JP7495821B2 - 半導体モジュール用部品の製造方法、及び半導体モジュール用部品 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体モジュール用部品の製造方法、及び半導体モジュール用部品に関する。
パワー半導体として着目されているＳｉＣは絶縁破壊電界強度がＳｉと比較して約１０倍も高いことから、数百～数千Ｖの高耐電圧パワーデバイスとしての用途開発がなされ、特に、小型で大電力に対応可能なパワー半導体のモジュール化が検討されている。パワー半導体は、その発熱を放散させるためのヒートシンクなどの金属基材に搭載される必要があるが、半導体および金属基材の間の電気絶縁性を確保するため、当該半導体および当該金属基材の間にセラミックスの絶縁性基材を設けることが提案されている。
例えば、特許文献１には、電気的な絶縁性能、および、熱伝導性能が良好であることに加え、機械的にも強固な構造の絶縁層を形成して大電力に適用可能とした半導体装置において、金属（銅）上の絶縁層を溶射膜にすることが提案されている。
特許文献２には、パワー半導体用の銅（Ｃｕ）系放熱板が開示されている。パワー素子から発生する熱をより効率良く系外に放散するための放熱板には、高熱伝導性を有する銅が好適であり、パワー素子あるいはセラミック絶縁板との熱膨張係数差に起因する熱応力の軽減には、銅よりも熱膨張係数及びヤング率が小さい物質からなる応力緩和層をパワー素子あるいはセラミック絶縁板との接合界面に形成することが有効であるとしている。そして、これに基づきとして、Ｃｕ板表面にＣｕとＣｕ2Ｏ粒子からなる混合粉末を溶射して、Ｃｕよりも低熱膨張で、かつヤング率の低いＣｕとＣｕ2Ｏの複合組織を有する応力緩和層を放熱板に設けている。
しかし、特許文献１、２には、パワー半導体用基板として、Ｃｕ基板上に形成される酸化イットリウム溶射膜の耐熱衝撃性および電気絶縁性について十分に考察されていなかった。このため、Ｃｕ基板とパワーデバイスとの間に優れた耐熱衝撃性および電気絶縁性を有する酸化イットリウム溶射膜を形成する方法については実現が困難であった。
そこで、本発明は、銅または銅合金からなる基材と半導体等の対象物とのＹ2Ｏ3溶射膜などによる優れた耐熱衝撃性および絶縁性を実現しうる半導体モジュール用部品等を提供することを目的とする。
本発明は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化イットリウム、酸化アルミニウムまたは酸化イットリウムアルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法、及び半導体モジュール用部品に関する。
本発明の第１の半導体モジュール用部品の製造方法は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化イットリウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ２０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれる酸化イットリウムからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする。
当該方法によれば、銅または銅合金からなる基材に対して、水系の溶媒および酸化イットリウムから調整されたスラリーがプラズマ溶射される。スラリーを構成する酸化イットリウムがプラズマで溶融したうえで基材の上において固化するが、銅酸化層は水と反応し還元されやすいためスラリーに含まれる水分が銅酸化層と反応してＣｕ－またはＣｕ－Ｏ－の結合手が生じ、これに酸化イットリウムを構成する酸素（Ｏ）またはイットリウム（Ｙ）が化学結合してその後で酸化イットリウムの溶射膜が成膜されていくと推察される。
すなわち、基材の被溶射面に非酸化性ガスプラズマが照射された後に水系の溶媒を含むスラリーがプラズマ溶射されることにより、従来の溶融－固化による堆積のメカニズムに更に銅または銅合金と酸化イットリウムとの境界において化学的な反応が作用して強固に結合し、成膜されることを発見した。
従来は、一般に基材の被溶射面の表面粗さを大きくして溶融－固化時のアンカー効果を作用させることによって溶射膜を固定化させる必要があった。これに対して、本発明によれば、化学的な結合がより大きく作用するため、基材の被溶射面の表面粗さを大きくするための表面処理の必要がなく、粗すとむしろスラリー中に分散している酸化イットリウム粒子の粒子径が小さいため、基材の表面粗さの狭隘部に溶融粒子が侵入して固化しても十分なアンカー効果が発揮されず溶射膜の剥離の原因となっていた。本発明のように、被溶射面の表面粗さＲａが１μｍ以下と小さくかつ原料粉末の粒子径が小さい場合は、原料粉末の溶融粒子が被溶射面の粗さ曲線の凹凸に侵入する効果は小さいものの、基材の表面に残存する数μｍ以下の小径のボイドに溶融粒子が侵入し微視的なアンカー効果は発揮されているものと推定される。
本発明の第２の半導体モジュール用部品の製造方法は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化アルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれる酸化アルミニウムからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする。
当該方法によれば、前述した本発明の第１の半導体モジュール用部品の製造方法と同様の作用効果を奏する。ただし、酸化アルミニウムは、酸化イットリウムと比べて融点が低いので、相対的に低い温度で融液が凝固する。そのため、形成される溶射膜と酸化層とのの間に作用する残留応力は、銅酸化層の厚みが同じであれば、酸化アルミニウムの溶射膜のほうが酸化イットリウムの溶射膜よりも小さくなる。これにより、溶射膜の厚みが同じである場合、溶射膜と銅酸化層の間に作用する残留応力に起因するクラックや剥離が生じない銅酸化層の厚みは、酸化アルミニウムの溶射膜のほうが酸化イットリウムの溶射膜よりも厚くしても許容される。
本発明の第３の半導体モジュール用部品の製造方法は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆するイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ6Ｏ12）からなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれるイットリウムアルミニウムガーネットからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする。
当該方法によれば、前述した本発明の第１及び第２の半導体モジュール用部品の製造方法と同様の作用効果を奏する。ただし、イットリウムアルミニウムガーネットは、酸化アルミニウムと酸化イットリウムとの共晶であるので融点が低いので、低い温度で融液が凝固する。そのため、形成される溶射膜と酸化層とのの間に作用する残留応力は、銅酸化層の厚みが同じであれば、イットリウムアルミニウムガーネットの溶射膜のほうが酸化アルミニウムの溶射膜および酸化イットリウムの溶射膜よりも小さくなる。これにより、溶射膜の厚みが同じである場合、溶射膜と銅酸化層の間に作用する残留応力に起因するクラックや剥離が生じない銅酸化層の厚みは、イットリウムアルミニウムガーネットの溶射膜のほうが酸化アルミニウムの溶射膜および酸化イットリウムの溶射膜よりも厚くしても許容される。
