JP2022021143A - パワーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させる技術を提供する。
【解決手段】パワーモジュール１０は、パワー半導体チップ１と、パワー半導体チップ１を一方の面に設けたＣｕ回路３と、を有する。パワーモジュール１０は、パワー半導体チップ１とＣｕ回路３とをシンタリングペーストにより接合したシンタリング層２と、Ｃｕ回路３の他方の面にＣｕベースプレート５を接合するために設けられる放熱シート４と、を有し、パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４とが積層された第１の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計Ｘ１が０．３０（Ｋ／Ｗ）以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーモジュールに係り、例えばパワー半導体素子と、パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板（伝熱金属層）と、を有すパワーモジュールに関する。

パワー半導体素子を伝熱用の金属回路基板を設けたパワーモジュールの市場が拡大している。そのようなパワーモジュールでは、高い放熱性を実現するために各種の技術が提案されている。例えば、高熱伝導性のフィラーと結晶性ポリマーとを含み、一体成形されたフィン付きヒートシンクおよび基材と、前記基材上に形成され、絶縁性の熱伝導性フィラーと結晶性ポリマーとを含む絶縁層と、前記絶縁層上に形成された金属層とを有し、前記フィン付きヒートシンクおよび基材中の高熱伝導性フィラーの含有率が１５～６５ｖｏｌ％であり、前記絶縁層中の熱伝導性フィラーの含有率が１５～６５ｖｏｌ％であるフィン付きヒートシンク一体回路基板用積層板が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－２８４２１号公報

しかしながら、従来のパワーモジュール構造では、「チップ（パワー半導体素子）／はんだ／ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板／はんだ／放熱フィン」といった積層構造となっていた。チップ（パワー半導体素子）とＤＢＣ基板の接合および、ＤＢＣ基板と放熱フィンの接合には、はんだを使用していた。パワーモジュールが動作した際に、チップ（パワー半導体素子）が発熱するが、上述の構造ではその放熱が十分ではなく、対策の技術が求められていた。

本発明はこの様な状況に鑑みなされたものであって、パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させることを目的とする。

本発明によれば、パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板と、を有するパワーモジュールであって、
前記パワー半導体素子と前記金属回路基板とをシンタリングペーストにより接合した接合層と、
前記金属回路基板の他方の面に放熱部材を接合するために設けられる放熱シートと、
を有し、
前記パワー半導体素子と、前記接合層と、前記金属回路基板と、前記放熱シートとが積層された第１の積層構造において、積層方向（高さ方向）の熱抵抗の合計が０．４０（Ｋ／Ｗ）以下である、
パワーモジュールが提供される。

本発明によれば、パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させる技術を提供できる。

本実施形態のパワーモジュールを模式的に示した断面図である。 実施例および比較例のパワーモジュールの構造例を示した断面図である。 実施例および比較例のパワーモジュールのモデルを示した図である。 実施例および比較例のパワーモジュールのモデルを示した図である。 実施例および比較例の熱分布のシミュレーションにおける熱条件を示した図である。 実施例および比較例の熱分布のシミュレーション結果をパワーモジュールのモデル上に示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。

＜発明の概要＞
＜パワーモジュール１０＞
本実施形態に係るパワーモジュール１０について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るパワーモジュール１０を模式的に示した断面図である。以下では、説明を簡単にするため、パワーモジュール１０の各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う場合がある。ただし、この説明における位置関係は、半導体装置１００の使用時や製造時の位置関係とは無関係である。

パワーモジュール１０は、パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４と、Ｃｕベースプレート５と、リードフレーム６と、封止材７とを有する。

＜パワー半導体チップ１＞
パワー半導体チップ１は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびダイオード等である。パワー半導体チップ１の上面には図示しない電極パターンが形成され、パワー半導体チップ１の下面には図示しない導電パターンが形成されている。
パワー半導体チップ１の下面は、接合層であるシンタリング層２を介してＣｕ回路３の一方の面に接合されている。パワー半導体チップ１の上面の電極パターンは、リードフレーム６に対して電気的に接続されている。

＜シンタリング層２＞
シンタリング層２は、金属粒子が含有されたシンタリングペーストを焼結させ接合層である。シンタリングペーストとしては、銀粒子を含有するＡｇシンタリングペースト、アルミニウム粒子を含有するＡＬシンタリングペースト、銅粒子を含有するＣｕシンタリングペーストのいずれかを用いることができる。

