(57)【要約】【課題】異種金属どうしを安定して接合することが可能な異種金属の接合構造を提供する。【解決手段】実施形態の異種金属の接合構造によれば、第１部材１０と、第１金属層１１と、第２部材２０と、攪拌部２１とを含む。第１部材１０は、第１金属を含む。第１金属層１１は、第１部材１０上に設けられ、第１金属と異なる第２金属を含む。第２部材２０は、第１金属層１１上に設けられ、第２金属を含む。攪拌部２１は、第２部材２０の内部に設けられ、第１金属層１１に達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属を含む第１部材と、
前記第１部材上に設けられた、前記第１金属と異なる第２金属を含む第１金属層と、
前記第１金属層上に設けられた、前記第２金属を含む第２部材と、
前記第２部材の内部に設けられた、前記第１金属層に達する攪拌部と、
を備えた、異種金属の接合構造。
【請求項２】
前記第１部材と前記第１金属層との間に、前記第１金属および前記第２金属とは異なる遷移金属である第３金属を含む第２金属層、を備えた請求項１記載の異種金属の接合構造。
【請求項３】
第１金属を含む第１部材上に、前記第１金属と異なる第２金属を含む第１金属層を形成する工程と、
前記第１部材に、前記第２金属を含む第２部材を前記第１金属層を介して接触させる工程と、
摩擦攪拌接合ツールを、前記第２部材の内部に前記第１金属層に向かって挿入し、前記摩擦攪拌接合ツールを用いて、前記第２部材と前記第１金属層とを摩擦攪拌接合する工程と、
を備えた、異種金属の接合方法。
【請求項４】
前記第１金属層を形成する前に、
前記第１部材上に、前記第１金属および前記第２金属とは異なる遷移金属である第３金属を含む第２金属層を形成する工程
を備え、
前記第１金属層は、前記第２金属層上に形成する、請求項３記載の異種金属の接合方法。
【請求項５】
第１金属を含む第１電気的接続部材上に、前記第１金属と異なる第２金属を含む第１金属層を形成する工程と、
前記第１電気的接続部材に、前記第２金属を含む第２電気的接続部材を前記第１金属層を介して接触させる工程と、
摩擦攪拌接合ツールを、前記第２電気的接続部材の内部に前記第１金属層に向かって挿入し、前記摩擦攪拌接合ツールを用いて、前記第２電気的接続部材と前記第１金属層とを摩擦攪拌接合する工程と、
を備えた、電気製品の生産方法。
【請求項６】
前記第１金属層を形成する前に、
前記第１電気的接続部材上に、前記第１金属および前記第２金属とは異なる遷移金属である第３金属を含む第２金属層を形成する工程
を備え、
前記第１金属層は、前記第２金属層上に形成する、請求項５記載の電気製品の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、異種金属の接合構造、その接合方法および電気製品の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種金属の接合方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）の利用が試みられている。しかし、従来の摩擦攪拌接合を利用した異種金属の接合方法では、高硬度の材料への適用や接合の安定性などに課題がある。異種金属どうしを安定して接合することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８３７８号公報
【特許文献２】特許第４４０４０５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、異種金属どうしを安定して接合することが可能な異種金属の接合構造、その接合方法、および電気製品の生産方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の異種金属の接合構造は、第１部材と、第１金属層と、第２部材と、攪拌部とを含む。第１部材は、第１金属を含む。第１金属層は、第１部材上に設けられ、第１金属と異なる第２金属を含む。第２部材は、第１金属層上に設けられ、第２金属を含む。攪拌部は、第２部材の内部に設けられ、第１金属層に達する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜（ｆ）は第１実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２（ａ）および（ｂ）は参考例に係る異種金属の接合部分を示す模式断面図である。