TW202408323A

TW202408323A - 功率模組

Info

Publication number: TW202408323A
Application number: TW112109970A
Authority: TW
Inventors: 柳本貴哉; 大庭久恵
Original assignee: 日商日本美可多龍股份有限公司
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2023-03-17
Publication date: 2024-02-16
Also published as: JP2023160051A; DE102023202848A1; CN116936559A

Abstract

一種功率模組，所述功率模組具備：基板；與設置在所述基板上的導體電連接的SiC半導體元件；以及與所述SiC半導體元件連接的柔性印刷電路板，所述柔性印刷電路板具有與所述SiC半導體元件電連接的導體層，所述導體層的厚度為70μm以上500μm以下。

Description

功率模組

本公開的一個方面涉及具備柔性印刷電路板的功率模組。

近年來，與使用Si半導體的功率模組相比，在高溫環境下的工作特性優異的使用SiC半導體的功率模組受到關注。但是，在使用SiC半導體的功率模組的情況下，開關速度快，電壓突波變高。因此，希望降低寄生電感，抑制電壓突波。配線路徑長度越短寄生電感中的配線電感越小。因此，與採用打線（ワイヤボンディング）方式相比，採用柔性印刷電路板（以下稱為“FPC”）可以縮短配線路徑長度，因此更有效。

但是，通常FPC的長期耐熱溫度為80℃左右，即使是FPC的高耐熱等級和剛性基板，耐熱溫度也為150℃左右。與此相對，SiC半導體的最大工作溫度為200℃以上。因此，在使用了SiC半導體的功率模組中採用現有結構的FPC是困難的。另外，在將功率模組所要求的25A以上的大電流流過現有結構的FPC的情況下，還擔心導體的高溫發熱以及與此相伴的配線的熔斷和黏合劑的脆化。

另外，作為與該技術領域相關的現有技術文獻，例如可以舉出日本特開2018-195751號公報和日本特開2018-67655號公報。

在以下詳細描述中，出於解釋的目的，闡述了許多具體細節以提供對所公開實施方式的透徹理解。然而，顯然可以在沒有這些具體細節的情況下實施一個或多個實施方式。在其它情況下，為了簡化附圖，示意性地示出了公知的結構和裝置。

本公開的一個目的是提供一種可以實現寄生電感的降低的功率模組。

在本公開的技術中，為了實現上述目的，例如採用以下的構成。

即，根據本公開的第1方式的功率模組具備：基板；與設置在所述基板上的導體電連接的SiC半導體元件；以及與所述SiC半導體元件連接的柔性印刷電路板，所述柔性印刷電路板具有與所述SiC半導體元件電連接的導體層，所述導體層的厚度為70μm以上500μm以下。

另外，根據本公開的第2方式的功率模組具備：基板；與設置在所述基板上的導體電連接的SiC半導體元件；以及與所述SiC半導體元件連接的柔性印刷電路板，所述柔性印刷電路板具有多層結構，所述多層結構為多個膜和多個導體層分別通過黏合劑層積層的多層結構，與所述SiC半導體元件電連接且最接近於配置有所述SiC半導體元件的一側的元件側導體層的厚度為70μm以上500μm以下。

根據這些方式，通過採用柔性印刷電路板可以縮短配線路徑長度。由此，可以降低寄生電感。並且，與SiC半導體元件電連接的導體層（元件側導體層）的厚度為70μm以上500μm以下。因此，即使大電流流過導電層，也可以抑制溫度上升。由此，可以抑制配線（導體層）的熔斷。

所述導體層（元件側導體層）通過黏合劑層設置於基膜，所述柔性印刷電路板可以具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，所述導體層（元件側導體層）與所述基膜不剝離。

由此，功率模組即使在高溫環境下也可以維持穩定的品質。

另外，還可以為：元件側膜通過所述黏合劑層設置於所述元件側導體層的配置有所述SiC半導體元件的一側，所述柔性印刷電路板具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，所述元件側導體層與所述元件側膜不剝離。

並且，優選所述基膜和所述元件側膜含有聚醯亞胺，所述黏合劑層含有氟橡膠類黏合劑。

由此，功率模組即使在高溫環境下也可以維持穩定的品質。

如以上所說明的，根據本公開的方式，可以實現寄生電感的降低。

以下將參照附圖示例性地詳細說明用於實施本公開的技術的實施方式和實施例。但是，除非另有特殊說明，本實施方式和實施例中記載的構成部件的尺寸、材質、形狀及其相對配置等並不意味著將本公開的技術範圍僅限定於這些。

（實施方式1）

參照圖1對根據本公開的實施方式1的功率模組進行說明。根據本實施方式的功率模組10具備樹脂製的殼110和用於釋放模組內的熱的散熱器120。另外，功率模組10具備DBC基板200、固定在DBC基板200上的多個SiC半導體元件300以及柔性印刷電路板（以下稱為“FPC400”）。另外，在圖1中，設置有兩個SiC半導體元件300。就此而言，SiC半導體元件300的個數不限定於2個。

DBC基板200具備絕緣性基材210以及分別設置在基材210兩面的第一導體層221和第二導體層222。基材210由陶瓷材料等構成。並且，第一導體層221連接且固定於散熱器120。另外，第二導體層222上電連接有用於將第二導體層222與外部裝置電連接的外部連接端子230。

多個SiC半導體元件300通過包含燒結銀或焊料等的接合部件311與第二導體層222電連接。

根據本實施方式的FPC400具有多層結構，所述多層結構為多個膜和多個導體層分別通過黏合劑層積層的多層結構。更具體地，FPC400具備基膜410以及分別設置在基膜410的兩面側的第一導體層421和第二導體層422。在基膜410與第一導體層421和第二導體層422之間分別設置有第一黏合劑層431和第二黏合劑層432。另外，在FPC400中，保護第一導體層421的第一覆膜441通過第三黏合劑層433設置（積層）在第一導體層421上。進一步地，保護第二導體層422的第二覆膜442通過第四黏合劑層434設置（積層）在第二導體層422上。

