(57)【要約】【課題】密着性と接触抵抗の低減化とを両立することができるパワーモジュールを提供する。【解決手段】パワーモジュール１０は、金属導電層１と、金属導電層１に積層された絶縁層２と、絶縁層２に積層された焼結配線層４とを備える。絶縁層２は、開口部３が設けられている。焼結配線層４は、絶縁層２から開口部３内へ延伸されて開口部３を部分的に覆い、開口部３内に位置する周縁部４ｃが、金属導電層１に接続されている。【選択図】図１Ａ
2019145545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属導電層と、
前記金属導電層に積層された絶縁層と、
前記絶縁層に積層された焼結配線層とを備えたパワーモジュールであって、
前記絶縁層は、開口部が設けられ、
前記焼結配線層は、前記絶縁層から前記開口部内へ延伸されて該開口部を部分的に覆い、該開口部内に位置する周縁部が、前記金属導電層に接続されていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーモジュールであって、
前記開口部のうち、互いに対向する側辺の一方から他方までの長さを開口長としたとき、
前記焼結配線層は、前記開口部内に位置する周縁部に沿った外縁の長さが、前記開口長よりも長いこと
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパワーモジュールであって、
前記焼結配線層は、焼結によって、表面に形成された高導電層と、内部に形成された密着層とが設けられており、
前記高導電層は、前記密着層よりも導電性が高く、
前記周縁部は、前記高導電層とされていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のパワーモジュールであって、
前記焼結配線層は、有機バインダの含有量が３〜１０重量％であるＡｇペーストを焼結して形成されていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のパワーモジュールであって、
前記焼結配線層は、互いに重なる第１配線部と第２配線部とを備え、
前記第１配線部および前記第２配線部は、前記開口部内において、それぞれ前記金属導電層に接続され、前記開口部外において、外部の端子に接続される領域が、互いに近接して配置されること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載のパワーモジュールであって、
前記金属導電層は、めっき処理によって形成された開口めっき層で、前記開口部内を覆われており、
前記焼結配線層は、前記開口めっき層を介して前記金属導電層に接続されていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項７】
請求項６に記載のパワーモジュールであって、
前記開口めっき層は、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、およびＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのいずれかで形成されていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載のパワーモジュールであって、
前記焼結配線層は、めっき処理によって形成された配線めっき層で覆われていること
を特徴とするパワーモジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のパワーモジュールであって、
前記配線めっき層は、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、およびＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのいずれかで形成されていること
を特徴とするパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属導電層に焼結配線層が接続されたパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電力の制御に用いられるパワーモジュールが開発されている。このようなパワーモジュールでは、効率の改善が求められており、配線層での抵抗や、接触抵抗を小さくして、抵抗損失の低減化が図られている。配線層については、金属を含むペーストを塗布して、焼成する方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４４２６４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２６００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のパワーモジュール用基板は、回路層と、Ａｇ焼成層とを備える。そして、Ａｇ焼成層は、ガラス層と、ガラス層上に形成されたＡｇ層とからなり、Ａｇ層と回路層とを結ぶ溝が形成されている。しかし、この方法では、溝の内面に沿って回路層まで延びる延長部を必要とするなどの制約があり、設計の自由度が奪われ、製造ばらつきによる抵抗のばらつきなどが考えられる。また、Ａｇ焼成層の下地となる絶縁層を焼成によって形成した場合において、絶縁層の焼成温度より低い温度でＡｇ焼成層を焼成することが望ましいが、上述したパワーモジュール用基板では、３５０〜６４５℃でＡｇ焼成層を焼成しているので、絶縁層を３００℃以下で焼成する構成には適用できない。
