(57)【要約】【課題】電子装置に生じる熱応力を抑制し、その性能及び信頼性の低下を抑制する。【解決手段】電子装置１は、電子部品２０と、電子部品２０上に設けられた接着層３１と、接着層３１上に設けられた熱伝導層４１と、熱伝導層４１上に設けられた熱伝導層４２と、熱伝導層４２上に設けられた接着層３２と、接着層３２上に設けられた放熱体５０とを含む。熱伝導層４１及び熱伝導層４２には、熱伝導層４２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、熱伝導層４１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも小さくなる材料を用いる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間に生じる熱応力の抑制を図り、熱応力に起因した性能及び信頼性の低下を抑制する。【選択図】図１
2018195662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電子部品と、
前記第１電子部品上に設けられた第１接着層と、
前記第１接着層上に設けられた第１熱伝導層と、
前記第１熱伝導層上に設けられた第２熱伝導層と、
前記第２熱伝導層上に設けられた第２接着層と、
前記第２接着層上に設けられた放熱体と
を含み、
前記第２熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積が、前記第１熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積よりも小さいことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第１熱伝導層及び前記第２熱伝導層は、それぞれ第１厚み及び第２厚みを有し、
前記第１電子部品と前記放熱体との間における最大相当応力は、前記第１熱伝導層を、前記第１接着層と前記第２接着層との間に、前記第１厚みと前記第２厚みとの和である第３厚みで設けたとした時の最大相当応力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記第１熱伝導層及び前記第２熱伝導層は、それぞれ第１厚み及び第２厚みを有し、
前記第１電子部品と前記放熱体との間における最大相当応力は、前記第２熱伝導層を、前記第１接着層と前記第２接着層との間に、前記第１厚みと前記第２厚みとの和である第３厚みで設けたとした時の最大相当応力よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記第１熱伝導層の熱伝導率が、前記第２熱伝導層の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
前記第１接着層の線膨張係数とヤング率との積が、前記第２接着層の線膨張係数とヤング率との積と同じか又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子装置。
【請求項６】
前記第１接着層の熱伝導率が、前記第２接着層の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置。
【請求項７】
前記第１電子部品と前記第１接着層との間に設けられた金属層を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子装置。
【請求項８】
前記第１電子部品とは異なる厚みを有する第２電子部品を更に含み、
前記第２接着層は、前記第２熱伝導層上及び前記第２電子部品上に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電子装置。
【請求項９】
第１電子部品と、前記第１電子部品上に設けられた第１接着層と、前記第１接着層上に設けられた第１熱伝導層と、前記第１熱伝導層上に設けられた第２熱伝導層とを有する積層体の、前記第２熱伝導層上に、第２接着層を介して放熱体を設ける工程を含み、
前記積層体は、前記第２熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積が、前記第１熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積よりも小さいことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１０】
前記積層体とは異なる位置に、前記第１電子部品とは異なる厚みを有する第２電子部品を設ける工程を更に含み、
前記放熱体を設ける工程では、前記積層体の前記第２熱伝導層上、及び前記第２電子部品上に、前記第２接着層を介して前記放熱体を設けることを特徴とする請求項９に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱性の半導体素子等の電子部品を備える電子装置に関し、電子部品で生じた熱を、放熱体を用いて外部に放熱する技術が知られている。例えば、半導体素子上に金属又はセラミックを用いた高熱伝導性を有するリッドを高熱伝導性樹脂で接着し、その上に放熱フィンを接着剤で接着して、半導体素子で生じた熱を、リッド等を介して放熱フィンに伝熱し、外部に放熱する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０２４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品と放熱体との間に、接着層と共に金属又はセラミックを用いた熱伝導層が介在される電子装置では、電子部品の発熱によりその熱伝導層に生じる熱応力が大きくなると、接着層との界面の剥離等の破損、それによる熱抵抗の増大を招く恐れがある。このような破損や熱抵抗の増大は、電子部品の過熱、過熱による電子部品の性能劣化や破損を招き、電子部品を備える電子装置の性能及び信頼性の低下を招く恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一観点によれば、第１電子部品と、前記第１電子部品上に設けられた第１接着層と、前記第１接着層上に設けられた第１熱伝導層と、前記第１熱伝導層上に設けられた第２熱伝導層と、前記第２熱伝導層上に設けられた第２接着層と、前記第２接着層上に設けられた放熱体とを含み、前記第２熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積が、前記第１熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積よりも小さい電子装置が提供される。
【０００６】
また、一観点によれば、第１電子部品と、前記第１電子部品上に設けられた第１接着層と、前記第１接着層上に設けられた第１熱伝導層と、前記第１熱伝導層上に設けられた第２熱伝導層とを有する積層体の、前記第２熱伝導層上に、第２接着層を介して放熱体を設ける工程を含み、前記積層体は、前記第２熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積が、前記第１熱伝導層の線膨張係数とヤング率との積よりも小さい電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
電子部品と放熱体との間に生じる熱応力が抑制される、性能及び信頼性に優れた電子装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図２】電子装置の一例を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例を示す図（その１）である。
