(57)【要約】【課題】被接合部材を接合する装置を複雑または大型にすることなく、接合時に発生するスパッタまたはバリの発生、成長および飛散による不具合を抑制する接合構造体およびその製造方法、ならびに当該接合構造体を含む冷却器を提供する。【解決手段】第１の主表面１ｓを有する第１の被接合部材１と、第２の主表面２ｓを有する第２の被接合部材２とを備えている。第１の被接合部材１と第２の被接合部材２とは接合部３において互いに接合されている。第１または第２の被接合部材１，２の少なくともいずれかが、接合部３において薄肉部５を含んでいる。薄肉部５における第１または第２の主表面１ｓ，２ｓに交差する方向に関する厚みは、薄肉部５以外の厚肉部における厚みよりも薄い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主表面を有する第１の被接合部材と、
第２の主表面を有する第２の被接合部材とを備える接合構造体であって、
前記第１の被接合部材と前記第２の被接合部材とは接合部において互いに接合されており、
前記第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかが、前記接合部において薄肉部を含んでおり、
前記薄肉部における前記第１または第２の主表面に交差する方向に関する厚みは、前記薄肉部以外の厚肉部における前記厚みよりも薄い、接合構造体。
【請求項２】
前記薄肉部の、前記第１または第２の主表面に沿う方向に関する幅は、前記薄肉部の前記厚肉部と前記厚みの差よりも小さい、請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
前記薄肉部と前記厚肉部との境界部である薄肉部側壁は、前記薄肉部における前記第１または第２の主表面に沿う薄肉部底壁から前記厚みの方向に離れるにつれて前記厚肉部の前記第１または第２の主表面に沿う方向に関する寸法が大きくなるように延びる、請求項１または請求項２に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記薄肉部と前記厚肉部との境界部である薄肉部側壁は、前記薄肉部における前記第１または第２の主表面に沿う薄肉部底壁から前記厚みの方向に離れるにつれて前記厚肉部の前記第１または第２の主表面に沿う方向の関する寸法が段階的に大きくなるよう階段形状を有している、請求項１または請求項２に記載の接合構造体。
【請求項５】
前記接合部は、前記第１の主表面と前記第２の主表面とが重畳するように接着することにより形成される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項６】
前記接合部は、前記第１の主表面に交差する第１の端面と前記第２の主表面に交差する第２の端面とが接着することにより形成される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項７】
前記薄肉部は前記第１または第２の被接合部材の端部に形成された外周段差部を含み、
前記外周段差部は、前記第１または第２の主表面に沿う段差部底壁と、前記段差部底壁に交差する段差部側壁とを有する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項８】
前記薄肉部は前記第１または第２の被接合部材の端部以外の中央部に形成された凹部を含み、
前記凹部は、前記第１または第２の主表面に沿う凹部底壁と、前記凹部底壁に交差する凹部側壁とを有する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の接合構造体と、
前記接合構造体を冷却するための冷媒流通部材とを備える、冷却器。
【請求項１０】
第１の主表面を有する第１の被接合部材を準備する工程と、
第２の主表面を有する第２の被接合部材を準備する工程と、
前記第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかに薄肉部を形成する工程と、
前記第１の被接合部材と前記第２の被接合部材とを互いに接合する工程とを備え、
前記薄肉部を形成する工程においては、前記薄肉部における前記第１または第２の主表面に交差する方向に関する厚みが、前記薄肉部以外の厚肉部における前記厚みよりも薄くなり、
前記互いに接合する工程においては、前記第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかの前記薄肉部が接着されることにより接合部が形成される、接合構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記互いに接合する工程の後、前記接合部から発生する副産物を封止する工程をさらに備える、請求項１０に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記薄肉部を形成する工程において、前記薄肉部の、前記厚肉部との前記厚みの差は、前記互いに接合する工程において前記接合部に発生し得る副産物の最大寸法よりも大きくなるように形成される、請求項１０に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記互いに接合する工程において、摩擦攪拌接合により前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記互いに接合する工程において、アーク溶接により前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記互いに接合する工程において、レーザ溶接により前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記互いに接合する工程において、電子ビーム溶接により前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記互いに接合する工程において、抵抗溶接により前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記互いに接合する工程において、ろう付けにより前記第１および第２の被接合部材が接合される、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合構造体およびその製造方法、ならびに冷却器に関し、特に冷却器に用いられる接合構造体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の構造体を接合することにより接合構造体を形成する場合、その接合の際に、スパッタまたはバリなどが発生する場合がある。たとえば、消耗式アーク溶接およびレーザ溶接においてはスパッタが発生し、摩擦攪拌接合においてはバリが発生する。
【０００３】
接合時にスパッタまたはバリが発生した場合、形成される接合構造体の加工性、使用性、審美性などに意図せぬ影響を及ぼす可能性がある。たとえば半導体部品が搭載された被接合部材を他の被接合部材と接合する場合、接合時に発生するスパッタまたはバリが半導体部品に接触することにより、半導体部品が損傷を受ける可能性がある。このため、上記の接合の際には、スパッタまたはバリが製品に影響を与えないように、スパッタまたはバリの発生、成長および飛散を抑制する必要がある。
【０００４】