【０００５】
特許文献２に記載のパワーモジュール用基板は、回路層と、Ａｇ焼成層とを備える。そして、Ａｇ焼成層は、ガラス層と、ガラス層上に形成されたＡｇ層とからなり、Ａｇ層と回路層とを電気的に接続する合金部が設けられている。しかし、この方法では、Ａｇ焼成層とは別に合金部を形成しているので、２回以上の塗布工程が必須となり、製造工程の複雑化や高コスト化が懸念される。また、この方法においても、５６７〜６２０℃でＡｇ焼成層を焼成しているので、絶縁層を３００℃以下で焼成する構成には適用できない。
【０００６】
ところで、配線層に用いられるペーストの材料は、様々な種類が存在し、接触抵抗や密着性の確保といった観点に応じて、それぞれ異なる成分を含んでいるが、全ての要件を満たすことは難しい。例えば、金属フィラー、金属ナノ粒子、および有機溶媒から構成されたペーストでは、抵抗が低減されているが、バインダ樹脂を含まないため、下地基材との密着性が小さくなってしまう。一般に、分散剤、溶剤、およびバインダ樹脂を含むペーストでは、下地との密着性が確保できるものの、下地金属との接触抵抗が高くなるという問題がある。つまり、印刷などの手法で塗布されたペーストでは、焼成の際、表面側から基材側に向かって熱が伝わるため、表面側では、粒子同士の焼結が進みやすく、導電性が得られる。一方で、基材側では、分散剤の分解や溶剤の揮発が抑制され、表面側と比較して、導電性が得にくくなるが、密着性が高くなる。すなわち、従来のペースト材料では、密着性と接触抵抗の低減化とを両立させることができなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、焼結配線層についての密着性と接触抵抗の低減化とを両立することができるパワーモジュール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】
【０００８】
本発明に係るパワーモジュールは、金属導電層と、前記金属導電層に積層された絶縁層と、前記絶縁層に積層された焼結配線層とを備えたパワーモジュールであって、前記絶縁層は、開口部が設けられ、前記焼結配線層は、前記絶縁層から前記開口部内へ延伸されて該開口部を部分的に覆い、該開口部内に位置する周縁部が、前記金属導電層に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るパワーモジュールは、前記開口部のうち、互いに対向する側辺の一方から他方までの長さを開口長としたとき、前記焼結配線層は、前記開口部内に位置する周縁部に沿った外縁の長さが、前記開口長よりも長い構成としてもよい。
【００１０】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記焼結配線層は、焼結によって、表面に形成された高導電層と、内部に形成された密着層とが設けられており、前記高導電層は、前記密着層よりも導電性が高く、前記周縁部は、前記高導電層とされている構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記焼結配線層は、有機バインダの含有量が３〜１０重量％であるＡｇペーストを焼結して形成されている構成としてもよい。
【００１２】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記焼結配線層は、互いに重なる第１配線部と第２配線部とを備え、前記第１配線部および前記第２配線部は、前記開口部内において、それぞれ前記金属導電層に接続され、前記開口部外において、外部の端子に接続される領域が、互いに近接して配置される構成としてもよい。
【００１３】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記金属導電層は、めっき処理によって形成された開口めっき層で、前記開口部内を覆われており、前記焼結配線層は、前記開口めっき層を介して前記金属導電層に接続されている構成としてもよい。
【００１４】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記開口めっき層は、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、およびＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのいずれかで形成されている構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記焼結配線層は、めっき処理によって形成された配線めっき層で覆われている構成としてもよい。
【００１６】
