(57)【要約】【課題】電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えた複合皮膜及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  基材２上に形成される電気的絶縁性及び高熱伝導性を得るための複合皮膜１。複合皮膜１は、基材２上に形成された無機系材料よりなる第一保護層１１と、少なくとも第一保護層１１に生じた欠陥部１１１を被覆するように形成された第二保護層１２とを有してなる。複合皮膜１を製造するに当っては、基材２上に第一保護層１１をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により均一に形成し、次いで、第一保護層１１に生じた欠陥部１１１を少なくとも被覆するように第二保護層１２を電着法により形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成される電気的絶縁性及び高熱伝導性を得るための複合皮膜であって、
該複合皮膜は、上記基材上に形成された無機系材料よりなる第一保護層と、
少なくとも該第一保護層に生じた欠陥部を被覆するように形成された第二保護層とを有してなることを特徴とする複合皮膜。
【請求項２】
請求項１において、上記第一保護層は０．１〜１００μｍの厚みを有し、上記欠陥部は直径１ｍｍ以下であり、上記第二保護層は、面積比において上記欠陥部の９０％以上を被覆していることを特徴とする複合皮膜。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第一保護層は、熱抵抗が０．０４２Ｋ／Ｗ以下であることを特徴とする複合皮膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記第二保護層は、電着法により析出可能な絶縁材料からなることを特徴とする複合皮膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記第二保護層は、上記第一保護層の表面全面を覆っていることを特徴とする複合皮膜。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記複合皮膜は、自動車の走行モーターを制御する自動車用インバータを構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却チューブとの間において、上記半導体モジュール又は上記冷却チューブに形成される絶縁膜であることを特徴とする複合皮膜。
【請求項７】
上記基材上に上記第一保護層をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により均一に形成し、次いで、該第一保護層に生じた上記欠陥部を少なくとも被覆するように上記第二保護層を電着法により形成することによって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合皮膜を形成することを特徴とする複合皮膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電気的絶縁性及び高熱伝導性を得るための複合皮膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器においては、小型化、高集積化、大電力化という市場要求があり、これに伴い、電子部品の発熱量が大きくなる。そのため、電子部品の冷却を効率よく行う必要性がより高くなっている。
【０００３】
この問題を解決すべく、図１１、図１２に示すごとく、電子部品の一方又は双方の面に冷却チューブを配設して、発熱する電子部品を冷却する構造が提案されている（特許文献１）。
具体的には、導通基板９２上にはんだ９３２により接合されたＩＧＢＴ等の半導体素子等の電子部品９３１が発熱した熱を放熱するために、冷媒を循環させるアルミ製の冷却チューブ４を、導通基板９２に面して配設している。
【０００４】
しかし、導通基板９２と冷却チューブ４とを電気的に絶縁する必要がある。そこで、導通基板９２と冷却チューブ４の間に、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ等からなる高放熱絶縁板９１が挿入されている。また、高放熱絶縁板９１と導通基板９２あるいは冷却チューブ４との間に空隙が形成されることを防ぐために、導通基板９２と高放熱絶縁板９１との間、及び冷却チューブ４と高放熱絶縁板９１との間にグリス９５１、９５２をそれぞれ塗布している。
【０００５】
しかしながら、上記グリス９５１、９５２の層を、導通基板９２と冷却チューブ４との間に２層も設けると、導通基板９２と冷却チューブ４との間の熱伝導性が低下するという問題がある。そして、これにより、上記電子部品９３１の冷却を充分に行うことが困難となるおそれがある。
【特許文献１】特開２００１−３２０００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えた複合皮膜及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、基材上に形成される電気的絶縁性及び高熱伝導性を得るための複合皮膜であって、