たとえば特許文献１においては、摩擦攪拌接合時に発生するバリの成長を制限することが可能な部材が、摩擦攪拌接合用のツールの外側に設置された摩擦攪拌接合装置が開示されている。これにより、ショルダーの端部から発生するバリを摩擦攪拌接合のヘッド内に収めることができるため、たとえば半導体部品が搭載された被接合部材においても、摩擦攪拌接合を適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９００４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバリの成長を抑制する方法においては、当該摩擦攪拌接合装置に設置される、バリの成長を制限する部材が大型でありかつその構造が複雑である。このため当該摩擦攪拌接合装置の全体が大型となりかつその構造が複雑となる。これに伴い当該摩擦攪拌接合装置のコストが増大する可能性がある。
【０００７】
また特許文献１のバリの成長を抑制する方法は、被接合部材の形状によっては適用できない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被接合部材を接合する装置を複雑または大型にすることなく、接合時に発生するスパッタまたはバリの発生、成長および飛散により不具合を蒙る可能性が低減された構成の接合構造体およびその製造方法、ならびに当該接合構造体を含む冷却器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施の形態に係る接合構造体は、第１の主表面を有する第１の被接合部材と、第２の主表面を有する第２の被接合部材とを備えている。第１の被接合部材と第２の被接合部材とは接合部において互いに接合されている。第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかが、接合部において薄肉部を含んでいる。薄肉部における第１または第２の主表面に交差する方向に関する厚みは、薄肉部以外の厚肉部における厚みよりも薄い。
【００１０】
一実施の形態に係る接合構造体の製造方法は、まず第１の主表面を有する第１の被接合部材と、第２の主表面を有する第２の被接合部材とが準備される。第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかに薄肉部が形成される。第１の被接合部材と第２の被接合部材とが互いに接合される。薄肉部における第１または第２の主表面に交差する方向に関する厚みが、薄肉部以外の厚肉部における厚みよりも薄く形成される。第１または第２の被接合部材の少なくともいずれかの薄肉部が接着されることにより接合部が形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複雑で大型の摩擦攪拌接合装置などを用いることなく、スパッタまたはバリの発生、成長および飛散による半導体部品などの損傷を抑制することが可能な接合構造体およびその製造方法、ならびに当該接合構造体を含む冷却器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態における冷却器の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における接合構造体の一の実施例を示す概略平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図４】実施の形態１における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図５】実施の形態１における接合構造体のうち特に止り穴部における接合状態を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１における接合構造体の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１における接合構造体の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１における接合構造体の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１における接合構造体の製造方法の第４工程であり、摩擦攪拌接合による段差部の接合工程を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態１における接合構造体の製造方法に用いられるツールの構成を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態１における接合構造体の製造方法の第４工程であり、摩擦攪拌接合による止り穴部の接合工程を示す概略断面図である。
【図１２】図９の第１の変形例であり、アーク溶接による接合工程を示す概略断面図である。
【図１３】図９の第２の変形例であり、抵抗溶接による接合工程を示す概略断面図である。
【図１４】図９の第３の変形例であり、ろう付けによる接合工程を示す概略断面図である。
【図１５】図９の第４の変形例であり、電子ビーム溶接による接合工程を示す概略断面図である。
【図１６】図９の第５の変形例であり、２つの被接合部材の双方に薄肉部が形成された場合の接合工程を示す概略断面図である。
【図１７】実施の形態２における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態２における接合構造体の製造方法の一工程であり、摩擦攪拌接合による段差部の接合工程を示す概略断面図である。
【図１９】図１８の第１の変形例であり、アーク溶接による接合工程を示す概略断面図である。
【図２０】図１８の第２の変形例であり、電子ビーム溶接による接合工程を示す概略断面図である。
【図２１】図１８の第３の変形例であり、ろう付けによる接合工程を示す概略断面図である。
【図２２】実施の形態３における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図２３】実施の形態４における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図２４】実施の形態５における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図２５】実施の形態５における接合構造体の製造方法に用いられるツールの構成の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図２６】実施の形態５における接合構造体の製造方法に用いられるツールの構成の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図２７】実施の形態５における接合構造体の製造方法の、図２５のツールを用いた一工程を示す概略断面図である。
【図２８】実施の形態５における接合構造体の製造方法の、図２６のツールを用いた一工程を示す概略断面図である。
【図２９】実施の形態６における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【図３０】実施の形態７における接合構造体のうち特に段差部における接合状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず一実施の形態の冷却器の構成について図１を用いて説明する。図１を参照して、一実施の形態の冷却器１００は、後述する金属または合金材料からなる被接合部材１（第１の被接合部材）と被接合部材２（第２の被接合部材）とを有しこれらが接合された構成を有する接合構造体を有している。被接合部材１と被接合部材２とは接合部３において互いに接合されている。また冷却器１００は、その構成部材として、冷媒流通部材１０１を有している。冷媒流通部材１０１は、上記接合構造体および、冷却器１００の内部または外部に載置された対象物を冷却するための冷媒が流通する部材である。ここでは冷媒流通部材１０１は、被接合部材１または被接合部材２の少なくともいずれかの内部を通るように形成されており、被接合部材１，２の内部に冷媒を流すことが可能な構成となっている。
