JPWO2014175459A1 - 複合積層体および電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 長期信頼性に優れた金属板および複合積層体等を提供する。【解決手段】 第１金属層１、第２金属層２、第３金属層３、および第４層４を有する複合積層体１２である。第１金属層１は、銅を含有する。第２金属層２は、第１金属層１の下面に配置されている。第３金属層３は、第２金属層２の下面に配置されており、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有する。第４層４は、第３金属層３の下面に配置されている。第３金属層３は、第３金属層３から第２金属層２にかけて部分的に入り込んだ金属部２Ａを有している。【選択図】図２

Description

本発明は、複合積層体および電子装置に関するものである。
パワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）として、電子素子が複合積層体に搭載された電子装置が用いられる。複合積層体は、例えば、銅からなる金属層が、ろう材を介してセラミック基板に接合された接合体が用いられる。電子素子は、金属層に搭載され、例えばボンディングワイヤによって金属層に電気的に接続される。
特開平4-149075号公報
しかしながら、上記従来技術の複合積層体においては、金属層とセラミック基板との熱膨張率の差に起因した熱応力によって、前記ろう材が金属層から剥がれたり、このろう材にクラックが発生したりする可能性がある、という問題点があった。
本発明の一つの態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、第３金属層、および第４層を有している。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３金属層は、前記第２金属層の下面に配置されており、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有する。前記第４層は、前記第３金属層の下面に配置されている。前記第３金属層は、該第３金属層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部を有している。
本発明の他の態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、および第３層を有している。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３層は、前記第２金属層の下面に配置されている。前記第２金属層には、前記第３層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられている。前記金属部が、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有している。
本発明の一つの態様の電子装置は、上記構成の複合積層体と、該複合積層体に搭載された電子部品とを含んでいる。
本発明の一つの態様による複合積層体によれば、第３金属層は、該第３金属層から第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部を有していることから、第２金属層と第３金属層との間で大きなアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層に第３金属層が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
本発明の他の態様による複合積層体によれば、第２金属層に、第３層から第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられていることから、第２金属層と第３層とが金属部を介してアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層に第３層が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
本発明の一つの態様による電子装置によれば、上記構成の複合積層体を有しているので、層間の剥がれを抑制することができる。
本発明の第１の実施形態の複合積層体および電子装置を示す断面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 本発明の第２の実施形態の複合積層体を示す断面図である。 図３の複合積層体の変形例と、この複合積層体を有する電子装置を示す断面図である。 図４の複合積層体および電子装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の複合積層体および電子装置を示す断面図である。 図６のＡ部を示す拡大図である。 図６のＡ部の変形例を示す拡大図である。
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、複合積層体および電子装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられて、ｘｙ平面上に載置されている。また、本実施形態における上方とは仮想のｚ軸の正方向のことである。
