JP2014027095A - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と電子部品との間に介在して、基板と電子部品とを接合する金属焼結体を備える電子装置において、金属焼結体の空孔を、樹脂で隙間なく充填するにあたって、樹脂の含浸を均一且つ短時間に行えるようにする。
【解決手段】基板１０のうち金属焼結体３０が配置される部位に、貫通孔１３を開ける孔開け工程と、貫通孔１３を有する基板１０の一面１１上にペーストを配置するペースト配置工程と、基板１０の一面１１上にてペーストの上に電子部品２０を搭載する部品搭載工程と、その後、ペーストを加熱して焼成することにより金属焼結体３０を形成する焼成工程と、金属焼結体３０の周りに液状の樹脂４０を配置し、基板１０の他面１２側から貫通孔１３を介して吸引を行うことにより、液状の樹脂４０を金属焼結体３０中に含浸させる含浸工程と、金属焼結体３０中に含浸された液状の樹脂４０を固化させる樹脂固化工程と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板と電子部品との間に介在して、基板と電子部品とを接合する接合材としての金属焼結体を備える電子装置、および、そのような金属焼結体を備える電子装置の製造方法に関する。

この種の電子装置としては、一面と他面とが表裏の関係にある基板と、基板の一面上に搭載された電子部品と、基板と電子部品との間に介在する金属焼結体と、を備えたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、金属焼結体は、Ａｇ等の金属微粒子を焼結してなるもので、基板と電子部品とを機械的、場合によっては電気的にも接合する接合材である。また、金属焼結体は基板と電子部品とを熱伝導可能に接続するものであり、金属焼結体を介して電子部品の熱が基板側へ放熱されるようになっている。

このような電子装置は、金属焼結体を構成する金属微粒子を含むペーストを、基板の一面上に配置し、そのペーストの上に電子部品を搭載した後、ペーストを加熱して焼成することにより金属焼結体を形成することにより、製造される。

このような金属焼結体は、被着体である基板および電子部品の金属電極と金属微粒子とが焼結し、また、金属微粒子同士でも焼結パスを作るため、界面抵抗が小さく、また、高いバルク熱伝導率が期待できる。また、融点が高いＡｇなどを金属微粒子に用いた場合は高耐熱が期待でき、例えば２次実装工程で再溶融しないなどの利点がある。

しかし、この金属焼結体は、材料形態や硬化条件などによって、空孔をもつポーラスな焼結構造になる。この場合、冷熱サイクル時に金属焼結体に大きな応力が集中し、クラックが発生しやすくなるなど、冷熱サイクル信頼性が低いという問題がある。

しかしながら、金属焼結体を、空孔の無いバルク構造とするには、加熱硬化時に高圧力や高温が必要となり加工が難しい。また、金属焼結体をポーラス構造とした場合には、高温時に焼結が進行して構造変化してしまうなど、構造の制御が困難になるという問題もある。

一方で、特許文献２には、溶剤型の導電性接着剤を介して半導体素子と基板とを接合した構成において、当該導電性接着剤による接合部の信頼性を確保するために、ポーラスな導電性接着剤中に、液状の樹脂を含浸させたものが提案されている。

これを上記金属焼結体に応用すれば、ポーラスな金属焼結体の形成後、液状の樹脂を金属焼結体の周りから金属焼結体中に含浸させ、この含浸された樹脂を固化させることにより、焼結パスを有し且つ樹脂が充填された金属焼結体が形成される。そして、高熱伝導性と高信頼性を両立させることが可能となる。