本発明の第１から第３の半導体モジュール用部品の製造方法において、前記第１工程において、前記基材の被溶射面に対して、非酸化性ガスプラズマを照射することにより、前記基材を加熱して前記基材の被溶射面に前記銅酸化層を形成することが好ましい。
当該方法によれば、非酸化性ガスのプラズマが用いられる点で共通する第１工程および第２工程に連続性をもたせることができ、ひいては半導体モジュール用部品の製造コストの低減が図られる。
本発明の第１の半導体モジュール用部品は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化イットリウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが２０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする。
本発明の第２の半導体モジュール用部品は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化アルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする。
本発明の第３の半導体モジュール用部品は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆するイットリウムアルミニウムガーネットからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする。
本発明の第２の半導体モジュール用部品は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化アルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする。
本発明の第３の半導体モジュール用部品は、銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆するイットリウムアルミニウムガーネットからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする。
当該半導体モジュール用部品によれば、銅酸化層は基材の被溶射面から溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加する。これは、銅酸化層は基材の被溶射面から溶射膜方向に向かうにつれて、Ｃｕ、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＯと銅の酸化度合い（酸素濃度）が高くなることを意味する。そして、銅酸化層と溶射膜とは、銅酸化層の酸素濃度が高い部分が溶射膜と接して、銅酸化層中の酸素と溶射膜中の金属とが化学結合しているため、強固に結合されている。
本発明の一実施形態としての溶射被覆部材の製造方法によれば、まず、表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている被溶射面１００を有する銅（Ｃｕ）または銅合金からなる板状の基材１０が準備される（図２Ａ参照）。銅合金としては、黄銅、青銅、白銅、赤銅およびクロム銅など、銅を５５重量％以上含有する合金が挙げられる。基材１０の一方の主面としての被溶射面１００の表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれるように基材１の被溶射面１０に対して表面処理が施されてもよい。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１）において、基材１０が加熱される。具体的には、図２Ａに示されているように、第１非酸化性ガス供給装置２１１から第１プラズマ溶射装置２１０に対して第１非酸化性ガスが供給され、第１プラズマ溶射装置２１０またはこれを構成するノズルから基材１０の被溶射面１００に当該第１非酸化性ガスのプラズマＰ１が照射される。第１非酸化性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈ2ガスもしくはＮ2ガスまたはこれらの任意の組み合わせの混合ガスが用いられる。
第１工程により、図２Ｂに示されているように、後述の溶射されるスラリーの原料粉末がイットリウム酸化物である場合、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０～１００ｎｍの範囲に含まれている銅酸化層１１が形成される。溶射されるスラリーの原料粉末がアルミニウム酸化物である場合、基材１０の被溶射面１００に厚さ２００～３００ｎｍの範囲に含まれている銅酸化層１１が形成される。後述する溶射されるスラリーの原料粉末がイットリウムアルミニウム酸化物である場合、基材１０の被溶射面１００に厚さ５０～３００ｎｍの範囲に含まれている銅酸化層１１が形成される。第１工程において、第１非酸化性プラズマガスＰ１の照射に代えて、大気雰囲気または非酸化性雰囲気でホットプレート等の加熱装置を用いて基材１０が加熱されてもよい。
そして、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２）において、図２Ｂに示されているように、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれるイットリウム酸化物、アルミニウム酸化物またはイットリウムアルミニウム酸化物からなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーが、スラリー供給装置２２２から第２プラズマ溶射装置２２０またはこれを構成するノズルに対して供給される。その上で、第２非酸化性ガス供給装置２２１から第２プラズマ照射装置２２０に対して第２非酸化性ガスが供給され、第２非酸化性ガスまたはそのプラズマＰ２を用いて第２プラズマ溶射装置２２０またはこれを構成するノズルから基材１０の被溶射面１００に当該スラリーがプラズマ溶射される。
第２非酸化性ガスは、第１非酸化性ガスと同一であってもよく、相違していてもよい。第１プラズマ溶射装置２１０および第２プラズマ溶射装置２２０として共通のプラズマ溶射装置が用いられる場合、第１工程および第２工程が、当該共通のプラズマ溶射装置において基材１０を搬送する必要なく連続的に実施されうる。第１プラズマ溶射装置２１０および第２プラズマ溶射装置２２０は別個のプラズマ溶射装置であってもよい。
これらの結果、図２Ｃに示されているように、基材１０の被溶射面１００を、銅酸化層１１を介して被覆する当該スラリー由来の酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）または酸化イットリウムアルミニウム（Ｙ3Ａｌ2Ｏ12）の溶射膜１２が形成され、本発明の実施形態に係る半導体モジュール部品が得られる。溶射膜１２の厚さは４０～３５０μｍに調節されることが好ましい。溶射膜１２の厚さが４０μｍ未満であると当該溶射膜１２の絶縁性が低下し、溶射膜１２の厚さが３５０μｍを超えると当該溶射膜１２の内部応力が大きくなり密着力の低下または剥離が生じるためである。溶射膜１２の気孔率は１～５％に調節されることが好ましい。
また、第２工程が複数回にわたり繰り返されてもよい。例えば、１回目の第２工程により基材１０の被溶射面１００を被覆する第１溶射膜が形成された後、２回目の第２工程により当該第１溶射膜の被溶射面を被覆する第２溶射膜が形成されてもよい。
（実施例１）
（第１工程）