並且，第一導體層421通過包含燒結銀或焊料等的接合部件312與SiC半導體元件300電連接。另外，第一導體層421通過包含燒結銀或焊料等的接合部件450與DBC基板200中的第二導體層222也電連接。另外，各導體層彼此可以根據所希望的電路通過通孔（スルーホール）或導通孔（ビアホール）等電連接。

另外，在本實施方式中，第一導體層421作為與SiC半導體元件300電連接且最接近於配置有SiC半導體元件300的一側的元件側導體層，被設置成其厚度為70μm以上500μm以下。另外，在本實施方式中，第二導體層422也同樣地被設置成其厚度為70μm以上500μm以下。另外，該第二導體層422也可以通過第一導體層421以及通孔或導通孔與SiC半導體元件300電連接。

進一步地，根據本實施方式的FPC400具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，元件側導體層即第一導體層421與基膜410不剝離。另外，FPC400具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，第一導體層421與第一覆膜441不剝離。在此，第一覆膜441是通過第三黏合劑層433設置於作為元件側導體層的第一導體層421的配置有SiC半導體元件300的一側的元件側膜。另外，根據本實施方式的FPC400具有耐熱性，所述耐熱性為：對於所有的膜和黏合劑層，在225℃環境下經過1000小時後的時間點，膜與導體層不剝離。

另外，在殼110的內部，DBC基板200、多個SiC半導體元件300、FPC400以及外部連接端子230的一部分嵌入在通過填充後固化而構成的樹脂材料130中。

＜根據本實施方式的功率模組的優點＞

在根據本實施方式的功率模組10中，通過採用FPC400可以縮短配線路徑長度。即，與採用打線方式的情況相比，通過經由多個SiC半導體元件300沿DBC基板200的表面配置FPC400，可以縮短配線路徑長度。由此，可以降低寄生電感。其結果為可以抑制電壓突波。另外，通過採用本來具有柔軟性的FPC400，可以在DBC基板200的表面上隨著多個SiC半導體元件300配置FPC400。因此，與採用剛性基板的情況相比，還可以使模組小型化。

並且，與SiC半導體元件300電連接的導體層的厚度為70μm以上500μm以下。由此，即使大電流流過導電層，也可以抑制溫度上升。由此，可以抑制配線（導體層）的熔斷。另外，還可以抑制黏合劑層的脆化。另外，由於還可以簡化用於冷卻功率模組的機構等，因此與功率模組的小型化也相關。另外，在具備SiC半導體元件的功率模組中，通常要求流過25A以上的電流。在第一導體層421和第二導體層422分別流過12.5A的電流的構成中，在將導體層的寬度設為3mm，將溫度上升的上限設為Δ50℃，以及，導體層的厚度為通常的FPC的銅箔的厚度即18μm或35μm情況下，溫度上升的值會超過上限（為不合格）。因此，在本實施方式中，將導體層的厚度的下限設定為70μm。另外，通常，即使在剛性基板中，銅箔的厚度的上限也為500μm左右。因此，在本實施方式中，將導體層的厚度的上限設為500μm。

另外，包含膜和黏合劑層的FPC具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，膜與導體層不剝離。由此，功率模組即使在高溫環境下也可以維持穩定的品質。另外，關於具有這樣的耐熱性的膜和導體層，可以採用本申請的申請人已經提出的日本特開2021-91873號公報中公開的技術。關於該技術將在下文描述。

（實施方式2）

圖2示出了本公開的實施方式2。在本實施方式中，示出了關於FPC的構成與上述實施方式1所示的FPC不同的情況的構成。關於其它的構成和作用，與實施方式1相同。因此，對於同樣的構成部分賦予同樣的附圖標記，並適當省略其說明。

參照圖2對根據本公開的實施方式2的功率模組進行說明。根據本實施方式的功率模組10A中也與實施方式1同樣地具備殼110、散熱器120、DBC基板200、多個SiC半導體元件300以及FPC400A等。對於FPC400A以外的構成，如在實施方式1中說明的那樣。

FPC400A與實施方式1同樣地具備基膜410以及分別設置在基膜410的兩面側的第一導體層421和第二導體層422。另外，在基膜410與第一導體層421和第二導體層422之間分別設置有第一黏合劑層431和第二黏合劑層432。在根據本實施方式的FPC400A的情況下，與實施方式1不同，不設置覆膜。

與實施方式1同樣地，第一導體層421通過接合部件312與SiC半導體元件300電連接。進一步地，第一導體層421通過接合部件450與DBC基板200中的第二導體層222電連接。另外，如在實施方式1中說明的那樣，各導體層間可以根據所希望的電路通過通孔或導通孔等相互地電連接。

關於導體層的厚度以及膜（在本實施方式的情況下僅為基膜410）和黏合劑層的耐熱性，也如實施方式1中說明的那樣。因此，在本實施方式中，也可以得到與實施方式1同樣的效果。

（實施方式3）

圖3示出了本公開的實施方式3。在本實施方式中，示出了關於FPC的構成與上述實施方式1所示的FPC不同的情況的構成。關於其它的構成和作用，與實施方式1相同。因此，對於同樣的構成部分賦予同樣的附圖標記，並適當省略其說明。

參照圖3對根據本公開的實施方式3的功率模組進行說明。根據本實施方式的功率模組10B中也與實施方式1同樣地具備殼110、散熱器120、DBC基板200、多個SiC半導體元件300以及FPC400B等。對於FPC400B以外的構成，如在實施方式1中說明的那樣。