本発明に係るパワーモジュールでは、前記配線めっき層は、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、およびＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのいずれかで形成されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、焼結によって高導電層となった周縁部が金属導電層に接触することで、接触抵抗を低減することができる。また、焼結配線層は、開口部と絶縁層とに跨って設けられているので、密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図２Ａ】絶縁層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図３Ａ】塗布工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図４Ａ】焼結工程の前のパワーモジュールの拡大断面図である。
【図４Ｂ】焼結工程の後のパワーモジュールの拡大断面図である。
【図５Ａ】開口めっき工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【図８Ａ】本発明の第５実施形態において、下層焼結配線層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図９Ａ】本発明の第５実施形態において、上層焼結配線層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図１２Ａ】本発明の第８実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【図１３Ａ】変形例１に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【図１３Ｂ】変形例２に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【図１３Ｃ】変形例３に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図であって、図１Ｂは、図１Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。なお、図面の見易さを考慮して、図１Ａでは、ハッチングを省略しており、図１Ｂでは、パワー半導体素子６を省略し、主要部（周縁部４ｃ）にハッチングしている。また、以下に示す他の図面においても同様に、模式断面図ではハッチングを省略し、模式上面図では主要部にハッチングしていることがある。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係るパワーモジュール１０は、金属導電層１と、金属導電層１に積層された絶縁層２と、絶縁層２に積層された焼結配線層４とを備えており、焼結配線層４には、ダイボンド材５を介して、パワー半導体素子６（外部の端子の一例）が接続されている。
【００２２】
絶縁層２は、上面視において（図１Ｂ参照）、矩形状の開口部３が設けられており、金属導電層１の一部が露出している。以下では説明のため、上面視した状態で、開口部３の短辺同士が対向する方向を横方向Ｘ（図１Ｂでは、左右方向）と呼び、開口部３の長辺同士が対向する方向を縦方向Ｙ（図１Ｂでは、上下方向）と呼ぶことがある。また、金属導電層１、絶縁層２、および焼結配線層４が積層されている方向を高さ方向Ｚと呼ぶことがある。なお、開口部３の側辺について、横方向Ｘで対向する短辺を左辺（図１Ｂでは、左側の短辺）および右辺（図１Ｂでは、右側の短辺）と呼び、縦方向Ｙで対向する長辺を上辺（図１Ｂでは、上側の長辺）および下辺（図１Ｂでは、下側の長辺）と呼ぶことがあるが、上面視した状態での位置関係だけに拘わるものであって、パワーモジュール１０における位置を限定するものではない。
【００２３】
焼結配線層４は、絶縁層２から開口部３内へ延伸されて開口部３を部分的に覆っている。そして、開口部３内に位置する焼結配線層４の周縁部４ｃが、金属導電層１に接続されている。具体的に、焼結配線層４は、開口部３の右辺の外側から開口部３内へ延伸されており、開口部３のうち、左辺寄りの部分は、焼結配線層４に覆われていない。焼結配線層４の周縁部４ｃは、横方向Ｘで開口部３の左辺と対向しており、開口部３の左辺との間の距離（第１開口距離Ｘ１）は、製造工程での位置や寸法のばらつきを考慮して、「Ｘ１＞０」となるように設定されている。これによって、焼結配線層４の周縁部４ｃは、少なくとも一部が開口部３内に存在する構成になる。
【００２４】
次に、パワーモジュール１０の製造工程と各部の詳細とについて、図面を参照して説明する。
【００２５】
図２Ａは、絶縁層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図であって、図２Ｂは、図２Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【００２６】