【００１４】
なお図１における被接合部材１，２などは実物の形状を表しておらず、あくまで被接合部材１と被接合部材２とが互いに接合された接合構造体を有する旨の説明のために、形状等を考慮せず簡略化して示している。
【００１５】
次に図２〜図５を用いて、本実施の形態の接合構造体の構成について説明する。
図２および図３を参照して、本実施の形態の接合構造体の一の実施例においては、たとえば矩形状を有する被接合部材１が矩形状を有する被接合部材２の上に重なるように接合されている。ただし被接合部材１，２の平面形状は矩形状でなくてもよい。
【００１６】
より具体的には、被接合部材１の１対の主表面１ｓ（第１の主表面）のうち一方（図３の下方）の主表面１ｓと、被接合部材２の１対の主表面２ｓ（第２の主表面）のうち一方（図３の上方）の主表面２ｓとが互いに重畳するように接着するように配置されている。これにより、被接合部材１と被接合部材２との間には接合部３が形成され、この接合部３において被接合部材１と被接合部材２とは両者が一体となるように接合されている。
【００１７】
被接合部材１の上側の主表面１ｓには、たとえばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタなどの半導体素子を含む半導体部品４が搭載されている。被接合部材１は、薄肉部と厚肉部とを有している。薄肉部は、被接合部材１のうち、図３の上下方向すなわち被接合部材１の１対の主表面１ｓの延在する方向に交差する方向（たとえば直交する方向）に関する厚みが、薄肉部以外の領域である厚肉部における上記厚みよりも薄くなった領域である。逆に言えば、厚肉部における被接合部材１の上記厚みは、薄肉部における被接合部材１の上記厚みよりも厚くなっている。半導体部品４は、被接合部材１の厚肉部の上に載置されている。
【００１８】
図２および図３においては被接合部材２には薄肉部が形成されていないが、被接合部材２にもその一部に薄肉部が形成されていてもよい。また被接合部材２の上側の主表面２ｓの一部には窪み部ＤＰが形成されていてもよい。窪み部ＤＰは上記の薄肉部とは別の概念で形成された相対的に肉厚の薄い領域であり、被接合部材２の主表面２ｓが被接合部材１の主表面１ｓと嵌合することにより主表面１ｓと主表面２ｓとの接合を容易にするために凹形状に加工された領域である。
【００１９】
なおここでは主表面１ｓ，２ｓは、被接合部材１，２のそれぞれの厚肉部を構成する表面を意味するものとし、被接合部材１，２のそれぞれの薄肉部を含まないものとする。
【００２０】
被接合部材１には薄肉部として、段差部５と、止り穴部６とを有している。このうち段差部５は、図３に示すように平面視における被接合部材１の端部ＥＤＧに形成された薄肉部であり、図２に示すように被接合部材１の平面視における外周に沿って、その外周１周分にわたって形成された外周段差部である。なお段差部５は、被接合部材１の平面視における外周の一部のみに形成されていてもよい。なお被接合部材１の端部ＥＤＧとは、ここでは被接合部材１の平面視における最外縁に相当する端面１ｅおよびそれに近い外周の領域を意味する。端面１ｅは主表面１ｓに交差する方向に延びる、被接合部材１の厚みの方向に延びる面である。
【００２１】
段差部５とは、ここでは特に薄肉部のうち、その側壁である段差部側壁５ｂの一部が、当該段差部側壁５ｂの他の一部と対向することなく、平面視における被接合部材１の外側を向くように露出するように形成されたものをいうこととする。
【００２２】
一方、止り穴部６は、被接合部材１のうち端部ＥＤＧ以外の中央側の領域である中央部ＣＥＮに形成された薄肉部であり、図２に示すように被接合部材１の平面視における中央部に１つ以上（図２においては３つ）、たとえば円形状を有するように形成された凹部である。ただし止り穴部６の平面形状は円形状に限らず、たとえば楕円形状であってもよい。また図２の例においては図の左右方向に関する中央に止り穴部６の中心が乗るように止り穴部６が形成されているが、止り穴部６はたとえば被接合部材１の中央から図２の左側または右側に偏った位置に配置されてもよい。複数（ここでは３つ）の止り穴部６が形成される場合、これらのそれぞれは互いに被接合部材１の主表面１ｓに沿う方向に関して間隔をあけて配置されている。
【００２３】
止り穴部６とは、ここでは特に薄肉部のうち、その側壁である凹部側壁６ｂの一部が、当該凹部側壁６ｂの他の一部と対向するように形成され、平面視における被接合部材１の外側を向くように露出するように形成されてはいないものをいうこととする。
【００２４】
図２および図３の接合構造体は、被接合部材１に１つの段差部５と３つの止り穴部６とを有しているが、被接合部材１に形成される段差部５および止り穴部６の数は任意である。たとえば段差部５は、被接合部材１の端部の一部に、互いに間隔をあけて複数形成されてもよい。
【００２５】
特に図３を参照して、接合部３は、被接合部材１の薄肉部である段差部５および止り穴部６が、被接合部材２と接合された領域として形成されている。図４を参照して、たとえば端部ＥＤＧにおいて被接合部材１の厚みが薄くなった段差部５は、段差部底壁５ａと、段差部側壁５ｂとを有するように形成されている。段差部底壁５ａは被接合部材１の主表面１ｓに沿う方向（たとえば平行な方向）に延びる平面であり、段差部側壁５ｂは被接合部材１の主表面１ｓに交差する方向（たとえば垂直な方向）に延びる平面である。したがって本実施の形態においては、段差部側壁５ｂは段差部底壁５ａにほぼ直交するように交差している。
【００２６】
たとえば後述する摩擦攪拌接合により被接合部材１と被接合部材２とが接合される場合、被接合部材１と被接合部材２とが接触された状態で、被接合部材１を構成する金属材料と被接合部材２を構成する金属材料とが塑性流動を起こす。これにより被接合部材１の構成材料と被接合部材２の構成材料とが互いに攪拌された領域が接合部３として形成され、被接合部材１と被接合部材２とが互いに接着固定される。
【００２７】
図５を参照して、同様に、たとえば中央部ＣＥＮにおいて被接合部材１の厚みが薄くなった止り穴部６は、凹部底壁６ａと、凹部側壁６ｂとを有するように形成されている。凹部底壁６ａは被接合部材１の主表面１ｓに沿う方向に延びる平面であり、凹部側壁６ｂは被接合部材１の主表面１ｓに交差する方向に延びる平面である。したがって本実施の形態においては、凹部側壁６ｂは凹部底壁６ａにほぼ直交するように交差している。
【００２８】
たとえば摩擦攪拌接合により接合された止り穴部６についても上記の段差部５と同様に、被接合部材１を構成する金属材料と被接合部材２を構成する金属材料との塑性流動により、被接合部材１の構成材料と被接合部材２の構成材料とが互いに攪拌された領域が接合部３として形成される。
【００２９】
薄肉部である段差部５および止り穴部６は、その厚肉部との厚みの差（図４および図５の上下方向に示す段差の高さ）が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３０】
なお図４および図５はイメージを容易にするために、被接合部材１および被接合部材２の形状を図３の当該部分よりも簡略化して図示している。このため図３と図４および図５とは態様が一部整合しない場合がある。
