(57)【要約】【課題】パワーサイクルストレスの作用下でも高い信頼性を確保できる接合構造体を提供する。【解決手段】本発明の接合構造体は、第１部材（１０）と第２部材（２０）をＳＬＩＤ接合する接合部（４）を備える。接合部は、少なくとも第１部材側に、第１部材の被接合面上に設けられた第１金属からなる被覆層（１１）と、第１金属と第１金属よりも低融点な第２金属との金属間化合物（ＩＭＣ）からなり被覆層に接合している接合層（４１４）と、第１金属よりも高延性な第３金属からなる補強層（３０）と、第１金属からなり接合層と補強層とに接合している中間層（４３１１）と、ＩＭＣからなり、第１部材の被接合面の少なくとも中央域で中間層を介さずに補強層に直結している誘導部（４０１４）とを有する。この誘導部により補強層にクラック等が生じ易くなり、第１部材に作用するストレスが低減されて、第１部材の反りや損傷等が抑止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
該第１部材と接合され得る第２部材と、
該第１部材と該第２部材を接合する接合部と、
を備える接合構造体であって、
前記接合部は、少なくとも第１部材側に、
前記第１部材の被接合面上に設けられた第１金属からなる被覆層と、
該第１金属と該第１金属よりも低融点な第２金属との金属間化合物からなり該被覆層に接合している接合層と、
該第１金属よりも高延性な第３金属からなる補強層と、
該第１金属からなり該接合層と該補強層とに接合している中間層と、
該金属間化合物からなると共に該第１部材の被接合面の少なくとも中央域で該中間層を介さずに該補強層に直結している誘導部と、
を有する接合構造体。
【請求項２】
前記誘導部は、孤立して複数存在している請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
前記第１金属は、ＮｉまたはＣｕであり、
前記第２金属は、Ｓｎである請求項１または２に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記第３金属は、ＡｌまたはＣｕである請求項１〜３のいずれかに記載の接合構造体。
【請求項５】
前記第１部材は半導体素子であり、
前記第２部材は金属電極である請求項１〜４のいずれかに記載の接合構造体。
【請求項６】
第１部材と第２部材の間で挟持された接合材を加熱して該第１部材と該第２部材を接合する接合工程を備える接合構造体の製造方法であって、
前記第１部材は、被接合面上の少なくとも一部に第１金属からなる被覆層を有し、
前記接合材は、少なくとも該第１部材側に、
該第１金属からなる第１層と、
該第１層の該被覆層側にあり該第１金属よりも低融点な第２金属からなる第２層と、
該第１層の他面側にあり該第１金属よりも高延性な第３金属からなる第３層とを少なくとも有すると共に、
該第１部材の被接合面の少なくとも中央域に対応する位置に、少なくとも該第１層中で該第１金属が形成されていない開溝部を備え、
前記接合工程は、該第２金属の融点以上であって該第２金属と該第１金属が反応して金属間化合物を生成する反応温度以上に該接合材を加熱する工程である接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーサイクルストレスが作用する環境下で使用されても、信頼性等を確保できる接合構造体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動用インバータ等には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のデバイス（半導体素子）を、絶縁基板や電極等の上に実装したパワーモジュールが用いられる。
【０００３】
パワーモジュールの信頼性を確保するため、デバイスの作動中に生じる発熱をヒートシンクや冷却器等を介して効率的に放熱させると共に、その接合部（周辺）に生じる熱膨張係数（ＣＴＥ：coefficient of thermal expansion）差（ＣＴＥ不整合）に起因した熱応力を緩和したり、その熱応力に対する耐久性（耐熱疲労性）を高めることが重要となる。