（第１の実施形態）
図１に示す例のように、本実施形態における複合積層体12は、第１金属層１、第２金属層２、第３金属層３および第４層４を有している。また、実施形態の複合積層体12は、第１金属層１に電子部品６が搭載されて電子装置が形成されている。
第１金属層１は、銅を含有している。第１金属層１は、例えば、回路導体として用いられる。また、第１金属層１は、回路導体に限らず、複合積層体12に搭載される電子部品のマウント用の金属部材、接地導体用の金属部材または放熱板等としても用いることができる。このように、第１金属層１は、例えば数十Ａ程度の比較的大きな電流を通電するための導電路、または放熱材として用いられる。
この場合、第４層４と第１金属層１との熱膨張率の差に起因した熱応力で、両部材を接合するろう材が、第１金属層１から剥がれたり、このろう材にクラックが発生したりする可能性があり、これを防ぐために、複合積層体12は以下のような形態になっている。
すなわち、本実施形態の複合積層体12は、第１金属層１、第２金属層２、第３金属層３および第４層４が順次上下方向（ｚ軸方向）に積層されて形成されている。第１金属層１の下面に、第２金属層２が設けられ、第２金属層２の下面に、第３金属層３が設けられ、第３金属層３の下面に、第４層４が設けられている。
第１金属層１は、例えば銅または銅を主成分とする合金材料によって形成されている。第１金属層１は、放熱性の観点から、熱伝導率の高い金属材料が用いられ、高熱伝導率の金属材料である銅（Ｃｕ）が好適に用いられる（Ｃｕの熱伝導率：395Ｗ／ｍ・Ｋ）。Ｃｕのインゴット（塊）に圧延加工法または打ち抜き加工法等の機械的加工、またはエッチング等の化学的加工のような金属加工法を施すことによって、例えば厚さが10〜300μｍの平板状で所定パターンに形成される。
第１金属層１に用いられる銅は、例えば無酸素銅である。第１金属層１の材料として無酸素銅を用いると、第１金属層１と第４層４とを接合する際に、銅の表面が銅中に存在する酸素によって酸化されることが低減されるとともに、接合材７（後述）との濡れ性が良好となるので、第１金属層１と第４層４との接合強度が向上される。
第３金属層３は、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有する。
また、図１に示す例の実施形態では、第３金属層３は、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒのうち少なくとも１種をさらに含有している。これら活性金属によって、第１金属層１が、第４層に接合される。
第３金属層３の厚みは、例えば約５〜100μｍ程度であればよい。
第２金属層２は、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、銅とを含む合金を含有している。第２金属層２は、第３金属層３から拡散した、第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、第１金属層１に含まれる銅が結合して合金化した層と解釈してよい。
第４層４は、図１に示す例の本実施形態においては、セラミックス基板である。第４層４は、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス，ムライト質セラミックス，炭化ケイ素質セラミックス，窒化アルミニウム質セラミックス，または窒化ケイ素質セラミックス等のセラミックスからなる。これらセラミック材料の中では放熱性に影響する熱伝導性の点に関して、炭化ケイ素質セラミックス，窒化アルミニウム質セラミックス，または窒化ケイ素質セラミックスが好ましく、強度の点に関して、窒化ケイ素質セラミックスまたは炭化ケイ素質セラミックスが好ましい。
第４層４が窒化ケイ素質セラミックスのように比較的強度の高いセラミック材料からなる場合、より厚みの大きい第１金属層１を用いたとしても第４層４にクラックが入る可能性が低減されるので、小型化を図りつつより大きな電流を流すことができる複合積層体12を実現することができる。
第４層４の厚みは、薄い方が熱伝導性の点ではよく、例えば約0.1ｍｍ〜１ｍｍであり、複合積層体12の大きさまたは用いる材料の熱伝導率または強度に応じて選択すればよい。
第４層４は、例えば窒化ケイ素質セラミックスからなる場合であれば、窒化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，および酸化イットリウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，可塑剤，および溶剤を添加混合して泥漿物に従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、次にこのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工等を施して所定形状となすとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる後、これを窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1600〜2000℃の温度で焼成することによって製作される。