【００３１】
次に図６〜図１６を用いて、本実施の形態における接合構造体の、特に図４および図５に示す部分の製造方法について説明する。
【００３２】
図６を参照して、まず被接合部材１と被接合部材２とが準備される。被接合部材１，２はたとえば一般公知の金属材料または合金材料により形成されることが好ましく、たとえばアルミニウム合金などにより形成されることが好ましい。一例として、図６のように矩形の断面形状（および平面形状）を有する被接合部材１，２が準備されるが、被接合部材１，２の形状はこれに限られない。被接合部材１は１対の主表面１ｓを、被接合部材２は１対の主表面２ｓを、それぞれ有している。
【００３３】
図７を参照して、被接合部材１の端部ＥＤＧに、薄肉部としての段差部５が形成される。すなわち被接合部材１の端面１ｅの一部および一方（図７における上側）の主表面１ｓの一部が除去される加工がなされることにより、当該除去された領域の表面が段差部底壁５ａおよび段差部側壁５ｂとして露出するように、他の領域よりも厚みが薄くなった段差部５が形成される。段差部５は、被接合部材１の主表面１ｓの一部に対してマシニング加工またはフライス加工がなされることにより形成される。
【００３４】
図８を参照して、被接合部材１の中央部ＣＥＮに、薄肉部としての止り穴部６が形成される。すなわち被接合部材１の中央部ＣＥＮにおける主表面１ｓの一部を除去するように被接合部材１の一部が除去される加工がなされることにより、当該除去された領域の表面が凹部底壁６ａおよび凹部側壁６ｂとして露出するように、他の領域よりも厚みが薄くなった止り穴部６が形成される。止り穴部６は、被接合部材１の主表面１ｓの一部に対してマシニング加工またはフライス加工がなされることにより形成される。
【００３５】
図９を参照して、被接合部材１と被接合部材２とが互いに接合される。ここでは被接合部材１の段差部５が被接合部材２の上に重畳するようにセットされた状態で、被接合部材１の段差部５の真下の主表面１ｓと被接合部材２の上側の主表面２ｓとが互いに接着される。これにより被接合部材１の段差部５が被接合部材２と互いに接合される。
【００３６】
被接合部材１と被接合部材２との接合方法としては、たとえば図１０に示すようなツール７を用いた摩擦攪拌接合が用いられる。具体的には、図１０を参照して、ツール７はたとえば円筒形状を有しており平面視における面積（直径）が比較的大きいショルダー部７ａと、ショルダー部７ａの下端面７ｂに接するように取り付けられ、ショルダー部７ａよりも平面視における面積（直径）が小さいプローブ部７ｃとを有している。
【００３７】
接合の際は、図９に示すように、接合しようとする領域すなわち段差部５と被接合部材２とが重畳する領域の真上にツール７がセットされる。ツール７は、その下側の領域（プローブ部７ｃまたは下端面７ｂ）が段差部５の段差部底壁５ａに接した状態で、または下側の領域が被接合部材１の内部に挿入された状態で、回転方向Ｒに回転しながら移動方向Ｍに移動する。この移動方向Ｍは図２中に点線の矢印で示す移動方向Ｍに相当する。
【００３８】
このプローブ部７ｃが段差部底壁５ａに接触しながら回転することによる摩擦熱により段差部底壁５ａを含む被接合部材１、および被接合部材２の一部が加熱されて軟化する。さらにこの軟化された材料がツール７の回転により攪拌され塑性流動を起こすことにより被接合部材１と被接合部材２とが接合される。
【００３９】
同様に、止り穴部６についても摩擦攪拌接合がなされる。図１１を参照して、ここでは接合しようとする領域すなわち止り穴部６と被接合部材２とが重畳する領域の真上にツール７がセットされる。ツール７は、その下側の領域が止り穴部６の凹部底壁６ａに接した状態で、または下側の領域が被接合部材１の内部に挿入された状態で、回転方向Ｒに回転する。この回転方向Ｒは図２中に点線の矢印で示す回転方向Ｒに相当する。このときの摩擦熱により上記の段差部５と同様に攪拌され塑性流動を起こすことにより、被接合部材１と被接合部材２とが接合される。
【００４０】
ところで摩擦攪拌接合用のツール７は、被接合部材１，２よりも融点が高く、高温下での機械的強度が高い材料により形成されることが必要である。たとえば被接合部材１，２がアルミニウム合金である場合、ツール７の特にプローブ部７ｃはいわゆるＳＫＤ６１などの工具鋼により形成されることが好ましい。また被接合部材１，２が軟鋼またはステンレス鋼である場合に摩擦攪拌接合を用いる場合には、ツール７の特にプローブ部７ｃはコバルト合金または超硬合金により形成されることが好ましい。
【００４１】
摩擦攪拌接合は、接合時にショルダー部７ａの下端面７ｂなどと被接合部材１，２との接触面からバリ８（図９参照）などの副産物が発生する。バリは最終的に形成される製品の加工性、使用性、審美性などに意図せぬ影響を与えるため、摩擦攪拌接合の工程を行なった後にはバリを除去する工程を行なうことが好ましい。
【００４２】
なお被接合部材１，２の接合工程は、上記の摩擦攪拌接合以外に以下の各方法によりなされてもよい。図１２を参照して、たとえばアーク溶接を用いる場合には、接合しようとする領域の真上にアークトーチ９が、被接合部材１の段差部底壁５ａなどと互いに間隔をあけて設置され、アークトーチ９と段差部底壁５ａなどとの間にアーク１０と呼ばれる放電現象を発生させる。この放電現象により発生するアーク熱により被接合部材１，２を溶融させ両者が溶接される。
【００４３】
アーク溶接を行なった場合、溶接時にスパッタ１１と呼ばれる副産物が発生する。特に消耗電極式アーク溶接を行なった場合にはスパッタ１１が多く発生する。
【００４４】
その他、図１３を参照して、いわゆる抵抗溶接により接合を行なってもよい。抵抗溶接は電極１７と呼ばれる棒状の銅合金を被接合部材１，２に押し付け、電流を流した際に発生する抵抗発熱を利用して被接合部材１と被接合部材２とを接合する方法である。図１３においては互いに接触されている段差部５の真下における下側の主表面１ｓと上側の主表面２ｓとの各表面の近くの領域のみが加熱され接合される。
【００４５】
図１４を参照して、ろう付けにより被接合部材１，２が接合されてもよい。この場合は接合しようとする主表面１ｓと主表面２ｓとの間にろう材１２がセットされた状態でたとえば加熱がなされる。なおろう付けの場合は溶接時にスパッタ１１が発生する場合がある。
【００４６】
図１５を参照して、電子ビーム溶接により当該接合がなされてもよい。この場合は接合しようとする領域に照射線１４としての電子ビームが照射されることにより加熱、接合される。この照射線１４は電子ビームの代わりにレーザであってもよく、その場合はレーザ溶接により当該接合がなされる。
【００４７】
図１２〜図１５においては段差部５の接合を示しているが、止り穴部６についても同様に図１２〜図１５の各方法により接合がなされてもよい。
【００４８】
図１６を参照して、以上においては被接合部材１のみに薄肉部である段差部５が形成されているが、上記のように被接合部材２にも薄肉部である段差部５、および／または図示されない止り穴部が形成されてもよい。また図示されないが、（特にたとえば被接合部材２に半導体部品４などが搭載される場合、）被接合部材２のみに薄肉部が形成されてもよい。
【００４９】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
たとえばアーク溶接による被接合部材１と被接合部材２との接合は、安価で被接合部材１，２の溶接が可能であり、多くの金属材料に対して適用可能である。このためアーク溶接は被接合部材１と被接合部材２との接合方法として最もよく使われる。