【０００４】
また、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ２Ｏ３等からなる次世代のデバイスを用いる場合、従来以上に高温域（例えば１５０℃以上）で使用されることが予想されるため、接合部には一層高い耐熱性も要求される。特に車載用パワーモジュールでは、搭載自由度の向上や軽量化を図るために小型化が進められているため、デバイスの動作温度はさらに上昇傾向にある。
【０００５】
このような事情の下、パワーモジュールのさらなる信頼性の向上等を図れる接合構造体に関する提案が下記の特許文献でなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１７−０８６３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、低融点金属と高融点金属を反応させ、低融点金属よりも高融点な金属間化合物（ＩＭＣ：intermetallic compound）を生成させて、その金属間化合物により部材間の接合を行う固液相互拡散接合（単に「ＳＬＩＤ（Solid Liquid InterDiffusion）接合」という。）を行うことを前提に、熱応力緩和性や耐熱疲労性の向上を図れる接合構造体を提案している。
【０００８】
具体的にいうと、第１部材（半導体素子）の接合層の外周囲に、高延性な金属からなる補強層（Ａｌ層）へ直結する誘導を設けることを提案している。これにより、第１部材の接合層の外周囲から補強層内へ熱応力が誘導される。その結果、冷熱サイクル下で発生し易いクラックは補強層内で優先的に発生、伝播することになり、上述した熱応力の緩和や耐熱疲労性の向上が図られる。
【０００９】
確かに、特許文献１に記載の接合構造体は、ある程度継続した高温下と低温下に繰り返し曝される冷熱サイクル下で生じる熱応力（「温度サイクルストレス」という。）に対して有効である。しかし、その接合構造体でも、パワーサイクルストレスに対しては必ずしも十分とはいえない。パワーサイクルストレスとは、通電と遮断が繰り返される半導体素子に生じる周期的な熱応力である。特に、高温となり易い半導体素子の中央域で、温度分布や温度勾配に応じた大きな熱応力（パワーサイクルストレス）が生じ易い。
【００１０】
大きなパワーサイクルストレスが作用すると、半導体素子は図５に示すように上方に凸状に反り易くなり、接合不良のみならず、半導体素子の損傷等も生じ得る。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、パワーサイクルストレスが作用する場合でも、信頼性を確保できる接合構造体等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、第１部材上から補強層へ直結する誘導部を、第１部材の被接合面の少なくとも中央域に設けることにより、パワーサイクルストレスが作用し得る第１部材にクラック等が導入されないようにすることに成功した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【００１３】
《接合構造体》
（１）本発明の接合構造体は、第１部材と、該第１部材と接合され得る第２部材と、該第１部材と該第２部材を接合する接合部と、を備える接合構造体であって、前記接合部は、少なくとも第１部材側に、前記第１部材の被接合面上に設けられた第１金属からなる被覆層と、該第１金属と該第１金属よりも低融点な第２金属との金属間化合物からなり該被覆層に接合している接合層と、該第１金属よりも高延性な第３金属からなる補強層と、該第１金属からなり該接合層と該補強層とに接合している中間層と、該金属間化合物からなると共に該第１部材の被接合面の少なくとも中央域で該中間層を介さずに該補強層に直結している誘導部と、を有する。
【００１４】