上述したように、金属導電層１には、絶縁層２が積層される。金属導電層１は、例えば、ＡｌやＣｕなど導電性を有する材料で形成されている。絶縁層２は、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３などで形成されており、金属導電層１が露出した開口部３が設けられている。本実施の形態において、絶縁層２は、高熱伝導性ペーストをメタルマスクを用いて印刷した後、３００℃で焼成することによって、予め開口部３を除く範囲に積層しているが、これに限定されず、金属導電層１の全面を覆うように絶縁層２を形成した後、開口部３に対応する領域の絶縁層２を、エッチングなどによって除去してもよい。開口部３の寸法については、特に限定されず、長辺長さＷｘおよび短辺長さＷｙ（開口長）を適宜設定することができる。
【００２７】
図３Ａは、塗布工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図であって、図３Ｂは、図３Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【００２８】
図３Ａは、図２Ａに対して、ペースト２０をスクリーン印刷法で塗布した状態を示す。ペースト２０は、図１Ａで示した焼結配線層４と略同じ範囲に塗布されており、焼結されたペースト２０によって、焼結配線層４が形成される。
【００２９】
ペースト２０は、Ａｇ粒子、分散剤、溶剤、およびバインダ樹脂（有機バインダ）を含み、バインダ樹脂の含有量が３〜１０重量％とされている。このように、有機バインダを含むＡｇペーストを用いることで、焼結配線層４の密着性と導電性とを両立することができる。つまり、有機バインダの含有量を３重量％以上とすることで、バインダによる密着性を確保でき、有機バインダの含有量を１０重量％以下とすることで、Ａｇ粒子の結合を阻害せず、高い導電性を発現することができる。
【００３０】
バインダ樹脂成分としては、エポキシ、セルロース、ロジン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、アセタール樹脂、およびブチラール樹脂のいずれかを含有している。
【００３１】
パワーモジュール１０では、ペースト２０を塗布した後、焼結工程が行われる。次に、焼結工程の前後でのペースト２０（焼結配線層４）の変化について、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。
【００３２】
図４Ａは、焼結工程の前のパワーモジュールの拡大断面図であって、図４Ｂは、焼結工程の後のパワーモジュールの拡大断面図である。
【００３３】
図４Ａは、焼結する前のペースト２０を拡大して示しており、バインダ樹脂２１中に複数のＡｇ粒子２２が含有されている。なお、図４Ａおよび図４Ｂでは、図面の見易さを考慮して、図中のＡｇ粒子２２の数を調整して模式的に示しており、実際のＡｇ粒子２２の密度とは異なる。
【００３４】
本実施の形態では、２００℃で焼結を行っている。図４Ｂに示すように、焼結によって、ペースト２０の表面では、Ａｇ粒子２２同士が結合する。Ａｇ粒子２２の結合は、ペースト２０の表面から内部へ向かって進行するため、表面と内部とで、結合の度合いに差が生じる。その結果、表面に形成された高導電層４ａと、内部に形成された密着層４ｂとを有する焼結配線層４が形成される。高導電層４ａは、密着層４ｂよりも導電性が高い。このように、焼結によって、焼結配線層４を２層化することで、周縁部４ｃの導電性を確保しつつ、開口部３や絶縁層２に接する部分の密着性を維持することができる。
【００３５】
なお、ペースト２０は、下地（金属導電層１または絶縁層２）の上に積層されているが、下地に接する下層であっても、露出した端面であれば、内部よりも焼結が進みやすい。そのため、焼結配線層４の上面視での周縁部４ｃは、高導電層４ａとなり、金属導電層１に接触している。
【００３６】
このように、焼結工程を行うことで、ペースト２０から図１Ａおよび図１Ｂに示す焼結配線層４が形成される。図１Ｂに示すように、焼結によって高導電層４ａとなった周縁部４ｃ（ハッチングした部分）が金属導電層１に接触することで、接触抵抗を低減することができる。また、焼結配線層４は、開口部３と絶縁層２とに跨って設けられているので、密着性を確保することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
図５Ａは、開口めっき工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図であって、図５Ｂは、本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【００３９】
第２実施形態は、第１実施形態に対し、開口めっき層３１が設けられている点で異なる。具体的に、第２実施形態では、図２Ａに示す絶縁層形成工程の後、図５Ａに示す開口めっき工程が行われる。開口めっき工程では、開口部３内で露出した金属導電層１の表面に対し、無電解めっき処理によって開口めっき層３１を形成している。開口めっき層３１は、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｇ、およびＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのいずれかで形成されている。
