JP2012109636A - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品と相手部材とをポーラス状の貴金属よりなる金属導体を介して機械的に接合してなる電子装置において、金属導体の強度を適切に向上できるようにする。
【解決手段】電子部品１０と、電子部品１０と機械的に接続される相手部材２０と、電子部品１０および相手部材２０の間に介在し当該両者１０、２０を機械的に接続するものであって空孔３３を有するポーラス状をなすＡｇなどの貴金属よりなる金属導体３０と、を備え、金属導体３０は、その端面３１が電子部品１０および相手部材２０の間隙の端部より露出しており、金属導体３０の端面３１側から内部に向かって、金属導体３０を機械的に補強するポリイミドなどの補強樹脂６０が、金属導体３０の空孔３３に含浸されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品と相手部材とをポーラス状の貴金属よりなる金属導体を介して機械的に接合してなる電子装置、および、そのような電子装置の製造方法に関する。

この種の一般的な電子装置としては、発熱するＩＣチップやパワー素子などの電子部品と、配線基板やリードフレームなどの相手側部材とを、接合材を介して機械的に接続し、さらに、これらをモールド樹脂で封止してなるものが提案されている。

ここで、接合材としては、一般的には、はんだが挙げられるが、近年のＰｂ（鉛）フリー化により、Ｐｂを含有しないＰｂフリーはんだが用いられてきている。しかし、電子部品によっては、その使用温度がたとえば２００℃以上の高温に達することもあり、このような高温使用に耐えるＰｂフリーはんだは、現状では見つかっていない。

これに対して、従来では、特許文献１に記載されているように、電子部品と相手部材とを、接合材としてのポーラス状の貴金属よりなる金属導体を介して、機械的に接合したものが提案されている。この金属導体は、具体的にはＡｇ粒子と有機材料とよりなる混合材を焼結させることによって形成されたものであり、焼結されたＡｇ粒子間に空孔が存在し、ポーラス状とされたものである。

特開２００８−１４７４６９号公報 特開２００３−１２４４０６号公報

ところで、この種の電子装置において、電子部品としては大規模集積回路を有するＩＣチップやパワー素子などが用いられる。ここで、近年、いずれの電子部品においてもパワー密度が上昇し、その発熱量も増大する傾向にあり、放熱のためには高い熱伝導率を持った接合材が必要になっている。

そこで、本発明者は、上記特許文献１に記載のように、電子部品と相手部材とをポーラス状の金属導体を介して機械的に接合した構成について検討を行った。この金属導体は、熱伝導率が高く、特にＡｇは最も熱伝導率が高い（たとえば４２０Ｗ／ｍＫ）。そして、このような金属を焼結させて金属結合で接合したものは、高熱伝導率を得るには好ましいものである。

しかし、このような接合材としてのポーラス状の金属導体は、金属結合による高熱伝導率は実現できるが、その金属結合は金属粒子間の結合であり、当該粒子同士の接合面が小さいため、機械的に脆いという問題がある。

そこで、この機械的脆さの問題に対して、本発明者は、モールド樹脂による接合部の封止という一般な手法を適用することを考えた。この手法は、被封止物の表面に、モールド樹脂と被封止物との密着性を確保するポリイミドなどよりなるプライマーを塗布し、このプライマーを介して被封止物をモールド樹脂で被覆するものである。

つまり、この手法を採用することで、電子部品と相手部材との接合部において、金属導体がモールド樹脂で封止されることになる。そして、各部材間の線膨張係数の差によって発生する金属導体の歪みを、モールド樹脂で拘束することによって、金属導体の機械的な脆さを補い、信頼性の向上が期待できる。しかしながら、この場合には、次のような問題が生じる。

この場合、電子部品と相手部材との間隙の端部より金属導体の端面が露出するため、この金属導体の端面も、上記プライマーを介してモールド樹脂で封止されることとなる。ここで、金属導体は上述のようにＡｇ等の貴金属より構成するが、一般的に貴金属材料は疎水性であるため、モールド樹脂や上記プライマーとの密着性が低い。

そのため、金属導体による接合部をモールド樹脂で封止したとしても、金属導体とモールド樹脂およびプライマーとが剥離して、上記したモールド樹脂による拘束の効果が得られない可能性が大きくなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子部品と相手部材とをポーラス状の貴金属よりなる金属導体を介して機械的に接合してなる電子装置において、金属導体の強度を適切に向上できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電子部品（１０）と、電子部品（１０）と機械的に接続される相手部材（２０）と、電子部品（１０）および相手部材（２０）の間に介在し当該両者（１０、２０）を機械的に接続するものであって空孔（３３）を有するポーラス状をなす貴金属よりなる金属導体（３０）と、を備え、金属導体（３０）は、その端面（３１）が電子部品（１０）および相手部材（２０）の間隙の端部より露出しており、電子部品（１０）、相手部材（２０）および金属導体（３０）の端面（３１）はモールド樹脂（４０）により封止されており、さらに、金属導体（３０）の端面（３１）とモールド樹脂（４０）との間には、金属導体（３０）の端面（３１）とモールド樹脂（４０）との密着性を確保するためのプライマー（５０）が介在しており、金属導体（３０）の端面（３１）側から内部に向かって、金属導体（３０）よりもプライマー（５０）との密着強度が高い樹脂よりなり金属導体（３０）を機械的に補強する補強樹脂（６０）が、金属導体（３０）の空孔（３３）に含浸されていることを特徴とする。

