特開 2023-141979 接合体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141979

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】接合体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20230928BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20230928BHJP

   B32B 15/01 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 C

H01L23/12 J

B32B15/01 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048600

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】森田 友真

(72)【発明者】

【氏名】北原 丈嗣

【テーマコード（参考）】

4F100

5F136

【Ｆターム（参考）】

4F100AB10B

4F100AB17A

4F100AB31A

4F100AB31B

4F100BA02

4F100DB01A

4F100EJ30A

4F100GB43

4F100JL11

5F136BA30

5F136BB04

5F136FA02

5F136FA03

5F136FA14

5F136FA16

5F136FA18

5F136GA12

(57)【要約】

【課題】銅板をアルミニウム板と固相拡散接合によって接合して接合体を製造する方法を提供する。
【解決手段】
銅又は銅合金から成る銅板４２Ａと、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るアルミニウム板とを接合させてなる接合体の製造方法であって、銅板をプレスで打ち抜き成形する銅板成形工程と、銅板とアルミニウム板とを固相拡散接合によって接合する接合工程と、を備え、銅板成形工程はアルミニウム板に接合される面の周縁領域を内側領域側が厚く縁側が薄くなるテーパー面を有する銅板を形成しており、テーパー面は銅板の面方向の幅寸法が１．８０ｍｍ以下であり且つ銅板の面方向の周縁における深さ寸法が２０．０μｍ以下であり、接合工程はテーパー面をアルミニウム板に向けて接合する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

銅又は銅合金から成る銅板と、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るアルミニウム板とを接合させてなる接合体の製造方法であって、
前記銅板をプレスで打ち抜き成形する銅板成形工程と、前記銅板と前記アルミニウム板とを固相拡散接合によって接合する接合工程と、を備え、
前記銅板成形工程は、前記アルミニウム板に接合される面の周縁領域を内側領域側が厚く縁側が薄くなるテーパー面を有する銅板を形成しており、
前記テーパー面は、前記銅板の面方向の幅寸法が１．８０ｍｍ以下であり且つ前記銅板の面方向の周縁における深さ寸法が２０．０μｍ以下であり、
前記接合工程は、前記テーパー面を前記アルミニウム板に向けて接合することを特徴とする、接合体の製造方法。

【請求項2】

前記銅板成形工程は、プレスによって銅又は銅合金で成る素板から打ち抜き板を成形した後に前記打ち抜き板の周縁部をシェービング加工して前記幅寸法及び前記深さ寸法の前記テーパー面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の接合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の異なる板部材からなる接合体を製造する方法に関し、特に、銅板とアルミニウム板を固相拡散接合によって接合する場合に好適な製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の自動車、鉄道車両、エレベータ、産業機器などには種々の半導体素子を搭載した絶縁基板が用いられている。特に電気自動車やハイブリッド自動車を制御するために用いられている大電力制御用のパワー半導体素子は、発熱量が多いことから素子を実装する絶縁基板には高い放熱性が求められる。この絶縁基板は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）などからなるセラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に導電性、放熱性が優れた金属板を接合して形成した回路層を備え、他方の面に放熱性が優れた放熱層を備えている。

【0003】

例えば、特許文献１には回路層及び放熱層を構成する銅板をＤＢＣ法（Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ）によってセラミックス基板に直接接合した絶縁基板が提案されている。このＤＢＣ法において銅と銅酸化物との共晶反応を利用することにより、銅とセラミックス基板との界面に液相を生じさせて、銅板とセラミックス基板とを接合している。しかし近年、パワーモジュールの小型化・薄肉化が進められているとともに、素子自体の発熱量も増加してきている。そのため従来よりも高い放熱性が絶縁基板に求められている。

【0004】

放熱性を向上させるため回路層を厚くすることにより高い放熱性を確保することが出来るが、セラミックス基板と回路層を構成する銅板との熱膨張係数の違いによって銅板とセラミックス基板や半導体素子を実装している半田部とにかかる応力が大きくなる。そのためセラミックス基板の抗折強度を超過する引っ張り応力が発生することで、セラミックス基板の割れが発生することに加え、半田部にクラックが生じることで熱抵抗が増加する。これによりチップが故障する恐れがある。

