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(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】P2024039593
(43)【公開日】2024-03-22
(54)【発明の名称】銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
(51)【国際特許分類】
H05K 3/38 20060101AFI20240314BHJP
C04B 37/02 20060101ALI20240314BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20240314BHJP
H01L 23/13 20060101ALI20240314BHJP
【ＦＩ】
H05K3/38 D
C04B37/02 B
H05K1/03 630J
H01L23/12 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023089701
(22)【出願日】2023-05-31
(31)【優先権主張番号】P 2022143902
(32)【優先日】2022-09-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】寺▲崎▼ 伸幸
【テーマコード（参考）】
4G026
5E343
【Ｆターム（参考）】
4G026BA03
4G026BA16
4G026BA17
4G026BB22
4G026BE01
4G026BF16
4G026BF17
4G026BF24
4G026BF52
4G026BG02
4G026BH07
5E343AA02
5E343AA22
5E343BB24
5E343BB25
5E343BB33
5E343BB35
5E343BB38
5E343BB39
5E343BB44
(57)【要約】
【課題】厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体を提供する。
【解決手段】銅又は銅合金からなる銅部材１２と、セラミックス部材１１とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、セラミックス部材１１のうち銅部材１２側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されており、活性金属化合物層３１のうち銅部材１２側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層３４が形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】銅又は銅合金からなる銅部材１２と、セラミックス部材１１とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、セラミックス部材１１のうち銅部材１２側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されており、活性金属化合物層３１のうち銅部材１２側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層３４が形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、
前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする銅／セラミックス接合体。
前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする銅／セラミックス接合体。
【請求項2】
前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の銅／セラミックス接合体。
【請求項3】
前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅／セラミックス接合体。
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の銅／セラミックス接合体。
【請求項4】
セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板であって、
前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅板側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする絶縁回路基板。
前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、
前記活性金属化合物層のうち前記銅板側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴とする絶縁回路基板。
【請求項5】
前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴とする請求項４に記載の絶縁回路基板。
【請求項6】
前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の絶縁回路基板。
前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の絶縁回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅／セラミックス接合体、および、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パワーモジュール、ＬＥＤモジュールおよび熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子および熱電素子が接合された構造とされている。
例えば、風力発電、電気自動車、ハイブリッド自動車等を制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子は、動作時の発熱量が多いことから、これを搭載する基板としては、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の優れた金属板を接合して形成した回路層と、セラミックス基板の他方の面に金属板を接合して形成した放熱用の金属層と、を備えた絶縁回路基板が、従来から広く用いられている。
