2016-014154

特願２０１２－　９５４８５「放熱装置および放熱装置の製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成２５年１０月２８日出願公開、特開２０１３－２２２９３０、請求項の数（４）〕について、次のとおり審決する。

【結　論】 原査定を取り消す。 本願の発明は、特許すべきものとする。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は、平成２４年４月１９日に特許出願したものであって、平成２８年３月２５日付け拒絶理由通知に対して同年５月２５日付けで意見書が提出されたが、同年６月１３日付けで拒絶査定がなされた。これに対し、同年９月２１日付けで拒絶査定不服審判が請求されるとともに手続補正がなされたものである。 第２　原査定の概要 本願の請求項１ないし６に係る発明は、下記の引用文献１ないし３に基づいて、その発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。 ・引用文献１：特開２００７－１７３４０５号公報 ・引用文献２：特開２０１１－９１４１７号公報 ・引用文献３：特開２００８－２３５６７２号公報 第３　本願発明 本願の請求項１ないし４に係る発明（以下、「本願発明１」、「本願発明２」、「本願発明３」、「本願発明４」という。）は、平成２８年９月２１日付け手続補正で補正された特許請求の範囲の請求項１ないし４に記載された事項により特定され、以下のとおりのものである。 「【請求項１】 絶縁基板と、 前記絶縁基板の表面に接続され、半導体素子を接合可能な金属層と、 表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、前記絶縁基板の裏面に接続される応力緩和部材と、 前記応力緩和部材の裏面に接続される冷却器と、 を有する放熱装置であって、 前記応力緩和部材は、純度が９９．９９ｗｔ％以上のアルミニウムからなり、 前記絶縁基板と前記金属層とは第一のロウ材で接続され、前記絶縁基板と前記応力緩和部材とは第二のロウ材で接続され、前記応力緩和部材と前記冷却器とは第三のロウ材で接続され、 前記第二のロウ材および第三のロウ材の少なくとも一方は、開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置する状態で前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なる貫通孔を有することを特徴とする放熱装置。 【請求項２】 前記冷却器における前記応力緩和部材が接続される部位とは異なる部位に位置する第２の絶縁基板と、 前記第２の絶縁基板の表面に接続され、半導体素子を接合可能な第２の金属層と、 表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、前記第２の絶縁基板の裏面に接続されるとともに前記冷却器に接続される第２の応力緩和部材と、を有し、 前記第２の応力緩和部材は、純度が９９．９９ｗｔ％以上のアルミニウムからなり、 前記第２の絶縁基板と前記第２の金属層とは第四のロウ材で接続され、前記第２の絶縁基板と前記第２の応力緩和部材とは第五のロウ材で接続され、前記第２の応力緩和部材と前記冷却器とは第六のロウ材で接続され、 前記第五のロウ材および第六のロウ材の少なくとも一方は、開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置する状態で前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なる貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。 【請求項３】 絶縁基板の表面に第一のロウ材を介して金属層を配置し、表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、純度が９９．