【００４０】
開口めっき工程の後、第１実施形態と同様にして、ペースト２０を塗布して焼結することで、図５Ｂに示すように、焼結配線層４が形成される。その結果、焼結配線層４は、開口めっき層３１を介して金属導電層１に接続される。このように、開口めっき層３１を設けることで、焼結配線層４の接触抵抗を低減することができる。例えば、金属導電層１がＡｌで形成されている場合には、焼結配線層４であるＡｇと直接接触させるよりも、ＮｉやＮｉ／Ｐｄ／Ａｇで形成された開口めっき層３１を挟む方が、接触抵抗をより低くすることができるので好適である。上述したように、開口めっき層３１の材料としては、金属導電層１との密着性を確保しつつ、焼結配線層４に対する接触抵抗が小さくなるものを用いることが望ましい。
【００４１】
なお、開口めっき層３１は、無電解めっき処理によって形成しためっき層だけに限定されず、蒸着やスパッタリングによって形成した金属層であってもよい。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図６は、本発明の第３実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【００４４】
第３実施形態は、第２実施形態に対し、配線めっき層３２が設けられている点で異なる。具体的に、第３実施形態では、図５Ｂに示す状態に対し、配線めっき工程が行って配線めっき層３２を形成している。配線めっき層３２は、開口めっき層３１と同様の方法で形成され、開口部３で露出した開口めっき層３１と、焼結配線層４の表面全域とを覆っている。例えば、Ｎｉ／ＡｕやＮｉ／Ｐｄ／Ａｕで形成された配線めっき層３２を形成した場合は、焼結配線層４の表面がＡｕで覆われているので、素子（パワー半導体素子６等）のはんだ付けを行うのに好適である。このように、配線めっき層３２で焼結配線層４の表面を覆うことで、焼結配線層４に接続される素子との間の接触抵抗を低減することができる。上述したように、配線めっき層３２の材料としては、開口めっき層３１と同じものを用いることができ、焼結配線層４との密着性を確保しつつ、素子に対する接触抵抗が小さくなるものを用いることが望ましい。
【００４５】
なお、本実施の形態では、配線めっき層３２と開口めっき層３１との両方を備えた構成としたが、これに限定されず、配線めっき層３２だけを備えた構成としてもよい。
【００４６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図７は、本発明の第４実施形態に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【００４８】
第４実施形態は、第１実施形態に対し、上面視した状態での焼結配線層４の形状が異なっている。具体的に、焼結配線層４は、上面視した状態で、開口部３の右辺の外側から開口部３内へ延伸されている。そして、開口部３の左辺に横方向Ｘで対向する周縁部４ｃは、縦方向Ｙに沿って、左辺寄りに突出した部分と右辺寄りに窪んだ部分とが交互に設けられた櫛形状とされている。
【００４９】
第１実施形態において、周縁部４ｃは、開口部３の上辺から下辺へ直線状に延びており、周縁部４ｃに沿った外縁の長さは、短辺長さＷｙ（開口長）と同じであった。これに対し、第４実施形態では、周縁部４ｃが屈曲しているので、周縁部４ｃに沿った外縁の長さは、開口長より長くなっている。このように、金属導電層１に接触する低接触抵抗領域（周縁部４ｃのハッチングした部分）の面積を増加させることで、接触抵抗をさらに低減することができる。
【００５０】
図７では、周縁部４ｃにおいて、左辺寄りに突出した部分（櫛歯）が４箇所に設けられた形状を示したが、これに限定されず、櫛歯の本数を適宜設定してもよい。本実施の形態では、櫛形状とされた焼結配線層４を示したが、焼結配線層４の形状は、低接触抵抗領域の面積を増加させるものであればよく、他の形状としてもよい。焼結配線層４を異なる形状とした変形例については、後述する図１３Ａないし図１３Ｃを参照して説明する。
【００５１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態ないし第４実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図８Ａは、本発明の第５実施形態において、下層焼結配線層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図であって、図８Ｂは、図８Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【００５３】
第５実施形態は、第４実施形態に対し、焼結配線層４が、互いに重なる第１配線部４１と第２配線部４２とで構成されている点が異なる。具体的に、本実施の形態では、塗布したペースト２０を焼結して、第１配線部４１を形成した後、第１配線部４１の上に重ねてペースト２０を塗布し、焼結することで、第２配線部４２を形成している。つまり、図８Ａおよび図８Ｂは、第１配線部４１を形成する下層焼結配線層形成工程を示している。