【００５０】
しかしアーク溶接の際に発生する副産物であるスパッタ１１（図１２参照）と呼ばれる溶融された金属粒などが、たとえば被接合部材１に搭載された半導体部品４に向けて飛散すれば、半導体部品４が損傷を受けたり、接合構造体の外観の態様を損ねたりする可能性がある。アーク溶接に用いる電流としてパルス電流を用いるいわゆるパルスアーク溶接を用いることにより、スパッタ１１の発生量を低減させることはできるが、スパッタ１１の発生を完全になくすことは困難である。
【００５１】
一方、摩擦攪拌接合においては固相状態で被接合部材１と被接合部材２とが接合されるので、接合時の被接合部材１，２の最高到達温度が融点以下になる。そのため摩擦攪拌接合は溶接に比べ接合部における強度を高くすることができ、かつ接合部における変形量を小さくすることができる。
【００５２】
しかし摩擦攪拌接合においても接合時に、ツール７が被接合部材１と接触しながらこれを部分的に削ることにより、副産物であるバリ８（図９参照）が発生し、これがスパッタ１１と同様に半導体部品４などに影響を及ぼす可能性がある。そこでバリ８の発生を抑制するために、摩擦攪拌接合の条件を制御することが要求される。特にツール７の下側の領域が被接合部材１，２の表面から内部に挿入される深さがバリ８の発生量に顕著に影響を与え、たとえば当該深さをわずか０．１ｍｍ深くすることのみにより、バリ８の発生量が非常に増加する。すなわち摩擦攪拌接合の条件を制御することのみによりバリ８の発生量を高精度に低減することは困難である。
【００５３】
またツール７が被接合部材１，２を接合する方向に対するツール７の相対的な回転方向によってバリ８の発生する方向が制御できる。しかし特に被接合部材１，２の接合を開始した位置の近くにおいては四方にバリ８が多量に発生し、半導体部品４に接触可能なほどにそのバリ８の寸法が長くなる場合があるため、ツール７の回転方向を制御する方法によっても半導体部品４はバリ８から完全に逃れることはできない。さらに被接合部材１，２の接合を開始する位置を半導体部品４の配置される位置から離れた位置にすれば、被接合部材１，２が大きくなるためこの方法も万全とはいえない。
【００５４】
そこで本実施の形態においては、被接合部材１，２の少なくともいずれか（図３においては被接合部材１）が接合部３において薄肉部としての段差部５および（または）止り穴部６を備えている。たとえば摩擦攪拌接合を用いる場合、当該接合構造体は図６〜図１０に示す製造方法により形成される。
【００５５】
このようにすれば、当該薄肉部が存在しない場合に比べて、少なくとも当該薄肉部の厚みの分だけ、接合部３から半導体部品４などまでの距離を長くすることができる。このため、バリ８が形成されるツール７の下側の領域（プローブ部７ｃの先端部または下端面７ｂ）と被接合部材１，２との接触部から発生するバリ８が半導体部品４を損傷させる可能性を低減することができる。
【００５６】
また、薄肉部を設けることにより段差部側壁５ｂおよび凹部側壁６ｂが形成されるため、接合部３から発生するバリ８は段差部側壁５ｂまたは凹部側壁６ｂに衝突して屈曲する。これによりバリ８がそこからさらに外側へ延び、半導体部品４などに損傷を与える可能性が低減される。またバリ８が段差部側壁５ｂまたは凹部側壁６ｂに接触すれば、それ以上バリ８が長く伸びることが抑制される。このことから本実施の形態によれば、被接合部材１，２に搭載された半導体部品４などが、接合部３から発生するバリ８の接触などにより損傷を受ける可能性を抑制することができる。
【００５７】
また、薄肉部における接合を行なう場合には、接合部３の体積が小さくなるため、接合部３に加える熱量を小さくすることができる。このためプローブ部７ｃなど被接合部材１，２の内部に挿入される部材の挿入量を小さくすることができる。挿入量を小さくすることにより、プローブ部７ｃまたは下端面７ｂなどから発生するバリ８の絶対量を少なくすることができる。
【００５８】
本実施のように接合部３が、被接合部材１の主表面１ｓと被接合部材２の主表面２ｓとの重畳により形成される場合には、被接合部材２の上に被接合部材１を載置するだけで両者の主表面１ｓ，２ｓを接触させることができる。被接合部材２の上に被接合部材１を載置するだけであるため被接合部材１と被接合部材２との重ね合わせられる方向（上下方向）に関する位置ずれを考慮する必要がないことから、被接合部材１と被接合部材２との位置合わせが容易になる。
【００５９】
また本実施の形態においては、重畳された被接合部材１の上からツール７により下方向に加圧しながら接合することができる。このため接合部３に生じる隙間に起因する欠陥の発生を抑制することができる。接合部３に欠陥が発生しなくなるため、接合構造体を冷却器１００に適用してその内部に冷媒を流したときに接合部３から冷媒が漏れるなどの不具合を抑制することができる。
【００６０】
以上により、本実施の形態のように接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状を工夫すれば、たとえばバリアの成長を制限する部材を含む大型で複雑の摩擦攪拌接合装置などを用いることなく、一般的な摩擦攪拌接合用のツール７を用いてバリ８の成長および半導体部品４への損傷などを抑制することができる。このため接合構造体のコストの増大を抑制することができ、かつ本実施の形態を様々な形状の被接合部材（を含む接合構造体）に適用することができる。
【００６１】
さらに、図２および図３の一の実施例に示すように、平面視における被接合部材１の中央部ＣＥＮに止り穴部６を設けて被接合部材２と接合することにより、両者の接合部３の周辺において被接合部材１と被接合部材２との間で互いに及ぼしあう拘束力を高めることができる。仮にこの拘束力が弱ければ接合部３の接合状態が劣化し不良を招く可能性があるが、拘束力を高めることにより、接合部３の接合力を高めることができる。上記の拘束力および接合力を高める観点からは、止り穴部６は一方向に長く延在する溝形状にするよりも本実施の形態のように円形状または楕円形状とすることが好ましい。
【００６２】
以上は本実施の形態において摩擦攪拌接合を用いた場合について説明しているが、アーク溶接による被接合部材１，２の接合を行なった場合においても上記と同様に、発生するスパッタ１１の半導体部品４側などへの飛散による半導体部品４の損傷を抑制することができる。
【００６３】
さらに本実施の形態で述べた他の接合方法、すなわちレーザ溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接、ろう付けなどを用いた場合においても、それぞれの接合方法により発生するスパッタ、チリ、溶湯（溶融した金属）およびバリの発生、成長および飛散などによる半導体部品などの損傷を抑制することができる。
【００６４】
以上は特に被接合部材１に薄肉部を設けた場合の作用効果について説明しているが、被接合部材２に薄肉部を設けた場合においても、たとえば接合時における被接合部材２に搭載された半導体部品のバリなどによる損傷を抑制する効果を有する。またたとえば図１６のように被接合部材２に半導体部品などが搭載されない場合においても、特に被接合部材１，２の重畳により接合部３を形成する場合において被接合部材１と被接合部材２との厚みの和をより小さくすることができる。このため、加えるべき熱量を減少させることができ、ツール７の挿入量およびバリ８などの発生量の低減につなげることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