それによれば、補強樹脂（６０）が金属導体（３０）の空孔（３３）に含浸され、そのアンカー効果により補強樹脂（６０）は金属導体（３０）の内部に保持されるため、金属導体（３０）の機械的強度の適切な向上が可能となる。

また、請求項１に記載の発明では、モールド樹脂（４０）で封止する構造において、プライマー（５０）が塗布される金属導体（３０）の端面（３１）には、金属導体（３０）よりもプライマー（５０）との密着強度が高い補強樹脂（６０）が存在するため、プライマー（５０）と金属導体（３０）との密着性も確保される。それゆえ、モールド樹脂（４０）による金属導体（３０）の拘束が適切に実現されることから、金属導体（３０）に発生する歪みが抑制され、信頼性の向上につながる。

また、請求項１に記載の発明では、プライマー（５０）と補強樹脂（６０）とは、同じ樹脂よりなるので、構成の簡素化が図れる。

さらに、請求項１に記載の発明では、補強樹脂（６０）の含浸前の状態における金属導体（３０）は、その任意の断面において、金属導体（３０）を構成する金属粒子（３２）の最長部の寸法を金属粒子径、金属導体（３０）中の空孔（３３）の最長部の寸法を空孔径、当該断面の全面積に対する空孔（３３）の面積の占める割合を空孔率としたとき、金属粒子径が０．１〜３０μｍ、空孔径が０．１〜５０μｍ、空孔率が５〜４０％となっているものであり、補強樹脂（６０）が含浸された状態における金属導体（３０）においては、金属粒子（３２）は、厚さ２０ｎｍ〜５μｍの補強樹脂（６０）で被覆されていることが好ましい。これは、本発明者の行ったＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による観察により、確認されている。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電子装置において、金属導体（３０）はＡｇよりなり、プライマー（５０）および補強樹脂（６０）はポリイミドよりなり、補強樹脂（６０）における金属導体（３０）の端面（３１）から内部に向かって含浸されている部分の深さを含浸深さとしたとき、この含浸深さが３０μｍ以上であることを特徴とする。

本発明は、実験的に見出したものであり（たとえば後述の図５参照）、補強樹脂（６０）の含浸深さを３０μｍ以上とすれば、金属導体（３０）のプライマー（５０）との密着強度が十分なものとなる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の電子装置において、金属導体（３０）の端面（３１）上におけるプライマー（５０）の厚さは、０．２〜３．０μｍであることを特徴とすることが好ましい。

それによれば、プライマー（５０）を介したモールド樹脂（４０）と金属導体（３０）との適切な密着強度を実現できる。ここで、プライマー（５０）の厚さが当該範囲を外れると、当該密着強度が低下する。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置において、モールド樹脂（４０）のヤング率は、電子部品（１０）のヤング率の１／２〜２倍であり、補強樹脂（６０）のヤング率は、モールド樹脂（４０）のヤング率の１／１００〜１／１０倍であることが好ましい。

請求項５に記載の発明では、電子部品（１０）と電子部品（１０）と機械的に接続される相手部材（２０）とを、空孔（３３）を有するポーラス状をなす貴金属よりなる金属導体（３０）を介して機械的に接続し、続いて、電子部品（１０）および相手部材（２０）の間隙の端部より露出する金属導体（３０）の端面（３１）に、樹脂（６０）とこの樹脂を希釈する希釈剤とよりなるペースト（７０）を塗布し、その後、金属導体（３０）の周囲の雰囲気を、大気圧未満であって且つ希釈剤の蒸気圧以下まで減圧することにより、金属導体（３０）の空孔（３３）にペースト（７０）を侵入させつつ空孔（３３）内の前記希釈剤を蒸発させて除去して、金属導体（３０）の端面（３１）側から内部に向かって、樹脂（６０）が空孔（３３）に含浸された状態としつつ、金属導体（３３）において、樹脂（６０）よりも内部側を樹脂（６０）で封止して、樹脂（６０）よりも内部側を金属導体（６０）の外側よりも低圧とし、金属導体（６０）の外側から内部側に向かって圧縮応力がかかる状態とすることを特徴とする。

空孔（３３）内に希釈剤が残ると、金属導体（３０）の機械的強度の劣化の原因となるが、本製造方法によれば、空孔（３３）内の希釈剤が蒸発して除去されるので、そのような不具合を回避できる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の製造方法において、相手部材（２０）のうち金属導体（３０）の端面（３１）の外側に位置する部位に、ペースト（７０）を溜める溝（２１）を形成しておき、その後、溝（２１）にペースト（７０）を溜めるように、ペースト（７０）の塗布を行うことを特徴とする。