なお、第１金属層１に、導電性が高くかつ耐食性およびろう材（接合材７等）との濡れ性が良好な金属をめっき法により被着させておいてもよい。この場合には、第１金属層１と外部電気回路および接合材７等との接合がより容易かつ強固なものとなり得る。また、第１金属層１と外部電気回路等との間の電気的な接続をより良好なものとすることができる。
めっき金属としては、例えばニッケル、コバルト、銅および金等の金属材料、またはこれらの金属材料を主成分とする合金材料が挙げられる。例えば、内部にリンを８〜15質量％含有するニッケル−リンのアモルファス合金のめっき層であれば、ニッケルめっき層の表面酸化を抑制して接合材７等の濡れ性等を長く維持することができるので好ましい。ニッケルに対するリンの含有量が８〜15質量程度であると、ニッケル−リンのアモルファス合金が形成されやすくなって、めっき層に対する接合材７等の接着強度を向上させることができる。このニッケルめっき層の厚みは、例えば1.5〜10μｍ程度であればよい。
図２は、図１のＡ部の拡大図である。図２に示す例のように、第３金属層３は、第３金属層３から第２金属層２にかけて部分的に入り込んだ金属部２Ａを有している。これにより、第２金属層２と第３金属層３との間で大きなアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層１に第３金属層３が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
図２に示す例においては、金属部２Ａの幅は、約２０〜１００μｍである。また、金属部２Ａの長さは約５０〜１５０μｍである。また、複数の金属部２Ａが設けられている。
第３金属層３は、第１金属層１と第４層４とを接合する接合層である。そのため、第３金属層３は、ろう材としての機能を有する、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有している。例えば、第３金属層３は、銀−スズろう材である。
このろう材としての第３金属層３を介した第１金属層１と第４層４との接合をより強固なものとするために、第１金属層１と第３金属層３との間に、合金層として第２金属層２が設けられる。
また、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ａｇとの合金からなる金属部２Ａが、第２金属層２内に部分的に入り込んでいる。例えば、金属部２Ａは、Ａｇ−Ｉｎ合金を含んでいる。
金属部２Ａは、断面を見たときに、第２グループの金属とＡｇとの合金が全体の７０％〜１００％を占めていることが好ましい。また、金属部２Ａにおいて、第２グループの金属とＡｇとの合金が、全体の７０％〜１００％を占めている場合、残り約０〜３０％の面積はＡｇ単体、Ａｇ‐Ｉｎ‐Ｓｎ合金、Ａｇ‐Ｓｎ合金、Ｉｎ‐Ｓｎ合金等で占められている。
合金が占める断面積を算出する場合には、まず、金属部２Ａの断面について、波長分散型Ｘ線分光器（WDS）によって各元素のマッピングを行う。そして、例えば、第２グループの金属と、Ａｇとが重なっている領域の面積を算出することで、合金の断面積を算出する。また、単体の金属が占める断面積を算出する場合には、他の元素と重なっていない領域の面積を算出すればよい。
このような金属部２Ａが第２金属層２内に、例えば図２に示すように入り組んだ形態で部分的に入り込んでいることによって、第３金属層３と第１金属層１との間で大きなアンカー効果が得られる。このアンカー効果によって第１金属層１と第３金属層３とが互い強固に接合されている。
なお、図２の例における第３金属層３は、銀のマトリクス内に銀−銅等の銀系合金の結晶粒が分散した形態になっている。すなわち、第３金属層３全体がほぼ均一な組成になっているのではなく、一部において第１金属層１からの拡散成分である銅等の金属成分が偏在している。第３金属層３は、このように一部の成分が偏在した部分を含んでいても構わない。
第１金属層１の第４層４に対する接合は、ろう付けによって行なわれる。この場合、例えば、第４層４の上面にろう材層を介して第１金属層１を位置決めして仮固定し、その後、これらを例えば電気炉中で一体的に加熱した後冷却することによって、第１金属層１が第４層４に接合される。
この場合に使用されるろう材が、第３金属層３となる。第３金属層３となるろう材の具体的な組成としては、例えば以下のようなものが挙げられる。すなわち、ろう材において、Ａｇが30〜70質量％、Ｔｉが１〜５質量％、第１グループから選択される少なくとも１つの金属が２０〜40質量％、および第２グループから選択される少なくとも１つの金属が１〜４０質量％程度である。より具体的な例としては、Ａｇが69質量％、Ｔｉが１質量％、Ｓｎが20質量％、およびＩｎが１０質量％のものが挙げられる。
第３金属層３は、上記の金属成分以外に、１〜20質量％程度の銅などを含有していても構わない。
本発明の複合積層体12を製作する工程において、例えば、第３金属層３となる金属材料（ろう材）として、銀を主成分とするろう材に、第１グループから選択される少なくとも１つの金属が２０〜40質量％、および第２グループから選択される少なくとも１つの金属を、ろう材の融点が約600℃になるように添加する。
この場合の組成としては、例えば前述した例のものが挙げられる。このろう材（第３金属層３）を間に挟んで第１金属層１と第４層４とを互いに対向させて仮固定し、これを、例えば上記融点より50℃程度高い温度、またはそれよりも高い温度で熱処理する。熱処理の温度を上記融点近傍に設定する場合は、熱処理の時間を例えば１時間以上に設定する。