根據本實施方式的FPC400B比實施方式1所示的FPC400具有更進一步的多層結構。即，FPC400B在FPC400的構成的基礎上，進一步在第二覆膜442的外側具備中間膜461和第三導體層462。第三導體層462通過第五黏合劑層463a固定在中間膜461上。另外，在FPC400B中，保護第三導體層462的第三覆膜464通過第六黏合劑層463b設置。第二覆膜442和中間膜461通過第七黏合劑層465黏合。

關於導體層的厚度以及膜和黏合劑層的耐熱性，也如實施方式1中說明的那樣。另外，在第三導體層462中也是，在與第一導體層421和第二導體層422同樣地在第三導體層462中流過大電流的情況下，第三導體層462的厚度也優選70μm以上500μm以下。另外，關於中間膜461、第三覆膜464及各黏合劑層的耐熱性，也可以採用與上述實施方式同樣的構成。但是，在第三導體層462中僅流過小電流的情況下，作為第三導體層462，可以採用與通常的FPC同樣厚度的銅箔等。例如，可以將第三導體層462的厚度的下限設為12μm。並且，關於中間膜461、第三覆膜464及各黏合劑層的耐熱性，也可以與通常的FPC相同。

以上各實施方式所示的FPC的結構僅是一些示例，本公開的實施方式可以適用於各種結構的FPC。並且，關於導體層的厚度，根據流過導體層的電流的最大值設定在70μm以上500μm以下的範圍內即可。

（具有耐熱性的膜及黏合劑層）

對為了具有耐熱性（所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，膜與導體層不剝離）的膜及黏合劑層的構成進行說明。以下說明基於本申請的申請人已經提出的日本特開2021-91873號公報中公開的內容。另外，在以下說明中，將上述的各種黏合劑層稱為“黏合層”，將上述的各種膜（基膜、覆膜等）稱為“樹脂膜（層）”。另外，將樹脂膜上積層有黏合層的物質稱為“黏合膜”。並且，關於“具有膜與導體層不剝離的耐熱性”，具體地，意為基於JPCA標準中的JPCA-DG02-2006的剝離強度（膜和導體層的剝離強度）為0.49N/mm以上。作為測定方法可以採用IPC TM650 2.4.9（自由輪滾筒（フリーホイーリングロータリードラム）法）。

本公開的實施方式的黏合膜是在樹脂膜層上積層有黏合層的黏合膜。該黏合層含有黏合劑。該黏合層為B階段狀態。該黏合層的以JIS K7126-1為基準測定的該樹脂膜層在200℃的氧透過率為1.50×10 ^-10cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下。該黏合劑的3%熱失重溫度為320℃以上。

已知作為用於FPC的基膜和覆膜的材料，以往使用的聚醯亞胺通常具有較高的氧透過率。因此，可知在使用了聚醯亞胺的FPC中，空氣中的氧可以透過該聚醯亞胺和黏合劑，因此該氧與導體通過相互反應形成氧化物從而引起導體的氧化劣化。該現象在超過200℃的高溫環境下變得顯著。

因此，發現了以下內容。即，通過使用即使在樹脂膜中在高溫環境下的氧透過率也低的物質，具體地，通過使用在200℃的氧透過率為1.50×10 ^-10cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下的樹脂膜層，可以抑制高溫環境下導體的氧化劣化，可以抑制覆膜的剝離強度的降低。

另外，知道了以下內容。即，在以往用於FPC中的通常的環氧系黏合劑中，在超過200℃的高溫環境下，會發生熱分解引起的低分子量化。因此，出於該低分子量化的原因，會發生黏合劑的脆化。

關於這方面，發現了以下內容。即，通過使用耐熱性高的黏合劑，具體地，通過使用3%熱失重溫度為320℃以上的黏合劑，即使在超過200℃的高溫環境下，也可以抑制由黏合劑的低分子量化引起的脆化。由此，可以提供耐熱性優異的FPC，所述耐熱性優異的FPC可以耐受在使用了SiC或GaN功率半導體的功率器件中的使用。

以下，對本公開中使用的各材料進行說明。

＜樹脂膜層＞

黏合膜具有樹脂膜層。以JIS K7126-1為基準測定的該樹脂膜層在200℃的氧透過率為1.50×10 ^-10cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下。

該氧透過率優選1.00×10 ^-10cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下，更優選1.00×10 ^-11cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下。該氧透過率的下限值沒有特別限制，越低越好。例如，該氧透過率下限值例如可以為1.00×10 ^-15cc·cm/cm ²·sec·cmHg。

該氧透過率可以由構成樹脂膜的單體成分控制。另外，也可以通過在樹脂膜上塗覆有機層或無機層、在樹脂膜上黏合有機膜或無機膜、以及向樹脂膜中添加有機填料或無機填料，從而控制該氧透過率。

關於該氧透過率的測定方法的詳情將在下文描述。

在樹脂膜層中，優選在200℃的氧透過率為1.50×10 ^-10cc·cm/cm ²·sec·cmHg以下。作為樹脂膜層，可以使用公知的樹脂膜。作為該樹脂膜層，例如可以使用聚醯亞胺膜。

該樹脂膜層可以由一種單獨的樹脂膜構成，也可以是積層有兩種以上的樹脂膜的膜。另外，鋁等金屬蒸鍍在樹脂膜上的金屬蒸鍍膜也可以作為樹脂膜層使用。

作為該樹脂膜層，具體地，可以使用UPILEX系列（宇部興産製造的聚醯亞胺膜）以及ベクスター系列（クラレ製造的液晶聚合物）等。在將ベクスター系列的液晶聚合物作為樹脂膜層使用的情況下，從氧透過率的觀點出發，在ベクスター系列中優選ベクスターCTF。

