WO2014175459A1 - 複合積層体および電子装置 - Google Patents

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WO2014175459A1
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composite laminate and an electronic device.
  • An electronic device in which an electronic element is mounted on a composite laminate is used as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) such as a power module or a switching module.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the composite laminate for example, a joined body in which a metal layer made of copper is joined to a ceramic substrate through a brazing material is used.
  • the electronic element is mounted on the metal layer and is electrically connected to the metal layer by, for example, a bonding wire.
  • the brazing material is peeled off from the metal layer or cracks are generated in the brazing material due to the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the metal layer and the ceramic substrate. There was a problem that it might be.
  • the composite laminate of one embodiment of the present invention has a first metal layer, a second metal layer, a third metal layer, and a fourth layer.
  • the first metal layer contains copper (Cu).
  • the second metal layer is disposed on the lower surface of the first metal layer.
  • the third metal layer is disposed on the lower surface of the second metal layer, and is selected from at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga and from the second group consisting of In and Sb. At least one metal to be produced and silver (Ag).
  • the fourth layer is disposed on the lower surface of the third metal layer.
  • the third metal layer has a metal portion that partially enters from the third metal layer to the second metal layer.
  • the composite laminate of another aspect of the present invention has a first metal layer, a second metal layer, and a third layer.
  • the first metal layer contains copper (Cu).
  • the second metal layer is disposed on the lower surface of the first metal layer.
  • the third layer is disposed on the lower surface of the second metal layer.
  • the second metal layer is provided with a metal portion that partially enters from the third layer to the second metal layer.
  • An electronic device includes a composite laminate having the above-described configuration and an electronic component mounted on the composite laminate.
  • the third metal layer has a metal portion that partially enters from the third metal layer to the second metal layer.
  • a large anchor effect can be obtained between the first metal layer and the third metal layer. Therefore, since the third metal layer is firmly bonded to the first metal layer, it is possible to suppress peeling between layers inside.
  • the second metal layer is provided with the metal portion partially entering from the third layer to the second metal layer.
  • the three layers can obtain an anchor effect via the metal part. Therefore, since the third layer is firmly bonded to the first metal layer, it is possible to suppress peeling between layers inside.
  • the composite laminated body having the above configuration since the composite laminated body having the above configuration is included, peeling between layers can be suppressed.
  • the composite laminate and the electronic device are provided in a virtual xyz space and placed on the xy plane.
  • the upward direction is the positive direction of the virtual z axis.
  • the composite laminate 12 in this embodiment includes a first metal layer 1, a second metal layer 2, a third metal layer 3, and a fourth layer 4.
  • the electronic component 6 is mounted on the first metal layer 1 to form an electronic device.
  • the first metal layer 1 contains copper.
  • the first metal layer 1 is used as a circuit conductor, for example.
  • the first metal layer 1 can be used not only as a circuit conductor but also as a metal member for mounting an electronic component mounted on the composite laminate 12, a metal member for a ground conductor, a heat sink, or the like.
  • the first metal layer 1 is used as a conductive path for supplying a relatively large current of, for example, several tens of A, or a heat dissipation material.
  • the brazing material that joins both members peels off from the first metal layer 1 due to the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the fourth layer 4 and the first metal layer 1, or cracks occur in the brazing material.
  • the composite laminate 12 has the following configuration.
  • the composite laminate 12 of this embodiment is formed by sequentially laminating the first metal layer 1, the second metal layer 2, the third metal layer 3 and the fourth layer 4 in the vertical direction (z-axis direction). Yes.
  • a second metal layer 2 is provided on the lower surface of the first metal layer 1
  • a third metal layer 3 is provided on the lower surface of the second metal layer 2
  • a fourth layer 4 is provided on the lower surface of the third metal layer 3. Is provided.
  • the first metal layer 1 is made of, for example, copper or an alloy material containing copper as a main component. From the viewpoint of heat dissipation, the first metal layer 1 is made of a metal material having high thermal conductivity, and copper (Cu), which is a metal material having high thermal conductivity, is preferably used (Cu thermal conductivity: 395 W / m ⁇ K).