ここで、ろう材（第３金属層３）は、第１グループの金属を、２０〜40質量％と高濃度で含有するので、上記の熱処理中に、第１グループの金属が、第１金属層１中の銅と反応して第２金属層２が形成される。反応中の第２金属層２は硬度が低いので、第３金属層３中で形成された第２グループの金属と銀との金属部２Ａは、第２金属層２中に伸展していきやすい。よって、図２に示すように、第２金属層２内に金属部２Ａを、入り組んだ形態で入り込ませることができる。なお、図２に示す例の金属部２Ａの形状は、ろう材に含有される第１グループの金属が、２０質量％以上であり、３０質量％より小さい場合の例である。
また、第１金属層１が回路導体として用いられる場合には、所定の回路導体のパターンに加工（いわゆるパターンニング）を施す必要がある。この場合、例えばあらかじめ所定のパターニングを施した第１金属層１を回路導体として第４層４の上に積層して、ろう材を介してろう付け（焼成）するにより行なうことができる。
また、第４層４上に第１金属層１を接合した後、その金属板を所定の回路パターンに加工するようにしてもよい。
第１金属層１の具体的なパターニングの方法としては、例えば、マスキングを併用したエッチング加工が挙げられる。Ｃｕ（第１金属層１）のエッチングには、塩化第二鉄が用いられる。
以上のようにして、複合積層体12が作製される。複合積層体12は、例えば電子部品６を搭載するための基板として用いられる。なお、図１の例では第４層４の二つの主面（上下面）にそれぞれ第１金属層１が接合されている。第４層４の上面に接合された三つの金属板のうち中央のものに電子部品６が搭載され、左右二つのものに電子部品６が電気的に接続されている。
電子部品６は、例えば、トランジスタ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）用のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、またはＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor）等の半導体素子である。電子部品６は、例えば、金属または導電性樹脂等からなる接合材７によって第１金属層１の一部の上面に接合されている。接合材７は、例えば、半田、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）合金、またはスズ−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金等である。この場合、第１金属層１のうち電子部品６が接合されたものは、第１金属層１上に搭載される電子素子２で発生する熱を放熱するための放熱板として機能する。
また、第１金属層１の一部は、ボンディングワイヤ等の導電性接続材８を介して電子部品６と電気的に接続されている。これらの第１金属層１は、回路導体として機能し、電子部品６と外部電気回路（図示せず）等とを電気的に接続する。
（第２の実施形態）
次に、図３、図４を用いて、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と異なり、本実施形態では、第４層４として、第１金属層１よりも熱膨張率が小さい金属層が用いられている。その他で、第1の実施形態と同じ符号の部材は、第1の実施形態と同じものとする。
図３に示す例においては、本実施形態における複合積層体12は、第１金属層１、第２金属層２、第３金属層３および第４層４を有している。
また、図４に示す例においては、複合積層体12の第４層４は、セラミックス基板である第５層５に接合されている。その際、複合積層体12のうち第４層４が第５層５に接合されることにより、第１金属層１と第５層５との界面部分に生じる熱応力が効果的に低減される。これにより、第５層５にクラック等の機械的な破壊が生じることが抑制できる。
また、第４層４は、第５層５に比べてヤング率が小さく、靭性が大きいため、例えば第４層４自体の変形によって熱応力が緩和され得る。そのため、第４層４内におけるクラック等の機械的な破壊も効果的に抑制される。
第４層４は、第１金属層１の熱膨張を抑えるためのものであり、Ｃｕよりも熱膨張率の小さいモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、またはＩｎｖａｒ（インバー）等の鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金等の金属材料を用いて、第１金属層１と同様の方法で５〜300μｍの厚みの平板状で所定パターンに形成される。
第１金属層１の熱膨張率、および第４層４の熱膨張率は、主成分となる金属材料の物性値であると解釈すればよい。主成分とは、５０体積％以上を占める材料のことであると解釈してよい。
また、第３金属層３は、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒのうち少なくとも１種をさらに含有していることが好ましい。この場合には、活性金属であるＴｉ等が第１金属層１および第４層４に対して強固に接合される。この活性金属を介して第３金属層３が第４層４に強固に接合される。そのため接合強度がさらに向上する。したがって、複合積層体12内において、層間の剥がれ等の機械的な破壊がより効果的に抑制される。