另外，該聚醯亞胺膜優選含有作為四羧酸成分和二胺成分的聚合物的聚醯亞胺。該四羧酸成分沒有特別限制。但是，該四羧酸成分優選為選自於由以下物質所組成的組中的至少一種：3,3′,4,4′-聯苯四甲酸等聯苯四甲酸、均苯四甲酸、以及它們的酸酐、以及它們的低級醇的酯化物。該四羧酸成分更優選包含3,3′,4,4′-聯苯四甲酸，進一步優選包含3,3′,4,4′-聯苯四甲酸二酐。

該二胺成分沒有特別限制。但是，該二胺成分優選為選自於由1,4-苯二胺、1,3-苯二胺、1,2-苯二胺、2,4-二胺基甲苯、2,5-二胺基甲苯和2,6-二胺基甲苯所組成的組中的至少一種。

該聚醯亞胺膜更優選含有這樣的聚醯亞胺：所述聚醯亞胺是至少含有選自於由1,2-苯二胺、1,3-苯二胺及1,4-苯二胺所組成的組中的至少一種以及3,3′,4,4′-聯苯四甲酸二酐的單體的聚合物。進一步優選地，該聚醯亞胺膜含有這樣的聚醯亞胺：所述聚醯亞胺是至少含有1,4-苯二胺和3,3′,4,4′-聯苯四甲酸二酐的單體的聚合物。

如果該聚醯亞胺膜含有上述聚醯亞胺，則該聚醯亞胺的單元結構會彼此重疊。由此，該聚醯亞胺膜成為更難以使氧通過的結構。因此，優選該聚醯亞胺膜含有上述聚醯亞胺。作為相當於至少含有1,4-苯二胺和3,3′,4,4′-聯苯四甲酸二酐的單體的聚合物的聚醯亞胺膜，具體地可以舉出UPILEX-S等。

＜黏合劑＞

在黏合膜中，在上述樹脂膜層上積層有黏合層。另外，該黏合層含有黏合劑。進一步地，該黏合劑的3%熱失重溫度為320℃以上。該黏合劑的3%熱失重溫度優選350℃以上，更優選370℃以上。該3%熱失重溫度的上限值沒有特別限制。但是，從雷射加工性的觀點出發，該3%熱失重溫度優選600℃以下。該3%熱失重溫度可通過分子結構的優化以及交聯密度的優化等來控制。

該黏合劑優選其3%熱失重溫度為320℃以上的黏合劑。作為該黏合劑，可以使用公知的黏合劑。例如，從耐熱性的觀點出發，該黏合劑優選含有氟系橡膠的黏合劑。該氟系橡膠可以具有不飽和鍵，也可以不具有不飽和鍵。但是，該氟系橡膠更優選具有不飽和鍵。

通過在氟系橡膠中以公知的方法引入不飽和鍵，可以得到具有不飽和鍵的氟系橡膠。例如，作為該公知的方法，可以舉出利用鹼改性（アルカリ変性）等的鹼性改性（塩基変性）的方法。

推測所述黏合劑含有氟系橡膠則耐熱性提高的理由如下。

已知碳-氟之間（C-F之間）的鍵能比碳-氫之間（C-H之間）的鍵能大。因此，通過用氟對橡膠進行改性以增加C-F鍵，可以使得因熱導致的元素之間的鍵的斷裂難以發生。另外，如果著眼於樹脂中主鏈中碳-碳之間（C-C之間）的鍵的旋轉容易度，則與沒有進行氟改性的情況（即，-CH ₂-的情況）相比，進行氟改性的情況（即，-CF ₂-的情況）更難發生旋轉，鍵能變大。因此，熱分解變得難以發生，耐熱性提高。進一步地，在氟系橡膠具有不飽和鍵的情況下，由於該不飽和鍵可以與後述熱固性樹脂反應，因此耐熱性進一步提高。

作為該氟系橡膠，可以舉出選自於由氟化乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯等組成的組中的至少一種單體的聚合物或共聚物。更優選地，該氟系橡膠是選自於由偏氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯等組成的組中的至少一種單體的共聚物。共聚物優選是二元共聚物或三元共聚物，更優選是二元共聚物。另外，作為具有不飽和鍵的氟系橡膠，可以舉出上述聚合物或共聚物的不飽和鍵引入物。

在不損害本公開的技術效果的程度上，在共聚物中，乙烯、丙烯、烷基乙烯基醚、六氟異丁烯以及醋酸乙烯酯等的氟化烯烴、烯烴以及乙烯基化合物等也可以進行共聚。

具體地，作為經共聚的物質，例如可舉出聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氯氟乙烯-偏氟乙烯共聚物，以及它們的不飽和鍵引入物等。

經共聚的物質優選偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物以及該共聚物的不飽和鍵引入物，更優選偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的不飽和鍵引入物。以質量基準計，共聚比例（偏氟乙烯:六氟丙烯）優選為3:7~9.5:0.5，更優選為5:5~9:1。

氟系橡膠可以單獨使用一種，也可以組合使用兩種以上。另外，也可以同時使用不具有不飽和鍵的氟系橡膠和具有不飽和鍵的氟系橡膠。

氟系橡膠或具有不飽和鍵的氟系橡膠的木尼黏度（Mooney viscosity）（ML1+10（121℃））優選為40~110。若木尼黏度在上述範圍内，則片材加工性優異的同時，彈性模量和伸長率都在適當的範圍内，因此，沖壓加工性（抜き加工性）、高溫下的黏合力、焊接耐熱性、高溫長時間的耐久試驗後的黏合力以及B階段狀態下的加工性變得良好。木尼黏度（ML1+10（121℃））更優選為50~100。可以通過材料的分子量等控制木尼黏度。例如，通過使分子量變大可以使木尼黏度更大。

