JP2021174883A - 金属板、金属樹脂複合体、および半導体ディバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、金属板と樹脂部材とで閉空間を形成したときの、当該閉空間内と当該閉空間外との間での密閉性を向上させることが可能な金属板を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の金属板は、樹脂部材により被覆される被覆領域を表面に有するものであって、前記金属板と前記樹脂部材とを含む部材で形成される閉空間内から当該閉空間外へ当該金属板の表面を走査する方向に対して交差するように、前記金属板の表面から窪んで形成された少なくとも１つの筋状凹部を含む凹部形成領域が存在する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属板、金属樹脂複合体、および半導体ディバイスに関する。

従来より、金属材と、その表面に設けて表面を被覆する樹脂部材との密着性を向上させるため、種々の技術が開示されている。例えば、特許文献１に開示される技術では、リードフレームとして用いられる金属板の表面に凹凸を形成し、さらに凸部の先端を押し潰してカギ部を形成しており、それにより、金属板とその表面を被覆する樹脂部材との間の密着性を向上させている。

特開２００７−２５８５８７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術のように、従来の技術では、金属板とその表面を被覆する樹脂部材との間の密着性については向上させ得るものの、金属板と当該樹脂部材とを含む部材で閉空間を形成した場合に、当該閉空間内と当該閉空間外との間での密閉性については向上させる余地があった。特に、当該金属板をリードフレームとした半導体ディバイスに用いる際、金属板および樹脂部材等を含む部材で半導体チップを封入させて閉空間を形成するところ、密閉性が不十分の場合、その間から水分が閉空間外から閉空間内へ浸透するおそれがあり、浸透した場合には、リードフレームと電気的に接続されて使用時に発熱する半導体チップが水分と接触して動作不良を起こし得る。

そこで、本発明の一実施形態では、金属板と樹脂部材とを含む部材で閉空間を形成したときの、当該閉空間内と当該閉空間外との間での密閉性を向上させることが可能な金属板、金属樹脂複合体および半導体ディバイスを提供することを目的とする。

本発明の金属板は、一実施形態において、樹脂部材により被覆される被覆領域を表面に有する金属板であって、
前記金属板と前記樹脂部材とを含む部材で形成される閉空間内から当該閉空間外へ当該金属板の表面を走査する方向に対して交差するように、前記金属板の表面から窪んで形成された少なくとも１つの筋状凹部を含む凹部形成領域が存在する、金属板である。

本発明の樹脂複合体は、一実施形態において、上記の金属板と、当該金属板の被覆領域を覆って配置された樹脂部材とを備える、金属樹脂複合体である。

本発明の半導体ディバイスは、一実施形態において、上記の金属樹脂複合体と、当該金属樹脂複合体の前記リードフレームと電気的に接続された半導体チップとを備える、半導体ディバイスである。

本発明によれば、金属板と樹脂部材とを含む部材で閉空間を形成したときの、当該閉空間内と当該閉空間外との間での密閉性を向上させることが可能な金属板、金属樹脂複合体および半導体ディバイスを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る金属板を模式的に示す平面図である。 図１の金属板の被覆領域周辺を拡大して模式的に示す平面図である。 図１の金属板を、金属板の被覆領域に樹脂部材を配置した状態で模式的に示す平面図である。 図３のａ−ａ線に沿う断面を模式的に示す図である。 図１の凹部形成領域の一部をその長手方向に直交する断面を拡大して示す図である。 図５の凹部形成領域の１本の筋状凹部をその長手方向に直交する断面を拡大して示す図である。 図６の筋状凹部の変形例をその長手方向に直交する断面を拡大して示す図である。

以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）を詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本実施形態の金属板は、図１に示すように、樹脂部材１１（図３および図４参照）により被覆される被覆領域Ａ１を表面に有する金属板１０であり、金属板１０は、特に限定されるものではないが、銅、アルミニウムもしくは鉄又はそれらの合金等を含む材料より形成することができる。

本実施形態の金属板１０は、金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間を形成するために用いることができ、当該閉空間に、例えば水分に接触すると動作不良を起こしたり故障したりする恐れのある半導体チップやその他の機器などの封入物を封入することができる。

より詳細には、本実施形態の金属板１０は、図１に示すように、全体として板状であり、その用途に合わせた形状を有することができる。具体的には、図１の金属板１０は、平面視で中央に、金属板１０の両面に開口して該両面を貫通する開口部１２が設けられており、開口部１２の周囲に位置する方形状の金属片部１０ａ（図中には大きい金属片部１０ａが４つ、小さい金属片部１０ａが２つ存在している）と、金属片部１０ａと連結部１０ｂで接続された外周部１０ｃと、を含んで構成されている。また、各金属片部１０ａは、それぞれの開口部１２側の部分が開口部１２の内側に向かって延びる張出部分１０ｄとなっている。
また、金属板１０は、図１、図２に示すように、表面の中に、樹脂部材１１により被覆される被覆領域Ａ１を表面に有している。具体的には、金属板１０の張出部分１０ｄの両方の表面上には、図１および図２に示すように被覆領域Ａ１が設けられている。