例えば、風力発電、電気自動車、ハイブリッド自動車等を制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子は、動作時の発熱量が多いことから、これを搭載する基板としては、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の優れた金属板を接合して形成した回路層と、セラミックス基板の他方の面に金属板を接合して形成した放熱用の金属層と、を備えた絶縁回路基板が、従来から広く用いられている。
【0003】
例えば、特許文献１には、セラミックス基板の一方の面および他方の面に、銅板を接合することにより回路層および金属層を形成した絶縁回路基板が提案されている。この特許文献１においては、セラミックス基板の一方の面および他方の面に、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系ろう材を介在させて銅板を配置し、加熱処理を行うことにより銅板が接合されている（いわゆる活性金属ろう付け法）。この活性金属ろう付け法では、活性金属であるＴｉが含有されたろう材を用いているため、溶融したろう材とセラミックス基板との濡れ性が向上し、セラミックス基板と銅板とが良好に接合されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３２１１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、最近では、絶縁回路基板に搭載される半導体素子の発熱温度が高くなる傾向にある。また、絶縁回路基板に半導体素子が搭載された半導体デバイスにおいては、高速スイッチングが可能な高温動作デバイスとして使用される。
よって、絶縁回路基板には、短周期で高温条件の熱応力が負荷されることになり、従来にも増して、高い冷熱サイクル信頼性が求められている。
よって、絶縁回路基板には、短周期で高温条件の熱応力が負荷されることになり、従来にも増して、高い冷熱サイクル信頼性が求められている。
【0006】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体、および、この銅／セラミックス接合体からなる絶縁回路基板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】
【0007】
前述の課題を解決するために、本発明の態様１の銅／セラミックス接合体は、銅又は銅合金からなる銅部材と、セラミックス部材とが接合されてなる銅／セラミックス接合体であって、前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
【0008】
本発明の態様１の銅／セラミックス接合体においては、前記セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域に活性金属化合物層が形成され、前記活性金属化合物層のうち前記銅部材側の界面に遷移金属層が形成されている。ここで、活性金属化合物層と遷移金属層は、整合性が高く、かつ、遷移金属層は活性金属化合物層と比べて銅との整合性が高いことから、セラミックス部材のうち前記銅部材側の領域に形成された活性金属化合物層と銅部材との間に遷移金属層が存在することにより、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が大幅に向上することになる。
よって、本発明の態様１の銅／セラミックス接合体においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス部材と銅部材とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
よって、本発明の態様１の銅／セラミックス接合体においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス部材と銅部材とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
【0009】
本発明の態様２の銅／セラミックス接合体は、態様１の銅／セラミックス接合体において、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴としている。
本発明の態様２の銅／セラミックス接合体によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が確実に向上することになる。
本発明の態様２の銅／セラミックス接合体によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が確実に向上することになる。
【0010】
本発明の態様３の銅／セラミックス接合体は、態様１または態様２の銅／セラミックス接合体において、前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
本発明の態様３の銅／セラミックス接合体によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が大幅に向上することになる。
本発明の態様３の銅／セラミックス接合体によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅部材のうち前記セラミックス部材側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス部材と銅部材との接合信頼性が大幅に向上することになる。
【0011】
本発明の態様４の絶縁回路基板は、セラミックス基板の表面に、銅又は銅合金からなる銅板が接合されてなる絶縁回路基板であって、前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層が形成されており、前記活性金属化合物層のうち前記銅板側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
【0012】
本発明の態様４の絶縁回路基板においては、前記セラミックス基板のうち前記銅板側の領域に活性金属化合物層が形成され、前記活性金属化合物層のうち前記板側の界面に遷移金属層が形成されているので、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が大幅に向上することになる。
よって、本発明の態様４の絶縁回路基板においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス基板と銅板とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
よって、本発明の態様４の絶縁回路基板においては、短周期で高温条件の冷熱サイクルが負荷された場合であっても、セラミックス基板と銅板とが剥離せず、冷熱サイクル信頼性に特に優れている。
【0013】