図１７を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、被接合部材１の平面視における最外縁である端面１ｅ（第１の端面）のうち特に段差部５が形成された端部の端面１ｅと、被接合部材２の平面視における最外縁である端面２ｅ（第２の端面）とが接着することにより、接合部３が形成されている。言い換えれば被接合部材１の端面１ｅと被接合部材２の端面２ｅとが互いに突き合わせるように接合されることにより、接合部３が形成されている。
【００６６】
ここでは被接合部材１の端部に形成された薄肉部としての段差部５の段差部底壁５ａと、被接合部材２の主表面２ｓとが互いに連続した同一の面となるように（ツライチとなるように）、端面１ｅおよび端面２ｅにおいて接合される。具体的には、本実施の形態においては主表面１ｓと段差部底壁５ａとが互いにほぼ同一の方向に延びており、主表面１ｓと端面１ｅとが互いに交差する方向（直交する方向）に延びている。また本実施の形態においては主表面２ｓと端面２ｅとが互いに交差する方向に延びている。これにより、上記の接合の態様となっている。
【００６７】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００６８】
次に図１８〜図２１を用いて、本実施の形態における接合構造体の製造方法について説明する。
【００６９】
図１８を参照して、本実施の形態においても図６〜図８と同様に準備された被接合部材１と被接合部材２とが、ツール７を用いた摩擦攪拌接合により互いに接合される。ここでは被接合部材１の段差部５が形成されその厚みが薄くなった端面１ｅと、被接合部材２の一の方向の端面２ｅとが突き合せられるように互いに接触した状態で、当該接触部の上に搭載されるようにツール７がセットされる。この状態で実施の形態１と同様に、ツール７の下側の領域（プローブ部７ｃの先端部または下端面７ｂ）が段差部５の段差部底壁５ａに接した状態で、または下側の領域が被接合部材１の内部に挿入された状態で、ツール７は回転方向Ｒに回転しかつ移動方向Ｍに移動する。このときの摩擦熱により端面１ｅと端面２ｅとが接着することにより、被接合部材１と被接合部材２とが互いに接合される。
【００７０】
図１９を参照して、本実施の形態においても、段差部５が形成された端面１ｅと被接合部材２の一の方向の端面２ｅとが突き合せられるように互いに接触した部分の上にアークトーチ９がセットされアーク１０を発生させる方法により、端面１ｅと端面２ｅとが溶接されてもよい。
【００７１】
図２０を参照して、本実施の形態においても、段差部５が形成された端面１ｅと被接合部材２の一の方向の端面２ｅとが突き合せられた部分に対して電子ビーム溶接またはレーザ溶接がなされることにより、端面１ｅと端面２ｅとが溶接されてもよい。
【００７２】
図２１を参照して、本実施の形態においても、段差部５が形成された端面１ｅと被接合部材２の一の方向の端面２ｅとが突き合せられた部分に対してろう付けがなされることにより、端面１ｅと端面２ｅとが溶接されてもよいし、図示されないが本実施の形態においても抵抗溶接がなされてもよい。
【００７３】
いずれの接合方法を用いるにせよ、実施の形態１においては被接合部材１の段差部５と被接合部材２とを結ぶ方向（たとえば図９の上下方向）に接合部３が進行する（広がる）ように形成されるのに対し、本実施の形態においては被接合部材１の段差部５と被接合部材２とを結ぶ方向（たとえば図１８の左右方向）に交差する方向に接合部３が進行する（広がる）ように形成される。本実施の形態においては、端面１ｅと端面２ｅとが接触する部分の全体が接着されるように（図１８における段差部５の段差部底壁５ａと交差する端面１ｅから段差部底壁５ａに対向する図の下側の主表面１ｓと交差する端面１ｅまでの全体が接着されるように）被接合部材１と被接合部材２とが接合されることが好ましい。
【００７４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
実施の形態１のように２つの被接合部材１，２が重畳しその主表面１ｓと主表面２ｓとが接合する場合に限らず、本実施の形態のように２つの被接合部材１，２の主表面１ｓと主表面２ｓとがたとえば水平方向に沿って横に並ぶように端面１ｅ，２ｅ同士が接合される場合においても、実施の形態１と同様に接合時のバリおよびスパッタなどの副産物による半導体部品などの損傷を抑制することができる。すなわち、実施の形態１の図２および図３の実施例においては、２つの被接合部材１，２が重畳された重ね継手に本実施の形態が適用されているが、実施例においても（図示されないが）２つの被接合部材１，２のそれぞれの端面同士を突き合わせた形態の継手としてもよい。
【００７５】
本実施の形態のように２つの被接合部材１，２が横に並ぶように接合する場合には、実施の形態１のように両者を重ね合わせて接合する場合に比べて、接合部に加える熱の量を少なくすることができる。これは接合部を構成する部分の厚みが、２つの被接合部材１，２が重ね合わせられる実施の形態１に比べて薄くなるためである。
【００７６】
また特に摩擦攪拌接合を行なう場合、ツール７の回転方向に対する被接合部材１と被接合部材２との材質間の攪拌力が強いため、両者が横に並べられた場合に特に両者間の接合力を高めることができ、接合部３における欠陥の発生を抑制することができる。このため本実施の形態においては、被接合部材１の互いに対向する１対の主表面１ｓのうちの一方（上側）の主表面１ｓから他方（下側）の主表面１ｓに達するまでの全体が接着されてもよいが、その一部のみが（たとえば上側の主表面１ｓから、下側の主表面１ｓよりやや上側の部分まで）接着されてもよく、この場合においても十分な接合強度を確保することができる。
【００７７】
（実施の形態３）
図２２を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は、基本的に実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、たとえば被接合部材１における段差部５の薄肉部とそれ以外の厚肉部との厚みの差が、両者を接合する工程において接合部３に発生するスパッタまたはバリ８などの副産物の最大寸法よりも大きくなるように形成される。言い換えれば、図２２の被接合部材１において半導体部品４が搭載される主表面１ｓと、段差部５の段差部底壁５ａとの、主表面１ｓに直交する方向に関する位置の差ｔは、バリ８などの最大寸法よりも大きくなるように形成される。
【００７８】
ここでバリ８の最大寸法とは、形成されたバリ８に対して測定し得る最大の長さ（寸法）を意味する。ここでは多数回形成されたバリ８のそれぞれの最大寸法のうちの最大値が、接合部３を形成する工程において接合部３に発生し得るバリ８の最大寸法であるものと定義する。具体的には、バリ８の最大寸法は５ｍｍ程度であるため、図２２に示す段差ｔは５ｍｍより大きいことが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００７９】
なお本実施の形態においては図２２に示すように完成された製品である接合構造体にバリ８が残存していてもよいがこれが除去されてもよい。すなわち図２２に示す構成からバリ８を除いた部分が、本実施の形態により形成される接合構造体の構成であると考えてもよい。このことは以下の各実施の形態においても同様である。また図示されないが、本実施の形態においては止り穴部６についても段差部５と同様に、その形成される部分における凹部底壁６ａと、その上のたとえば主表面１ｓとの、主表面１ｓに直交する方向に関する位置の差ｔは、止り穴部６の接合部３において発生し得る副産物の最大寸法よりも大きくなるように形成されることが好ましい。