それによれば、最終的にモールド樹脂（４０）で封止するものであって、ペースト（７０）がプライマー（５０）と同じ樹脂よりなるものである場合、このペースト（７０）の金属導体（３０）への含浸によるプライマー（５０）の厚さ減少が懸念されるが、溝（２１）にペースト（７０）を溜めることでペースト（７０）の量は、塗布時に十分な量となるので、当該含浸後のプライマー（５０）の厚さは十分に確保される。つまり、本製造方法は、上記請求項６のようなプライマー（５０）の厚さを適切に確保した電子装置を製造する場合に用いて好適である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。 図１に示される電子装置の製造方法を示す工程図である。 第１実施形態におけるせん断強度の測定方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 プライマーの膜厚とせん断強度との関係を示す図である。 補強樹脂の含浸深さを変えていったときの測定温度とせん断強度との関係を示す図である。 補強樹脂の含浸前の状態における金属導体の内部を示す概略断面図である。 金属導体の端面のＳＥＭによる顕微鏡写真であり、（ａ）は補強樹脂が含浸していない状態、（ｂ）は補強樹脂が十分に含浸している状態を示す。 金属導体の内部を示す概略断面図であり、（ａ）は補強樹脂が含浸していない状態、（ｂ）は補強樹脂が十分に含浸している状態を示す。 本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の電子装置は、大きくは、電子部品１０と相手部材２０とこれら両部材１０、２０を機械的に接続する金属導体３０と、これら各部材１０〜３０を封止するモールド樹脂４０とを備えて構成されている。

電子部品１０は、特に限定するものではないが、典型的には、大規模集積回路を有するＩＣチップや、パワートランジスタなどのパワー素子などの駆動時の発熱量が大きく放熱が必要な部品などが挙げられる。

相手部材２０は、電子部品１０と機械的に接続されるものであれば特に限定しないが、具体的には、一般的なリードフレームやヒートシンクなど、あるいは、プリント基板、セラミック基板などの配線基板などが挙げられる。

金属導体３０は、電子部品１０と相手部材２０との間に介在しており、この金属導体３０を介して電子部品１０と相手部材２０とは機械的に接続され、当該両者１０、２０は固定されている。

また、金属導体３０は導体であり、熱伝導性に優れたものであるため、電子部品１０と相手部材２０とは、金属導体３０を介して電気的に接続されて信号のやり取りが可能となっており、さらに、熱的に接続されて電子部品１０から相手部材２０への放熱が可能となっている。

この金属導体３０は貴金属よりなり、その内部に空孔３３（後述の図６、図８参照）を有するポーラス状をなしている。具体的には、貴金属よりなる金属導体３０としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの１種または２種以上の貴金属が主成分とされているものであり、具体的には、当該貴金属が全体の５０重量％以上のものである。

このような金属導体３０は、貴金属のナノ粒子と有機材料とよりなる混合材を焼結させることによって形成されたものであり、焼結された金属粒子３２（後述の図６、図８参照）の間に空孔３３が存在し、ポーラス状とされたものである。ここでは、金属導体３０は、Ａｇのナノ粒子が焼結されたものとしている。

また、図１に示されるように、金属導体３０の端面３１は、金属導体３０のうち電子部品１０と接触する面および相手部材２０と接触する面の間に位置する側面３１であるが、この金属導体３０の端面３１は、電子部品１０および相手部材２０の間隙の端部より露出している。

そして、本実施形態では、電子部品１０、相手部材２０および金属導体３０の端面３１が、モールド樹脂４０により被覆されて封止されている。このモールド樹脂４０は、一般的な電子装置の分野でモールド材料として用いられるエポキシ樹脂などよりなり、金型成形や塗布・硬化などにより形成される。

ここで、金属導体３０の端面３１とモールド樹脂４０との間には、これら両者３１、４０の密着性を確保するためのプライマー５０が介在している。ここでは、さらに、電子部品１０および相手部材２０とモールド樹脂４０との間にもプライマー５０が介在し、モールド樹脂４０との密着性を確保している。

このプライマー５０は、電子部品１０、相手部材２０および金属導体３０よりもモールド樹脂４０との密着強度が大きい樹脂よりなり、そのような樹脂としては、たとえばポリイミドやポリアミドなどが挙げられる。そして、これら樹脂をＮＭＰ（ｎ−メチルピロリドン）などの希釈剤で希釈してなるペーストを、塗布・乾燥することにより、プライマー５０の配置が行われる。

また、金属導体３０においては、図１に示されるように、金属導体３０の端面３１側から内部に向かって、補強樹脂６０が含浸されている。具体的には、金属導体３０は内部に空孔３３を有するポーラス状のものであることから、補強樹脂６０は金属導体３０の空孔３３に含浸されている。また、補強樹脂６０は、端面３１に開口する空孔３３にも含浸されることから、当該端面３１にも露出して存在することはもちろんである。