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は実施形態に係る異種金属の接合部分を示す模式断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｆ）は第２実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は第３実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は第４実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【図７】図７は第５実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付す。実施形態は、銅もしくは銅合金とアルミニウムとの接合方法および接合構造である。銅合金は、例えば、銅タングステン（ＷＣｕ）である。しかし、実施形態は、銅もしくは銅合金とアルミニウムとの接合に限られるものではない。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、第１金属部材１０、および第２金属部材２０を準備する。実施形態では、第２金属部材２０を、第１金属部材１０に接合する。第１金属部材１０は、第１金属を含む。第１金属は、例えば、銅（Ｃｕ）である。実施形態の第１金属部材１０は、例えば、Ｃｕとタングステン（Ｗ）との合金（ＷＣｕ）である。
【００１０】
第２金属部材２０は、第２金属を含む。第２金属は、第１金属と異なる。第１金属がＣｕ又は第１金属の合金がＷＣｕの場合、第２金属は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）である。第２金属の融点は、第１金属又は第１金属の合金の融点よりも、例えば、低い。また、第２金属の硬度は、第１金属又は第１金属の合金の硬度よりも、例えば、低い。
【００１１】
次に、第１金属部材１０の接合面１０ａ上に、第１金属層１１を形成する。第１金属層１１は、第２金属と同じ金属を含む。第１金属層１１は、例えば、Ａｌを含む。第１金属層１１は、第２金属部材と、例えば、同じ金属又は第２金属を含む合金である。実施形態の第１金属層１１は、Ａｌ層である。
【００１２】
第１金属層１１は、第１金属部材１０上に、例えば、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法、又は物理的気相堆積（ＰＶＤ）法を用いて形成される。第２金属がＡｌである場合、ＣＶＤ法では、材料ガスとして、Ａｌを含むＡｌプリカーサーガスを含むガス用いられる。ＰＶＤ法では、材料ターゲットとして、Ａｌを含むＡｌターゲットが用いられる。
【００１３】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１金属部材１０に、第２金属部材２０を第１金属層１１を介して接触させる。
【００１４】
次に、図１（ｃ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を、第２金属部材２０上に移動させる。摩擦攪拌接合ツール３０は、ショルダ３１と、プローブピン３２とを有する。プローブピン３２は、ショルダ３１から突出する。プローブピン３２は、第２金属部材２０に向けられる。摩擦攪拌接合ツール３０は、第２金属部材２０の外表面に対して傾きを持ちつつ、第２金属部材２０と相対する。傾きは、前進角と呼称される。
【００１５】
次に、図１（ｄ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、第２金属部材２０の内部に、第１金属層１１に向かって挿入する。回転する摩擦攪拌接合ツール３０を第２金属部材２０に挿入すると、第２金属部材２０は摩擦熱によって軟化し、摩擦攪拌接合ツール３０の回転により、摩擦攪拌接合ツール３０の周囲に塑性流動が生じる。
【００１６】
図１（ｄ）中の参照符号“２１”は、“塑性流動”が生じた部分を示す。本明細書において、塑性流動が生じた部分を“攪拌部”という。以下、参照符号“２１”に示す部分を、攪拌部２１と呼ぶ。プローブピン３２の挿入深さは、例えば、プローブピン３２の先端が、第１金属層１１に到達、あるいは攪拌部２１が第１金属層１１に接触するよう第１金属層１１の近傍に到達するように制御される。攪拌部２１は、例えば、第２金属部材２０の内部から第１金属層１１の内部にかけて形成される。攪拌部２１は、第１金属層１１の内部を介して第１金属部材１０に達していてもよい。
【００１７】
次に、図１（ｅ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を用いて、第２金属部材２０を、第１金属層１１および第１金属部材１０に摩擦攪拌接合する。実施形態では、例えば、第２金属部材２０に挿入された摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、例えば、接合面１０ａに平行に移動させる。これにより、第２金属部材２０は、第１金属層１１に、摩擦攪拌接合される。