【００８０】
これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
アーク溶接時のスパッタ１１は、その発生、飛散する方向が何らかの原因で変化する場合がある。また摩擦拡散接合時などのバリ８は、その発生する方向が何らかの原因で変化したり、引き剥がれて半導体部品４の方に飛散することにより半導体部品４が損傷する可能性がある。
【００８２】
そこで本実施の形態においては上記のように段差部５などの段差ｔを、バリ８などの最大寸法よりも大きくすることにより、たとえば引き剥がされていないバリ８が段差部５の上側に配置される半導体部品４の表面に接触する可能性を低減することができる。またバリ８またはスパッタ１１などが半導体部品４の方に飛散する場合においても、本実施の形態においては（詳述されていないがたとえば実施の形態１に比べて）段差部５などの段差ｔが大きく形成されるため、飛散したバリ８などが段差部側壁５ｂなどに衝突して弾かれ半導体部品４の方に向けて飛散されなくなる。このため飛散したバリ８などが半導体部品４に到達してこれを損傷する可能性を低減することができる。
【００８３】
以上により、本実施の形態においては、様々な外乱によりバリ８などの副産物の発生機構が通常と異なる機構に変化した場合においても、半導体部品４などの損傷を抑制することができる。また上記の作用効果は、段差部５のみならず止り穴部６についても同様である。
【００８４】
（実施の形態４）
図２３を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は、基本的に実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、薄肉部であるたとえば段差部５の、第１または第２の主表面に沿う方向に関する幅ｗ（段差部底壁５ａの主表面１ｓに沿う方向に関する幅ｗ）が、段差部５の薄肉部とそれ以外の厚肉部との厚みの差ｔよりも小さくなっている。言い換えれば、図２３の被接合部材１において半導体部品４が搭載される主表面１ｓと、段差部５の段差部底壁５ａとの、主表面１ｓに直交する方向に関する位置の差ｔは、段差部底壁５ａの主表面１ｓに沿う方向の長さｗよりも長くなっている。
【００８５】
さらに本実施の形態においては、たとえば上記の寸法ｗは、両者を接合する工程において接合部３に発生するスパッタまたはバリ８などの副産物の最大寸法よりも小さくなるように形成されることが好ましい。
【００８６】
また図示されないが、本実施の形態においては止り穴部６についても段差部５と同様に、その形成される部分における凹部底壁６ａの主表面１ｓに沿う寸法ｗが、凹部底壁６ａとその上のたとえば主表面１ｓとの主表面１ｓに直交する方向に関する位置の差ｔよりも小さくなるように形成されることが好ましい。
【００８７】
これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８８】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
たとえば摩擦攪拌接合時に形成されるバリ８を除去せずに接合後の製品をハンドリングすれば、その使用者は負傷する可能性がある。そのため通常はアーク溶接および摩擦攪拌接合などによる処理後には発生した副産物であるスパッタまたはバリが除去されることが好ましい。しかしスパッタまたはバリを除去する工程により製造コストが増大するため、バリの除去が不要な製造方法が求められている。
【００８９】
そこで本実施の形態のように上記の寸法ｗを短く調整すれば、アーク溶接時に発生するスパッタまたは摩擦攪拌接合時に発生するバリは容易に段差部側壁５ｂに届く。このため当該スパッタまたはバリを段差部側壁５ｂに押しつけることができる。すなわち図２３に示すように、たとえば形成されたバリ８が段差部側壁５ｂから力を受けることにより折れ曲がってそれ以降は最初に延びた方向に沿う方向に向かって延びながら内側に丸く巻かれた態様にすることができる。あるいは成長するバリ８が段差部側壁５ｂの表面に強く付着して張り付く態様となってもよい。
【００９０】
このようにすれば、接合部３から突出するバリ８によるエッジと呼ばれる鋭い部分が発生しなくなるため、たとえ接合後にスパッタまたはバリを除去する処理がなされないまま当該製品がハンドリングされても、バリ８などが飛散して負傷するなどの不具合の発生を抑制することができる。またたとえバリ８などが除去されずに完成された製品に残存していたとしても、最終的に形成される接合構造体の外観の審美性を向上させることができる。また上記の作用効果は、段差部５のみならず止り穴部６についても同様である。
【００９１】
（実施の形態５）
図２４を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は、基本的に実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、たとえば段差部５を構成する薄肉部とそれ以外の厚肉部との境界部である薄肉部側壁としての段差部側壁５ｂが、主表面１ｓに交差（ほぼ直交）する方向に延びておらず、当該直交する方向から大きく傾いた方向に延びている。
【００９２】
具体的には、段差部側壁５ｂが段差部底壁５ａ（薄肉部底壁）から被接合部材１の厚みの方向に離れるにつれて（図２４における上方向に向かうにつれて）、段差部５（の左側）に隣り合う厚肉部の主表面１ｓに沿う方向に関する寸法が大きくなるように延びるように、段差部側壁５ｂが段差部底壁５ａ（主表面１ｓ）に直交する方向から大きく傾いている。すなわち主表面１ｓと段差部側壁５ｂとのなす角αが９０°よりも大幅に小さい鋭角となるように、段差部側壁５ｂが段差部底壁５ａと互いに交差している。
【００９３】
本実施の形態の構成についても、段差部５のみならず図示されない止り穴部６においても同様に成り立つ。これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
実施の形態４の図２３に示すように幅ｗを短く調整する方法のみでは、たとえバリ８を段差部側壁５ｂに押しつけても、バリ８が所望の方向以外の方向に跳ね返り、これがエッジを形成しないように丸く巻きつけさせることができない場合がある。これは実施の形態４においては段差部側壁５ｂが主表面１ｓおよび段差部底壁５ａとのなす角度が大きく（ほぼ直交しており）、段差部側壁５ｂがバリ８などを押しつけてその進行方向を曲げさせる力が弱くなる可能性があるためである。
【００９５】
そこで本実施の形態においては、段差部側壁５ｂが主表面１ｓおよび段差部底壁５ａとなす角度を実施の形態４よりも小さいαとし、段差部側壁５ｂが主表面１ｓから段差部底壁５ａに向かって逆テーパ形状をなすように、段差部５が形成される。このようにすれば、接合時に発生するバリ８などを段差部側壁５ｂに押しつけることにより、当該バリ８などの跳ね返りを実施の形態４よりも確実に抑制し、バリ８などをより確実に丸く内側に巻きつけさせ、エッジが発生しないようにすることができる。
【００９６】
被接合部材１，２の接合時に発生するバリ８の成長する方向は不規則であり、このこともバリ８によるエッジが発生する原因となる。しかし摩擦攪拌接合時に発生するバリ８の発生角度は、ツール７の端部、特にショルダー部７ａの下端面７ｂの形状を変更することにより制御することができる。
【００９７】
