JP2019009349A - 電気接続用部材、電気接続構造、および電気接続用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張に起因して電気接続部分に損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分において十分な接続強度で接続することが可能な電気接続用部材を提供する。【解決手段】この電気接続用部材１は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数がＣｕ層１２よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層１１とが少なくとも接合されたクラッド材１０を備える。クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４には、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側に位置する第２表面１４ｂとが形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、電気接続用部材、電気接続用部材を用いた電気接続構造、およびその電気接続用部材の製造方法に関する。

従来、一の接続対象部材と他の接続対象部材とを電気的に接続するための電気接続用部材が用いられたパワーモジュールが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、リードフレームと、リードフレーム上に配置された半導体チップと、リードフレームと半導体チップとを電気的に接続するアルミワイヤと、を備えるパワーモジュールが開示されている。このパワーモジュールでは、高さ位置の異なるリードフレームの半導体チップが載置される表面と半導体チップの上面とに対してアルミワイヤが超音波溶接されることによって、リードフレームと半導体チップとが電気的に接続されている。また、アルミワイヤによりリードフレームと半導体チップとが電気的に接続された状態で、半導体チップとアルミワイヤとは樹脂モールドされている。

特開２０１５−２３２１１号公報

しかしながら、上記特許文献１のパワーモジュールでは、通電時に発生する熱により、熱膨張係数が大きい金属（Ａｌ）製のアルミワイヤが膨張しようとする。ここで、アルミワイヤは、超音波溶接部分（電気接続部分）においてリードフレームまたは半導体チップ（接続対象部材）に固定されているとともに、樹脂モールドによって固定されているため、十分に熱膨張できずに、熱膨張が抑制されたことに起因する応力が超音波溶接部分に加えられると考えられる。この結果、超音波溶接部分に亀裂および剥離などの損傷が生じる虞があるという問題点があると考えられる。なお、この問題点は、パワーモジュールなどのように、高電流が流されることにより、高温になりやすい構造では特に問題となる。また、十分な接続強度を得るために、加圧してアルミワイヤとリードフレームまたは半導体チップとを接続する際に、高さ位置が異なることに起因して接続したい部分に圧力を均等に加えられずに、超音波溶接部分において不十分な接続強度で接続される場合があるという問題点もあると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、熱膨張に起因して電気接続部分に損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分において十分な接続強度で接続することが可能な電気接続用部材、その電気接続用部材を用いた電気接続構造、およびその電気接続用部材の製造方法を提供することである。

この発明の第１の局面による電気接続用部材は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を備え、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されている。なお、「Ｃｕ合金」とは、Ｃｕ（銅）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｆｅ合金」とは、Ｆｅ（鉄）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｎｉ材」とは、純Ｎｉ（ニッケル）あるいはＮｉを主成分として５０質量％以上含む合金材を意味する。

この発明の第１の局面による電気接続用部材は、上記のように、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を備える。これにより、電気接続用部材の通常の使用環境である室温から３００℃までの温度範囲において、熱膨張が大きいＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層の熱膨張を低熱膨張層によって抑制することができる。この結果、第１Ｃｕ層と低熱膨張層とを含むクラッド材の全体において、熱膨張を小さくすることができるので、電気接続用部材の電気接続部分に熱膨張に起因する応力が加えられるのを抑制することができる。したがって、熱応力に起因して電気接続部分に亀裂および剥離などの損傷が生じるのを抑制することができる。また、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とを形成する。これにより、電気接続用部材が電気的に接続する一の接続対象部材と他の接続対象部材との間に高さ位置の差（段差）が生じていたとしても、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に形成された段差部により、一の接続対象部材と他の接続対象部材との段差の少なくとも一部を吸収することができる。この結果、段差の影響を小さくすることができ、段差に起因して圧力を均等に加えられなくなるのを抑制することができるので、電気接続部分において電気接続用部材と一の接続対象部材（他の接続対象部材）とを十分な接続強度で接続することができる。これらの結果、熱膨張に起因して電気接続部分に損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分において十分な接続強度で接続することができる。したがって、高電流が流されることにより、高温になりやすいパワーモジュールなどに設けられる電気接続構造に、本発明の電気接続用部材を用いることは特に効果的である。

また、上記第１の局面による電気接続用部材では、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とを形成する。これにより、電気接続用部材の第１Ｃｕ層側に一の接続対象部材および他の接続対象部材を接続した場合に、電気（電流）は電気接続部分に近い第１Ｃｕ層を流れやすいので、電流の流れる第１Ｃｕ層が体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成されていることにより送電時の電力損失（電力ロス）を小さくすることができる。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、クラッド材の第１Ｃｕ層と反対側の表面は、段差部のない平坦面状に形成されている。この場合、かかる電気接続用部材は、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面が段差部の両側に隣接する２つの平坦面状の第１表面および第２表面を有する形態となり、クラッド材の第１Ｃｕ層側と反対側の表面が平坦面状の形態となる。このように構成すれば、電気接続用部材の第１Ｃｕ層側に一の接続対象部材および他の接続対象部材を接続する際に、平坦面状のクラッド材の第１Ｃｕ層と反対側の表面から容易に圧力を均等に加えることができる。これにより、電気接続部分において電気接続用部材と一の接続対象部材（他の接続対象部材）とをより十分な接続強度で接続することができる。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、クラッド材は、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に接合され、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層をさらに含む。また、好ましくは、クラッド材の第２Ｃｕ層側の表面は、段差部のない平坦面状に形成されている。この場合、かかる電気接続用部材は、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面が段差部の両側に隣接する２つの平坦面状の第１表面および第２表面を有する形態となり、クラッド材の第２Ｃｕ層側の表面が平坦面状の形態となる。このように構成すれば、クラッド材の製造時などにおいて、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層の延性が大きいことに起因してクラッド材が反るのを、第１Ｃｕ層と同様のＣｕまたはＣｕ合金から構成され、かつ、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に接合される第２Ｃｕ層により抑制することができる。また、体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層を設けることにより、電気接続用部材の体積抵抗率を効果的に低下させることができる。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、クラッド材の第２表面側は、段差部の延びる方向に沿って複数に分割されている。このように構成すれば、クラッド材の第２表面側において分割された複数の部分に段差部の延びる方向と交差する方向に突出する複数の電気接続部分が形成されるので、１個の電気接続用部材により、第１表面側に配置された１個の一の接続対象部材と、第２表面側に配置された複数の他の接続対象部材とを電気的に接続することができる。これにより、１個の電気接続用部材により第１表面側に配置された１個の他の接続対象部材と第２表面側に配置された複数の他の接続対象部材のうちの１個とを電気的に接続する場合と比べて、接続に要する電気接続用部材の個数を効果的に減少させることができる。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、低熱膨張層は、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下のＦｅ合金またはＮｉ材から構成されている。このように構成すれば、熱膨張が大きいＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層の熱膨張を、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下の低熱膨張層によって効果的に抑制することができる。これにより、電気接続部分に亀裂および剥離などの損傷が生じるのを効果的に抑制することができる。なお、低熱膨張層の室温から３００℃までの平均熱膨張係数が、１２×１０^-6／Ｋ以下、１０×１０^-6／Ｋ以下、８×１０^-6／Ｋ以下、６×１０^-6／Ｋ以下のように、より小さいと電気接続用部材の熱膨張の抑制効果が高まるので好ましい。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、第１表面および第２表面は、電気接続部分を有し、第１表面の電気接続部分または第２表面の電気接続部分の少なくとも一方には、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されるめっき層が形成されている。このように構成すれば、電気接続用部材と接続対象部材との接続にろう材などの金属材料からなる接続材を用いる場合において、めっき層により、接続材の濡れ性を向上させることができる。これにより、接続材により電気接続用部材と接続対象部材とを確実に接続することができる。