【００１８】
次に、図１（ｆ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を、第２金属部材２０から引き抜く。これにより、第２金属部材２０の、第１金属部材１０への異種接合が終了する。第２金属部材２０には、摩擦攪拌接合ツール３０を抜いた痕、例えば、抜き穴２１ａが残る。
【００１９】
第１実施形態では、第１金属部材１０の接合面１０ａ上に、第２金属部材２０と同じ金属を含む第１金属層１１を形成する。第２金属部材２０は、第１金属層１１を介して第１金属部材１０に接触される。この状態で、第２金属部材２０を、第１金属層１１とともに第１金属部材１０に摩擦攪拌接合する。
【００２０】
このような第１実施形態によれば、第１金属部材１０の接合面１０ａ上に、第１金属層１１を設けない場合に比較して、第２金属部材２０を、第１金属部材１０に安定して接合することが可能となる。
【００２１】
図２（ａ）および（ｂ）は、参考例に係る異種金属の接合部分を示す模式断面図である。
【００２２】
例えば、図２（ａ）に示すように、第２金属部材２０を、第１金属部材１０に直接に接触させた場合、プローブピン３２の先端は、第２金属部材２０の内部に止めなくてはならない。しかし、プローブピン３２の先端と第１金属部材１０との距離がわずかであるために、制御が困難である。このため、例えば、摩擦攪拌接合を利用した工業的生産品（以下、単に生産品という）の１つ１つに対して、均一な異種金属の接合を再現することが難しい。
【００２３】
例えば、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示す生産品に対して、第１金属部材１０の厚さに“Δｔ”のばらつきが生じていたとする。摩擦攪拌接合ツール３０の挿入深さは、図２（ａ）および（ｂ）の双方で、誤差はない、と考える。この場合、図２（ａ）に示す生産品では、プローブピン３２の先端が第２金属部材２０の内部に止まるのに対し、図２（ｂ）に示す生産品では、プローブピン３２の先端が第１金属部材１０の内部に達する。
【００２４】
したがって、参考例においては、たとえ、摩擦攪拌接合ツール３０の制御が正確であったとしても、生産品の１つ１つに対して、均一な異種金属の接合を再現することが難しい。
【００２５】
参考例では、第２金属部材２０は、第１金属部材１０に、金属間化合物を生成しつつ接合される。プローブピン３２の先端と第１金属部材１０との距離は、生成される金属間化合物の量を左右する。金属間化合物の量は、例えば、第１金属部材１０と第２金属部材２０との“接合強度”を左右する。
【００２６】
したがって、均一な異種金属の接合を再現し難い参考例では、例えば、第１金属部材１０と第２金属部材２０との“接合強度”のばらつきが、拡大しやすい。
【００２７】
しかも、図２（ｂ）に示す参考例では、プローブピン３２の先端が、第１金属部材１０の内部に達する。第１金属部材１０は、通常、第２金属部材２０よりも固い金属である。このため、プローブピン３２が摩耗しやすい。
【００２８】
図３（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る異種金属の接合部分を示す模式断面図である。
【００２９】
参考例に対して、実施形態では、第２金属部材２０を、第１金属部材１０に、第１金属層１１を介して接触させる。プローブピン３２の先端は、参考例と同様に、第２金属部材２０の内部に止める。しかし、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、参考例と同様に、第１金属部材１０の厚さにばらつきΔｔが生じていた場合でも、プローブピン３２の先端は、第１金属層１１の途中で止めることが可能である。
【００３０】
第１金属層１１は、例えば、第２金属を含む合金、もしくは第２金属部材２０と同じ金属である。例えば、第２金属部材２０がＡｌならば、第１金属層１１もＡｌである。このため、プローブピン３２の先端と第１金属部材１０との距離が変っても、第１金属部材１０と第２金属部材２０との“接合強度”は、参考例に比較して、変わり難い。
【００３１】
したがって、実施形態では、生産品間の、第１金属部材１０と第２金属部材２０との“接合強度”の、生産品間の“ばらつき”を、参考例に比較して、縮小することができる。
【００３２】
このように、実施形態によれば、異種金属どうしを安定して接合することが可能な異種金属の接合構造および接合方法を提供できる。
【００３３】
さらに、実施形態によれば、参考例に比較して、プローブピン３２の摩耗量を抑制することも可能である。
【００３４】
異種金属の接合に、摩擦攪拌接合を用いる場合、プローブピン３２を挿入する金属は、例えば、２つの金属のうち、
・融点が低い金属
・硬度が低い金属
が選ばれる。
【００３５】