（２）本発明の接合構造体は、第１部材と第２部材をＳＬＩＤ接合する接合部が、第１部材の被接合面の少なくとも中央域において、中間層を介さずに補強層に直結された誘導部を有する。この誘導部により、第１部材の中央域付近に作用する大きなパワーサイクルストレスが補強層へ効果的に誘導される。このため、第１部材や接合層にクラックが生じることが回避され、第１部材や接合層の損傷が回避され、接合構造体の信頼性が確保される。
【００１５】
仮にクラックが生じるとき、そのクラックは第１部材等ではなく補強層で生じる。これにより、第１部材や接合層に加わるパワーサイクルストレスは緩和され、その反りも抑制される。なお、パワーサイクルストレスの変動により補強層中のクラックは進展する可能性がある。しかし、その進展方向は（被）接合面の略法線方向である。このため補強層に生じるクラックは、第１部材から第２部材側への熱伝導特性（放熱性）を低下させることは少ない。
【００１６】
また、本発明に係る補強層は、高延性（高靱性）な金属（第３金属）からなる。このため補強層内におけるクラックの進展は遅く、補強層の塑性変形等も加わって、第１部材や接合部に作用するパワーサイクルストレス等を十分に緩和する。
【００１７】
ちなみに、本発明に係る接合層や誘導部は高融点な金属間化合物（ＩＭＣ）からなる。このため、接合構造体（特に接合部近傍）の温度が接合工程時の加熱温度以上になっても、本発明の接合構造体は、安定した接合状態を維持し、優れた耐熱性を発揮する。
【００１８】
《接合構造体の製造方法》
（１）本発明は接合構造体の製造方法としても把握できる。すなわち本発明は、第１部材と第２部材の間で挟持された接合材を加熱して該第１部材と該第２部材を接合する接合工程を備える接合構造体の製造方法であって、前記第１部材は、被接合面上の少なくとも一部に第１金属からなる被覆層を有し、前記接合材は、少なくとも該第１部材側に、該第１金属からなる第１層と、該第１層の該被覆層側にあり該第１金属よりも低融点な第２金属からなる第２層と、該第１層の他面側にあり該第１金属よりも高延性な第３金属からなる第３層とを少なくとも有すると共に、該第１部材の被接合面の少なくとも中央域に対応する位置に、少なくとも該第１層中で該第１金属が形成されていない開溝部を備え、前記接合工程は、該第２金属の融点以上であって該第２金属と該第１金属が反応して金属間化合物を生成する反応温度以上に該接合材を加熱する工程である接合構造体の製造方法でもよい。
【００１９】
（２）本発明の製造方法のように、第１金属が形成されていない開溝部を設けることにより、第１部材の中央域に対応する所望位置に誘導部が確実に形成される。この理由は次のように考えられる。
【００２０】
ＩＭＣを生じる反応温度は、通常、第２金属の融点よりも相応に高い。このため、接合工程中の加熱温度が第２金属の融点からＩＭＣの反応温度に至る期間中、第２層（第２金属）は第１層と被覆層との間で液相状態となる。この液相は、第１部材または第２部材の自重や製造装置等により、多かれ少なかれ、加圧された状態となり、接合面に沿った方向に流動し開溝部に充填される。開溝部内の液相は、周囲にある第１金属と反応しつつ、第３層（補強層）に直結された誘導部となる。
【００２１】
ちなみに、第１の被覆層（第１金属層）上に第２金属層（第２層に相当）を設ければ、上述した接合材に替えて、第１層（第１金属層）と第３層（第３金属層）からなる接合材を用いることもできる。
【００２２】
《その他》
（１）本明細書でいう「中央域」とは、第１部材の被接合面の範囲内（内側）で、第１部材が稼働している際に第１部材が最も高温となる点（発熱中心）を含む領域である。従って本明細書でいう中央域は、第１部材の形状に基づいて幾何学的に定まるものではない。但し、通常、半導体素子であれば、被接合面の略中央付近が中央域となる。中央域の外延（外周側との境界）は、敢えていうなら素子周囲に存在するガードリングである。
【００２３】