特開２００８−１５３４７０号公報 特開平１１−３５４５７５号公報

しかしながら、金属焼結体は、もともと、基板と電子部品との間の狭い間隔に形成されたものであり、且つ、金属焼結体の空孔も微小なものであるから、液状の樹脂を金属焼結体の全体に、均一且つ短時間で含浸させることは困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板と電子部品との間に介在して、基板と電子部品とを接合する金属焼結体を備える電子装置において、金属焼結体の空孔を、樹脂で隙間なく充填するにあたって、金属焼結体への樹脂の含浸を均一且つ短時間に行え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、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある基板（１０）と、基板の一面上に搭載された電子部品（２０）と、金属微粒子を焼結させてなり、基板と電子部品との間に介在し、基板と電子部品とを接合する金属焼結体（３０）と、を備える電子装置の製造方法において、
基板、電子部品、および、金属焼結体を構成する金属微粒子を含むペーストを用意する用意工程と、基板のうち金属焼結体（３０）が配置される部位に、基板の一面から他面に貫通する貫通孔（１３）を開ける孔開け工程と、貫通孔を有する基板の一面上にペーストを配置するペースト配置工程と、基板の一面上にてペーストの上に電子部品を搭載する部品搭載工程と、部品搭載工程の後、ペーストを加熱して焼成することにより金属焼結体を形成する焼成工程と、金属焼結体の周りに液状の樹脂（４０）を配置し、基板の他面側から貫通孔を介して吸引を行うことにより、液状の樹脂を金属焼結体中に含浸させる含浸工程と、金属焼結体中に含浸された液状の樹脂を固化させる樹脂固化工程と、を備えることを特徴とする。

それによれば、基板の貫通孔から吸引を行った状態で、金属焼結体に液状の樹脂を含浸させるので、金属焼結体内の全体にて隙間の無い含浸が実現されると共に、当該含浸の速度も速くなる。よって、本発明によれば、金属焼結体の空孔を、樹脂で隙間なく充填するにあたって、金属焼結体への樹脂の含浸を均一且つ短時間に行うことができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の電子装置の製造方法において、貫通孔を閉塞するように、閉塞部材（５０）を基板に取り付けた状態にて、ペースト配置工程、部品搭載工程および焼成工程を行った後、基板から閉塞部材を取り外し、含浸工程を行うことが好ましい。

ペーストの粘性と貫通孔の開口サイズとの関係から、貫通孔が開いていてもペーストが貫通孔から漏れ出さないようにできるが、本発明のように、閉塞部材を用いれば、貫通孔の開口サイズが大きくても上記ペーストの漏れを防止でき、大きな開口サイズで吸引しやすい貫通孔とすることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、貫通孔は、基板のうち金属焼結体の中央に相当する部位に設けることを特徴とする。それによれば、貫通孔による吸引の流れが、金属焼結体の外側から金属焼結体の中心に向かう流れとなるので、液状の樹脂を金属焼結体の全体に隙間なく含浸させやすい。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置の製造方法において、基板の一面、電子部品および金属焼結体は、モールド樹脂で封止されるものであり、液状の樹脂として、基板の一面、電子部品および金属焼結体と、モールド樹脂との密着性を向上させる密着付与剤を用いて、含浸工程および樹脂固化工程を行い、含浸工程および樹脂固化工程の後、基板の一面、電子部品および金属焼結体を、モールド樹脂で封止するモールド工程を行うことを特徴とする。それによれば、密着付与剤を含浸工程における樹脂として兼用することができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置の製造方法において、基板の一面、電子部品および金属焼結体は、モールド樹脂で封止されるものであって、モールド樹脂が液状の樹脂を兼用するものであり、焼成工程の後、含浸工程では、貫通孔を介した吸引を行いつつ、基板の一面、電子部品および金属焼結体を、液状のモールド樹脂で封止することにより、液状のモールド樹脂を金属焼結体中に含浸させるようにし、樹脂固化工程では、液状のモールド樹脂を固化させることを特徴とする。

それによれば、モールド樹脂によるモールド工程の中で、含浸工程および樹脂固化工程を行うことができ、工程の簡素化につながる。

請求項６に記載の発明では、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある基板（１０）と、基板の一面上に搭載された電子部品（２０）と、金属微粒子を焼結させてなり、基板と電子部品との間に介在し、基板と電子部品とを接合する金属焼結体（３０）と、を備え、基板のうち金属焼結体（３０）が配置される部位に、基板の一面から他面に貫通する貫通孔（１３）が設けられており、金属焼結体中の空孔には、固化された樹脂（４０）が充填されていることを特徴とする。

本発明の電子装置は、請求項１の製造方法により適切に製造し得るものであり、金属焼結体の空孔を、樹脂で隙間なく充填するにあたって、樹脂の含浸を均一且つ短時間に行うのに適した構成を実現できる。

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。

（ａ）は、本発明の実施形態にかかる電子装置の概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の上視概略平面図である。 （ａ）は、上記実施形態にかかる基板の概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の上視概略平面図である。 上記実施形態にかか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、以下の各図相互において、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。