【図５】第２の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例を示す図（その２）である。
【図６】第２の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例を示す図（その３）である。
【図７】第２の実施の形態に係る熱応力の解析に用いたモデルを示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る熱応力の計算結果の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る熱応力の計算結果の別例を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る熱応力の計算結果の一例を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図１３】第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る電子装置の搭載工程の一例を示す図である。
【図１５】第６の実施の形態に係る電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、電子装置の一例について、図２を参照して説明する。
図２は電子装置の一例を示す図である。図２には、電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
【００１０】
図２に示す電子装置１００は、基板１１０、電子部品１２０、接着層１３１、熱伝導層１４０、接着層１３２及び放熱体１５０を含む。
基板１１０は、例えば、配線、スルーホールビア、電極等の導体部（図示せず）が設けられたプリント基板である。電子部品１２０は、発熱性の半導体素子等であり、基板１１０上に搭載され、端子１２１を通じて基板１１０（その導体部）と電気的に接続される。このように基板１１０上に搭載された電子部品１２０の上方に、金属等が用いられた放熱体１５０が設けられる。
【００１１】
電子部品１２０と放熱体１５０との間には、接着層１３１、熱伝導層１４０及び接着層１３２が介在される。熱伝導層１４０は、金属又はセラミックが用いられた、厚みＴ３の単層とされる。尚、熱伝導層１４０の厚みＴ３については後述する。熱伝導層１４０の下面は、接着層１３１で電子部品１２０の上面に接着され、熱伝導層１４０の上面は、接着層１３２で放熱体１５０の下面に接着される。接着層１３１及び接着層１３２には、樹脂、又は金属等が用いられた熱伝導性のフィラーを含有する樹脂（熱伝導性ペースト）が用いられる。
【００１２】
上記のような構成を有する電子装置１００では、その動作に伴い電子部品１２０が発熱する。電子部品１２０で生じた熱は、接着層１３１を介して熱伝導層１４０に伝熱され、熱伝導層１４０から接着層１３２を介して放熱体１５０に伝熱されて、外部へと放熱される。熱伝導層１４０に、熱伝導性の高い金属又はセラミックを用いると、電子部品１２０で生じた熱を放熱体１５０まで伝熱する際の伝熱効率を高めることができる。
【００１３】
電子部品１２０と放熱体１５０との間に介在される接着層１３１、熱伝導層１４０及び接着層１３２には、電子部品１２０から放熱体１５０への伝熱時に、それぞれ熱応力が生じる。接着層１３１、熱伝導層１４０及び接着層１３２の各層に生じる熱応力はそれぞれ、次式（１）に従って求めることができる。
【００１４】
σ＝α×Ｅ×ΔＴ  ・・・（１）
式（１）において、σは熱応力、αは線膨張係数、Ｅはヤング率、ΔＴは温度変化を表す。
【００１５】
電子装置１００では、熱伝導層１４０の材料として、電子部品１２０側から放熱体１５０側への伝熱効率を高める観点から、熱伝導率λの高い金属又はセラミックが用いられる。しかし、このような熱伝導率λの高い材料は、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的大きくなる傾向があるため、熱伝導層１４０には、高温になって温度変化ΔＴが大きくなると、比較的大きな熱応力σが生じ易くなる。
【００１６】
一方、熱伝導層１４０の上下面に設けられる接着層１３２及び接着層１３１の材料には、樹脂又は熱伝導性ペーストが用いられる。このような樹脂を用いた材料は、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的小さくなる傾向があるため、接着層１３２及び接着層１３１では、温度変化ΔＴによって生じる熱応力σが、熱伝導層１４０に比べて、比較的小さくなる。
【００１７】
用いられる材料の物性に起因して、熱伝導層１４０に生じる熱応力σと、接着層１３２及び接着層１３１に生じる熱応力σとの差が大きくなると、熱伝導層１４０と接着層１３２又は接着層１３１との界面に剥離やクラック等の破損が生じる恐れがある。このような界面の破損は、電子部品１２０と放熱体１５０との間の熱抵抗の増大、それによる伝熱効率の低下を招き、電子部品１２０の冷却不足による過熱、それによる電子部品１２０の性能劣化や破損を招く恐れがある。電子部品１２０の性能劣化や破損は、その電子部品１２０を備える電子装置１００の性能及び信頼性の低下に繋がる。
【００１８】
接着層１３２及び接着層１３１に生じる熱応力σとの差を小さくするため、熱伝導層１４０の材料を、大きな熱応力σが生じ難い材料に替えると、熱伝導率λが小さくなり、伝熱効率が低下して、電子部品１２０の過熱、それによる性能劣化や破損を招く恐れがある。また、伝熱効率が低下することで、熱伝導層１４０が高温になり、結果的に大きな熱応力σが生じ、接着層１３２又は接着層１３１との界面の破損、それによる更なる伝熱効率の低下、電子部品１２０の過熱、それによる性能劣化や破損を招く恐れがある。
【００１９】
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような構成を採用し、電子部品と放熱体との間に生じる熱応力が抑制される電子装置を実現する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１には、第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
図１に示す電子装置１は、基板１０、電子部品２０、接着層３１、介在層４０、接着層３２及び放熱体５０を含む。
【００２１】
基板１０は、例えば、配線、スルーホールビア、電極等の導体部（図示せず）が設けられたプリント基板等の回路基板である。電子部品２０は、発熱性の半導体素子等の電子部品である。電子部品２０は、端子２１を有し、基板１０上に搭載され、端子２１を通じて基板１０（その導体部）と電気的に接続される。基板１０上に搭載された電子部品２０の上方に、銅（Ｃｕ）とモリブデン（Ｍｏ）とを含有する合金（ＣｕＭｏ）等を用いた放熱体５０が設けられる。尚、放熱体５０は、平板状のものに限らず、ベースとなる基板上に柱状や板状のフィンを設けたもの等でもよい。
【００２２】
電子部品２０と放熱体５０との間には、接着層３１、介在層４０及び接着層３２が介在される。介在層４０は、例えば、電子部品２０に近い下側の熱伝導層４１、及び電子部品２０から遠い上側の熱伝導層４２を含む。下側の熱伝導層４１は、その下面が、接着層３１で電子部品２０の上面に接着され、上側の熱伝導層４２は、その上面が、接着層３２で放熱体５０の下面に接着される。
【００２３】
電子装置１では、その動作に伴い電子部品２０が発熱する。電子部品２０で生じた熱は、接着層３１を介して介在層４０（熱伝導層４１及び熱伝導層４２）に伝熱され、介在層４０から接着層３２を介して放熱体５０に伝熱されて、外部へと放熱される。
