電子機器
【課題】熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる電子機器を提供することにある。
【解決手段】パワーモジュール１１であって、セラミックスからなる熱交換部材１２と、表面にカルボキシル基を修飾した金属ナノフィラー、及びエポキシ樹脂を含む接着シート１５によって熱交換部材１２に接着された配線層１４と、配線層１４にはんだ付けされたパワー素子１６とを備えた。
【解決手段】パワーモジュール１１であって、セラミックスからなる熱交換部材１２と、表面にカルボキシル基を修飾した金属ナノフィラー、及びエポキシ樹脂を含む接着シート１５によって熱交換部材１２に接着された配線層１４と、配線層１４にはんだ付けされたパワー素子１６とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁基板にパワー素子（半導体素子）などの電子部品が実装される配線層を配設するとともに、絶縁基板においてパワー素子の実装面とは反対側の面に冷却用の金属フィンを設けた電子機器としてのパワーモジュールが提供されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のパワーモジュールでは、パワー素子の駆動に伴って生じる熱を配線層、絶縁基板、及び放熱層を介してアルミニウム製のコルゲートフィンに伝達し、効率的な放熱を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のパワーモジュールは、例えば、以下に説明するように製造される。すなわち、特許文献１のパワーモジュールは、まず、絶縁基板の両面にアルミニウムクラッド材料製の薄板を積層して加熱し、配線層、絶縁基板、及び放熱層が接合された積層体を得る。次に、この積層体の放熱層に対してコルゲートフィンをアルミロウ付けするとともに、配線層の表面にパワー素子をはんだ付けなどにより実装する。しかしながら、上記積層体を得る工程や、真空ロウ付け工程では、高温（例えば５８０℃）で加熱処理する必要があり、各部材を構成する材料の熱膨張係数（線膨張係数）の違いに起因して各部材に反りや歪が生じ、電子部品のはんだ付けが困難になる虞がある。また、上記加熱処理は、一般に特殊な環境下（真空中や還元雰囲気下）で行う必要があり、熱交換性能が低下することを抑制しつつも、部材点数の削減と併せてより簡便に製造できる電子機器の提供が期待されていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、絶縁材料からなる熱交換部材と、表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含む接合材によって、前記熱交換部材に接合された配線層と、前記配線層に実装され、前記熱交換部材と熱的に結合される電子部品と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
なお、熱交換部材と熱的に結合される電子部品とは、発熱または吸熱のように熱交換部材との間で熱の授受が可能な電子部品を指す。これによれば、熱交換部材を絶縁材料で形成することにより、熱交換用の部材と絶縁用の部材とを兼用し、部材点数を削減できる。また、電子部品が実装される配線層は、熱交換部材に対し樹脂材料を含む接合材により接合される。一般に、樹脂材料を含む接合材は、ロウ付けといった接合方法に比べて低温で接合することができる。このため、ロウ付けといった高温での加熱処理が必要な接合方法と比較して、低い温度により熱交換部材に配線層を付与できるため、反りや歪によって電子部品の実装が困難となることを抑制できる。また、接合材は、表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含んでおり、接合材内における無機微粒子の凝集が抑制されることにより、表面を官能基で修飾した無機微粒子を含まない接合材と比較して高い熱伝導性を有する。すなわち、配線層と熱交換部材との間における熱交換が妨げられることを抑制できる。したがって、請求項１に記載の発明によれば、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記接合材は、シート状に形成された接着シートであることを要旨とする。
これによれば、接合材がシート状に形成されているため、接合剤を用いた熱交換部材と配線層との接合を容易にできる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電子機器において、前記電子部品は前記配線層にはんだ付けにより実装され、前記接合材を構成する樹脂材料の熱分解温度は、前記はんだの融点よりも高い温度であることを要旨とする。
【００１１】
これによれば、はんだ付けの際に、はんだの融点まで接合材を加熱したとしても、接合材が熱分解しないため、接合材による接合が剥離することを抑制できる。したがって、熱交換部材と配線層を接合した後に電子部品をはんだ付けすることが可能となる。したがって、電子部品のはんだ付け工程は、熱交換部材と配線層との接合工程の前後の何れに設定することも可能となり、製造工程における自由度を高めることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の電子機器において、前記熱交換部材は、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材を含み、前記配線層は、前記第１の熱交換部材に接合される第１の配線層、及び前記第２の熱交換部材に接合される第２の配線層を含み、前記電子部品は、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層に実装されたことを要旨とする。
【００１３】
これによれば、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材から熱交換を行うことができる。そして、このような複数の熱交換部材を含む電子機器であっても、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電子機器において、前記電子部品は、ｎ型半導体素子、及びｐ型半導体素子を含み、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層には、前記ｎ型半導体素子、及び前記ｐ型半導体素子が直列となるように実装されたことを要旨とする。
【００１５】
これによれば、各半導体素子に通電することによりペルチェ効果による加熱及び冷却をすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態における電子機器の模式断面図。
【図２】第２の実施形態における電子機器の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を電子機器としてのパワーモジュールに具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。
【００１９】