本実施形態の電子装置は、大きくは、基板１０上に、接合材としての金属焼結体３０を介して電子部品２０を電気的および機械的に接続してなる。

基板１０は、一面１１と他面１２とが表裏の関係にある板材よりなる。この基板１０としては、一面１１上に金属焼結体３０を介して電子部品２０を搭載し接合するものであればよく、リードフレームや、セラミック基板やプリント基板などの配線基板や、筺体等が挙げられる。

ここでは、基板１０は、Ｃｕよりなる板状の基部１０ａと基部１０ａの一方の板面に設けられた基板電極１０ｂとよりなるリードフレームとして構成されている。ここで、基板電極１０ｂの表面が基板１０の一面１１とされており、基板電極１０ｂとは反対側の基部１０ａの板面が、基板１０の他面１２とされている。

ここで、基板電極１０ｂは、金属焼結体３０を構成する金属粒子との接合性に優れた金属よりなるものであり、たとえば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ等のめっきにより構成されたものにできる。

電子部品２０は、基板１０の一面１１上、つまり基板電極１０ｂ上に搭載されている。電子部品２０としては、基板１０に搭載可能なもの、たとえば表面実装部品等であればよい。典型的に、電子部品２０としては、シリコン半導体等よりなる半導体チップが挙げられ、たとえばＩＣチップやパワー素子等が挙げられる。

この電子部品２０は、基部２０ａと基部２０ａ上に形成された部品電極２０ｂとにより構成されている。部品電極２１は、電子部品２０における基板１０の一面１１に対向する部位、すなわち金属焼結体３０に接触し接合される部位として構成されている。

たとえば、電子部品２０の基部２０ａはシリコン半導体等よりなり、部品電極２０ｂは、金属焼結体３０を構成する金属粒子との接合性に優れた金属よりなる。たとえば、部品電極２０ｂとしては、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ等のめっきにより構成されたものが挙げられる。

基板１０と電子部品２０との間に介在する金属焼結体３０は、金属微粒子を焼結させてなるもので、この金属焼結体３０により基板１０と電子部品３０とが接合されている。この金属焼結体３０を構成する金属微粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等よりなる。当該金属微粒子は、たとえばサブミクロンかそれ以下の大きさであり、粒子形状は、特に限定するものではないが、たとえば球状、棒状、フレーク状等である。

この金属焼結体３０は、アルコール系の有機溶剤等よりなる溶媒に上記金属微粒子を含有させたペーストを、基板１０の一面１１に塗布し、これを焼成することにより形成される。この焼成により、上記溶媒が揮発するとともに、金属微粒子が焼結する。こうして、焼結された金属焼結体３０は、空孔を有するポーラス構造となる。

本電子装置においては、さらに、金属焼結体３０中の空孔には、固化された樹脂４０が充填されている。この樹脂４０は、溶媒に溶解した状態、または、溶融状態とされることで液状とされた当該樹脂４０を、金属焼結体３０に含浸させ、これを固化させることにより形成されたものである。

この樹脂４０としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは、シリコーン樹脂等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂の場合は、樹脂固化は加熱および冷却等による硬化を行うものであり、熱可塑性樹脂の場合は、冷却等により樹脂固化を行うものである。

なお、このように、電子部品２０と基板１０とは、金属焼結体３０を介して電気的および機械的に接続されているが、さらに、電子部品２０は、図示しない周囲の端子等に対してワイヤボンディングなどで接続されていてもよい。

そして、本電子装置においては、さらに、基板１０のうち金属焼結体３０が配置される部位に、基板１０の一面１１から他面１２に貫通する貫通孔１３が設けられている。ここでは、図１に示されるように、貫通孔１３は、基板１０のうち金属焼結体３０の中央に相当する部位に１個設けられたものである。

この貫通孔１３は、基板１０における基部１０ａおよび金属電極１０ｂを厚さ方向に貫通するもので、たとえばドリルによる孔開け加工やエッチング加工等により形成される。また、貫通孔１３の開口形状としては、図１に示される円形状のもの以外にも、角形状等であってもよい。

次に、本実施形態の電子装置の製造方法について、図２、図３を参照して述べる。まず、基板１０、電子部品２０、および、金属焼結体３０を構成する金属微粒子を含むペーストを用意する（用意工程）。