本発明の態様５の絶縁回路基板は、態様４の絶縁回路基板において、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことを特徴としている。
本発明の態様５の絶縁回路基板によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が確実に向上することになる。
本発明の態様５の絶縁回路基板によれば、前記遷移金属層は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含んでいるので、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が確実に向上することになる。
【0014】
本発明の態様６の絶縁回路基板は、態様４または態様５の絶縁回路基板において、前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域には、Ｃｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されており、前記Ｃｕ相およびＡｇ相と前記活性金属化合物層との間に、前記遷移金属層が形成されていることを特徴としている。
本発明の態様６の絶縁回路基板によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が大幅に向上することになる。
本発明の態様６の絶縁回路基板によれば、遷移金属層とＣｕ相およびＡｇ相との整合性が高く、前記銅板のうち前記セラミックス基板側の領域にＣｕ相とＡｇ相とを含むＣｕ－Ａｇ層が形成されている場合でも、セラミックス基板と銅板との接合信頼性が大幅に向上することになる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた銅／セラミックス接合体、および、この銅／セラミックス接合体からなる絶縁回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの概略説明図である。
【図2】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の回路層および金属層とセラミックス基板との接合界面の拡大説明図である。
【図3】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の遷移金属層の拡大説明図である。
【図4】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法のフロー図である。
【図5】本発明の実施形態に係る絶縁回路基板の製造方法の概略説明図である。
【図6】実施例における表面切削試験の説明図である。
【図7】実施例における本発明例１の絶縁回路基板の接合界面の観察写真である。
【図8】実施例における本発明例２の絶縁回路基板の接合界面の観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係る銅／セラミックス接合体は、セラミックスからなるセラミックス部材としてのセラミックス基板１１と、銅又は銅合金からなる銅部材としての銅板２２（回路層１２）および銅板２３（金属層１３）とが接合されてなる絶縁回路基板１０である。図１に、本実施形態である絶縁回路基板１０を備えたパワーモジュール１を示す。
本実施形態に係る銅／セラミックス接合体は、セラミックスからなるセラミックス部材としてのセラミックス基板１１と、銅又は銅合金からなる銅部材としての銅板２２（回路層１２）および銅板２３（金属層１３）とが接合されてなる絶縁回路基板１０である。図１に、本実施形態である絶縁回路基板１０を備えたパワーモジュール１を示す。
【0018】
このパワーモジュール１は、回路層１２および金属層１３が配設された絶縁回路基板１０と、回路層１２の一方の面（図１において上面）に接合層２を介して接合された半導体素子３と、金属層１３の他方側（図１において下側）に配置されたヒートシンク５と、を備えている。
【0019】
半導体素子３は、Ｓｉ等の半導体材料で構成されている。この半導体素子３と回路層１２は、接合層２を介して接合されている。
接合層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
接合層２は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
【0020】
ヒートシンク５は、前述の絶縁回路基板１０からの熱を放散するためのものである。このヒートシンク５は、銅又は銅合金で構成されており、本実施形態ではりん脱酸銅で構成されている。このヒートシンク５には、冷却用の流体が流れるための流路が設けられている。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク５と金属層１３とが、はんだ材からなるはんだ層７によって接合されている。このはんだ層７は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク５と金属層１３とが、はんだ材からなるはんだ層７によって接合されている。このはんだ層７は、例えばＳｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、若しくはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ材で構成されている。
【0021】
そして、本実施形態である絶縁回路基板１０は、図１に示すように、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１３と、を備えている。
【0022】
セラミックス基板１１は、絶縁性および放熱性に優れた窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、セラミックス基板１１は、特に放熱性の優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
【0023】
回路層１２は、図５に示すように、セラミックス基板１１の一方の面（図５において上面）に、銅又は銅合金からなる銅板２２が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、回路層１２は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、回路層１２となる銅板２２の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