按照JIS K 6300-1（2013）進行木尼黏度的測定。使用木尼黏度計SMV-201（株式會社島津製作所製造）在溫度條件121℃、預熱時間1分鐘以及轉子的旋轉時間10分鐘的條件下測定黏度。

對於這些聚合物或共聚物，根據需要，可以在丙酮和甲乙酮等酮類溶劑的存在下，通過氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化鈣、碳酸鈣、三乙胺等鹼性物質，優選在20~70℃左右的溫度下實施處理。由此，發生脫氟化氫化反應，可以在分子內形成不飽和鍵。

具有不飽和鍵的氟系橡膠中的不飽和鍵的含量（-CH=CH-的含量）優選為0.1質量%~30質量%，更優選為0.5質量%~10質量%。作為氟系橡膠以及具有不飽和鍵的氟系橡膠，也可以使用市售產品。

＜熱固性樹脂＞

該黏合劑也可以是黏合劑組合物。該黏合劑組合物可以含有熱固性樹脂。

熱固性樹脂優選其軟化點為30℃以上的熱固性樹脂。即，熱固性樹脂優選常溫（25℃）下為固體狀態。熱固性樹脂的軟化點更優選為30℃~160℃，進一步優選為40℃~160℃，進一步更優選為50℃~150℃，特別優選為60℃~130℃。

在FPC等印刷電路板的製造工序中，該黏合劑處於熱壓前的B階段（半固化）狀態時，有時要實施用於部件安裝的開孔等的加工。通過使用軟化點在上述範圍，在常溫下為固體狀態的熱固性樹脂，熱固性樹脂與氟系橡膠的混合性變得良好。因此，結合後述的無機填充劑的彈性模量提高效果，B階段狀態下的加工性進一步變得良好。

樹脂的軟化點可以通過JIS K 7234的環球法測定。測定裝置例如可以使用メトラートレド公司製造的メトラー軟化點測定裝置（FP900熱值分析系統）等。

從反應性和耐熱性的方面出發，熱固性樹脂優選是酚醛樹脂和環氧樹脂中的任意一種或它們的兩種以上的混合物。

作為環氧樹脂，可以舉例示出：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂；苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型（ノボラック型）環氧樹脂；脂環族環氧樹脂；脂肪族鏈狀環氧樹脂；雙酚的二縮水甘油醚化物；萘二酚的二縮水甘油醚化物；酚類的二縮水甘油醚化物；醇類的二縮水甘油醚化物；以及它們的烷基取代產物和加氫產物等。關於環氧樹脂，可以單獨使用一種，也可以混合使用兩種以上。

酚醛樹脂是將酸或鹼用作催化劑，使酚類與醛發生反應所得的。

作為酚類，可以舉出苯酚、間甲酚、對甲酚、鄰甲酚、異丙基苯酚和壬基苯酚等。

作為醛類，可以舉出甲醛、多聚甲醛、乙醛、三聚乙醛（パラアセトアルデヒド）、丁醛、辛醛以及苯甲醛等。通常，使用甲醛或多聚甲醛。除此以外，還可以使用植物油改性酚醛樹脂。植物油改性酚醛樹脂是通過在酸催化劑的存在下使酚類與植物油反應、然後在鹼催化劑的存在下使醛類反應得到。作為酸催化劑，可以舉出對甲苯磺酸等。作為鹼催化劑，可以舉出氨以及三甲胺和三乙胺等胺類催化劑。

另外，作為熱固性樹脂，也可以使用二甲苯樹脂、胍胺（グアナミン）樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、氰酸酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂以及苯并環丁烯樹脂等。

熱固性樹脂優選包含環氧樹脂，並且優選為環氧樹脂。環氧樹脂優選為甲酚酚醛清漆型環氧樹脂，更優選為鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂。作為這樣的環氧樹脂，可以使用市售產品，例如舉出YDCN700-10（新日鉄住金化學株式會社）和N695（DIC株式會社）等。

相對於氟系橡膠100質量份，熱固性樹脂的含量優選為8質量份~120質量份。若在上述範圍內，則沖壓加工性和高溫下的黏合力變得良好。該含量更優選為8質量份~110質量份，進一步優選為8質量份~100質量份。

＜無機填充劑＞

黏合劑組合物可以含有無機填充劑。作為無機填充劑，可以使用公知的材料。無機填充劑優選是電絕緣性材料。

作為無機填充劑，可以舉出例如二氧化矽、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、矽酸鈣、矽酸鋁、碳酸鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化銻、氧化錫、氧化鈦、氧化錳、氧化鋯、氮化矽、氮化鋁、氮化硼、滑石、雲母和高嶺土等。

氟系橡膠具有低彈性模量。因此，在B階段狀態下加工時，有時會發生黏合劑毛刺（バリ）和黏合劑附著至加工部等。對此，通過使黏合劑組合物中含有無機填充劑，可以提高黏合劑的彈性模量。由此，黏合劑的加工性變得良好。

無機填充劑優選為具有在一定程度上凝聚、彈性模量容易變高的性質（觸變性）的材料。從該觀點出發，無機填充劑優選二氧化矽、氫氧化鋁和滑石等。無機填充劑更優選二氧化矽。可以使用的二氧化矽種類沒有特別的限制。例如，二氧化矽可以是乾式二氧化矽或濕式二氧化矽的任意一種。作為二氧化矽，可以使用市售的二氧化矽。作為市售的二氧化矽，可以舉出例如アエロジル200（日本アエロジル工業）等。

無機填充劑可以經疏水化處理。作為疏水化處理，可以舉出矽油處理和矽烷偶聯劑處理等。

無機填充劑的一次粒子的數均粒徑（個數平均粒徑）優選為10nm~100000nm，更優選為50nm~10000nm左右。

相對於氟系橡膠100質量份，無機填充劑的含量優選為1質量份~35質量份，更優選為1質量份~30質量份，進一步優選為3質量份~25質量份。通過使無機填充劑的含量在上述範圍內，除了加工性以外，黏合性、焊接耐熱性以及高溫長時間的耐久性也變得良好。