  • a metal processing method such as a mechanical processing such as a rolling method or a punching method or a chemical processing such as etching to a Cu ingot (lump), for example, a predetermined plate shape having a thickness of 10 to 300 ⁇ m Formed into a pattern.
  • the copper used for the first metal layer 1 is, for example, oxygen-free copper.
  • oxygen-free copper is used as the material of the first metal layer 1, it is reduced that the copper surface is oxidized by oxygen present in the copper when the first metal layer 1 and the fourth layer 4 are joined.
  • the wettability with the bonding material 7 (described later) is improved, the bonding strength between the first metal layer 1 and the fourth layer 4 is improved.
  • the third metal layer 3 contains at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga, at least one metal selected from the second group consisting of In, Sb, and silver. To do.
  • the third metal layer 3 further contains at least one of Ti, Hf, and Zr.
  • the first metal layer 1 is bonded to the fourth layer by these active metals.
  • the thickness of the third metal layer 3 may be about 5 to 100 ⁇ m, for example.
  • the second metal layer 2 contains an alloy containing at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga, and copper.
  • the second metal layer 2 is interpreted as a layer in which at least one metal selected from the first group diffused from the third metal layer 3 and copper contained in the first metal layer 1 are combined and alloyed. Good.
  • the fourth layer 4 is a ceramic substrate in the embodiment shown in FIG.
  • the fourth layer 4 is made of ceramics such as aluminum oxide ceramics, mullite ceramics, silicon carbide ceramics, aluminum nitride ceramics, or silicon nitride ceramics.
  • ceramics such as aluminum oxide ceramics, mullite ceramics, silicon carbide ceramics, aluminum nitride ceramics, or silicon nitride ceramics.
  • silicon carbide ceramics, aluminum nitride ceramics, or silicon nitride ceramics are preferred in terms of thermal conductivity that affects heat dissipation, and silicon nitride ceramics or silicon carbide ceramics in terms of strength. Is preferred.
  • the fourth layer 4 is made of a relatively strong ceramic material such as silicon nitride ceramics, the possibility of cracks in the fourth layer 4 is reduced even if the first metal layer 1 having a larger thickness is used. Therefore, it is possible to realize the composite laminate 12 capable of flowing a larger current while reducing the size.
  • the thickness of the fourth layer 4 may be smaller in terms of thermal conductivity, for example, about 0.1 mm to 1 mm, and may be selected according to the size of the composite laminate 12 or the thermal conductivity or strength of the material used. Good.
  • the fourth layer 4 is made of, for example, silicon nitride ceramics
  • an appropriate organic binder, plasticizer, and solvent are added to and mixed with raw material powders such as silicon nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, and yttrium oxide.
  • a ceramic green sheet (ceramic green sheet) is formed on the mud by using a conventionally known doctor blade method or calender roll method, and then the ceramic green sheet is subjected to a suitable punching process to obtain a predetermined shape. If necessary, a plurality of sheets are laminated to form a molded body, and thereafter, this is manufactured by firing at a temperature of 1600 to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as a nitriding atmosphere.
  • a metal having high conductivity, good corrosion resistance, and good wettability with the brazing material may be deposited on the first metal layer 1 by a plating method.
  • the first metal layer 1 and the external electric circuit, the bonding material 7 and the like can be more easily and firmly bonded. Further, the electrical connection between the first metal layer 1 and the external electric circuit or the like can be made better.
  • the plating metal examples include metal materials such as nickel, cobalt, copper, and gold, or alloy materials mainly composed of these metal materials.
  • metal materials such as nickel, cobalt, copper, and gold
  • alloy materials mainly composed of these metal materials for example, in the case of a nickel-phosphorus amorphous alloy plating layer containing 8 to 15% by mass of phosphorus inside, the surface oxidation of the nickel plating layer can be suppressed and the wettability of the bonding material 7 and the like can be maintained for a long time. It is preferable because it is possible.