この補強樹脂６０は、金属導体３０の空孔３３を埋めることにより、金属導体３０を機械的に補強するものである。また、ここでは、補強樹脂６０は、金属導体３０よりもプライマー５０との密着強度が高い樹脂よりなる。このような補強樹脂６０としては、たとえばポリイミドやポリアミドなどが挙げられる。

ここでは、プライマー５０と補強樹脂６０とは同じ樹脂よりなる。具体的には、これら両部材５０、６０はポリイミドよりなる。なお、それ以外にも、たとえばプライマー５０がポリイミドで補強樹脂６０がポリアミドの場合や、プライマー５０がポリアミドで補強樹脂６０がポリイミドの場合であってもよいことはもちろんである。

次に、図２を参照して、本実施形態の電子装置の製造方法について述べる。図２は、図１に示される電子装置の製造方法を示す工程図である。

まず、図２（ａ）に示されるように、電子部品１０と相手部材２０とを、金属導体３０を介して機械的に接続する。具体的には、Ａｇのナノ粒子と有機溶剤とよりなるペーストを、相手部材２０の表面に塗布し、そのペースト上に電子部品１０を搭載した後、たとえば２００〜４００℃程度でペーストを焼結させることで当該接続を行う。

続いて、図２（ｂ）に示されるように、プライマー５０および補強樹脂６０の材料であるポリイミドと当該ポリイミドの希釈剤としてのＮＭＰよりなるペースト７０を、電子部品１０、相手部材２０および金属導体３０の端面３１にディスペンス法などによって塗布する。

その後、このものを減圧雰囲気に放置することにより、金属導体３０の内部の空孔３３も減圧状態となることから、金属導体３０の端面３１に位置するペースト７０が、金属導体３０の内部すなわち金属導体３０の空孔３３に侵入していく。その後、加熱などによりペースト７０中の希釈剤を除去する。

これにより、図２（ｃ）に示されるように、電子部品１０の表面上、相手部材２０の表面上および金属導体３０の端面３１上に位置しこれら面を被覆するポリイミドの層として、プライマー５０が形成されるとともに、金属導体３０の端面３１から内部に渡って含浸されたポリイミドの層として、補強樹脂６０が形成される。その後は、モールド樹脂４０による封止を行えば、本電子装置ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、補強樹脂６０が金属導体３０の空孔３３に含浸され、その空孔３３に入り込んでいるというアンカー効果により、補強樹脂６０は金属導体３０の内部に保持される。そして、空孔３３が補強樹脂６０で埋められるため、金属導体３０の機械的強度が適切に向上する。

また、本実施形態では、モールド樹脂４０で接合部を封止する構造において、プライマー５０が塗布される金属導体３０の端面３１に、補強樹脂６０が存在するため、プライマー５０と金属導体３０との密着性も確保される。それゆえ、モールド樹脂４０による金属導体３０の拘束が適切に実現されることから、金属導体３０に発生する歪みが抑制され、信頼性の向上につながる。

また、本実施形態では、上述のように、プライマー５０と補強樹脂６０とを、ともに同じポリイミドより構成し、同じ樹脂よりなるものとしているので、構成の簡素化が図れるし、上記製造方法のように、プライマー５０および補強樹脂６０の形成工程を一括して行えるので、製造工程の簡略化などの効果も期待できる。

なお、プライマー５０と補強樹脂６０とが異なる樹脂の場合には、これら両者５０、６０の形成を別々の工程で行ってもよい。たとえば図２（ａ）の状態のものに対して、金属導体３０の端面３１に、補強樹脂６０となるペーストを塗布し、これを含浸させた後、プライマー５０となるペーストの塗布を行い、これらペーストの乾燥を行えばよい。

次に、本実施形態の構成や上記効果等について、本発明者が行った実験や観察等の結果に基づいて、より詳細に述べることとする。なお、以下に述べる実験や観察は、金属導体３０をＡｇよりなるものとし、プライマー５０および補強樹脂６０を同じポリイミドよりなるものとした場合について行ったものである。

まず、プライマー５０と金属導体３０との密着性について、金属導体３０における補強樹脂６０の含浸深さと当該密着強度との関係について調査した。ここで、上記図１に示されるように、当該含浸深さｄは、補強樹脂６０における金属導体３０の端面３１から内部に向かって含浸されている部分の深さｄである。

また、プライマー５０と金属導体３０との密着強度は、図３に示されるようなせん断強度とした。図３は、このせん断強度の測定方法を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は概略断面図である。この図３に示される方法は、プリンカップせん断試験と呼ばれているものである。

このせん断試験は、具体的には、リードフレーム８０上に、含浸深さｄにて補強樹脂６０が含浸された金属導体３０を形成し、その上にプライマー５０を所定厚さで形成し、そのプライマー５０の上に、プリンカップ形状のモールド樹脂４０を形成し、このモールド樹脂４０に対して、図３（ａ）中の白抜き矢印方向からせん断応力を加え、せん断強度を測定するものである。