９９ｗｔ％以上のアルミニウムからなる応力緩和部材の表面と前記絶縁基板の裏面との間に第二のロウ材を、また、前記応力緩和部材の裏面と冷却器との間に第三のロウ材を、前記第二のロウ材および第三のロウ材の少なくとも一方に形成した貫通孔が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なるとともに前記貫通孔の開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置するようにして配置する配置工程と、 前記第一のロウ材を溶かして前記絶縁基板と前記金属層とを接続し、前記第二のロウ材を溶かして前記応力緩和部材と前記絶縁基板とを接続し、前記第三のロウ材を溶かして前記応力緩和部材と前記冷却器とを接続する接続工程と、を有することを特徴とする放熱装置の製造方法。 【請求項４】 前記配置工程は、更に、第２の絶縁基板の表面に第四のロウ材を介して第２の金属層を配置し、表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、純度が９９．９９ｗｔ％以上のアルミニウムからなる第２の応力緩和部材の表面と前記第２の絶縁基板の裏面との間に第五のロウ材を、また、前記第２の応力緩和部材の裏面と前記冷却器との間に第六のロウ材を、前記第五のロウ材および第六のロウ材の少なくとも一方に形成した貫通孔が前記第２の応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なるとともに前記第五のロウ材および第六のロウ材の少なくとも一方に形成した貫通孔の開口部の縁が前記第２の応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置するようにして配置し、 前記接続工程は、更に、前記第四のロウ材を溶かして前記第２の絶縁基板と前記第２の金属層とを接続し、前記第五のロウ材を溶かして前記第２の応力緩和部材と前記第２の絶縁基板とを接続し、前記第六のロウ材を溶かして前記第２の応力緩和部材と前記冷却器とを接続することを特徴とする請求項３に記載の放熱装置の製造方法。」 第４　引用文献 １．引用文献１ 引用文献１には、「半導体モジュール」に関し、図面とともに以下の記載がある。なお、下線は当審で付与した。 ア．「【００１６】 以下、本発明を具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。 図１及び図２に示すように、半導体モジュール１０は、回路基板１１と、当該回路基板１１に接合される半導体素子１２と、放熱装置としてのヒートシンク１３とから構成されている。回路基板１１は、セラミックス基板（絶縁基板）１４の表裏両面に表金属板１５と裏金属板１６を接合して構成されている。また、セラミックス基板１４は、図２において上側が半導体素子搭載面となる表面側とされており、当該半導体素子搭載面側には配線層として機能する表金属板１５が接合されている。そして、半導体素子１２は、表金属板１５に接合されている。図２の符号「Ｈ」は、接合層（本実施形態では半田層）を示している。半導体素子１２は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｏｒ ）やダイオードからなり、回路基板１１（表金属板１５）には複数（本実施形態では４つ）の半導体素子１２が接合されている。また、セラミックス基板１４には、図２において下側となる裏面側にセラミックス基板１４とヒートシンク１３とを接合（金属接合）する接合層として機能する裏金属板１６が接合されている。そして、ヒートシンク１３は、裏金属板１６に接合されている。裏金属板１６は、ヒートシンク１３に対して直接ロウ付けされている。」 イ．「【００１９】 裏金属板１６は、純アルミニウム（例えば、工業用純アルミニウムである１０００系アルミニウム）からなる。そして、裏金属板１６は、図３（ａ）に示すように平面視正方形の平板状に形成されており、セラミックス基板１４に対して配置される範囲が２７ｍｍ×２７ｍｍの正方形とされている。裏金属板１６は、図２に示すように、セラミックス基板１４の表金属板１５が配置される面の反対面に、セラミックス基板１４の厚み方向に重なって配置されている。また、裏金属板１６の厚み（板厚）は、１．１ｍｍとされている。図３（ａ）は、裏金属板１６を接合面１６ｂ側から見た場合の平面図であり、ヒートシンク１３を二点鎖線で示している。」 ウ．「【００２５】 半導体素子１２から発せられた熱がヒートシンク１３に伝わった際には、回路基板１１及びヒートシンク１３は高温となり、熱膨張する。一方、半導体素子１２からの発熱が停止すると、回路基板１１及びヒートシンク１３の温度は常温まで低下し、熱収縮する。