＜胺化合物＞

黏合劑組合物還可以含有作為固化劑的胺化合物。

作為屬熱固性樹脂的環氧樹脂的固化劑，優選固化起始溫度低、常溫下的穩定性優異的二氰二胺。根據需要，也可以使用作為固化助劑的咪唑化合物。

另外，從固化性的觀點出發，作為具有不飽和鍵的氟系橡膠的固化劑的胺化合物優選為芳香族二胺化合物。

作為芳香族二胺化合物可以舉出例如下述式（I）表示的化合物。

[化1]

[式（I）中，R ¹、R ²分別獨立地為碳數1~6的烷基。R ³是選自於由碳數1~6的亞烷基、芳烴基、羰基、芴基、磺醯基、醚基和硫醚基組成的組中的至少一種。m、n分別為0~4的整數。]

作為烷基，優選可舉出甲基、乙基和丙基。從固化性的觀點出發，烷基更優選為甲基或乙基。

作為亞烷基，優選可舉出亞甲基和亞乙基。從固化性的觀點出發，亞烷基更優選為亞甲基。

從儲存穩定性和快速固化性更優異的觀點出發，m、n優選分別獨立地為0~2的任意整數，更優選為1或2，進一步優選為2。

式中，從固化性的觀點出發，-NH ₂的配置優選相對於R ³的對位。

只要是2價，芳烴基就沒有特別限制。作為芳烴基，可以舉出例如亞苯基。芳烴基例如可以具有甲基這樣的取代基。

R ³可以是芳烴基和亞烷基組合後的取代基，在此情況下，芳烴和亞烷基的組合沒有特別限制。作為該取代基，可以舉出例如具有芳烴基的亞烷基。作為可能的方式，具體地，例如舉出以下方式：兩個亞烷基借助芳烴互相鍵合的方式；作為亞烷基的側鏈，芳烴鍵合於亞烷基的方式；以及芳烴基與亞烷基鍵合而成的芳烴基和亞烷基分別與式（I）所示的兩個苯環鍵合的方式等。作為芳烴，可以舉出例如苯環和萘。芳烴可以具有甲基這樣的取代基。

式（I）所示的化合物中，特別優選4,4′-亞甲基雙(2-乙基-6-甲基苯胺)。

相對於氟系橡膠100質量份，胺化合物的含量優選為0.1質量份~20質量份，更優選為1質量份~10質量份。另外，相對於環氧樹脂100質量份，胺化合物的含量為0.5質量份~30質量份也是優選的方式。

＜黏合劑組合物＞

上述黏合劑組合物可以通過將氟系橡膠以及根據需要的熱固性樹脂、無機填充劑和固化劑等其它添加劑混合得到。在實施混合時，也可以根據需要使用有機溶劑。

優選地，上述黏合劑或黏合劑組合物是用於製造FPC的物質。例如，還可以得到使用黏合劑或黏合劑組合物的黏合膜，並將其用於FPC的製造。

以JIS K 7127拉伸特性的試驗方法為基準測定的黏合層的彈性模量（或者黏合劑組合物處於B階段狀態（半固化狀態）時的彈性模量）優選為15MPa以上。該彈性模量更優選為20MPa以上。該彈性模量的上限沒有特別限制。但是，該彈性模量優選在3000MPa以下，更優選在1000MPa以下，進一步優選在100MPa以下。

另外，以JIS K 7127（1999）拉伸特性的試驗方法為基準測定的黏合層的斷裂伸長率（或者黏合劑組合物處於B階段狀態（半固化狀態）時的黏合層的斷裂伸長率）優選小於400%。該斷裂伸長率更優選小於300%，進一步優選小於200%。該斷裂伸長率的下限沒有特別限制。但是，該斷裂伸長率優選在50%以上，更優選在100%以上。

通過使彈性模量和斷裂伸長率處於上述範圍內，加工性變得良好。可以通過熱固性樹脂的軟化點、氟系橡膠的木尼黏度以及無機填充劑的含量等控制彈性模量和斷裂伸長率。

黏合膜可以用公知的方法製造。例如，製備上述黏合劑組合物的有機溶劑溶液，在聚醯亞胺等樹脂膜層上塗布該溶液，由此形成黏合層。然後，例如通過在50℃~160℃、1分鐘~15分鐘的條件下使黏合層乾燥，使黏合層成為B階段狀態，得到黏合膜。然後，可以將得到的黏合膜與被黏合物貼合，使其加熱固化。

在FPC的製造中，在覆膜或載膜等的黏合中使用上述黏合劑組合物的情況下，也實施同樣的黏合，由此可以得到具有包含黏合劑組合物的固化物的黏合層的FPC。在黏合層從B階段狀態到加熱固化為止的期間，根據需要，也可以對黏合層進行開孔加工等。

得到B階段狀態的黏合劑組合物的方法沒有特別限制，可以採用公知的方法，包括如上所述的加熱乾燥的方法。

作為有機溶劑，沒有特別限制，可以使用公知的有機溶劑。作為可以使用的有機溶劑，可以舉出例如丙酮、甲乙酮、四氫呋喃、氯仿、二甲基甲醯胺和甲基異丁基酮等。有機溶劑的使用量沒有特別限制。在使黏合劑組合物中含有的固體成分量優選成為10質量%~70質量%、更優選成為20質量%~40質量%的範圍內使用有機溶劑即可。

＜FPC＞

作為導體層，可以使用公知的材料，並沒有特別限制。例如，作為導體層的材料，可以舉出銅、銀、金、錫、鋁和銦以及它們的合金等。導體優選是含銅材料，更優選是銅箔。關於各導體層，導體的材料可以彼此相同，也可以彼此不同。