そして、本実施形態の金属板１０では、図３、図３の断面図である図４に示すように、金属板１０の当該被覆領域Ａ１に樹脂部材１１が配置され得る。さらに、金属板１０には、樹脂部材１１が金属板１０の表面を覆うように樹脂部材１１が設けられることで、金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１を区画し形成する（以下、閉空間Ｓ１を区画するものを区画部材とも称す）。
具体的に図示の例では、図３および図４に示すように、樹脂部材１１（第１樹脂部材１１ａ）が、金属板１０の両側の表面の被覆領域Ａ１に、また、隣り合う金属片部１０ａ（被覆領域Ａ１）の間を連結するように、金属板１０の開口部１２の内側の部分（空間）に、配置されている。さらに、図示の例では、金属板１０の開口部１２の内側周辺に閉空間Ｓ１が形成されている。つまり、図示の例では、金属板１０の両方の表面に被覆領域Ａ１が存在し、両方の表面に存在する被覆領域Ａ１にそれぞれ樹脂部材１１が設けられ、閉空間Ｓ１が形成されている。

このようにして形成された閉空間Ｓ１は、閉空間Ｓ１の内部に封入物を封入する空間（領域）が形成されていれば、区画部材と封入物との間には、空間（隙間）が存在していてもよいし、空間（隙間）が存在していなくてもよい（図４の例では、空間（隙間）が存在している）。また、この例では、図１に示すように、金属板１０の両面を貫通する開口部１２を有する金属板１０を用いて、開口部１２内に封入物を配置し、開口部１２付近から開口部１２内に閉空間Ｓ１を形成させているが、金属板１０の表面上に封入物を配置して、それを覆うように閉空間Ｓ１を形成させることもできる。
また、本実施形態において、被覆領域Ａ１に配置する樹脂部材１１は、樹脂材料を含むものであれば特に限定されず、一つの種類の樹脂材料からなるものであっても、複数の樹脂材料を混合あるいは積層させたものであってもよく、さらに、樹脂材料には接着性を備える樹脂材料（接着剤）も含む。また、閉空間Ｓ１を形成する部材（区画部材）は、金属板１０と樹脂部材１１の他、放熱性を有する部材を用いることができ、例えば、本実施形態の金属板以外の、銅製やアルミニウム合金製などの金属板１０であってもよい（例えば、図４の例では、区画部材として、蓋材１７（金属製（銅製）の板）を用いている）。

ここで、本実施形態の金属板１０では、上記の被覆領域Ａ１に、金属板１０の表面から窪んで形成された少なくとも１つの筋状凹部１３を含む凹部形成領域Ａ２が設けられ、また、筋状凹部１３は、金属板１０と樹脂部材１１とで形成する閉空間Ｓ１内から閉空間Ｓ１外へ金属板１０の表面を走査する方向に対して交差している。
より詳細には、図２に示すように、凹部形成領域Ａ２は、被覆領域Ａ１内に、より具体的には金属板１０の金属片部１０ａの被覆領域Ａ１内に、当該凹部形成領域Ａ２の全体が被覆領域Ａ１内に含まれるように形成されており、金属板１０の表面から窪んで形成された少なくとも１本（図示の例では、１０本）の筋状凹部１３を含む。筋状凹部１３は、上記のように形成される閉空間Ｓ１内から閉空間Ｓ１外へ金属板１０の表面を走査する方向（以下、走査方向とも称す）に対して交差しており、換言すれば、筋状凹部１３は、走査方向に対して傾斜もしくは直交し、走査方向に沿う方向にならないようになっている。なお、図示の例では、各凹部形成領域Ａ２中のそれぞれの筋状凹部１３は、図１に示すように、走査方向（図中の矢印Ｄｓ）に対して直交している。

図示の例では、凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３が複数本であるが、複数の筋状凹部１３は、互いに平行になるよう設けられる。なお、凹部形成領域Ａ２中に筋状凹部１３が複数本含まれる場合、筋状凹部１３は上述のように互いに厳密に平行に延びなくてもよいが、互いに交差しないことが好ましい。例えば一の筋状凹部１３の延在方向と他の筋状凹部１３の延在方向とで形成される角度（鋭角側）が５°以下であれば許容され得る。

また、凹部形成領域Ａ２は、被覆領域Ａ１内に、その全体が含まれるように設けられることが好ましいが、凹部形成領域Ａ２の一部が被覆領域Ａ１内にあり、他の一部が被覆領域Ａ１外にあってもよい。たとえば、凹部形成領域Ａ２が被覆領域Ａ１内側から外側へ延在していてもよい。また、金属板１０の表面には、被覆領域Ａ１以外の部分に例えば筋状に延びる凹部が別途形成されていてもよい。