この場合、好ましくは、めっき層は、クラッド材の全面に形成されている。このように構成すれば、めっき層をクラッド材の表面の一部にのみ形成する場合と異なり、マスクを形成する必要がないので、めっき層を容易に形成することができる。また、第１表面および第２表面において電気接続部分を広範囲に確保することができるので、接続材により電気接続用部材と接続対象部材とを確実かつ容易に接続することができる。さらに、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金は、ＣｕおよびＣｒを含有しないＦｅ合金などと比べて耐食性に優れているので、めっき層により、クラッド材の耐食性を向上させることができる。

この発明の第２の局面による電気接続構造は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を含み、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成された、電気接続用部材と、第１表面または第２表面の電気接続部分において電気接続用部材と接続対象部材とを接続する接続材と、を備える。

この発明の第２の局面による電気接続構造では、上記第１の局面による電気接続用部材と同様に、熱膨張に起因して電気接続用部材と接続対象部材とが接続材を介して接続される部分である電気接続部分に損傷が生じるのが抑制され、かつ、電気接続部分において十分な接続強度で接続された電気接続構造を得ることができる。

この発明の第３の局面による電気接続用部材の製造方法は、圧延接合により、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を作製し、作製したクラッド材に対して塑性加工を行うことにより、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とを形成する。

この発明の第３の局面による電気接続用部材の製造方法では、上記第１の局面による電気接続用部材と同様の効果に加えて、クラッド材に対して塑性加工を行うことによって、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とを容易に形成することができる。なお、塑性加工としては、たとえば、プレスやロール圧下などの手段を用いることができる。

上記第３の局面による電気接続用部材の製造方法において、好ましくは、第１表面および第２表面を形成した後に、第１表面および第２表面を形成した際に流動した不要部分を切断して除去する。このように構成すれば、電気接続用部材における形状のばらつきを小さくすることができる。

上記第３の局面による電気接続用部材の製造方法において、好ましくは、第１表面および第２表面を形成した後に、クラッド材の第２表面側を、段差部の延びる方向に沿って複数に分割する。このように構成すれば、１個の電気接続用部材により第２表面側に配置された複数の一の接続対象部材のうちの１個と、第１表面側に配置された１個の他の接続対象部材とを電気的に接続する場合と比べて、接続に要する電気接続用部材の個数を効果的に減少させることができる。

上記第３の局面による電気接続用部材の製造方法において、好ましくは、圧延接合により、第１Ｃｕ層と、低熱膨張層と、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層とが接合されたクラッド材を作製する。このように構成すれば、クラッド材の製造時において、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層の延性が大きいことに起因してクラッド材が反るのを、第１Ｃｕ層と同様のＣｕまたはＣｕ合金から構成され、かつ、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に接合される第２Ｃｕ層により抑制することができる。また、体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層を設けることにより、電気接続用部材の体積抵抗率を効果的に低下させることができる。

本発明によれば、上記のように、熱膨張に起因して電気接続部分に損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分において十分な接続強度で接続することが可能な電気接続用部材、その電気接続用部材を用いた電気接続構造およびその電気接続用部材の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態による電気接続用部材を示した斜視図である。 図１の７００−７００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による電気接続構造を示した斜視図である。 図３の７１０−７１０線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による電気接続用部材の製造プロセスを説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態による電気接続用部材の製造プロセスのうち、プレス工程（プレス前）を説明するための模式断面図である。 本発明の第１実施形態による電気接続用部材の製造プロセスのうち、プレス工程（プレス後）を説明するための模式断面図である。 本発明の第１実施形態による電気接続用部材の製造プロセスのうち、トリミング工程を説明するための模式断面図である。 本発明の第１実施形態による電気接続用部材を用いた電気接続構造の製造プロセスを説明するための模式断面図である。 本発明の第２実施形態による電気接続用部材を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による電気接続用部材の製造プロセスのうち、エッチング工程を説明するための模式斜視図である。 本発明の第３実施形態による電気接続用部材を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態の変形例による電気接続用部材を示した断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例による電気接続用部材を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による電気接続用部材１の構造について説明する。

［電気接続用部材の構造］
本発明の第１実施形態による電気接続用部材１は、一の接続対象部材（たとえば、図３に示すリードフレーム２）と他の接続対象部材（たとえば、図３に示す半導体素子３）とを電気的に接続するための部材である。なお、電気接続用部材１の厚み方向（Ｚ方向）の最大長さ（最大厚み）は、通電量等に適するように設定可能で、たとえば０．０１ｍｍ〜２．０ｍｍであるものの、この最大厚みには限定されない。たとえば、パワーモジュールなど通電量が大きな用途に適用する場合は、電気接続用部材１の最大長さ（最大厚み）は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのが好ましい。

電気接続用部材１は、図１に示すように、板状のクラッド材１０から構成されている。クラッド材１０は、低熱膨張のＦｅ合金またはＮｉ材から構成された低熱膨張層１１と、低熱膨張層１１の厚み方向（Ｚ方向）の一方側（Ｚ１側）の一方表面１１ａに積層および接合されたＣｕ層１２と、低熱膨張層１１の厚み方向の他方側（Ｚ２側）の他方表面１１ｂに積層および接合されたＣｕ層１３との３層構造のクラッド材１０である。なお、Ｃｕ層１２およびＣｕ層１３は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されている。また、低熱膨張層１１とＣｕ層１２との界面Ｉａおよび低熱膨張層１１とＣｕ層１３との界面Ｉｂでは、互いの層を構成する元素が拡散して原子レベルで接合されている。なお、Ｃｕ層１２およびＣｕ層１３は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１Ｃｕ層」および「第２Ｃｕ層」の一例である。

低熱膨張層１１は、Ｃｕ層１２を構成するＣｕまたはＣｕ合金よりも室温から３００℃までの平均熱膨張係数が小さなＦｅ合金またはＮｉ材から構成されている。好ましくは、低熱膨張層１１は、室温（３０℃）から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下のＦｅ合金から構成されている。なお、ＣｕまたはＣｕ合金の一例としてのＣ１０２０（無酸素銅）における室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約１７×１０^-6／Ｋである。

なお、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下のＦｅ合金として、たとえば、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ合金、あるいはＪＩＳ規格に規定されるＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４など一部のフェライト系ステンレス鋼などが挙げられるものの、これらのＦｅ合金には限定されない。

ここで、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金としては、たとえば、２９質量％のＮｉ（ニッケル）、１７質量％のＣｏ（コバルト）、微量含有物、不可避不純物および残部Ｆｅからなる２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金などが挙げられる。なお、２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約５×１０^-6／Ｋである。