被溶射面１００の表面粗さＲａが１μｍであり、縦横寸法２０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３ｍｍのＣｕ基材が基材１０として準備された。第１プラズマ溶射装置２１０（高速プラズマ溶射装置）が用いられて第１非酸化性ガスのプラズマＰ１が基材１０の被溶射面１００に対して照射された（図２Ａ参照）。第１非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。溶射装置を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が６０ｌ／ｍｉｎに制御された。
（第１工程）
被溶射面１００の表面粗さＲａが１μｍであり、縦横寸法２０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３ｍｍのＣｕ基材が基材１０として準備された。第１プラズマ溶射装置２１０（高速プラズマ溶射装置）が用いられて第１非酸化性ガスのプラズマＰ１が基材１０の被溶射面１００に対して照射された（図２Ａ参照）。第１非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。溶射装置を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が６０ｌ／ｍｉｎに制御された。
第１プラズマ溶射装置２１０を構成するノズルに対する印加電流が２５０Ａに制御されることにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基材１０の被溶射面１００との間隔が７５ｍｍに調節された。基材１０に対するノズルの走査速度または変位速度が８５０ｍｍ／ｓに調節された。そして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスのプラズマＰ１が生成され、当該プラズマＰ１がノズルの先端から基材１０の被溶射面１００に対して照射または噴射された。これにより、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０ｎｍの銅酸化層１１が形成された（図２Ｂ参照）。
（第２工程）
第１プラズマ溶射装置２１０がそのまま第２プラズマ溶射装置２２０として用いられてＹ2Ｏ3スラリーが第２非酸化性ガスのプラズマＰ２を用いて基材１０の被溶射面１００に対してプラズマ溶射された（図２Ｂ参照）。粒子径Ｄ５０が３μｍである純度９９．９％以上のＹ2Ｏ3原料粉末３００ｇと、水７００ｇと、によりＹ2Ｏ3スラリーが調整された。第２非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が６０ｌ／ｍｉｎに制御された。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。
第１プラズマ溶射装置２１０がそのまま第２プラズマ溶射装置２２０として用いられてＹ2Ｏ3スラリーが第２非酸化性ガスのプラズマＰ２を用いて基材１０の被溶射面１００に対してプラズマ溶射された（図２Ｂ参照）。粒子径Ｄ５０が３μｍである純度９９．９％以上のＹ2Ｏ3原料粉末３００ｇと、水７００ｇと、によりＹ2Ｏ3スラリーが調整された。第２非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が６０ｌ／ｍｉｎに制御された。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。
第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対する印加電流が２５０Ａに制御されることにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基材１０の被溶射面１００との間隔が７５ｍｍに調節された。基材１０に対するノズルの走査速度または変位速度が８５０ｍｍ／ｓに調節された。そして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスのプラズマＰ２が生成され、当該プラズマＰ２により溶融された原料粉末がノズルの先端から基材１０の被溶射面１００に対して噴射された。これにより、基材１０の被溶射面１０が厚さ１５０μｍの溶射膜１２により被覆されている実施例１の半導体モジュール用部品が形成された（図２Ｃ参照）。
（実施例２）
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．４８μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２の半導体モジュール用部品が作製された。
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．４８μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例３）
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．２０μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例３の半導体モジュール用部品が作製された。
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．２０μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例３の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例４）
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．１０μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例４の半導体モジュール用部品が作製された。
被溶射面１００の表面粗さＲａが０．１０μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例４の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例５）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０が非酸化性ガスプラズマの溶射ではなく、ホットプレートに載置された状態で加熱されることにより、基材１０の被溶射面１００に厚さ５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例５の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０が非酸化性ガスプラズマの溶射ではなく、ホットプレートに載置された状態で加熱されることにより、基材１０の被溶射面１００に厚さ５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例５の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例６）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０が非酸化性ガスプラズマの溶射ではなく、ホットプレートに載置された状態で加熱されることにより、基材１０の被溶射面１００に厚さ１００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例６の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０が非酸化性ガスプラズマの溶射ではなく、ホットプレートに載置された状態で加熱されることにより、基材１０の被溶射面１００に厚さ１００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例６の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例７）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例７の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例７の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例８）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例８の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例８の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例９）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例８の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例８の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例１０）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、粒径Ｄ５０が０．５μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１０の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、粒径Ｄ５０が０．５μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１０の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例１１）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、粒径Ｄ５０が６μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１１の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、粒径Ｄ５０が６μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１１の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例１２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１２の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例１３）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１９０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１３の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、非酸化性ガスプラズマの溶射により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１９０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例１３の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例１）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）に際して、基材１０の被溶射面１００にサンドブラスト加工が施されることにより、被溶射面１００の表面粗さＲａが２μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例１の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）に際して、基材１０の被溶射面１００にサンドブラスト加工が施されることにより、被溶射面１００の表面粗さＲａが２μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例１の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）に際して、基材１０の被溶射面１００が研削加工および研磨加工が施されることにより、被溶射面１００の表面粗さＲａが０．０４μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）に際して、基材１０の被溶射面１００が研削加工および研磨加工が施されることにより、被溶射面１００の表面粗さＲａが０．０４μｍの基材１０が準備されたほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例２の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例３）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、酸化性ガスプラズマの照射によりホットプレートを用いた基材１０の加熱により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１０ｎｍ未満の銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例３の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、酸化性ガスプラズマの照射によりホットプレートを用いた基材１０の加熱により、基材１０の被溶射面１００に厚さ１０ｎｍ未満の銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例３の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例４）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、ホットプレートを用いた基材１０の加熱により、基材１０の被溶射面１００に厚さ２００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例４の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、ホットプレートを用いた基材１０の加熱により、基材１０の被溶射面１００に厚さ２００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例４の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例５）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）が省略され、基材１０の被溶射面１００に銅酸化層１１が形成されなかったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例５の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）が省略され、基材１０の被溶射面１００に銅酸化層１１が形成されなかったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例５の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例６）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、酸化性ガスプラズマが用いられ、基材１０の被溶射面１００に銅酸化層１１が形成された。酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＯ2ガスの混合ガスが用いられた。第１プラズマ溶射装置２１０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｏ2ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例６の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、酸化性ガスプラズマが用いられ、基材１０の被溶射面１００に銅酸化層１１が形成された。酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ2ガスおよびＯ2ガスの混合ガスが用いられた。第１プラズマ溶射装置２１０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｏ2ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例６の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例７）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、湿式溶射ではなく乾式溶射が採用された。粒径Ｄ５０が３０μｍのＹ2Ｏ3原料粉末または顆粒が用いられ、キャリアガスとしてＡｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、湿式溶射ではなく乾式溶射が採用された。粒径Ｄ５０が３０μｍのＹ2Ｏ3原料粉末または顆粒が用いられ、キャリアガスとしてＡｒガス、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられた。第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ2ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ2ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。
第２プラズマ溶射装置２２０を構成するノズルに対する印加電流が１００～１１０Ａの範囲で制御されることにより、当該ノズルへの供給電力が５０～６０ｋＷに調節された。ノズルの先端と基材１の被溶射面１０との間隔が８０ｍｍに調節された。基材１に対するノズルの走査速度または変位速度が１００～１０００ｍｍ／ｓの範囲に含まれるように調節された。
これら以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例７の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例８）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、水ではなくエタノールを溶媒としてスラリーが調整された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例８の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、水ではなくエタノールを溶媒としてスラリーが調整された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例８の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例９）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例９の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例９の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例１０）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例１０の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成された。これ以外は、実施例２と同一条件にしたがって、比較例１０の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例１１）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において粒径Ｄ５０が９μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例１１の半導体モジュール用部品が形成された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において粒径Ｄ５０が９μｍのＹ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２と同一条件にしたがって、比較例１１の半導体モジュール用部品が形成された。
各実施例１～１３および各比較例１～１１の半導体モジュール用部品を製造する際に、第１工程において基材１０の被溶射面１００に形成された銅酸化層１１の厚さは、次のいずれかの方法により測定することができる。第１の方法としては、基材１０の銅および銅酸化層１１のそれぞれの屈折率から測定する方法が挙げられる。例えば、フィルメトリクス社Ｆ４０－ＵＶを用いた反射率分光法により測定する方法が挙げられる。このとき酸化銅の屈折率として２．７１を用いる。第１の方法による測定が困難である場合、第２の方法として、ＳＥＭを用いて銅酸化層１１の厚み方向の断面を直接観察する方法のほか、ＥＤＸまたはＥＰＭＡを用いて基材１０、銅酸化層１１および溶射膜１２にわたってＯ分布を測定し、Ｏ濃度の変化態様に基づいて測定する方法が挙げられる。第２の方法による測定が困難である場合、第３の方法として、銅酸化層１１の厚み方向の断面を透過型電子顕微鏡を用いて撮像した２次元画像を直接観察する、あるいは、必要に応じて２次元画像を特開２０１８－６７２８号に開示されているような画像処理によって測定する方法が挙げられる。
各実施例１～１３および各比較例１～１１の半導体モジュール用部品を構成する溶射膜１２の厚さが渦電流膜厚計により測定された。表１には、各実施例１～１３および各比較例１～１１の半導体モジュール用部品の製造条件が示されている。
各実施例１～１３および各比較例１～１１の半導体モジュール用部品において、基材１０に対する溶射膜１２の剥離の有無（および溶射膜１２の形成有無）が目視で確認された。耐電圧試験において、溶射膜１２に１５×１０ｍｍのＡｇ電極が形成され、半導体モジュール用部品が絶縁油中に浸された状態で、当該Ａｇ電極と基材１０との間にＡＣ６０Ｈｚの電圧が印加され、ブレークダウン電圧が評価された。耐熱衝撃試験において、半導体モジュール用部品が３００℃に加熱された後で水没急冷され、クラックまたは剥離発現までの回数が評価された。表２には、各実施例１～１３および各比較例１～１１の半導体モジュール用部品の当該測定結果が示されている。