このように、本実施形態において、被覆領域Ａ１に、筋状凹部１３を含む凹部形成領域Ａ２が設けられ、また、筋状凹部１３を走査方向に対して交差するように配置することにより、金属板１０と当該樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１を形成したときの、当該閉空間Ｓ１内と当該閉空間Ｓ１外との間での密閉性を向上させることができる。
より詳細には、被覆領域Ａ１に、筋状凹部１３を含む凹部形成領域Ａ２が設けられることにより、金属板１０の表面を被覆する樹脂部材１１が筋状凹部１３の内部に入り込んでアンカー効果を効果的に発揮することができると考えられ、金属板１０とその表面を被覆する樹脂部材１１との間の密着性を向上させることができる。また、この際、筋状凹部１３を走査方向に対して交差するように配置することにより、閉空間Ｓ１内と閉空間Ｓ１外との間での密閉性も向上させることができる。具体的には、水分などの流体の、閉空間Ｓ１外から閉空間Ｓ１内への浸透は、金属板１０と樹脂部材１１との間（界面）を通ることで生じ得るところ、筋状凹部１３を走査方向に対して交差するように配置することにより、流体が浸透する際に筋状凹部１３内に嵌まり込んだ樹脂部材１１の界面を横切ることを要することとなる。したがって、流体が浸透することを妨げることができ、その結果、密閉性を向上させることができる。なお、例えば筋状凹部１３に代えて、金属板１０の表面から窪んで形成された点状凹部とした場合には、被覆領域Ａ１内に、点状凹部間の平坦な部分が存在し、流体の浸透を十分に妨げることができない。
また、後述するように、筋状凹部１３がプレス加工で形成される場合、潰した部分の金属材料（肉）が筋状凹部１３の周囲に逃げる。その結果、筋状凹部１３の短手方向に金属板１０の表面から***した凸状の筋が形成される。これにより、筋状凹部１３だけでなく、筋状凸部によっても、流体の浸透を妨げることができる。

なお、この例では、図４に示すように、凹部形成領域Ａ２が金属板１０の両方の表面に設け、その両方の表面に設けられた凹部形成領域Ａ２に配置した樹脂部材１１と、金属板１０を含む部材により閉空間Ｓ１が形成されている。このように、本実施形態では、閉空間Ｓ１が、金属板１０の両方の表面に配置された樹脂部材１１を含んで形成される場合には、金属板１０の一方の表面の被覆領域Ａ１と、他方の表面の被覆領域Ａ１との両方に凹部形成領域Ａ２がそれぞれ設けられることが好ましく、これにより、密閉性をより向上させることができる。

ところで、凹部形成領域Ａ２は、図２に示すように、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が、金属板１０の縁に位置している。より詳細には、凹部形成領域Ａ２（図示の例では、金属片部１０ａの張出部分１０ｄに位置する凹部形成領域Ａ２）の長手方向両端部１４は、金属板１０の縁の中でも開口部１２の周囲の縁に位置し、且つ、凹部形成領域Ａ２の長手方向中間部１５は、当該開口部１２から離間している。換言すれば、凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３の長手方向両端部１６が、金属板１０（図示の例では、金属片部１０ａの張出部分１０ｄ）の表面内で終端せず、開口部１２の周囲の縁まで延びている（なお、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４は筋状凹部１３の長手方向両端部１６でもある）。また、凹部形成領域Ａ２の長手方向中間部１５、具体的には端部以外の部分が、開口部１２の周囲の縁から離間し、金属板１０（図示の例では、金属片部１０ａの張出部分１０ｄ）の表面内に位置している。

このように、本実施形態において、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が、金属板１０の縁に位置することにより、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が金属板１０の縁以外の部分、例えば、金属板１０の表面中に位置する場合と比較して、より密閉性を向上させることができる。具体的には、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が金属板１０の縁以外の部分、例えば、金属板１０の表面中に位置する場合には、水分等の流体が凹部形成領域Ａ２の長手方向端部から、長手方向に凹部形成領域Ａ２内に入り込んで筋状凹部１３の内部に沿って移動して、閉空間Ｓ１外から閉空間内への浸透するおそれがある。一方、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が、金属板１０の縁に位置する場合には、樹脂部材１１が金属板１０の表面の被覆領域Ａ１から金属板１０の縁に回り込んで縁も覆うことができるので、水分等の流体が浸透することをより確実に妨げることができ、その結果、密閉性を向上させることができる。
さらに、凹部形成領域Ａ２の長手方向両端部１４が、金属板１０の縁の中でも開口部１２の周囲の縁に、位置し、且つ、凹部形成領域Ａ２の長手方向中間部１５が、当該開口部１２から離間することにより、凹部形成領域Ａ２の端部からの水分等の流体の浸透を防ぐとともに、凹部形成領域Ａ２の長手方向中間部１５での水分等の流体の浸透もより防ぐことができる。

なお、本実施形態においては、凹部形成領域Ａ２は長手方向に両方の端部を有するが、例えば無端とすることもできる。この場合、金属板１０の表面上に凹部形成領域Ａ２の端部がなく、凹部形成領域Ａ２は、平面視で、例えば環状など閉じた形状にすることができる。

ここで、凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３は、凹部形成領域Ａ２の断面図である図５に示されるように、深さＤ（ｍｍ）、幅Ｗ（ｍｍ）を有する。
凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３の深さＤは、０．０１０ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．０３０ｍｍ以上である。深さＤを０．０１０ｍｍ以上にすることにより、閉空間Ｓ１内と閉空間Ｓ１外との間での密閉性をより向上させることができる。また、深さＤを０．０３０ｍｍ以上とすることにより、密閉性を十分に向上させることができ、これにより、例えば、樹脂部材１１を金属板１０に配置した金属樹脂複合体２０を加熱しても、密閉性をより確保することができる。
また、密閉性の観点からは深さＤの上限値は特に限定されないが、金属板１０の寸法精度を確保し強度等の物性への影響を避ける観点からは、深さＤは金属板１０の厚さの５０％以下であることが好ましい。また具体的な値としては、深さＤは０．０５０ｍｍ以下であることが好ましい。

凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３の幅Ｗは、０．０３０〜０．４００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０４０〜０．３００ｍｍである。幅Ｗを上記の範囲とすることにより、効果的にアンカー効果を発揮しやすくなり閉空間Ｓ１内と閉空間Ｓ１外との間での密閉性をより向上させることができる。

凹部形成領域Ａ２の筋状凹部１３の深さＤ（ｍｍ）の、筋状凹部１３の幅Ｗ（ｍｍ）に対する比率を、０．２以上とすることが好ましく、より好ましくは０．４以上である。当該比率を０．２以上とすることにより、閉空間Ｓ１内と閉空間Ｓ１外との間での密閉性をより向上させることができる。
また、密閉性の向上の観点からは特にその上限値は限定されないが、凹部形成領域Ａ２の効率的な形成の観点からは、凹部形成領域Ａ２の筋状凹部１３の深さＤ（ｍｍ）の、筋状凹部１３の幅Ｗ（ｍｍ）に対する比率を、１．５以下とすることが好ましく、より好ましくは１．０以下であり、さらに好ましくは０．９以下である。

なお、筋状凹部１３の深さＤは、図５に示すように、筋状凹部１３の開口部から底面まで金属板１０の厚み方向に沿って測った最大深さを意味し、例えば、筋状凹部１３の開口部の縁が、金属板１０の表面よりもわずかに盛り上がる場合（例えば、後述するように、金属板１０の表面に筋状凹部１３を形成するためのプレス加工した場合には、プレス時の肉流れにより、筋状凹部１３の開口部の縁が、図面からは明らかではないが、盛り上がる形状になる。）、深さＤを測定するための起点である筋状凹部１３の開口部は、そのように金属板１０の表面よりも盛り上がった頂点を指す（以下、筋状凹部１３の開口部の縁が、金属板１０の表面よりもわずかに盛り上がる場合には、筋状凹部１３の開口部とは開口部の中でもその頂点を指すものとする）。
また、筋状凹部１３の幅Ｗは、筋状凹部１３の長手方向に直交する断面において、筋状凹部１３の開口部での幅である。

そして、図５に示すように、凹部形成領域Ａ２に筋状凹部１３が複数含まれる場合には、隣り合う筋状凹部１３はピッチ長Ｐ（ｍｍ）の間隔で設けられる。
隣り合う筋状凹部１３のピッチ長Ｐ（ｍｍ）は、図５に示すように、筋状凹部１３が配列される周期であり、具体的には、筋状凹部１３の長手方向に直交する断面において、筋状凹部１３の幅Ｗ（ｍｍ）に、隣り合う筋状凹部１３間の離隔距離Ｌ（ｍｍ）を足り合わせた長さである。
また、隣り合う筋状凹部１３間の離隔距離Ｌ（ｍｍ）は、筋状凹部１３の長手方向に直交する断面において、一方の筋状凹部１３の開口部から、隣り合う他方の筋状凹部１３の開口部までの距離である。

隣り合う筋状凹部１３間の離隔距離Ｌは、０．０４０〜０．５００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０６０〜０．５００ｍｍであり、さらに好ましくは０．０７０〜０．３００ｍｍである。当該離隔距離Ｌを上記の範囲とすることにより、効果的にアンカー効果を発揮しやすくなり閉空間Ｓ１内と閉空間Ｓ１外との間での密閉性をより向上させることができる。

凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３の本数は、１本以上であれば特に限定されないが、２本以上であることが好ましく、より好ましくは５本以上である。当該本数を２本以上とすることにより、効果的に密閉性を向上させることができる。
また、密閉性の観点からはその上限値は特に限定されないが、当該本数は１５本以下であることが好ましい。当該本数を１５本以下とすることにより、金属板１０の寸法精度を確保し強度等の物性への影響を避けることができる。

ここで、本実施形態において、筋状凹部１３の形状は、特に限定されず任意にすることができる。図示の例では、図６に示すように、被覆領域Ａ１から外側に向かって開く開口部に連なって該筋状凹部１３を区画する内面１３ａを有する。そして、該内面１３ａは、筋状凹部１３の最も深い箇所に位置する平面状の底面１３ｂと、開口部と底面１３ｂとをつなぐ側面１３ｃとで形成されている。
このような平面状の底面１３ｂを有する筋状凹部１３では、その底面１３ｂが、開口部の面積に対して２０％〜６０％の面積を有することが好ましい。筋状凹部１３の底面１３ｂの面積が、開口部の面積の２０％を下回ると、筋状凹部１３の内面１３ａが深くなるにつれて先細りになりすぎることにより、底面１３ｂ付近に樹脂部材１１が入り込みにくくなって、そこに比較的大きな空気層が形成されるおそれがある。一方、筋状凹部１３の底面１３ｂの面積が、開口部の面積の６０％を超える場合は、底面１３ｂと側面１３ｃとが交わる部分の角部が鋭くなり、そこに樹脂部材１１が入り込みにくくなって比較的大きな空気層が形成されることが懸念される。底面１３ｂの面積は、開口部の面積の４０％〜６０％とすることがより一層好ましい。