図１に示すように、パワーモジュール１１は、セラミックスなどの絶縁材料（非導電性材料）からなる熱交換部材１２を備える。本実施形態の熱交換部材１２は、熱膨張係数（線膨張係数）が４ｐｐｍ／Ｋである窒化アルミニウムから形成されている。また、熱交換部材１２は、矩形平板状をなす基部１２ａの一面に対して、複数の突条１２ｂを一定の間隔をおいて並設して形成されている。そして、熱交換部材１２には、各突条１２ｂを覆うようにケース１３が組み付けられているとともに、各突条１２ｂの間には、熱交換媒体（例えば水や空気）を流すための媒体流路１３ａが形成されている。
【００２０】
また、熱交換部材１２において、突条１２ｂの形成面の反対側面は、平滑（平ら）に形成されており、配線層１４を接着（接合）するための接着面１２ｃとされている。熱交換部材１２の接着面１２ｃには、接合材（接着材）としての接着シート１５によって配線層１４が接着（接合）されている。この接着シート１５は、熱交換部材１２における接着面１２ｃの形状に対応させて薄い矩形のシート状とされている。接着シート１５の厚みｔ１は、１００μｍ以下であり、より好ましくは５〜４０μｍである。この接着シート１５の組成及び物性については、後に詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態の配線層１４は、厚さ０．４ｍｍのアルミニウムからなる薄膜（平板）により構成されている。なお、アルミニウムの熱膨張係数（線膨張係数）は、２４ｐｐｍ／Ｋである。配線層１４において、接着シート１５による接着面の反対側面には、電子部品としてのパワー素子１６がはんだ１７によりはんだ付け（実装）されている。パワー素子１６には、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどが用いられる。パワー素子１６は、駆動（通電）によって発熱（放熱）する発熱体（発熱素子）として把握できる。
【００２２】
次に、接着シート１５の組成、及び物性について詳しく説明する。
本実施形態の接着シート１５は、無機微粒子としての金属ナノフィラー、及び樹脂材料としてのエポキシ樹脂から構成されている。エポキシ樹脂の熱分解温度は、３００℃以上であり、はんだ（スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ））の融点（溶融温度）である２２０℃よりも高い温度である。
【００２３】
本実施形態の金属ナノフィラーは、ニッケル（Ｎｉ）からなる金属微粒子を用いている。金属ナノフィラーの粒子径は、５００ｎｍ以下であり、好ましくは１００ｎｍ以下である。なお、本実施形態に示す粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察された平均粒子径である。金属ナノフィラーの熱伝導率は、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは７０Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２４】
また、本実施形態の金属ナノフィラーは、その表面全体に、所定の官能基を有する有機分子が化学結合されていることにより、表面全体が官能基によって修飾されている。本実施形態では、官能基としてカルボキシル基を有し、カルボン酸の一種であるデカン酸が上記有機分子として用いられている。なお、本実施形態において、金属ナノフィラー表面への官能基の修飾（デカン酸の化学結合）は、公知である超臨界水熱合成反応を用いて行われる。
【００２５】
一般に、粒子径が５００ｎｍ以下の金属ナノフィラーは、非常に活性が高く、エポキシ樹脂に単に分散させただけでは容易に凝集し、接着シート１５内における金属ナノフィラー密度が不均一になる。同様の理由で、金属ナノフィラー表面の一部を官能基で修飾した場合には、未修飾部位の存在によって凝集を十分に抑制することができない。これに対し、本実施形態の金属ナノフィラーは、その表面全体がカルボキシル基によって修飾されており、エポキシ樹脂（接着シート１５）内における金属ナノフィラーの凝集を抑制し、エポキシ樹脂中における分散性を好適に向上させることができる。すなわち、金属ナノフィラー表面の有機分子層は、凝集抑制層として機能する。このため、本実施形態の接着シート１５では、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いた場合と比較して、金属ナノフィラーの体積分率を向上させることができる。本実施形態の接着シート１５において、金属ナノフィラーの体積分率は、７０％以上であり、好ましくは８０〜９５％である。このため、本実施形態の接着シート１５によれば、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いた場合と比較して熱伝導性を向上させることができる。
【００２６】
次に、パワーモジュール１１の製造方法について説明する。
最初に、熱交換部材１２を射出成型するとともに、成型した熱交換部材１２を焼成して熱交換部材１２を得る（熱交換部材形成工程）。次に、熱交換部材１２の接着面１２ｃに接着シート１５を積層するとともに、積層した接着シート１５にさらに配線層１４を積層する（積層工程）。その後、熱交換部材１２、接着シート１５、及び配線層１４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材１２と配線層１４を接着シート１５により熱圧着（接着）する（熱圧着工程）。なお、この熱圧着工程は、大気雰囲気（常圧、且つ空気中）で行う。続けて、熱交換部材１２に接着された配線層１４に対し、リフロー方式によりパワー素子１６をはんだ１７ではんだ付けする（はんだ付け工程）。このはんだ付け工程は、たとえば、還元雰囲気のもと、３０分間、本実施の形態においてはエポキシ樹脂の熱分解温度よりも低い２５０℃に加熱して行われる。
【００２７】
次に、パワーモジュール１１の作用について説明する。
パワーモジュール１１のパワー素子１６は、通電による駆動によって発熱する。このパワー素子１６の熱は、はんだ１７、配線層１４、及び接着シート１５の順に伝達され、さらに熱交換部材１２に伝達される。熱交換部材１２に伝達された熱は、媒体流路１３ａを流れる熱交換媒体との間における熱交換により放熱される。このように、本実施形態において、パワー素子１６は、熱交換部材１２と熱的に結合される。
【００２８】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、熱交換部材１２を絶縁材料のセラミックスから形成することにより、熱交換用の部材と絶縁用の部材とを兼用し、部材点数を削減できる。また、パワー素子１６がはんだ付けされる配線層１４は、熱交換部材１２に対し接着シート１５により接着される。このため、本実施形態では、真空中でたとえば５８０℃の加熱処理が必要な真空ロウ付け法や、還元雰囲気又は真空中で１３００℃以上の加熱処理が必要なメタライズ法といった接合方法と比較して、低い温度により熱交換部材１２に配線層１４を付与できる。このため、各部材を構成する材料の熱膨張係数（線膨張係数）の違いに起因して反りや歪が生じることを抑制し、はんだ付け工程におけるパワー素子１６のはんだ付け（実装）が困難となることを抑制できる。また、接着シート１５は、表面にカルボキシル基を修飾した金属ナノフィラー、及びエポキシ樹脂を含んでおり、接着シート１５内における金属ナノフィラーの凝集が抑制されることにより、表面を官能基で修飾した金属ナノフィラーを含まない接着シート１５と比較して、高い熱伝導性を有する。すなわち、配線層１４と熱交換部材１２との間における熱交換が妨げられることを抑制できる。したがって、本実施形態では、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００２９】
