(57)【要約】【課題】より長期信頼性を向上することができる放熱基板を提供する。【解決手段】Cu層１２Ａ，１２Ｂと、金属Aからなる金属A層１４とが、交互に積層された放熱基板１０において、前記Cu層１２Ａ，１２Ｂと前記金属A層１４とが合計５〜９層積層され、前記Cu層１２Ａ，１２Ｂと前記金属A層１４の間に、前記Cu又は前記金属Aをそれぞれ1〜10at%含有する合金層が形成されており、前記合金層の厚さの総計が30〜400nmであることを特徴とする。【選択図】図１
2016127197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Cu層と、金属Aからなる金属A層とが、交互に積層された放熱基板において、
前記Cu層と前記金属A層とが合計５〜９層積層され、
前記Cu層と前記金属A層の層間に、前記Cu及び前記金属Aからなる合金層が形成されており、
前記合金層は、前記Cu又は前記金属Aを1〜10at%含有し、厚さの総計が30〜400nmである
ことを特徴とする放熱基板。
【請求項２】
前記合金層は、前記層間の80％以上の領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の放熱基板。
【請求項３】
前記合金層のうち、前記Cu又は前記金属Aの濃度が1〜3at%である低濃度層の厚さが20〜300nmであることを特徴とする請求項１又は２記載の放熱基板。
【請求項４】
前記Cu層のCuの結晶粒径が、前記金属A層の前記金属Aの結晶粒径の30倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の放熱基板。
【請求項５】
前記Cu層と前記金属A層とが合計５又は９層積層され、
表面に配置された前記Cu層の厚さH1と、中央に配置された前記Cu層の厚さH2との比（H1/H2）が、1.3〜5であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の放熱基板。
【請求項６】
積層された前記Cu層と前記金属A層の厚さの総計が0.5〜2mmであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の放熱基板。
【請求項７】
前記金属Aが、Mo又はWであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の放熱基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱基板に関し、特にパワーモジュールに適用される放熱基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車や風力発電では、電力制御用の部品としてパワーモジュールが用いられる。パワーモジュールは、セラミックスで形成された絶縁基板と、金属で形成された放熱基板が接合されていると共に、接合材を介して半導体デバイス、特に、大電力で動作するLSI、IC、パワートランジスタ等がろう付けされる。大電力で動作する半導体デバイスは、使用時において熱を発生する。
【０００３】
放熱基板は、これらの半導体デバイスから発生する熱を効率よく拡散・放熱することが要求される。ところが、パワーモジュールは、上記の通り、異種材料からなる接合体であるため、製造時だけでなく、使用時における温度変化によって内部応力が発生する。この内部応力によって、放熱基板が変形してしまうという問題がある。そのため、放熱基板は、高い機械的強度と高い熱伝導率とを備えることが望まれる。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１には、３層構造からなる放熱基板としてCu層、Mo層、Cu層を順に積層したクラッド材が開示されている。この３層構造のクラッド材におけるMoの体積比を20％から99.6％の範囲で変化させることにより、熱伝導率と熱膨張係数を制御し、Mo単体よりも高い熱伝導率と、Cu単体よりも小さい熱膨張係数とを得ている。
【０００５】
また、特許文献２にはCu層、Mo層、Cu層を順に積層した３層構造のクラッド材の熱膨張係数とCuの体積比の関係が開示されている。この構造のクラッド材においては、Mo層が１層の場合には、例えば熱膨張係数を12×10-6/K以下とするためには、熱伝導率が低いMoの使用量を全体の質量の20％以上としなければならない。そのため、このクラッド材の厚さ方向における熱伝導率は、230W/(m・K)程度にとどまる。
【０００６】