  • the phosphorus content relative to nickel is about 8 to 15 masses, a nickel-phosphorus amorphous alloy is easily formed, and the adhesive strength of the bonding material 7 and the like to the plating layer can be improved.
  • the thickness of the nickel plating layer may be about 1.5 to 10 ⁇ m, for example.
  • FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG.
  • the third metal layer 3 has a metal portion 2 ⁇ / b> A that partially enters from the third metal layer 3 to the second metal layer 2.
  • a large anchor effect can be obtained between the second metal layer 2 and the third metal layer 3. Therefore, since the third metal layer 3 is firmly bonded to the first metal layer 1, it is possible to suppress peeling between layers inside.
  • the width of the metal part 2A is about 20 to 100 ⁇ m.
  • the length of the metal part 2A is about 50 to 150 ⁇ m.
  • a plurality of metal portions 2A are provided.
  • the third metal layer 3 is a bonding layer that bonds the first metal layer 1 and the fourth layer 4 together. Therefore, the third metal layer 3 has at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga, which has a function as a brazing material, and at least selected from the second group consisting of In, Sb. Contains one metal and silver. For example, the third metal layer 3 is a silver-tin brazing material.
  • the first metal layer 1 and the third metal layer 3 are connected to each other.
  • the second metal layer 2 is provided as an alloy layer.
  • the metal portion 2A made of an alloy of at least one metal selected from the second group consisting of In and Sb and Ag partially enters the second metal layer 2.
  • the metal part 2A contains an Ag—In alloy.
  • the alloy of the second group metal and Ag occupy 70% to 100% of the whole when the cross section is viewed. Also, in the metal part 2A, when the alloy of the second group metal and Ag occupies 70% to 100% of the whole, the remaining area of about 0 to 30% is a single Ag, Ag-In-Sn alloy , Ag-Sn alloy, In-Sn alloy and the like.
  • each element is mapped by a wavelength dispersive X-ray spectrometer (WDS) on the cross section of the metal part 2A.
  • WDS wavelength dispersive X-ray spectrometer
  • the cross-sectional area of the alloy is calculated by calculating the area of the region where the second group of metals and Ag overlap.
  • the area of a region not overlapping with other elements may be calculated.
  • Such a metal portion 2A partially enters the second metal layer 2 in an intricate form as shown in FIG. 2, for example, so that the third metal layer 3 and the first metal layer 1 are interposed. A large anchor effect is obtained. Due to this anchor effect, the first metal layer 1 and the third metal layer 3 are firmly bonded to each other.
  • the third metal layer 3 in the example of FIG. 2 has a form in which crystal grains of a silver-based alloy such as silver-copper are dispersed in a silver matrix. That is, the entire third metal layer 3 does not have a substantially uniform composition, but a metal component such as copper, which is a diffusion component from the first metal layer 1, is unevenly distributed in part.
  • the third metal layer 3 may include a portion in which some components are unevenly distributed.
  • the joining of the first metal layer 1 to the fourth layer 4 is performed by brazing.
  • the first metal layer 1 is positioned and temporarily fixed to the upper surface of the fourth layer 4 via the brazing material layer, and then these are integrally heated in, for example, an electric furnace and then cooled.
  • the first metal layer 1 is bonded to the fourth layer 4.
  • the brazing material used in this case is the third metal layer 3.
  • Specific examples of the brazing material to be the third metal layer 3 include the following. That is, in the brazing material, Ag is 30 to 70% by mass, Ti is 1 to 5% by mass, at least one metal selected from the first group is 20 to 40% by mass, and at least 1 selected from the second group One metal is about 1 to 40% by mass. More specific examples include those in which Ag is 69% by mass, Ti is 1% by mass, Sn is 20% by mass, and In is 10% by mass.
  • the third metal layer 3 may contain about 1 to 20% by mass of copper in addition to the above metal components.
  • a brazing material mainly composed of silver is used as at least one selected from the first group. 20-40% by weight of metal and at least one metal selected from the second group are added such that the melting point of the brazing material is about 600 ° C.
  • examples of the composition include those described above.
