JP7154529B2 - Metal member, semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, dissimilar metal composite, and method for producing the metal member - Google Patents
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Description
本発明は、表面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が形成された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に関する。 The present invention provides a metal member having a roughened portion with unevenness on the order of nanometers or micrometers on the surface, and a semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, and heterogeneous metal composite using the metal member. and a method for manufacturing the metal member.
従来、金属部材に耐食性、耐摩耗性や他部材との密着性などの機能を付与するために、金属部材の表面にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositionの略）、蒸着やコーティングなどによって、金属部材の表面に機能性薄膜を形成する手法が知られている。 Conventionally, in order to impart functions such as corrosion resistance, wear resistance, and adhesion to other members to metal members, the surface of metal members is treated by CVD (abbreviation of Chemical Vapor Deposition), vapor deposition, coating, etc. A technique for forming a functional thin film is known.
しかしながら、この種の手法は、金属部材以外に機能性薄膜の材料が別途必要である上、機能性薄膜を部分的に形成する場合には、マスクも別途必要となり、工程が複雑化してしまう。そのため、このような手法により機能性薄膜が形成された金属部材や当該金属部材を用いた複合体などは、高コストとなる。 However, this type of method requires a separate material for the functional thin film in addition to the metal member, and additionally requires a separate mask when partially forming the functional thin film, which complicates the process. Therefore, a metal member on which a functional thin film is formed by such a method, a composite using the metal member, and the like are expensive.
そこで、機能性薄膜の材料やマスクを別途必要としない手法として、レーザ照射による機能性薄膜の形成が提案されている。具体的には、金属部材もしくはめっきなどの金属薄膜を備える部材にレーザ照射を行って、レーザを照射した部分の金属材料を蒸発させ、この蒸発した金属材料を当該金属部材の表面に再付着させて固化することで、機能性薄膜を形成する。そのため、機能性薄膜の材料やマスクを別途用意する必要がなくなり、機能性薄膜を有する金属部材を従来よりも低コストで形成できる。 Therefore, as a technique that does not require a separate material for the functional thin film and a mask, formation of the functional thin film by laser irradiation has been proposed. Specifically, a metal member or a member provided with a metal thin film such as plating is irradiated with laser to evaporate the metal material in the laser-irradiated portion, and the evaporated metal material is reattached to the surface of the metal member. A functional thin film is formed by solidifying with Therefore, there is no need to separately prepare a material for the functional thin film and a mask, and the metal member having the functional thin film can be formed at a lower cost than in the past.
このようなレーザ照射によって形成された機能性薄膜を有する金属部材を備えるものとしては、例えば、特許文献１に記載の半導体装置が挙げられる。特許文献１に記載の半導体装置は、金属製のリードフレームと、当該リードフレームの一部であるアイランド上に搭載されるＩＣチップと、これらを覆うモールド樹脂とを備える。このリードフレームは、機能性薄膜を有する金属部材に相当し、レーザ照射により、金属部材を構成する材料の酸化物などで構成され、凹凸状の微細構造を備える機能性薄膜がその表面のうちモールド樹脂との界面となる部分に形成されている。これにより、リードフレームは、モールド樹脂が入り込むことでアンカー効果が生じる形状が表面に形成されるため、モールド樹脂との密着性、すなわち他部材との密着性が向上することとなる。
A semiconductor device described in
しかしながら、上記レーザ照射による機能性薄膜は、凹凸状の微細構造とされているため、他部材との密着性について向上するものの、耐摩耗性や耐腐食性が十分でない構造である。具体的には、この機能性薄膜の凸部は、折れや削れが生じやすく、耐摩耗性が得られにくい形状である。また、この凸部は、当該機能性薄膜が形成された金属部材の他の部位に削れた機能性薄膜の一部が再付着すると、当該金属部材の表面汚染の原因となりうる。一方、機能性薄膜を金属酸化物により構成した場合には、金属部材の耐腐食性が向上するものの、機能性薄膜のうち凹部は、膜厚が薄いため、腐食の起点となる懸念がある。 However, since the functional thin film formed by the laser irradiation has an uneven microstructure, the adhesion to other members is improved, but the wear resistance and corrosion resistance are insufficient. Specifically, the protrusions of this functional thin film are likely to break or scrape, and have a shape that makes it difficult to obtain wear resistance. In addition, if a portion of the cut functional thin film reattaches to another portion of the metal member on which the functional thin film is formed, the convex portion may cause surface contamination of the metal member. On the other hand, when the functional thin film is made of a metal oxide, the corrosion resistance of the metal member is improved, but there is a concern that the concave portions of the functional thin film may become starting points of corrosion because of their thin film thickness.