【0005】

前述の問題を防ぐための構造として、特許文献２では比較的変形抵抗が小さいアルミニウム板（純度９９．９９質量％以上）をセラミックス基板の上面と下面とに接合することで、アルミニウム板が冷熱サイクルでセラミックス基板に生じる熱応力を吸収する。これによりセラミックス基板に割れが生じることを抑制できる。更に、半田部に加わる熱応力もアルミニウム板が吸収することで半田部でのクラックも抑制できる。

【0006】

特許文献３に開示のパワーモジュール基板では、回路層はアルミニウム板と銅板との接合体により構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０１－２５１７８１号公報

【特許文献2】特許第３１７１２３４号公報

【特許文献3】特開２０１７－２２８６９３公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献３のようなアルミニウム板と銅板との接合体を形成する場合、その銅板はプレス加工によって成形を行うが、パンチ側とダイ側の面の周縁領域が特徴的な形状となることが一般に知られている。パンチ側の面では周縁領域がダレ面に成り、ダイ側の面では周縁領域がテーパー面になると共にバリが形成される。

【0009】

銅板とアルミニウム板とを固相拡散接合によって接合させるには、接合面同士が接触している必要がある。そのため、未接触部を減少させるために接合時には荷重を加えるが、上述したようにプレス加工にて成形した銅板にはテーパー面が形成されていて、テーパー面側をアルミニウム板の面と合わせた状態で荷重を加えても、テーパー面がアルミニウム板の面と接触せず、固相拡散接合が不十分となり銅板の周縁部に未接合の領域が生じる。特に、大電流への通用、或いは放熱性の向上のために銅板の厚さを厚くすると、このような未接合の領域が増加する問題が生じやすい。

【0010】

このような未接合の領域が残ると、放熱性が低下するだけでなく、銅板とアルミニウム板の間にクラックが生じたり、冷熱サイクルを負荷した際に、銅板とアルミニウム板が剥離する。

【0011】

そこで、本発明は、銅板とアルミニウム板との固相拡散接合で未接合の領域が低減される、接合体を製造する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の接合体の製造方法は、銅又は銅合金から成る銅板と、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るアルミニウム板とを接合させてなる接合体の製造方法であって、前記銅板をプレスで打ち抜き成形する銅板成形工程と、前記銅板と前記アルミニウム板とを固相拡散接合によって接合する接合工程と、を備え、前記銅板成形工程は、前記アルミニウム板に接合される面の周縁領域を、内側領域側が厚く縁側が薄くなるテーパー面を有する銅板を形成しており、前記テーパー面は、前記銅板の面方向の幅寸法が１．８０ｍｍ以下であり且つ前記銅板の面方向の周縁における深さ寸法が２０．０μｍ以下であり、前記接合工程は前記テーパー面を前記アルミニウム板に向けて接合する。

【0013】

前記銅板成形工程によって、前記銅板の前記テーパー面が前記幅寸法及び前記深さ寸法で形成される。これにより、前記銅板は面全体を前記アルミニウム板に合わせることができ或いは未接合となる領域を一層小さくすることができる。前記幅寸法が１．８ｍｍよりも大きい場合、製造に際し周縁部における未接合の領域が発生する頻度が高くなる。前記深さ寸法が２０．０μｍを超える場合も未接合の領域が生じる。

【0014】

本発明では、好ましくは、前記銅板成形工程がプレスによって銅又は銅合金で成る素板から打ち抜き板を成形した後に前記打ち抜き板の周縁部をシェービング加工して前記幅寸法及び前記深さ寸法の前記テーパー面を形成してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、銅板の周縁部での未接合の領域が低減された接合体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るパワーモジュール用基板を示す図である。

【図2】（ａ）と（ｂ）は図１のパワーモジュール用基板の製造方法を説明するための図である。

【図3】（ａ）は図１のパワーモジュール用基板の製造に用いる銅板を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＳ１－Ｓ１線に沿った銅板の概略断面の拡大図である。