パワー半導体チップ１とＣｕ回路３との間に上記のようなシンタリングペーストを設けて積層し、焼結工程により、パワー半導体チップ１とＣｕ回路３がシンタリング層２により接合される。Ｃｕ回路３とリードフレーム６とがシンタリング層２により接合されている。
シンタリング層２では、金属粒子によるシンタリングネットワーク（金属結合バス）が形成されており、高熱伝導性や低い電気抵抗が実現される。なお、シンタリング層２による接合性の向上の観点から、Ｃｕ回路３やリードフレーム６に、シンタリングペーストに含有される金属によるメッキの表面処理が施されてもよい。具体的には、本実施形態では、Ｃｕ回路３やリードフレーム６の表面にＡｇメッキが施されてもよい。

＜Ｃｕ回路３＞
Ｃｕ回路３は、導電性を有する金属材料で構成された金属回路基板である。Ｃｕ回路３の一方の面（図示で上側の面）に形成された回路パターンに、接合層であるシンタリング層２を介して、パワー半導体チップ１が設けられている。

Ｃｕ回路３は、厚銅（圧延銅）をパターンニングした回路基板であって、例えば厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。Ｃｕ回路３を構成する金属材料には、例えば、厚銅（圧延銅）を好適に用いることができる。これにより、Ｃｕ回路３は、比較的抵抗値が小さくなる。なお、Ｃｕ回路３は、その少なくとも一部がソルダーレジスト層で覆われていてもよい。

Ｃｕ回路３は、例えば、Ｃｕベースプレート５の基部５Ａの上面に放熱シート４を介して積層された金属層（厚銅など）を切削及びエッチングにより所定のパターンに加工することにより形成されたり、または予め所定のパターンに加工された状態で放熱シート４によりＣｕ回路３に貼りつけられる。

Ｃｕ回路３の厚さの下限値は、例えば、０．３ｍｍ以上である。このような数値以上であれば、高電流を要する用途であっても、回路パターンの発熱を抑えることができる。また、回路パターン２０の厚さの上限値は、例えば、５．０ｍｍ以下であり、好ましくは４．０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは３．０ｍｍ以下である。このような数値以下であれば、回路加工性を向上させることができ、また、基板全体としての薄型化を図ることができる。

＜放熱シート４＞
放熱シート４は、Ｃｕ回路３とＣｕベースプレート５の間に配置される。パワー半導体チップ１の熱をＣｕ回路３で受け、さらに、放熱シート４を介して放熱手段であるＣｕベースプレート５に伝熱される。これにより、パワーモジュール１０の絶縁性を保ちつつ、発熱体であるパワー半導体チップ１から生じる熱を、パワーモジュール１０の外部へ効果的に放散させることができる。このため、半導体装置の絶縁信頼性を向上させることが可能となる。

放熱シート４の平面形状は、特に限定されず、Ｃｕ回路３やＣｕベースプレート５の形状に合わせて適宜選択することが可能であるが、たとえば矩形とすることができる。放熱シート４の膜厚は、例えば５０μｍ以上２５０μｍ以下である。これにより、機械的強度や耐熱性の向上を図りつつ、Ｃｕ回路３の熱をより効果的にＣｕベースプレート５へ伝えることができる。さらに、放熱シート４の放熱性と絶縁性のバランスが優れる。放熱シート４の熱伝導率として、特に限定はしないが、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ（１７５℃）以上、より好ましくは１５Ｗ／ｍＫ（１７５℃）以上のものが用いられる。

［放熱シート４の材質］
放熱シート４は、例えば樹脂シートであって、シート用樹脂組成物を用いて形成されている。以下、シート用樹脂組成物について説明する。
本実施形態において、シート用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）、充填剤（Ｂ）、および硬化剤（Ｃ）などを含むことが好ましい。熱硬化性樹脂を含む場合、放熱絶縁シートは、熱硬化性樹脂（Ａ）をＢステージ化したものである。

［熱硬化性樹脂（Ａ）］
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、たとえば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノキシ樹脂、およびアクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂（Ａ）として、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
なかでも、高い絶縁性を有する観点から、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびフェノキシ樹脂であることが好ましい。

エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂（４，４'－（１，３－フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'－（１，４－フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'－シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノール基メタン型ノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂；ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、２官能ないし４官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン型エポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

エポキシ樹脂の中でも、耐熱性および絶縁信頼性をより一層向上できる観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましい。

フェノール樹脂としては、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、およびレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
フェノール樹脂の中でも、フェノールノボラック樹脂であることが好ましい。

熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、シート用樹脂組成物のハンドリング性が向上し、放熱絶縁シートを形成するのが容易となるとともに、放熱絶縁シートの強度が向上する。
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、放熱絶縁シートの線膨張率や弾性率がより一層向上したり、熱伝導性がより一層向上したりする。

［充填剤（Ｂ）］
本実施形態における充填剤（Ｂ）は、放熱絶縁シート熱伝導性を向上させるとともに強度を得る観点から用いられる。

充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性フィラーであることが好ましい。より具体的には、充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性と電気絶縁性とのバランスを図る観点から、たとえば、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および炭化ケイ素等が挙げられる。これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。なかでも、充填剤（Ｂ）は、アルミナ、窒化ホウ素であることが好ましい。

充填剤（Ｂ）の含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、９０質量％以下が好ましく、８０質量％以下がより好ましい。一方、熱伝導性の観点から、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましい。

［硬化剤（Ｃ）］
シート用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂、またはフェノール樹脂を用いる場合、さらに硬化剤（Ｃ）を含むことが好ましい。

硬化剤（Ｃ）としては、硬化触媒（Ｃ－１）およびフェノール系硬化剤（Ｃ－２）から選択される１種以上を用いることができる。
硬化触媒（Ｃ－１）としては、たとえば、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩ）、トリスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩＩ）等の有機金属塩；トリエチルアミン、トリブチルアミン、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等の３級アミン類；２－フェニル－４－メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２，４－ジエチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシイミダゾール、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類；トリフェニルホスフィン、トリ－ｐ－トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、１，２－ビス－（ジフェニルホス
フィノ）エタン等の有機リン化合物；フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等のフェノール化合物；酢酸、安息香酸、サリチル酸、ｐ－トルエンスルホン酸等の有機酸；等、またはこの混合物が挙げられる。硬化触媒（Ｃ－１）として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
硬化触媒（Ｃ－１）の含有量は、特に限定されないが、シート用樹脂組成物全量に対し、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましい。

また、フェノール系硬化剤（Ｃ－２）としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；レゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、フェノール系硬化剤（Ｃ－２）がノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂が好ましい。

フェノール系硬化剤（Ｃ－２）の含有量は、特に限定されないが、シート用樹脂組成物全量に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、３０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。

［カップリング剤（Ｄ）］
シート用樹脂組成物は、カップリング剤（Ｄ）を含んでもよい。カップリング剤（Ｄ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）と充填剤（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。

カップリング剤（Ｄ）としては、特に限定されないが、たとえば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種または２種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。
カップリング剤（Ｄ）の含有量は、特に限定されないが、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましい。

［フェノキシ樹脂（Ｅ）］
さらに、シート用樹脂組成物は、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより放熱絶縁シートの耐屈曲性を向上できる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより、放熱絶縁シートの弾性率を低下させることが可能となり、放熱絶縁シートの応力緩和力を向上させることができる。

また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むと、粘度上昇により、流動性が低減し、ボイド等が発生することを抑制できる。また、放熱絶縁シートを金属部材と密着させて用いる場合などに、金属とシート用樹脂組成物の硬化体との密着性を向上できる。これらの相乗効果により、半導体装置の絶縁信頼性をより一層高めることができる。

フェノキシ樹脂（Ｅ）としては、たとえば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹
脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、およびビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

フェノキシ樹脂（Ｅ）の含有量は、たとえば、シート用樹脂組成物全量に対して、３質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

［その他の成分］
シート用樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、ほかに酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。

＜Ｃｕベースプレート５＞
Ｃｕベースプレート５は、放熱部材の一種であって、銅の板状の基部５Ａと、基部５Ａの下面から一体に延出する複数のフィン部５Ｂを有する。
放熱部材として、Ｃｕベースプレート５の他に、例えばアルミニウムのベースプレートが採用されてもよい。また、パワー半導体チップ１の発熱をＣｕ回路３を介して取得して他に逃がす機能を有すれば、一般的な放熱部材に限らず、他の構成の一部（例えばハウジング）などであってもよい。その場合であっても、放熱シート４が用いられる。

＜リードフレーム６＞
リードフレーム６は、パワー半導体チップ１を支持固定し、また外部配線との電気的接続をするものであって、銅や鉄などの金属素材の薄板をプレス加工やエッチング加工等によって作られた部品である。

＜封止材７＞
封止材７は、例えばモールド樹脂であって、パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４と、Ｃｕベースプレート５と、リードフレーム６とを内部に一体封止している。封止材７として、モールド樹脂の他に、シリコーンゲルなどが用いられてもよい。以下では、モールド樹脂で一体封止する構成について説明する。