また、Ｎｉ−Ｆｅ合金としては、たとえば、３６質量％のＮｉ、微量含有物、不可避不純物および残部Ｆｅからなる３６合金および４２質量％のＮｉ、微量含有物、不可避不純物および残部Ｆｅからなる４２合金などが挙げられる。なお、３６合金の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約２×１０^-6／Ｋ以下である。

また、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金としては、たとえば、４２質量％のＮｉ、６質量％のＣｒ（クロム）、微量含有物、不可避不純物および残部Ｆｅを含有するＦｅ合金などが挙げられる。なお、上記組成のＦｅ合金の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約８×１０^-6／Ｋである。

また、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ合金としては、たとえば、２９質量％のＮｉ、４質量％以上１０質量％以下のＣｒ、１７質量％のＣｏ、微量含有物、不可避不純物および残部Ｆｅを含有するＦｅ合金などが挙げられる。なお、上記組成のＦｅ合金の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約６×１０^-6／Ｋである。

また、Ｆｅ合金として、一部のフェライト系ステンレス鋼が挙げられる。たとえば、室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、ＳＵＳ４１０において約１０×１０^-6／Ｋであり、ＳＵＳ４３０において約１１×１０^-6／Ｋであり、ＳＵＳ４４４において約１０×１０^-6／Ｋである。

また、Ｎｉ材としては、純Ｎｉ、および３０質量％のＣｕと残部Ｎｉとを含有するモネルメタルなどが挙げられる。なお、純Ｎｉの室温から３００℃までの平均熱膨張係数は約１３×１０^-6／Ｋであり、モネルメタルは約１２×１０^-6／Ｋである。

低熱膨張層１１のＦｅ合金またはＮｉ材は、電気接続用部材１の仕様等に合わせて適宜選択することが可能である。たとえば、低熱膨張層１１の耐食性を向上させたい場合には、低熱膨張層１１をＣｒを含有するＦｅ合金や純Ｎｉから構成するのがよい。また、たとえば、電気接続用部材１の熱膨張を十分に抑制させたい場合には、低熱膨張層１１を熱膨張係数が特に小さい２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金および３６合金などから構成するのがよい。

Ｃｕ層１２および１３は、電気伝導性の高いＣｕまたはＣｕ合金から構成されている。Ｃｕ層１２および１３を構成するＣｕとしては、ＪＩＳ Ｈ３１００に規定されたＣ１０２０（無酸素銅）、Ｃ１１００（タフピッチ銅）およびＣ１２２０（りん脱酸銅）などのＣ１０００系を用いることが可能である。また、Ｃｕ層１２および１３を構成するＣｕ合金としては、ＪＩＳ Ｈ３１００に規定されたＣ２０００系などを用いることが可能である。

これにより、電気接続用部材１に電流が流された際に、クラッド材１０の表層に位置するＣｕ層１２において主に電流が流れることによって、電気接続用部材１における電気伝導性が向上されている。

ここで、第１実施形態では、クラッド材１０のＣｕ層１２側（Ｚ１側）の表面１４には、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａと接続され、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側（Ｚ２側）に位置する第２表面１４ｂとが形成されている。つまり、クラッド材１０は、第１表面１４ａと第２表面１４ｂとのＺ方向の高さ位置が異なるように形成されている。なお、第１表面１４ａの高さ位置および第２表面１４ｂの高さ位置は、接続対象部材のＺ方向の大きさ等に基づいて適宜調整することが可能である。

また、クラッド材１０のＣｕ層１２とは反対側（Ｚ２側）の表面（クラッド材１０のＣｕ層１３側の表面）１６は、段差部が形成されておらず、略全面に亘って平坦面状に形成されている。この結果、第１表面１４ａ側（Ｘ１側）のクラッド材１０の厚みは、第２表面１４ｂ側（Ｘ２側）のクラッド材１０の厚みよりも大きい。また、第１表面１４ａ側のクラッド材１０のＺ方向の厚みに対する低熱膨張層１１、Ｃｕ層１２およびＣｕ層１３の厚みの比率（厚み比率）は、第２表面１４ｂ側のクラッド材１０のＺ方向の厚みに対する低熱膨張層１１、Ｃｕ層１２およびＣｕ層１３の厚みの比率（厚み比率）と略等しい。

段差部１５は、Ｙ方向に沿って延びるように形成されている。そして、クラッド材１０では、段差部１５において、Ｘ１側からＸ２側に向かって連続的にクラッド材１０の厚みが変化するように構成されている。この際、クラッド材１０の低熱膨張層１１、Ｃｕ層１２および１３も、段差部１５において、Ｘ１側からＸ２側に向かって連続的に厚みが変化するように構成されている。なお、段差部１５におけるＺ方向の変形量が大きいＣｕ層１２において、第１表面１４ａ側のＣｕ層１２と第２表面１４ｂ側のＣｕ層１２とが連続的に接続されているのが好ましい。つまり、Ｃｕ層１２が離断せず、Ｃｕ層１２に割れおよび穴などの欠陥が形成されていないことが好ましい。これにより、電気接続用部材１の電気伝導性が低下するのを抑制することが可能である。なお、Ｃｕ層１２の一部分（たとえば、Ｃｕ層１２の５０％未満）であれば、欠陥が許容されることがある。

また、クラッド材１０の反りを抑制するために、Ｃｕ層１２とＣｕ層１３とは、Ｚ方向において、低熱膨張層１１に対して同一の厚み比率であるのが好ましい。さらに、クラッド材１０の反りを抑制するために、Ｃｕ層１２とＣｕ層１３とは、延性が等しい同一の組成のＣｕまたはＣｕ合金からなるのが好ましい。

ここで、クラッド材１０の各層の厚み比率（低熱膨張層１１の厚みｔ１：Ｃｕ層１２の厚みｔ２：Ｃｕ層１３の厚みｔ３）としては、たとえば、１：１：１、１：２：１、１：３：１、１：８：１などが挙げられる。なお、各層の厚み比率はクラッド材１０における熱膨張量と体積抵抗率とのバランスを考慮して設定することが可能である。また、低熱膨張層１１の厚みｔ１は、クラッド材１０の厚みｔ４に対して２５％以上であるのが好ましい。なお、低熱膨張層１１の厚みｔ１がクラッド材１０の厚みｔ４に対して２５％である場合、厚み比率は、１．５：１：１．５になる。

ここで、低熱膨張層１１が３６合金から構成され、Ｃｕ層１２および１３が純Ｃｕ（室温から３００℃までの平均熱膨張係数：約１７×１０^-6／Ｋ、体積抵抗率：約１．７×１０^-8Ω・ｍ）から構成される場合を想定する。この際、厚み比率が１：１：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約１１×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約２．２×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：３：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約７×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約４．１×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：８：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約４×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約７．８×１０^-8Ω・ｍになる。

また、低熱膨張層１１が４２合金から構成され、Ｃｕ層１２および１３が純Ｃｕから構成される場合を想定する。この際、厚み比率が１：１：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約１２×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約２．５×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：２：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約９×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約４．１×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：８：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約６×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約７．７×１０^-8Ω・ｍになる。

また、低熱膨張層１１が２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ合金から構成され、Ｃｕ層１２および１３が純Ｃｕから構成される場合を想定する。この際、厚み比率が１：１：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約１０×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約２．５×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：２：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約６×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約４．１×１０^-8Ω・ｍになる。また、厚み比率が１：８：１である場合には、クラッド材１０の室温から３００℃までの平均熱膨張係数は、約３×１０^-6／Ｋになるとともに、クラッド材１０の体積抵抗率は、約７．８×１０^-8Ω・ｍになる。