【図4】（ａ）～（ｃ）は図３の銅板を成形する工程を説明するための図である。

【図5】測定された銅板の周縁領域の輪郭線を示すグラフ図である。

【図6】（ａ）は試料１の接合体を示すSＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像であり、（ｂ）は試料７の接合体を示すＳＥＭ画像である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
この実施形態はパワーモジュール用基板を接合体とした例である。このパワーモジュール用基板１は、図１に示すように、絶縁層であるセラミックス基板１０と、このセラミックス基板１０の一方の面に接合された回路層２０と、セラミックス基板１０の他方の面に接合された放熱層３０とを備える。
セラミックス基板１０は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、もしくはＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスを用いることができる。また、セラミックス基板１０の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。

【0018】

回路層２０及び放熱層３０は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第一金属層４１と、銅又は銅合金からなる第二金属層４２との二層構造とされており、セラミックス基板１０の両面に第一金属層４１が形成され、その第一金属層４１のセラミックス基板１０とは反対側の面上に第二金属層４２が形成されている。

【0019】

第一金属層４１は、純度９９質量％以上の純アルミニウム（例えば、ＪＩＳ規格では１０００番台の純アルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は、１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）や、Ａ６０６３系等のアルミニウム合金等）を用いることができる。第二金属層４２とセラミックス基板１０との熱伸縮差を緩衝するためには、第一金属層４１として純アルミニウム、特に４Nアルミニウムを用いるのが好ましい。
第二金属層４２は、例えば純度９９．９６質量％以上の銅（無酸素銅）や純度９９．９０質量％以上の銅（タフピッチ銅）が好適である。

【0020】

これら第一金属層４１及び第二金属層４２の厚さは、例えば、第一金属層４１が０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、第二金属層４２が２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とされる。回路層２０と放熱層３０とで同じ厚さの第一金属層４１と第二金属層４２とを用いてもよいし、異なる厚さの組み合わせとしてもよい。図示例では、回路層２０と放熱層３０とで区別することなく、第一金属層４１、第二金属層４２として、同一符号を付している。

【0021】

このように構成されるパワーモジュール用基板１の製造方法について説明する。
先ず、図２（ａ）に示すようにセラミックス基板１０の両面に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板４１Ａをろう材４３を介して積層し、その積層体を加圧加熱することにより、セラミックス基板１０とアルミニウム板４１Ａとを接合して、セラミックス基板１０の両面に第一金属層４１を形成する（第一接合工程）。アルミニウム板４１Ａは回路のパターン形状に対応して形成されており、本実施形態では平面視で輪郭が矩形に構成されたアルミニウム板４１Ａを例に説明する。なお、接合荷重は０．2ＭＰａ～０．9ＭＰａ（２ｋｇｆ／ｃｍ^２～１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）の範囲とし、接合温度は６４０℃～６５０℃の範囲とするとよい。第一接合工程によって、第一金属層４１をセラミックス基板１０の両面に設けた第一の接合体１１を製造する。

【0022】

次いで、図２（ｂ）に示すようにその第一金属層４１の上に、銅又は銅合金からなる銅板４２Ａを積層し、その積層体を加圧加熱することにより、アルミニウムと銅とを固相拡散接合して、第一金属層４１のセラミックス基板１０とは反対側の面上に第二金属層４２を形成する（第二接合工程）。

【0023】

この第二接合工程で以下の銅板４２Ａを用いている。銅板４２Ａはアルミニウム板４１Ａと平面形状が同じに形成されている。本実施形態では平面視で輪郭が矩形に構成された銅板４２Ａを例に説明する。

【0024】

この銅板４２Ａの周縁部４２０は、図３（ａ）の平面図と図３（ｂ）の拡大断面図とに示すように、上面４２１では周縁領域４２１Ａが略平らに形成された内側領域４２１Ｂから外側へ漸次厚さが薄くなるように、反対の下面４２２側へ傾斜した面を構成している。

【0025】

また周縁部４２０の下面４２２でも、矩形の縁に沿った領域（周縁領域４２２Ａ）が略平らに形成された内側領域４２２Ｂから外側へ漸次厚さが薄くなるように、反対の上面４２１側へ傾斜した面を構成している。なお、上面４２１の内側領域４２１Ｂと、下面４２２の内側領域４２２Ｂとは平行な面に形成されている。