この封止において、リードフレーム６の一部が封止され、封止されない他部は、外部機器に接続される。また、Ｃｕベースプレート５については、Ｃｕベースプレート５の基部５Ａの上面及び側面が、封止材７により覆われ封止されている。Ｃｕベースプレート５の下面及びフィン部５Ｂは封止材７に覆われていない。すなわち、封止材７は、Ｃｕベースプレート５の基部５Ａの厚さ方向の側面の一部又は全部を覆うように、パワー半導体チップ１を覆って封止している。ここでは、Ｃｕベースプレート５の基部５Ａの側面の全てが封止材７により覆われている構成を例示している。

［封止材７（モールド樹脂）の成分］
封止材７のモールド樹脂は、熱硬化性樹脂（Ａ）および無機充填材（Ｂ）を含む熱硬化性組成物（Ｃ）の硬化体である。熱硬化性組成物（Ｃ）には、硬化促進剤（Ｄ）が含まれる。

［硬化促進剤（Ｄ）］
本実施形態の硬化促進剤（Ｄ）は、活性が強いものである。これにより、低温硬化を実現する一方で、特段の工夫をせずにそのまま用いると保存中に反応が進行する等し、保存性が低下する。
硬化促進剤（Ｄ）としては、たとえば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、または、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７、イミダゾール等のアミジン系化合物；ベンジルジメチルアミン等の３級アミン、アミジニウム塩、またはアンモニウム塩等の窒素原子含有化合物等が挙げられる。
なかでも、硬化促進剤（Ｄ）が、イミダゾール系硬化促進剤またはリン系硬化促進剤であることが好ましい。イミダゾール系硬化促進剤として、例えば、アミジン系化合物のイミダゾール化合物を含むことがより好ましい。イミダゾール化合物としては、２－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、イダゾール－２－カルボアルデヒド、５－アザベンゾイミダゾール、４－アザベンゾイミダゾール等が挙げられるがこれらに限定されない。中でも、２－メチルイミダゾールが好ましく用いられる。

封止樹脂組成物中における硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、とくに限定されないが、たとえば封止樹脂組成物全体に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上４質量％以下であることがより好ましい。
硬化促進剤（Ｄ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止樹脂組成物を適切に硬化しやすくなる。一方、硬化促進剤（Ｄ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、溶融状態を長くし、より低粘度状態を長くできる結果、低温封止を実現しやすくなる。

［熱硬化性樹脂（Ａ）］
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが好ましく、エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。

エポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。
エポキシ樹脂としては、具体的には、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、アルコキシナフタレン骨格含有フェノールアラルキルエポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂が挙げられる。これらは１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、アルミニウム電解コンデンサの信頼性、および成形性のバランスを向上させる観点からは、アラルキル型エポキシ樹脂およびナフチルエーテル型エポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を用いることがより好ましい。

熱硬化性樹脂（Ａ）の１５０℃におけるＩＣＩ粘度は、無機充填材（Ｂ）の含有量により適宜設定されることが好適であるが、たとえば、上限値は、好ましくは６０ポアズ以下であり、より好ましくは５０ポアズ以下であり、さらに好ましくは４０ポアズ以下である。これにより、封止用樹脂組成物の流動性を向上させ、また、低温封止を実現しやすくする。
一方、熱硬化性樹脂（Ａ）の１５０℃におけるＩＣＩ粘度の下限値は、特に限定されないが、例えば、０．０１ポアズ以上としてもよい。
なお、１ポアズは、０．１Ｐａ・ｓである。

熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、とくに限定されないが、たとえば封止樹脂組成物全体に対して、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上３０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以上２０質量％以下であることがさらに好ましい。
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止樹脂組成物の流動性や成型性をより効果的に向上させることができる。また、熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、アルミニウム電解コンデンサの信頼性をより効果的に向上させることができる。

［無機充填材（Ｂ）］
無機充填材（Ｂ）としては、例えば、シリカ、アルミナ、カオリン、タルク、クレイ、マイカ、ロックウール、ウォラストナイト、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラスファイバー、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、セルロース、アラミド、または木材等が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

上記のシリカとしては、結晶性シリカ（破砕状の結晶性シリカ）、溶融シリカ（破砕状のアモルファスシリカ、球状のアモルファスシリカ）、および液状封止シリカ（液状封止用の球状のアモルファス止シリカ）が挙げられる。なかでも、低温、低圧封止を実現しやすくする観点から、溶融球状シリカであることが好ましい。