さらに特許文献３には、Cu層と、Mo層とが交互に５層以上積層されたクラッド材が開示されている。この場合、５層以上積層することにより、熱膨張係数がより小さく、かつ熱伝導率がより高いクラッド材を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１０２５５１号公報
【特許文献２】特開平６−２６８１１５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１５７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パワーモジュールに対する大電力化への要求にこたえられる、より信頼性の高い放熱基板が求められている。特に、積層された層間の境界における長期信頼性が注目されている。熱膨張率の異なるSi、SiCなどの半導体とセラミック基板上の銅電極を放熱基板により接合するため、熱サイクル試験時に熱応力が加わり、放熱基板の層間にクラックやボイドなどの欠陥が発生することが問題となる。これら欠陥発生により接合強度の低下及び熱伝導の低下による不良が問題となる。
【０００９】
そこで本発明は、より長期信頼性を向上することができる放熱基板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】
【００１０】
本発明に係る放熱基板は、Cu層と、金属Aからなる金属A層とが、交互に積層された放熱基板において、前記Cu層と前記金属A層とが合計５〜９層積層され、前記Cu層と前記金属A層の層間に、前記Cu及び前記金属Aからなる合金層が形成されており、前記合金層は、前記Cu又は前記金属Aを1〜10at%含有し、厚さの総計が30〜400nmであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、合金層の厚さの総計が30nm〜400nmの範囲であることにより、層間における密着性が向上するので、熱サイクル試験などの温度昇降にともなうCuと金属Aの熱膨張差に起因するせん断応力に耐えることができ、層間でのボイドやクラックなどの発生を抑え、長期信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る放熱基板の構成を示す縦断面図である。
【図２】図２Ａは実施例に係る放熱基板の界面近傍における濃度分布を示すグラフであり、図２Ｂは図２Ａの濃度0〜10at%の部分を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
１．実施形態
（１）全体構成
図１に示すように、本実施形態に係る放熱基板１０は、Cu層１２Ａ，１２Ｂと、金属Aからなる金属A層とが、交互に５〜９層積層されている。本図の場合、Cu層１２Ａ，１２Ｂと金属A層１４とは、合計５層積層されている。金属A層１４は、Mo又はWを用いることができる。
【００１５】
Cu層１２Ａ，１２Ｂと金属A層１４の間（以下、「層間」ともいう。）には、Cu及び金属Aからなる合金層が形成されている。合金層は、Cu又は金属Aを1〜10at%含有する領域をいう。ここで、合金層の濃度範囲を1〜10at%とした理由は、この濃度範囲であれば合金として強度が高く、Cu層１２Ａ，１２Ｂと金属A層１４の密着性を向上する効果が期待されるためである。
【００１６】
層間の中央であるCu及び金属Aの濃度がそれぞれ50at%の位置を、接合界面と呼ぶ。合金層と、Cu層１２Ａ，１２Ｂ又は金属A層１４との境界は、濃度変化が1at%未満になる位置とする。すなわち、接合界面からCu層１２Ａ，１２Ｂへ向かって金属Aの濃度が減少していき、金属Aの濃度が初めて1at%未満となった位置を合金層とCu層１２Ａ，１２Ｂとの境界とする。同様に、接合界面から金属A層１４へ向かってCuの濃度が減少していき、Cuの濃度が初めて1at%未満となった位置を合金層と金属A層１４との境界とする。濃度変化が初めて1at%未満となった位置よりCu層１２Ａ，１２Ｂ側又は金属A層１４側において濃度変化が再び1at%以上となったとしても、前記位置を、合金層とCu層１２Ａ，１２Ｂ又は金属A層１４との境界とし、変更しないこととする。
【００１７】
合金層は、低濃度で薄いため、組成分析には縦断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）装置によるエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ：Energy dispersive X-ray spectrometry）を行うことが望ましい。この手法は数nmレベルの微細領域で数at％の低濃度の組成分析に優れている。