（２）また、本実施形態では、従来のパワーモジュールと比較して、熱交換用及び絶縁用の部材を熱交換部材１２で兼用して部材点数を削減するとともに、絶縁基板に熱交換部材１２を接合する工程を省略できる。したがって、製造コストを削減できる。
【００３０】
（３）シート状に形成した接着シート１５を用いて配線層１４と熱交換部材１２を接着している。したがって、熱交換部材１２と配線層１４の接着を簡便にできる。
（４）接着シート１５を構成するエポキシ樹脂の熱分解温度（３００℃）は、配線層１４にパワー素子１６を実装する際に用いるはんだ１７の融点（２２０℃）よりも高い温度である。このため、熱交換部材１２と配線層１４を接着した後にパワー素子１６をはんだ付けできる。したがって、パワー素子１６のはんだ付け工程は、熱交換部材１２と配線層１４の熱圧着工程の前後の何れに設定することも可能となり、製造工程における自由度を高めることができる。
【００３１】
（５）金属ナノフィラーは熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であるので、接着シート１５の熱伝導率を高くしやすい。
（６）接着シート１５の厚みｔ１を１００μｍ以下とした。このため、金属ナノフィラー及びエポキシ樹脂の使用量を削減できるとともに、熱伝導性を向上できる。
【００３２】
（７）金属ナノフィラーの粒子径を５００ｎｍ以下とした。このため、厚みが１００μｍ以下である接着シート１５に金属ナノフィラーを高い体積分率で配合するのに好適である。
【００３３】
（８）金属ナノフィラーの表面の全体をカルボキシル基で修飾した。このため、エポキシ樹脂中（接着シート１５）における金属ナノフィラーの凝集を抑制するとともに分散性を向上できる。そして、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いる場合と比較して、接着シート１５の熱伝導性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明を電子機器としてのペルチェモジュールに具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成について同一の符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略化する。
【００３４】
図２に示すように、ペルチェモジュール２１は、第１の実施形態と同一構成の熱交換部材１２を備えている。熱交換部材１２の接着面１２ｃには、金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、平板状に伸びる複数の配線板１４ａが接着シート１５により接着されている。本実施形態では、この複数の配線板１４ａにより、第１の配線層としての配線層１４が形成されている。
【００３５】
各配線板１４ａには、電子部品としてのｎ型半導体素子２２ｎ及びｐ型半導体素子２２ｐからなる一対の半導体素子対２２がそれぞれはんだ付け（実装）されている。各半導体素子対２２の半導体素子２２ｎ，２２ｐにおいて、配線板１４ａがはんだ付けされた端部とは反対側の各端部には、アルミニウムから形成された平板状に延びる配線板２４ａがそれぞれはんだ付けされている。そして、本実施形態において、各配線板２４ａは、１つの半導体素子対２２のうちｎ型半導体素子２２ｎと、他の半導体素子対２２のうちｐ型半導体素子２２ｐとを電気的に接続するようにはんだ付け（実装）されている。すなわち、本実施形態のペルチェモジュール２１では、ｎ型→ｐ型→ｎ型・・・というように、複数のｎ型半導体素子２２ｎ、及び複数のｐ型半導体素子２２ｐが直列に、且つ交互に接続されている。
【００３６】
本実施形態では、複数の配線板２４ａによって第２の配線層としての配線層２４が形成されている。本実施形態では、配線層１４、及び半導体素子対２２（半導体素子２２ｎ，２２ｐ）によって、１つの熱電変換素子（ペルチェ素子）が形成され、さらに配線板２４ａ（配線層２４）によって複数の熱電変換素子が直列に接続された熱電変換素子群が形成されていると把握することもできる。配線層２４は、接着シート１５と同一構成とされた接着シート２６によって、熱交換部材２５の接着面２５ｃに接着されている。なお、熱交換部材２５は、熱交換部材１２と同一材料及び構成とされており、熱交換部材１２と同様に基部２５ａに複数の突条２５ｂを並設した構成とされている。本実施形態では、熱交換部材１２が、第１の熱交換部材となり、熱交換部材２５が第２の熱交換部材となる。
【００３７】
次に、ペルチェモジュール２１の製造方法について説明する。
最初に、熱交換部材１２，２５を射出成型するとともに、成型した熱交換部材１２，２５を焼成して熱交換部材１２，２５を得る（熱交換部材形成工程）。次に、熱交換部材１２の接着面１２ｃに接着シート１５を積層するとともに、積層した接着シート１５にさらに配線層１４（各配線板１４ａ）を積層する（第１積層工程）。その後、熱交換部材１２、接着シート１５、及び配線層１４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材１２と配線層１４を接着シート１５により熱圧着（接着）する（第１熱圧着工程）。
【００３８】
同様に、熱交換部材２５の接着面２５ｃに接着シート２６を積層するとともに、積層した接着シート２６にさらに配線層２４（各配線板２４ａ）を積層する（第２積層工程）。その後、熱交換部材２５、接着シート２６、及び配線層２４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材２５と配線層２４を接着シート２６により熱圧着（接着）する（第２熱圧着工程）。なお、第１，第２熱圧着工程は、大気雰囲気（常圧、且つ空気中）で行う。
【００３９】
続けて、熱交換部材１２に接着された配線層１４、及び熱交換部材２５に接着された配線層２４とで、各半導体素子２２ｎ，２２ｐを挟持するように積層するとともに、リフロー方式により各半導体素子２２ｎ，２２ｐをはんだ付けする（はんだ付け工程）。このはんだ付け工程は、還元雰囲気のもと、３０分間、たとえば、２５０℃に加熱して行われる。
【００４０】
次に、ペルチェモジュール２１の作用について説明する。
ペルチェモジュール２１では、各半導体素子２２ｎ，２２ｐに通電することで生じるペルチェ効果により、配線層１４及び配線層２４のうち、何れか一方の配線層を発熱（加熱）側配線層とする一方で、他方の配線層を吸熱（冷却）側配線層とすることができる。すなわち、本実施形態のペルチェモジュール２１は、熱交換部材１２，２５のうち、一方の熱交換部材によって熱交換媒体を加熱する一方で、他方の熱交換部材によって熱交換媒体を冷却することができる。このように、本実施形態において、各半導体素子対２２（半導体素子２２ｎ，２２ｐ）は、熱交換部材１２，２５と熱的に結合される。
【００４１】
したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（８）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（９）本実施形態では、熱交換部材１２、及び熱交換部材２５の複数（２つ）の熱交換部材から熱交換を行うことが可能となる。そして、それぞれ配線層が付与された複数の熱交換部材１２，２５を含むペルチェモジュール２１であっても、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００４２】
（１０）各半導体素子対２２では、半導体素子２２ｎ，２２ｐが直列となるように配線層１４，２４にはんだ付けされている。したがって、各半導体素子２２ｎ，２２ｐに通電することにより、ペルチェ効果による加熱及び冷却をすることができる。
【００４３】
（１１）特に、本実施形態では、接着シート１５，２６を用い、熱交換部材１２，２５に対して直接、且つ簡便に配線層を付与することが出来るため、ペルチェモジュール２１を構成する部材点数を削減し、製造コストを削減できる。
【００４４】
なお、上記各実施形態には、以下のように変更してもよい。
○ 上記第１の実施形態において、ケース１３を省略した状態のパワーモジュール１１を熱交換部材１２が相互に対向するように配置するとともに、各熱交換部材１２の側方を覆うようにケースを組み付けてもよい。このように構成することで、両面にパワー素子１６を実装したパワーモジュールを形成できる。
【００４５】
○ 上記第１の実施形態において、熱交換部材１２の接着面１２ｃ上に複数の配線層１４を接着してもよい。また、熱交換部材１２上に接着した１又は複数の配線層１４に、それぞれ１又は複数のパワー素子１６をはんだ付けしてもよい。
【００４６】
○ 上記第１の実施形態において、ケース１３を省略してもよく、第２の実施形態において、各熱交換部材１２，２５の少なくとも何れか一方にケースを配設してもよい。
○ 上記第２の実施形態において、熱交換部材１２，２５のうち、何れか一方を省略した構成としてもよい。
【００４７】
○ 上記各実施形態において、熱交換部材１２、及び熱交換部材２５は、材料を変更してもよい。例えば、熱膨張係数が７ｐｐｍ／Ｋの酸化アルミニウム（アルミナ）や、熱膨張係数が３ｐｐｍ／Ｋの窒化ケイ素などにより形成してもよい。
【００４８】
○ 上記各実施形態において、異なる融点のはんだを用いてもよい。例えば、スズ（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）−ビスマス（Ｂｉ）からなる融点が１８３℃のはんだを用いてもよい。すなわち、接着シート１５，２６を構成する樹脂材料の熱分解温度より低い融点のはんだを用いればよい。
【００４９】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６の厚さｔ１を変更してもよい。
○ 上記各実施形態において、接着シートに用いる樹脂材料は、エポキシ樹脂に代えて異なる熱硬化性樹脂である樹脂材料を用いてもよい。
【００５０】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６に代えて、金属ナノフィラーを分散させたペースト状、あるいは液状の接合材としての接着剤を用いてもよい。
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面にカルボン酸の一種であるデカン酸を化学結合させたが、デカン酸に代えて、例えば、２−エチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、又はリノレン酸を化学結合させてもよい。
【００５１】
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面に化学結合させる有機分子は、カルボキシル基とは異なる官能基を有する有機分子に適宜変更してもよい。官能基としては他にたとえばフェノール基などがある。なお、カルボキシル基を有するカルボン酸は、エポキシ樹脂との相性がよく、接着シート１５，２６（接合材）を構成する樹脂材料に適した種類の官能基を有する有機分子を適宜用いればよい。
【００５２】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）には、金属ナノフィラーの表面を修飾する官能基を異ならせた複数種類の金属ナノフィラーを配合してもよい。
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）に配合する金属ナノフィラーとして、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、又は金（Ａｕ）を用いてもよい。また、接着シート１５，２６（接合材）は、異なる金属からなる複数種類の金属ナノフィラーを配合してもよい。
【００５３】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）は、表面を官能基で修飾した金属ナノフィラーが含まれておればよく、表面が修飾されていない金属ナノフィラーを含んで構成されていてもよい。
【００５４】
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面全体が官能基で修飾されていなくてもよい。
○ 上記各実施形態において、はんだ付けにより配線層にパワー素子１６や半導体素子２２ｎ，２２ｐを実装したが、異なる方法で実装してもよい。たとえば、導電性接着材や、導電性ペースト、金属ナノ粒子ペーストなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１１…パワーモジュール（電子機器）、１２…熱交換部材（第１の熱交換部材）、１４…配線層（第１の配線層）、１４ａ…配線板、１５…接着シート（接合材）、１６…パワー素子（電子部品）、１７…はんだ、２１…ペルチェモジュール（電子機器）、２２…半導体素子対、２２ｎ…ｎ型半導体素子（電子部品）、２２ｐ…ｐ型半導体素子（電子部品）、２４…配線層（第２の配線層）、２４ａ…配線板、２５…熱交換部材（第２の熱交換部材）、２６…接着シート（接合材）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁基板にパワー素子（半導体素子）などの電子部品が実装される配線層を配設するとともに、絶縁基板においてパワー素子の実装面とは反対側の面に冷却用の金属フィンを設けた電子機器としてのパワーモジュールが提供されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のパワーモジュールでは、パワー素子の駆動に伴って生じる熱を配線層、絶縁基板、及び放熱層を介してアルミニウム製のコルゲートフィンに伝達し、効率的な放熱を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のパワーモジュールは、例えば、以下に説明するように製造される。すなわち、特許文献１のパワーモジュールは、まず、絶縁基板の両面にアルミニウムクラッド材料製の薄板を積層して加熱し、配線層、絶縁基板、及び放熱層が接合された積層体を得る。次に、この積層体の放熱層に対してコルゲートフィンをアルミロウ付けするとともに、配線層の表面にパワー素子をはんだ付けなどにより実装する。しかしながら、上記積層体を得る工程や、真空ロウ付け工程では、高温（例えば５８０℃）で加熱処理する必要があり、各部材を構成する材料の熱膨張係数（線膨張係数）の違いに起因して各部材に反りや歪が生じ、電子部品のはんだ付けが困難になる虞がある。また、上記加熱処理は、一般に特殊な環境下（真空中や還元雰囲気下）で行う必要があり、熱交換性能が低下することを抑制しつつも、部材点数の削減と併せてより簡便に製造できる電子機器の提供が期待されていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、絶縁材料からなる熱交換部材と、表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含む接合材によって、前記熱交換部材に接合された配線層と、前記配線層に実装され、前記熱交換部材と熱的に結合される電子部品と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