  • the first metal layer 1 and the fourth layer 4 are temporarily fixed so that the brazing material (third metal layer 3) is sandwiched between them, and this is, for example, a temperature about 50 ° C. higher than the melting point, or Heat treatment at a higher temperature.
  • the heat treatment temperature is set in the vicinity of the melting point, the heat treatment time is set to, for example, 1 hour or more.
  • the brazing material contains the first group of metals at a high concentration of 20 to 40% by mass
  • the first group of metals becomes the first metal.
  • the second metal layer 2 is formed by reacting with the copper in the layer 1. Since the second metal layer 2 in the reaction is low in hardness, the metal portion 2A of the second group of metal and silver formed in the third metal layer 3 tends to extend into the second metal layer 2. Therefore, as shown in FIG. 2, the metal portion 2A can be inserted into the second metal layer 2 in an intricate form.
  • the shape of the metal portion 2A in the example shown in FIG. 2 is an example in which the first group of metals contained in the brazing material is 20% by mass or more and less than 30% by mass.
  • the first metal layer 1 when used as a circuit conductor, it is necessary to perform processing (so-called patterning) on a predetermined circuit conductor pattern.
  • the first metal layer 1 that has been subjected to predetermined patterning can be laminated on the fourth layer 4 as a circuit conductor and brazed (fired) through a brazing material.
  • the metal plate may be processed into a predetermined circuit pattern.
  • the first metal layer 1 As a specific patterning method of the first metal layer 1, for example, an etching process using masking can be mentioned. Ferric chloride is used for etching Cu (first metal layer 1).
  • the composite laminate 12 is produced.
  • the composite laminate 12 is used as a substrate on which the electronic component 6 is mounted, for example.
  • the first metal layer 1 is bonded to two main surfaces (upper and lower surfaces) of the fourth layer 4.
  • the electronic component 6 is mounted at the center, and the electronic components 6 are electrically connected to the left and right two plates.
  • the electronic component 6 is, for example, a semiconductor element such as a transistor, an LSI (Large Scale Integrated Circuit) for a CPU (Central Processing Unit), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or a MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor--Field-Effect Transistor). It is.
  • the electronic component 6 is bonded to a part of the upper surface of the first metal layer 1 with a bonding material 7 made of, for example, metal or conductive resin.
  • the bonding material 7 is, for example, solder, a gold-tin (Au—Sn) alloy, or a tin-silver-copper (Sn—Ag—Cu) alloy.
  • the first metal layer 1 to which the electronic component 6 is bonded functions as a heat radiating plate for radiating heat generated in the electronic element 2 mounted on the first metal layer 1.
  • first metal layer 1 is electrically connected to the electronic component 6 through a conductive connecting material 8 such as a bonding wire.
  • a conductive connecting material 8 such as a bonding wire.
  • a metal layer having a smaller coefficient of thermal expansion than the first metal layer 1 is used as the fourth layer 4.
  • members having the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the composite laminate 12 in this embodiment has a first metal layer 1, a second metal layer 2, a third metal layer 3, and a fourth layer 4.
  • the fourth layer 4 of the composite laminate 12 is bonded to the fifth layer 5 which is a ceramic substrate.
  • the 4th layer 4 is joined to the 5th layer 5 among the composite laminated bodies 12, and the thermal stress produced in the interface part of the 1st metal layer 1 and the 5th layer 5 is reduced effectively. . Thereby, it is possible to suppress the occurrence of mechanical destruction such as cracks in the fifth layer 5.
  • the fourth layer 4 has a lower Young's modulus and higher toughness than the fifth layer 5, for example, the thermal stress can be relieved by deformation of the fourth layer 4 itself. Therefore, mechanical destruction such as cracks in the fourth layer 4 is also effectively suppressed.
  • the fourth layer 4 is for suppressing the thermal expansion of the first metal layer 1, and is made of iron-nickel such as molybdenum (Mo), tungsten (W), or Invar (invar), which has a smaller coefficient of thermal expansion than Cu.
