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公開番号2025078893
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-21
出願番号2022056332
出願日2022-03-30
発明の名称放熱構造体
出願人デンカ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20250514BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ヒートサイクル特性に優れる放熱構造体を提供すること。
【解決手段】本開示の一側面は、発熱素子及び上記発熱素子の両主面上に設けられた放熱板を含む電気回路装置と、絶縁板を介して上記放熱板上に積層された一対の冷却器と、上記電気回路装置、上記絶縁板及び上記冷却器を積層方向に加圧した状態に保持する締め付け具と、を有する放熱構造体であって、上記絶縁板は、多孔質の窒化物焼結板と、上記窒化物焼結板の気孔に充填された樹脂と、を含み、積層方向における熱抵抗が0.30℃/W以下である、放熱構造体を提供する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
発熱素子及び前記発熱素子の両主面上に設けられた放熱板を含む電気回路装置と、
絶縁板を介して前記放熱板上に積層された一対の冷却器と、
前記電気回路装置、前記絶縁板及び前記冷却器を積層方向に加圧した状態に保持する締め付け具と、を有する放熱構造体であって、
前記絶縁板は、多孔質の窒化物焼結板と、前記窒化物焼結板の気孔に充填された樹脂と、を含み、
積層方向における熱抵抗が０．３０℃／Ｗ以下である、放熱構造体。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
前記窒化物焼結板の気孔率は２５～６５体積％である、請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記気孔に対する前記樹脂の充填率は９０体積％以上である、請求項１又は２に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記絶縁板の厚さが０．３５ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記締め付け具による積層方向の圧力が１０ＭＰａ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の放熱構造体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、放熱構造体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車、電鉄、産業用機器、及び発電関係等の分野には、大電流を制御するパワーモジュールが用いられている。このようなパワーモジュールには、半導体素子及びセラミック回路基板等が用いられている。パワーモジュールは、高出力化に伴って、高い放熱性を有することが求められている。また、パーソナルコンピュータ及びサーバー等の電子機器においても、小型化、薄型化及び軽量化に伴って、電子機器に組み込まれる放熱部材の高性能化が求められている。
【０００３】
特許文献１には、電気回路装置の外部へ露出する放熱板と、伝熱部材と、冷却器とが積層構造をなすように配置されて含まれる、電気回路装置の放熱構造であって、前記伝熱部材が、セラミックス一次粒子が３次元的に一体構造をなしている焼結体に樹脂組成物が含浸しているセラミックス樹脂複合体であり、前記伝熱部材が、前記放熱板および前記冷却器のうちの少なくとも一方と直接接触して積層するように配置されることを特徴とする、電気回路装置の放熱構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１８／０２５９３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のセラミックス樹脂複合体としては、窒化ホウ素焼結体に、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物を半硬化させたものが使用されており、電気回路装置の放熱構造を形成する際に、部材を積層し加熱処理することで上述の半硬化された熱硬化性樹脂組成物が硬化すると共に、部材間を接着するような態様を取っている。しかし、熱硬化性樹脂組成物を硬化させるための設備が必要になり、その際の硬化条件等によっては想定される性能が発揮されない場合が生じ得ることから、硬化条件の調整も必要となる。
【０００６】
そこで、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物を完全に硬化させたうえでセラミックス樹脂複合体を使用する手段が考えられる。このような対応が可能であれば、上述のような設備が不要になり、絶縁層となるセラミックス樹脂複合体の性能が出荷時に特定されたものとなるため、硬化条件の調整等も不要となり得る。しかし、本発明者らの検討によれば、予め完全に硬化させたセラミックス樹脂複合体を用いた放熱構造体では、従来の半硬化樹脂を用いて製造される放熱構造体の性能よりも性能が低下する場合がある。
【０００７】
また、上述の放熱構造は用いられる用途に応じて信頼性に十分に優れることが求められる。パワーデバイス等のように、過酷な条件でのヒートサイクルに曝された場合であっても十分な信頼性を維持することが求められる。
【０００８】
本開示は、ヒートサイクル特性に優れる放熱構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らの検討によれば、従来のエポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物を、窒化物焼結板に含浸させ完全硬化させて部材を絶縁層として用いた場合では、上記部材が硬く、柔軟性に欠けるため、電気回路装置及び冷却器表面への追従性が弱く、界面に空隙が生じる等して十分な放熱性が発揮されず、また界面に空隙があるためヒートサイクル試験の前後で性状の変化を招いていること、さらには、上述のようなエポキシ樹脂を完全硬化させた部材を絶縁層として用いた場合に、他部材との間の空隙を減ずる目的で締め付け圧力を高めると部材の破損を招くこと等を見出した。本開示は、これらの知見に基づく。
【００１０】
本開示の一側面は、発熱素子及び上記発熱素子の両主面上に設けられた放熱板を含む電気回路装置と、絶縁板を介して上記放熱板上に積層された一対の冷却器と、上記電気回路装置、上記絶縁板及び上記冷却器を積層方向に加圧した状態に保持する締め付け具と、を有する放熱構造体であって、上記絶縁板は、多孔質の窒化物焼結板と、上記窒化物焼結板の気孔に充填された樹脂と、を含み、積層方向における熱抵抗が０．３０℃／Ｗ以下である、放熱構造体を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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