そして、熱膨張及び熱収縮の際には、各部材（ヒートシンク１３、セラミックス基板１４、表金属板１５、裏金属板１６）の線熱膨張係数の相違に起因し、熱応力が発生する。しかし、本実施形態の半導体モジュール１０では、裏金属板１６に形成した各凹部１８からなる非接合領域によって接合領域の熱応力が分散され、応力緩和される。すなわち、各凹部１８からなる非接合領域は、接合領域の熱応力を緩和する熱応力緩和部として機能する。この結果、クラックの発生や反りなどの発生が防止され、放熱性能が長期間にわたって維持される。」 エ．「【００４３】 ○　図３及び図５に示す凹部１８は、貫通孔としても良い。また、図６～図８に示す溝部１９～２１は、貫通溝（裏金属板１６を貫通して形成した溝）としても良い。なお、溝部１９～２１を貫通溝とする場合には、裏金属板１６の周縁に連結部を形成し、裏金属板１６が分離しないようにする。また、凹部１８を貫通孔とする場合や溝部１９～２１を貫通溝とする場合には、図９（ａ）に示すように、裏金属板１６の接合面１６ｂからの最深部２２（接合面１６ａ側）をフィレット形状に形成すると良い。この部分は、裏金属板１６の接合面１６ａ側の開口部分となる。この構成によれば、セラミックス基板１４と裏金属板１６との接合において、孔又は溝の開口部分が角状に形成されている場合に比して裏金属板１６を剥がれ難くすることができる。したがって、放熱性能を向上させることができる。」 上記アないしエ、図１ないし図２により、引用文献１の「半導体モジュール」には以下の事項が記載されている。 ・上記ア、図２によれば、半導体モジュール１０は、セラミックス基板（絶縁基板）１４と、セラミックス基板１４の表面（半導体素子１２搭載面）に接合される表金属板１５と、セラミックス基板１４の裏面に接合される裏金属板１６と、裏金属板１６に接合されるヒートシンク１３を有するものである。また、裏金属板１６は、ヒートシンク１３に直接ロウ付けされたものである。 ・上記イによれば、裏金属板１６は、１０００系アルミニウムからなるものである。 ・上記ウ、エによれば、裏金属板１６に形成された凹部１８からなる非接合領域は、ヒートシンク１３、セラミックス基板１４、表金属板１５、裏金属板１６の線熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を緩和するものである。そして、非接合領域である凹部１８は、貫通孔としても良いものである。 したがって、上記摘示事項及び図面を総合勘案すると、引用文献１には次の発明（以下、「引用発明という。）が記載されているものと認められる。 「セラミックス基板（絶縁基板）１４と、 セラミックス基板１４の表面（半導体素子１２搭載面）に接合される表金属板１５と、 セラミックス基板１４の裏面に接合される貫通孔が形成された裏金属板１６と、 裏金属板１６に接合されるヒートシンク１３と、 を有する半導体モジュール１０であって、 裏金属板１６は、１０００系アルミニウムからなり、 裏金属板１６は、ヒートシンク１３に直接ロウ付けされている 半導体モジュール１０。」 ２．引用文献２ 引用文献２には、「Ａｌ／ＡｌＮ接合体、パワーモジュール用基板及びパワーモジュール並びにＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法」に関し、図面とともに以下の記載がある。なお、下線は当審で付与した。 カ．「【００３７】 次に、本発明の第１の実施形態におけるＡｌＮ／Ａｌ接合体及びその製造方法を、図４から図７を参照しながら説明する。 図４は、本発明の第１実施形態のＡｌＮ／Ａｌ接合体（絶縁基板）１０を示す断面図であり、このＡｌＮ／Ａｌ接合体１０は、ＡｌＮ基板（絶縁セラミック基板）１１の両面のそれぞれに、ロウ材層１４を介して、Ａｌ板（導電層）１２、１３を接合したものである。」 キ．「【００３９】 Ａｌ板１２、１３は９９．９９質量％以上のＡｌを含有する。Ａｌ含有率を９９．９９質量％以上とすることで、Ａｌ板１２、１３の応力緩和効果が向上し、温度変化に曝された際のＡｌＮ／Ａｌ接合体１０の反りやＡｌＮ基板１１の割れが抑制される。Ａｌ板１２、１３の厚さは限定されないが、一例として０．２５～０．６ｍｍとされる。より具体的な実施形態では、ＡｌＮ基板１１は、例えば厚さ０．６３５ｍｍ、Ａｌ板１２、１３は、例えば厚さ０．４ｍｍとされる。