【0026】

さらに、銅板４２Ａの周縁部４２０では、図３（ｂ）に示すように、内側領域４２１Ｂ，４２２Ｂに隣接した壁面部４２３を有し、壁面部４２３の面方向が内側領域４２１Ｂの面方向と直交すると共に内側領域４２２Ｂの面方向とも交差する。壁面部４２３が、銅板４２Ａの縁として、平面視で輪郭を構成する。

【0027】

以下の説明で、上面４２１の周縁領域４２１Ａを『ダレ面』と呼び、下面４２２の周縁領域４２２Ａを『テーパー面』と呼ぶ。テーパー面４２２Ａはダレ面４２１Ａよりも面方向に沿った幅が広くなっている。

【0028】

ダレ面４２１Ａは、図３（ｂ）に示すように、面方向の幅寸法ｗ１が０．８０ｍｍ以下であり、深さ寸法ｈ１が２００．０μｍ以下である。

【0029】

テーパー面４２２Ａは、図３（ｂ）に示すように、面方向の幅寸法ｗ２が１．８０ｍｍ以下であり、深さ寸法ｈ２が２０．０μｍ以下である。

【0030】

周縁部４２０のダレ面４２１Ａやテーパー面４２２Ａは表面粗さ計やレーザー顕微鏡等で寸法（ｗ１，ｗ２，ｈ１、ｈ２）を測定することができる。

【0031】

（銅板４２Ａの成形）
本実施形態のパワーモジュール用基板１の製造に用いる銅板４２Ａは、プレスによる打ち抜き成形によって成形する（銅板成形工程）。以下、銅板成形工程を説明する。
（第一の成形方法）
先ず、図４（ａ）に示すように、ダイ５１とパンチ５３とによって銅又は銅合金で成る素板を所定形状の打ち抜き板６１に成形する。なお、図中の符号５２は素板を押さえる板押さえ部である。このダイ５１とパンチ５３とで打ち抜いて形成される打ち抜き板６１の周縁部には、図４（ｂ）に示すように、一方の面にダレ面６１Ａ，その反対面にバリ６１Ｂ及びテーパー面６１Ｃが形成される。テーパー面６１Ｃは、パンチ５３を下降して素板を打ち抜いた後に再び下降前の元の位置まで上方に動かす過程で形成される。素板の厚さが２．０ｍｍ～５．０ｍｍに対して、ダイ５１とパンチ５３との間のクリアランスｄ１は０．０７ｍｍ～１．５ｍｍである。

【0032】

次に、図４（ｃ）に示すように、ダイ７１とパンチ７３とによって打ち抜き板６１の周縁部にシェービング加工を施して、銅板４２Ａを製造する。なお、図中の符号７２は板押さえ部である。このシェービング加工によって図４（ｂ）の破線Ｌから外側部分６３が分離される。外側部分６３の取り代ｗ３はバリ６１Ｂを除去すると共にテーパー面６１Ｃが前述の幅寸法ｗ２及び深さ寸法ｈ２のテーパー面４２２Ａとなるように設定され、打ち抜き板６１の面方向の幅寸法として取り代ｗ３は例えば０．４ｍｍである。パンチ７３とダイ７１との間のクリアランスｄ２は０．４ｍｍ～２．５ｍｍである。なお、シェービング加工を行う際のクリアランスｄ２はクリアランスｄ１よりも小さく（ｄ１＞ｄ２）設定されている。

【0033】

（第二の成形方法）
前述の第一の成形方法では、打ち抜き板６１を形成した後に、さらに周縁部の加工処理を行うが、第二の成形方法では銅又は銅合金から成る素板の一回の打ち抜きで、周縁部４２０に前述の幅寸法ｗ２及び深さ寸法ｈ２のテーパー面４２２Ａと前述の幅寸法ｗ１及び深さ寸法ｈ１のダレ面４２１Ａとを設けた銅板４２Ａを、製造する。図示することを省略するが、第二の成形方法では、パンチ７３とダイ７１との間のクリアランスは好ましくは０．０１ｍｍである。

【0034】

このように、ダレ面４２１Ａとテーパー面４２２Ａとを設けた銅板４２Ａを、第一金属層４１に接合させる部材として、パワーモジュール用基板１（第二の接合体：本発明の接合体に相当）の製造に利用する。