ここで、装置としてはプッシュプルゲージを用い、測定条件は、速度：５ｍｍ／分、温度：室温、１５０℃、２００℃、２５０℃とした。また、プライマー５０を介してモールド樹脂４０と金属導体３０とが接触している面のサイズ、具体的には、プリンカップ状のモールド樹脂４０の下底である円形面のサイズは、φ３ｍｍとした。

このせん断試験においては、まずプライマー５０の厚さを規定しておく必要がある。プライマー５０は薄すぎても厚すぎても、被封止物とモールド樹脂４０との密着強度が不十分となる。そのため、高い密着強度を安定して実現する厚さにて、プライマー５０を形成し、せん断試験を行うことが必要である。

そこで、このせん断試験によって、最適なプライマー５０の厚さを求めた。具体的には、図３（ｂ）において補強樹脂６０の含浸を行わず補強樹脂６０を持たない金属導体３０を用い、この金属導体３０に対して、プライマー５０の厚さを変えて、せん断試験を行った。その試験結果を図４に示す。

図４は、プライマー５０の膜厚（単位：μｍ）とせん断強度（単位：ＭＰａ）との関係を示す図である。なお、この図４中の黒丸プロットは平均値、当該黒丸プロットの上に位置する太線のプロットは最大値、下に位置する太線のプロットは最小値である。

この図４から、プライマー５０の厚さが０．２〜３．０μｍであれば、当該密着強度が十分な大きさで安定して確保されるが、プライマー５０の厚さが０．２μｍ未満あるいは３．０μｍよりも大きくなると、当該密着強度が低下することがわかる。

つまり、この図４の結果から、上記図１に示される本電子装置においては、金属導体３０の端面３１上におけるプライマー５０の厚さは０．２〜３．０μｍであることが好ましいと言える。

こうして、このせん断試験においては、プライマー５０の厚さを０．２〜３．０μｍとし、補強樹脂６０の含浸深さｄを変えながら、上記した測定条件にて測定を行った。ここで、含浸深さｄについては、含浸させるときの減圧の度合や含浸の時間を変えることで、変えていった。この測定結果を図５に示す。

図５は、補強樹脂６０の含浸深さｄを変えていったときの測定温度（単位：℃）とせん断強度（単位：ＭＰａ）との関係を示す図である。ここで、含浸深さｄは３μｍ、１０μｍ、３０μｍの場合を示している。図５に示されるように、含浸深さｄが大きくなるほど、せん断強度すなわちプライマー５０と金属導体３０との密着強度が大きくなることがわかる。

また、各測定について、せん断による破壊点を調べたところ、含浸深さｄが３μｍの場合および１０μｍの場合は、いずれも金属導体３０とプライマー５０との界面が破壊点であったのに対し、含浸深さｄが３０μｍの場合は、当該界面では破壊せず、破壊点はモールド樹脂４０であった。つまり、含浸深さｄが３０μｍ以上であれば、金属導体３０とプライマー５０との界面における両者３０、５０の密着強度の向上度合は飽和しているものと推定される。

このように、補強樹脂６０の含浸深さｄを３０μｍ以上とすれば、プライマー５０と金属導体３０との密着強度が十分に確保され、モールド樹脂４０による金属導体３０の拘束が適切に実現される。なお、補強樹脂６０の含浸深さｄが３０μｍ以上であることとは、補強樹脂６０が金属導体３０の内部全体に含浸されている場合も含むものであることはもちろんである。

次に、本実施形態における金属導体３０の具体的なポーラス形状および補強樹脂６０の具体的な含浸状態について、ＳＥＭによる観察を行った結果を、図６、図７および図８に示す。

図６は、補強樹脂６０の含浸前の状態における金属導体３０について、その任意の断面をＳＥＭ像に基づいて模式的に示した概略断面図である。この図６に示されるように、金属導体３０を構成するＡｇよりなる金属粒子３２が金属結合によって接合されるとともに、各粒子３２間に空孔３３が存在する。

ここで、図６に示されるように、金属粒子３２の最長部の寸法３２ａを金属粒子径３２ａ、金属導体３０中の空孔３３の最長部の寸法３３ａを空孔径３３ａ、当該断面の全面積に対する空孔３３の面積の占める割合を空孔率とする。このとき、本発明者のＳＥＭ観察によれば、金属粒子径３２ａが０．１μｍ以上３０μｍ以下、空孔径３３ａが０．１μｍ以上５０μｍ以下、空孔率が５％以上４０％以下となっている。

図７は、金属導体３０の端面３１のＳＥＭによる顕微鏡写真であり、（ａ）は補強樹脂６０が含浸していない状態、（ｂ）は補強樹脂６０が十分に含浸している状態、具体的には上記含浸深さが３０μｍ以上の状態を示す。図７（ａ）では金属粒子３２としてのＡｇ粒子の形状が確認されるが、図７（ｂ）では当該Ａｇ粒子が補強樹脂６０としてのポリイミドで被覆されている様子が確認される。