【００１８】
実際にはＴＥＭ装置に付属のＥＤＳ装置を用いて、接合界面を挟んでCu層１２Ａ，１２Ｂ及び金属A層１４の厚さ方向に点分析を行う。分析範囲は接合界面を挟んでCu層１２Ａ，１２Ｂ及び金属A層１４の厚さ方向に、500〜1000nm程度の範囲で行う。点分析は、接合界面からCu層１２Ａ，１２Ｂ及び金属A層１４の厚さ方向に0〜30nmの狭い範囲では濃度が急激に変化するため２nm間隔で詳細に分析を行い、30nm超の領域では濃度変化も小さいため10nm間隔で行う。
【００１９】
１試料あたりの測定数は３点以上であることが望ましい。測定数が３ヶ所以上であれば再現性を確認できる。本実施形態場合、４ヶ所の層間のうち、２ヶ所以上の異なる層間で測定することが望ましい。
【００２０】
本実施形態の場合、前記合金層は、厚さの総計が30〜400nmである。ここで「合金層の厚さの総計」とは、放熱基板１０における複数の層間のうちのひとつにおいて、接合界面を挟んで両側に形成される合金層の合計をいう。Cu層１２Ａ，１２Ｂ及び金属A層１４の間に形成されたCu及び金属Aを含有する合金層であって、Cu及び金属Aそれぞれを1〜10at%の濃度範囲で含有する合金層の厚さの総計が30〜400nmの範囲であることにより、層間における密着性が向上する。これにより、熱サイクル試験などの温度昇降にともないCuと金属Aの熱膨張差に起因するせん断応力に耐えることができ、層間でのボイドやクラックなどの発生を抑え、長期信頼性を向上することができる。層間におけるボイドやクラックは、接合強度を低下させる原因となり、長期信頼性を低下させる問題がある。合金層の厚さが30nm未満であると、ボイドやクラックなどの発生を抑える効果が減少してしまう。合金層の厚さが400nmを超えると、合金層の熱抵抗が大きいため熱伝導が低下し、さらに層間で合金層が形成される時にカーケンダル作用などによるボイド（以下、カーケンダルボイドともいう）が発生するなどの問題が生じる。ここで、カーケンダル作用とは、２つの種類の異なる金属を密着させて加熱した場合、その界面が移動する現象をいう。
【００２１】
前記合金層は、層間の80％以上の領域に形成されているのが好ましい。80%の領域に合金層が形成されることにより、Cu層１２Ａ，１２Ｂ及び金属A層１４の密着性をより向上することができる。
【００２２】
前記合金層のうち、前記Cu及び前記金属Aの濃度がそれぞれ1〜3at%である低濃度層の厚さは20〜300nmであるのが好ましい。低濃度層の厚さが20〜300nmの範囲であることにより、せん断応力が層間に長時間又は多頻度に加わる場合でもボイド、クラックの発生を抑えることで、熱サイクル環境における長期信頼性が向上する。この低濃度層による効果については、温度差が大きくなるときよりも、同等の温度差が長時間繰り返すときに高い効果が得られることが確認された。低濃度層は残留応力を緩和する役割を果たしていると考えられる。低濃度層よりも高濃度である3〜10％の合金濃度の高濃度層は接着性を高める効果はあるが、この高濃度層は狭い領域に濃度勾配が大きく、この高濃度層だけでは、熱サイクル環境における長期信頼性を向上させることは困難である。また高濃度層を広い領域に形成するには、高温熱処理が長時間必要となり生産性が低下するなどの問題が生じる。
【００２３】
前記Cu層のCuの結晶粒径は、前記金属A層の金属Aの結晶粒径の30倍以上であるのが好ましい。Cu層１２Ａ，１２Ｂ内の平均的な結晶粒径と金属A層１４内の平均的な結晶粒径の比が30以上であることにより、温度差のより大きい熱サイクル試験での長期信頼性を向上することができる。ここで「平均的な結晶粒径」とは、Cu層の場合、板面方向でのCu層の断面において一定領域における結晶粒数を求めて、円形近似により平均粒径を算出した値とする。観察には、Cu層を化学的エッチングした後に光学顕微鏡又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた。一方、金属A層の場合、板面方向での金属A層の断面において電子線後方散乱回折法(ＥＢＳＤ：Electron Backscatter Diffraction)で観察し、解析ソフトにより平均粒径を算出した値とする。同様にCu層の場合でもＥＢＳＤ観察により平均粒径を算出しても構わないが、結晶粒径が大きいため、大面積での平均情報を得るのに適している上記の結晶粒数により、平均粒径を算出するのが好ましい。
【００２４】