なお、図６に示すように、断面視で略直線状になる側面１３ｃは、底面１３ｂに立てた垂線に対して２°〜１０°の範囲内の角度θで傾斜することが好適である。この傾斜角度θが大きすぎると、アンカー効果が十分に得られないことが懸念される。傾斜角度θが小さいと、筋状凹部１３を例えばプレス加工により形成する場合において、プレス加工で使用するパンチで筋状凹部１３を形成した際に、パンチが筋状凹部１３から抜けにくくなるおそれがある。

あるいは、図７に示す変形例のように、側面から底面にかけて曲面状の内面１３ｄを有する筋状凹部１３とすることも可能である。図７に示す筋状凹部１３の内面１３ｄは、開口部から側面を経て底面に至るまで曲面状であり、さらに言えば、該曲面状は断面視で円弧状である。
このような曲面状の内面１３ｄを有する筋状凹部１３も、その全体にわたって樹脂が充填されやすいので、空気層の形成抑制の観点から好適である。

ところで、凹部形成領域Ａ２は、曲線状の筋状凹部１３や直線状の筋状凹部１３を含んでいてもよいが、図２や図３に示すように、直線状の筋状凹部１３を含むことが好ましい。直線状の筋状凹部１３を含むことにより、金型部品を作りやすく、生産性を高くすることができる。

また、本実施形態においては、金属板１０の表面のうち少なくとも凹部形成領域Ａ２が存在する表面部分が粗化面であることが好ましく、具体的には、当該表面部分の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、さらに好ましくは０．８μｍ以上である。金属板１０の表面のうち少なくとも凹部形成領域Ａ２が存在する表面部分を粗化面とすることにより、より効果的に密閉性を向上させることができる。また、当該表面部分の粗さＲａを０．４μｍ以上とすることにより、さらに効果的に密閉性を向上させることができる。
また、密閉性の観点からはその上限値は特に限定されないが、粗さＲａが大きくなりすぎるとその形成の効率性が低下する傾向があることから当該粗さＲａは２．０μｍ以下であることが好ましい。
ここでいう算出平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定する。なお、上記の粗化面は、粗化処理を施すことができる。粗化面は、実体顕微鏡やＳＥＭにより確認可能である。粗化処理が施されていない場合は光沢面になり、粗化処理を施すと非光沢面になるので、目視でも判別可能である。

ところで、図４に示すように、図示の金属板１０は、金属板１０の両方の表面上に被覆領域Ａ１を有し、両方の被覆領域Ａ１上に凹部形成領域Ａ２が設けられている。また、図示の例では、一方の凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３と他方の凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３とは、それぞれ同じ形状および寸法となっている。
ただし、本実施形態において、凹部形成領域Ａ２は、金属板１０の両方の表面上ではなく一方の表面上だけに設けられていてもよい。また、両方の表面上に設けられる場合には、それぞれの凹部形成領域Ａ２に含まれる筋状凹部１３は形状や寸法が異なっていてもよい。

そして、図４に示すように、それぞれの凹部形成領域Ａ２が、金属板１０の断面視において、交互に（千鳥状に）設けられていることが好ましく、厚さ方向で重複していないことがより好ましい。このようにすることで深さＤをより大きく取っても金属板１０の寸法精度を確保し強度等の物性への影響を避けることができる。
さらに好ましくは、厚さ方向から視たときに、一方の表面の筋状凹部１３の開口部が、他方の表面の筋状凹部１３の開口部より筋状凹部１３のピッチ長Ｐ（ｍｍ）の１/２までずれて位置している。

また、ここで、本実施形態における金属板１０の厚さは、特に限定されないが、例えば０．１〜３．０ｍｍとすることができ、当該厚さの範囲にすることにより、半導体ディバイスに好適に用いやすくすることができる。

以上に述べたような金属板１０は、その被覆領域Ａ１に樹脂部材１１が配置される種々の用途に用いることが可能であるが、なかでも、半導体ディバイスに使用されることに特に適している。半導体ディバイスに用いる場合には、本実施形態の金属板１０はリードフレームとして用いることができ、金属板１０の被覆領域Ａ１が位置する部分および閉空間Ｓ１内に位置する金属板１０の部分をインナーリードとすることができ、また、当該インナーリードに続く、閉空間Ｓ１の外部領域に位置する金属板１０の部分をアウターリードとすることができる。具体的には、図２に示す金属板１０をリードフレームとして用いる場合には、例えば、開口部１２の内側を半導体チップを配置する領域とし、その周囲の金属片部１０ａのうち、被覆領域Ａ１が位置する部分およびそれよりも開口部１２側の部分をインナーリードとし、被覆領域Ａ１よりも金属板１０の周囲側の部分をアウターリードとすることができる。また、金属板１０の外周部１０ｃをリードフレーム全体を支える外枠とすることができる。