なお、熱交換部材と熱的に結合される電子部品とは、発熱または吸熱のように熱交換部材との間で熱の授受が可能な電子部品を指す。これによれば、熱交換部材を絶縁材料で形成することにより、熱交換用の部材と絶縁用の部材とを兼用し、部材点数を削減できる。また、電子部品が実装される配線層は、熱交換部材に対し樹脂材料を含む接合材により接合される。一般に、樹脂材料を含む接合材は、ロウ付けといった接合方法に比べて低温で接合することができる。このため、ロウ付けといった高温での加熱処理が必要な接合方法と比較して、低い温度により熱交換部材に配線層を付与できるため、反りや歪によって電子部品の実装が困難となることを抑制できる。また、接合材は、表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含んでおり、接合材内における無機微粒子の凝集が抑制されることにより、表面を官能基で修飾した無機微粒子を含まない接合材と比較して高い熱伝導性を有する。すなわち、配線層と熱交換部材との間における熱交換が妨げられることを抑制できる。したがって、請求項１に記載の発明によれば、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記接合材は、シート状に形成された接着シートであることを要旨とする。
これによれば、接合材がシート状に形成されているため、接合剤を用いた熱交換部材と配線層との接合を容易にできる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電子機器において、前記電子部品は前記配線層にはんだ付けにより実装され、前記接合材を構成する樹脂材料の熱分解温度は、前記はんだの融点よりも高い温度であることを要旨とする。
【００１１】
これによれば、はんだ付けの際に、はんだの融点まで接合材を加熱したとしても、接合材が熱分解しないため、接合材による接合が剥離することを抑制できる。したがって、熱交換部材と配線層を接合した後に電子部品をはんだ付けすることが可能となる。したがって、電子部品のはんだ付け工程は、熱交換部材と配線層との接合工程の前後の何れに設定することも可能となり、製造工程における自由度を高めることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の電子機器において、前記熱交換部材は、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材を含み、前記配線層は、前記第１の熱交換部材に接合される第１の配線層、及び前記第２の熱交換部材に接合される第２の配線層を含み、前記電子部品は、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層に実装されたことを要旨とする。
【００１３】
これによれば、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材から熱交換を行うことができる。そして、このような複数の熱交換部材を含む電子機器であっても、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電子機器において、前記電子部品は、ｎ型半導体素子、及びｐ型半導体素子を含み、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層には、前記ｎ型半導体素子、及び前記ｐ型半導体素子が直列となるように実装されたことを要旨とする。
【００１５】
これによれば、各半導体素子に通電することによりペルチェ効果による加熱及び冷却をすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態における電子機器の模式断面図。
【図２】第２の実施形態における電子機器の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を電子機器としてのパワーモジュールに具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。
【００１９】
図１に示すように、パワーモジュール１１は、セラミックスなどの絶縁材料（非導電性材料）からなる熱交換部材１２を備える。本実施形態の熱交換部材１２は、熱膨張係数（線膨張係数）が４ｐｐｍ／Ｋである窒化アルミニウムから形成されている。また、熱交換部材１２は、矩形平板状をなす基部１２ａの一面に対して、複数の突条１２ｂを一定の間隔をおいて並設して形成されている。そして、熱交換部材１２には、各突条１２ｂを覆うようにケース１３が組み付けられているとともに、各突条１２ｂの間には、熱交換媒体（例えば水や空気）を流すための媒体流路１３ａが形成されている。
【００２０】
また、熱交換部材１２において、突条１２ｂの形成面の反対側面は、平滑（平ら）に形成されており、配線層１４を接着（接合）するための接着面１２ｃとされている。熱交換部材１２の接着面１２ｃには、接合材（接着材）としての接着シート１５によって配線層１４が接着（接合）されている。この接着シート１５は、熱交換部材１２における接着面１２ｃの形状に対応させて薄い矩形のシート状とされている。接着シート１５の厚みｔ１は、１００μｍ以下であり、より好ましくは５〜４０μｍである。この接着シート１５の組成及び物性については、後に詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態の配線層１４は、厚さ０．４ｍｍのアルミニウムからなる薄膜（平板）により構成されている。なお、アルミニウムの熱膨張係数（線膨張係数）は、２４ｐｐｍ／Ｋである。配線層１４において、接着シート１５による接着面の反対側面には、電子部品としてのパワー素子１６がはんだ１７によりはんだ付け（実装）されている。パワー素子１６には、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどが用いられる。パワー素子１６は、駆動（通電）によって発熱（放熱）する発熱体（発熱素子）として把握できる。
【００２２】
次に、接着シート１５の組成、及び物性について詳しく説明する。