なお、機能性薄膜が形成された金属部材は、上記の例に限られず、当該金属部材と樹脂部材とを接合した樹脂金属接合体、当該金属部材と他の金属部材とを接合した異種金属接合体などにも適用され得る。このような場合であっても、上記と同様の問題が懸念される。 The metal member on which the functional thin film is formed is not limited to the above examples. It can also be applied to the body and the like. Even in such a case, there is concern about the same problem as described above.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性や耐腐食性を備える金属部材、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を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and includes a metal member having wear resistance and corrosion resistance, and a semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, and dissimilar metal composite using the metal member. And it aims at providing the manufacturing method of the said metal member.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の金属部材は、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、一面には、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粗化部（１２）が複数形成された腐食抑制部（１１）が形成されており、一面に対する法線方向から見て、一面のうち粗化部を囲む領域である粗化隣接部（１３）および粗化部の表面（１２ａ、１３ａ）は、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、金属薄膜は、金属材料の酸化物を主成分とする酸化層（１４１）と、金属材料もしくは金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層（１４２）とを備え、粗化部よりも表面粗さが小さい緻密な層状の膜とされている。
In order to achieve the above object, the metal member according to
これによれば、一面を有する金属材料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とこれに隣接する粗化隣接部およびこれらの表面を覆う金属薄膜が形成された金属部材となる。そして、金属薄膜は、金属材料の酸化物を主成分とする酸化層と、該金属材料もしくは該金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層と、を備える層状の膜であり、折れや削れが生じにくく、かつ部分的に厚みの薄い凹部が生じにくい形状である。そのため、金属部材は、金属薄膜が形成された領域において、耐摩耗性や耐腐食性が付与されることとなる。 According to this, a metal member having a metal material having one surface formed with a roughened portion having irregularities on the order of nanometers or micrometers, a roughened adjacent portion adjacent to the roughened portion, and a thin metal film covering these surfaces. becomes. The metal thin film is a layered film including an oxidized layer mainly composed of an oxide of a metallic material and a non-oxidized layer mainly composed of the metallic material or the nitride of the metallic material. It is a shape that is less likely to be scraped and less likely to have a partially thin concave portion. Therefore, the metal member is endowed with wear resistance and corrosion resistance in the region where the metal thin film is formed.
請求項１１に記載の金属部材の製造方法は、一面（１０ａ）を有する金属材料（１０）に有してなる金属部材の製造方法であって、金属材料を用意することと、レーザ照射により、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、粗化部を形成する際に蒸発した金属材料の一部を、一面に対する法線方向から見て、一面のうち粗化部を囲む領域である粗化隣接部（１３）および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、金属材料の酸化物を主成分とする酸化層（１４１）と、金属材料もしくは金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層（１４２）とを備え、粗化部よりも表面粗さが小さい緻密な層状の金属薄膜（１４）を形成することと、を備える。そして、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、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。
A method for manufacturing a metal member according to
これにより、金属部材を構成する金属材料以外に追加の材料を用いることなく、レーザ照射により機能性薄膜である金属薄膜が一面に形成された金属部材を製造することができる。また、Ｎ２、Ａｒ、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レーザ照射を行うことで、金属材料の酸化物を主成分とする酸化層と、金属材料もしくは金属材料の窒化物を主成分とする非酸化層と、によりなる金属薄膜が形成される。そのため、酸化層と非酸化層とが交互に積層された層状の金属薄膜となり、耐摩耗性や耐腐食性を備える金属部材を製造することができる。 As a result, a metal member having a metal thin film, which is a functional thin film, formed on one surface by laser irradiation can be manufactured without using an additional material other than the metal material constituting the metal member. Further, by performing laser irradiation in a low-oxygen atmosphere containing at least one of N 2 , Ar, and CO 2 as a main component, an oxide layer containing an oxide of a metal material as a main component and an oxide layer containing a metal material or metal A non-oxidized layer whose main component is a nitride of the material and a metal thin film are formed. Therefore, it becomes a layered metal thin film in which the oxidized layer and the non-oxidized layer are alternately laminated, and a metal member having wear resistance and corrosion resistance can be manufactured.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses of each of the above means indicate an example of correspondence with specific means described in the embodiments to be described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
（第１実施形態）
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。
(First embodiment)
A semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. The semiconductor device of this embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and is applied as a device for driving various devices for the vehicle.