また、上記の金属板１０は、樹脂部材１１との密着性や密閉性が高いことから、たとえば、防水コネクタ又は、防水性を必要とするカメラ部品もしくはスマートフォン部品等のインサート部品に用いることも好適である。
また、図３に示す、被覆領域Ａ１に樹脂部材１１を配置した状態で示す金属板１０（換言すれば、後述の金属樹脂複合体２０）では、図示の手前側を表側とし、奥側を裏側としているが、ここでの表側および裏側とは、金属板１０の両方の表面のうちの一方の表面と、その裏側の他方の表面とを区別するために用いたものであり、「表側」と「裏側」とを入れ替えて解釈することも可能である。

さらに、図示は省略するが、凹部形成領域Ａ２内に、金属板１０の両方の表面に開口する穴部を設けることができる。これにより、穴の中にも樹脂が充填されるので強度向上が期待できる。

続いて、本実施形態の金属板１０の製造方法について説明する。
本実施形態において、まず、非加工の板状金属材料を、プレス加工等の方法で図１に示すような所望の形状にして凹部形成領域Ａ２が形成されていない金属板１０を得る。ついで、この凹部形成領域Ａ２が形成されていない金属板１０のうちの所望の位置（図１の例では、金属片部１０ａの張出部分１０ｄの被覆領域Ａ１）に、凹部形成領域Ａ２を形成するための、表面に筋状凸部が少なくとも１本設けられたパンチを用いてプレス加工を行う。なお、図４に示す例のように、金属板１０の両方の表面上に、凹部形成領域Ａ２が設けられる場合には、凹部形成領域Ａ２が形成されていない金属板１０に対して、両方の表面のうち一方の表面から順にプレス加工を施すこともできるが、特に、図４に示すように、それぞれの凹部形成領域Ａ２が金属板１０の断面視において、交互に（千鳥状に）設けられている場合には、両方の表面に対して、同時にプレス加工を施すことが好ましい。両方の表面から同時に行うことにより、金属板１０の形状や寸法をより維持しやすい。

なお、金属板１０の筋状凹部１３を形成するためのパンチについて、パンチの筋状凸部の形状は、特に限定されず、例えば、筋状凸部の長手方向に直交する断面形状を台形状や砲弾形状（台形状の角を曲面にした形状であり、例えば円形状または楕円形状）とすることができる。しかし、金属板１０の形状や寸法を十分に維持しつつ、筋状凹部１３の深さＤをより確保する観点からは、砲弾形状が好ましい。
また、金属板１０の筋状凹部１３をこのようにプレス加工した場合であって、筋状凹部１３の長手方向の端部が金属板１０の縁に位置する場合には、筋状凹部１３の端部が位置する金属板１０の縁（側面）には、プレス加工によって金属の肉がはみ出し（盛り上がり）、凹凸形状ができる。

続いて、本実施形態の金属板１０の製造方法においては、上記のように凹部形成領域Ａ２を設けた後、金属板１０の寸法が大きくなった場合には（例えば、プレス加工等によって寸法が大きくなった場合）、所望の寸法に合致するよう、広がった部分を切断（プレス打ち抜き）することができる。
さらに、凹部形成領域Ａ２を設け、任意の追加の切断を行った後、金属板１０の表面を粗化処理することができる。粗化処理を行う場合には、例えば、マンガン化合物、クロム化合物又は過硫酸化合物などの化学酸化剤等を用いて行うことができる。これらの化学酸化剤は、水又は有機溶剤が添加された後、水溶液又は有機溶媒分散溶液として用いられる。粗化処理に用いられる粗化液は、一般にｐＨ調整剤などとして水酸化ナトリウムなどのアルカリを含む。

次いで、本実施形態の金属樹脂複合体２０について説明する。
本実施形態の金属樹脂複合体２０は、図３、図４に示すように、先述の本発明の実施形態の金属板１０と、当該金属板１０の被覆領域Ａ１を覆って配置された樹脂部材１１とを備える。
より詳細には、金属樹脂複合体２０は、図示の例では、図４に示すように、樹脂部材１１（第１樹脂部材１１ａ）が、金属板１０の両方の表面に位置する被覆領域Ａ１に配置され、凹部形成領域Ａ２を覆うように形成されるが、このように、樹脂部材１１が、凹部形成領域Ａ２を覆うことで、樹脂部材１１は、凹部形成領域Ａ２の筋状凹部１３の内部に入り込んだ状態とすることができる。また、この例の金属樹脂複合体２０は、金属板１０の両方の表面に位置する被覆領域Ａ１に樹脂部材１１が配置されるとともに、金属板１０の開口部１２の内側に、相互に離間する被覆領域Ａ１を連結するように樹脂部材１１が設けられている。このように、この例の金属樹脂複合体２０では、金属板１０の被覆領域Ａ１上に樹脂部材１１を配置し、また、金属板１０の開口部１２の内側にも樹脂部材１１を配置することで、金属樹脂複合体２０の開口部１２内の開口面が、金属板１０自体の有する開口部１２の開口面よりも狭くなっており、そのように配置した樹脂部材１１が平面視で方形状に閉じた形状を形成している。なお、本実施形態の金属樹脂複合体２０は、図４の破線に示す、第２樹脂部材１１ｂ、樹脂部材１１としての接着剤１１ｃも備えていてもよい（第２樹脂部材１１ｂは第１樹脂部材１１ａの表面上に、接着剤１１ｃを介して積層するように設けられている。なお、図３では第２樹脂部材１１ｂは省略している。）。