該複合皮膜は、上記基材上に形成された無機系材料よりなる第一保護層と、
少なくとも該第一保護層に生じた欠陥部を被覆するように形成された第二保護層とを有してなることを特徴とする複合皮膜にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記複合皮膜は、無機系材料からなる第一保護層を有するため、電気的絶縁性を確保しつつ高い熱伝導性を有する。また、上記第一保護層には欠陥部が生ずることがあるが、該欠陥部は第二保護層によって被覆されているため、電気的絶縁不良が生ずることを防ぐことができる。
それ故、上記第一保護層と上記第二保護層とを有する上記複合皮膜を上記基材上に形成することによって、該基材と他の部材との間の電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することができる。
【０００９】
また、上記複合皮膜を基材上に形成することにより、従来のように、基材と他の部材との間に絶縁板を配設する必要がなく、更には該絶縁板と基材との間にグリスを配設する必要がない。そのため、上記基材と他の部材との間の絶縁構造を簡略化することができる。また、上記絶縁板と基材との間のグリスを省略することができるため、熱伝導性を向上させることができる。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えた複合皮膜を提供することができる。
【００１１】
第２の発明は、上記基材上に上記第一保護層をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により均一に形成し、次いで、該第一保護層に生じた上記欠陥部を少なくとも被覆するように上記第二保護層を電着法により形成することによって、上記複合皮膜を形成することを特徴とする複合皮膜の製造方法にある（請求項７）。
【００１２】
次に、上記第２の発明の作用効果につき説明する。
上記複合皮膜の製造方法においては、上記第一保護層をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により形成するため、容易に上記第一保護層を均一に形成することができる。そのため、上記基材の全面に渡って、電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することが容易となる。
【００１３】
また、上記第二保護層は電着法により形成するため、上記第一保護層の欠陥部に、容易かつ確実に上記第二保護層を形成することができる。そして、基材の表面露出部である上記欠陥部に優先的に上記第二保護層を析出させることができるため、高い熱伝導性を損なうことなく確実な電気的絶縁を容易に得ることができる。
それ故、上記第一保護層と上記第二保護層とを有する上記複合皮膜を上記基材上に形成することによって、該基材と他の部材との間の電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することができる。
【００１４】
以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えた複合皮膜の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上記第１の発明（請求項１）において、上記第一保護層は、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＳｉＯ2など熱伝導性の高い絶縁体からなり、例えば０．１〜１００μｍの厚さで形成される。
また、上記第二保護層は、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、ポリブタジエン系などの絶縁材料からなる。
【００１６】
また、上記基材は、導電性を有する基材とすることができる。この場合には、上記基材に電流を流すときには、上記複合皮膜によって、他の部材との電気的絶縁を図ることができる。また、電流を流す他の部材と上記基材との間における電気的絶縁を、上記複合皮膜によって確保することができる。
【００１７】
また、上記第一保護層は０．１〜１００μｍの厚みを有し、上記欠陥部は直径１ｍｍ以下であり、上記第二保護層は、面積比において上記欠陥部の９０％以上を被覆していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、充分な電気的絶縁性を有する複合皮膜を得ることができる。
【００１８】
上記第一保護層の厚みが０．１μｍ未満である場合には、電気的絶縁性を充分確保することが困難となるおそれがある。一方、上記厚みが１００μｍを超える場合には、熱伝導性を充分高くすることが困難となるおそれがある。
また、上記欠陥部の直径が１ｍｍを超えると、熱伝導性を充分高くすることが困難となるおそれがあり、上記第二保護層による上記欠陥部の被覆が、該欠陥部の９０％未満の場合には、複合皮膜の電気的絶縁性が不充分となるおそれがある。
【００１９】
また、上記第一保護層は、熱抵抗が０．０４２Ｋ／Ｗ以下であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、充分に高い熱伝導性を有する複合皮膜を形成することができる。