關於基膜的材料，如上所述，優選採用聚醯亞胺。即，基膜優選含有聚醯亞胺，例如實質上由聚醯亞胺構成。基膜的厚度沒有特別限制。但是，基膜的厚度優選為5μm~50μm，更優選為12.5μm~30μm。根據用途適當選擇基膜的厚度也是優選的。

另外，第一覆膜441這樣的元件側膜也優選含有聚醯亞胺，例如實質上由聚醯亞胺構成。

另外，關於黏合劑層的材料，優選採用氟橡膠類黏合劑。即，黏合劑層優選含有氟橡膠類黏合劑，例如實質上由氟橡膠類黏合劑構成。

實施例

以下，對更具體的實施例進行說明。在以下配方中，除非另有說明，“份”為質量基準的值。

使用宇部興産製造的聚醯亞胺膜UPILEX-S（厚度25μm）作為樹脂膜，測定了氧透過率。另外，觀察了耐熱試驗後的外觀。各條件如下。此外，測定和觀察的結果示於表1。（氧透過率的測定）測定方法：根據JIS K7126-1 附件2 試驗氣體種類：氧試驗氣體流量：90ml/min 載氣種類：氦載氣流量：35ml/min 透過面積：15.2cm ²測定裝置：GTR-10AH（200℃）或GTR-30XANO（~120℃），均為GTRテック製造池恆溫槽溫度：25℃、120℃、200℃ 氣相層析校準方法：基於0.0μl和15.3μl的2點校準

（耐熱試驗）

在大氣條件下，在200℃或250℃的烤箱中，將100mm方形尺寸的該樹脂膜加熱500小時。基於以下基準評價加熱後的樹脂膜的外觀。＜評價基準＞ A：100mm方形尺寸的評價片的所有邊緣的翹曲（そり）小於10mm。 B：100mm方形尺寸的評價片的1處以上的邊緣的翹曲為10mm以上且小於30mm。 C：100mm方形尺寸的評價片的1處以上的邊緣的翹曲為30mm以上。

除了按如下方式變更樹脂膜以外，以與上述同樣的方法，進行了各樹脂膜的氧透過率的測定和耐熱試驗後的外觀觀察。測定和觀察的結果示於表1。カプトンEN-S：東レ·デュポン製造的聚醯亞胺膜カプトンEN-S（厚度25μm） LCP-CTF：クラレ製造的液晶聚合物ベクスターCTF（厚度50μm） LCP-CTQ：クラレ製造的液晶聚合物ベクスターCTQ（厚度25μm） PEN：帝人製造的テオネックスQ51（厚度25μm） PET：東レ製造的ルミラー25S（厚度25μm） Al/PET：尾池アドバンストフィルム製造的鋁蒸鍍PET テトライト（厚度12μm）

[表1]

表1中，“E-xx”的記載表示“×10 ^-xx”。另外，氧透過率的單位是cc·cm/cm ²·sec·cmHg。

（比較例1）

丙烯酸橡膠類（A） ·丙烯酸橡膠（ナガセケムテックス公司製造的SG708-6）80份 ·環氧樹脂（固體，軟化點95℃）鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂（N695（DIC株式會社））20份 ·二氧化矽（氣相（ヒュームド）二氧化矽：アエロジル200（日本アエロジル工業））15份 ·固化劑：二氰二胺0.2份

使用甲乙酮實施溶解，使黏合劑組合物的上述固體成分量成為30質量%，從而得到包含丙烯酸橡膠的黏合劑組合物。得到的黏合劑組合物的3%熱失重溫度為330℃。此外，使用珠磨機對二氧化矽進行分散。

另外，將得到的黏合劑組合物的溶液塗布在聚醯亞胺膜（宇部興産製造的聚醯亞胺膜UPILEX-S 厚度25μm）上，使乾燥後的厚度為25μm。然後，在140℃下用熱風乾燥機使黏合劑組合物乾燥3分鐘，從而得到B階段狀態（半固化狀態）的黏合膜。

使用真空層壓機在160℃、3MPa、30秒以及減壓下，使該黏合膜的黏合劑塗布面和銅箔（JX日鉱日石製造的BHY 厚度18μm）的黑處理面熱壓接合。然後，通過在160℃實施10小時的加熱固化，得到比較例1的試驗樣品。使用得到的試驗樣品進行了以下評價。評價結果示於表2。

（實施例） ·氟系橡膠雙鍵改性（偏氟乙烯和六氟丙烯的二元共聚物（共聚比例：偏氟乙烯/六氟丙烯＝8/2）的不飽和改性物、木尼黏度（ML1+10（121℃））：98，雙鍵的含量：4質量%）100份 ·二氧化矽（氣相二氧化矽：アエロジル200（日本アエロジル工業））15份 ·環氧樹脂（固體軟化點95℃）鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂（N695（DIC株式會社））20份 ·胺化合物（4,4′-亞甲基雙(2-乙基-6-甲基苯胺)：クミアイ化学工業製造的キュアハードMED-J）5份

使用甲乙酮實施溶解，使黏合劑組合物的上述固體成分量成為30質量%，從而得到包含氟系橡膠的黏合劑組合物。得到的黏合劑組合物的3%熱失重溫度為373℃。此外，使用珠磨機對二氧化矽進行分散。

使用真空層壓機在160℃、3MPa、30秒以及減壓下，使該黏合膜的黏合劑塗布面和銅箔（JX日鉱日石製造的BHY 厚度18μm）的黑處理面熱壓接合。然後，通過在160℃實施10小時的加熱固化，得到實施例的試驗樣品。使用得到的試驗樣品進行了以下評價。評價結果示於表2。