Ａｌ板１２、１３はＡｌＮ基板１１の全面に接合されていてもよいし、図４に示すようにＡｌＮ基板１１の周辺部を除く部分にのみ形成されていてもよい。これらの構成は、先に述べた参考実施形態にも適用できる。」 ・上記カ、キによれば、引用文献２には以下の技術事項が記載されている。 「絶縁基板の両面にロウ材層を介して接合される導電層として、９９．９９質量％以上のＡｌを含有する」ものを使用する点。 ３．引用文献３ 引用文献３には、「半導体装置、及び半導体装置の製造方法」に関し、図面とともに以下の記載がある。なお、下線は当審で付与した。 ク．「【００２２】 本実施形態においてろう材１７は、図３（ａ），（ｂ）に示すようにシート状（板状）に形成されており、ろう材１７の厚み方向に貫通する平面視円形をなす複数個（本実施形態では３６個）の貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、ろう材１７の周縁部位を中心に配列されている。そして、図３（ｂ）に示すように、ろう付けを行う際には、裏金属板１６においてろう材１７の貫通孔１８に対応する部位に離型剤１９を配置することにより、貫通孔１８に対応する部位が非接合領域（ろう材１７が濡れないところ）となる。図３（ａ）に示す二点鎖線の領域は、ヒートシンク１３と裏金属板１６が接合される接合領域を示し、二点鎖線を付していない領域が離型剤１９の配置により非接合領域として形成される領域である。」 ケ．「【００２８】 したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。 （１）裏金属板１６（回路基板１１）の接合界面に離型剤１９を配置し、ろう付けを行う。これによれば、ろう付け時には、離型剤１９を配置した部位にろう材１７が濡れず、裏金属板１６（回路基板１１）とヒートシンク１３とが接合されていない非接合領域が形成されることになる。このため、回路基板１１（セラミックス基板１４、表金属板１５、裏金属板１６）及びヒートシンク１３との線熱膨張係数の相違に起因して熱応力が発生した場合でも接合領域の熱応力が分散され、その結果、応力が緩和される。このため、反りやクラックの発生が防止され、放熱性能が維持される。また、接合界面に離型剤１９を配置する構成を採用したので、回路基板１１に直接、熱応力を緩和させる構成を設ける必要がなく、回路基板１１の構造を簡素化できる。」 ・上記ク、ケによれば、引用文献３には以下の技術事項が記載されている。 「金属板をヒートシンクとろう付けする場合、ろう材に複数の貫通孔を形成」する点。 第５　対比、判断 本願発明１と引用発明とを対比する。 ａ．引用発明の「セラミックス基板（絶縁基板）１４」は、本願発明１の「絶縁基板」に相当する。 ｂ．引用発明の「セラミックス基板１４の表面（半導体素子１２搭載面）に接合される表金属板１５」は、本願発明１の「前記絶縁基板の表面に接続され、半導体素子を接合可能な金属層」に相当する。 ｃ．引用発明の裏金属板１６に形成された「貫通孔」は、本願発明１の「表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔」に相当する。 そして、引用発明の「貫通孔が形成された裏金属板１６」は、上記ウ及びエによれば、ヒートシンク１３、セラミックス基板１４、表金属板１５、裏金属板１６の線熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を緩和する熱応力緩和部として機能するものである。そうすると、引用発明の「裏金属板１６」は、本願発明１の「応力緩和部材」に相当する。 よって、引用発明の「セラミックス基板１４の裏面に接合される貫通孔が形成された裏金属板１６」は、本願発明１の「表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、前記絶縁基板の裏面に接続される応力緩和部材」に相当する。 ｄ．引用発明の「裏金属板１６に接合されるヒートシンク１３」は、本願発明１の「前記応力緩和部材の裏面に接続される冷却器」に相当する。 ｅ．引用発明の「半導体モジュール１０」は、冷却器であるヒートシンク１３を備えたものであるから、本願発明１の「放熱装置」に相当する。 ｆ．引用発明の「裏金属板１６は、１０００系アルミニウムからなり」は、本願発明１の「前記応力緩和部材は、アルミニウムからなり」に相当する。 