【００５４】
第１配線部４１は、図７に示す焼結配線層４と同様に、第１周縁部４１ｃが屈曲した櫛形状とされている。第１周縁部４１ｃのうち、開口部３の左辺寄りに突出した先端から左辺までの長さ（第２開口距離Ｘ２）は、「Ｘ２＞０」となるように設定されている。第１配線部４１は、上述したように、焼結によって、第１高導電層４１ａと第１密着層４１ｂとが形成されている。
【００５５】
なお、本実施の形態では、焼結配線層４を第１配線部４１と第２配線部４２との２重構造にしているので、縦方向Ｙでの櫛歯同士の間隔が、第４実施形態よりも広く設定されていることが好ましい。
【００５６】
図９Ａは、本発明の第５実施形態において、上層焼結配線層形成工程におけるパワーモジュールを示す概略断面図であって、図９Ｂは、図９Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【００５７】
図９Ａおよび図９Ｂは、第２配線部４２を形成する上層焼結配線層形成工程を示しており、第１配線部４１の上に第２配線部４２が重なっている。第２配線部４２は、第１配線部４１に対し、上面した状態での形状が異なっている。具体的に、第２配線部４２は、開口部３内において、第１配線部４１の全域を覆っており、第１配線部４１よりも幅広の櫛歯を有する櫛形状とされている。第２配線部４２は、第１配線部４１と同様にして、第２高導電層４２ａと第２密着層４２ｂとが形成されており、開口部３の左辺寄りに突出した第２周縁部４２ｃの先端から左辺までの長さ（第３開口距離Ｘ３）は、「Ｘ２＞Ｘ３＞０」となるように設定されている。そのため、第２周縁部４２ｃは、第１周縁部４１ｃと異なる位置で金属導電層１に接触している。
【００５８】
本実施の形態において、焼結配線層４は、金属導電層１に対し、開口部３内で第１周縁部４１ｃと第２周縁部４２ｃとが接している。このように、焼結配線層４を第１配線部４１と第２配線部４２との２重構造にすることで、金属導電層１に接触する面積を増やして、接触抵抗をさらに低減することができる。
【００５９】
また、開口部３外では、第１配線部４１が横方向Ｘで第２配線部４２よりも突出し、端部の位置がずれており、ダイボンド材５は、第１配線部４１と第２配線部４２との両方に跨る位置に設けられている。つまり、開口部３外では、第１配線部４１と第２配線部４２とにおいて、外部の端子に接続される領域が互いに近接して配置されているので、両方に外部配線（例えば、ダイボンド材５）を接続して、均等に電流を流すことができ、接触抵抗の低抵抗化を最大限に発揮できる。
【００６０】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態ないし第５実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図１０は、本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【００６２】
第６実施形態は、第５実施形態に対し、第２配線部４２の形状が異なっている。具体的に、第２配線部４２は、開口部３の全域を覆うように形成されている。第１配線部４１は、図７に示すように、櫛形状とされている。第２配線部４２を形成するペースト２０は、粘度を適宜設定することで、積層される厚みを調整することができる。これによって、第１配線部４１の櫛歯同士の間隙に第２配線部４２を充填しつつ、櫛歯の上面では、第２高導電層４２ａが第１高導電層４１ａに接する構成とすることができる。
【００６３】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態ないし第６実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
図１１Ａは、本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図であって、図１１Ｂは、図１１Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。
【００６５】
第７実施形態は、第４実施形態に対し、焼結配線層４が２箇所に設けられている点で異なる。つまり、第４実施形態では、開口部３の右辺の外側から延伸された焼結配線層４だけが設けられていたが、本実施の形態では、開口部３の左辺の外側から延伸された焼結配線層４も設けられている。２箇所に設けられた焼結配線層４は、一方の櫛歯同士の間に、他方の櫛歯が入り込むように形成されている。なお、２箇所の焼結配線層４は、１つのスクリーン印刷マスクで形成してもよいし、個別のスクリーン印刷マスクで形成してもよい。この構成では、２箇所に設けられた焼結配線層４のそれぞれにおいて、開口部３内で周縁部４ｃが金属導電層１に接しているので、低接触抵抗領域（周縁部４ｃのハッチングした部分）の面積を増加させて、接触抵抗をさらに低減することができる。
【００６６】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態ないし第７実施形態と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