【0035】

第二接合工程では、前述のように成形した二枚の銅板４２Ａを、図２（ｂ）に示すように、第一の接合体１１の第一金属層４１それぞれに一枚ずつ、厚さ方向に重ねる。各銅板４２Aはテーパー面が第一金属層４１に対向するように重ねられる。そして、この積層体を加圧した状態で、真空加熱炉で加熱処理を行う。

【0036】

その際の荷重は２．４ＭＰａ以下とすることが望ましい。２．４ＭＰａよりも大きい荷重であると、第一金属層４１が大きく変形するため好ましくない。銅板４２Ａと第一金属層４１の固相拡散接合のための温度は５２８℃～５４３℃の温度範囲内で行う。これは第一金属層４１を構成するアルミニウムと銅板４２Ａを構成する銅との共晶温度が５４８℃であるためアルミニウムと銅の共晶温度を超えない範囲で固相拡散接合を行うことが好ましいからである。

【0037】

このように、第一金属層４１に銅板４２Ａを固相拡散接合させて第二金属層４２を形成することで、第二の接合体としてパワーモジュール用基板１を構成することができる。

【0038】

本実施形態の製造方法では、接合前の銅板４２Ａのテーパー面４２２Ａを幅寸法ｗ２及び深さ寸法ｈ２としておいたことにより、銅板４２Ａの下面４２２で未接合の領域を作らずに或いは未接合の領域を一層小さくして第一金属層４１に接合させることができる。また、第一金属層４１と非接触側にある上面４２１でも内側領域４２１Ｂを広く（ダレ面４２１Ａを小さく）することで、素子等の実装に利用する平坦度が高い面を構成することができる。なお、幅寸法ｗ２が１．８０ｍｍよりも大きいと製造に際し周縁部における未接合の領域が発生する頻度が高くなる。深さ寸法ｈ２が２０．０μｍを超えた場合も未接合の領域が生じる。

【0039】

なお、第二の接合体（本発明の接合体）は、前述の実施形態のパワーモジュール用基板１に限らず、セラミックス基板以外の絶縁板にアルミニウム板と銅板とを順次接合して成る絶縁回路基板として構成されたものでもよく、この絶縁回路基板の製造で銅板とアルミニウム板との固相拡散接合にも通用する。また、前述の実施形態では、セラミックス基板の両面に第一金属層４１とこれに接合した第二金属層４２とを設けたが、第一金属層４１と第二金属層４２はセラミックス基板の片面にだけ設けられてもよい。寸法や比率なども図示例に限られるものではなく、第二金属層４２は第一金属層４１よりも小さく形成されてもよい。

【実施例0040】

本発明の効果を確認すべく行った確認実験を行った。
（１）先ず、セラミックス基板の両面にアルミニウム板をろう材を介して積層し、積層方向に加圧した状態で加熱し、セラミックス基板の一方の面及び他方の面に、それぞれ第一金属層を形成して、第一の接合体を製造した。
なお、一方の第一金属層にマスク印刷を行って塩化鉄によるエッチングを行った後、マスク除去を経て回路パターン間の距離が１．００ｍｍの回路パターンを形成した。
（１―１）第一の接合体の材料
セラミックス基板 ： Ｓｉ_３Ｎ_４（厚さ０．３２ｍｍ）
アルミニウム板 ： ４Ｎアルミニウム（厚さ０．４ｍｍ）
ろう材 ： Ａｌ－７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ合金からなるろう材箔（厚さ０．０１７ｍｍ）
（１－２）第一の接合体の製造条件
接合荷重 ： ０．２ＭＰａ
加熱温度 ： ６５０℃
保持時間 ： ３０分
接合雰囲気：真空