第１部材の温度分布（勾配）は、被接合面に沿う平面的なものに限らず、それに垂直な方向にも存在する立体的なものである。いずれの場合でも、発熱中心付近から離れるほど温度は低下するため、第１部材の中央域（発熱中心付近）で最も大きなパワーサイクルストレスが生じ易い。
【００２４】
（２）本明細書では、説明の便宜上、第１、第２または第３という呼称を用いており、第１部材側に接合部を形成する場合について説明している。第２部材側の接合構造は、第１部材側と同じでも、異なってもよい。
【００２５】
（３）本明細書でいう強度、延性または靱性は、日本工業規格（ＪＩＳ）に準拠して決定される。例えば、延性は応力−ひずみ曲線図における降伏点から破断に至るまでの塑性変形量（ひずみ量）に基づき定める。各特性は室温域におけるものである。
【００２６】
第３金属は、第１金属よりも高延性であるが、さらに、第１金属よりもヤング率（縦弾性率／室温域）が低いものであると好ましい。通常、低ヤング率な金属は、高延性または高靱性であり補強層（第３層）に相応しい。
【００２７】
（４）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施例に係るパワーモジュールを示す模式断面図である。
【図２】第２実施例に係るパワーモジュールを示す模式断面図である。
【図３】第３実施例に係るパワーモジュールを示す模式断面図である。
【図４】第３実施例に係る接合材の一例を示す模式図である。
【図５】従来のパワーモジュールを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一以上の構成要素を付加し得る。本明細書で説明する内容は、本発明の接合構造体のみならず、その製造方法にも該当し得る。「方法」に関する構成要素は「物」に関する構成要素ともなり得る。
【００３０】
《第１金属と第２金属》
第１層（中間層）となる第１金属と、第１金属とＩＭＣ（単相）を生成する第２金属とは種々考えられる。第１金属と第２金属の組合わせは、接合構造体の耐熱温度、接合工程中の加熱温度、熱膨張係数等を考慮して選択される。
【００３１】
第１金属として、Ｎｉ、Ｃｕ，Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、等やそれらの合金がある。第２金属として、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎ等やそれらの合金がある。好例として、第１金属をＮｉまたはＣｕとし、第２金属をＳｎとするとよい。Ｎｉの融点は約１４５０℃、Ｃｕの融点は約１０８５℃、Ｓｎの融点は約２３０℃である。
【００３２】
例えば、Ｎｉ層（第１層、中間層、被覆層）とＳｎ層（第２層）を接触させつつ、例えば、約３５０℃で５分間程度加熱すると、ニッケルスズ（ＮｉＳｎ）というＩＭＣ単相が得られる。このＮｉＳｎ（ＩＭＣ）の融点は約７９５℃である。従って、第１金属をＮｉ、第２金属をＳｎとする組合わせは、例えば、ＳｉＣ等からなる次世代半導体素子（第１部材）を用いたパワーモジュール（接合構造体）のように、１５０℃以上の耐熱性が必要とされる一方で、接合工程時の加熱温度を４００℃以下にする必要がある場合に有効である。
【００３３】
第１金属／第２金属の他の組合わせとして、Ｃｕ／Ｓｎ、Ａｇ／Ｓｎ、Ｐｔ／Ｓｎ／、Ａｕ／Ｓｎ等がある。なお、接合材側にある中間層（第１層）と、第１部材側にある被覆層とは、異種な第１金属よりも同種の第１金属からなると好ましい。
【００３４】
《第３金属》
第３層または補強層となる第３金属も種々考えられる。例えば、高延性や低ヤング率に加えて、熱伝導性や電導性に優れるＡｌ、Ｃｕまたはそれらの合金が第３金属として好ましい。なお、接合構造体の耐久性を確保するため、補強層は中間層や接合層よりも厚い箔状であると好ましい。
【００３５】
《誘導部》
誘導部は、少なくとも、第１部材の被接合面の少なくとも中央域に対応した位置で、中間層を介さずに補強層に直結してなる。誘導部が接合される補強層の位置も、その中央域であると好ましい。なお、誘導部は、ほぼ同時に生成される接合層と連なっていると好ましい。