［電気接続構造の構成］
次に、図３および図４を参照して、第１実施形態における電気接続用部材１を用いたパワーモジュール１００の一部である電気接続構造１００ａについて説明する。

電気接続用部材１は、たとえば、図３および図４に示すように、リードフレーム２と、スイッチング素子などの半導体素子３とが接続されたパワーモジュール１００の一部である電気接続構造１００ａに用いられる。電気接続用部材１は、図１および図２に示す状態から、Ｃｕ層１２側の表面１４が下方（Ｚ２側）にＣｕ層１３側の表面１６が上方（Ｚ１側）に位置するように反転した状態で、リードフレーム２の上面（Ｚ１側の面）および半導体素子３の上面に配置されている。なお、リードフレーム２および半導体素子３は、特許請求の範囲の「接続対象部材」の一例である。

リードフレーム２は、半導体素子３が上面に配置される第１部分２ａと、半導体素子３が配置されない第２部分２ｂとに分割されている。ここで、電気接続用部材１の段差部１５は、半導体素子３の厚み（Ｚ方向の長さ）と略等しいＺ方向の長さを有するように形成されているのが好ましい。

そして、電気接続構造１００ａでは、電気接続用部材１がリードフレーム２および半導体素子３と接続材４を介して接続されていることによって、リードフレーム２と半導体素子３とが電気接続用部材１を介して電気的に接続されている。具体的には、電気接続用部材１の第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１において、電気接続用部材１とリードフレーム２とが接続材４を介して接続されている。また、電気接続用部材１の第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２において、電気接続用部材１と半導体素子３とが接続材４を介して接続されている。

ここで、電気接続用部材１の段差部１５により、リードフレーム２の上面と半導体素子３の上面とのＺ方向の高さ位置の違い（段差）が吸収されることによって、高さ位置の違いの影響を略なくすことが可能である。

また、接続材４は、酸化銀マイクロ粒子および還元剤（たとえば、トリエチレングリコール）を含む接続材ペースト１０４（図９参照）が熱処理により還元された、Ａｇ（銀）から構成されている。ここで、接続材４は、Ａｇの融点（約９６０℃）までは略溶融しないので、パワーモジュール１００の使用時に、パワーモジュール１００がたとえ２００℃程度の高温になったとしても、電気接続用部材１とリードフレーム２または半導体素子３との接続を確実に確保することが可能である。この結果、電気接続構造１００ａにおける高温環境下での機械的強度が向上される。

接続材４は、たとえばナノオーダの厚みの層状に形成されている。なお、図４では、接続材４の層の厚み（Ｚ方向の長さ）を誇張して記載している。

また、電気接続構造１００ａは、樹脂モールドされていてもよい。これにより、電気接続構造１００ａを安定的に維持することが可能である。

［電気接続用部材の製造方法］
次に、図１、図２および図５〜図７を参照して、第１実施形態における電気接続用部材１の製造方法について説明する。

まず、図５に示すように、ＣｕまたはＣｕ基合金から構成された帯状（板状）のＣｕ材１１２および１１３と、Ｃｕ材１１２を構成するＣｕまたはＣｕ合金よりも室温から３００℃までの平均熱膨張係数が小さなＦｅ合金またはＮｉ材から構成された低熱膨張鋼材１１１とを準備する。なお、低熱膨張鋼材１１１、Ｃｕ材１１２および１１３の幅方向（Ｙ方向）の長さは略等しい。そして、低熱膨張鋼材１１１のＺ１側の一方表面にＣｕ材１１２を配置（積層）するとともに、低熱膨張鋼材１１１のＺ２側の他方表面にＣｕ材１１３を配置（積層）しながら、圧延ローラ２０１により連続的に圧延接合を行う（圧延工程）。なお、圧延工程の途中、必要に応じて中間焼鈍を行うことができる。

これにより、Ｃｕ層１２と、低熱膨張層１１と、Ｃｕ層１３とがこの順で積層された帯状で、かつ、３層構造のクラッド材１１０が作製される。この際、同様の延性を有するＣｕ層１２とＣｕ層１３とが低熱膨張層１１を挟み込むように配置されていることによって、クラッド材１１０がＣｕ層１２側またはＣｕ層１３側に反るのを抑制することが可能である。

そして、帯状のクラッド材１１０に対して焼鈍炉２０２において連続的に熱処理を行うことによって、連続的に拡散焼鈍を行う（拡散焼鈍工程）。これにより、低熱膨張層１１とＣｕ層１２とが原子レベルで拡散接合されるとともに、低熱膨張層１１とＣｕ層１３とが原子レベルで拡散接合された、帯状のクラッド材１１０ａが作製される。なお、帯状のクラッド材１１０ａを、電気接続用部材１と幅方向（Ｙ方向、図１参照）の長さが等しくなるように作製してもよいし、電気接続用部材１の幅方向の長さの整数倍などの幅広の大きさになるように作製してもよい。たとえば、帯状のクラッド材１１０ａを整数倍などの幅広の大きさになるように作製する場合、作製されたクラッド材１１０ａに対して電気接続用部材１の幅方向の長さでスリット加工を行えばよい。

そして、帯状のクラッド材１１０ａが搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さになるように切断される（切断工程）。これにより、複数の個片状のクラッド材１１０ｂが作製される。

ここで、第１実施形態の製造方法では、図６に示すように、複数の個片状のクラッド材１１０ｂの各々に対して、たとえばプレスにより塑性加工を行う（プレス工程）。具体的には、プレス機２０４は、上型２０５と、下型２０６と有している。上型２０５の下面（Ｚ２側の面）は、上方（Ｚ１方向）に向かって窪む凹部２０５ａを有している。凹部２０５ａには、第１表面１４ａ（図２参照）に対応する第１内底面２０５ｂと、第１内底面２０５ｂよりも下方に位置し、第２表面１４ｂ（図２参照）に対応する第２内底面２０５ｃと、第１内底面２０５ｂと第２内底面２０５ｃとを接続する段差部２０５ｄとが形成されている。なお、段差部２０５ｄの大きさは、接続対象部材間の段差（リードフレーム２および半導体素子３間の段差）を考慮して適宜設定されるものの、段差部２０５ｄの傾斜が緩やかであるほど、第１表面１４ａ側のＣｕ層１２と第２表面１４ｂ側のＣｕ層１３とが離断され難くなる。

また、下型２０６の上面（Ｚ１側の面）は、下方（Ｚ２方向）に向かって窪む凹部２０６ａを有している。なお、凹部２０６ａは、クラッド材１１０ｂを嵌め込むことが可能なように、クラッド材１１０ｂのＸ方向の長さよりも若干大きくなるように構成されている。また、凹部２０６ａの内底面２０６ｂは、上型２０５の凹部２０５ａとは異なり、平坦面状に形成されている。

また、上型２０５が最下点に位置した状態（図７参照）において、上型２０５における凹部２０５ａの第１内底面２０５ｂと下型２０６の内底面２０６ｂとの離間距離Ｌが略クラッド材１１０ｂの厚みと略等しくなるように、プレス機２０４は構成されている。