本実施形態の接着シート１５は、無機微粒子としての金属ナノフィラー、及び樹脂材料としてのエポキシ樹脂から構成されている。エポキシ樹脂の熱分解温度は、３００℃以上であり、はんだ（スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ））の融点（溶融温度）である２２０℃よりも高い温度である。
【００２３】
本実施形態の金属ナノフィラーは、ニッケル（Ｎｉ）からなる金属微粒子を用いている。金属ナノフィラーの粒子径は、５００ｎｍ以下であり、好ましくは１００ｎｍ以下である。なお、本実施形態に示す粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察された平均粒子径である。金属ナノフィラーの熱伝導率は、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは７０Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２４】
また、本実施形態の金属ナノフィラーは、その表面全体に、所定の官能基を有する有機分子が化学結合されていることにより、表面全体が官能基によって修飾されている。本実施形態では、官能基としてカルボキシル基を有し、カルボン酸の一種であるデカン酸が上記有機分子として用いられている。なお、本実施形態において、金属ナノフィラー表面への官能基の修飾（デカン酸の化学結合）は、公知である超臨界水熱合成反応を用いて行われる。
【００２５】
一般に、粒子径が５００ｎｍ以下の金属ナノフィラーは、非常に活性が高く、エポキシ樹脂に単に分散させただけでは容易に凝集し、接着シート１５内における金属ナノフィラー密度が不均一になる。同様の理由で、金属ナノフィラー表面の一部を官能基で修飾した場合には、未修飾部位の存在によって凝集を十分に抑制することができない。これに対し、本実施形態の金属ナノフィラーは、その表面全体がカルボキシル基によって修飾されており、エポキシ樹脂（接着シート１５）内における金属ナノフィラーの凝集を抑制し、エポキシ樹脂中における分散性を好適に向上させることができる。すなわち、金属ナノフィラー表面の有機分子層は、凝集抑制層として機能する。このため、本実施形態の接着シート１５では、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いた場合と比較して、金属ナノフィラーの体積分率を向上させることができる。本実施形態の接着シート１５において、金属ナノフィラーの体積分率は、７０％以上であり、好ましくは８０〜９５％である。このため、本実施形態の接着シート１５によれば、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いた場合と比較して熱伝導性を向上させることができる。
【００２６】
次に、パワーモジュール１１の製造方法について説明する。
最初に、熱交換部材１２を射出成型するとともに、成型した熱交換部材１２を焼成して熱交換部材１２を得る（熱交換部材形成工程）。次に、熱交換部材１２の接着面１２ｃに接着シート１５を積層するとともに、積層した接着シート１５にさらに配線層１４を積層する（積層工程）。その後、熱交換部材１２、接着シート１５、及び配線層１４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材１２と配線層１４を接着シート１５により熱圧着（接着）する（熱圧着工程）。なお、この熱圧着工程は、大気雰囲気（常圧、且つ空気中）で行う。続けて、熱交換部材１２に接着された配線層１４に対し、リフロー方式によりパワー素子１６をはんだ１７ではんだ付けする（はんだ付け工程）。このはんだ付け工程は、たとえば、還元雰囲気のもと、３０分間、本実施の形態においてはエポキシ樹脂の熱分解温度よりも低い２５０℃に加熱して行われる。
【００２７】
次に、パワーモジュール１１の作用について説明する。
パワーモジュール１１のパワー素子１６は、通電による駆動によって発熱する。このパワー素子１６の熱は、はんだ１７、配線層１４、及び接着シート１５の順に伝達され、さらに熱交換部材１２に伝達される。熱交換部材１２に伝達された熱は、媒体流路１３ａを流れる熱交換媒体との間における熱交換により放熱される。このように、本実施形態において、パワー素子１６は、熱交換部材１２と熱的に結合される。
【００２８】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、熱交換部材１２を絶縁材料のセラミックスから形成することにより、熱交換用の部材と絶縁用の部材とを兼用し、部材点数を削減できる。また、パワー素子１６がはんだ付けされる配線層１４は、熱交換部材１２に対し接着シート１５により接着される。このため、本実施形態では、真空中でたとえば５８０℃の加熱処理が必要な真空ロウ付け法や、還元雰囲気又は真空中で１３００℃以上の加熱処理が必要なメタライズ法といった接合方法と比較して、低い温度により熱交換部材１２に配線層１４を付与できる。このため、各部材を構成する材料の熱膨張係数（線膨張係数）の違いに起因して反りや歪が生じることを抑制し、はんだ付け工程におけるパワー素子１６のはんだ付け（実装）が困難となることを抑制できる。また、接着シート１５は、表面にカルボキシル基を修飾した金属ナノフィラー、及びエポキシ樹脂を含んでおり、接着シート１５内における金属ナノフィラーの凝集が抑制されることにより、表面を官能基で修飾した金属ナノフィラーを含まない接着シート１５と比較して、高い熱伝導性を有する。すなわち、配線層１４と熱交換部材１２との間における熱交換が妨げられることを抑制できる。したがって、本実施形態では、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００２９】
（２）また、本実施形態では、従来のパワーモジュールと比較して、熱交換用及び絶縁用の部材を熱交換部材１２で兼用して部材点数を削減するとともに、絶縁基板に熱交換部材１２を接合する工程を省略できる。したがって、製造コストを削減できる。
【００３０】
（３）シート状に形成した接着シート１５を用いて配線層１４と熱交換部材１２を接着している。したがって、熱交換部材１２と配線層１４の接着を簡便にできる。
（４）接着シート１５を構成するエポキシ樹脂の熱分解温度（３００℃）は、配線層１４にパワー素子１６を実装する際に用いるはんだ１７の融点（２２０℃）よりも高い温度である。このため、熱交換部材１２と配線層１４を接着した後にパワー素子１６をはんだ付けできる。したがって、パワー素子１６のはんだ付け工程は、熱交換部材１２と配線層１４の熱圧着工程の前後の何れに設定することも可能となり、製造工程における自由度を高めることができる。
【００３１】
（５）金属ナノフィラーは熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であるので、接着シート１５の熱伝導率を高くしやすい。
（６）接着シート１５の厚みｔ１を１００μｍ以下とした。このため、金属ナノフィラー及びエポキシ樹脂の使用量を削減できるとともに、熱伝導性を向上できる。
【００３２】
（７）金属ナノフィラーの粒子径を５００ｎｍ以下とした。このため、厚みが１００μｍ以下である接着シート１５に金属ナノフィラーを高い体積分率で配合するのに好適である。
【００３３】