無機充填剤（Ｂ）の平均粒径は、特に限定されないが、典型的には１～１００μｍ、好ましくは１～５０μｍ、より好ましくは１～２０μｍである。平均粒径が適当であることにより、後述の造粒工程において、溶融混合物を含むシェルがより均一にコーティングされる等の効果が得られると考えられる。また、最終的に得られたコアシェル粒子を半導体封止材として使用するときに、金型キャビティ内での半導体素子周辺への充填性を高めることができる。
なお、無機充填材（Ｂ）の体積基準粒度分布は、市販のレーザー式粒度分布計（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤ－７０００）で測定することができる。

無機充填材（Ｂ）の含有量は、とくに限定されないが、たとえば封止樹脂組成物全体に対して、５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、６０質量％以上９５質量％以下であることがより好ましく、６５質量％以上８５質量％以下であることがさらに好ましい。
無機充填材（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止樹脂組成物により封止されたアルミニウム電解コンデンサの信頼性を効果的に向上させることができる。また、無機充填材（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性をより効果的に向上させることが可能となる。

本実施形態の封止樹脂組成物は、上記以外に、以下の成分を含んでもよい。
［硬化剤（Ｃ）］
封止樹脂組成物は、硬化剤（Ｃ）を含むことができる。硬化剤（Ｃ）としては、熱硬化性樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであればとくに限定されないが、たとえば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、および、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２～２０の直鎖脂肪族ジアミン、ならびに、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４’－ジアミノジフェニルメタン、４，４’－ジアミノジフェニルプロパン、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、４，４’－ジアミノジフェニルスルホン、４，４’－ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４－アミノフェニル）フェニルメタン、１，５－ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１－ビス（４－アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミン類；アニリン変性レゾール樹脂、ジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ－ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類が挙げられる。これらは１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、封止樹脂組成物の低温・低圧封止を実現させる観点からは、ノボラック型フェノール樹脂またはフェノールアラルキル樹脂のうちの少なくとも一方を用いることがより好ましい。

封止樹脂組成物中における硬化剤（Ｃ）の含有量は、とくに限定されないが、たとえば封止樹脂組成物全体に対して、１質量％以上１２質量％以下であることが好ましく、３質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。
硬化剤（Ｃ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止樹脂組成物を適切に硬化しやすくなる。一方、硬化剤（Ｃ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、適度な流動性を保持し、低温・低圧封止を実現しやすくなる。

［カップリング剤（Ｅ）］
封止樹脂組成物は、たとえばカップリング剤（Ｅ）を含むことができる。カップリング剤（Ｅ）としては、たとえばエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができる。
より具体的には、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β－メトキシエトキシ）シラン、γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ－アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ－［ビス（β－ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－フェニル－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－（β－アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ－（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ－（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（Ｎ－ビニルベンジルアミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチルーブチリデン）プロピルアミンの加水分解物等のシラン系カップリング剤；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ－アミノエチル－アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２－ジアリルオキシメチル－１－ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

封止樹脂組成物中におけるカップリング剤（Ｅ）の含有量は、とくに限定されないが、たとえば封止樹脂組成物全体に対して、０．０５質量％以上３質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上２質量％以下であることがさらに好ましい。カップリング剤（Ｅ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止樹脂組成物中における無機充填材（Ｂ）分散性を良好なものとすることができる。また、カップリング剤（Ｅ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態の封止樹脂組成物は、上記成分の他に、たとえば、カーボンブラック等の着色剤；天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等の離型剤；ハイドロタルサイト等のイオン捕捉剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤；水酸化アルミニウム等の難燃剤；酸化防止剤等の各種添加剤を含むことができる。

＜第１及び第２の積層構造における熱抵抗＞
パワーモジュール１０の積層構造における熱抵抗について説明する。

＜第１の積層構造＞
パワーモジュール１０において、パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４とが積層された構造を第１の積層構造とする。このとき、第１の積層構造において、積層方向（高さ方向）の熱抵抗の合計Ｘ１が０．３０（Ｋ／Ｗ）以下である。熱抵抗の合計Ｘ１の下限は、特に制限はないが現実的な値として、０．０５以上であり、好ましくは０．０６（Ｋ／Ｗ）以上、より好ましくは０．０７（Ｋ／Ｗ）以上である。熱抵抗の合計Ｘ１の上限は、好ましくは０．２５（Ｋ／Ｗ）以下、より好ましくは０．２０（Ｋ／Ｗ）以下である。