そして、Ｃｕ層１２側の表面１４が上方に位置するようにクラッド材１１０ｂを下型２０６の凹部２０６ａに配置した状態で、上型２０５を最下点まで押圧しつつ移動させる。これにより、図７に示すように、クラッド材１１０ｂの第２内底面２０５ｃおよび段差部２０５ｄに対向する部分が押しつぶされる。この結果、Ｃｕ層１２側（Ｚ１側）の表面１４に、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側（Ｚ２側）に位置する第２表面１４ｂとが形成されたクラッド材１１０ｃが作製される。また、Ｃｕ層１２とは反対側（Ｚ２側）の表面１６は、凹部２０６ａの内底面２０６ｂにより平坦面状に形成される。

なお、プレス工程において、上型２０５と下型２０６との隙間等に低熱膨張層１１、Ｃｕ層１２およびＣｕ層１３の一部が流動することによって、余肉（不要部分の一例）として形成される場合がある。そこで、たとえば、図８に示すように、レーザトリミング装置２０７を用いて、レーザ光により余肉を除去する（トリミング工程）。これにより、図１および図２に示す電気接続用部材１が作製される。

［電気接続構造の作製方法］
次に、図１〜図４および図９を参照して、第１実施形態における電気接続用部材１を用いたパワーモジュール１００の電気接続構造１００ａの作製方法について説明する。

まず、図１および図２に示す電気接続用部材１と、半導体素子３が配置されたリードフレーム２とを準備する。そして、電気接続用部材１とリードフレーム２とを加熱炉２０８内の載置台２０８ａに配置する。その際、電気接続用部材１を、図１および図２に示す状態から、Ｃｕ層１２側の表面１４が下方（Ｚ２側）にＣｕ層１３側の表面１６が上方（Ｚ１側）に位置するように反転した状態で、リードフレーム２の上面（Ｚ１側の面）および半導体素子３の上面に配置する。その際、第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１とリードフレーム２の上面との間に、接続材ペースト１０４を配置するとともに、第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２と半導体素子３の上面との間に、接続材ペースト１０４を配置する。なお、接続材ペースト１０４は、酸化銀マイクロ粒子および還元剤（たとえば、トリエチレングリコール）を含んでいる。

そして、電気接続用部材１の平坦面状の表面１６を押圧部材２０９により上方から押圧しながら加熱炉２０８内の温度を２５０℃にすることによって、電気接続用部材１に対して熱処理を行う。この際、加熱炉２０８内は、還元雰囲気（たとえば、水素雰囲気）または、非酸化雰囲気（たとえば、不活性ガス雰囲気または窒素雰囲気）であるのが好ましいものの、大気であってもよい。これにより、接続材ペースト１０４の還元剤により酸化銀マイクロ粒子の酸化銀が還元されてＡｇが生成される。そして、生成されたたとえばナノオーダの厚みのＡｇの層が、第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１とリードフレーム２の上面とを接続するとともに、第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２と半導体素子３の上面とを接続する。なお、この際、平坦面状の表面１６が押圧部材２０９により押圧されることによって、電気接続部分Ｅ１およびＥ２のＡｇの層（接続材４）に均等な圧力が印加される。その結果、第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１とリードフレーム２の上面とが十分な接続強度により接続されるとともに、第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２と半導体素子３の上面とが十分な接続強度により接続される。これにより、図３および図４に示すパワーモジュール１００の電気接続構造１００ａが作製される。その後、パワーモジュール１００の電気接続構造１００ａ部分に樹脂モールドを行ってもよい。

作製されたパワーモジュール１００の電気接続構造１００ａでは、パワーモジュール１００の使用時にパワーモジュール１００がたとえ２００℃程度の高温になったとしても、電気接続用部材１での熱膨張が抑制される。この結果、電気接続部分Ｅ１およびＥ２において、電気接続用部材１と、リードフレーム２または半導体素子３と、接続材４とに亀裂および剥離などの損傷が生じるのを抑制することが可能である。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、電気接続用部材１が、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数がＣｕ層１２よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層１１と、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１３とが接合されたクラッド材１０を備える。これにより、電気接続用部材１の通常の使用環境である室温から３００℃までの温度範囲において、熱膨張が大きいＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２および１３の熱膨張を低熱膨張層１１によって抑制することができる。この結果、Ｃｕ層１２および１３と低熱膨張層１１とを含むクラッド材１０の全体において、熱膨張を小さくすることができるので、電気接続用部材１の電気接続部分Ｅ１およびＥ２に熱膨張に起因する応力が加えられるのを抑制することができる。したがって、熱応力に起因して電気接続部分Ｅ１およびＥ２（接続材４）に亀裂および剥離などの損傷が生じるのを抑制することができる。また、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４に、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側に位置する第２表面１４ｂとを形成する。これにより、電気接続用部材１が電気的に接続するリードフレーム２と半導体素子３との間に高さ位置の差（段差）が生じていたとしても、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面に形成された段差部１５により、リードフレーム２と半導体素子３との段差を吸収することができる。この結果、段差の影響を小さくすることができ、段差に起因して圧力を均等に加えられなくなるのを抑制することができるので、電気接続部分Ｅ１およびＥ２において電気接続用部材１とリードフレーム２（半導体素子３）とを十分な接続強度で接続することができる。これらの結果、熱膨張に起因して電気接続用部材１とリードフレーム２（半導体素子３）とが接続材４を介して接続される部分である電気接続部分Ｅ１（Ｅ２）に損傷が生じるのが抑制しつつ、電気接続部分Ｅ１（Ｅ２）において十分な接続強度で接続することができる。したがって、高電流が流されることにより、高温になりやすいパワーモジュール１００に設けられる電気接続構造１００ａに、第１実施形態の電気接続用部材１を用いることは特に効果的である。また、クラッド材１０の製造時などにおいて、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２の延性が大きいことに起因してクラッド材１０が反るのを、Ｃｕ層１２と同様のＣｕまたはＣｕ合金から構成され、かつ、低熱膨張層１１のＣｕ層１２とは反対側（Ｚ２側）に接合されるＣｕ層１３により抑制することができる。また、体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１３を設けることにより、電気接続用部材１の体積抵抗率を効果的に低下させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４に、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側に位置する第２表面１４ｂとを形成する。これにより、電気接続用部材１のＣｕ層１２側にリードフレーム２および半導体素子３を接続することにより、電気（電流）は電気接続部分Ｅ１およびＥ２に近いＣｕ層１２を流れやすいので、十分な接続強度で接続されつつ、電流の流れるＣｕ層１２が体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成されていることにより送電時の電力損失（電力ロス）を小さくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、クラッド材１０のＣｕ層１２と反対側の表面１６は、段差部が形成されておらず平坦面状に形成されている。これにより、電気接続用部材１のＣｕ層１２側にリードフレーム２および半導体素子３を接続する際に、平坦面状のＣｕ層１２と反対側の表面１６から容易に圧力を均等に加えることができる。この結果、電気接続部分Ｅ１（Ｅ２）において電気接続用部材１とリードフレーム２（半導体素子３）とをより十分な接続強度で接続することができる。