本実施形態においては、回路層１２は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、回路層１２となる銅板２２の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
【0024】
金属層１３は、図５に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図５において下面）に、銅又は銅合金からなる銅板２３が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、金属層１３は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、金属層１３となる銅板２３の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
本実施形態においては、金属層１３は、無酸素銅の圧延板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。
なお、金属層１３となる銅板２３の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６ｍｍに設定されている。
【0025】
ここで、図２および図３に、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合界面近傍の拡大図を示す。
セラミックス基板１１のうち回路層１２（金属層１３）側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されている。
セラミックス基板１１のうち回路層１２（金属層１３）側の領域には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆから選択される一種又は二種以上の活性金属の化合物を含む活性金属化合物層３１が形成されている。
【0026】
活性金属化合物層３１は、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合する際に用いられる活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）がセラミックス基板１１へ拡散し、セラミックス基板１１の構成元素と反応して形成されるものであり、セラミックス基板１１の一部となる。
活性金属化合物層３１は、より具体的には、セラミックス基板が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる場合には、これらの活性金属の窒化物を含む層となり、セラミックス基板がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である場合には、これらの活性金属の酸化物を含む層となる。
そして、活性金属化合物層３１は、図２および図３に示すように、複数の活性金属化合物粒子３２が集合した組織とされており、これらの活性金属化合物粒子３２の間には、銅粒界相３３が存在している。
活性金属化合物層３１は、より具体的には、セラミックス基板が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる場合には、これらの活性金属の窒化物を含む層となり、セラミックス基板がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である場合には、これらの活性金属の酸化物を含む層となる。
そして、活性金属化合物層３１は、図２および図３に示すように、複数の活性金属化合物粒子３２が集合した組織とされており、これらの活性金属化合物粒子３２の間には、銅粒界相３３が存在している。
【0027】
なお、本実施形態では、接合する際に用いられる活性金属としてＴｉを用いており、セラミックス基板１１が窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）で構成されているため、活性金属化合物層３１は、主に窒化チタン（ＴｉＮ）で構成される。
また、本実施形態では、活性金属化合物層３１は、平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の複数の窒化チタン粒子（活性金属化合物粒子３２）が集合して形成されたものとされている。
また、本実施形態では、活性金属化合物層３１は、平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の複数の窒化チタン粒子（活性金属化合物粒子３２）が集合して形成されたものとされている。
【0028】
そして、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）側の界面には、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含む遷移金属層３４が形成されている。ここで、遷移金属層３４は、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種又は二種以上の遷移金属を含むことが好ましい。
なお、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）側の界面のみでなく、活性金属化合物粒子３２と銅粒界相３３との界面に形成されていてもよい。すなわち、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１を構成する活性金属化合物粒子３２の外周面に形成されていてもよい。
なお、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）側の界面のみでなく、活性金属化合物粒子３２と銅粒界相３３との界面に形成されていてもよい。すなわち、遷移金属層３４は、活性金属化合物層３１を構成する活性金属化合物粒子３２の外周面に形成されていてもよい。
【0029】
また、本実施形態においては、回路層１２（金属層１３）のうちセラミックス基板１１側の領域には、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含むＣｕ－Ａｇ層３６が形成されている。
このＣｕ－Ａｇ層３６は、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合する際に用いられる接合材に含まれるＡｇが、銅板２２（銅板２３）側に拡散することで形成されるものであり、回路層１２（金属層１３）の一部となる。
このＣｕ－Ａｇ層３６は、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合する際に用いられる接合材に含まれるＡｇが、銅板２２（銅板２３）側に拡散することで形成されるものであり、回路層１２（金属層１３）の一部となる。