【００３６】
誘導部は、第１部材の被接合面の少なくとも中央域に対応する領域内に、少なくとも一箇所以上にあれば良い。例えば、複数の孤立した誘導部が点在していてもよいし、線状または環状に連続した誘導部が一以上配置されていてもよいし、それらが組み合わされてもよい。開溝部の配置や形態を調整することにより、誘導部の配置や形態を容易に制御できる。
【００３７】
第１部材の外周囲側またはその被接合面の外周域内（外縁の内側域）で、補強層に連なるＩＭＣからなる外側誘導部または外周誘導部を備えてもよい。これらは、冷熱サイクル下で生じる温度サイクルストレスの緩和やそれに対する耐熱疲労性の向上に有効である（既述した特許文献１参照）。
【００３８】
《接合工程》
接合工程は、第２金属の融点以上で、第１金属と第２金属が反応してＩＭＣを生成する反応温度以上に接合材を加熱する工程ある。第１金属と第２金属の種類、第１部材と第２部材の耐熱性等により反応温度や保持時間は調整される。
【００３９】
《接合構造体の形態》
本発明の接合構造体には様々な形態が考えられる。接合構造体の好例は、半導体素子を金属電極や基板の金属配線上に接合したパワーモジュールである。半導体素子は、例えば、ＣＴＥが３〜７ｐｐｍ／ＫであるＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ等からなり、金属電極は、例えば、ＣＴＥが１５〜２５ｐｐｍ／ＫであるＣｕまたはＡｌからなる。
【実施例】
【００４０】
本発明の接合構造体の一例であるパワーモジュールについて、具体的な形態を示すことにより、本発明をさらに詳しく説明する。
【００４１】
次の内容はいずれの形態のパワーモジュールにも共通している。第１部材は、ＳｉＣからなるＩＧＢＴ等のチップ（デバイス、半導体素子）であり、その上下面にＮｉ（第１金）で被覆（メタライズ）された電極面（被覆層）がある。
【００４２】
第２部材は、金属電極を構成するＣｕ板であり、その上面（被接合面）にもＮｉがメタライズされた電極面がある。接合材は、Ａｌ（第３金属）箔からなる第３層を中心に、その両面側にＮｉからなる第１層と、さらにそれらの両面側にＳｎ（第２金属）からなる第２層とが順に形成されている。
【００４３】
金属電極は、その下面側で、図示しないＤＢＣ（Direct Brazed Copper）基板やＤＢＡ（Direct Brazed Aluminum）基板等の上に実装される。本実施例（各図）に示した上下方向は、鉛直方向に対する上下方向である。但し、それらの方向と、実際にパワーモジュールが製造される時または使用される時の上下方向は異なっていてもよい。
【００４４】
［第１実施例］
（１）パワーモジュールＭ１について、接合前→加熱過程（接合工程）→接合後の各様子を図１に示した。接合前のパワーモジュールＭ１は、ＳｉＣからなるチップ１０（第１部材）とその下面側にあるＮｉが成膜された電極面１１とその上面側にあるＮｉが成膜された電極面１３と電極面１３の外周囲に設けられた絶縁層（ＳｉＮ）１２を有する半導体素子１と、Ｃｕ板２０（第２部材）とその上にＮｉが成膜された電極面２１を有する金属電極２と、接合シート３からなる。
【００４５】
接合シート３は、Ａｌ（箔）からなる層３０（第３層）と、その両面側に形成されたＮｉからなる層３１１、３２１（第１層）と、それらの両面側にそれぞれ形成されたＳｎからなる層３１２、３２２（第２層）とを有する。なお、接合シート３の占有面積は、金属電極２よりも小さいが、半導体素子１よりは大きくなっている。
【００４６】
接合シート３は、層３１１、３１２の略中央域に、層３０を底面とする有底円筒状の開溝部３１０を電極面１１側に有する。開溝部３１０は、Ｎｉからなる層３１１とＳｎからなる層３１２とがパターニングされていない領域である。このような開溝部３１０を有する接合シート３は、例えば、開溝部３１０に対応する位置にマスクを配置したＡｌ箔（層３０）の各面上に、ＮｉおよびＳｎを順にスパッタし、Ｎｉ層およびＳｎ層を成膜することにより製作される。
【００４７】