また、第１実施形態では、好ましくは、低熱膨張層１１は、室温（３０℃）から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下のＦｅ合金またはＮｉ材から構成されている。このように構成すれば、熱膨張が大きいＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２（１３）の熱膨張を、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下の低熱膨張層１１によって効果的に抑制することができる。これにより、電気接続部分Ｅ１（Ｅ２）に亀裂および剥離などの損傷が生じるのを効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態の製造方法では、上記のように、個片状のクラッド材１１０ｂの各々に対して、たとえばプレスにより塑性加工を行う。これにより、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４に、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側に位置する第２表面１４ｂとを容易に形成することができる。

（第２実施形態）
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の電気接続用部材１とは異なり、電気接続用部材３０１の一部を複数に分割した場合について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すことによって説明を省略する。

本発明の第２実施形態の電気接続用部材３０１では、図１０に示すように、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側は、段差部１５の延びるＹ方向に沿って複数（３個）に分割されている。具体的には、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側には、段差部１５の近傍からクラッド材１０のＸ２側の端部までＸ方向に延びる２個の切欠き３１８ａおよび３１８ｂが形成されている。この切欠き３１８ａおよび３１８ｂは、段差部１５の延びるＹ方向に所定の距離を隔てて形成されている。この結果、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側は、段差部１５の延びるＹ方向に沿って複数に分割されている。したがって、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側には、Ｘ方向に突出する３個の電気接続部分Ｅ２ａ、Ｅ２ｂおよびＥ２ｃを設けることが可能である。これにより、第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１に配置された１個の一の接続対象部材（リードフレーム２、図３参照）と、第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２ａ、Ｅ２ｂおよびＥ２ｃにそれぞれ配置された３個の他の接続対象部材（半導体素子３、図３参照）とを１個の電気接続用部材３０１により電気的に接続することが可能である。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。

次に、図１０および図１１を参照して、第２実施形態における電気接続用部材３０１の製造方法について説明する。なお、プレス工程までは、上記第１実施形態の製造方法と同一であるので、説明を省略する。

第２実施形態における電気接続用部材３０１の製造方法では、プレス工程後のクラッド材３０１ａに対して、たとえばレーザエッチング処理を行うことにより、２個の切欠き３１８ａおよび３１８ｂを形成する（エッチング工程）。具体的には、クラッド材３０１ａにおける２個の切欠き３１８ａおよび３１８ｂに対応する部分を、レーザエッチング装置３０７を用いてエッチングして除去する。これにより、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側に、段差部１５の近傍からクラッド材１０のＸ２側の端部までＸ方向に延びる２個の切欠き３１８ａおよび３１８ｂが形成される。この結果、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側は、段差部１５の延びるＹ方向に沿って複数（３個）に分割される。その後、上記第１実施形態の製造方法と同様にトリミング工程を行うことによって、図１０に示す電気接続用部材３０１が作製される。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、電気接続用部材３０１が、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数がＣｕ層１２よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層１１と、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１３とが接合されたクラッド材１０を備える。これにより、第１実施形態と同様に、熱膨張に起因して電気接続部分Ｅ１およびＥ２ａ〜Ｅ２ｃに損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分Ｅ１およびＥ２ａ〜Ｅ２ｃにおいて十分な接続強度で接続することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側は、段差部１５の延びるＹ方向に沿って複数（３個）に分割されている。これにより、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側において分割された複数の部分に段差部１５の延びるＹ方向と交差するＸ方向に突出する複数の電気接続部分Ｅ１〜Ｅ３が形成されるので、１個の電気接続用部材３０１により、第１表面１４ａ側に配置された１個の一の接続対象部材と、第２表面１４ｂ側に配置された複数の他の接続対象部材とを電気的に接続することができる。この結果、１個の電気接続用部材３０１により第１表面１４ａ側に配置された１個の一の接続対象部材と第２表面１４ｂ側に配置された複数の他の接続対象部材のうちの１個とを電気的に接続する場合と比べて、接続に要する電気接続用部材３０１の個数を効果的に減少させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

（第３実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態の電気接続用部材１の電気接続部分Ｅ１およびＥ２に、それぞれ、めっき層４１７ａおよび４１７ｂをさらに設けた場合について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すことによって説明を省略する。

本発明の第３実施形態の電気接続用部材４０１では、図１２に示すように、クラッド材１０の第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１および第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２には、それぞれ、めっき層４１７ａおよび４１７ｂが形成されている。このめっき層４１７ａおよび４１７ｂは、金属材料から構成される接続材（たとえば接続材４、図４参照）の濡れ性を向上させるために設けられている。

具体的には、めっき層４１７ａおよび４１７ｂは、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されている。なお、Ａｇから構成されるめっき層４１７ａおよび４１７ｂとしては、たとえば、無光沢銀めっき処理によるＡｇめっき層が挙げられる。また、Ａｇ合金から構成されるめっき層４１７ａおよび４１７ｂとしては、たとえば、光沢銀メッキ処理によるＡｇ合金めっき層および電解めっき処理によるＣｕを含むＡｇ合金めっき層などが挙げられる。また、Ｎｉから構成されるめっき層４１７ａおよび４１７ｂとしては、たとえば、電解めっき処理によるＮｉめっき層が挙げられる。また、Ｎｉ合金から構成されるめっき層４１７ａおよび４１７ｂとしては、たとえば、無電解めっき処理によるＮｉ−Ｐ合金めっき層が挙げられる。

なお、めっき層４１７ａおよび４１７ｂの厚みは、接続材の濡れ性を向上させることが可能な最低限度の厚み、たとえば、下地（Ｃｕ層１２）の影響を受けにくくなる５μｍ以上の厚みで、製造コストを抑制するために１０μｍ以下の厚みであるのが好ましい。これにより、めっき層４１７ａおよび４１７ｂを短時間で形成することができるとともに、めっき層４１７ａおよび４１７ｂを構成する材料の消費量を低減することが可能である。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。また、第３実施形態の電気接続用部材４０１は、上記第１実施形態の製造方法で作製された電気接続用部材１に対して、所定のめっき処理を行うことにより作製することが可能である。なお、めっき処理の際、めっき層４１７ａおよび４１７ｂを形成しない部分にマスクを形成する必要がある。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、電気接続用部材４０１が、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１２と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数がＣｕ層１２よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層１１と、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されるＣｕ層１３とが接合されたクラッド材１０を備える。これにより、第１実施形態と同様に、熱膨張に起因して電気接続部分Ｅ１およびＥ２に損傷が生じるのを抑制しつつ、電気接続部分Ｅ１およびＥ２において十分な接続強度で接続することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、クラッド材１０の第１表面１４ａの電気接続部分Ｅ１および第２表面１４ｂの電気接続部分Ｅ２には、それぞれ、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されるめっき層４１７ａおよび４１７ｂが形成されている。これにより、電気接続用部材４０１と接続対象部材との接続にろう材などの金属材料からなる接続材を用いる場合において、めっき層４１７ａおよび４１７ｂにより、接続材の濡れ性を向上させることができる。この結果、接続材により電気接続用部材４０１と接続対象部材とを確実に接続することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

（第３実施形態の変形例）
次に、図１３を参照して、本発明の第３実施形態の変形例について説明する。この第３実施形態の変形例では、上記第３実施形態の電気接続用部材４０１と異なり、クラッド材１０の表面の全面に亘ってめっき層５１７を設けた場合について説明する。なお、上記第３実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すことによって説明を省略する。