ここで、図２に示されるように、用意された基板１０について、当該基板１０のうち金属焼結体３０が配置される部位に、基板１０の一面１１から他面１２に貫通する貫通孔１３を開ける（孔開け工程）。この孔開けは、上述のように、ドリル加工やエッチング加工等により行うが、基板１０の形成工程の一部として行ってもよいし、基板１０の形成後に別工程として行ってもよい。

次に、本実施形態の製造方法では、この用意工程および孔開け工程の後に、閉塞部材取り付け工程を行う。この工程では、図３（ａ）に示されるように、貫通孔１３を閉塞するように、閉塞部材５０を基板１０に取り付けた状態とする。

ここで、閉塞部材５０は、たとえば栓であり、基板１０の他面１２側から貫通孔１３に圧入またはネジ結合するように挿入されて、貫通孔１３を密封するものである。この閉塞部材５０は、たとえば樹脂、セラミック、金属等よりなるが、金属の場合には、金属焼結体３０の金属微粒子と焼結しない材料、たとえば卑金属等が望ましい。

また、この閉塞部材５０は、後述するように、焼成工程後に基板１０から引っ張り出すことで取り外すものであるが、その引っ張りにおける掴み所を確保するために、図３（ａ）に示されるように、基板１０に取り付けられた状態では、閉塞部材５０の一部が基板１０の他面１２から突出していることが望ましい。

次に、この貫通孔１３を有するとともに貫通孔１３が閉塞部材５０で閉塞された基板１０に対し、当該基板１０の一面１１上に上記ペーストを配置する（ペースト配置工程）。このペーストは、上述の如くアルコール系の有機溶剤等よりなる溶媒に上記金属微粒子が分散されてなるもので、印刷やディスペンス等で塗布することにより基板電極１０ｂ上に配置される。

次に、マウンター等を用いて、基板１０の一面１１上にて上記ペーストの上に電子部品２０を搭載する（部品搭載工程）。そして、この部品搭載工程の後、上記ペーストを加熱して焼成することにより金属焼結体３０を形成する（焼成工程）。

この焼成工程では、具体的に、上記ペーストを加熱、場合によっては加圧しながら加熱する。それにより、上記ペースト中の溶媒が揮発するとともに、当該溶媒中に分散していた金属微粒子同士間、金属微粒子と部品電極２０ｂ間、金属微粒子と基板電極１０ｂ間で焼結がなされ、空孔を有するポーラス構造の金属焼結体３０ができあがる。ここまでの状態が図３（ａ）に示される。

こうして、ペースト配置工程、部品搭載工程および焼成工程を行った後、図３（ｂ）に示されるように、基板１０から閉塞部材５９を取り外し（閉塞部材取り外し工程）、次に含浸工程を行う。

ここで、閉塞部材５０の取り外しは、引き抜きやネジ結合の解除等により、貫通孔１３から閉塞部材５０を引っ張り出すことで行う。この閉塞部材５０の取り外しにより、貫通孔１３が開口し、貫通孔１３を介して、基板１０一面１１側の金属焼結体３０と基板１０の他面１２側とが連通する。

そして、含浸工程では、金属焼結体３０の周りに液状の樹脂４０を配置し、この状態で、基板１０の他面１２側から貫通孔１３を介して吸引を行うことにより、液状の樹脂４０を金属焼結体３０中に含浸させる。

ここで、液状の樹脂４０は、上記図１において金属焼結体３０中の空孔に充填された樹脂４０が液状とされたものである。具体的には、液状の樹脂４０は、上述のように、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは、シリコーン樹脂等の熱可塑性樹脂などよりなるもので、有機溶媒等に溶解した状態、または、溶融状態とされることにより液状とされたものである。

この液状の樹脂４０の配置は、たとえば次のようにして行う。図３（ｂ）に示されるように、電子部品２０が接合された基板１０を、吸着治具Ｋ１の上に搭載し、吸着治具Ｋ１に支持させる。その後、ディスペンス等により金属焼結体３０の外面に、液状の樹脂４０を塗布して配置する。