Cu層１２Ａ，１２Ｂ内の結晶粒径を大きくすることで熱歪みを減少させて、金属A層１４内の結晶粒径を小さくすることで熱膨張を低減することができるため、層間におけるボイドやクラックなどの発生を抑える効果が高められると考えられる。結晶粒径の比が30未満であると、得られる上記効果は小さい。結晶粒径の比は、上限が2000以下であれば量産性を損なうことなく、バラツキを抑制することが可能である。
【００２５】
５層又は９層構造の場合、放熱基板１０の表面に配置された前記Cu層１２Ｂの厚さH1と、放熱基板１０の中央に配置された前記Cu層１２Ａの厚さH2との比（H1/H2）が、1.3〜5であるのが好ましい。表面のCu層１２Ｂは、内部のCu層１２Ａよりも厚くすることで、接合相手であるアルミナ基板（図示しない）上に形成されているCu厚膜（膜厚５μｍ程度）と熱歪みが同程度になる。これにより放熱基板１０は、熱サイクル試験で問題となる不良形態として、アルミナ基板の表面に形成されているCu厚膜との界面近傍からアルミナ基板上にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００２６】
表面のCu層１２Ｂは、内部のCu層１２Ａよりも厚いと、表面のCu層１２Ｂの下部にある熱膨張係数が小さい金属A層１４の作用によって冷却時の表面のCu層１２Ｂの熱歪みがCu厚膜の熱歪みと同程度になり、Cu厚膜に生じる熱歪みを緩和してアルミナ基板に加わる応力を低減できると考えられる。
【００２７】
これに対して、表面のCu層１２Ｂが内部のCu層１２Ａよりも薄いと、金属A層１４の作用によって冷却時の表面のCu層１２Ｂの熱歪みがCu厚膜に比べ小さくなるため、Cu厚膜を介してアルミナ基板に引張り応力が作用すると考えられる。アルミナ基板は引張り応力には強くないため、Cu厚膜との界面近傍からアルミナ基板上にクラックが発生する。本実施形態の場合、表面のCu層１２Ｂを厚くすることで、金属A層１４がアルミナ基板に及ぼす引張り応力を、低減することができる。表面のCu層１２Ｂと内部のCu層１２Ａの厚さの比（H1/H2）が、1.3未満であると上記のクラックを抑制する効果が小さく、5を超えると放熱基板１０の反りが大きくなってしまう。
【００２８】
積層された前記Cu層１２Ａ，１２Ｂと前記金属A層１４の厚さの総計は0.5〜2mmであるのが好ましい。厚さの総計が上記範囲であれば、熱伝導、熱膨張を全体的に制御して、実用上の熱サイクル環境又はＴＣＴ（Temperature Cycle Testing）試験などで安定して性能を発揮できる。
【００２９】
（２）製造方法
本実施形態に係る合金層を層間に形成する手法として、Cu板と金属A板を交互に重ねてホットプレス加工を施すときの、温度履歴、圧力履歴などを制御して、層間に拡散層を形成する手法は量産性が高く、工業的にも簡便である。また他の手法として、接合前に金属A層１４側にCuの薄めっきを施してから熱処理を施して、事前にCuと金属Aの合金層の一部を形成しておくことも可能である。
【００３０】
層間に、Cu及び金属Aを1〜10at%の濃度範囲で含有し、厚さの総計が30nm〜400nmの範囲となる合金層を形成するには、温度履歴と圧力履歴の２条件を適正化することが必要である。加工条件の一つとして、試料をセットした状態での温度履歴を、昇温速度を低温域では速く、高温域では遅くすることが望ましい。例えば500℃前後を境に２段階で制御することが有効である。具体的には、500℃までの第１昇温速度を30〜80℃/minとし、500℃以上で最終加熱温度までの第２昇温速度を20〜80℃/minとすることで、所望する合金層を形成することができる。ここでの最終加熱温度は850〜1050℃の温度範囲であり、その温度域で20〜50分保持する。
【００３１】
ここで昇温速度を変える変化温度は、400〜600℃の範囲が好ましい。400〜600℃の温度範囲はCuの再結晶温度に近く、再結晶が進行することで軟質化が進むため、加圧時の界面での変形及び拡散などが促進されるためである。また上記の２段階制御の他に、３段階にすることも有用であるが、量産管理は煩雑になる。
【００３２】
ここで500℃までの第１昇温速度が、遅すぎると合金層が粒状に形成されることがあり品質上は問題となる。また第１昇温速度が速すぎるとCuと金属Aの拡散速度の違いに関連するカーケンダルボイドが生じることが懸念される。500℃以上の第２昇温速度が遅すぎると、合金層の厚さが不均一になる。また第２昇温速度が速すぎると炉内で温度ばらつきが生じて合金層の濃度分布が場所によりばらつく原因となる。上記の温度条件の限りではなく、こうした課題を認識して温度履歴を適性化することにより、所望する適正な合金層を工業的に形成できる。