参考例では、プローブピン３２は、第２金属部材２０に比較して、硬度が高い第１金属部材１０の内部にも挿入される。このため、プローブピン３２が、摩耗しやすい。
【００３６】
これに対して、実施形態では、第１金属層１１があるので、プローブピン３２が第１金属部材１０の内部に挿入される可能性を、参考例に比較して低減できる。第１金属層１１が、例えば、第２金属部材２０と同じ金属であるならば、硬度は、互いに同じである。したがって、実施形態によれば、プローブピン３２の摩耗量を、参考例に比較して抑制できる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図４（ａ）〜（ｆ）は、第２実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、第２実施形態が、図１（ａ）〜（ｆ）に示した第１実施形態と異なるところは、第１金属部材１０と第１金属層１１との間に、第２金属層１２が設けられていること、である。
【００３９】
第２金属層１２は、第１金属および第２金属とは異なる遷移金属である第３金属を含む。第２金属層１２は、例えば、第１金属部材１０と第１金属層１１との密着性を高める役割を持つ。第３金属は、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等である。
【００４０】
第２実施形態では、図４（ａ）に示すように、第１金属部材１０の接合面１０ａ上に、第２金属層１２を形成する。実施形態の第１金属部材１０は、ＷＣｕである。第２金属層１２は、例えば、Ｔｉを含む。実施形態の第２金属層１２は、Ｔｉ層である。次に、第２金属層１２上に、第１金属層１１を形成する。実施形態の第１金属層１１は、Ａｌ層である。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１金属部材１０に、第２金属部材２０を第１金属層１１および第２金属層１２を介して接触させる。実施形態の第２金属部材２０は、Ａｌである。
【００４２】
以下、第１実施形態と同様に、摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、第２金属部材２０の内部に、第１金属層１１に向かって挿入する（図４（ｃ）〜（ｄ））。
【００４３】
次に、第２金属部材２０に挿入された摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、例えば、接合面１０ａに平行に移動させる。これにより、第２金属部材２０は、第１金属層１１に、摩擦攪拌接合する（図４（ｅ））。第２実施形態においても、攪拌部２１は、例えば、金属部材２０の内部から第１金属層１１の内部にかけて形成される。攪拌部２１は、第１金属層１１の内部をを介して第２金属層１２に達していてもよい。さらに、攪拌部２１は、第１金属層１１の内部および第２金属層１２の内部を介して第１金属部材１０に達していてもよい。
【００４４】
次に、摩擦攪拌接合ツール３０を、第２金属部材２０から引き抜く（図４（ｆ））。これにより、第２実施形態に係る第２金属部材２０の、第１金属部材１０への異種接合が終了する。
【００４５】
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の利点を得ることができる。さらに、第２実施形態によれば、第１金属部材１０と第１金属層１１との間に、第２金属層１２が設けられている。このため、第２実施形態は、第１実施形態に比較して、第１金属部材１０と第１金属層１１との密着性が高まる、という利点を、さらに得ることができる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
図５（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【００４７】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第３実施形態が、図１（ａ）〜（ｆ）に示した第２実施形態と異なるところは、点接合であること、である。
【００４８】
第１実施形態では、図１（ｅ）に示したように、第２金属部材２０に挿入された摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、例えば、接合面１０ａに平行に移動させる。これにより、第２金属部材２０を、第１金属層１１に、摩擦攪拌接合させた。
【００４９】