（２）半導体素子１と金属電極２の接合は次のようになされる。上側から下側に向けて順番に、半導体素子１、接合シート３および金属電極２を積層して配置する。半導体素子１と金属電極２で接合シート３を挟持した状態の積層体（挟持体）を、不活性雰囲気（真空雰囲気を含む）や活性雰囲気（水素雰囲気、還元雰囲気等）の加熱炉に入れて、所定の反応温度まで加熱して、一定時間保持する。例えば、挟持する圧力（加圧量）を０．５ＭＰａとして、還元雰囲気の電気炉中で、３５０℃×５分間加熱するとよい。
【００４８】
その昇温過程中に、接合シート３の層３１２、３２２が先ず溶融する。これにより、電極面１１と層３１１の間および電極面２１と層３２１の間で、溶融したＳｎが濡れ拡がる。層３１２、３２２の厚さと上記加圧量を調整することにより、Ｓｎの濡れ拡がる領域を制御できる。
【００４９】
電極面１１と層３１１の間の溶融Ｓｎは、開溝部３１０（特に層３１１の窪み）へ充填されると共に、電極面１１の外周囲側へ滲み出して層３１１上に漏出して溜まる。電極面２１と層３２１の間の溶融Ｓｎは、層３２１の外周囲側へ滲み出して、電極面２１上に漏出して溜まる。
【００５０】
この状態でさらに昇温されると、層３１２が溶融してできたＳｎは、電極面１１および層３１１と固液相互拡散（ＳＬＩＤ）反応を生じて、ＮｉＳｎ（ＩＭＣ／固相）からなる接合層４１４を形成する。このとき電極面１１と層３１１は、一部が残存して、それぞれ層４１１と層４３１１になる。こうしてチップ１０と層３０は、層４１１と層４３１１（中間層）を介して、接合層４１４で接合された状態となる。
【００５１】
このＳＬＩＤ反応の際、層３１２から溶融して開溝部３１０（特に層３１１の窪み）へ充填されたＳｎは、電極面１１と層３１１のＮｉと反応して、層４３１１（中間層）を介さずに、層３０の上面に直結したＩＭＣからなる誘導部４０１４を形成する。
【００５２】
さらに、チップ１０の外周囲端側へ漏出して層３１１の外周域上に溜まった溶融Ｓｎは、層３１１と反応して、層４３１１（中間層）を介さずに、層３０の上面に直結したＩＭＣからなる外側誘導部４３１４を形成する。
【００５３】
また、層３２２が溶融してできたＳｎは、電極面２１および層３２１と反応して、ＩＭＣからなる接合層４２４を形成する。このとき電極面２１と層３２１は、一部が残存して、それぞれ層４２１と層４３２１になる。こうしてＣｕ板２０と層３０は、層４２１と層４３２１（中間層）を介して、接合層４２４により接合された状態となる。
【００５４】
このＳＬＩＤ反応の際、接合シート３の外周囲端側へ漏出して電極面２１の外周域上に溜まった溶融Ｓｎは、電極面２１（Ｎｉ層）と反応して、層４２１（中間層）を介さずに、Ｃｕ板２０の上面に直結したＩＭＣからなる外周誘導部４３２４を形成する。
【００５５】
こうして、最上層である層４１１から最下層である層４２１までの各層により構成された接合部４により、チップ１０（第１部材）とＣｕ板２０（第２部材）が接合されたパワーモジュールＭ１が得られる。
【００５６】
ところで、パワーモジュールＭ１は、チップ１０の発熱中心となる（発熱）中央域近傍に、層３０に直結された誘導部４０１４を有する。このためチップ１０やその周辺に作用するパワーサイクルストレスは、誘導部４０１４を通じて層３０へ誘導される。パワーサイクルストレスによりクラックＣが生じるとしても、そのクラックＣは層３０で生じ、接合面に略垂直な方向（上下方向）へ進展するようになる。その結果、チップ１０や接合層４１４等の損傷が回避され、またパワーサイクルストレスの緩和も図られて、パワーモジュールＭ１の信頼性が確保される。
【００５７】
なお、本実施例のパワーモジュールＭ１は、外側誘導部４３１４、外周誘導部４３２４も備えることにより、冷熱サイクル下で生じる温度サイクルストレスに対しても、緩和性や耐久性に優れたものである。但し、本発明の場合、それら誘導部の存在は必須ではない。
【００５８】
［第２実施例］