  • iron-nickel such as molybdenum (Mo), tungsten (W), or Invar (invar)
  • Mo molybdenum
  • W tungsten
  • invar Invar
  • a metal material such as an (Fe—Ni) alloy
  • a flat plate having a thickness of 5 to 300 ⁇ m is formed in a predetermined pattern in the same manner as the first metal layer 1.
  • the thermal expansion coefficient of the first metal layer 1 and the thermal expansion coefficient of the fourth layer 4 may be interpreted as physical property values of the metal material as the main component.
  • the main component may be interpreted as a material occupying 50% by volume or more.
  • the third metal layer 3 preferably further contains at least one of Ti, Hf and Zr.
  • Ti which is an active metal
  • the third metal layer 3 is firmly bonded to the fourth layer 4 through the active metal. Therefore, the bonding strength is further improved. Therefore, mechanical breakdown such as peeling between layers is more effectively suppressed in the composite laminate 12.
  • the joining of the fourth layer 4 to the fifth layer 5 is performed by brazing via a brazing material 13 containing, for example, silver and Ti.
  • a brazing material 13 containing, for example, silver and Ti.
  • the laminated body of the first metal layer 1 to the fourth layer 4 is positioned and temporarily fixed on the upper surface of the fifth layer 5 via the layer of the brazing filler metal 13, and then these are fixed in, for example, an electric furnace
  • the laminated body is bonded to the fifth layer 5 by cooling after being integrally heated.
  • the brazing material 13 in this case is a silver brazing material containing Ti which is an active metal, and is strong against the fifth layer 5 made of ceramics in addition to the laminate (actually, the fourth layer 4). Be joined. Therefore, even if the fourth layer 4 is firmly bonded to the fifth layer 5 and, for example, thermal stress due to the difference in thermal expansion between the fifth layer 5 and the first metal layer 1 is generated, The peeling of the laminate from the fifth layer 5 is effectively suppressed.
  • silver alloy crystals may be unevenly distributed.
  • the silver-based alloy in the brazing material 13 include an alloy of silver and indium, an alloy of silver and Ti, and the like.
  • first metal layer 1 to the fourth layer 4 are bonded to the fifth layer 5 after a laminated body in which the first metal layer 1 to the fourth layer 4 are bonded to each other is once manufactured.
  • the first metal layer 1 to the fourth layer 4 and the fifth layer 5 may be bonded at the same time.
  • the number of times of bonding (brazing) is one, and therefore the productivity can be further improved.
  • the brazing filler metal component is adjusted so that the brazing filler metal 13 changes from the liquid phase to the solid phase in the order from the fifth layer 5, and the laminate of the first metal layer 1 to the fourth layer 4 and the fifth layer 5. It may be fired while pressing.
  • etching is, for example, as follows.
  • first metal layer 1 is etched with ferric chloride
  • the brazing material joint third metal layer 3 is etched with hydrofluoric acid
  • the low thermal expansion material becomes Mo.
  • etching is performed with an oxidizing acidic solution of concentrated nitric acid 1 volume + concentrated sulfuric acid 1 volume + water 3 volumes.
  • fourth layer 4 low thermal expansion material
  • the fourth layer 4 is made of Invar, ferric chloride or the like is used.
  • W / Mo alloy
  • an alkaline solution containing ferricyanate is used.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the composite laminate 12 shown in FIG. 4 and an electronic device using the same. 5, parts similar to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the size of the third metal layer 3 is larger than the size of the first metal layer 1 and the fourth layer 4 in plan view.
  • the position of the outer periphery of the third metal layer 3 is outside the position of the outer periphery of the first metal layer 1 and the fourth layer 4.
  • the outer peripheral portion of the third metal layer 3 extends to the outer surfaces of the first metal layer 1 and the fourth layer 4 and adheres thereto.
  • the bonding area of the third metal layer 3 to the first metal layer 1 and the fourth layer 4 becomes larger. Further, the direction in which the thermal stress generated between the first metal layer 1 and the fourth layer 4 acts on the joint portion of the outer peripheral portion of the third metal layer 3 to the outer surfaces of the first metal layer 1 and the fourth layer 4. Will intersect. Therefore, in this case, the reliability of bonding between the first metal layer 1 and the fourth layer 4 via the third metal layer 3 can be improved.