【００３３】
なお、第２昇温速度は、第１昇温速度に比べ、10℃/min以上遅くするのが好ましい。第２昇温速度と第１昇温速度の差が10℃/min未満であると、低濃度の合金層の成長及びその厚さの制御が難しくなることが懸念される。
【００３４】
上記の温度履歴に連動して圧力履歴を調整して、加圧圧力を低温域では高く、高温域では低くすることが望ましい。例えば500℃前後を境に２段階で制御することが有効である。低温域では金属接合を得るために加圧時の界面変形を促進させて、高温域ではCuの軟質化により界面変形が過剰に進行して、合金層が不連続になることを抑える効果があると考えられる。低温域の加圧圧力は高温域の加圧圧力よりも1.2〜2倍の範囲であることが望ましい。具体的には、500℃までの加圧圧力を36〜260kgf/cm2の範囲とし、500℃以上での加圧圧力を30〜130kgf/cm2の範囲とすることで所望する合金層の形成が比較的容易となる。ここで、加圧圧力が下限値未満であれば金属接合が不十分となり合金層が不連続となる。加圧圧力は、低温域で上限値を超えると脆い性質の金属A層１４にクラックなどが発生して合金層を安定的に形成することが困難になり、高温域で上限値を超えるとCu層１２Ａ，１２Ｂの厚さが不均一になることなどが問題となる。
【００３５】
また、上記温度履歴及び加圧履歴により、層間の80%に合金層を形成することができる。一方で低濃度層の厚さを安定化させ、合金層内でのボイド、亀裂などを減少させるためには、冷却時の温度変化、加圧圧力を段階的に適性化することが効果的である。冷却速度を高温域では遅く、低温域では速くすることが望ましい。さらに加圧圧力は段階的に下げていくことが望ましい。これにより、高温域で冷却速度を遅くして、熱膨張差による歪みを緩和して、薄い合金層に亀裂が生じることを抑えることができる。また低温域での冷却速度を速くすることで、作業効率を向上することができる。また、加圧圧力を高温で急速に減少させると、熱歪みの作用により低濃度層が変形したり、低濃度層の厚さのばらつきが大きくなることが懸念される。
【００３６】
冷却時の温度変化、加圧圧力の具体例としては、加熱温度である850〜1050℃から冷却する場合、700℃までの冷却速度を10〜30℃/min、加圧圧力を60〜200kgf/cm2での範囲とし、700℃以下の冷却速度を40〜80℃/min、加圧圧力を30〜130kgf/cm2での範囲とすることが量産的にも有用である。少なくとも冷却速度は10℃/min、加圧圧力を30kgf/cm2の差を設けるのが好ましい。ここで変化温度を700℃前後にすることが、層間の密着性を向上するうえで有効である。詳細はまだ不明であるが、この温度近傍を境にして界面に形成された低濃度層の強度、延性、内部の拡散挙動などが変化することが関係していると考えられる。
【００３７】
各素材に関して、熱伝導性の観点から、Cuの純度は99.3％以上であることが好ましく、無酸素銅、タフピッチ銅などを利用することができる。金属AとしてのMo及びWは、純度が99.3%以上の市販の素材を利用することができる。また、放熱基板に高強度が求められる用途などには、5%以下の添加元素を含有する、Cuや、Mo又はWを利用することもできる。
【００３８】
２．実施例
（１）試料
上記「製造方法」で説明した手順にしたがい、試料として５層構造の放熱基板を作製した。まず、所定の厚さのCu板、Mo板を用意した。次いで接合界面での密着性を向上する洗浄処理を行った。Mo板に対しては酸化膜を除去するため50℃程度のお湯で洗浄を行い、Cu板に対しては希硫酸などで酸洗処理を行った。洗浄の後は水洗、乾燥を施した。最後にCu板、Mo板を交互に積層して、熱間プレス加工により接合し、実施例及び比較例に係る放熱基板を作製した。
【００３９】
（２）評価
実施例及び比較例に係る放熱基板について、ＴＥＭ（日本電子（株）製、JEM-2100F）装置を用いて、接合界面の濃度分析を行った。濃度分析は、接合界面を挟んで垂線方向に、Cu層及びMo層の両側の合計200〜500nｍ程度の範囲で行った。濃度分析を行う間隔について基本は10nm間隔で行った。また合金層の境界を明確にするために、低濃度域に相当する1〜10at%前後の濃度領域に関しては、2nm間隔で詳細に分析を行った。１試料あたりの測定は３ライン以上でＥＤＳ線分析を実施した。Cu層及びMo層の複数の層間のうち２ヶ所以上の異なる層間で測定することが望ましい。