上記熱抵抗が０．０４２Ｋ／Ｗを超える場合には、上記複合皮膜の熱伝導性が不充分となるおそれがある。
【００２０】
また、上記第二保護層は、電着法により析出可能な絶縁材料からなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、基材の表面露出部である上記欠陥部に優先的に上記第二保護層が析出するため、高い熱伝導性を損なうことなく確実な電気的絶縁を容易に得ることができる。
【００２１】
また、上記第二保護層は、上記第一保護層の表面全面を覆っていてもよい（請求項５）。
この場合には、さらに、電気的絶縁性が高くなるという利点がある。
また、上記第二保護層は、第一保護層の表面から例えば３〜５μｍに形成することができる。
【００２２】
また、上記複合皮膜は、自動車の走行モーターを制御する自動車用インバータを構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却チューブとの間において、上記半導体モジュール又は上記冷却チューブに形成される絶縁膜とすることができる（請求項６）。
【００２３】
上記自動車用インバータにおいては、特に、小型化、高集積化、大電力化という市場要求があり、これに伴い、半導体モジュールの発熱量が大きく、また放熱が困難となる。そのため、半導体モジュールの冷却を効率よく行う必要性がより高い。そこで、上記半導体モジュールとこれを冷却する冷却チューブとの間に形成する絶縁膜として、本発明にかかる複合皮膜を用いることにより、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁を確保しつつ、半導体モジュールの冷却を充分に行うことが可能となる。
【００２４】
また、上記冷却チューブは、上記半導体モジュールの一方の面側に配設してあってもよく、上記半導体モジュールの両面側に配設してあってもよい。後者の場合には、上記半導体モジュールの冷却をより効率的に行うことができる。
【００２５】
次に、上記第２の発明（請求項７）において、上記ＰＶＤ法（物理蒸着）としては、例えばスパッタリング、アークイオンプレーティング等を用いることができ、上記ＣＶＤ法（化学蒸着）としては、例えばプラズマＣＶＤ等を用いることができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる複合皮膜及びその製造方法につき、図１、図２を用いて説明する。なお、図２は、後述する冷却チューブ４の冷媒流路４１に直交する方向の断面と冷媒流路４１に沿った断面を並べて表した説明図である。図３、図４、図５、図１２についても同様である。
【００２７】
本例の複合皮膜１は、図１に示すごとく基材２上に形成され、電気的絶縁性及び高熱伝導性を得るための皮膜である。
該複合皮膜１は、上記基材２上に形成された無機系材料よりなる第一保護層１１と、少なくとも該第一保護層１１に生じた欠陥部１１１を被覆するように形成された第二保護層１２とを有してなる。
【００２８】
また、上記第一保護層１１は０．１〜１００μｍの厚みを有し、上記欠陥部１１１は直径１ｍｍ以下である。上記第二保護層１２は、面積比において欠陥部１１１の９０％以上を被覆している。また、第二保護層１２は、第一保護層１１の表面全面を覆っており、その表面から３〜５μｍの厚みを有する。
【００２９】
上記第一保護層１１は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＳｉＯ2など熱伝導性の高い絶縁体からなり、熱抵抗が０．０４２Ｋ／Ｗ以下である。
また、上記第二保護層は、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、ポリブタジエン系などの、電着法により析出可能な絶縁材料からなる。
【００３０】
図２に示すごとく、上記複合皮膜１は、自動車の走行モーターを制御する自動車用インバータを構成する半導体モジュール３と、該半導体モジュール３を冷却する冷却チューブ４との間において、上記半導体モジュール３に形成される絶縁膜である。
上記半導体モジュール３はＩＧＢＴ等の半導体素子３１を有し、該半導体素子３１は上記基材２にはんだ３２により接合してある。
【００３１】
上記冷却チューブ４は、冷媒を流通させる冷媒流路４１を複数設けてなり、例えばアルミニウムの押出成形品からなる。また、上記冷却チューブ４には、上記複合皮膜１との界面において、空隙を介在させないようにするためのグリス５が塗布されている。
【００３２】
次に、本例の複合皮膜１を製造するに当っては、まず、上記基材２上に上記第一保護層１１を、スパッタリングによって均一に形成する。
次いで、該第一保護層１１に生じた上記欠陥部１１１を少なくとも被覆するように上記第二保護層１２を電着法により形成する。
【００３３】
上記第一保護層１１のスパッタリングは、例えば以下のように行う。
スパッタリング装置のチャンバー内において回転可能な回転治具に基材２を取付ける。また、上記チャンバー内には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉのうち１種類以上のターゲットと、１個以上のＣターゲットとを共に取付ける。
