって、
上部金属含有部材２及び下部金属含有部材３はそれぞれ、接合シート１との接合面に金属部を備えており、
接合シート１は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物の硬化物であり、
接合シート１の上面全面が上部金属含有部材２と接合し、接合シート１の下面全面が下部金属含有部材３と接合しており、且つ、接合シート１を断面で見た際、接合シート１の左右一側端部から内側３００μｍにかけての端部領域１Ａにおけるボイド面積率をＳ
１Ａ
、端部領域１Ａ以外の中央領域１Ｂにおけるボイド面積率をＳ
１Ｂ
としたとき、Ｓ
１Ａ
／Ｓ
１Ｂ
の値が１より大きいことを特徴とする接合体である。
（【００１１】以降は省略されています）

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