JP2019106480A - 金属部材および当該金属部材を用いた半導体素子、樹脂金属複合体、半導体装置、異種金属複合体並びに当該金属部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1実施形態の半導体装置について、図1〜図7を参照して述べる。本実施形態の半導体装置は、例えば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種装置を駆動するための装置として適用されるものである。
第2実施形態の半導体素子について、図8、図9を参照して述べる。図8では、断面を示すものではないが、後述する腐食抑制部11の配置を分かり易くするため、腐食抑制部11にハッチングを施している。図9では、構成を分かり易くするため、腐食抑制部11を簡略化すると共にその厚みを誇張して示しているが、この腐食抑制部11の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第3実施形態の半導体素子について、図10、図11を参照して述べる。図10では、断面を示すものではないが、腐食抑制部11の配置を分かり易くするため、腐食抑制部11にハッチングを施している。図11では、図9と同様に、腐食抑制部11を簡略化すると共にその厚みを誇張して示しているが、その構成は上記第1実施形態と同様である。
第4実施形態の金属部材について、図12を参照して述べる。図12(a)では、断面を示すものではないが、腐食抑制部11の配置を分かり易くするため、腐食抑制部11にハッチングを施している。図12(b)では、構成を分かり易くするため、腐食抑制部11を簡略化すると共に、その厚みを誇張したものを示している。
第5実施形態の異種金属複合体について、図13を参照して述べる。図13(a)では、断面を示すものではないが、腐食抑制部11の配置を分かり易くするため、腐食抑制部11にハッチングを施している。
なお、上記した各実施形態に示した金属部材や当該金属部材を用いた複合体等は、本発明の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
10 金属材料
11 腐食抑制部
12 粗化部
13 粗化隣接部
14 金属薄膜
141 酸化層
142 非酸化層
Claims (16)
- 一面(10a)を有する金属材料(10)を有してなる金属部材であって、
前記一面の少なくとも一部は、ナノメートルオーダーもしくはマイクロメートルオーダーの凹凸形状とされた領域である粗化部(12)を複数備える腐食抑制部(11)とされており、
前記一面に対する法線方向から見て、前記粗化部、および前記一面のうち前記粗化部を囲む領域である粗化隣接部(13)は、その表面が前記金属材料の酸化物もしくは窒化物を有してなる金属薄膜(14)により覆われており、
前記金属薄膜は、前記金属材料の酸化物を主成分とする酸化層(141)と、前記金属材料もしくは前記金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層(142)とを備える層状の膜とされている金属部材。 - 前記金属薄膜は、前記酸化層と前記非酸化層とが交互に繰り返し積層された構成とされている請求項1に記載の金属部材。
- 前記金属薄膜は、前記表面に対する法線方向における厚みが5nm〜5μmの範囲内である請求項2に記載の金属部材。
- 前記粗化部は、前記法線方向から見たときの底部(121a)と前記粗化部が形成された前記一面のなす平面との前記法線方向における距離を深さとして、前記深さが0.1μm〜50μmの範囲内である請求項1ないし3のいずれか1つに記載の金属部材。
- 前記金属材料は、Cu、Fe、Alのいずれかで構成される純金属、またはCu、Fe、Al、Ni、Au、Pd、Ag、Snのうち少なくとも1つを主成分とする合金である請求項1ないし4のいずれか1つに記載の金属部材。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の金属部材(1)と、
ICチップ(30)と、を備え、
前記金属部材は、前記ICチップに形成された電極パッド(31、322)として機能するめっき層であり、
前記金属部材のうち前記腐食抑制部と異なる部分に配線部材(40)が接続されている半導体素子。 - 前記腐食抑制部は、前記一面に対する法線方向から見て、前記配線部材を部分的もしくは全体的に囲むように形成されている請求項6に記載の半導体素子。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の金属部材(1)と、
前記金属部材の一部を覆う樹脂部材と、を備え、
前記腐食抑制部は、前記金属部材のうち前記樹脂部材との界面の少なくとも一部、および前記金属部材のうち少なくとも前記樹脂部材から露出する領域であって、前記樹脂部材と隣接する領域である樹脂隣接部に形成されている樹脂金属複合体。 - 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の金属部材(1)と、
ICチップ(30)と、
前記金属部材の一部と前記半導体素子とを電気的に接続する配線部材(40)と、
前記金属部材の一部、前記半導体素子および前記ワイヤを覆うモールド樹脂(50)と、を備え、
前記金属部材は、前記半導体素子が搭載されるアイランド部(21)と、前記ワイヤを介して前記半導体素子と電気的に接続されるリード部(22)とを有するリードフレーム(20)であり、
前記腐食抑制部は、前記アイランド部もしくは前記リード部のうち前記モールド樹脂との界面の少なくとも一部の領域、および前記アイランド部もしくは前記リード部のうち前記モールド樹脂から露出する領域であって、前記モールド樹脂と隣接する領域であるモールド樹脂隣接部(211、223)に形成されている半導体装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の金属部材(1)と、
前記金属部材を第1金属部材(70)として、前記第1金属部材と異なる金属材料によりなる第2金属部材(80)と、を備え、
前記第1金属部材は、前記第2金属部材と接合されており、
前記腐食抑制部は、前記第1前記金属部材のうち前記第2金属部材との界面の少なくとも一部の領域、および前記第1前記金属部材のうち少なくとも前記第2金属部材から露出する領域であって、前記第2金属部材と隣接する領域である第2金属隣接部(70c)に形成されている異種金属複合体。 - 一面(10a)を有する金属材料(10)を有してなる金属部材の製造方法であって、
前記金属材料を用意することと、
レーザ照射により、前記一面の少なくとも一部にナノメートルオーダーもしくはマイクロメートルオーダーの凹凸形状とされた粗化部(12)を複数形成して腐食抑制部(110)を形成することと、
前記粗化部を形成する際に蒸発した前記金属材料の一部を、前記一面に対する法線方向から見て、前記一面のうち前記粗化部を囲む領域である粗化隣接部(13)および前記粗化部の表面で固化させることにより、これらを覆うと共に、前記金属材料の酸化物を主成分とする酸化層(141)と、前記金属材料もしくは前記金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層(142)とを備える層状の金属薄膜(14)を形成することと、を備え、
前記粗化部をレーザ照射により形成することにおいては、N2、Ar、He、CO2のうち少なくとも1つを主成分とする低酸素雰囲気下にて行う金属部材の製造方法。 - 前記金属薄膜を形成することにおいては、前記金属材料を室温より高く、かつ、該金属材料の融点(℃)よりも低い温度(℃)に加熱した状態とする請求項11に記載の金属部材の製造方法。
- 前記金属薄膜を形成することにおいては、前記金属材料を該金属材料の融点(℃)に対して1/3〜2/3の範囲内となる温度(℃)に加熱した状態とする請求項12に記載の金属部材の製造方法。
- 前記低酸素雰囲気における酸素濃度は、1.0%以下である請求項11ないし13のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。
- 前記粗化部をレーザ照射により形成することにおいては、前記一面の複数の箇所にレーザを照射すると共に、前記法線方向から見て、前記レーザを照射するスポットの径をXとし、前記スポットのうち隣接する前記スポット同士の間隔をYとして、YはXの0〜20倍の範囲内である請求項11ないし14のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。
- 前記粗化部をレーザ照射により形成することにおいては、レーザのパルス幅を1μs以下とし、レーザのエネルギー密度を100J/cm2以下とし、レーザの波長を200nm〜11μmの範囲内とする請求項11ないし15のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。
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