第３実施形態では、図５（ａ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、第２金属部材２０の内部に、第１金属層１１に向かって挿入する。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を用いて、第２金属部材２０を、第１金属層１１に、摩擦攪拌接合する。第３実施形態においても、攪拌部２１は、例えば、金属部材２０の内部から第１金属層１１の内部にかけて形成される。攪拌部２１は、第１金属層１１を介して第２金属層１２に達していてもよい。さらに、攪拌部２１は、第１金属層１１および第２金属層１２を介して第１金属部材１０に達していてもよい。
【００５１】
次に、図５（ｃ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を、例えば、接合面１０ａに平行に移動させることなく、そのまま、第２金属部材２０から引き抜く。これにより、第３実施形態に係る第２金属部材２０の、第１金属部材１０への異種接合が終了する。
【００５２】
このように実施形態は、摩擦攪拌“点”接合にも応用することができる。したがって、本明細書に記載する摩擦攪拌接合は、摩擦攪拌“点”接合も含む。
【００５３】
第３実施形態においても、第１、第２実施形態で説明した利点と、同様の利点を得ることができる。
【００５４】
＜第４実施形態＞
図６（ａ）〜（ｆ）は、第４実施形態に係る異種金属の接合方法の一例を示す模式断面図である。
【００５５】
図６（ａ）〜（ｆ）に示すように、第４実施形態が、図１（ａ）〜（ｆ）に示した第１実施形態と異なるところは、実施形態に係る異種金属の接合構造および接合方法を、電気的接点に適用したこと、である。電気的接点の例は、例えば、端子と、配線との接続である。配線どうしの接続でもよい。端子および配線は、電気製品に使用される電気的接続部材である。
【００５６】
第４実施形態では、図６（ａ）に示すように、端子４５の接合面４５ａ上の、例えば、一部に、第２金属層１２を形成する。第２金属層１２は、端子４５の接合面４５ａ上の全面に形成されてもよい。端子４５は、例えば、４２アロイと呼称される鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）との合金である。実施形態の第２金属層１２は、例えば、Ｔｉ層である。次に、第２金属層１２上に、第１金属層１１を形成する。実施形態の第１金属層１１は、Ａｌ層である。次に、配線５０を、端子４５上に、第１金属層１１および第２金属層１２を介して接触させる。配線５０は、例えば、Ａｌ製である。
【００５７】
次に、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、配線５０の内部に、第１金属層１１に向かって挿入する。
【００５８】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線５０に挿入された摩擦攪拌接合ツール３０を回転させながら、例えば、接合面４５ａに平行に移動させる。これにより、配線５０を、第１金属層１１に、摩擦攪拌接合する。接合は、摩擦攪拌“点”接合であってもよい。攪拌部２１は、例えば、第１金属層１１から配線５０の表面にかけて形成される。攪拌部２１は、第１金属層１１を介して第２金属層１２に達していてもよい。さらに、攪拌部２１は、第１金属層１１および第２金属層１２を介して端子４５に達していてもよい。
【００５９】
次に、図６（ｅ）に示すように、摩擦攪拌接合ツール３０を、配線５０から引き抜く。これにより、第４実施形態に係る配線５０の、端子４５への異種接合が終了する。
【００６０】
第４実施形態では、図６（ｆ）に示すように、例えば、配線５０から、攪拌部２１を介して端子４５に向かって電流Ｉが流れる。このように実施形態の接合構造および接合方法は、電気製品の電気的接続部材どうしの接続に適用することができる。
【００６１】
このような第４実施形態によれば、例えば、生産品間で、接触抵抗のばらつきが小さく、電力損失のばらつきも少ない、安定した電気的接点を備えた電気的生産品（電気製品）を得ることができる。
【００６２】
第４実施形態においても、例えば、第１、第２実施形態で説明した利点と、同様の利点を得ることができる。
【００６３】
＜第５実施形態＞  
第５実施形態は、実施形態の接合構造および接合方法を用いた生産品の例に関する。第５実施形態では、生産品の例として、半導体装置を示す。半導体装置の例は、例えば、電力用半導体装置である。電力用半導体装置の例は、パワーモジュールである。
【００６４】
図７は、第５実施形態に係るパワーモジュールの模式断面図である。
【００６５】
図７に示すように、パワーモジュールは、ケース４０を備える。ケース４０の内部には、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等のパワー半導体デバイスを含む半導体素子１４が複数収容される。ケース４０は、例えば、樹脂製である。ケース４０は、収容部４１を含む。
【００６６】