第１の積層構造の厚みの合計をｔ１（ｍｍ）とした場合に、熱抵抗の合計Ｘ１と厚みの合計ｔ１の比Ｘ１／ｔ１が、０．２５（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である。比Ｘ１／ｔ１の下限は、特に制限はないが現実的な値として、０．０２（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以上であり、好ましくは０．０３（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以上であり、より好ましくは０．０４（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））である。

＜第２の積層構造＞
パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４と、Ｃｕベースプレート５とが積層された構造を第２の積層構造とする。すなわち、第２の積層構造は、第１の積層構造の放熱シート４の下側にさらにＣｕベースプレート５を積層した構造である。

第２の積層構造において、積層方向（高さ方向）の熱抵抗の合計Ｘ２が０．４５（Ｋ／Ｗ）以下である。熱抵抗の合計Ｘ２の下限は、特に制限はないが現実的な値として、０．１０（Ｋ／Ｗ）以上であり、好ましくは０．１２（Ｋ／Ｗ）以上、より好ましくは０．１５（Ｋ／Ｗ）以上である。熱抵抗の合計Ｘ２の上限は、好ましくは０．３５（Ｋ／Ｗ）以下、より好ましくは０．２５（Ｋ／Ｗ）以下である。

第２の積層構造の厚みの合計をｔ２（ｍｍ）とした場合に、熱抵抗の合計Ｘ２と厚みの合計ｔ２の比Ｘ２／ｔ２が０．０８（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である。比Ｘ２／ｔ２の下限は特に制限はないが現実的な値として、０．０１（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以上であり、好ましくは０．０２（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以上であり、より好ましくは０．０３（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））である。

＜パワーモジュール１０の特徴・効果＞
本実施形態の特徴・効果をまとめると次の通りである。
（１）本実施形態のパワーモジュール１０は、パワー半導体チップ１と、パワー半導体チップ１を一方の面に設けたＣｕ回路３と、を有するパワーモジュール（１０）であって、
パワー半導体チップ１とＣｕ回路３（金属回路基板）とをシンタリングペーストにより接合したシンタリング層２（シンタリング層）と、
Ｃｕ回路３の他方の面にＣｕベースプレート５（放熱部材）を接合するために設けられる放熱シート４と、
を有し、
パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４とが積層された第１の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計Ｘ１が０．３０（Ｋ／Ｗ）以下である。
このような構成とすることで、パワーモジュール１０の放熱性能を良好に実現できる。
具体的には、パワー半導体チップ１とＣｕ回路３との接合に、従来用いられたはんだの代わりにシンタリング層２（シンタリングペースト）を用いた。シンタリング層２（シンタリングペースト）は高い熱伝導率を有することからパワー半導体チップ１の発熱を効果的に外部に逃がすことができる。
また、Ｃｕ回路３とＣｕベースプレート５などの放熱機能を有する部材との接続に、従来用いられたはんだの代わりに放熱シート４を用いた。これによってパワー半導体チップ１の発熱を効果的に外部に逃がすことができる。
これらの結果、パワー半導体チップ１における最大温度を低下させることができ、電気特性の向上が実現できる。また、放熱性が向上することで、継続使用における熱ストレスが低減し、シンタリング層２や放熱シート４などのような接合部分の信頼性が向上する。
（２）Ｃｕ回路３の他方の面に放熱シート４により接合されたＣｕベースプレート５（放熱部材）を更に有する。
（３）パワー半導体チップ１と、シンタリング層２と、Ｃｕ回路３と、放熱シート４と、Ｃｕベースプレート５とが積層された第２の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計Ｘ２が０．４５（Ｋ／Ｗ）以下である。
（４）シンタリングペーストに含有される金属粒子は、銀粒子、アルミニウム粒子または銅粒子のいずれかである。すなわち、Ａｇシンタリングペースト、Ａｌシンタリングペースト、Ｃｕシンタリングペーストのいずれかのシンタリングペーストを用いることで、シンタリング層２の熱抵抗を、はんだの場合と比較して大幅に低く出来る。すなわち、放熱性を向上させることができる。
（５）パワー半導体チップ１を覆う封止材７をさらに備える。
このような封止材７により、パワー半導体チップ１を有するパワーモジュールにおいて、小型化や薄型化に対応することが容易になる。
（６）封止材７はモールド樹脂からなる。
封止材７はモールド樹脂とすることで、パワー半導体チップ１を有するパワーモジュールにおいて、小型化や薄型化に対応することが一層容易になる。
（７）封止材７は、Ｃｕベースプレート５（より具体的には基部５Ａ）の厚さ方向の側面の一部又は全部を覆うようにパワー半導体チップ１を覆って封止している。
Ｃｕベースプレート５の一部または全部を封止材７が覆う構成にすることで、パワーモジュール１０としての強度と放熱性のバランスをとることが容易になる。
（８）Ｃｕ回路３は厚銅（圧延銅）をパターンニングした回路基板であって、厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。このよう厚みのＣｕ回路３とすることで、Ｃｕ回路３の熱抵抗と強度のバランスを良好にし、放熱性を向上させることができる。
（９）第１の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計をＸ１（Ｗ／Ｋ）、第１の積層構造の厚みの合計をｔ１（ｍｍ）とした場合に、比Ｘ１／ｔ１が０．２５（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である。
このような構成により、パワーモジュール１０において高い放熱性と小型化・薄型化に対応することが容易になる。
（１０）第２の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計をＸ２（Ｗ／Ｋ）、第２の積層構造の厚みの合計をｔ２（ｍｍ）とした場合に、比Ｘ２／ｔ２が０．０８（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である。
このような構成により、Ｃｕベースプレート５を含めたパワーモジュール１０において高い放熱性と小型化・薄型化に対応することが一層容易になる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