パワーモジュールＭ１の一部を変更したパワーモジュールＭ２について、接合前と接合後の各様子を図２に示した。なお、既述した部材または部位については、同符号を付することによりそれらの説明を省略する。この点は後述する他の実施例についても同様である。
【００５９】
パワーモジュールＭ２の製造に用いる接合シート３は、開溝部３１０に加えて、層３２１、３２２の略中央域に、層３０を底面とする有底円筒状の開溝部３２０を電極面２１側に有する。開溝部３２０も開溝部３１０と同様に製作される。開溝部３１０により形成される誘導部４０１４と同様に、開溝部３２０により誘導部４０２４が形成される。
【００６０】
誘導部４０２４により、Ｃｕ板２０やその周辺に作用する熱応力も、誘導部４０２４を通じて層３０へ誘導される。その結果、誘導部４０１４と誘導部４０２４が相乗的に作用して、パワーモジュールＭ２の信頼性がより確保される。
【００６１】
［第３実施例］
パワーモジュールＭ１の一部を変更したパワーモジュールＭ３について、接合前と接合後の各様子を図３に示した。パワーモジュールＭ３の接合シート３は、既述した開溝部３１０を、中央域の中央（発熱中心近傍）に配設する主開溝部３１０ｃと、開溝部３１０ｃから離間してその周囲に配設する複数の副開溝部３１０ｒとに変更したものである。
【００６２】
主開溝部３１０ｃおよび副開溝部３１０ｒの形態、製法は開溝部３１０と同様である。また、開溝部３１０と同様に、主開溝部３１０ｃおよび副開溝部３１０ｒにより、それぞれ主誘導部４０１４ｃおよび副誘導部４０１４ｒが形成される。
【００６３】
本実施例のパワーモジュールＭ３に作用するパワーサイクルストレスは、先ず、主誘導部４０１４ｃから層３０へ導入される。このため、主誘導部４０１４ｃが層３０に直結している付近から最初にクラックが発生し易くなり、これにより主誘導部４０１４ｃ近傍における熱応力が緩和される。
【００６４】
さらにパワーサイクルストレスが引き続きパワーモジュールＭ３へ作用する場合、その熱応力は副誘導部４０１４ｒから層３０へ導入される。その結果、副誘導部４０１４ｒが層３０に直結している付近からもクラックが発生するようになり、副誘導部４０１４ｒ近傍における熱応力も緩和される。このように層３０に発生するクラックが発熱の中心付近からその周辺へ緩やかに拡散していき、パワーモジュールＭ３に作用するパワーサイクルストレスが安定的に緩和され、チップ１０に反り等が生じることが抑止される。
【００６５】
ちなみに、図３には、接合シート３の副開溝部３１０ｒ（ひいては副誘導部４０１４ｒ）を、主開溝部３１０ｃ（ひいては主誘導部４０１４ｃ）を挟む左右または前後の２箇所に配置する場合を示した。もっとも、その他にも、副開溝部３１０ｒの配置パターンは種々考えられる。例えば、副開溝部３１０ｒは、主開溝部３１０ｃを中央（中心）として放射状に、３箇所以上配置してもよい。さらにいえば、図４に示すように、主開溝部３１０ｃを囲むように副開溝部３１０ｒを配置してもよい。
【００６６】
なお、複数の副開溝部３１０ｒを配置する場合、各副開溝部３１０ｒと主開溝部３１０ｃの間隔は一定でなくてもよい。各副開溝部３１０ｒが連続的または近接的であると、層３０に発生するクラックが連結して進展し易くなる。従って、各副開溝部３１０ｒは、孤立して点在状態にあると、クラックは層３０内を緩やかに進展するようになり、パワーモジュールＭ３の信頼性がより高まる。
【符号の説明】
【００６７】
Ｍ          パワーモジュール（接合構造体）
１          半導体素子
１０        チップ（第１部材）
１１        電極面（被覆層）
２          金属電極
２０        Ｃｕ板（第２部材）
３          接合シート
３１０      開溝部
４          接合部
４１４      接合層
４０１４    誘導部
【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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