ケース４０の、例えば、裏面には、第２金属部材２０が設けられる。第２金属部材２０は、ケース４０に固定される。第２金属部材２０上には、第１金属層１１が設けられる。第１金属層１１上には、第２金属層１２が設けられる。第２金属層１２上には、第１金属部材１０が設けられる。第１金属部材１０は、絶縁性基板１５の裏面上に形成される。絶縁性基板１５は、例えば、セラミック製である。
【００６７】
第２金属部材２０は、例えば、第１〜第３実施形態で説明した異種金属の接合方法のいずれ１つに従って、第１金属部材１０に摩擦攪拌接合される。
【００６８】
絶縁性基板１５の表面上には、図示せぬ電極パターンが形成される。半導体素子１４は、はんだ層１３を介して図示せぬ電極パターンに接合される。第５実施形態において、第２金属部材２０は、放熱板の役目を果たす。放熱板は、半導体素子１４が発した熱を拡散させる。
【００６９】
第１金属部材１０、第１金属層１１、第２金属層１２、はんだ層１３、半導体素子１４、および絶縁性基板１５を含む構造体は、ユニットモジュールＵＭと呼ばれる。第５実施形態のパワーモジュールは、ユニットモジュールＵＭを、第２金属部材２０上に、例えば、３つ含む。ユニットモジュールＵＭの数は、任意である。ユニットモジュールＵＭは、収容部４１内に収容される。
【００７０】
ケース４０は、外部端子４２を含む。外部端子４２は、ユニットモジュールＵＭと、配線４３を介して電気的に接続される。ユニットモジュールＵＭどうしも、必要に応じて、配線４３を介して電気的に接続される。
【００７１】
外部端子４２には、配線５０が接合される。実施形態において、配線５０は、例えば、バスバーである。配線５０は、外部端子４２に、例えば、第１〜第３実施形態で説明した異種金属の接合方法のいずれ１つに従って、摩擦攪拌接合される。
【００７２】
このように実施形態の接合構造および接合方法は、例えば、パワーモジュールの、
（１）  第２金属部材（例えば、放熱板）２０と、絶縁性基板１５の第１金属部材１０との接合
（２）  外部端子４２と配線（例えば、バスバー）５０との接合
等に適用することができる。
【００７３】
このようなパワーモジュールによれば、第２金属部材（例えば、放熱板）２０と、絶縁性基板１５の第１金属部材１０との接合、および外部端子４２と配線（例えば、バスバー）５０との接合が安定する。このため、例えば、第２金属部材２０と第１金属部材１０、および外部端子４２と配線５０とが、はずれ難くなる。これにより、長期間に及んで、信頼性良く、安定して使用可能なパワーモジュールを得ることができる。
【００７４】
さらに、パワーモジュールによれば、生産されたパワーモジュール間で、外部端子４２と配線５０との間の接触抵抗のばらつきも小さくすることも可能である。したがって、例えば、生産されたパワーモジュール間で、電力損失のばらつきも少ない高品質のパワーモジュールを得ることができる。
【００７５】
なお、第１〜第３実施形態で説明した接合構造および接合方法は、パワーモジュールの上記（１）、（２）のいずれか１つに、適用されてもよい。
【００７６】
また、実施形態の接合構造および接合方法を用いた生産品としては、半導体装置の他、電動機および発電機等を挙げることができる。電動機および発電機においては、例えば、ステータコイルと、渡り線との接続に、第１〜第３実施形態で説明した接合構造および接合方法を、適用することができる。
【００７７】
以上、第１〜第５実施形態について説明した。しかし、実施形態は、上記第１〜第５実施形態に限られるものではない。これらの実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。
【００７８】
例えば、実施形態では、第１金属部材１０、第２金属部材２０、第１金属層１１、および第２金属層２１について、具体的な材料例を示した。しかし、第１金属部材１０、第２金属部材２０、第１金属層１１、および第２金属層２１の材料は、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…第１金属部材（ＷＣｕ）、１０ａ…接合面、１１…第１金属層（Ａｌ）、１１ａ…ベース側第１金属層（Ａｌ）、１１ｂ…端子側第１金属層（Ａｌ）、１２…第２金属層（Ｔｉ）、１２ａ…ベース側第２金属層（Ｔｉ）、１２ｂ…端子側第２金属層（Ｔｉ）、１３…はんだ層、１４…半導体素子、１５…絶縁性基板、２０…第２金属部材（Ａｌ）、２１…攪拌部、２１ａ…抜き穴、３０…摩擦攪拌接合ツール、３１…ショルダ、３２…プローブピン、４０…ケース、４１…収容部、４２…外部端子、４３…配線、４５…端子、４５ａ…接合面、５０…配線（バスバー）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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