  • the amount of the third metal layer 3 is adjusted, and a part of the first metal layer 1 is first.
  • the metal layer 1 and the fourth layer 4 can be formed so as to extend to the outer surfaces. Further, when the brazing material forms a meniscus at the peripheral edge where the third metal layer 3 and the first metal layer 1 are joined and has an R shape, the stress concentrated on the joint is dispersed.
  • the composite laminate 12 When the composite laminate 12 is used as a circuit conductor, if the amount of the third metal layer 3 is too large, the third metal layer 3 may spread to the main surface of the circuit conductor. In this case, characteristics as a circuit board such as bonding property of the bonding wire (conductive connecting material 8) to the circuit conductor may be lowered. Therefore, it is preferable that the amount of the third metal layer 3 extending to the outer surfaces of the first metal layer 1 and the fourth layer 4 is suppressed to about the thickness of the first metal layer 1 and the fourth layer 4 or less.
  • the composite laminate 12 has a first metal layer 1, a second metal layer 2, and a third layer 11.
  • the second metal layer 2 is disposed on the lower surface of the first metal layer 1, and the third layer 11 is disposed on the lower surface of the second metal layer 2.
  • the first metal layer 1 is the same as that used in the first embodiment.
  • the second metal layer 2 contains an alloy containing at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga, and copper.
  • the third layer 11 is a ceramic substrate, like the fourth layer 4 described in the first embodiment.
  • the third layer 11 may be a metal layer having a smaller coefficient of thermal expansion than the first metal layer 1, similarly to the fourth layer 4 described in the second embodiment.
  • the third layer 11 is bonded to the ceramic substrate by a bonding material such as a brazing material.
  • FIG. 7 is an enlarged view of part A in FIG.
  • the second metal layer 2 is provided with a metal portion 2 ⁇ / b> A that partially enters from the third layer 11 to the second metal layer 2.
  • the 2nd metal layer 2 and the 3rd layer 11 can acquire an anchor effect via 2A of metal parts. Therefore, since the third layer 11 is firmly bonded to the first metal layer 1, it is possible to suppress peeling between layers inside.
  • the metal portion 2A has a three-dimensional network structure intricately entangled. Therefore, since the metal portion 2A has a more complicated shape and is provided in the second metal layer 2, the anchor effect between the second metal layer 2 and the third layer 11 can be further improved. it can.
  • This metal part 2A contains at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, Ga, at least one metal selected from the second group consisting of In, Sb, and silver. ing.
  • the brazing material is selected from at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga and from the second group consisting of In and Sb. And at least one metal and silver, and the first group metal content is about 30 to 40% by mass.
  • the brazing material is disposed between the first metal layer 1 and the third layer 11 to perform brazing, so that the first group of metals contained in the brazing material and the first metal layer 1 are contained.
  • the copper is bonded to form an alloyed second metal layer 2, and the component in the brazing material diffuses away from the third layer 11, thereby forming a metal portion 2 ⁇ / b> A in the second gold metal layer 2.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a modified example of part A in FIG.
  • the metal portion 2A has a three-dimensional network structure that is intertwined in a string shape, so that a high anchor effect can be obtained.
  • the brazing material is selected from at least one metal selected from the first group consisting of Sn, Al, and Ga and from the second group consisting of In and Sb.
  • the first group metal content is about 20 to 40% by mass
  • the second group metal content is about 30 to 40% by mass.
  • the brazing material is disposed between the first metal layer 1 and the third layer 11 to perform brazing, so that the first group of metals contained in the brazing material and the first metal layer 1 are contained.
  • the copper is bonded to form an alloyed second metal layer 2, and the components in the brazing material diffuse in a direction away from the third layer 11, thereby forming a metal portion 2 ⁇ / b> A in the second metal layer 2.
  • metal plate and the like of the present invention are not limited to the examples of the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention.

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。

Description

複合積層体および電子装置
　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

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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