【００２４】
介在層４０の、電子部品２０に近い下側の熱伝導層４１、及び電子部品２０から遠い上側の熱伝導層４２には、互いに異種の材料が用いられる。
電子部品２０に近い下側の熱伝導層４１には、電子部品２０で生じた熱を迅速に熱伝導層４１側に伝熱して電子部品２０の過熱を抑制する観点から、熱伝導率λの高い材料が用いられる。例えば、下側の熱伝導層４１には、Ｃｕや銀（Ａｇ）等の金属材料、カーボンナノチューブやグラフェン等の炭素材料が用いられる。
【００２５】
電子部品２０から遠い上側の熱伝導層４２には、上側の熱伝導層４２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、下側の熱伝導層４１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも小さくなる材料が用いられる。この場合、上側の熱伝導層４２には、下側の熱伝導層４１の熱を効率的に放熱体５０側へ伝熱する観点から、熱伝導率λの高い材料が用いられることが好ましい。尚、上側の熱伝導層４２の熱伝導率λは、下側の熱伝導層４１の熱伝導率λよりも低くなる場合もあり、高くなる場合もある。
【００２６】
電子部品２０に近い下側の熱伝導層４１に用いることのできる材料の例を、線膨張係数α［ｐｐｍ／Ｋ］、ヤング率Ｅ［ＧＰａ］及び熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の各物性値と共に、表１に示す。
【００２７】
【表１】
2018195662.tif 000003
【００２８】
電子部品２０から遠い上側の熱伝導層４２に用いることのできる材料の例を、線膨張係数α［ｐｐｍ／Ｋ］、ヤング率Ｅ［ＧＰａ］及び熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の各物性値と共に、表２に示す。
【００２９】
【表２】
2018195662.tif 000004
【００３０】
表１に示すように、電子部品２０に近い下側の熱伝導層４１には、例えば、Ｃｕ若しくはＡｇ、又はカーボンナノチューブを用いることができる。
表２に示すように、電子部品２０から遠い上側の熱伝導層４２には、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、カルシウム（Ｃａ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又はＣｕＭｏを用いることができる。上側の熱伝導層４２には、これらのうちの２種以上を含む材料を用いることもできる。
【００３１】
例えば、下側の熱伝導層４１が、表１に示すＣｕ又はＡｇの時、上側の熱伝導層４２に、表２に示すＡｌＮ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、及びＧａＮのうちの１種又は２種以上を用いる。下側の熱伝導層４１が、表１に示すカーボンナノチューブの時、上側の熱伝導層４２に、ＡｌＮ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｐｄ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮ、及びＣｕＭｏのうちの１種又は２種以上を用いる。このような材料を用いる場合、上側の熱伝導層４２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、下側の熱伝導層４１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも小さくなる。
【００３２】
下側の熱伝導層４１と上側の熱伝導層４２とは、直接接するように接合され、或いは熱伝導性の接合材を介して接合される。下側の熱伝導層４１と上側の熱伝導層４２とが熱伝導性の接合材を介して接合される場合、その接合材には、樹脂、熱伝導性ペースト、半田、サーマルシート、サーマルグリース等の各種熱界面材料（Thermal Interface Material；ＴＩＭ）が用いられる。
【００３３】
下側の熱伝導層４１と電子部品２０とを接着する下側の接着層３１、及び上側の熱伝導層４２と放熱体５０とを接着する接着層３２には、互いに同種又は異種の材料が用いられる。
【００３４】
下側の接着層３１及び上側の接着層３２には、例えば、樹脂、又は樹脂に熱伝導性のフィラーを含有させた熱伝導性ペーストが用いられる。樹脂、及び熱伝導性ペーストの樹脂には、各種樹脂材料、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等が用いられる。熱伝導性ペーストに含有させるフィラーとしては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、スズ（Ｓｎ）等を含む金属の粒子、又はこのような金属でコア粒子をコーティングした粒子等が用いられる。
【００３５】
電子部品２０で生じた熱を迅速に下側の熱伝導層４１側に伝熱し、下側の熱伝導層４１から上側の熱伝導層４２に伝熱された熱を迅速に放熱体５０に伝熱する観点から、下側の接着層３１及び上側の接着層３２のいずれにも、熱伝導率λの高い材料が用いられる。発熱源である電子部品２０に近い下側の接着層３１には、電子部品２０の過熱を抑制する観点から、電子部品２０から遠い上側の接着層３２に用いられる材料よりも更に熱伝導率λの高い材料が用いられてもよい。
【００３６】
上側の熱伝導層４２と放熱体５０とを接着する上側の接着層３２には、伝熱時に生じる上側の熱伝導層４２との間の熱応力差が比較的小さくなる材料を用いると、熱応力差に起因した熱伝導層４２と接着層３２との間の界面の破損が抑制される。
【００３７】
下側の接着層３１及び上側の接着層３２として用いることのできる材料の一例として、エポキシ樹脂にＡｇ粒子を含有させた熱伝導性ペースト（Ａｇペースト）の線膨張係数α［ｐｐｍ／Ｋ］、ヤング率Ｅ［ＧＰａ］及び熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の各物性値を、表３に示す。
【００３８】
【表３】
2018195662.tif 000005
【００３９】
表３に示すＡｇペーストａは、比較的コストの低い、平均粒径がミクロンサイズのＡｇ粒子をフィラーとして含有する熱伝導性ペーストである。表３に示すＡｇペーストｂは、比較的コストの高い、平均粒径がナノサイズのＡｇ粒子をフィラーとして含有する熱伝導性ペーストである。熱伝導率λは、Ａｇペーストｂの方が、Ａｇペーストａよりも高くなる。また、熱応力のパラメータとなる、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積は、Ａｇペーストａの方が、Ａｇペーストｂよりも大きくなる。
【００４０】
下側の接着層３１及び上側の接着層３２の双方に、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的大きい表３のＡｇペーストａを用いると、下側の熱伝導層４１と接着層３１との間の熱応力差、及び上側の熱伝導層４２と接着層３２との間の熱応力差が抑制される。
【００４１】
下側の接着層３１及び上側の接着層３２の双方に、熱伝導率λが比較的高い表３のＡｇペーストｂを用いると、上層への伝熱効率を高め、接着層３１自体及び接着層３２自体に生じる熱応力を抑制することができる。
【００４２】
下側の接着層３１に表３のＡｇペーストｂを用い、上側の接着層３２に表３のＡｇペーストａを用いてもよい。このようにすると、電子部品２０から下側の熱伝導層４１への伝熱効率を高めて接着層３１自体に生じる熱応力を抑制することができ、且つ、上側の熱伝導層４２と接着層３２との間の熱応力差を抑制することができる。