本発明の実施態様を、実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。

＜第１の実施例＞
表１に、上述した第１及び第２の積層構造の例（実施例１、実施例２）の熱伝導率を比較例の熱伝導率とともに例示する。実施例１と実施例２では、Ｃｕ回路３に相当する構成の厚みｔが異なり、他の条件は同じである。表中の構成要素において、第１の積層構造に相当する要素は「チップ、シンタリング、回路、放熱シート」による積層構造である。第２の積層構造に相当する要素は、「チップ、シンタリング、回路、放熱シート、ベース基板」による積層構造である。なお、放熱シートとして、上述の実施形態で説明した放熱シート１４の樹脂シートのうち熱伝導率が１８Ｗのものを適用した。

実施例１、２における第１の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計Ｒｔｈ＿ｓｕｍ（実施形態のＸ１（Ｗ／Ｋ）に対応）は、それぞれ０．１１９（Ｗ／Ｋ）、０．１６８（Ｗ／Ｋ）であり、すなわち０．３０（Ｗ／Ｋ）以下である。一方、比較例では、ベース基板を除いた構成（第１の積層構造に対応）は０．３５３（Ｗ／Ｋ）であり、すなわち０．３０（Ｗ／Ｋ）を超えている。

実施例１、２における第２の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計Ｒｔｈ＿ｓｕｍ（実施形態のＸ２（Ｗ／Ｋ）に対応）は、それぞれ０．１８４（Ｗ／Ｋ）、０．２３３（Ｗ／Ｋ）であり、すなわち０．２５（Ｗ／Ｋ）以下である。一方、比較例のベース基板を含む構成では０．４７３（Ｗ／Ｋ）であり、すなわち０．４５（Ｗ／Ｋ）を超えている。

実施例１、２における第１の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計Ｒｔｈ＿ｓｕｍ（実施形態のＸ１（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））に対応）と厚みｔ＿ｓｕｍの比Ｒｔｈ＿ｓｕｍ／ｔ＿ｓｕｍ（実施形態の比Ｘ１／ｔに相当）は、それぞれ０．１５６（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））、０．０７４（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））であり、すなわち０．２５（Ｗ／Ｋ）以下である。一方、比較例では、ベース基板を除いた構成（第１の積層構造に対応）は０．２５７（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））であり、すなわち０．２５（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））を超えている。

実施例１、２における第２の積層構造の積層方向の熱抵抗の合計Ｒｔｈ＿ｓｕｍ（実施形態のＸ２（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））に対応）と厚みｔ＿ｓｕｍの比Ｒｔｈ＿ｓｕｍ／ｔ＿ｓｕｍ（実施形態の比Ｘ２／ｔに相当）は、それぞれ０．０６７（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））、０．０５５（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））であり、すなわち０．０８（Ｗ／Ｋ）以下である。一方、比較例では０．０８３（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））であり、すなわち０．０８（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））を超えている。

＜第２の実施例＞
第２の実施例では、実施形態で示したパワーモジュール１０について、パワー半導体チップ１の放熱性の観点から、従来の構造（比較例）とシミュレーションモデルについて検討した。