【００４０】
実施例3に係る放熱基板のＴＥＭ解析結果を図２に示す。図２は、縦軸が濃度(at%)、横軸が接合界面からの距離(nm)を示す。本図の場合、濃度分析は、接合界面から10nmの範囲は2nm間隔、それ以外の領域は10nm間隔で行った。本図から接合界面に対し、Cu層側及びMo層側に、それぞれCu及びMoをそれぞれ1〜10at%含有する合金層が形成されているのが確認できる。
【００４１】
長期信頼性の評価として、ＴＣＴ（Temperature Cycle Testing）試験を実施した。用いた試料は、放熱基板の片側にSiチップを高温はんだ（95%Pb-5%Sn合金）で接合し、反対側にはアルミナＤＣＢ（Direct Copper Bond）基板のCu電極をNi合金ろうで接合した試料である。ＴＣＴ試験は加熱温度が異なる２種の条件を用いた。ＴＣＴ試験条件(1)よりもＴＣＴ試験条件(2)の方がより厳しい熱サイクル条件である。
【００４２】
ＴＣＴ試験条件(1)では、通常よりも厳しい試験条件である-40〜+175℃の範囲で温度の昇降を1000サイクル又は2000サイクルを行った。そのＴＣＴ試験の後に、放熱基板の断面観察を行い評価した。試料数は各2個とした。断面観察のために、放熱基板の断面切断及び機械的研磨を行った。放熱基板の断面観察では、複数の層間のうち異なる層間を３か所選定し、各2ｍｍ程度の層間をＳＥＭで観察した。大きさが10μm以上のボイドの個数を調べて、その個数が1mm当たりで5個以下であればＴＣＴ試験における長期信頼性は良好であるため○印、6〜20個の範囲であれば実用上は問題ないが品質上は改善することが望ましいと判断して△印、21個以上であれば信頼性の低下が問題となるため×印を、それぞれ表１に表記した。
【００４３】
ＴＣＴ試験条件(2)では、上記条件(1)よりも温度差の大きい試験条件である-40〜+225℃の範囲で温度の昇降を1000サイクル行った。そのＴＣＴ試験の後の放熱基板の断面観察では、ＴＣＴ試験条件が異なる以外、上記と同様の手順及び基準でボイド、クラックを観察、評価した。
【００４４】
また、ＴＣＴ試験条件(2)である-40〜+225℃の範囲で温度の昇降を1000サイクル行った後に、アルミナ基板の表面において銅電極との接合の近傍に発生するクラックを評価した。試料数は各2個とし、光学顕微鏡を用いて、放熱基板を接合している表面側からアルミナ基板の表面を観察した。長さ1mm以上のクラックが3個以上発生していれば長期信頼性に問題があるため×印、1〜2個であれば実用上は問題ないが品質上は改善が望ましいと判断して△印、0個であれば長期信頼性は良好であるため○印を、それぞれ表１に表記した。
【００４５】
（３）結果
表１から明らかなように、実施例1〜15は、合金層の厚さの総計が30〜400nmであることにより、ＴＣＴ試験条件(1)（サイクル条件1000回）の結果が良好であった。これに対し比較例１〜４は、合金層の厚さの総計が上記範囲の下限未満、又は上限超であるため、ＴＣＴ試験条件(1)の結果が×であった。
【００４６】
実施例1〜5、7、9〜11、13〜15は、Cuと、W又はMoの濃度がそれぞれ1〜3at%である低濃度層の厚さが20〜300nmであることにより、ＴＣＴ試験条件(1)（サイクル条件2000回）の結果が良好であった。
【００４７】
実施例1〜5、7〜15は、Cuの結晶粒径が、W又はMoの結晶粒径の30倍以上であることにより、ＴＣＴ試験条件(2)（放熱基板のボイド）の結果が良好であった。
【００４８】
実施例2〜4、7〜12、15は、表面に配置されたCu層の厚さH1と、内部に配置されたCu層の厚さH2との比（H1/H2）が、1.3〜5であることにより、ＴＣＴ試験条件(2)（アルミナ基板のクラック）の結果が良好であった。
【００４９】
【表１】
2016127197.tif 000003
【００５０】
３．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態の場合、放熱基板の表面に配置されたCu層の方が内部に配置されたCu層より厚さが厚い場合について説明したが、本発明はこれに限らず、放熱基板の表面に配置されたCu層の方が内部に配置されたCu層より厚さが薄くてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０    放熱基板
１２Ａ，１２Ｂ    Cu層
１４    金属A層
【図１】
2016127197.tif 000004
【図２】
2016127197.tif 000005