【００４３】
Ａｇペーストａ及びＡｇペーストｂについてのこれら３通りの組み合わせでは、下側の接着層３１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、上側の接着層３２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積と同じか又はそれよりも小さくなる。
【００４４】
電子装置１では、例えば、上側の熱伝導層４２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、下側の熱伝導層４１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも小さく、上側の接着層３２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも大きくなるように、各層の材料が選択される。
【００４５】
上記電子装置１００（図２）と比較すると、図１に示す電子装置１では、その介在層４０の厚みが、上記電子装置１００の熱伝導層１４０と同じ或いは同等の厚みＴ３とされる。即ち、下側の熱伝導層４１の厚みＴ１と、上側の熱伝導層４２の厚みＴ２との和が、上記電子装置１００の熱伝導層１４０の厚みＴ３に相当する。尚、電子装置１の接着層３１及び接着層３２の厚みは、上記電子装置１００の接着層１３１及び接着層１３２と同じ或いは同等の厚みとされる。
【００４６】
このような厚みＴ１の下側の熱伝導層４１と、厚みＴ２の上側の熱伝導層４２とを含む電子装置１では、それらの厚みの和に相当する厚みＴ３の熱伝導層１４０を含む上記電子装置１００に比べて、伝熱時に生じる熱応力を抑制することが可能になる。
【００４７】
即ち、電子装置１では、上側の熱伝導層４２の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、下側の熱伝導層４１の線膨張係数αとヤング率Ｅとの積よりも小さくなる材料が用いられる。このような上側の熱伝導層４２を、全体の厚みＴ３のうち、厚みＴ２を占めるように設けることで、下側の熱伝導層４１を厚みＴ３で設けた時（換言すれば熱伝導層４１と同じ材料の上記熱伝導層１４０）に比べて、熱応力が抑制される。また、下側の熱伝導層４１を、全体の厚みＴ３のうち、厚みＴ１を占めるように設けることで、上側の熱伝導層４２を厚みＴ３で設けた時（換言すれば熱伝導層４２と同じ材料の上記熱伝導層１４０）に比べて、伝熱効率の低下が抑制され、或いは熱応力が抑制される。
【００４８】
以上のように、電子装置１では、電子部品２０と放熱体５０との間に、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が所定の関係を満たす、厚さＴ１の熱伝導層４１と、厚さＴ２の熱伝導層４２とを設ける。また、それらを電子部品２０及び放熱体５０とそれぞれ接着する接着層３１及び接着層３２の材料として、熱伝導率λ、又は線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が、所定の関係を満たすものを選択する。このような構成を有する電子装置１によれば、電子部品２０から放熱体５０への伝熱時に生じる熱応力の抑制を図ることが可能になる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間の、各層間の界面の破損、破損界面での熱抵抗の増大による伝熱効率の低下、それによる電子部品２０の過熱、過熱による電子部品２０の性能劣化や破損が抑制され、性能及び信頼性に優れた電子装置１が実現される。
【００４９】
尚、以上の説明では、電子部品２０と放熱体５０との間に、介在層４０として、熱伝導層４１及び熱伝導層４２の２層を備えた構成を一例として示したが、３層以上の構成を有する介在層４０を設けてもよい。その場合は、下側（電子部品２０側）から上側（放熱体５０側）に向かって線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が大きくなる構成、或いは更に、上側（放熱体５０側）から下側（電子部品２０側）に向かって熱伝導率λが高くなる構成等を採用することができる。尚、３層以上とする場合の各層間は、直接接するように、或いはＴＩＭ等の熱伝導性の接合材を介して、接合することができる。３層以上とすることで、１層とした場合に比べて、伝熱時に生じる熱応力の抑制を図ることができる、或いは伝熱効率の低下を抑制しつつ熱応力の抑制を図ることができるものであれば、各種構成を採用し得る。
【００５０】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図３は第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図３には、第２の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
【００５１】
図３に示す電子装置１Ａは、基板１０、電子部品２０、接着層３１、介在層４０、接着層３２、電子部品６０、絶縁体７０及び放熱体５０を含む。
電子装置１Ａでは、基板１０上に、電子部品２０と、電子部品２０よりも厚い電子部品６０とが搭載される。電子部品２０は、発熱性の半導体素子等の電子部品であり、電子部品６０も同様に、発熱性の半導体素子等の電子部品である。例えば、電子部品２０は、ＧａＡｓ等の化合物半導体材料を用いた高周波半導体素子であり、電子部品６０は、Ｓｉを用いたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のロジック部或いは更にメモリ部を含む半導体素子である。電子部品２０及び電子部品６０はそれぞれ、端子２１及び端子６１を通じて基板１０（その導体部）と電気的に接続される。
【００５２】
電子部品２０及び電子部品６０のうち、比較的薄い一方の電子部品２０上には、接着層３１を介して介在層４０が設けられる。電子部品２０、接着層３１及び介在層４０の厚みの和が、比較的厚いもう一方の電子部品６０の厚みに相当する。電子部品６０との厚みの差を補償するように、電子部品２０上に設けられる接着層３１及び介在層４０の厚みが設定される。
【００５３】
電子部品２０、接着層３１及び介在層４０の積層体２と、電子部品６０との間には、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁体７０が設けられる。尚、絶縁体７０は、必ずしも設けることを要せず、積層体２と電子部品６０との間は空隙としてもよい。絶縁体７０を設ける場合、絶縁体７０は、電子部品２０と電子部品６０との間のほか、電子部品２０及び電子部品６０を取り囲むように設けられてもよい。この場合、電子部品２０上の介在層４０（上側の熱伝導層４２）の上面、電子部品６０の上面、及び絶縁体７０の上面に、接着層３２で放熱体５０が接着される。
【００５４】
電子装置１Ａでは、その動作に伴い電子部品２０及び電子部品６０が発熱する。一方の電子部品２０で生じた熱は、接着層３１を介して介在層４０（熱伝導層４１及び熱伝導層４２）に伝熱され、介在層４０から接着層３２を介して放熱体５０に伝熱される。もう一方の電子部品６０で生じた熱は、接着層３２を介して放熱体５０に伝熱される。このようにして放熱体５０まで伝熱された熱が、放熱体５０から外部へと放熱される。
【００５５】