【0030】
ここで、Ｃｕ－Ａｇ層３６は、図２（ｂ）に示すように、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含んでいるが、遷移金属層３４は、Ｃｕ相３７と活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間、および、Ａｇ相３８と活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間に形成されている。
なお、複数の活性金属化合物粒子３２の間に形成された銅粒界相３３がＡｇを含んでいてもよい。この場合、銅粒界相３３のＣｕと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間、および、銅粒界相３３のＡｇと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間に、遷移金属層３４が形成されていてもよい。
なお、複数の活性金属化合物粒子３２の間に形成された銅粒界相３３がＡｇを含んでいてもよい。この場合、銅粒界相３３のＣｕと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間、および、銅粒界相３３のＡｇと活性金属化合物層３１（活性金属化合物粒子３２）との間に、遷移金属層３４が形成されていてもよい。
【0031】
ここで、本実施形態においては、活性金属化合物層３１の厚さが０．０５μｍ以上１．２μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
また、本実施形態においては、Ｃｕ－Ａｇ層３６の厚さが０μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態においては、遷移金属層３４の厚さが１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
また、本実施形態においては、Ｃｕ－Ａｇ層３６の厚さが０μｍ以上１５μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
さらに、本実施形態においては、遷移金属層３４の厚さが１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
【0032】
【0033】
（接合材配設工程Ｓ０１）
まず、セラミックス基板１１を準備し、図５に示すように、回路層１２となる銅板２２とセラミックス基板１１との間、および、金属層１３となる銅板２３とセラミックス基板１１との間に、接合材２５として、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）、遷移金属（Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ）を配設する。
まず、セラミックス基板１１を準備し、図５に示すように、回路層１２となる銅板２２とセラミックス基板１１との間、および、金属層１３となる銅板２３とセラミックス基板１１との間に、接合材２５として、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ）、遷移金属（Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ）を配設する。
【0034】
ここで、接合材配設工程Ｓ０１では、Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属の配設量を以下のように設定することが好ましい。なお、セラミックス基板１１と銅板２２（銅板２３）とを接合可能であれば、ＡｇやＣｕを配設しなくてもよい。
Ａｇ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上９７．３μｍｏｌ／ｃｍ２以下
Ｃｕ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上７７．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
活性金属：０．８μｍｏｌ／ｃｍ２以上１８．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
遷移金属：１．５μｍｏｌ／ｃｍ２以上１５．０μｍｏｌ／ｃｍ２以下
Ａｇ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上９７．３μｍｏｌ／ｃｍ２以下
Ｃｕ：０μｍｏｌ／ｃｍ２以上７７．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
活性金属：０．８μｍｏｌ／ｃｍ２以上１８．８μｍｏｌ／ｃｍ２以下
遷移金属：１．５μｍｏｌ／ｃｍ２以上１５．０μｍｏｌ／ｃｍ２以下
【0035】
（積層工程Ｓ０２）
次に、銅板２２とセラミックス基板１１を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層するとともに、セラミックス基板１１と銅板２３を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層する。
次に、銅板２２とセラミックス基板１１を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層するとともに、セラミックス基板１１と銅板２３を、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）を介して積層する。
【0036】
（接合工程Ｓ０３）
次に、積層された銅板２２、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、セラミックス基板１１、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、銅板２３を、積層方向に加圧するとともに、真空炉内に装入して加熱し、銅板２２とセラミックス基板１１と銅板２３を接合する。
このとき、接合材２５の各元素は、銅板２２，２３側、あるいは、セラミックス基板１１側に拡散し、Ｃｕ－Ａｇ層３６、活性金属化合物層３１が形成されることから、接合材２５の各元素が十分に拡散した場合は、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との間に接合層は存在しない。
次に、積層された銅板２２、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、セラミックス基板１１、接合材２５（Ａｇ、Ｃｕ、活性金属、遷移金属）、銅板２３を、積層方向に加圧するとともに、真空炉内に装入して加熱し、銅板２２とセラミックス基板１１と銅板２３を接合する。