但し、応力緩和部材のアルミニウムとして、本願発明１は「純度が９９．９９ｗｔ％以上」であるのに対し、引用発明は「１０００系（純度９９％以上）」である点で相違する。 ｇ．引用発明の「裏金属板１６は、ヒートシンク１３に直接ロウ付けされている」ことは、本願発明１の「前記応力緩和部材と前記冷却器とは第三のロウ材で接続され」ることに相当する。 但し、本願発明１は、「前記絶縁基板と前記金属層とは第一のロウ材で接続され、前記絶縁基板と前記応力緩和部材とは第二のロウ材で接続され」ているのに対し、引用発明はその旨の特定がされていない点で相違する。 更に、本願発明１は、「前記第二のロウ材および第三のロウ材の少なくとも一方は、開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置する状態で前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なる貫通孔を有する」のに対し、引用発明はその旨の特定がされていない点で相違する。 したがって、本願発明１と引用発明とは、以下の点で一致ないし相違する。 ＜一致点＞ 「絶縁基板と、 前記絶縁基板の表面に接続され、半導体素子を接合可能な金属層と、 表裏方向に貫通して表面および裏面に開口する貫通孔を有し、前記絶縁基板の裏面に接続される応力緩和部材と、 前記応力緩和部材の裏面に接続される冷却器と、 を有する放熱装置であって、 前記応力緩和部材は、アルミニウムからなり、 前記応力緩和部材と前記冷却器とは第三のロウ材で接続され る放熱装置。」 ＜相違点１＞ 応力緩和部材のアルミニウムとして、本願発明１は「純度が９９．９９ｗｔ％以上」であるのに対し、引用発明は「１０００系（純度９９％以上）」である点。 ＜相違点２＞ 本願発明１は、「前記絶縁基板と前記金属層とは第一のロウ材で接続され、前記絶縁基板と前記応力緩和部材とは第二のロウ材で接続され」ているのに対し、引用発明はその旨の特定がされていない点。 ＜相違点３＞ 本願発明１は、「前記第二のロウ材および第三のロウ材の少なくとも一方は、開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置する状態で前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なる貫通孔を有する」のに対し、引用発明はその旨の特定がされていない点。 上記相違点３について検討する。 引用文献２（上記「第４　２．」を参照。）には、絶縁基板の両面にロウ材を介して導電層を接合することが記載されているものの、該導電層及び該ロウ材に貫通孔が形成された旨の記載はなく、ましてや貫通孔の配置関係は記載されていない。 また、引用文献３（上記「第４　３．」を参照。）には、貫通孔が形成されたろロウ材を使用するものの、金属板には貫通孔が形成されていないから、該ロウ材に形成された貫通孔と該金属板に形成された貫通孔の配置関係は記載されていない。 よって、引用発明に引用文献２及び３に記載された技術事項を組み合わせたとしても、相違点３の構成を得ることはできない。 したがって、本願発明１は、相違点１、２を検討するまでもなく、引用発明、引用文献２及び３に記載された技術事項に基づいて当業者が容易に発明できたものではない。 また、本願発明２も、相違点３の構成を備えるものであり、更に他の発明特定事項を加えたものであるから、本願発明１と同じ理由により、引用発明、引用文献２及び３に記載された技術事項に基づいて当業者が容易に発明できたものではない。 そして、本願発明３及び４は、放熱装置の製造方法であるところ、本願発明１の相違点３に対応する「前記第二のロウ材および第三のロウ材の少なくとも一方に形成した貫通孔が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部と重なるとともに前記貫通孔の開口部の縁が前記応力緩和部材の貫通孔の開口部の縁よりも外側に位置するようにして配置する」点を発明特定事項としているものである。よって、本願発明３及び４は、本願発明１と同様の理由により、引用発明、引用文献２及び３に記載された技術事項に基づいて当業者が容易に発明できたものではない。 第６　むすび 以上のとおり、原査定の理由によっては、本願を拒絶することはできない。 また、他に本願を拒絶すべき理由を発見しない。 よって、結論のとおり審決する。