また、この吸着治具Ｋには、貫通孔１３に対応する位置に吸引用の穴Ｋ２が設けられており、この穴Ｋ２を介して真空ポンプなどにより吸引がなされるようになっている。そして、液状の樹脂４０を配置した状態で、基板１０の他面１２側から貫通孔１３を介して吸引を行うと、金属焼結体３０の外面から内部に向かって吸引力が作用する。

液状の樹脂４０は、表面張力等に起因する浸透力により、ポーラス構造である金属焼結体３０中に含浸されていくが、さらに、上記吸引力によって、液状の樹脂４０の含浸が大幅に促進される。そして、図３（ｃ）に示されるように、金属焼結体３０の全体において、空孔が液状の樹脂４０で充填された状態になった後、吸引を停止する。ここまでが含浸工程である。

その後は、金属焼結体３０中に含浸された液状の樹脂４０を固化させる（樹脂固化工程）。ここで、液状の樹脂４０が熱硬化性樹脂の場合は、加熱硬化または冷却等による固化を行い、熱可塑性樹脂の場合は、冷却等による固化を行う。こうして、本実施形態の電子装置ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、基板１０の貫通孔１３から吸引を行った状態で、金属焼結体３０に液状の樹脂４０を含浸させるので、金属焼結体３０内の全体にて隙間の無い含浸が実現される。それとともに、当該吸引力によって液状の樹脂４０の含浸速度も速くなる。

よって、本実施形態によれば、金属焼結体３０の空孔を、樹脂４０で隙間なく充填するにあたって、金属焼結体３０への樹脂４０の含浸を、均一且つ短時間に行うことができる。そして、金属焼結体３０全体にて、実質的に隙間なく樹脂４０が充填された構成を、効率よく製造することが可能となる。

また、本電子装置によれば、金属焼結体３０は、被着体１０、２０や金属微粒子の間で焼結パスを形成しているため、高いバルク熱伝導率と低い界面抵抗を達成できる。また、金属焼結体３０の空孔に充填された樹脂４０が、応力緩和機能を発揮するため、焼結部の応力集中が低減する。

さらに、金属微粒子間には樹脂４０が介在するため、高温時の焼結進行による焼結構造の変化が抑制される。このように本電子装置によれば、金属焼結体３０による接合構造について、高熱伝導性と高信頼性とが同時に達成できる。

また、本実施形態では、閉塞部材５０で貫通孔１３を閉塞した状態にて、ペースト配置工程、部品搭載工程および焼成工程を行い、その後、基板１０から閉塞部材５０を取り外し、その後、含浸工程を行うようにしている。

このように、閉塞部材５０を用いれば、貫通孔１３の開口サイズが大きいものであっても、貫通孔１３からの上記ペーストの漏れを防止でき、結果、貫通孔１３を大きな開口サイズで吸引しやすいものにできる。そのため、含浸工程における吸引力を十分に確保することができ、液状の樹脂４０が金属焼結体３０の全体に隙間なく含浸しやすくなるという利点がある。

また、本実施形態では、貫通孔１３を、基板１０のうち金属焼結体３０の中央に相当する部位に設けるようにしているため、貫通孔１３による吸引の流れが、金属焼結体３０の外側から金属焼結体３０の中心に向かう流れとなる。

つまり、貫通孔１３が基板１０のうち金属焼結体３０の周辺部に相当する部位に位置する場合に比べて、金属焼結体３０の全体において、液状の樹脂４０が金属焼結体３０の外郭から貫通孔１３まで均一に到達しやすくなる。そのため、液状の樹脂４０を金属焼結体３０の全体に隙間なく含浸させやすくなる。

また、本実施形態の電子装置においては、図１に示される基板１０の一面１１、電子部品２０および金属焼結体３０を、更に図示しないモールド樹脂で封止する構成を採用してもよい。この場合、当該モールド樹脂や、被封止部材１０、２０、３０とモールド樹脂との密着性を向上させるポリイミド等の密着性付与剤を、液状の樹脂４０として兼用させ、これらを金属焼結体３０に含浸させるようにしてもよい。

まず、密着付与剤を液状の樹脂４０に用いた製造方法の例を述べる。この密着付与剤は、モールド樹脂で被封止部材１０、２０、３０を封止する前に、被封止部材１０、２０、３０の表面に配置するものであり、たとえば、ポリエーテルアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂よりなる。

そこで、この場合には、用意工程、孔開け工程、ペースト配置工程、部品搭載工程、焼成工程まで行い、その後、液状の樹脂４０として密着付与剤を用いて、含浸工程および樹脂固化工程を行う。

含浸工程では、密着付与剤となる上記ＰＡＩ等の樹脂を、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）やアセトンなどの溶媒に希釈することで、液状の樹脂４０として用いる。そして、被封止部材１０、２０、３０の表面に配置された密着付与剤のうち、金属焼結体３０の表面に配置されたものは、吸引によって含浸が行われる。

そして、樹脂固化工程では、加熱等により溶媒を揮発させ、密着付与剤となる樹脂を硬化させる。こうして、含浸工程および樹脂固化工程を行った後、密着付与剤で表面が被覆された被封止部材１０、２０、３０を、上記モールド樹脂で封止するモールド工程を行う。これにより、本例の電子装置ができあがる。

本例の製造方法によれば、密着付与剤を含浸工程における樹脂４０として兼用することができ、また、金属焼結体３０の表面に密着付与剤が存在した状態で、モールド工程が行われるから、金属焼結体３０とモールド樹脂との密着性も向上する。

次に、上記モールド樹脂を液状の樹脂４０に用いた製造方法の例を述べる。このモールド樹脂としては、たとえばナフタレン型エポキシ樹脂を用いる。そして、この場合には、用意工程、孔開け工程、ペースト配置工程、部品搭載工程、焼成工程まで行い、その後、上記モールド樹脂で被封止部材１０、２０、３０を封止するモールド工程において、含浸工程および樹脂固化工程を同時に行う。

つまり、含浸工程では、貫通孔１３を介した吸引を行いつつ、被封止部材１０、２０、３０を、液状のモールド樹脂で封止することにより、液状のモールド樹脂を金属焼結体３０中に含浸させる。

たとえばトランスファーモールド法によるモールド工程の場合、含浸工程では、金属焼結体３０を介して電子部品２０が接合された基板１０を、図示しない成型用の金型に投入する。このとき、当該金型としては、基板１０の他面１２に接触する部分（たとえば下型）のうち貫通孔１３に対応する位置に、吸引用の穴が設けられたものを用いる。

そして、当該金型の穴から基板１０の貫通孔１３を介して吸引を行いながら、溶融した液状のモールド樹脂を、当該金型内に注入して充填する。これにより、被封止部材１０、２０、３０が、溶融した液状のモールド樹脂で封止されるとともに、当該液状のモールド樹脂が金属焼結体３０中に含浸する。

この含浸工程の後、液状のモールド樹脂を加熱硬化または冷却等により固化させる。つまり、基板１０の一面１１、電子部品２０および金属焼結体３０を封止する液状のモールド樹脂とともに、金属焼結体３０中に含浸された液状のモールド樹脂も固化させる。その後は、上記金型からワークを取り出せば、本例の電子装置ができあがる。

本例の製造方法によれば、被封止部材１０、２０、３０がモールド樹脂で封止されるものである場合、当該モールド樹脂を液状の樹脂として兼用することにより、含浸工程および樹脂固化工程がモールド工程を兼ねたものとなる。つまり、本例によれば、モールド樹脂によるモールド工程の中で、含浸工程および樹脂固化工程を行うことができ、工程の簡素化につながる。

次に、本実施形態について、以下の実施例１、比較例１、比較例２を参照して、より具体的に述べる。

（実施例１）
基部１０ａがＣｕ、基板電極１０ｂがＮｉめっき／Ａｇめっきよりなり、さらに貫通孔１３を有する基板としてのリードフレーム１０を用い、このリードフレーム１０の当該基板電極１０ｂ上に、金属焼結体３０となる金属微粒子を含有するペーストを塗布し、その上に、電子部品としての半導体チップ２０を搭載した。

この半導体チップ２０は、５ｍｍ角のＳｉよりなる基部２０ａに、Ｔｉめっき／Ｎｉめっき／Ａｕめっきよりなる部品電極２０ｂを設けたものである。また、ペーストの金属微粒子はＡｇよりなるものとした。