表１および表２から、各実施例１～１３における溶射膜１２が、基材１０に対して剥離せずに密着し、比較例１、２、４、６、９および１０のそれぞれにおける溶射膜１２よりも、耐絶縁性および耐熱衝撃性に優れていることがわかる。比較例３、５、７、８および１１のそれぞれにおいてはそもそも溶射膜が基材１０の被溶射面１００に形成されなかった。比較例２、４、６および９のそれぞれにおける溶射膜１２が基材１０から剥離しているまたはクラックが溶射膜１２に生じていた。
比較例１では、酸化イットリウムの粒径に鑑みて基材１０の被溶射面１００の表面粗さＲａが過度に大きいので、表面微細構造における狭隘部に酸化イットリウムの溶融粒子が侵入することによる溶射膜１２の基材１０に対するアンカー効果が十分に発現しなかったと推察される。比較例２では、酸化イットリウムの粒径に鑑みて基材１０の被溶射面１００の表面粗さＲａが過度に小さいので、表面微細構造における狭隘部に酸化イットリウムの溶融粒子が侵入することによる溶射膜１２の基材１０に対するアンカー効果が十分に発現しなかったと推察される。比較例３、５では、銅酸化層１１がほとんどまたは全く形成されていないため、前述のような化学結合が発現せず、基材１０および溶射膜１２の密着性が発現しなかったと推察される。比較例４、６では、基材１０の被溶射面１００に形成された銅酸化層１１が厚過ぎ、被溶射面１００の酸化が過度に進行して安定化し、前述の化学結合の発現がなかったと推察される。
基材１０全体を熱処理して溶射膜１２を形成した実施例６と比較して、非酸化性プラズマで基材１０の一表面のみに溶射膜１２を形成した実施例１２のほうが、絶縁性が高かった。これは熱処理炉で形成される溶射膜１２とプラズマにより形成される溶射膜１２の表面状態が異なっているためであると推察される。
比較例７では、酸化イットリウムの粒径が基材１０の被溶射面１００の表面粗さＲａよりも過度に大きいので、表面微細構造における狭隘部に酸化イットリウムの溶融粒子が侵入することによる溶射膜１２の基材１０に対するアンカー効果が十分に発現しなかったと推察される。比較例８では、スラリーの溶媒であるエタノールがＣｕとの反応性に乏しいため、前述のような化学結合が発現せず、基材１０および溶射膜１２の密着性が発現しなかったと推察される。比較例９では、溶射膜１２が過度に厚いため、膜応力が緩和されず、基材１０との熱膨張係数の差に由来する熱応力が溶射膜１２と基材１０との界面（被溶射面１００）に集中して剥離が生じたと推察される。比較例１０では、溶射膜１２が過度に薄いため、耐絶縁性が損なわれている。比較例１１では、酸化イットリウム原料粉末の粒径が大きすぎるため、流動性のあるスラリーが調整できなかった。
（実施例２１）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３００ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、スラリーがＡｌ2Ｏ3スラリーであったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例２１の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３００ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、スラリーがＡｌ2Ｏ3スラリーであったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例２１の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例２２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２００ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２２の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例２３）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２３の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２３の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例２４）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、実施例２４の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、実施例２４の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例２５）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図２／ＳＴＥＰ０２参照）において、粒径Ｄ５０が０．５μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２５の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図２／ＳＴＥＰ０２参照）において、粒径Ｄ５０が０．５μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、実施例２５の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例２６）
第２工程（図２／ＳＴＥＰ０２参照）において、粒径Ｄ５０が６μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例２６の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図２／ＳＴＥＰ０２参照）において、粒径Ｄ５０が６μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例２６の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２１）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ１５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、比較例２１の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ１５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、比較例２１の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、比較例２２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例２１と同一条件にしたがって、比較例２２の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２３）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２３の