このとき、接合材２５の各元素は、銅板２２，２３側、あるいは、セラミックス基板１１側に拡散し、Ｃｕ－Ａｇ層３６、活性金属化合物層３１が形成されることから、接合材２５の各元素が十分に拡散した場合は、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との間に接合層は存在しない。
【0037】
ここで、Ａｇを配設する場合、接合工程Ｓ０３における加熱温度は、８１０℃以上９００℃以下の範囲内とすることが好ましく、８００℃から加熱温度までの昇温工程および加熱温度での保持工程における温度積分値の合計は、２０℃・ｈ以上５０００℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
また、Ａｇを配設しない場合、接合工程Ｓ０３における加熱温度は、９００℃以上１０５０℃以下の範囲内とすることが好ましく、８９０℃から加熱温度までの昇温工程および加熱温度での保持工程における温度積分値の合計は、２０℃・ｈ以上５０００℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、接合工程Ｓ０３における加圧荷重Ｐは、０．０９８ＭＰａ以上１．４７ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
また、Ａｇを配設しない場合、接合工程Ｓ０３における加熱温度は、９００℃以上１０５０℃以下の範囲内とすることが好ましく、８９０℃から加熱温度までの昇温工程および加熱温度での保持工程における温度積分値の合計は、２０℃・ｈ以上５０００℃・ｈ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、接合工程Ｓ０３における加圧荷重Ｐは、０．０９８ＭＰａ以上１．４７ＭＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。
【0038】
以上のように、接合材配設工程Ｓ０１と、積層工程Ｓ０２と、接合工程Ｓ０３とによって、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造されることになる。
【0039】
（ヒートシンク接合工程Ｓ０４）
次に、絶縁回路基板１０の金属層１３の他方の面側にヒートシンク５を接合する。
絶縁回路基板１０とヒートシンク５とを、はんだ材を介して積層して加熱炉に装入し、はんだ層７を介して絶縁回路基板１０とヒートシンク５とをはんだ接合する。
次に、絶縁回路基板１０の金属層１３の他方の面側にヒートシンク５を接合する。
絶縁回路基板１０とヒートシンク５とを、はんだ材を介して積層して加熱炉に装入し、はんだ層７を介して絶縁回路基板１０とヒートシンク５とをはんだ接合する。
【0040】
【0041】
以上のような構成とされた本実施形態の絶縁回路基板１０（銅／セラミックス接合体）によれば、セラミックス基板１１の回路層１２（金属層１３）側の領域に活性金属化合物層３１が形成されており、活性金属化合物層３１のうち回路層１２（金属層１３）の界面に遷移金属層３４が形成されているので、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合信頼性が大幅に向上することになる。
【0042】
また、本実施形態の絶縁回路基板１０において、回路層１２（金属層１３）のうちセラミックス基板１１側の領域には、Ｃｕ相３７とＡｇ相３８とを含むＣｕ－Ａｇ層３６が形成されており、Ｃｕ相３７およびＡｇ相３８と活性金属化合物層３１との間に、遷移金属層３４が形成されている場合には、セラミックス基板１１と回路層１２（金属層１３）との接合信頼性が大幅に向上することになる。
【0043】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
例えば、本実施形態では、絶縁回路基板に半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板の回路層にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
【0044】
また、本実施形態の絶縁回路基板では、セラミックス基板として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されたものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の他のセラミックス基板を用いたものであってもよい。
【0045】
さらに、本実施形態においては、回路層を、無酸素銅の圧延板をセラミックス基板に接合することにより形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅板を打ち抜いた銅片を回路パターン状に配置された状態でセラミックス基板に接合されることによって回路層を形成してもよい。
【実施例0046】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
【0047】
（実施例１）
まず、表１記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表１に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表２に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例１～１６、比較例１～３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）について、接合界面の観察、および、表面切削試験を実施した。
まず、表１記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表１に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表２に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例１～１６、比較例１～３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）について、接合界面の観察、および、表面切削試験を実施した。
【0048】
【0049】