（８）金属ナノフィラーの表面の全体をカルボキシル基で修飾した。このため、エポキシ樹脂中（接着シート１５）における金属ナノフィラーの凝集を抑制するとともに分散性を向上できる。そして、表面を官能基で修飾していない金属ナノフィラーを用いる場合と比較して、接着シート１５の熱伝導性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明を電子機器としてのペルチェモジュールに具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成について同一の符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略化する。
【００３４】
図２に示すように、ペルチェモジュール２１は、第１の実施形態と同一構成の熱交換部材１２を備えている。熱交換部材１２の接着面１２ｃには、金属（本実施形態ではアルミニウム）からなり、平板状に伸びる複数の配線板１４ａが接着シート１５により接着されている。本実施形態では、この複数の配線板１４ａにより、第１の配線層としての配線層１４が形成されている。
【００３５】
各配線板１４ａには、電子部品としてのｎ型半導体素子２２ｎ及びｐ型半導体素子２２ｐからなる一対の半導体素子対２２がそれぞれはんだ付け（実装）されている。各半導体素子対２２の半導体素子２２ｎ，２２ｐにおいて、配線板１４ａがはんだ付けされた端部とは反対側の各端部には、アルミニウムから形成された平板状に延びる配線板２４ａがそれぞれはんだ付けされている。そして、本実施形態において、各配線板２４ａは、１つの半導体素子対２２のうちｎ型半導体素子２２ｎと、他の半導体素子対２２のうちｐ型半導体素子２２ｐとを電気的に接続するようにはんだ付け（実装）されている。すなわち、本実施形態のペルチェモジュール２１では、ｎ型→ｐ型→ｎ型・・・というように、複数のｎ型半導体素子２２ｎ、及び複数のｐ型半導体素子２２ｐが直列に、且つ交互に接続されている。
【００３６】
本実施形態では、複数の配線板２４ａによって第２の配線層としての配線層２４が形成されている。本実施形態では、配線層１４、及び半導体素子対２２（半導体素子２２ｎ，２２ｐ）によって、１つの熱電変換素子（ペルチェ素子）が形成され、さらに配線板２４ａ（配線層２４）によって複数の熱電変換素子が直列に接続された熱電変換素子群が形成されていると把握することもできる。配線層２４は、接着シート１５と同一構成とされた接着シート２６によって、熱交換部材２５の接着面２５ｃに接着されている。なお、熱交換部材２５は、熱交換部材１２と同一材料及び構成とされており、熱交換部材１２と同様に基部２５ａに複数の突条２５ｂを並設した構成とされている。本実施形態では、熱交換部材１２が、第１の熱交換部材となり、熱交換部材２５が第２の熱交換部材となる。
【００３７】
次に、ペルチェモジュール２１の製造方法について説明する。
最初に、熱交換部材１２，２５を射出成型するとともに、成型した熱交換部材１２，２５を焼成して熱交換部材１２，２５を得る（熱交換部材形成工程）。次に、熱交換部材１２の接着面１２ｃに接着シート１５を積層するとともに、積層した接着シート１５にさらに配線層１４（各配線板１４ａ）を積層する（第１積層工程）。その後、熱交換部材１２、接着シート１５、及び配線層１４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材１２と配線層１４を接着シート１５により熱圧着（接着）する（第１熱圧着工程）。
【００３８】
同様に、熱交換部材２５の接着面２５ｃに接着シート２６を積層するとともに、積層した接着シート２６にさらに配線層２４（各配線板２４ａ）を積層する（第２積層工程）。その後、熱交換部材２５、接着シート２６、及び配線層２４の積層体を２００℃で加熱しつつ冶具で加圧し、熱交換部材２５と配線層２４を接着シート２６により熱圧着（接着）する（第２熱圧着工程）。なお、第１，第２熱圧着工程は、大気雰囲気（常圧、且つ空気中）で行う。
【００３９】
続けて、熱交換部材１２に接着された配線層１４、及び熱交換部材２５に接着された配線層２４とで、各半導体素子２２ｎ，２２ｐを挟持するように積層するとともに、リフロー方式により各半導体素子２２ｎ，２２ｐをはんだ付けする（はんだ付け工程）。このはんだ付け工程は、還元雰囲気のもと、３０分間、たとえば、２５０℃に加熱して行われる。
【００４０】
次に、ペルチェモジュール２１の作用について説明する。
ペルチェモジュール２１では、各半導体素子２２ｎ，２２ｐに通電することで生じるペルチェ効果により、配線層１４及び配線層２４のうち、何れか一方の配線層を発熱（加熱）側配線層とする一方で、他方の配線層を吸熱（冷却）側配線層とすることができる。すなわち、本実施形態のペルチェモジュール２１は、熱交換部材１２，２５のうち、一方の熱交換部材によって熱交換媒体を加熱する一方で、他方の熱交換部材によって熱交換媒体を冷却することができる。このように、本実施形態において、各半導体素子対２２（半導体素子２２ｎ，２２ｐ）は、熱交換部材１２，２５と熱的に結合される。
【００４１】
したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（８）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（９）本実施形態では、熱交換部材１２、及び熱交換部材２５の複数（２つ）の熱交換部材から熱交換を行うことが可能となる。そして、それぞれ配線層が付与された複数の熱交換部材１２，２５を含むペルチェモジュール２１であっても、熱交換性能が低下することを抑制しつつ、簡便に製造できる。
【００４２】
（１０）各半導体素子対２２では、半導体素子２２ｎ，２２ｐが直列となるように配線層１４，２４にはんだ付けされている。したがって、各半導体素子２２ｎ，２２ｐに通電することにより、ペルチェ効果による加熱及び冷却をすることができる。
【００４３】
（１１）特に、本実施形態では、接着シート１５，２６を用い、熱交換部材１２，２５に対して直接、且つ簡便に配線層を付与することが出来るため、ペルチェモジュール２１を構成する部材点数を削減し、製造コストを削減できる。
【００４４】
なお、上記各実施形態には、以下のように変更してもよい。
○ 上記第１の実施形態において、ケース１３を省略した状態のパワーモジュール１１を熱交換部材１２が相互に対向するように配置するとともに、各熱交換部材１２の側方を覆うようにケースを組み付けてもよい。このように構成することで、両面にパワー素子１６を実装したパワーモジュールを形成できる。
【００４５】
○ 上記第１の実施形態において、熱交換部材１２の接着面１２ｃ上に複数の配線層１４を接着してもよい。また、熱交換部材１２上に接着した１又は複数の配線層１４に、それぞれ１又は複数のパワー素子１６をはんだ付けしてもよい。
【００４６】
○ 上記第１の実施形態において、ケース１３を省略してもよく、第２の実施形態において、各熱交換部材１２，２５の少なくとも何れか一方にケースを配設してもよい。
○ 上記第２の実施形態において、熱交換部材１２，２５のうち、何れか一方を省略した構成としてもよい。
【００４７】
○ 上記各実施形態において、熱交換部材１２、及び熱交換部材２５は、材料を変更してもよい。例えば、熱膨張係数が７ｐｐｍ／Ｋの酸化アルミニウム（アルミナ）や、熱膨張係数が３ｐｐｍ／Ｋの窒化ケイ素などにより形成してもよい。
【００４８】