本発明の第３実施形態の変形例の電気接続用部材５０１では、図１３に示すように、クラッド材１０の表面の全面に、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されためっき層５１７が形成されている。つまり、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４だけでなく、Ｃｕ層１２とは反対側の表面１６およびクラッド材１０の側面にもめっき層５１７が形成されている。この結果、第１表面１４ａの全面を電気接続部分として好適に用いることが可能になるとともに、第２表面１４ｂの全面を電気接続部分として好適に用いることが可能になる。

なお、第３実施形態の変形例のその他の構成は、上記第３実施形態の構成と同様である。また、第３実施形態の変形例の電気接続用部材５０１は、マスクを形成せずにめっき層５１７を形成する点を除いて、上記第３実施形態の製造方法と同様である。

（第３実施形態の変形例の効果）
第３実施形態の変形例では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態の変形例では、上記のように、めっき層５１７は、クラッド材１０の全面に形成されている。これにより、めっき層をクラッド材１０の表面の一部にのみ形成する場合と異なり、マスクを形成する必要がないので、めっき層５１７を容易に形成することができる。また、第１表面１４ａおよび第２表面１４ｂにおいてそれぞれ電気接続部分Ｅ１およびＥ２を広範囲に確保することができるので、接続材により電気接続用部材５０１と接続対象部材とを確実かつ容易に接続することができる。さらに、ＣｕおよびＣｒを含有しないＦｅ合金などと比べて耐食性に優れているＡｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金を用いためっき層５１７により、クラッド材１０の耐食性を向上させることができる。なお、第３実施形態の変形例のその他の効果は、上記第３実施形態の効果と同様である。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、クラッド材１０がＣｕ層１２、低熱膨張層１１およびＣｕ層１３がこの順に積層された状態で接合された３層構造を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド材は２層構造または４層構造以上を有するクラッド材であってもよい。たとえば、図１４に示す第１実施形態の変形例のように、クラッド材６１０を、ＣｕまたはＣｕ合金から構成されたＣｕ層１２と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層６１１とが接合された２層構造を有するクラッド材６１０から構成してもよい。この場合、低熱膨張層６１１のＣｕ層１２側（Ｚ１側）に段差部１５を形成して、電気接続部分Ｅ１およびＥ２（図１参照）をそれぞれ含む第１表面１４ａおよび第２表面１４ｂを設ける。なお、低熱膨張層６１１のＣｕ層１２とは反対側（Ｚ２側）の表面６１６は、平坦面状であるのが好ましい。これにより、上記第１〜第３実施形態と異なり熱膨張しやすい第２Ｃｕ層を設けないので、熱膨張に起因して電気接続部分に損傷が生じるのをより確実に抑制することが可能であると考えられる。

また、上記第１実施形態では、帯状のクラッド材１１０ａを搬送方向に所定の長さになるように切断した後に、たとえばプレスにより塑性加工を行うことによって、第１表面１４ａ、第２表面１４ｂおよび段差部１５が形成されたクラッド材１０を作製した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえばプレスにより塑性加工を行って第１表面、第２表面および段差部が形成された帯状のクラッド材を作製した後に、帯状のクラッド材を搬送方向に所定の長さになるように切断してもよい。これにより、連続的に電気接続用部材を作製することが可能である。この場合、トリミング工程は、プレス工程の後で、かつ、切断工程の前に行うのが好ましい。また、上記第２実施形態においても同様に、たとえばプレスにより塑性加工を行って第１表面、第２表面および段差部が形成された帯状のクラッド材を作製した後に、帯状のクラッド材を搬送方向に所定の長さになるように切断してもよい。この場合、切欠きが形成されるエッチング工程は、プレス工程の後で、かつ、切断工程の前（エッチング工程の前）に行われる。

また、上記第１実施形態では、個片状のクラッド材１１０ｂの各々に対して、たとえばプレスにより塑性加工を行うことにより、クラッド材１０のＣｕ層１２側の表面１４に、第１表面１４ａと、段差部１５を介して第１表面１４ａに接続し、第１表面１４ａよりも低熱膨張層１１側に位置する第２表面１４ｂとを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プレス以外の方法により塑性加工を行って、第１表面、第２表面および段差部を形成してもよい。たとえば、クラッド材の第２表面に対応する部分にのみ圧延ロールを用いて圧力を加えることによって厚みを小さくする、いわゆるロール圧下により塑性加工を行うことによって、第１表面、第２表面および段差部を形成してもよい。

また、上記第１実施形態では、レーザトリミング装置２０７を用いて、レーザ光により余肉を除去する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ光以外の方法により、余肉を除去してもよい。たとえば、プレストリミング装置を用いてプレスを行うことによって余肉を除去してもよいし、所定の距離隔てて配置された複数のカッタの間を通過させて、カッタの間以外の部分の除去すること（いわゆる、スリット加工）によって、余肉を除去してもよい。また、プレス工程後のクラッド材の状況および用途などによっては、余肉を除去しなくてもよい。

また、上記第２実施形態では、プレス工程後のクラッド材３０１ａに対して、レーザエッチング処理を行うことにより、２個の切欠き３１８ａおよび３１８ｂを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザエッチング処理以外の処理方法により切欠きを形成してもよい。たとえば、クラッド材の切欠きに対応する部分をプレス機により打抜くことによって、切欠きを形成してもよい。

また、上記第２実施形態では、クラッド材１０の第２表面１４ｂ側を、段差部１５の延びるＹ方向に沿って３個に分割した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド材の第２表面側を２個または４個以上に分割してもよい。

また、上記第２実施形態では、レーザエッチング処理を行った後にトリミング処理を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トリミング処理を行った後に、レーザエッチング処理を行ってもよい。

また、上記第１実施形態では、酸化銀マイクロ粒子および還元剤を含む接続材ペースト１０４が熱処理により還元された、Ａｇ（銀）から構成された接続材４を用いて、電気接続用部材１と接続対象部材（リードフレーム２および半導体素子３）とを接続する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、導電性を有していれば接続材の材質は特に限定されない。たとえば、接続材として、半田などの金属材料または導電性を有する接着剤などを用いてもよい。また、レーザ溶接または超音波溶接などにより、電気接続用部材と接続対象部材とを接続してもよい。この場合、電気接続用部材の電気接続部分に第３実施形態のめっき層を形成することにより、該めっき層およびその近傍が溶接熱で溶融することで接続材となるので、電気接続用部材と接続対象部材とを容易に接続することが可能である。

また、上記第１〜第３実施形態では、クラッド材１０のＣｕ層１２（第１Ｃｕ層）とは反対側の表面１６を平坦面状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クラッド材の第１Ｃｕ層とは反対側の表面を平坦面状に形成しなくてもよい。

１、３０１、４０１、５０１、６０１ 電気接続用部材
２ リードフレーム（接続対象部材）
３ 半導体素子（接続対象部材）
１０、１１０、６１０ クラッド材
１１、６１１ 低熱膨張層
１２ Ｃｕ層（第１Ｃｕ層）
１３ Ｃｕ層（第２Ｃｕ層）
１４ 表面（第１Ｃｕ層側の表面）
１４ａ 第１表面
１４ｂ 第２表面
１５ 段差部
１６、６１６ 表面（第１Ｃｕ層とは反対側の表面）
１００ａ 電気接続構造
４１７ａ、４１７ｂ、５１７ めっき層