電子装置１Ａにおける、電子部品２０と放熱体５０との間の介在層４０には、下側（電子部品２０側）の熱伝導層４１、及び上側（放熱体５０側）の熱伝導層４２が含まれる。電子装置１Ａの下側の熱伝導層４１及び上側の熱伝導層４２には、それらの材料（熱伝導率λ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積）について、上記第１の実施の形態で述べたような関係を有するものが採用される。例えば、電子装置１Ａの熱伝導層４１及び熱伝導層４２には、上側の熱伝導層４２の方が、下側の熱伝導層４１よりも、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さくなる材料が用いられる。
【００５６】
また、電子装置１Ａの下側の接着層３１及び上側の接着層３２には、それらの材料（熱伝導率λ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積）について、上記第１の実施の形態で述べたような関係を有するものが採用される。例えば、電子装置１Ａの接着層３１及び接着層３２には、上記表３のＡｇペーストａが用いられる。
【００５７】
続いて、上記のような構成を有する電子装置１Ａの形成方法の一例について説明する。
図４〜図６は第２の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例を示す図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）並びに図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には、第２の実施の形態に係る電子装置の形成における各工程の要部断面図を模式的に示している。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、第２の実施の形態に係る電子装置の形成における一工程の要部平面図を模式的に示している。
【００５８】
まず、図４（Ａ）に示すような基板１０が準備される。ここでは図示を省略するが、基板１０は、配線、スルーホールビア、電極等の導体部を有する。
次いで、図４（Ｂ）に示すように、準備された基板１０上に、端子１１が形成される。例えば、端子１１として、Ｃｕ等を用いたピラー電極が形成される。尚、端子１１としては、このようなピラー電極のほか、半田バンプやスタッドバンプ等、各種端子が形成されてもよい。
【００５９】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、端子１１が形成された基板１０上に、電子部品２０、接着層３１及び介在層４０の積層体２、電子部品６０、並びに絶縁体７０が搭載され、電子部品２０及び電子部品６０が基板１０と電気的に接続される。
【００６０】
積層体２の基板１０上への搭載は、例えば、予め電子部品２０上に接着層３１を介して熱伝導層４１及び熱伝導層４２が積層されたものを準備し、それを基板１０上に搭載することで、行われる。或いは、積層体２の基板１０上への搭載は、まず電子部品２０を基板１０上に搭載し、その後、その搭載された電子部品２０上に接着層３１を介して熱伝導層４１及び熱伝導層４２を積層することで、行われる。基板１０上に搭載された電子部品２０は、その端子２１が、基板１０に形成された端子１１と接合され、基板１０と電気的に接続される。電子部品２０の端子２１と、基板１０の端子１１との接合は、半田接合や固相接合等によって行われる。
【００６１】
電子部品６０は、基板１０上に搭載され、その端子６１が、基板１０に形成された端子１１と接合され、基板１０と電気的に接続される。電子部品６０の端子６１と、基板１０の端子１１との接合は、半田接合や固相接合等によって行われる。
【００６２】
電子部品２０又はそれを含む積層体２、及び電子部品６０の、基板１０上への搭載及び基板１０との電気的な接続は、絶縁体７０を基板１０上に搭載した後、又は搭載する前の、いずれの段階で行われてもよい。
【００６３】
ここで、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、電子部品２０又は積層体２、電子部品６０、及び絶縁体７０の、基板１０上への搭載工程の要部平面図を模式的に示している。絶縁体７０は、例えば、図６（Ａ）に示すように、電子部品２０又は積層体２と、電子部品６０との間に設けられる。或いは、絶縁体７０は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、電子部品２０又は積層体２を取り囲み、且つ、電子部品６０を取り囲むように、設けられる。尚、図４（Ｃ）並びに図５（Ａ）及び図５（Ｂ）では、図６（Ａ）に示すような絶縁体７０を設ける場合を例にしている。
【００６４】
このような絶縁体７０の、基板１０上への搭載後又は搭載前に、電子部品２０又は積層体２、及び電子部品６０の、基板１０上への搭載、並びに電子部品２０及び電子部品６０の基板１０との電気的な接続が行われる。
【００６５】
電子部品２０を含む積層体２、電子部品６０及び絶縁体７０の、基板１０上への搭載及び電気的な接続後は、図５（Ａ）に示すように、積層体２、電子部品６０及び絶縁体７０と、基板１０との隙間に、アンダーフィル樹脂８０が充填される。アンダーフィル樹脂８０により、基板１０の端子１１が覆われ、積層体２（その電子部品２０）及び電子部品６０が基板１０に接着され、これらの接続強度の向上が図られる。
【００６６】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、積層体２（その熱伝導層４２）の上面、電子部品６０の上面、及び絶縁体７０の上面に、接着層３２で放熱体５０が接着される。
以上のような工程により、電子装置１Ａが得られる。尚、図３では、基板１０の端子１１及びアンダーフィル樹脂８０の図示を省略している。
【００６７】
続いて、上記のような構成を有する電子装置１Ａの熱応力の解析結果について説明する。
図７は第２の実施の形態に係る熱応力の解析に用いたモデルを示す図である。
【００６８】
図７（Ａ）には、第２の実施の形態に係る電子装置１Ａのモデル１Ａａを示し、図７（Ｂ）には、比較のため、電子装置１Ａの介在層４０を単層の熱伝導層４１に替えた場合のモデル１００ａを示している。
【００６９】
図７（Ａ）に示すモデル１Ａａ、及び図７（Ｂ）に示すモデル１００ａでは、上記電子部品２０として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍで厚みが０．０５ｍｍのＧａＡｓチップ２０ａを用いている。また、上記電子部品６０としては、平面サイズが６ｍｍ×６ｍｍで厚みが０．１８ｍｍのＳｉチップ６０ａを用いている。
【００７０】
更に、モデル１Ａａ及びモデル１００ａでは、上記絶縁体７０として、ＧａＡｓチップ２０ａとＳｉチップ６０ａとの間の平面サイズが２ｍｍ×４ｍｍで厚みが０．１８ｍｍのＡｌ2Ｏ3層７０ａを用いている。上記放熱体５０としては、平面サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍで厚さが１．４ｍｍのＣｕＭｏ放熱板５０ａを用いている。上記接着層３１及び接着層３２としては、Ａｇペースト、一例として上記表３のＡｇペーストａを焼成して得られる、厚みが１０μｍのＡｇ接着層３０ａを用いている。
【００７１】
モデル１Ａａ及びモデル１００ａに共通の上記熱伝導層４１としては、Ｃｕ層４１ａを用いている。モデル１Ａａの、熱伝導層４１上に設けられる上記熱伝導層４２としては、ＡｌＮ層４２ａを用いている。
【００７２】
このようなモデル１Ａａ及びモデル１００ａを用い、ＧａＡｓチップ２０ａ及びＳｉチップ６０ａの発熱量を１Ｗとし、ＣｕＭｏ放熱板５０ａ周りの大気温度を２３℃とし、大気の熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）として、熱応力を計算している。この計算では、モデル１Ａａ及びモデル１００ａのＧａＡｓチップ２０ａ、Ｓｉチップ６０ａ、Ａｌ2Ｏ3層７０ａ、ＣｕＭｏ放熱板５０ａ、Ａｇ接着層３０ａ、Ｃｕ層４１ａ、及びモデル１ＡａのＡｌＮ層４２ａに、表４に示すような物性値を用いている。