【００３４】
上記チャンバーを閉じて、上記基材２を取付けた回転治具を０．１ｒｐｍ以上の速度で回転させ、真空排気、予熱、基材エッチングを順次行う。
次いで、Ａｒ等のキャリアガスとＣＨ4等の反応ガスとを炉内に導入し、炉内圧力を０．０１〜１０Ｐａとする。この際のＡｒとＣＨ4との流量比は、（１００：１）〜（１００：１００）とする。
上記キャリアガスを用いてＣターゲットからＣ原子を飛ばし、上記基材２上で上記反応ガスと反応させることによりＤＬＣを成膜する。この際、上記基材２には、１Ｖ以上の負の電圧（バイアス電圧）を印加する。
【００３５】
次に、上記第二保護層１２の電着は、例えば以下のように行う。
まず、絶縁材料の溶液からなる処理液を用意する。該処理液は、絶縁材料固形分濃度１０〜２０％、ｐＨ６．２〜６．８、電気伝導度１０００〜１５００μＳ／ｃｍ、液温２５〜３０℃とする。
この処理液に、上記第一保護層１１が形成された上記基材２を浸漬し、１５０〜３００Ｖの電圧を１分間以上かける。その後、１００℃以上の熱で乾燥させることにより、上記第二保護層１２を形成する。
以上により、上記複合皮膜１を基材２上に形成する。
【００３６】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記複合皮膜１は、無機系材料からなる第一保護層１１を有するため、電気的絶縁性を確保しつつ高い熱伝導性を有する。また、上記第一保護層１１には欠陥部１１１が生ずることがあるが、該欠陥部１１１は第二保護層１２によって被覆されているため、電気的絶縁不良が生ずることを防ぐことができる。
それ故、図２に示すごとく、上記第一保護層１１と上記第二保護層１２とを有する上記複合皮膜１を基材２上に形成することによって、該基材２と他の部材、即ち冷却チューブ４との間の電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することができる。
【００３７】
また、上記複合皮膜１を基材２上に形成することにより、従来のように、基材２と冷却チューブ４との間に絶縁板（図１１の符号９１参照）を配設する必要がなく、更には該絶縁板と基材２との間にグリス（図１１の符号９５１参照）を配設する必要がない。そのため、上記基材２と冷却チューブ４との間の絶縁構造を簡略化することができる。また、上記絶縁板と基材２との間のグリスを省略することができるため、熱伝導性を向上させることができる。
【００３８】
また、上記第一保護層１１は０．１〜１００μｍの厚みを有し、上記欠陥部１１１は直径１ｍｍ以下であり、上記第二保護層１２は、面積比において上記欠陥部１１１の９０％以上を被覆している。そのため、充分な電気的絶縁性を有する複合皮膜１を得ることができる。
【００３９】
また、上記第一保護層１１は、熱抵抗が０．０４２Ｋ／Ｗ以下であるため、充分に高い熱伝導性を有する複合皮膜１を形成することができる。
また、上記第二保護層１２は、電着法により析出可能な絶縁材料からなるため、基材２の表面露出部である欠陥部１１１に優先的に第二保護層１２を析出させることができる。それ故、高い熱伝導性を損なうことなく確実な電気的絶縁を容易に得ることができる。
また、上記第二保護層１２は、上記第一保護層１１の表面全面を覆っているため、さらに、電気的絶縁性が高くなるという利点がある。
【００４０】
また、上記複合皮膜１は、自動車用インバータを構成する半導体モジュール３と冷却チューブ４との間において、上記半導体モジュール３に形成される絶縁膜である。上記自動車用インバータにおいては、特に、小型化、高集積化、大電力化という市場要求があり、これに伴い、半導体モジュール３の発熱量が大きく、また放熱が困難となる。そのため、半導体モジュール３の冷却を効率よく行う必要性がより高い。そこで、上記半導体モジュール３とこれを冷却する冷却チューブ４との間に形成する絶縁膜として、本発明にかかる複合皮膜を用いることにより、半導体モジュール３と冷却チューブ４との間の電気的絶縁を確保しつつ、半導体モジュール３の冷却を充分に行うことが可能となる。
【００４１】
また、上記複合皮膜１の製造方法においては、上記第一保護層１１をスパッタリングにより形成するため、容易に第一保護層１１を均一に形成することができる。そのため、上記基材２の全面に渡って、電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することが容易となる。
【００４２】
また、上記第二保護層１２は電着法により形成するため、上述したごとく、第一保護層１１の欠陥部１１１に、容易かつ確実に第二保護層１２を形成することができる。それ故、電気的絶縁不良が生ずることを防ぐことができる。
これにより、上記第一保護層１１と上記第二保護層１２とを有する上記複合皮膜１を上記基材２上に形成することによって、該基材２と冷却チューブ４との間の電気的絶縁性及び高熱伝導性を確保することができる。
【００４３】
以上のごとく、本例によれば、電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えた複合皮膜及びその製造方法を提供することができる。
【００４４】
（実施例２）