この発明の第１の局面による電気接続用部材は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を備え、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されており、第１表面および第２表面は、電気接続部分を有し、第１表面側の第１Ｃｕ層の厚みは、第２表面側の第１Ｃｕ層よりも大きい。なお、「Ｃｕ合金」とは、Ｃｕ（銅）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｆｅ合金」とは、Ｆｅ（鉄）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｎｉ材」とは、純Ｎｉ（ニッケル）あるいはＮｉを主成分として５０質量％以上含む合金材を意味する。

上記第１の局面による電気接続用部材において、好ましくは、第１表面の電気接続部分または第２表面の電気接続部分の少なくとも一方には、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されるめっき層が形成されている。このように構成すれば、電気接続用部材と接続対象部材との接続にろう材などの金属材料からなる接続材を用いる場合において、めっき層により、接続材の濡れ性を向上させることができる。これにより、接続材により電気接続用部材と接続対象部材とを確実に接続することができる。

この発明の第２の局面による電気接続構造は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を含み、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されており、第１表面および第２表面は、電気接続部分を有し、第１表面側の第１Ｃｕ層の厚みは、第２表面側の第１Ｃｕ層よりも大きい、電気接続用部材と、第１表面および第２表面の電気接続部分において電気接続用部材と接続対象部材とを接続する接続材と、を備える。

この発明の第３の局面による電気接続用部材の製造方法は、圧延接合により、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を作製し、圧延接合によるクラッド材の作製後に、作製したクラッド材に対して塑性加工を行うことにより、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とを形成する。

この発明の第１の局面による電気接続用部材は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層と、前記低熱膨張層の前記第１Ｃｕ層とは反対側に配置され、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層とがこの順に接合されたクラッド材を備え、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されており、第１表面および第２表面は、電気接続部分を有し、第１表面側のクラッド材の厚みは、第２表面側のクラッド材の厚みよりも大きく、第１表面側のクラッド材の厚みに対する低熱膨張層、第１Ｃｕ層および第２Ｃｕ層の厚みの比率は、第２表面側の前記クラッド材の厚みに対する低熱膨張層、第１Ｃｕ層および第２Ｃｕ層の厚みの比率と略等しい、なお、「Ｃｕ合金」とは、Ｃｕ（銅）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｆｅ合金」とは、Ｆｅ（鉄）を主成分として５０質量％以上含む合金を意味し、「Ｎｉ材」とは、純Ｎｉ（ニッケル）あるいはＮｉを主成分として５０質量％以上含む合金材を意味する。

上記第１の局面による電気接続用部材において、クラッド材は、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に接合され、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層をさらに含む。また、クラッド材の第２Ｃｕ層側の表面は、段差部のない平坦面状に形成されている。この場合、かかる電気接続用部材は、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面が段差部の両側に隣接する２つの平坦面状の第１表面および第２表面を有する形態となり、クラッド材の第２Ｃｕ層側の表面が平坦面状の形態となる。このように構成すれば、クラッド材の製造時などにおいて、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層の延性が大きいことに起因してクラッド材が反るのを、第１Ｃｕ層と同様のＣｕまたはＣｕ合金から構成され、かつ、低熱膨張層の第１Ｃｕ層とは反対側に接合される第２Ｃｕ層により抑制することができる。また、体積抵抗率の低いＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層を設けることにより、電気接続用部材の体積抵抗率を効果的に低下させることができる。

この発明の第２の局面による電気接続構造は、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層と、前記低熱膨張層の前記第１Ｃｕ層とは反対側に配置され、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層とがこの順に接合されたクラッド材を含み、クラッド材の第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して第１表面に接続し、第１表面よりも低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されており、第１表面および第２表面は、電気接続部分を有し、第１表面側のクラッド材の厚みは、第２表面側のクラッド材の厚みよりも大きく、第１表面側のクラッド材の厚みに対する低熱膨張層、第１Ｃｕ層および第２Ｃｕ層の厚みの比率は、第２表面側のクラッド材の厚みに対する低熱膨張層、第１Ｃｕ層および第２Ｃｕ層の厚みの比率と略等しい電気接続用部材と、第１表面および第２表面の電気接続部分において電気接続用部材と接続対象部材とを接続する接続材と、を備える。

Claims (12)

1. ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、
   室温から３００℃までの平均熱膨張係数が前記第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を備え、
   前記クラッド材の前記第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して前記第１表面に接続し、前記第１表面よりも前記低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成されている、電気接続用部材。
2. 前記クラッド材の前記第１Ｃｕ層と反対側の表面は、段差部のない平坦面状に形成されている、請求項１に記載の電気接続用部材。
3. 前記クラッド材は、前記低熱膨張層の前記第１Ｃｕ層とは反対側に接合され、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層をさらに含む、請求項１または２に記載の電気接続用部材。
4. 前記クラッド材の前記第２表面側は、前記段差部の延びる方向に沿って複数に分割されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気接続用部材。
5. 前記低熱膨張層は、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が１５×１０^-6／Ｋ以下のＦｅ合金またはＮｉ材から構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気接続用部材。
6. 前記第１表面および前記第２表面は、電気接続部分を有し、
   前記第１表面の前記電気接続部分または前記第２表面の前記電気接続部分の少なくとも一方には、Ａｇ、Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金から構成されるめっき層が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気接続用部材。
7. 前記めっき層は、前記クラッド材の全面に形成されている、請求項６に記載の電気接続用部材。
8. ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が前記第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を含み、前記クラッド材の前記第１Ｃｕ層側の表面には、第１表面と、段差部を介して前記第１表面に接続し、前記第１表面よりも前記低熱膨張層側に位置する第２表面とが形成された、電気接続用部材と、
   前記第１表面または前記第２表面の電気接続部分において前記電気接続用部材と接続対象部材とを接続する接続材と、を備える、電気接続構造。
9. 圧延接合により、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第１Ｃｕ層と、室温から３００℃までの平均熱膨張係数が前記第１Ｃｕ層よりも小さいＦｅ合金またはＮｉ材から構成される低熱膨張層とが少なくとも接合されたクラッド材を作製し、
   作製した前記クラッド材に対して塑性加工を行うことにより、前記クラッド材の前記第１Ｃｕ層側の表面に、第１表面と、段差部を介して前記第１表面に接続し、前記第１表面よりも前記低熱膨張層側に位置する第２表面とを形成する、電気接続用部材の製造方法。
10. 前記第１表面および前記第２表面を形成した後に、前記第１表面および前記第２表面を形成した際に流動した不要部分を切断して除去する、請求項９に記載の電気接続用部材の製造方法。
11. 前記第１表面および前記第２表面を形成した後に、前記クラッド材の前記第２表面側を、前記段差部の延びる方向に沿って複数に分割する、請求項９または１０に記載の電気接続用部材の製造方法。
12. 圧延接合により、前記第１Ｃｕ層と、前記低熱膨張層と、前記低熱膨張層の前記第１Ｃｕ層とは反対側に、ＣｕまたはＣｕ合金から構成される第２Ｃｕ層とが接合された前記クラッド材を作製する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電気接続用部材の製造方法。

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