（活性金属化合物層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査型電子顕微鏡（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＡＧ社製ＧｅｍｉｎｉＳＥＭ ５００）を用いて加速電圧７ｋＶ、倍率３万倍で、高さ３μｍ×幅４μｍの範囲を観察し、活性金属とＮまたはＯが共存する領域が存在し、その領域において活性金属、ＮおよびＯの合計を１００原子％として、活性金属の濃度が２０原子％以上の領域を活性金属化合物層と判断し、当該領域の面積を測定した。なお、活性金属化合物層はセラミックス部材の一部である。測定された面積を測定視野幅で割ることで活性金属化合物層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査型電子顕微鏡（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ ＡＧ社製ＧｅｍｉｎｉＳＥＭ ５００）を用いて加速電圧７ｋＶ、倍率３万倍で、高さ３μｍ×幅４μｍの範囲を観察し、活性金属とＮまたはＯが共存する領域が存在し、その領域において活性金属、ＮおよびＯの合計を１００原子％として、活性金属の濃度が２０原子％以上の領域を活性金属化合物層と判断し、当該領域の面積を測定した。なお、活性金属化合物層はセラミックス部材の一部である。測定された面積を測定視野幅で割ることで活性金属化合物層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
【0050】
（Ｃｕ－Ａｇ層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置（日本電子株式会社製ＪＸＡ－８５３０Ｆ）を用いて加速電圧１５ｋＶで、銅部材と活性金属化合物層の界面から銅部材の方向へ長さ１００μｍの範囲をライン分析し、活性金属、ＡｇおよびＣｕの合計を１００原子％として、Ａｇの濃度が９原子％以上の領域をＣｕ－Ａｇ層と判断し、測定された長さをＣｕ－Ａｇ層の厚さとした。なお、Ｃｕ－Ａｇ層は銅部材の一部である。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
なお、Ｃｕ－Ａｇ層におけるＣｕ相は銅板のＣｕと一体化しているため組成上は区別できない。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、ＥＰＭＡ装置（日本電子株式会社製ＪＸＡ－８５３０Ｆ）を用いて加速電圧１５ｋＶで、銅部材と活性金属化合物層の界面から銅部材の方向へ長さ１００μｍの範囲をライン分析し、活性金属、ＡｇおよびＣｕの合計を１００原子％として、Ａｇの濃度が９原子％以上の領域をＣｕ－Ａｇ層と判断し、測定された長さをＣｕ－Ａｇ層の厚さとした。なお、Ｃｕ－Ａｇ層は銅部材の一部である。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。
なお、Ｃｕ－Ａｇ層におけるＣｕ相は銅板のＣｕと一体化しているため組成上は区別できない。
【0051】
（遷移金属層の観察）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査透過型電子顕微鏡（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｔｉｔａｎ Ｇ２ ＣｈｅｍｉＳＴＥＭ）を用いて加速電圧２００ｋＶ、倍率６４万倍で、高さ５０ｎｍ×幅２０ｎｍの範囲を観察し、Ｃｕ、Ａｇ、セラミックス構成元素、活性金属および遷移金属の合計を１００原子％として、活性金属化合物層（粒子）中の遷移金属濃度より１原子％以上高い領域を遷移金属層と判断し、当該領域の面積を測定した。測定された面積を測定視野幅で割ることで遷移金属層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。ここでセラミックス構成元素とはＡｌ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏである。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して観察試料を採取し、銅板とセラミックス基板との接合界面の断面を、走査透過型電子顕微鏡（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製Ｔｉｔａｎ Ｇ２ ＣｈｅｍｉＳＴＥＭ）を用いて加速電圧２００ｋＶ、倍率６４万倍で、高さ５０ｎｍ×幅２０ｎｍの範囲を観察し、Ｃｕ、Ａｇ、セラミックス構成元素、活性金属および遷移金属の合計を１００原子％として、活性金属化合物層（粒子）中の遷移金属濃度より１原子％以上高い領域を遷移金属層と判断し、当該領域の面積を測定した。測定された面積を測定視野幅で割ることで遷移金属層の厚さを算出した。５視野で測定し、その平均値を表２に示した。ここでセラミックス構成元素とはＡｌ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏである。
【0052】
【0053】
（表面切削試験）
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、表面切削試験を行い、銅板とセラミックス基板との接合強度を評価した。
表面切削試験においては、まず、銅板を厚さ３０μｍまで切削した。
そして、図６に示すように、刃幅０．３ｍｍの切削刃を用いて、水平切削速度２μｍ／秒、垂直切削速度０．１μｍ／秒で銅板を切削し（(1)切削段階）、銅板とセラミックス基板との界面に達した時点で切削刃を水平方向のみに移動し（(2)剥離段階）、剥離段階で水平方向の荷重が一定になった時点の水平荷重を測定した。測定された荷重を刃幅で割ることで接合界面の強度を算出した。評価結果を表２に示す。
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、表面切削試験を行い、銅板とセラミックス基板との接合強度を評価した。
表面切削試験においては、まず、銅板を厚さ３０μｍまで切削した。
そして、図６に示すように、刃幅０．３ｍｍの切削刃を用いて、水平切削速度２μｍ／秒、垂直切削速度０．１μｍ／秒で銅板を切削し（(1)切削段階）、銅板とセラミックス基板との界面に達した時点で切削刃を水平方向のみに移動し（(2)剥離段階）、剥離段階で水平方向の荷重が一定になった時点の水平荷重を測定した。測定された荷重を刃幅で割ることで接合界面の強度を算出した。評価結果を表２に示す。
【0054】
【表1】
【0055】
【表2】
【0056】