樹脂部材１１の材料としては、特に限定されないが、例えば、液晶ポリマー、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。特に、液晶ポリマーは金属との接合性が悪いため、本実施形態の金属樹脂複合体２０はより金属と樹脂部材１１との密閉性が改善される。なお、図示の例のように、被覆領域Ａ１上に第１樹脂部材１１ａを設けた後、さらに閉空間Ｓ１を形成するための部材を設ける場合には、被覆領域Ａ１上に設ける第１樹脂部材１１ａは、上記のように、特に限定されないが、例えば、液晶ポリマー、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができ、特に、液晶ポリマーを用いる場合には、本実施形態の金属樹脂複合体２０はより金属と樹脂部材１１との密閉性が改善される。

金属板１０の被覆領域Ａ１への樹脂部材１１の配置は、たとえば、インサート成形等により行うことができる。
また、図示の金属樹脂複合体２０は、金属板１０の両方の表面のそれぞれに被覆領域Ａ１と凹部形成領域Ａ２とを有し、また、両方の表面の被覆領域Ａ１上に樹脂部材１１が配置されているが、図示は省略するが、一方の表面のみに、被覆領域Ａ１および凹部形成領域Ａ２が形成されること、及び／又は、一方の表面のみに樹脂部材１１が配置されることもある。

また、本実施形態の金属樹脂複合体２０において、金属板１０を、半導体チップが電気的に接続されるリードフレームとして用いることができる。

なお、図示の例の金属樹脂複合体２０の樹脂部材１１は、その厚さが数ミリ程度であり、金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１が形成されていない。しかし、本実施形態の金属樹脂複合体２０は、金属板１０と、当該金属板１０の被覆領域Ａ１を覆って配置された樹脂部材１１とを備えるものであり、当該金属板１０と当該樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１が形成されているものも、図３に示すように金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１が形成されていなくても、その後の工程を経ることで金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１が形成されるものであってもよい。
つまり、図示の例のような金属樹脂複合体２０は、金属板１０と樹脂部材１１とを含む部材で閉空間Ｓ１が形成されていないが、金属板１０をリードフレームとして用い、半導体チップを開口部１２内に配置した後に、先に金属板１０に設けた樹脂部材１１（第１樹脂部材１１ａ）と同じ材料または異なる材料の樹脂部材１１（第２樹脂部材１１ｂ）と、それら樹脂部材１１（第１樹脂部材１１ａと第２樹脂部材１１ｂ）の間に設けた、樹脂部材１１としての接着剤１１ｃと、銅製の蓋材１７とで、先に設けた樹脂部材１１（第１樹脂部材１１ａ）を含むように覆うことで、閉空間Ｓ１が形成された半導体ディバイスを得ることができる。このようにして得られた半導体ディバイスにおける閉空間Ｓ１は、第１樹脂部材１１ａと第２樹脂部材１１ｂを含む樹脂部材１１と、金属板１０と、蓋材１７とによって、形成されている。

続いて、本実施形態の半導体ディバイスについて説明する。
本実施形態の半導体ディバイスは、先述の本発明の実施形態の金属樹脂複合体２０と、当該金属樹脂複合体２０のリードフレームと電気的に接続された半導体チップとを備える。より詳細には、金属板１０の張出部分１０ｄと半導体チップ（図示せず）とがボンディングワイヤを介して接続され得る。

本実施形態の半導体ディバイスでは、先述の本発明の実施形態の金属板１０を、半導体チップと電気的に接続されたリードフレームとすることができる。リードフレームは、たとえば、半導体チップを配置するダイパッドと、ダイパッドの周囲のインナーリードやアウターリード等のリードと、リードフレーム全体を支える外枠とを有するものがあるが、図１等に示す金属板１０は、開口部１２を有し、ダイパッドを設けていないが、このような場合には、図４に示すように、金属樹脂複合体２０の下面側の表面上に半導体チップを配置する蓋材１７を設けて、そこに半導体チップを配置することができる。

本実施形態の半導体ディバイスの製造方法は、特に限定されないが、先述の本発明の実施形態の金属樹脂複合体２０として、図３に示すように閉空間Ｓ１が形成される前のものを用い、半導体チップを所定の位置に配置し、さらに当該半導体チップとリードフレームとを電気的に接続した後、閉空間Ｓ１を形成するための部材（例えば、図示の例では樹脂部材１１（第２樹脂部材１１ｂおよび接着剤１１ｃ）、蓋材１７）で封止することで、製造することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記の例に限定されることは無く、本発明には、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。