具体的には、図２５を参照して、下端面７ｂの縁部に下端テーパ面７ｄが形成された構成としてもよいし、図２６を参照して、下端面７ｂの縁部に外側から見て凹形状となるたとえば球面状の下端曲面７ｅが形成された構成としてもよい。これらにより、図２７および図２８を参照して、バリ８の発生する角度がこれらの面７ｄ，７ｅに沿う方向を向くように制御することができる。より具体的には、図２７においては下端テーパ面７ｄに沿ってバリ８が延びるため、バリ８は、下端テーパ面７ｄがツール７の外側に向いて向く角度とほぼ等しい角度（段差部底壁５ａに対して鋭角）を向くように延びる。図２８においても基本的に図２７と同様である。
【００９８】
これによりバリ８が、段差部底壁５ａから上方に大きな角度で向かうように延びることなく、段差部側壁５ｂに達するように延びさせることが可能となる。このためバリ８が主表面１ｓ上の半導体部品４の表面に接触してこれを損傷させる不具合の発生を抑制することができる。
【００９９】
本実施の形態においては、上記形状のツール７を用いることにより、バリ８の延びる方向を制御する効果をいっそう高めることができる。また上記の作用効果は、段差部５のみならず止り穴部６についても同様である。
【０１００】
（実施の形態６）
図２９を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は、基本的に実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、段差部５が段差部底壁５ａおよび段差部側壁５ｂのみならず、さらに突起部形成平面５ｃおよび突起部形成側面５ｄを有するように形成されている。
【０１０１】
具体的には、段差部底壁５ａは他の実施の形態と同様に形成されている。段差部側壁５ｂは実施の形態１〜４の段差部側壁５ｂと同様に段差部底壁５ａ（主表面１ｓ）にほぼ直交するように形成されるが、本実施の形態の段差部側壁５ｂは（実施の形態１〜４と異なり）主表面１ｓには到達せず、その途中で再度ほぼ直角に折れ曲がり、主表面１ｓなどに沿う突起部形成平面５ｃを形成している。突起部形成平面５ｃからさらにほぼ直角に折れ曲がり、主表面１ｓなどに交差（直交）する突起部形成側面５ｄを経て、主表面１ｓに到達する態様となっている。
【０１０２】
すなわち段差部５は、段差部底壁５ａおよび段差部側壁５ｂからなる下段と、その上の突起部形成平面５ｃおよび突起部形成側面５ｄからなる上段との２段が階段形状を有するように形成されている。厚肉部側から見れば、上段である突起部形成平面５ｃおよび突起部形成側面５ｄに囲まれるようになる被接合部材１の厚肉部の主表面１ｓに沿う図の左右方向に関する寸法は、下段である段差部底壁５ａおよび段差部側壁５ｂからなる被接合部材１の厚肉部の主表面１ｓに沿う図の左右方向に関する寸法よりも大きい。このため厚肉部はその上方にて突起部形成平面５ｃおよび突起部形成側面５ｄにより図の右方（段差部５側）に突起しているといえる。
【０１０３】
これを段差部５側から見れば、薄肉部側壁にあたる段差部側壁５ｂおよび突起部形成側面５ｄは、薄肉部底壁にあたる段差部底壁５ａから厚みの方向（上下方向）に離れるにつれて（図２９における上方向に向かうにつれて）、厚肉部の段差部５（の左側）に隣り合う厚肉部の主表面１ｓに沿う方向に関する寸法が段階的に大きくなるよう階段形状を有している。すなわち段差部５の全体を巨視的に見れば、実施の形態５の段差部５と同様にあたかも逆テーパ形状を有するような、図の上側において下側よりも厚肉部の幅が大きくなる形状を有している。
【０１０４】
本実施の形態の構成についても、段差部５のみならず図示されない止り穴部６においても同様に成り立つ。これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【０１０５】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
実施の形態４，５の接合構造体の構成をもっても、スパッタおよびバリの形成される条件によってはこれらによる半導体部品４などに対する不具合を完全に抑制することは困難である可能性がある。
【０１０６】
そこで本実施の形態のように、被接合部材１，２の接合部３の薄肉部である段差部５が、段差部底壁５ａ、段差部側壁５ｂおよび突起部形成平面５ｃにより形成される溝状（段差部５側から見て凹形状）を有するように形成されることが好ましい。このようにすれば、発生したスパッタまたはバリがどの方向に進行しても、段差部５を構成する各平面により、進行するスパッタまたはバリを発生した方向に折り返させることができる。このためスパッタまたはバリ８を段差部５である凹部の中に抑え込むことができる。したがってどのような角度でバリ８などが発生しても、確実に当該バリ８などが半導体部品４の方へ進行してこれに損傷を与える可能性を排除することができる。
【０１０７】
（実施の形態７）
図３０を参照して、本実施の形態の接合構造体を構成する被接合部材１，２の形状および態様は、基本的に実施の形態１の被接合部材１，２の形状と同様であるとする。ただし本実施の形態においては、被接合部材１，２を接合する工程の後に、接合部３から発生するバリ８などの副産物が何らかの封止材料２１により封止される工程がさらに行なわれる。これにより、完成された製品においてはバリ８が封止材料２１に封止されている。
【０１０８】
図３０においては封止材料２１は、被接合部材１の段差部５の段差部底壁５ａおよび段差部側壁５ｂ、並ぶにこれと接合される被接合部材２の上側の主表面２ｓを覆うように形成されるが、封止材料２１の形成される態様はこれに限られない。
【０１０９】
封止材料２１としては、成形性がよく、充填しやすい樹脂材料を用いることが好ましい。
【０１１０】
本実施の形態の構成についても、段差部５のみならず図示されない止り穴部６においても同様に成り立つ。これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【０１１１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、たとえ接合時に発生するバリ８などの副産物を除去せず製品中に残存させたとしても、バリ８の飛散などによる負傷の可能性が完全に排除される。また封止材料２１に封止されることにより、接合部３を含む接合構造体の外観の審美性を高めることができる。また上記の作用効果は、段差部５のみならず止り穴部６についても同様である。
【０１１２】
なお以上に述べた各実施の形態の構成および特徴は、技術上可能な範囲で適宜組み合わせることができる。
【０１１３】
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２  被接合部材、１ｅ，２ｅ  端面、１ｓ，２ｓ  主表面、３  接合部、４  半導体部品、５  段差部、５ａ  段差部底壁、５ｂ  段差部側壁、５ｃ  突起部形成平面、５ｄ  突起部形成側面、６  止り穴部、６ａ  凹部底壁、６ｂ  凹部側壁、７  ツール、７ａ  ショルダー部、７ｂ  下端面、７ｃ  プローブ部、７ｄ  下端テーパ面、７ｅ  下端曲面、８  バリ、９  アークトーチ、１０  アーク、１１  スパッタ、１２  ろう材、１４  照射線、１７  電極、２１  封止材料、１００  冷却器、１０１  冷媒流通部材、ＣＥＮ  中央部、ＤＰ  窪み部、ＥＤＧ  端部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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