図８は、金属導体３０の内部をＳＥＭ像に基づいて模式的に示した概略断面図であり、（ａ）は補強樹脂６０が含浸していない状態、（ｂ）は補強樹脂６０が十分に含浸している状態、具体的には上記含浸深さが３０μｍ以上の状態を示す。

図８（ａ）では金属粒子３２の表面には補強樹脂６０は存在しないが、図８（ｂ）では金属粒子３２の表面は補強樹脂６０で被覆されている。ここで、ＳＥＭ観察によれば、上記含浸深さが３０μｍ以上の状態では、金属粒子３２は、厚さｔが２０ｎｍ〜５μｍのポリイミドよりなる補強樹脂６０で被覆されている。

また、本実施形態における補強樹脂６０について、さらに述べると、モールド樹脂４０のヤング率は、電子部品１０のヤング率の１／２倍以上２倍以下であり、且つ、補強樹脂６０のヤング率は、モールド樹脂４０のヤング率の１／１００倍以上１／１０倍以下であることが好ましい。

このヤング率の一例をあげると、本実施形態のモールド樹脂４０は、常温でのヤング率が１００〜３３０ＧＰａ程度のエポキシ樹脂であり、この値は、シリコン半導体よりなる電子部品１０のヤング率の１／２〜２倍である。また、補強樹脂６０は、常温でのヤング率が１〜３３ＧＰａ程度であり、これは、モールド樹脂４０のヤング率の１／１００〜１／１０倍の値である。

また、塗布時における補強樹脂６０つまり上記図２におけるペースト７０の粘度としては、上記含浸を適切に行う上で、常温で０．０５〜１５Ｐａ・ｓ程度が望ましい。このようなペースト７０としては、日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社製のポリイミド材料であるＰＩＸ１４００（商品名）：粘度：１．１Ｐａ・ｓ、このＰＩＸ１４００のＮＭＰによる希釈品：粘度：０．０５Ｐａ・ｓ、ＰＩＸ３４００（商品名）：粘度：１３．０Ｐａ・ｓ、ＰＩＸ６４００（商品名）：粘度：０．１Ｐａ・ｓが挙げられる。そして、これらについては、いずれも上記した本実施形態の効果が確認された。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図である。具体的には、図９は補強樹脂６０の含浸工程を示すもので、当該工程中の各ワークを断面的に示している。ここでは、上記図２に示した第１実施形態の製造方法との相違点を中心に述べる。

本製造方法においても、まず、図９（ａ）に示されるように、電子部品１０と相手部材２０とを、上記同様に金属導体３０を介して機械的に接続した後、プライマー５０および補強樹脂６０の材料であるポリイミドと希釈剤としてのＮＭＰよりなるペースト７０を、電子部品１０、相手部材２０および金属導体３０の端面３１に塗布する。

その後、このものを減圧雰囲気に放置して補強樹脂６０の含浸を行うが、本製造方法では、金属導体３０の周囲の雰囲気を、大気圧未満且つペースト７０における希釈剤の蒸気圧以下まで減圧する。つまり、本製造方法における希釈剤の蒸気圧は大気圧より小さいものとする。

それにより、金属導体３０の空孔３３にペースト７０を侵入させつつ、空孔３３内のペースト７０中の希釈剤を蒸発させて除去する。ここで、蒸発した希釈剤は、図９（ａ）中の矢印に示されるように、ペースト７０を通って外部に排出されていく。

たとえば、希釈剤がＮＭＰの場合、その蒸気圧は２０℃で０．０３９ｋＰａであり、大気圧０．１ＭＰａよりも小さい。本製造方法では、ＮＭＰの蒸気圧以下とすることで空孔３３内の空気や希釈剤が脱気されるため、より深くまで補強樹脂６０が含浸され、また、ＮＭＰを効果的に揮発・除去することができる。

ここで、このペースト７０中の希釈剤の一般的な除去方法としては、たとえば２００℃程度で加熱して蒸発させる方法がある。しかし、この場合、ペースト７０の外面近くの希釈剤は蒸発するものの、金属導体３０内部の奥深い位置では希釈剤の蒸発が不十分になる可能性がでてくる。

そして、金属導体３０の内部において希釈剤が空孔３３に残ると、金属導体３０の強度劣化の原因となる。たとえばＮＭＰは水分を吸収しやすいため、当該強度劣化を引き起こしやすい。その点、本製造方法によれば、金属導体３０内部の奥深い空孔３３においても、十分に希釈剤としてのＮＭＰが除去されるため、そのような強度劣化を防止することが可能となる。

また、希釈剤の除去が終わり、補強樹脂６０が乾燥して含浸工程が終了した時点では、図９（ｂ）に示されるように、補強樹脂６０およびプライマー５０が形成される。ここで、金属導体３０の内部と外部は、補強樹脂６０によって遮断された形となる。

つまり、金属導体３０において、補強樹脂６０よりも内部の空孔３３は補強樹脂６０によって封止された状態となるため、この状態のワークを大気中に置いたとき、当該空孔３３の圧力は、補強樹脂６０よりも外側の大気圧よりも低圧となる。