実施例において、樹脂部材を配置した金属板を作製し、密閉性を検証した。
まず、実施例および比較例で用いた金属樹脂複合体、またその評価方法について以下説明する。
実施例１の金属樹脂複合体は、図１に示すような金属板を用い、樹脂部材をインサート成形により被覆領域に配置して作製した図３に示すような金属樹脂複合体である。具体的には、銅で形成された厚さ０．１５０ｍｍの金属板を用い、凹部形成領域が金属板の両面に設けられていた。凹部形成領域は、１０本の筋状凹部を含み、幅Ｗが０．０４０ｍｍ、ピッチ長Ｐが０．１００ｍｍであった。また、金属板の表面は、粗化処理されており、算術平均粗さが０．５μｍであった。なお、筋状凹部の深さＤは表１に示す。また、樹脂部材は表１に示すものを用いたが、インサート成形では、樹脂部材が十分に流動して各筋状凹部に充填されるような条件で、樹脂部材を配置した。
実施例２〜５の金属樹脂複合体は、表１に示すように深さＤを変化させた以外、実施例１と同様に製造した。また、比較例１の金属樹脂複合体は、凹部形成領域（および筋状凹部）を設けなかった以外、実施例１と同様に製造した。

なお、実施例、比較例で用いた樹脂部材は、ＬＣＰ樹脂（ＪＸ液晶株式会社製、Ｍ−３５０Ｂ）を用いた。

各実施例・比較例の金属樹脂複合体は、レッドチェック試験を行って、図３に示すように配置した樹脂部材と金属板との間を赤色の試験液が浸透するかどうかを検証した。具体的には、金属樹脂複合体の開口部の周囲の縁に、試験液を針金の先端で微量塗布し、０．５時間放置し、樹脂部材の外側に漏れなければ（浸透していなければ）良好とした。各実施例、比較例について、用いた金属樹脂複合体は、加熱前の金属樹脂複合体を５検体、加熱後（２６０℃２時間）の金属樹脂複合体を５検体とした。表１において、５検体のうち、漏れがなかった検体数ｎをｎ／５と表記し、ｎ＝０の場合を×、１≦ｎ≦４の場合を〇、ｎ＝５の場合を◎とした。

表１よりわかるように、金属板の被覆領域に凹部形成領域を設けた実施例１〜５は、密閉性の向上が確認された。また、筋状凹部の深さＤを０．０３０ｍｍ以上とした実施例３〜５では、金属樹脂複合体を加熱しても密閉性を確保していることが確認された。

本発明によれば、金属板と当該樹脂部材とを含む部材で閉空間を形成したときの、当該閉空間内と当該閉空間外との間での密閉性を向上させることが可能な金属板、金属樹脂複合体および半導体ディバイスを提供することができる。

１０：金属板
１０ａ：金属片部
１０ｂ：連結部
１０ｃ：外周部
１０ｄ：張出部分
１０ｅ：金属板の縁
１１：樹脂部材
１１ａ：樹脂部材（第１樹脂部材）
１１ｂ：樹脂部材（第２樹脂部材）
１１ｃ：接着剤
１２：開口部
１３：筋状凹部
１３ａ、１３ｄ：内面
１３ｂ：底面
１３ｃ：側面
１４：（凹部形成領域の）長手方向端部
１５：（凹部形成領域の）長手方向中間部
１６：（筋状凹部の）長手方向端部
１７：蓋材
２０：金属樹脂複合体
Ａ１：被覆領域
Ａ２：凹部形成領域
Ｓ１：閉空間
Ｄｓ：走査方向
Ｄ：深さ
Ｗ：幅
Ｐ：ピッチ長
Ｌ：離隔距離

Claims (14)

1. 樹脂部材により被覆される被覆領域を表面に有する金属板であって、
   前記金属板と前記樹脂部材とを含む部材で形成される閉空間内から当該閉空間外へ当該金属板の表面を走査する方向に対して交差するように、前記金属板の表面から窪んで形成された少なくとも１つの筋状凹部を含む凹部形成領域が存在する、金属板。
2. 前記凹部形成領域が前記被覆領域内に形成されている、請求項１に記載の金属板。
3. 前記凹部形成領域の長手方向両端部が、前記金属板の縁に位置する、請求項１または２に記載の金属板。
4. 前記金属板が、当該金属板の両面を貫通する開口部を有し、
   前記凹部形成領域の長手方向両端部が前記開口部の周囲の縁に位置し、且つ、前記凹部形成領域の長手方向中間部は、当該開口部から離間する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属板。
5. 前記凹部形成領域の前記筋状凹部の深さＤ（ｍｍ）の、当該筋状凹部の幅Ｗ（ｍｍ）に対する比率が０．２以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属板。
6. 前記凹部形成領域の前記筋状凹部の深さＤが０．０１０ｍｍ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属板。
7. 前記金属板が銅または銅合金により形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属板。
8. 前記凹部形成領域が、平面視で直線状の筋状凹部を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属板。
9. 前記凹部形成領域が複数の筋状凹部を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属板。
10. 前記金属板の表面のうち少なくとも前記凹部形成領域が存在する表面部分は、算術平均粗さが０．５μｍ以上である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の金属板。
11. 前記凹部形成領域が前記金属板の両方の表面に存在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の金属板。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の金属板と、当該金属板の被覆領域を覆って配置された樹脂部材とを備える、金属樹脂複合体。
13. 前記金属板が、半導体チップが電気的に接続されるリードフレームである、請求項１２に記載の金属樹脂複合体。
14. 請求項１３に記載の金属樹脂複合体と、当該金属樹脂複合体の前記リードフレームと電気的に接続された半導体チップとを備える、半導体ディバイス。

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