セラミックス基板をＡｌＮで構成した本発明例１～７および比較例１を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例１～７においては、遷移金属層が形成されていない比較例１に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＳｉ３Ｎ４で構成した本発明例８～１４および比較例２を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例８～１４においては、遷移金属層が形成されていない比較例２に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＡｌ２Ｏ３で構成した本発明例１５，１６および比較例３を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例１５，１６においては、遷移金属層が形成されていない比較例３に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＳｉ３Ｎ４で構成した本発明例８～１４および比較例２を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例８～１４においては、遷移金属層が形成されていない比較例２に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
セラミックス基板をＡｌ２Ｏ３で構成した本発明例１５，１６および比較例３を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例１５，１６においては、遷移金属層が形成されていない比較例３に比べて接合界面の強度が向上していることが確認される。
【0057】
ここで、本発明例１においては、図７に示すように、Ｃｕ相とＴｉＮ（活性金属化合物層）との間に、Ｆｅ相（遷移金属層）が形成されていることが観察される。
また、本発明例２においては、図８に示すように、Ａｇ相とＴｉＮ（活性金属化合物層）との間に、Ｆｅ相（遷移金属層）が形成されていることが観察される。また、図８においては、Ａｇ相とＦｅ相（遷移金属層）の間にＣｕ相が確認される。
また、本発明例２においては、図８に示すように、Ａｇ相とＴｉＮ（活性金属化合物層）との間に、Ｆｅ相（遷移金属層）が形成されていることが観察される。また、図８においては、Ａｇ相とＦｅ相（遷移金属層）の間にＣｕ相が確認される。
【0058】
（実施例２）
上述した実施例１と同様に、表３記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表３に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表４に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例２１～３０、比較例２１～２３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
上述した実施例１と同様に、表３記載のセラミックス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ）を準備した。なお、厚さは、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は０．６３５ｍｍ、Ｓｉ３Ｎ４は０．３２ｍｍとした。
また、回路層および金属層となる銅板として、無酸素銅からなり、厚さ０．２５ｍｍの３７ｍｍ×３７ｍｍの銅板を準備した。
そして、接合材として表３に示す各元素を、セラミックス基板と銅板との間に配設し、銅板／セラミックス基板／銅板の積層体を得た。
次に、表４に示す条件で銅板とセラミックス基板とを接合し、本発明例２１～３０、比較例２１～２３の絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を得た。
【0059】
得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）について、実施例１と同様に接合界面の観察を行った。評価結果を表４に示す。
また、得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、液槽にて－４０℃×５ｍｉｎ←→１５０℃×５ｍｉｎの条件で冷熱サイクルを１０００サイクルまで行った。その後、実施例１と同様に、表面切削試験を実施した。評価結果を表４に示す。
また、得られた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）に対して、液槽にて－４０℃×５ｍｉｎ←→１５０℃×５ｍｉｎの条件で冷熱サイクルを１０００サイクルまで行った。その後、実施例１と同様に、表面切削試験を実施した。評価結果を表４に示す。
【0060】
【表3】
【0061】
【表4】
【0062】
セラミックス基板をＡｌＮで構成した本発明例２１～２４および比較例２１を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２１～２４においては、遷移金属層が形成されていない比較例２１に比べて、冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。
【0063】
セラミックス基板をＳｉ３Ｎ４で構成した本発明例２５～２８および比較例２２を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２５～２８においては、遷移金属層が形成されていない比較例２２に比べて、冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。
【0064】
セラミックス基板をＡｌ２Ｏ３で構成した本発明例２９，３０および比較例２３を比較すると、遷移金属層が形成されている本発明例２９，３０においては、遷移金属層が形成されていない比較例２３に比べて冷熱サイクル負荷後の接合界面の強度が向上していることが確認される。
【0065】
以上の確認実験の結果から、本発明例によれば、厳しい冷熱サイクルを負荷した場合であっても、セラミックス部材と銅部材との接合性に優れ、冷熱サイクル信頼性に優れた絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）を提供可能であることが確認された。
【符号の説明】
【0066】
１０ 絶縁回路基板（銅／セラミックス接合体）
１１ セラミックス基板（セラミックス部材）
１２ 回路層（銅部材）
１３ 金属層（銅部材）
３１ 活性金属化合物層
３４ 遷移金属層
３６ Ｃｕ－Ａｇ層
３７ Ｃｕ相
３８ Ａｇ相
１１ セラミックス基板（セラミックス部材）
１２ 回路層（銅部材）
１３ 金属層（銅部材）
３１ 活性金属化合物層
３４ 遷移金属層
３６ Ｃｕ－Ａｇ層
３７ Ｃｕ相
３８ Ａｇ相
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