図２では、後述するモールド樹脂隣接部２１１、２２３の配置を分かり易くするため、モールド樹脂隣接部２１１、２２３と他の部分との境界線を便宜的に破線で示すと共に、平面視にて見えなくなるＩＣチップ３０、配線部材４０については省略している。図４では、構成を分かり易くするため、後述する粗化部１２と粗化隣接部１３との境界を便宜的に破線で示している。
In FIG. 2, in order to facilitate understanding of the arrangement of the mold resin adjacent portions 211 and 223, which will be described later, the boundary lines between the mold resin adjacent portions 211 and 223 and other portions are indicated by dashed lines for the sake of convenience. The
本実施形態の半導体装置は、図１に示すように、金属部材１によりなり、アイランド部２１とリード部２２とを有するリードフレーム２０と、ＩＣチップ３０と、配線部材４０と、これらの一部を覆うモールド樹脂５０とを備える。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment is made of a
本実施形態の半導体装置は、例えばＳＯｘ、ＮＯｘなどに起因した硫酸、硝酸などの腐食環境に対する耐腐食性を付与した金属部材１がリードフレーム２０として採用されている。本実施形態の半導体装置は、このような金属部材１を備える点以外の点については、任意の構成とされる。そのため、本実施形態では、金属部材１およびこれを用いたリードフレーム２０を主に説明し、他の構成要素については簡単に説明する。
In the semiconductor device of the present embodiment, a
金属部材１は、図３もしくは図５に示すように、主として一面１０ａを有する金属材料１０によって構成され、一面１０ａの少なくとも一部、すなわち腐食を抑えたい部分が金属薄膜１４で覆われた腐食抑制部１１とされている。
As shown in FIG. 3 or FIG. 5, the
なお、本実施形態では、金属部材１は、一面１０ａの一部が腐食抑制部１１とされているが、一面１０ａの全面が腐食抑制部１１とされてもよいし、一面１０ａ以外の表面の一部もしくは全部が腐食抑制部１１とされてもよい。
In the present embodiment, the
金属材料１０は、例えばＣｕ、ＦｅもしくはＡｌによりなる純金属または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によりなり、本実施形態では、Ｎｉを主成分とする合金とされている。
The
なお、ここでの「主成分」とは、金属材料１０の全体における体積比率が５０ｖｏｌ％以上を占める成分をいう。
The term “main component” used herein refers to a component that accounts for 50 vol % or more of the total volume of the
腐食抑制部１１は、図３もしくは図４に示すように、金属材料１０の一面１０ａのうち金属薄膜１４により覆われた領域である。腐食抑制部１１は、図３に示すように、複数の粗化部１２と複数の粗化部１２を囲む領域である粗化隣接部１３とにより構成とされている。
The
粗化部１２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り、レーザ照射により形成される。粗化部１２は、図３に示すように、例えば粗化部１２が形成された一面１０ａに対する法線方向（以下「一面法線方向」という）から見て、互いに所定の距離を隔てて複数配置されている。
The roughened
粗化部１２は、図４に示すように、一面１０ａよりも金属部材１側に凹んでいる部分である凹部１２１と一面１０ａから凹部１２１の反対側へ突き出ている部分である凸部１２２とによりなる。凹部１２１は、その深さ、すなわち一面１０ａのなす平面と凹部１２１の底部１２１ａとの一面法線方向における距離が０．１～５０μｍの範囲内とされている。凸部１２２の高さ、すなわち一面１０ａのなす平面と凸部１２２の最も突き出た部分との一面法線方向における距離については、任意である。なお、ここでいう「底部１２１ａ」とは、凹部１２１のうち最も金属部材１側に凹んだ部位をいう。
As shown in FIG. 4, the roughened
粗化隣接部１３は、図３に示すように、一面法線方向から見て、腐食抑制部１１のうち粗化部１２と異なる領域、つまり複数の粗化部１２の周囲を囲んでいる領域である。
As shown in FIG. 3, the roughened
金属薄膜１４は、図５に示すように、金属材料１０の酸化物を主成分とする酸化層１４１と、非酸化層１４２とを備える層状の膜であり、酸化層１４１が耐腐食性を向上させる役割を果たす。
As shown in FIG. 5, the metal
なお、非酸化層１４２は、金属材料１０の酸化物以外を主成分とする構成、例えば金属材料１０やその窒化物を主成分とした構成とされていればよく、他の構成とされていてもよい。
Note that the