次に、大気下にて、２００℃、６０分間、加圧なしで加熱硬化することにより、焼成工程を行い、空孔をもつポーラス構造をなす接合材としての金属焼結体３０を形成し、リードフレーム１０と半導体チップ２０とを接合させた。ここで、金属焼結体３０の厚みは５０ｕｍとした。この金属焼結体３０においては、Ａｇの金属微粒子同士間、金属微粒子と基板電極１０ｂのＡｇめっき間、金属微粒子と部品電極２０ｂのＡｕめっき間で、焼結が行われた。

次に、液状の樹脂４０として、密着付与剤としてのポリアミドをＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）で希釈したものを用い、これを金属焼結体３０の外面に塗布し、続いて、貫通孔１３を介して吸引を行うことにより、金属焼結体３０中に密着付与剤を含浸させた（含浸工程）。その後、密着付与剤を乾燥、加熱硬化により固化させた（樹脂固化工程）。こうして、実施例１の電子装置を作製した。

（比較例１）
上記実施例１と同様の、リードフレーム１０、半導体チップ２０、金属焼結体となるペーストを用い、含浸工程および樹脂固化工程を行わないこと以外は、上記実施例１と同様の工程を行い、比較例１の電子装置を作製した。つまり、この比較例１の電子装置は、上記図１において金属焼結体３０に充填される樹脂４０が省略された構成のものである。

（比較例２）
上記実施例１と同様の、リードフレーム１０、半導体チップ２０を用い、金属焼結体３０の代わりに、接合材としてＡｇフィラー接触型の樹脂入り接着剤であるＡｇペーストを用いた。Ａｇペーストは、大気下にて、１５０℃、１５分間、加圧なしで硬化させ、これにより、リードフレーム１０と半導体チップ２０とを接合させた。この場合も、当該接着剤の厚みは５０ｕｍとした。これにより、比較例２の電子装置を作製した。

そして、上記実施例１、比較例１、２について、各接合材のバルク熱伝導率を測定した。その結果、上記実施例１、比較例１は、熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ以上とはんだ以上の非常に高い熱伝導率を示した。一方、比較例２は、１Ｗ／ｍＫとはんだ以下であった。また、実施例１、比較例１は比較例２よりも接合材と被着体間で太い焼結パスを形成しているため、界面熱抵抗も小さいと考えられ、高放熱が期待できる。

また、上記実施例１、比較例１、２について、各接合材の信頼性を評価した。−４０℃を５分間、１５０℃を５分間とする液層冷熱サイクル試験を実施した。１０００サイクル後の断面精査（ＳＥＭ観察等による）の結果、実施例１と比較例２はクラックが発生しなかった。しかし、比較例１は接合部にクラックが発生した。

また、１５０℃、１５００時間の高温放置試験を実施したところ、比較例１では、初期と比較して焼結進行が観察されたが、実施例１と比較例２では、金属微粒子間の空孔が樹脂４０で埋められているので、金属微粒子同士の焼結進行が見られなかった。上記した実施例１および比較例１、２の評価結果から、金属焼結体３０の空孔に樹脂４０を含浸させると、２００Ｗ／ｍＫ以上の高いバルク熱伝導率を示し、かつ高い信頼性を示すことが確認された。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、貫通孔１３は、基板１０のうち金属焼結体３０の中央に相当する部位に１個設けられたものであったが、基板１０のうち金属焼結体３０の中央に相当する部位に設けられた複数個の集合体よりなるものであってもよい。

また、基板１０における貫通孔１３の位置については、金属焼結体３０の設置領域内にあれば、金属焼結体３０の中央に限定するものではなく、金属焼結体３０の周辺部に位置するものであってもよい。

また、貫通孔１３の数も１個でも複数個でもよいが、複数個の貫通孔１３とする場合、それぞれの貫通孔１３のサイズや形状が同一であってもよいし、互いに相違するものであってもよい。

また、上記含浸工程において、金属焼結体３０中に含浸していった液状の樹脂４０が、貫通孔１３内、さらには、貫通孔１３から基板１０の他面１２側に漏れ出すことが無いことが望ましいが、電子装置の特性や見栄え等に影響が無い程度であれば、当該漏れ出しは多少発生してもかまわない。

また、上記製造方法において、用意工程および孔開け工程を行った後に、閉塞部材５０を基板１０に取り付けずに貫通孔１３を開口させたまま、ペースト配置工程、部品搭載工程、焼成工程、含浸工程を行ってもよい。この場合でも、たとえばペーストを高粘性とし、貫通孔１３の開口サイズを調整して、ペーストが貫通孔１３から漏れ出さないようにすればよい。