図１２Ａは、本発明の第８実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図であって、図１２Ｂは、図１２Ａに示すパワーモジュールの模式上面図である。なお、図１２Ｂでは、図面の見易さを考慮して、高導電層および周縁部を示す二点鎖線を省略している。
【００６８】
第８実施形態は、第７実施形態に対し、焼結配線層４を第１配線部４１と第２配線部４２との２重構造にしている点が異なる。つまり、第７実施形態での焼結配線層４が、本実施の形態での第１配線部４１に相当し、第１配線部４１に重ねて第２配線部４２が形成されている。具体的に、第２配線部４２は、開口部３の略全域を覆うように設けられている。第２配線部４２は、第１配線部４１の櫛歯の間隙に充填され、櫛歯の上面で第２高導電層４２ａが第１高導電層４１ａに接する構成とされている。
【００６９】
次に、焼結配線層４を異なる形状とした変形例１ないし変形例３について、図面を参照して説明する。
【００７０】
図１３Ａは、変形例１に係るパワーモジュールの模式上面図であって、図１３Ｂは、変形例２に係るパワーモジュールの模式上面図であって、図１３Ｃは、変形例３に係るパワーモジュールの模式上面図である。
【００７１】
変形例１において、焼結配線層４は、上面視した状態で、開口部３よりも一回り大きい略矩形状とされている。但し、焼結配線層４は、開口部３を完全に覆ってはおらず、下地（金属導電層１）を一部露出させた窓（欠損部）が設けられている。焼結配線層４に設けられた窓の周囲は、高導電層４ａである周縁部４ｃとなるので、金属導電層１との接触抵抗を低減できる。
【００７２】
変形例２において、焼結配線層４は、第４実施形態と同様に、開口部３の右辺の外側から開口部３内へ延伸されている。そして、開口部３の左辺に横方向Ｘで対向する周縁部４ｃは、縦方向Ｙに沿って、左辺寄りに突出した部分と右辺寄りに窪んだ部分とが交互に設けられている。第４実施形態において、左辺寄りに突出した部分は、矩形の櫛歯とされていたが、変形例２では、三角形状の凸部とされている。つまり、第４実施形態では、低接触抵抗領域となる周縁部４ｃが、上面視した状態で、方形波のように形成されていたが、変形例２では、三角波のように形成されている。なお、周縁部４ｃは、上述した形状だけに限らず、例えば、湾曲した曲線状としてもよい。
【００７３】
変形例３において、焼結配線層４は、上面視した状態で、開口部３よりも縦方向Ｙの長さが短い矩形状とされている。そして、変形例３において、低接触抵抗領域となる周縁部４ｃは、横方向Ｘで開口部３の左辺と対向する部分に加えて、縦方向Ｙで開口部３の上辺と対向する部分と、縦方向Ｙで開口部３の下辺と対向する部分とを有している。
【００７４】
上述したように、絶縁層２の開口部３と、焼結配線層４の周縁部４ｃとが重なる部分の形状を適宜設定することで、低接触抵抗領域となる周縁部４ｃの面積を大きくすることができ、接触抵抗の低減を図ることができる。
【００７５】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１  金属導電層
２  絶縁層
３  開口部
４  焼結配線層
４ａ  高導電層
４ｂ  密着層
４ｃ  周縁部
５  ダイボンド材
６  パワー半導体素子
１０  パワーモジュール
４１  第１配線部
４１ａ  第１高導電層
４１ｂ  第１密着層
４１ｃ  第１周縁部
４２  第２配線部
４２ａ  第２高導電層
４２ｂ  第２密着層
４２ｃ  第２周縁部
Ｘ  横方向
Ｙ  縦方向
Ｚ  高さ方向
【図１Ａ】
2019145545.tif 000003
【図１Ｂ】
2019145545.tif 000004
【図２Ａ】
2019145545.tif 000005
【図２Ｂ】
2019145545.tif 000006
【図３Ａ】
2019145545.tif 000007
【図３Ｂ】
2019145545.tif 000008
【図４Ａ】
2019145545.tif 000009
【図４Ｂ】
2019145545.tif 000010
【図５Ａ】
2019145545.tif 000011
【図５Ｂ】
2019145545.tif 000012
【図６】
2019145545.tif 000013
【図７】
2019145545.tif 000014
【図８Ａ】
2019145545.tif 000015
【図８Ｂ】
2019145545.tif 000016
【図９Ａ】
2019145545.tif 000017
【図９Ｂ】
2019145545.tif 000018
【図１０】
2019145545.tif 000019
【図１１Ａ】
2019145545.tif 000020
【図１１Ｂ】
2019145545.tif 000021
【図１２Ａ】
2019145545.tif 000022
【図１２Ｂ】
2019145545.tif 000023
【図１３Ａ】
2019145545.tif 000024
【図１３Ｂ】
2019145545.tif 000025
【図１３Ｃ】
2019145545.tif 000026