そのため、上記内部の空孔３３の圧力と大気圧との圧力差によって、図９（ｂ）中の白抜き矢印に示されるように、金属導体３０に対して圧縮応力が加わる。すると、結果的に、金属導体３０は、この圧縮応力により拘束された状態となり、金属導体３０の歪み抑制および信頼性向上の点で好ましい状態が実現される。

つまり、この含浸工程では、補強樹脂６０が空孔３３に含浸された状態としつつ、金属導体３３における補強樹脂６０よりも内部側を補強樹脂６０で封止して、金属導体６０における補強樹脂６０よりも内部側を金属導体６０の外側よりも低圧とし、金属導体６０の外側から内部側に向かって圧縮応力がかかる状態とするのである。

なお、こうして含浸工程が完了した後は、本実施形態においても、モールド樹脂４０による封止を行えば、上記図１に示したような電子装置ができあがる。

また、本実施形態においても、プライマー５０と補強樹脂６０とが異なる樹脂の場合などには、上述したように当該両者５０、６０の形成を別々の工程で行ってもよいが、この場合、上記した希釈剤の蒸気圧以下の減圧については、補強樹脂６０となるペーストの塗布後、これを含浸させるときに適用すればよい。そして、補強樹脂６０の含浸後に、一般的な方法と同様の方法にて、プライマー５０の形成を行えばよい。

また、本実施形態において補強樹脂６０となるペースト７０については、補強樹脂６０となる樹脂とその希釈剤が含有されたものであればよく、上記したポリイミドとＮＭＰとの組み合わせに限定されるものではない。たとえば、補強樹脂６０としてはポリイミドやポリアミドなどから選択されたものとし、希釈剤としてはＮＭＰ以外の有機溶剤であってもよい。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法を示す工程図であり、（ｂ）は（ａ）中の溝２１の拡大図である。具体的には、図１０はプライマー５０および補強樹脂６０となるペースト７０の塗布工程を示すもので、当該工程中のワークを断面的に示している。

本製造方法は、プライマー５０と補強樹脂６０とが同じ樹脂よりなり、これらプライマー５０および補強樹脂６０を同じペースト７０より形成する場合において、上記各実施形態の製造方法と組み合わせて適用可能なものであるが、ここでは、上記第１実施形態の製造方法との相違点を中心に述べる。

図１０に示されるように、本製造方法では、相手部材２０のうち金属導体３０の端面３１の外側に位置する部位に、ペースト７０を溜める溝２１を形成しておく。そして、その後、上記同様の箇所にペースト７０を塗布しつつ、溝２１にペースト７０を溜めるように、ペースト７０の塗布を行う。

具体的には、溝２１内のペースト７０と金属導体３０の端面３１に位置するペースト７０とが、連続的につながった状態となるようにする。そして、金属導体３０にペースト７０が含浸していくと、当該端面３１上、電子部品１０の表面上および相手部材２０の表面上のペースト７０の量は減少していくが、本製造方法によれば、同時に溝２１内のペースト７０が供給されるため、当該ペースト７０の量の減少度合が過多となるのを防止することができる。

つまり、補強樹脂６０となるペースト７０がプライマー５０と同じ樹脂よりなるものである場合、このペースト７０が金属導体３０内部へ含浸することによって、プライマー５０の厚さが狙いの厚さよりも減少してしまうことが懸念される。この狙いの厚さとは、たとえば上記図４にて述べたように、０．２〜３．０μｍである。

このプライマー５０の厚さ減少については、プライマー５０を再度塗布して形成することでも対応が可能であるが、手間がかかってしまう。その点、本製造方法では、ペースト７０の塗布時に溝２１にペースト７０を溜めることで、ペースト７０の量は１回の塗布によって十分な量となるので、当該含浸後のプライマー５０の厚さを十分に確保することができる。

ここで、溝２１の容積は、金属導体３０に含浸するペースト７０の量以上であることが望ましい。また、溝２１の形状としては、溝２１内のペースト７０が金属導体３０の端面３１側の方に集まりやすくすることが望ましい。

具体的には、Ｖ字状の溝２１において、図１０（ｂ）中の仮想角度Ａを仮想角度Ｂよりも小さいものとする。つまり、金属導体３０の端面側に第１の傾斜面、この第１の傾斜面に対向する第２の傾斜面によって形成されるＶ字状の溝２１において、第２の傾斜面の方を急傾斜とすればよい。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、電子装置は、電子部品１０、相手部材２０および金属導体３０の端面が、プライマー５０を介してモールド樹脂４０により封止されていたが、プライマー５０を介さなくても電子部品１０および相手部材３０とモールド樹脂４０との密着性が確保できるならば、プライマー５０は、金属導体３０の端面３１のみに存在し、電子部品１０および相手部材２０の表面には存在していなくてもよい。

また、電子装置としては、電子部品１０、相手部材２０、金属導体３０および補強樹脂６０を有するものであればよく、たとえば上記図１の構成において、モールド樹脂４０が省略されたものであってもよい。