金属薄膜１４は、図５に示すように、酸化層１４１と非酸化層１４２とが交互に繰り返し積層された構成とされ、本実施形態では、２つの酸化層１４１と２つの非酸化層１４２を備える。金属薄膜１４は、その最表面が酸化層１４１とされている。金属薄膜１４は、当該金属薄膜１４が形成された粗化部１２もしくは粗化隣接部１３の表面に対する法線方向における膜厚が、例えば５ｎｍ～５μｍの範囲内とされる。
As shown in FIG. 5, the metal
なお、ここでいう「主成分」とは、酸化層１４１または非酸化層１４２の全体における体積比率が５０ｖｏｌ％以上を占める成分をいう。また、粗化部１２および金属薄膜１４の形成工程、粗化部１２および粗化隣接部１３の配置等については、後ほど詳しく説明する。
The term “main component” as used herein refers to a component that accounts for 50 vol % or more of the entire
このような構造の金属部材１により、次に説明するリードフレーム２０が構成されている。
The
リードフレーム２０は、図１に示すように、アイランド部２１とリード部２２とを備える。リードフレーム２０は、例えば、板状の金属板とされた金属部材１にプレス加工を施すことで、アイランド部２１とリード部２２とを備える構成とされる。
The lead frame 20 includes an
アイランド部２１は、図１に示すように、表裏の関係にある一面２１ａと他面２１ｂとを有している。一面２１ａ上には、図示しないはんだなどの接合材を介してＩＣチップ３０が搭載されている。アイランド部２１の一面２１ａは、モールド樹脂５０により覆われている。アイランド部２１の他面２１ｂは、本実施形態では、図１もしくは図２に示すように、モールド樹脂５０から露出している。
As shown in FIG. 1, the
リード部２２は、図１に示すように、アイランド部２１上に搭載されたＩＣチップ３０と配線部材４０を介して電気的に接続されている。リード部２２は、図１に示すように、モールド樹脂５０に覆われた部分であるインナーリード２２１とモールド樹脂５０から露出した部分であるアウターリード２２２とにより構成されている。
The
これらアイランド部２１の他面２１ｂおよびリード部２２の一部に、上記した腐食抑制部１１が形成されている。具体的には、腐食抑制部１１は、図２に示すように、少なくとも他面２１ｂおよびアウターリード２２２のうちモールド樹脂５０との境界部分に隣接する所定の領域であるモールド樹脂隣接部２１１、２２３の全域に形成されている。
The
なお、耐腐食性をより向上させる観点から、腐食抑制部１１は、アイランド部２１のうち他面２１ｂ以外の表面およびインナーリード２２１の表面の一部または全部に形成されてもよく、モールド樹脂５０との界面の少なくとも一部に形成されるとより好ましい。これは、仮にモールド樹脂５０とアイランド部２１の他面２１ｂやアウターリード２２２との境界部分で腐食が生じても、モールド樹脂５０との界面に腐食抑制部１１が形成されることで、それよりも先への腐食進行およびこれによる剥離が抑制されるためである。また、モールド樹脂隣接部２１１、２２３の面積については、任意である。さらに、本実施形態の半導体装置は、図２では、ＳＯＰ（Small Outline Packageの略）とされた例について示しているが、これに限られず、ＱＦＰ（Quad Flat Packageの略）などの他のパッケージ構造とされてもよい。
From the viewpoint of further improving corrosion resistance, the
モールド樹脂隣接部２１１、２２３の全域に腐食抑制部１１が形成されることで、当該部位における腐食発生が抑制される。その結果、リードフレーム２０のうちモールド樹脂５０に覆われた部分、特にモールド樹脂５０との境界において腐食が生じ、この腐食がモールド樹脂５０の内部側へ進行することが抑止される。また、金属部材１を構成する金属材料１０の腐食を起点として、モールド樹脂５０がリードフレーム２０から剥離することも抑止される。
By forming the
ＩＣチップ３０は、例えば、ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの半導体素子等が挙げられ、通常の半導体プロセス等により作製される。ＩＣチップ３０は、例えば矩形板状とされ、アイランド部２１の反対側の面に図示しない電極パッドが形成されており、図１に示すように、配線部材４０を介してリード部２２と電気的に接続されている。
The
配線部材４０は、本実施形態では、例えば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料により構成されたワイヤであり、ワイヤボンディングによりＩＣチップ３０およびリード部２２に電気的に接続される。
In this embodiment, the
モールド樹脂５０は、例えば、エポキシ樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ナイロン、ウレタン、シリコーン、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等よりもので、トランスファー成形等により形成される。モールド樹脂５０は、図１に示すように、アイランド部２１の一面２１ａ側、ＩＣチップ３０、配線部材４０およびリード部２２の一部を覆っている。
The
以上が、本実施形態の半導体装置の構成である。 The above is the configuration of the semiconductor device of this embodiment.