また、基板１０における基板電極１０ｂ、および、電子部品２０における部品電極２０ｂは、金属焼結体３０との接合性、具体的には金属微粒子との焼結性を確保するために設けられたものであるが、基板１０の基部１０ａ自体および電子部品２０の基部２０ａ自体が、当該焼結性に優れたものであるならば、これら電極１０ｂ、２０ｂは、省略されたものであってもかまわない。

また、上記した各実施形態同士の組み合わせ以外にも、上記各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよく、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。

１０ 基板
１１ 基板の一面
１２ 基板の他面
１３ 基板の貫通孔
２０ 電子部品
３０ 金属焼結体
４０ 樹脂
５０ 閉塞部材

Claims (7)

1. 一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある基板（１０）と、
   前記基板の一面上に搭載された電子部品（２０）と、
   金属微粒子を焼結させてなり、前記基板と前記電子部品との間に介在し、前記基板と前記電子部品とを接合する金属焼結体（３０）と、を備える電子装置の製造方法において、
   前記基板、前記電子部品、および、前記金属焼結体を構成する前記金属微粒子を含むペーストを用意する用意工程と、
   前記基板のうち前記金属焼結体（３０）が配置される部位に、前記基板の一面から他面に貫通する貫通孔（１３）を開ける孔開け工程と、
   前記貫通孔を有する前記基板の一面上に前記ペーストを配置するペースト配置工程と、
   前記基板の一面上にて前記ペーストの上に前記電子部品を搭載する部品搭載工程と、
   前記部品搭載工程の後、前記ペーストを加熱して焼成することにより前記金属焼結体を形成する焼成工程と、
   前記金属焼結体の周りに液状の樹脂（４０）を配置し、前記基板の他面側から前記貫通孔を介して吸引を行うことにより、前記液状の樹脂を前記金属焼結体中に含浸させる含浸工程と、
   前記金属焼結体中に含浸された前記液状の樹脂を固化させる樹脂固化工程と、を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
2. 前記貫通孔を閉塞するように、閉塞部材（５０）を前記基板に取り付けた状態にて、前記ペースト配置工程、前記部品搭載工程および前記焼成工程を行った後、前記基板から前記閉塞部材を取り外し、前記含浸工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
3. 前記貫通孔は、前記基板のうち前記金属焼結体の中央に相当する部位に設けることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置の製造方法。
4. 前記基板の一面、前記電子部品および前記金属焼結体は、モールド樹脂で封止されるものであり、
   前記液状の樹脂として、前記基板の一面、前記電子部品および前記金属焼結体と、前記モールド樹脂との密着性を向上させる密着付与剤を用いて、前記含浸工程および前記樹脂固化工程を行い、
   前記含浸工程および前記樹脂固化工程の後、前記基板の一面、前記電子部品および前記金属焼結体を、前記モールド樹脂で封止するモールド工程を行う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の製造方法。
5. 前記基板の一面、前記電子部品および前記金属焼結体は、モールド樹脂で封止されるものであって、前記モールド樹脂が前記液状の樹脂を兼用するものであり、
   前記焼成工程の後、前記含浸工程では、前記貫通孔を介した吸引を行いつつ、前記基板の一面、前記電子部品および前記金属焼結体を、液状の前記モールド樹脂で封止することにより、液状の前記モールド樹脂を前記金属焼結体中に含浸させるようにし、
   前記樹脂固化工程では、液状の前記モールド樹脂を固化させ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の製造方法。
6. 一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある基板（１０）と、
   前記基板の一面上に搭載された電子部品（２０）と、
   金属微粒子を焼結させてなり、前記基板と前記電子部品との間に介在し、前記基板と前記電子部品とを接合する金属焼結体（３０）と、を備え、
   前記基板のうち前記金属焼結体（３０）が配置される部位に、前記基板の一面から他面に貫通する貫通孔（１３）が設けられており、
   前記金属焼結体中の空孔には、固化された樹脂（４０）が充填されていることを特徴とする電子装置。
7. 前記貫通孔は、前記基板のうち前記金属焼結体の中央に相当する部位に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。

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