（剝離強度（23℃））

關於實施例或比較例1的試驗樣品，通過使用拉伸試驗機（島津製造的オートグラフ）在23℃的氣體環境下以50mm/min的速度在90°的方向上剝離樹脂膜，測定了剝離強度。

另外，對通過在大氣條件下在200℃或250℃的烤箱中將實施例或比較例1的試驗樣品加熱500小時或1000小時所得的加熱後的試驗樣品，也用同樣的方法測定了剝離強度。

剝離強度的值越大，表示耐熱性越好。

（耐熱試驗）

基於下述基準評價了實施例或比較例1的試驗樣品的外觀以及通過在大氣條件下在200℃或250℃的烤箱中將該試驗樣品加熱500小時或1000小時所得的加熱後的各試驗樣品的外觀。

＜評價基準＞ A：黏合膜與銅箔沒有發生剝離，且黏合劑沒有脆化 B：黏合膜與銅箔發生剝離，但黏合劑沒有脆化。 C：黏合劑脆化，但黏合膜與銅箔沒有發生剝離。 D：黏合劑脆化，且黏合膜與銅箔發生剝離。

（3%熱失重溫度的測定方法）

使用TAインスツルメント製造的TGA Q500測定黏合劑的3%熱失重溫度。試驗條件如下。升溫速度：20℃/分鐘向具有樣品的試驗層的氣體流量：20mL/min 樣品盤：鉑金

（比較例2~比較例9）

除了將樹脂膜和黏合劑按照表2進行變更之外，以與實施例和比較例1相同的方式，得到了比較例2~比較例9的試驗樣品。使用得到的試驗樣品，進行了與實施例和比較例1相同的評價。評價結果示於表2。

另外，表2中的樹脂膜及黏合劑如下。（樹脂膜）カプトンEN-S：東レ·デュポン製造的聚醯亞胺膜カプトンEN-S（厚度25μm） LCP-CTF：クラレ製造的LCP ベクスターCTF（厚度25μm）（黏合劑）丙烯酸橡膠類（B）：デュポン製造的パイララックスLF（厚度25μm）、3%熱失重溫度：310℃ 環氧樹脂類：プリンテック製造的エポックスAH357（厚度25μm）、3%熱失重溫度：303℃

[表2]

出於說明和描述的目的而呈現了上述詳細描述。根據上述教導可以進行許多修改和變化。這並不旨在窮舉或將本文所述主題限制為所公開的精確形式。儘管該主題已經用特異性針對結構特徵和/或方法作用的語言進行了描述，但應當理解的是，所附請求項中定義的主題不一定限於上述特定特徵或作用。相反，上述特定特徵和作用是作為實施本文所附請求項的示例形式而公開的。

10,10A,10B:功率模組 110:殼 120:散熱器 200:DBC基板 300:SiC半導體元件 400,400A,400B:柔性印刷電路板 210:基材 221:第一導體層 222:第二導體層 230:外部連接端子 311,312,450:接合部件 410:基膜 421:第一導體層 422:第二導體層 431:第一黏合劑層 432:第二黏合劑層 433:第三黏合劑層 434:第四黏合劑層 441:第一覆膜 442:第二覆膜 130:樹脂材料 461:中間膜 462:第三導體層 463a:第五黏合劑層 463b:第六黏合劑層 464:第三覆膜 465:第七黏合劑層

圖1是根據本公開的實施方式1的功率模組的示意剖面圖。

圖2是根據本公開的實施方式2的功率模組的示意剖面圖。

圖3是根據本公開的實施方式3的功率模組的示意剖面圖。

10:功率模組

110:殼

120:散熱器

200:DBC基板

300:SiC半導體元件

400:柔性印刷電路板

210:基材

221:第一導體層

222:第二導體層

230:外部連接端子

311,312,450:接合部件

410:基膜

421:第一導體層

422:第二導體層

431:第一黏合劑層

432:第二黏合劑層

433:第三黏合劑層

434:第四黏合劑層

441:第一覆膜

442:第二覆膜

130:樹脂材料

Claims

一種功率模組，所述功率模組具備：基板；與設置在所述基板上的導體電連接的SiC半導體元件；以及與所述SiC半導體元件連接的柔性印刷電路板，所述柔性印刷電路板具有與所述SiC半導體元件電連接的導體層，所述導體層的厚度為70μm以上500μm以下。
如請求項1所述的功率模組，其中，所述導體層通過黏合劑層設置於基膜，所述柔性印刷電路板具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，所述導體層與所述基膜不剝離。
如請求項2所述的功率模組，其中，所述基膜含有聚醯亞胺，所述黏合劑層含有氟橡膠類黏合劑。
一種功率模組，所述功率模組具備：基板；與設置在所述基板上的導體電連接的SiC半導體元件；以及與所述SiC半導體元件連接的柔性印刷電路板，所述柔性印刷電路板具有多層結構，所述多層結構為多個膜和多個導體層分別通過黏合劑層積層的多層結構，與所述SiC半導體元件電連接且最接近於配置有所述SiC半導體元件的一側的元件側導體層的厚度為70μm以上500μm以下。
如請求項4所述的功率模組，其中，所述元件側導體層通過所述黏合劑層設置於基膜的表面，所述柔性印刷電路板具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，所述元件側導體層與所述基膜不剝離。
如請求項5所述的功率模組，其中，元件側膜通過所述黏合劑層設置於所述元件側導體層的配置有所述SiC半導體元件的一側，所述柔性印刷電路板具有耐熱性，所述耐熱性為：在225℃環境下經過1000小時後的時間點，所述元件側導體層與所述元件側膜不剝離。
如請求項6所述的功率模組，其中，所述基膜和所述元件側膜含有聚醯亞胺，所述黏合劑層含有氟橡膠類黏合劑。