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２３の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２４）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２４の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２４の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例２５）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において粒径Ｄ５０が９μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２５の半導体モジュール用部品が形成された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において粒径Ｄ５０が９μｍのＡｌ2Ｏ3原料粉末が用いられてスラリーが調整されたほかは、実施例２３と同一条件にしたがって、比較例２５の半導体モジュール用部品が形成された。
各実施例２１～２６および各比較例２１～２５の半導体モジュール用部品を構成する溶射膜１２の厚さが渦電流膜厚計により測定された。表３には、各実施例２１～２６および各比較例２１～２５の半導体モジュール用部品の製造条件が示されている。
表４には、各実施例２１～２６および各比較例２１～２５の半導体モジュール用部品において、基材１０に対する溶射膜１２の剥離の有無（および溶射膜１２の形成有無）の目視による確認結果、耐電圧試験におけるブレークダウン電圧に基づく評価結果、および、耐熱衝撃試験におけるクラックまたは剥離発現までの回数に基づく評価結果が示されている。
表３および表４から、各実施例２１～２６における溶射膜１２が、基材１０に対して剥離せずに密着し、比較例２１～２４のそれぞれにおける溶射膜１２よりも、耐絶縁性および耐熱衝撃性に優れていることがわかる。比較例２５においてはそもそも溶射膜が基材１０の被溶射面１００に形成されなかった。比較例２１～２３のそれぞれにおける溶射膜１２が基材１０から剥離しているまたはクラックが溶射膜１２に生じていた。
比較例２１では、基材１０の被溶射面１００に形成された銅酸化層１１が薄過ぎ、成膜に至らなかった。
比較例２２では、基材１０の被溶射面１００に形成された銅酸化層１１が厚過ぎ、被溶射面１００の酸化が過度に進行して安定化し、前述の化学結合の発現がなかったと推察される。比較例２３では、溶射膜１２が過度に厚いため、膜応力が緩和されず、基材１０との熱膨張係数の差に由来する熱応力が溶射膜１２と基材１０との界面（被溶射面１００）に集中して剥離が生じたと推察される。比較例２４では、溶射膜１２が過度に薄いため、耐絶縁性が損なわれている。比較例２５では、Ａｌ2Ｏ3原料粉末の粒径が大きすぎるため、流動性のあるスラリーが調整できず成膜ができなかった。
なお、溶射膜１２の原料粉末がＡｌ2Ｏ3原料粉末である場合とＹ2Ｏ3原料粉末である場合とでは、銅酸化層１１の適切な厚さの許容範囲が相違することが分かった。これは、Ａｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3 との融点の差に起因するものと推察されるが詳細は不明である。
（実施例３１）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３００ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、スラリーがＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ2Ｏ12）スラリーであったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例３１の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３００ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、スラリーがＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ2Ｏ12）スラリーであったほかは、実施例２と同一条件にしたがって、実施例３１の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例３２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、実施例３２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、実施例３２の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例３３）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、実施例３３の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２５０ｎｍの銅酸化層１１が形成され、かつ、第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ３５０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、実施例３３の半導体モジュール用部品が作製された。
（実施例３４）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、実施例３４の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、実施例３４の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例３１）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、比較例３１の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ２０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、比較例３１の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例３２）
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、比較例３２の半導体モジュール用部品が作製された。
第１工程（図１／ＳＴＥＰ０１参照）において、基材１０の被溶射面１００に厚さ３５０ｎｍの銅酸化層１１が形成されたほかは、実施例３１と同一条件にしたがって、比較例３２の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例３３）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、比較例３３の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ４００μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、比較例３３の半導体モジュール用部品が作製された。
（比較例３４）
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、比較例３４の半導体モジュール用部品が作製された。