第４層４の第５層５に対する接合は、例えば銀およびＴｉを含むろう材１３を介したろう付けによって行なわれる。この場合、例えば、第５層５の上面にろう材１３の層を介して第１金属層１〜第４層４の積層体を位置決めして仮固定し、その後、これらを例えば電気炉中で一体的に加熱した後冷却することによって、前記積層体が第５層５に接合される。
この場合のろう材１３は、活性金属であるＴｉを含む銀ろう材であり、前記積層体（実際には第４層４）に加えて、セラミックスからなる第５層５に対しても強固に接合される。したがって、第５層５に対して第４層４が強固に接合され、例えば第５層５と第１金属層１との熱膨張差に起因した熱応力が生じたとしても、この熱応力で前記積層体が第５層５から剥がれるようなことは効果的に抑制される。
ろう材１３内についても、第３金属層３の場合と同様に、銀系合金の結晶が偏在していても構わない。ろう材１３における銀系合金としては、銀とインジウムの合金、および銀とＴｉとの合金等が挙げられる。
なお、第１金属層１〜第４層４の第５層５に対する接合は、いったん第１金属層１〜第４層４を互いに接合した積層体を製作した後、これを第５層５に接合するようにしてもよいし、第１金属層１〜第４層４と第５層５との接合を同時に行なうようにしてもよい。第１金属層１〜第４層４と第５層５との接合を同時に行なう場合には、接合（ろう付け）の回数が１回で済むため、生産性をより高めることができる。この場合、第５層５から近い順に、ろう材１３が液相から固相に変化する様にろう材成分を調整し、第１金属層１〜第４層４の積層体と第５層５を加圧しながら焼成するとよい。
エッチングの具体的な手順は、例えば以下の通りである。
すなわち、Ｃｕ（第１金属層１）を塩化第二鉄でエッチングして、ろう材接合部（第３金属層３）をフッ硝酸でエッチングして、低熱膨張材（第４層４）がＭｏのときは、濃硝酸１容＋濃硫酸１容＋水３容の酸化性酸性液などでエッチングする。第４層４（低熱膨張材）がＩｎｖａｒからなるときは、塩化第二鉄などが使用される。また、第４層４がＷ／Ｍｏ（合金）からなるときは、フェリシアン酸塩を含むアルカリ溶液が使用される。
図５は、図４に示す複合積層体12およびそれを用いた電子装置の変形例を示す断面図である。図５において図４と同様の部位には同様の符号を付している。図５の例においては、平面視における第１金属層１および第４層４の大きさに比べて第３金属層３の大きさが大きくなっている。言い換えれば、第３金属層３の外周の位置が、第１金属層１および第４層４の外周の位置よりも外側になっている。これにより、第３金属層３の外周部分が第１金属層１および第４層４の外側面にまで延びて付着している。
このような場合には、第３金属層３の第１金属層１および第４層４に対する接合面積がより大きくなる。また、第３金属層３の外周部分における第１金属層１および第４層４の外側面に対する接合部分が、第１金属層１と第４層４との間に生じる熱応力が作用する方向に対して交差するようになる。そのため、この場合には、第３金属層３を介した第１金属層１と第４層４との接合の信頼性が向上し得る。
このような構造は、例えば第３金属層３を介して第１金属層１と第４層４とを接合する際に、第３金属層３の量を調整して、その一部が第１金属層１および第４層４の外側面にまで延びるようにして形成することができる。また、第３金属層３と第１金属層１が接合された周縁部は、ろう材がメニスカスを作り、Ｒ形状を成していると、接合部に集中する応力が分散される。
なお、複合積層体12が回路導体として用いられる場合には、第３金属層３の量が多くなり過ぎると、第３金属層３が回路導体の主面にまで広がってしまう可能性がある。この場合、回路導体に対するボンディングワイヤ（導電性接続材８）のボンディング性等の回路基板としての特性が低くなる可能性がある。したがって、第３金属層３のうち第１金属層１および第４層４の外側面まで延びる量は、第１金属層１および第４層４の厚み程度以下に抑えられていることが好ましい。
（第３の実施形態）
次に、図６〜図８を用いて、第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と異なり、本実施形態では、第３金属層３が設けられていない。第１および第２の実施形態と同じ符号の部材は、第1および第2の実施形態と同じものとする。
図６に示す例においては、複合積層体１２は、第１金属層１と、第２金属層２と、第３層１１とを有している。第２金属層２は、第１金属層１の下面に配置されており、第３層１１は、第２金属層２の下面に配置されている。第１金属層１は、第１の実施形態で用いられたものと同様である。第２金属層２は、第１の実施形態と同様に、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、銅とを含む合金を含有している。
また、図６に示す例においては、第３層１１は、第１の実施形態で説明した第４層４と同じくセラミックス基板である。
また、第３層１１は、第２の実施形態で説明した第４層４と同じく、第１金属層１よりも熱膨張率が小さい金属層であってもよい。この場合には、図４に示す例のように、第３層１１が、ろう材等の接合材によりセラミックス基板に接合される。