本例は、図３に示すごとく、半導体モジュール３を両面から冷却する構成において、複合皮膜１を用いる例である。
即ち、上記半導体モジュール３は、ＩＧＢＴ等の半導体素子３１をその両面において、それぞれ基材２にはんだ３２によって接合してなる。そして、各基材２に対して上記複合皮膜１を形成し、グリス５を介して冷却チューブ４が配設してある。
その他は、実施例１と同様である。
【００４５】
本例の場合には、上記半導体モジュール３の熱を両面から放熱することができるため、冷却効率がより向上する。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４６】
（実施例３）
本例は、図４に示すごとく、冷却チューブ４に複合皮膜１を形成した例である。
即ち、基材２（図１参照）としての冷却チューブ４に、第１保護層１１及び第２保護層１２を順次形成してある。そして、上記複合皮膜１の上面にグリス５を介して導通基板２０を配設し、該導通基板２０に半導体素子３１がはんだ３２によって接合してある。本例においては、導通基板２０が半導体モジュール３の一部をなす。
【００４７】
実施例１が複合皮膜１を半導体モジュール３側に形成した例であるのに対し、本例は、複合皮膜１を冷却チューブ４側に形成した例である。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４８】
（実施例４）
本例は、図５に示すごとく、実施例２と同様に半導体モジュール３を両面から冷却する構成において、複合皮膜１を、実施例３と同様に冷却チューブ４側に形成する例である。
即ち、上記半導体モジュール３は、ＩＧＢＴ等の半導体素子３１をその両面において、それぞれ導通基板２０にはんだ３２によって接合してなる。そして、２つの上記導通基板２０の外側から、２つの冷却チューブ４によって挟持している。この冷却チューブ４には、上記半導体モジュール３に対向する面に、第１保護層１１及び第２保護層１２を順次形成してある。即ち、上記冷却チューブ４が基材２（図１参照）となる。
その他は、実施例１と同様である。
【００４９】
本例の場合には、上記半導体モジュール３の熱を両面から放熱することができるため、冷却効率がより向上する。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
（実施例５）
本例は、図６に示すごとく、第一保護層１１の表面からの第二保護層１２の厚みを小さくした例である。
上記第二保護層１２の厚みは、０．１〜１μｍである。
また、第二保護層１２が第一保護層１１の欠陥部１１１を被覆している点については、実施例１と同様である。
その他は、実施例１と同様である。
【００５１】
本例の場合には、上記第二保護層１２の厚みを小さくすることにより、一層熱伝導性の高い複合皮膜１を得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５２】
（実施例６）
本例は、図７に示すごとく、第二保護層１２が第一保護層１１の表面を覆わないように複合皮膜を形成した例である。
即ち、上記第二保護層１２を、上記第一保護層１１の欠陥部１１１に充填し、上記第一保護層１１の表面には形成しない。
その他は、実施例１と同様である。
【００５３】
本例の場合には、一層熱伝導性の高い複合皮膜１を得ることができる。また、上記欠陥部１１１にのみ第二保護層１２を形成すればよいため、製造が容易であると共に、製造コストを低減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５４】
（実施例７）
本例は、第一保護層１１の形成にあたり、ＡｌＮのアークイオンプレーティングを使用した例である。
アークイオンプレーティングの条件は、例えば以下のように設定する。
即ち、アーク電流は１５０Ａ、バイアス電圧は５０Ｖ、炉内ガス圧は２．６７Ｐａとする。また、炉内ガスとしてはＮ2を用いる。
その他は、実施例１と同様である。
本例によれば、熱伝導性の高い絶縁膜を均一に形成することができるという利点がある。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５５】
（実験例）
本例は、図８〜図１０、及び表１に示すごとく、本発明の複合皮膜の電気的絶縁性及び熱伝導性の評価を行った例である。
上記電気的絶縁性の評価は、以下に説明する絶縁破壊試験（図８、図９）によって行った。また、上記熱伝導性の評価は、以下に説明する熱抵抗測定（図１０）によって行った。
【００５６】
絶縁破壊試験にあたっては、まず、基材２上に複合皮膜１（図１）を形成したテストピース６を用意する。該テストピース６は、１００×１００ｍｍの正方形状を有する。上記基材２は、Ａ３００３、Ｃｕ１１００のいずれかからなる。
【００５７】
また、下記の表１に示すごとく、複合皮膜１における第一保護層１１としてＡｌＮを２０μｍ、第二保護層１２としてエポキシ樹脂を５μｍ形成したものを試料１とした。
また、複合皮膜１における第一保護層１１としてＡｌＮを４０μｍ、第二保護層１２としてエポキシ樹脂を１μｍ形成したものを試料２とした。
【００５８】
また、複合皮膜１における第一保護層１１としてＡｌＮを４０μｍを形成し、第二保護層１２を形成しないものを比較試料１とした。