【0041】

（２）次に表１記載のテーパー面を有する銅板を、第一の接合体の一方の面の回路パターン状の第一金属層と他方の面の第一金属層とにそれぞれ前述した固相拡散接合によって接合して第二金属層を形成し、第二の接合体を作製した。
（２－１）接合に用いる銅板
銅板として、それぞれ無酸素銅から成る厚さ２．０ｍｍの素板を成形し、周縁部の寸法にばらつきがある中から選んで試料として使用した。なお、試料１，２は実施形態で説明した第一の成形方法で作製したものであり、試料３～８は、試料１，２と異なり、シェービング加工を行わずに、それぞれ素板の一回の打ち抜きで成形したものである。試料３，４は実施形態で説明した第二の成形方法で作製したものである。なお、試料３，４ではクリアランスｄ３が０．０１ｍｍであり、試料５～８ではクリアランスｄ３が０．０７ｍｍである。成形された銅板において後述する測定方法により求められるテーパー面の幅寸法や深さ寸法を有する試料を用いた。

【0042】

（２－２）テーパー面の測定
各銅板に設けられるテーパー面の寸法を表面粗さ計（株式会社ミツトヨ製 SURFTEST SJ-410）で測定した。接触針の走査方向を銅板の内側領域から銅板の縁（壁面部）とし、内側領域内から周縁までの測定を行った。具体的には、銅板の縁から４ｍｍ入った位置が測定の始点であり、測定の終点は測定値がオーバーレンジに至るところである。換言すれば表面粗さ計の接触針が銅板の周縁から離れて針の高さの下点の限界値に至るまで測定した。図５は銅板の周縁領域において接触針の軌跡により描画される輪郭線を示すグラフ図であり、輪郭線からテーパー面の幅寸法や深さ寸法を算出した。

【0043】

なお、テーパー面の定義として、輪郭線にて表面基準線から下回る箇所をテーパー面の始点とし壁面部とつながる角を終点とし、バリの始点をテーパー面の終点とした。試料３～８であれば、バリの始点に代えて、壁面部とつながる角（図示省略）を終点とした。複数回の計測で得た値の平均値を幅寸法とし、表面基準線から輪郭線までの最大値をテーパー面の深さ寸法とした。

【0044】

（２－３）第二の接合体の製造条件
接合荷重 ： ２．４ＭＰａ
加熱温度 ： ５３３℃
保持時間 ： １２０分
接合雰囲気：真空

【0045】

（３）テーパー面の接合率評価
（３－１）評価方法
接合後の第一金属層と第二金属層との界面を、超音波探傷装置を用いて評価した。
評価方法として、以下の式（１）から接合率を算出した（初期接合）。
接合率（％）＝［｛（接合面積）－（剥離面積）｝／（接合面積）］×１００ （１）
ここで、接合面積は、第一金属層と第二金属層との界面で、銅板の縁（壁面部）から１ｍｍ内側までの領域を評価対象とした。超音波探傷の像（二値化した画像）から剥離している箇所が白色で示されることから、この白色箇所の総面積を剥離面積とした。なお、試料１～６の接合体については、３００℃でのベーク後の接合率も算出した。
これらの結果を表１に示す。

【0046】

【表1】

【0047】

（３－２）評価
表１に示すように、試料１～試料６接合体では、何れも初期接合とベーク後で第二金属層の接合率が１００%で良好であり、テーパー面における未接合部が存在せず、剥離が進展し難いことが確認できた。
図６（ａ）は試料１のSEM画像であり、第一金属層をＡｌ、第二金属層をＣｕと表記している。第二金属層４２が第一金属層４１との間に隙間やクラックも無く接合されていることが分かる。
これに対して、試料７，８の接合体では、何れも第二金属層の接合率が９１％～９８％であり、テーパー面の未接合及び剥離を確認できた。
図６（ｂ）は試料７のＳＥＭ画像であり、第二金属層４２が第一金属層４１との間にテーパー面でクラックが生じていると共に未接合の領域が残っていることがわかる。

【符号の説明】

【0048】

１ パワーモジュール用基板（接合体）
１０ セラミックス基板
２０ 回路層
３０ 放熱層
４１ 第一金属層
４１Ａ アルミニウム板
４２ 第二金属層
４２Ａ 銅板
４２１ 上面
４２１Ａ 周縁領域（ダレ面）
４２１Ｂ，４２２Ｂ 内側領域
４２２ 下面
４２２Ａ 周縁領域（テーパー面）
４２３ 壁面部
５１，７１ ダイ
５３，７３ パンチ
６１ 打ち抜き板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】