＜シミュレーションモデル＞
実施例と比較例のシミュレーションモデルは次の通りであり、図２に実施例と比較例のパワーモジュールの構造例を断面図で示している。
（Ａ）実施例：図下側から、Ｃｕベースプレート、放熱シート、Ｃｕ回路、シンタリング層、パワー半導体チップをこの順で積層したパワーモジュールであり、上述した実施形態のパワーモジュール１０の構成に対応する。
（Ｂ）比較例：図下側から、Ｃｕベースプレート、接合はんだ、Ｃｕ板、セラミック基板、Ｃｕ回路、はんだ、パワー半導体チップ、封止材をこの順で積層したパワーモジュール１０である。

＜シミュレーションの条件＞
シミュレーションの条件概要は次の通りである。
図３～５及び表２に、シミュレーションの実施例及び比較例の各構成要素の物性値・寸法（厚み）を示す。図３（ａ）はパワーモジュールの上側から見た斜視図、図３（ｂ）が平面図である。図４（ａ）はパワーモジュールの下側から見た斜視図、図４（ｂ）が底面図である。図５はシミュレーション（伝熱解析）における熱条件を示した図である。
シミュレーションソフト：ＡＮＳＹＳ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ２０１９Ｒ３
パワー半導体チップ：ＩＧＢＴとＦＷＤ（Free Wheeling Diode）を搭載した
ベース基板：Ｃｕベース板に凸ポールを設け、Ｃｕベース板裏及び凸ポール面を冷却水（６５℃）で冷却した

＜シミュレーション結果＞
図６に、シミュレーション結果として熱分布をパワーモジュールのモデル上に示す。
比較例では図６（ａ）に示すように、パワー半導体チップ（ここではＩＧＢＴ）の表面の最大温度が１８４℃である。一方で、実施例では図６（ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ここではＩＧＢＴ）の表面の最大温度が１５２℃であり、比較例に対して３２℃低い温度になった。

１ パワー半導体チップ
２ シンタリング層
３ Ｃｕ回路（金属回路基板）
４ 放熱シート
５ Ｃｕベースプレート（放熱部材）
６ リードフレーム
７ 封止材
１０ パワーモジュール

Claims (10)

1. パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板と、を有するパワーモジュールであって、
   前記パワー半導体素子と前記金属回路基板とをシンタリングペーストにより接合した接合層と、
   前記金属回路基板の他方の面に放熱部材を接合するために設けられる放熱シートと、
   を有し、
   前記パワー半導体素子と、前記接合層と、前記金属回路基板と、前記放熱シートとが積層された第１の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計が０．３０（Ｋ／Ｗ）以下である、
   パワーモジュール。
2. 前記金属回路基板の他方の面に前記放熱シートにより接合された放熱部材を更に有する、請求項１に記載のパワーモジュール。
3. 前記パワー半導体素子と、前記接合層と、前記金属回路基板と、前記放熱シートと、前記放熱部材とが積層された第２の積層構造において、積層方向（高さ方向）の熱抵抗の合計が０．４５（Ｋ／Ｗ）以下である、請求項２に記載のパワーモジュール。
4. 前記シンタリングペーストに含有される金属粒子は、銀粒子、アルミニウム粒子または銅粒子のいずれかである、請求項１から３までのいずれか１項に記載のパワーモジュール。
5. 前記パワー半導体素子を覆う封止材をさらに備える、請求項１から４までのいずれか１項に記載のパワーモジュール。
6. 前記封止材はモールド樹脂からなる、請求項５に記載のパワーモジュール。
7. 前記封止材は、前記放熱部材の厚さ方向の側面の一部又は全部を覆うように前記パワー半導体素子を覆って封止している、少なくとも請求項２に従属する請求項５または６に記載のパワーモジュール。
8. 前記金属回路基板は厚銅（圧延銅）をパターンニングした回路基板であって、厚みが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１から７までのいずれか１項に記載のパワーモジュール。
9. 前記第１の積層構造の前記積層方向の熱抵抗の合計をＸ１（Ｗ／Ｋ）、前記第１の積層構造の厚みの合計をｔ１（ｍｍ）とした場合に、比Ｘ１／ｔ１が０．２５（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である、請求項１から８までのいずれか１項に記載のパワーモジュール。
10. 前記第２の積層構造の前記積層方向の熱抵抗の合計をＸ２（Ｗ／Ｋ）、前記第２の積層構造の厚みの合計をｔ２（ｍｍ）とした場合に、比Ｘ２／ｔ２が０．０８（Ｗ／（Ｋ・ｍｍ））以下である、請求項３に記載のパワーモジュール。

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