また、複合皮膜１における第一保護層１１を形成せず、基材２上に第二保護層１２としてエポキシ樹脂を１５μｍ形成したものを比較試料２とした。
また、厚み３００μｍのＡｌＮ板を比較試料３とし、厚み３００μｍのＳｉＮ板を比較試料４とした。
【００５９】
そして、それぞれのテストピース６を、図８に示すごとく、２つの電極７１、７２の間に配置する。即ち、一方の電極７１を基材２に当て、他方の電極７２を複合皮膜１に当てる。これらの電極７１、７２、及びテストピース６は、試験用油槽７３に満たしたシリコーンオイル７４に浸漬してある。
【００６０】
この状態において、両電極７１、７２の間に電圧をかけ、その電圧を徐々に大きくしていく。すると、ある電圧に達したとき、上記２つの電極７１、７２の間の電気的絶縁が破壊されて電流が流れる。このときの電圧を絶縁破壊電圧として検出する。
また、上記電極７２を当てる測定ポイントＰ１〜Ｐ５は、図９に示すごとく、テストピース６上の５箇所であり、これらの測定ポイントにおける検出値を平均したものを測定値とする。
【００６１】
次に、熱抵抗の測定方法につき説明する。
まず、上記絶縁破壊試験に用いたものと同様のテストピース６を用意する。ただし、該テストピース６は、６０×４０ｍｍの長方形状を有する。
そして、それぞれのテストピース６を用いて、図１０に示す冷却構造を組み立てる。
即ち、断熱材８３、発熱体８２であるモールドＭＯＳ、グリス８５、テストピース６、グリス８５、絶縁材８１、グリス８５の順に積層したものを、２つの冷却チューブ８４１，８４２によって挟持する。そして、加圧装置によって積層方向に加圧する（矢印Ｆ）。
また、上記発熱体８２と、該発熱体８２に対して上記テストピース６の反対側の冷却チューブ８４２とに、測温センサを埋め込む。
【００６２】
この状態で、上記発熱体８２に電流を流したときの発熱体８２の温度と冷却チューブ８４２の温度とを測定することにより、発熱体８２と冷却チューブ８４２との間の熱抵抗を、以下の計算式（１）によって算出する。
熱抵抗＝（発熱体８２の温度−冷却チューブ８４２の温度）／発熱量  ・・・（１）
上記の絶縁破壊試験及び熱抵抗測定の結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2005054248.tif 000003
【００６４】
表１から分かるように、第一保護層としてＡｌＮを用いた試料１、２、比較試料１については、熱抵抗を大きく低減することができる。しかし、絶縁破壊電圧は、１５μｍのエポキシ樹脂からなる比較試料２に比べて小さい。特に、第二保護層（エポキシ樹脂）を設けていない比較試料１は、絶縁破壊電圧が極端に小さい。
【００６５】
このことから、第一保護層に２０μｍ又は４０μｍの厚みのＡｌＮを用いることにより、熱伝導性を高めることができ、これにより生ずる電気的絶縁性の大きな低下を、上記第二保護層を設けることにより抑制することができることが分かる。
また、厚み３００μｍのＡｌＮ板或いはＳｉＮ板からなる比較試料３、４については、絶縁破壊電圧は大きいが、熱抵抗が大きい。
【００６６】
以上により、本発明にかかる複合皮膜は、電気的絶縁性及び高熱伝導性を兼ね備えたものであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１における、複合皮膜の断面説明図。
【図２】実施例１における、複合皮膜を用いた半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【図３】実施例２における、複合皮膜を用いた半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【図４】実施例３における、複合皮膜を用いた半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【図５】実施例４における、複合皮膜を用いた半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【図６】実施例５における、複合皮膜の断面説明図。
【図７】実施例６における、複合皮膜の断面説明図。
【図８】実験例における、絶縁破壊試験の方法の説明図。
【図９】実験例における、テストピース内の絶縁破壊電圧の測定ポイントの説明図。
【図１０】実験例における、熱抵抗測定方法の説明図。
【図１１】従来例における、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【図１２】他の従来例における、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁構造の断面説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１  複合皮膜
１１  第一保護層
１２  第二保護層
２  基材
３  半導体モジュール
３１  半導体素子
３２  はんだ
４  冷却チューブ
５  グリス
【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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