【００７３】
【表４】
2018195662.tif 000006
【００７４】
熱応力の計算では、モデル１００ａのＣｕ層４１ａの厚みＴ３を０．１２ｍｍとし、モデル１ＡａのＣｕ層４１ａの厚みＴ１とＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２との和が０．１２ｍｍとなるようにして各々の厚みＴ１及び厚みＴ２を変化させ、計算を行っている。
【００７５】
図８は第２の実施の形態に係る熱応力の計算結果の一例を示す図である。
図８には、上記モデル１ＡａのＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２と、計算により得られた最大相当応力との関係を示している。図８において、横軸はＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２［ｍｍ］を表し、縦軸は最大相当応力［ＧＰａ］を表している。
【００７６】
図８において、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０ｍｍの時の最大相当応力は、上下のＡｇ接着層３０ａ間にＣｕ層４１ａが単層で介在される場合、即ちモデル１００ａの場合の最大相当応力である。また、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．１２ｍｍの時の最大相当応力は、上下のＡｇ接着層３０ａ間にＡｌＮ層４２ａが単層で介在される場合の最大相当応力である。
【００７７】
図８に示すように、モデル１Ａａでは、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０ｍｍから０．０４ｍｍまでの範囲では、厚みＴ２の増加に伴い、最大相当応力が減少していく傾向が認められる。熱伝導率λが比較的高いものの線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的大きいＣｕ層４１ａ上に、熱伝導率λが比較的低いものの線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的小さいＡｌＮ層４２ａが設けられることで、最大相当応力の低減が図られる。
【００７８】
例えば、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２を０ｍｍとした時（ＡｌＮ層４２ａを設けないモデル１００ａ）の最大相当応力が０．４５ＧＰａ程度であるのに対し、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２を０．０２ｍｍとした時の最大相当応力は０．３７ＧＰａ程度である。また、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２を０．０４ｍｍとした時には、厚みＴ２を０ｍｍとした時（ＡｌＮ層４２ａを設けないモデル１００ａ）に比べて、約３０％の最大相当応力の低減効果を得ることができる。
【００７９】
一方、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．０４ｍｍを上回る範囲では、厚みＴ２の増加に伴い、最大相当応力が増加していく傾向が認められる。熱伝導率λが比較的低いＡｌＮ層４２ａが厚くなり、その分、熱伝導率λが比較的高いＣｕ層４１ａが薄くなることで、ＧａＡｓチップ２０ａの熱が逃げ難くなり、結果的にＧａＡｓチップ２０ａとその上層部分の温度が高くなり、最大相当応力が増加すると考えられる。
【００８０】
ここで、図９は第２の実施の形態に係る熱応力の計算結果の別例を示す図である。
図９には、上記モデル１ＡａのＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２と、計算により得られた最大相当応力箇所の温度との関係を示している。図９において、横軸はＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２［ｍｍ］を表し、縦軸は最大相当応力箇所の温度［℃］を表している。
【００８１】
図９に示すように、モデル１Ａａでは、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２の増加（即ちＣｕ層４１ａの厚みＴ１の減少）に伴い、最大相当応力箇所の温度が増加していく傾向が認められる。
【００８２】
このように、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が比較的小さいものの熱伝導率λが比較的低いＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２を増加させることで、温度が上昇し、その温度の上昇に起因して、結果的に最大相当応力が増加することも起こる。
【００８３】
但し、図８に示すように、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．０４ｍｍを上回っても、Ｃｕ層４１ａと組み合わせることで、ＡｌＮ層４２ａを単層で設ける場合よりも、最大相当応力の低減効果は得られる。
【００８４】
また、図８に示すように、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．０４ｍｍを上回っても、或る厚みＴ２までの範囲では、Ｃｕ層４１ａを単層で設ける場合（Ｔ２＝０ｍｍ）よりも、最大相当応力の低減効果は得られる。図８の例では、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が、Ｃｕ層４１ａの厚みＴ１の２．３倍までは、Ｃｕ層４１ａを単層で設ける場合よりも、最大相当応力の低減が図られる。
【００８５】
以上のように、電子装置１Ａでは、比較的厚い電子部品６０と共に基板１０上に搭載される、比較的薄い電子部品２０と放熱体５０との間に、介在層４０として、熱伝導層４１の厚みＴ１に対して所定の厚みＴ２を有する熱伝導層４２を設ける。このような電子装置１Ａによれば、電子部品２０から放熱体５０への伝熱時に生じる熱応力の抑制を図ることが可能になる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間の、各層間の界面の破損、破損界面での熱抵抗の増大による伝熱効率の低下、それによる電子部品２０の過熱、過熱による電子部品２０の性能劣化や破損が抑制され、性能及び信頼性に優れた電子装置１Ａが実現される。
【００８６】
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１０は第３の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１０には、第３の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
【００８７】
図１０に示す電子装置１Ｂでは、例えば、接着層３１及び接着層３２のうち、下側の接着層３１に、上側の接着層３２よりも、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料が用いられる。電子装置１Ｂは、このような点で、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ａと相違する。電子装置１Ｂのその他の構成については、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ａと同様とすることができる。