このモールド樹脂４０が省略された構成の場合、プライマー５０については上記図１の状態で存在していてもよいし、プライマー５０も省略された構成であってもよい。また、この場合、補強樹脂６０は、金属導体３０の補強機能を有するものであれば、金属導体３０よりもプライマー５０との密着強度が高い樹脂である必要はない。

１０ 電子部品
２０ 相手部材
２１ 溝
３０ 金属導体
３１ 金属導体の端面
３２ 金属粒子
３３ 空孔
４０ モールド樹脂
５０ プライマー
６０ 補強樹脂
７０ ペースト

Claims (6)

1. 電子部品（１０）と、
   前記電子部品（１０）と機械的に接続される相手部材（２０）と、
   前記電子部品（１０）および前記相手部材（２０）の間に介在し当該両者（１０、２０）を機械的に接続するものであって空孔（３３）を有するポーラス状をなす貴金属よりなる金属導体（３０）と、を備え、
   前記金属導体（３０）は、その端面（３１）が前記電子部品（１０）および前記相手部材（２０）の間隙の端部より露出しており、
   前記電子部品（１０）、前記相手部材（２０）および前記金属導体（３０）の端面（３１）はモールド樹脂（４０）により封止されており、
   さらに、前記金属導体（３０）の端面（３１）と前記モールド樹脂（４０）との間には、前記金属導体（３０）の端面（３１）と前記モールド樹脂（４０）との密着性を確保するためのプライマー（５０）が介在しており、
   前記金属導体（３０）の端面（３１）側から内部に向かって、前記金属導体（３０）よりも前記プライマー（５０）との密着強度が高い樹脂よりなり前記金属導体（３０）を機械的に補強する補強樹脂（６０）が、前記金属導体（３０）の空孔（３３）に含浸されている電子装置であって、
   前記プライマー（５０）と前記補強樹脂（６０）とは同じ樹脂よりなり、
   前記補強樹脂（６０）の含浸前の状態における前記金属導体（３０）は、その任意の断面において、前記金属導体（３０）を構成する金属粒子（３２）の最長部の寸法を金属粒子径、前記金属導体（３０）中の空孔（３３）の最長部の寸法を空孔径、当該断面の全面積に対する前記空孔の面積の占める割合を空孔率としたとき、前記金属粒子径が０．１〜３０μｍ、前記空孔径が０．１〜５０μｍ、前記空孔率が５〜４０％となっているものであり、
   前記補強樹脂（６０）が含浸された状態における前記金属導体（３０）においては、前記金属粒子（３２）は、厚さ２０ｎｍ〜５μｍの前記補強樹脂（６０）で被覆されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記金属導体（３０）はＡｇよりなり、
   前記プライマー（５０）および前記補強樹脂（６０）はポリイミドよりなり、
   前記補強樹脂（６０）における前記金属導体（３０）の端面（３１）から内部に向かって含浸されている部分の深さを含浸深さとしたとき、この含浸深さが３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記金属導体（３０）の端面（３１）上における前記プライマー（５０）の厚さは、０．２〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記モールド樹脂（４０）のヤング率は、前記電子部品（１０）のヤング率の１／２〜２倍であり、
   前記補強樹脂（６０）のヤング率は、前記モールド樹脂（４０）のヤング率の１／１００〜１／１０倍であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置。
5. 電子部品（１０）と前記電子部品（１０）と機械的に接続される相手部材（２０）とを、空孔（３３）を有するポーラス状をなす貴金属よりなる金属導体（３０）を介して機械的に接続し、
   続いて、前記電子部品（１０）および前記相手部材（２０）の間隙の端部より露出する前記金属導体（３０）の端面（３１）に、樹脂（６０）とこの樹脂を希釈する希釈剤とよりなるペースト（７０）を塗布し、
   その後、前記金属導体（３０）の周囲の雰囲気を、大気圧未満であって且つ前記希釈剤の蒸気圧以下まで減圧することにより、前記金属導体（３０）の空孔（３３）に前記ペースト（７０）を侵入させつつ前記空孔（３３）内の前記希釈剤を蒸発させて除去して、前記金属導体（３０）の端面（３１）側から内部に向かって、前記樹脂（６０）が前記空孔（３３）に含浸された状態としつつ、
   前記金属導体（３３）において、前記樹脂（６０）よりも内部側を前記樹脂（６０）で封止して、前記樹脂（６０）よりも内部側を前記金属導体（６０）の外側よりも低圧とし、前記金属導体（６０）の外側から内部側に向かって圧縮応力がかかる状態とすることを特徴とする電子装置の製造方法。
6. 前記相手部材（２０）のうち前記金属導体（３０）の端面（３１）の外側に位置する部位に、前記ペースト（７０）を溜める溝（２１）を形成しておき、その後、前記溝（２１）に前記ペースト（７０）を溜めるように、前記ペースト（７０）の塗布を行うことを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。