○ 上記各実施形態において、異なる融点のはんだを用いてもよい。例えば、スズ（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）−ビスマス（Ｂｉ）からなる融点が１８３℃のはんだを用いてもよい。すなわち、接着シート１５，２６を構成する樹脂材料の熱分解温度より低い融点のはんだを用いればよい。
【００４９】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６の厚さｔ１を変更してもよい。
○ 上記各実施形態において、接着シートに用いる樹脂材料は、エポキシ樹脂に代えて異なる熱硬化性樹脂である樹脂材料を用いてもよい。
【００５０】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６に代えて、金属ナノフィラーを分散させたペースト状、あるいは液状の接合材としての接着剤を用いてもよい。
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面にカルボン酸の一種であるデカン酸を化学結合させたが、デカン酸に代えて、例えば、２−エチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、又はリノレン酸を化学結合させてもよい。
【００５１】
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面に化学結合させる有機分子は、カルボキシル基とは異なる官能基を有する有機分子に適宜変更してもよい。官能基としては他にたとえばフェノール基などがある。なお、カルボキシル基を有するカルボン酸は、エポキシ樹脂との相性がよく、接着シート１５，２６（接合材）を構成する樹脂材料に適した種類の官能基を有する有機分子を適宜用いればよい。
【００５２】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）には、金属ナノフィラーの表面を修飾する官能基を異ならせた複数種類の金属ナノフィラーを配合してもよい。
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）に配合する金属ナノフィラーとして、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、又は金（Ａｕ）を用いてもよい。また、接着シート１５，２６（接合材）は、異なる金属からなる複数種類の金属ナノフィラーを配合してもよい。
【００５３】
○ 上記各実施形態において、接着シート１５，２６（接合材）は、表面を官能基で修飾した金属ナノフィラーが含まれておればよく、表面が修飾されていない金属ナノフィラーを含んで構成されていてもよい。
【００５４】
○ 上記各実施形態において、金属ナノフィラーの表面全体が官能基で修飾されていなくてもよい。
○ 上記各実施形態において、はんだ付けにより配線層にパワー素子１６や半導体素子２２ｎ，２２ｐを実装したが、異なる方法で実装してもよい。たとえば、導電性接着材や、導電性ペースト、金属ナノ粒子ペーストなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１１…パワーモジュール（電子機器）、１２…熱交換部材（第１の熱交換部材）、１４…配線層（第１の配線層）、１４ａ…配線板、１５…接着シート（接合材）、１６…パワー素子（電子部品）、１７…はんだ、２１…ペルチェモジュール（電子機器）、２２…半導体素子対、２２ｎ…ｎ型半導体素子（電子部品）、２２ｐ…ｐ型半導体素子（電子部品）、２４…配線層（第２の配線層）、２４ａ…配線板、２５…熱交換部材（第２の熱交換部材）、２６…接着シート（接合材）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる熱交換部材と、
表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含む接合材によって、前記熱交換部材に接合された配線層と、
前記配線層に実装され、前記熱交換部材と熱的に結合される電子部品と、を備えた電子機器。
【請求項２】
前記接合材は、シート状に形成された接着シートである請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子部品は前記配線層にはんだ付けにより実装され、
前記接合材を構成する樹脂材料の熱分解温度は、前記はんだの融点よりも高い温度である請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記熱交換部材は、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材を含み、
前記配線層は、前記第１の熱交換部材に接合される第１の配線層、及び前記第２の熱交換部材に接合される第２の配線層を含み、
前記電子部品は、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層に実装された請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記電子部品は、ｎ型半導体素子、及びｐ型半導体素子を含み、
前記第１の配線層、及び前記第２の配線層には、前記ｎ型半導体素子、及び前記ｐ型半導体素子が直列となるように実装された請求項４に記載の電子機器。
【請求項１】
絶縁材料からなる熱交換部材と、
表面を官能基で修飾した無機微粒子、及び樹脂材料を含む接合材によって、前記熱交換部材に接合された配線層と、
前記配線層に実装され、前記熱交換部材と熱的に結合される電子部品と、を備えた電子機器。
【請求項２】
前記接合材は、シート状に形成された接着シートである請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子部品は前記配線層にはんだ付けにより実装され、
前記接合材を構成する樹脂材料の熱分解温度は、前記はんだの融点よりも高い温度である請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記熱交換部材は、第１の熱交換部材、及び第２の熱交換部材を含み、
前記配線層は、前記第１の熱交換部材に接合される第１の配線層、及び前記第２の熱交換部材に接合される第２の配線層を含み、
前記電子部品は、前記第１の配線層、及び前記第２の配線層に実装された請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記電子部品は、ｎ型半導体素子、及びｐ型半導体素子を含み、
前記第１の配線層、及び前記第２の配線層には、前記ｎ型半導体素子、及び前記ｐ型半導体素子が直列となるように実装された請求項４に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１５６２４９（Ｐ２０１２−１５６２４９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１６０（Ｐ２０１１−１３１６０）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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