【００８８】
下側の接着層３１は、電子部品２０と下側の熱伝導層４１とを接着するものであり、熱伝導層４２と放熱体５０とを接着する上側の接着層３２よりも、発熱源である電子部品２０の近くに設けられ、電子部品２０の熱の影響を大きく受ける。従って、下側の接着層３１で生じる熱応力が大きくなると、それに起因して、電子部品２０と放熱体５０との間の熱応力が増加する可能性がある。
【００８９】
そこで、電子装置１Ｂでは、下側の接着層３１に、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いる。具体的には、例えば、下側の接着層３１に、上記表３のＡｇペーストｂを用い、上側の接着層３２に、上記表３のＡｇペーストａを用いる。
【００９０】
下側の接着層３１に、熱伝導率λの高い材料を用いると、電子部品２０で生じた熱を、迅速に熱伝導層４１に伝熱することができ、接着層３１に生じる熱応力を抑制することができる。下側の接着層３１に、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いると、電子部品２０で生じた熱が伝熱されても、それによって接着層３１に生じる熱応力を抑制することができる。熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いることで、これらの効果を共に得ることができ、接着層３１に生じる熱応力を効果的に抑制することが可能になる。
【００９１】
ここでは、接着層３１及び接着層３２のうち、下側の接着層３１に、上記表３のＡｇペーストｂのような、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いる例について述べた。このほか、下側の接着層３１と共に、上側の接着層３２にも、上記表３のＡｇペーストｂのような、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いてもよい。
【００９２】
図１１は第３の実施の形態に係る熱応力の計算結果の一例を示す図である。
図１１には、上記モデル１Ａａの上下のＡｇ接着層３０ａに、上記表３のＡｇペーストｂを用いたとした場合の、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２と、計算により得られた最大相当応力との関係を示している。尚、ＧａＡｓチップ２０ａ、Ｓｉチップ６０ａ、Ａｌ2Ｏ3層７０ａ、ＣｕＭｏ放熱板５０ａ、Ａｇ接着層３０ａ、Ｃｕ層４１ａの各々の平面サイズ及び厚み、並びにＣｕ層４１ａとＡｌＮ層４２ａとの合計の厚みＴ３は、上記モデル１Ａａと同じとしている。図１１において、横軸はＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２［ｍｍ］を表し、縦軸は最大相当応力［ＧＰａ］を表している。図１１には比較のため、上記モデル１Ａａの上下のＡｇ接着層３０ａに、上記表３のＡｇペーストａを用いたとした場合の、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２と、計算により得られた最大相当応力との関係を、点線で示している。
【００９３】
図１１より、上下のＡｇ接着層３０ａに、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いると、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が比較的薄い範囲、この例では０．０４ｍｍ以下の範囲で、最大相当応力の低減効果が認められる。また、ここでは図示を省略するが、上下のＡｇ接着層３０ａのうち下側のみに、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いた場合も同様に、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が比較的薄い範囲で、最大相当応力の低減効果が得られる。
【００９４】
例えば、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２を０ｍｍとした時（ＡｌＮ層４２ａを設けないモデル１００ａ）の最大相当応力は０．４５ＧＰａ程度である。これに対し、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．０２ｍｍの時、下側のＡｇ接着層３０ａのみ、或いは上下のＡｇ接着層３０ａの双方を、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料とすると、最大相当応力を０．３５ＧＰａ〜０．３６ＧＰａ程度に低減することができる。
【００９５】
電子装置１Ｂでは、上記のように、下側の接着層３１に、或いは下側の接着層３１と上側の接着層３２の双方に、熱伝導率λが高く、且つ、線膨張係数αとヤング率Ｅとの積が小さい材料を用いる。このような材料を用いることで、電子部品２０と放熱体５０との間の領域における温度上昇の抑制、電子部品２０から放熱体５０への伝熱時に生じる熱応力の抑制を図ることが可能になる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間の、各層間の界面の破損、破損界面での熱抵抗の増大による伝熱効率の低下、それによる電子部品２０の過熱、過熱による電子部品２０の性能劣化や破損が抑制され、性能及び信頼性に優れた電子装置１Ｂが実現される。
【００９６】
次に、第４の実施の形態について説明する。
図１２は第４の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１２には、第４の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
【００９７】
図１２に示す電子装置１Ｃは、電子部品２０と下側の接着層３１との間に、金属層９０が設けられた構成を有する。電子装置１Ｃは、このような点で、上記第３の実施の形態で述べた電子装置１Ｂと相違する。電子装置１Ｃのその他の構成については、上記第３の実施の形態で述べた電子装置１Ｂと同様とすることができる。
【００９８】
電子部品２０と下側の接着層３１との間に設けられる金属層９０には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等、熱伝導率λの高い材料が用いられる。金属層９０は、例えば、接着層３１による熱伝導層４１との接着前に、予め電子部品２０の上面に、メッキ法やスパッタ法等を用いて形成することができる。
【００９９】
電子部品２０と下側の接着層３１との間に金属層９０が設けられることで、電子部品２０と下側の接着層３１とが直接接着される場合に比べて、電子部品２０と下側の接着層３１との間の接着強度が高められる。また、金属層９０が設けられることで、電子部品２０で生じた熱が、熱伝導率λの高い金属層９０を介して、効率的に接着層３１、更にその上の熱伝導層４１へと伝熱される。
【０１００】
例えば、上記モデル１Ａａの上下のＡｇ接着層３０ａにそれぞれ上記表３のＡｇペーストａ，ｂを用い、更に、ＧａＡｓチップ２０ａと、厚みが９μｍの下側のＡｇ接着層３０ａとの間に、金属層９０として厚みが１μｍのＡｕ層を設けたモデルを考える。尚、ＧａＡｓチップ２０ａ、Ｓｉチップ６０ａ、Ａｌ2Ｏ3層７０ａ、ＣｕＭｏ放熱板５０ａ、上側のＡｇ接着層３０ａ、Ｃｕ層４１ａの各々の平面サイズ及び厚み、並びにＣｕ層４１ａとＡｌＮ層４２ａとの合計の厚みＴ３は、上記モデル１Ａａと同じとする。