図７は、図６におけるＡ部の拡大図である。図７に示す例においては、第２金属層２に、第３層１１から第２金属層２にかけて部分的に入り込んだ金属部２Ａが設けられている。これにより、第２金属層２と第３層１１とが金属部２Ａを介してアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層１に第３層１１が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
また、図７に示す例においては、金属部２Ａが、複雑に絡み合った三次元網目構造となっている。よって、金属部２Ａは、より複雑な形状となって第２金属層２中に設けられることとなるので、第２金属層２と第３層１１との間におけるアンカー効果を更に向上させることができる。
この金属部２Ａは、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有している。
このような例の金属部２Ａを作製するためには、ろう材として、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有し、かつ第１グループの金属の含有量が３０〜４０質量％程度のものを用いる。このろう材を、第１金属層１と第３層１１との間に配置してろう付けを行うことにより、ろう材中に含まれる第１グループの金属と、第１金属層１に含まれる銅が結合して合金化した第２金属層２を形成するとともに、ろう材中の成分が第３層１１から離れる方向に拡散して、第２金金属層２内に金属部２Ａが形成される。
図８は、図６におけるＡ部の変形例の拡大図である。図８に示す例においては、金属部２Ａが、ひも状となって複雑に絡み合った三次元網目構造となっているので、高いアンカー効果を得ることができる。
このような例の金属部２Ａを作製するためには、ろう材として、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀と、を含有し、かつ第１グループの金属の含有量が２０〜４０質量％程度、第２グループの金属の含有量が３０〜４０質量％程度のものを用いる。このろう材を、第１金属層１と第３層１１との間に配置してろう付けを行うことにより、ろう材中に含まれる第１グループの金属と、第１金属層１に含まれる銅が結合して合金化した第２金属層２を形成するとともに、ろう材中の成分が第３層１１から離れる方向に拡散して、第２金属層２内に金属部２Ａが形成される。
なお、本発明の金属板等は上記実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。
１・・・第１金属層
２・・・第２金属層
２Ａ・・金属部
３・・・第３金属層
４・・・第４層
５・・・第５層
６・・・電子部品
７・・・接合材
８・・・導電性接続材
11・・・第３層
12・・・複合積層体
本発明の一つの態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、第３金属層、および第４層を有している。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３金属層は、前記第２金属層の下面に配置されており、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有する。前記第４層は、前記第３金属層の下面に配置されている。前記第３金属層は、該第３金属層から前記第２金属層にかけて入り組んだ形態で部分的に入り込んだ金属部を有している。
本発明の他の態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、および第３層を有している。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３層は、前記第２金属層の下面に配置されている。前記第２金属層には、前記第３層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられている。前記金属部が、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有している。前記金属部は三次元網目構造である。
本発明の一つの態様による複合積層体によれば、第３金属層は、該第３金属層から第２金属層にかけて入り組んだ形態で部分的に入り込んだ金属部を有していることから、第２金属層と第３金属層との間で大きなアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層に第３金属層が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
本発明の他の態様による複合積層体によれば、第２金属層に、第３層から第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられ、金属部が三次元網目構造であることから、第２金属層と第３層とが金属部を介してアンカー効果を得ることができる。そのため、第１金属層に第３層が強固に接合されるので、内部における層間の剥がれを抑制することができる。
このような金属部２Ａが第２金属層２内に、例えば図２に示すように入り組んだ形態で部分的に入り込んでいることによって、第３金属層３と第２金属層２との間で大きなアンカー効果が得られる。このアンカー効果によって第１金属層１と第３金属層３とが互いに強固に接合されている。