第２工程（図１／ＳＴＥＰ０２参照）において、厚さ２０μｍの溶射膜１２が形成されたほかは、実施例３３と同一条件にしたがって、比較例３４の半導体モジュール用部品が作製された。
各実施例３１～３４および各比較例３１～３４の半導体モジュール用部品を構成する溶射膜１２の厚さが渦電流膜厚計により測定された。表５には、各実施例３１～３４および各比較例３１～３４の半導体モジュール用部品の製造条件が示されている。
表６には、各実施例３１～３４および各比較例３１～３４の半導体モジュール用部品において、基材１０に対する溶射膜１２の剥離の有無（および溶射膜１２の形成有無）の目視による確認結果、耐電圧試験におけるブレークダウン電圧に基づく評価結果、および、耐熱衝撃試験におけるクラックまたは剥離発現までの回数に基づく評価結果が示されている。
表５および表６から、各実施例３１～３４における溶射膜１２が、基材１０に対して剥離せずに密着し、比較例３２～３４のそれぞれにおける溶射膜１２よりも、耐絶縁性および耐熱衝撃性に優れていることがわかる。比較例３１においてはそもそも溶射膜が基材１０の被溶射面１００に形成されなかった。比較例３２～３４のそれぞれにおける溶射膜１２が基材１０から剥離しているまたはクラックが溶射膜１２に生じていた。
比較例３２では、基材１０の被溶射面１００に形成された銅酸化層１１が厚過ぎ、被溶射面１００の酸化が過度に進行して安定化し、前述の化学結合の発現がなかったと推察される。比較例３１では、銅酸化層１１が薄過ぎ、前述のような化学結合が発現せず、基材１０および溶射膜１２の密着性が発現しなかったと推察される。比較例３３では、溶射膜１２が過度に厚いため、膜応力が緩和されず、基材１０との熱膨張係数の差に由来する熱応力が溶射膜１２と基材１０との界面（被溶射面１００）に集中して剥離が生じたと推察される。比較例３４では、溶射膜１２が過度に薄いため、耐絶縁性が損なわれている。
なお、溶射膜１２の原料粉末がＹＡＧ原料粉末である場合、Ａｌ2Ｏ3原料粉末及びＹ2Ｏ3原料粉末である場合と、銅酸化層１１の適切な厚さの許容範囲が相違することが分かった。これは、ＹＡＧがＡｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3 と比較して融点が低いことに起因するものと推察されるが詳細は不明である。
１０‥基材、１１‥銅酸化層、１２‥溶射膜、１００‥被溶射面、２１０‥第１プラズマ溶射装置、２１１‥第１非酸化性ガス供給装置、２２０‥第２プラズマ溶射装置、２２１‥第２非酸化性ガス供給装置、２２２‥スラリー供給装置。
Claims (7)
- 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化イットリウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、
前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ２０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、
前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれる酸化イットリウムからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする半導体モジュール用部品の製造方法。 - 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化アルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、
前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、
前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれる酸化アルミニウムからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする半導体モジュール用部品の製造方法。 - 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆するイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ6Ｏ12）からなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品の製造方法であって、
前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１～１μｍの範囲に含まれている前記基材を加熱することにより、前記基材の被溶射面に厚さ５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に含まれている銅酸化層を形成する第１工程と、
前記基材の被溶射面に対して、粒子径Ｄ５０が０．５～６μｍの範囲に含まれるイットリウムアルミニウムガーネットからなる原料粉末および水系の溶媒から調整されたスラリーを、非酸化性ガスを用いてプラズマ溶射することにより、厚さ４０～３５０μｍの範囲に含まれている前記溶射膜を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする半導体モジュール用部品の製造方法。 - 請求項１から３の何れかに１項に記載の半導体モジュール用部品の製造方法において、
前記第１工程において、前記基材の被溶射面に対して、非酸化性ガスプラズマを照射することにより、前記基材を加熱して前記基材の被溶射面に前記銅酸化層を形成することを特徴とする半導体モジュール用部品の製造方法。 - 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化イットリウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、
前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが２０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする半導体モジュール用部品。 - 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆する酸化アルミニウムからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、
前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする半導体モジュール用部品。 - 銅または銅合金からなる基材と、前記基材の被溶射面を被覆するイットリウムアルミニウムガーネットからなる溶射膜と、を備え、前記溶射膜の上方に半導体回路要素が搭載される半導体モジュール用部品であって、
前記基材の被溶射面と前記溶射膜の間の銅酸化層の厚さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記基材の前記被溶射面における表面粗さＲａが０．１μｍ以上１μｍ以下であって、前記溶射膜の厚さが４０μｍ以上３５０μｍ以下であって、前記銅酸化層は前記基材の被溶射面から前記溶射膜方向に、銅に対する原子の比率が増加することを特徴とする半導体モジュール用部品。
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