【０１０１】
このようなモデルについて熱応力を計算すると、ＡｌＮ層４２ａの厚みＴ２が０．０２ｍｍの時、最大相当応力は０．３２ＧＰａ程度となる。これに対し、上記第３の実施の形態で述べたように、上下のＡｇ接着層３０ａにそれぞれＡｇペーストａ，ｂを用い、金属層９０であるＡｕ層を設けていない場合の最大相当応力は、０．３５ＧＰａ〜０．３６ＧＰａ程度である。従って、Ａｕ層を設けることで、Ａｕ層を設けない場合に比べて、更に１０％程度の最大相当応力の低減効果が得られる。
【０１０２】
ここでは金属層９０の一例として、厚みが１μｍのＡｕ層を設ける例を示したが、このＡｕ層のような金属層９０の厚みを増加させ、その分、接着層３１の厚みを減少させると、伝熱効率が高められる一方、生じる熱応力は大きくなり得る点に留意する。伝熱効率及び熱応力を考慮し、設ける金属層９０の材料及び厚み、並びに接着層３１の材料及び厚みを選択することが好ましい。
【０１０３】
電子装置１Ｃでは、上記のように、電子部品２０と下側の接着層３１との間に、金属層９０を設ける。金属層９０を設けることで、電子部品２０と下側の接着層３１との間の接着強度の向上、電子部品２０から放熱体５０への伝熱効率の向上、伝熱時に生じる熱応力の抑制を図ることが可能になる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間の、各層間の界面の破損、破損界面での熱抵抗の増大による伝熱効率の低下、それによる電子部品２０の過熱、過熱による電子部品２０の性能劣化や破損が抑制され、性能及び信頼性に優れた電子装置１Ｃが実現される。
【０１０４】
次に、第５の実施の形態について説明する。
図１３は第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１３には、第５の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
【０１０５】
図１３に示す電子装置１Ｄは、電子部品２０、接着層３１、介在層４０（熱伝導層４１及び熱伝導層４２）、接着層３２、電子部品６０、絶縁体７０及び放熱体５０を含む。この電子装置１Ｄは、電子部品２０及び電子部品６０が電気的に接続される上記基板１０を有していない点で、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ａと相違する。
【０１０６】
このような電子装置１Ｄは、例えば、放熱体５０をベース基板として、その上に、接着層３２を介して、介在層４０（熱伝導層４２及び熱伝導層４１）、接着層３１及び電子部品２０を含む積層体２、並びに、電子部品６０及び絶縁体７０を搭載することで得られる。電子装置１Ｄは、電子部品２０の端子２１、及び電子部品６０の端子６１を用いて、他の各種電子部品、例えば、上記基板１０と、電気的に接続される。
【０１０７】
電子装置１Ｄの、電子部品２０の端子２１上、及び電子部品６０の端子６１上には、更に外部接続用の端子、例えば、半田等のバンプが設けられてもよい。
図１４は第５の実施の形態に係る電子装置の搭載工程の一例を示す図である。図１４（Ａ）には、第５の実施の形態に係る電子装置の搭載前の要部断面図を模式的に示し、図１４（Ｂ）には、第５の実施の形態に係る電子装置の搭載後の要部断面図を模式的に示している。
【０１０８】
例えば、図１４（Ａ）に示すように、電子装置１Ｄと、それが接続される基板１０とが準備される。電子装置１Ｄと基板１０とは、電子装置１Ｄの、電子部品２０の端子２１、及び電子部品６０の端子６１が設けられている面側と、基板１０の端子１１が設けられている面側とが、対向するように配置される。
【０１０９】
そして、電子装置１Ｄ及び基板１０に対して加熱及び加圧が行われ、図１４（Ｂ）に示すように、電子装置１Ｄの端子２１及び端子６１と、基板１０の端子１１とが接合（半田接合や固相接合等）され、電子装置１Ｄと基板１０とが電気的に接続される。電子部品２０、電子部品６０及び絶縁体７０と、基板１０との隙間には、アンダーフィル樹脂８０が充填される。
【０１１０】
これにより、基板１０とその上に搭載された電子装置１Ｄとを含む電子装置１Ｅが得られる。
電子装置１Ｄは、基板１０のような回路基板に限らず、半導体素子や半導体装置等、各種電子部品上に搭載することができる。このように、基板１０等の各種電子部品に搭載可能な電子装置１Ｄを得ることもできる。
【０１１１】
尚、ここでは、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ａを例に、その基板１０を有しないものを、各種電子部品に搭載可能な電子装置１Ｄとして説明した。このほか、上記第３及び第４の実施の形態で述べた電子装置１Ｂ及び電子装置１Ｃについても同様に、その基板１０を有しないものを、各種電子部品に搭載可能な電子装置として得ることが可能である。
【０１１２】
次に、第６の実施の形態について説明する。
上記第１〜第５の実施の形態で述べたような電子装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ等は、各種電子機器に搭載することができる。例えば、コンピュータ（パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等）、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器に搭載することができる。
【０１１３】
図１５は第６の実施の形態に係る電子機器の説明図である。図１５には、電子機器の一例を模式的に示している。
図１５に示すように、例えば上記第２の実施の形態で述べたような電子装置１Ａ（図３）が各種電子機器２００に搭載（内蔵）される。
【０１１４】
電子装置１Ａでは、電子部品２０と放熱体５０との間に、介在層４０として、熱伝導層４１の厚みＴ１に対して所定の厚みＴ２を有する熱伝導層４２を設けることで、電子部品２０から放熱体５０への伝熱時に生じる熱応力の抑制が図られる。これにより、電子部品２０と放熱体５０との間の、各層間の界面の破損、破損界面での熱抵抗の増大による伝熱効率の低下、それによる電子部品２０の過熱、過熱による電子部品２０の性能劣化や破損が抑制され、性能及び信頼性に優れた電子装置１Ａが実現される。このような電子装置１Ａが搭載され、性能及び信頼性に優れた各種電子機器２００が実現される。
【０１１５】
ここでは、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ａを搭載した電子機器２００を一例として示したが、このほか、上記第１及び第３〜第５の実施の形態で述べた電子装置１，１Ｂ〜１Ｅ等の各種電子装置を、各種電子機器に搭載することが可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１００  電子装置
１Ａａ，１００ａ  モデル
２  積層体
１０，１１０  基板
１１，２１，６１，１２１  端子
２０，６０，１２０  電子部品
２０ａ  ＧａＡｓチップ
３０ａ  Ａｇ接着層
３１，３２，１３１，１３２  接着層
４０  介在層
４１，４２，１４０  熱伝導層
４１ａ  Ｃｕ層
４２ａ  ＡｌＮ層
５０，１５０  放熱体
５０ａ  ＣｕＭｏ放熱板
６０ａ  Ｓｉチップ
７０  絶縁体
７０ａ  Ａｌ2Ｏ3層
８０  アンダーフィル樹脂
９０  金属層
２００  電子機器
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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