本発明の一つの態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、第３金属層、および第４層を有している。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３金属層は、前記第２金属層の下面に配置されており、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有する。前記第４層は、前記第３金属層の下面に配置されている。前記第３金属層が、Ａｇを３０〜７０質量％の割合で含有しているとともに、前記第１グループから選択される少なくとも１つの金属を２０〜４０質量％の割合で含有している。前記第３金属層は、該第３金属層から前記第２金属層にかけて入り組んだ形態で部分的に入り込んだ金属部を有している。
本発明の他の態様の複合積層体は、第１金属層、第２金属層、および第３層を有してい
る。前記第１金属層は、銅（Ｃｕ）を含有する。前記第２金属層は、前記第１金属層の下面に配置されている。前記第３層は、前記第２金属層の下面に配置されている。前記第２金属層には、前記第３層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられている。前記金属部が、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、銀（Ａｇ）と、を含有している。前記金属部は三次元網目構造である。前記第１金属層と前記第３層とが、前記第１グループから選択される少なくとも１つの金属の含有量が３０〜４０質量％であるろう材によって接合されている。

Claims (13)

  1. 銅を含有する第１金属層と、
    該第１金属層の下面に配置されている第２金属層と、
    該第２金属層の下面に配置されており、
    Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、
    Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、
    銀と、を含有する第３金属層と、
    該第３金属層の下面に配置されている第４層と、を備えており、
    前記第３金属層は、該第３金属層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部を有していることを特徴とする複合積層体。
  2. 前記第３金属層が、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒのうち少なくとも１種をさらに含有していることを特徴とする請求項１記載の複合積層体。
  3. 前記金属部は、Ａｇ−Ｉｎ合金を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合積層体。
  4. 前記第４層は、前記第１金属層よりも熱膨張率が小さい金属層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の複合積層体。
  5. 前記第４層がＭｏを主成分として含有していることを特徴とする請求項４に記載の複合積層体。
  6. 前記第４層は、セラミックス基板である第５層に接合されている
    ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の複合積層体。
  7. 前記第４層は、セラミックス基板である
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の複合積層体。
  8. 請求項６又は請求項７に記載の複合積層体と、該複合積層体に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする電子装置。
  9. 銅を含有する第１金属層と、
    該第１金属層の下面に配置されている第２金属層と、
    該第２金属層の下面に配置されている第３層と、を有しており、
    前記第２金属層に、前記第３層から前記第２金属層にかけて部分的に入り込んだ金属部が設けられており、
    該金属部が
    Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａから成る第１グループから選択される少なくとも１つの金属と、
    Ｉｎ、Ｓｂから成る第２グループから選択される少なくとも１つの金属と、
    銀と、を含有していることを特徴とする複合積層体。
  10. 前記第３層は、前記第１金属層よりも熱膨張率が小さい金属層であることを特徴とする請求項９に記載の複合積層体。
  11. 前記第３層は、セラミックス基板に接合されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の複合積層体。
  12. 前記第３層は、セラミックス基板である
    ことを特徴とする請求項９に記載の複合積層体。
  13. 請求項１１又は請求項１２に記載の複合積層体と、該複合積層体に搭載された電子部品とを備えることを特徴とする電子装置。
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