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例について説明する。ただ、本実施形態の半導体装置は、金属部材１、すなわちリードフレーム２０に腐食抑制部１１を形成することを除き、任意の半導体装置の製造方法が採用される。そのため、ここでは、まず腐食抑制部１１の形成工程を含む全工程を簡単に説明した後、腐食抑制部１１の形成工程について詳しく説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. However, the semiconductor device of the present embodiment employs any semiconductor device manufacturing method except that the
まず、例えば、Ｃｕなどの金属材料１０によりなる金属板を用意し、当該金属板をプレス加工などによりアイランド部２１とリード部２２とを有するリードフレーム２０の形状に成形する。そして、成形済みの金属板のうち後ほどモールド樹脂５０から露出する他面２１ｂおよびリード部２２の一部となる部分、すなわち腐食を防止したい部分にレーザ照射により腐食抑制部１１を形成する。これにより、腐食抑制部１１を備えるリードフレーム２０となる。
First, for example, a metal plate made of a
次いで、ＩＣチップ３０を用意して、アイランド部２１の一面２１ａ上にはんだなどの接合材を用いてＩＣチップ３０を搭載する。そして、ＩＣチップ３０のうちアイランド部２１と反対側の面に形成される電極パッドなどとリード部２２とを、ワイヤボンディングなどにより、Ａｕなどのワイヤを介してＩＣチップ３０とリード部２２とを電気的に接続する。
Next, an
続けて、例えばキャビティを備える上型および下型によりなる金型を用意し、ＩＣチップ３０が搭載され、ワイヤボンディングがなされたリードフレーム２０を当該金型内にセットする。その後、例えばモールド樹脂５０の材料であるエポキシ樹脂を当該金型のキャビティ内に流し込み、加熱して硬化し、モールド樹脂５０を形成する。そして、金型内のワークを当該金型から離型することで、本実施形態の半導体装置が得られる。
Subsequently, for example, a mold consisting of an upper mold and a lower mold having a cavity is prepared, and the lead frame 20 on which the
次に、腐食抑制部１１の具体的な形成工程について、図６を参照して説明する。なお、実際には、金属材料１０をリードフレーム２０の形状に成形した後に腐食抑制部１１を形成するが、工程を分かり易くするため、ここでは、便宜的に金属材料１０に腐食抑制部１１を形成する例について説明する。
Next, a specific formation process of the
腐食抑制部１１の形成工程は、主にレーザ照射による粗化部１２の形成工程と、レーザ照射後の金属薄膜１４の形成工程とを有してなる。具体的には、粗化部１２の形成工程は、金属材料１０の一部をレーザ照射により溶融させ、蒸発させることにより行われる。金属薄膜１４の形成工程は、レーザ照射により蒸発した一部の金属材料１０が粗化部１２および粗化隣接部１３に再付着させて凝固させることにより行われる。
The process of forming the
なお、レーザ照射による溶融および蒸発の工程と、レーザ照射により蒸発した一部の金属材料１０の再付着および凝固の工程とは、この順に瞬間的に連続して行われる。しかし、ここでは、腐食抑制部１１の形成工程を分かり易くするため、便宜的に上記の２つの工程に分けて説明する。
Note that the process of melting and vaporizing by laser irradiation and the process of reattaching and solidifying part of the
まず、図６（ａ）に示すように、一面１０ａを有する金属材料１０、例えばＮｉによりなる金属板を用意する。そして、レーザ照射による金属材料１０の一部の溶融および蒸発の工程として、図６（ａ）に示すように、所定の位置でパルス発振のレーザビームを金属材料１０に照射する。すると、図６（ｂ）に示すように、レーザビームを照射したレーザ照射領域Ｒの部分が溶融すると共に、その一部が蒸発する。
First, as shown in FIG. 6A, a metal plate made of a
具体的には、金属部材１は、レーザビームを照射することにより、一面１０ａのうちレーザ照射領域Ｒ内においてその一部が蒸発すると共に、残りが溶融する。このパルス発振のレーザビームは、例えば、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下、パルス幅が１μ秒以下、波長が２００ｎｍ～１１μｍの範囲内となるように調節されている。例えば、エネルギー密度を５０Ｊ／ｃｍ２、パルス幅を２００ナノ秒、波長を１０６４ｎｍ、レーザ照射領域Ｒをφ１００μｍ径に調節して、Ｎｉにレーザビームを照射する。
Specifically, by irradiating the
ここで、パルス発振のレーザビームのエネルギー密度は、パルス幅，つまりピーク強度にもよるが，パルス幅がナノ秒オーダの場合は０．５Ｊ／ｃｍ２以上１００Ｊ／ｃｍ２以下の範囲内とされることが好ましい。パルス発振のレーザビームのエネルギー密度が、例えば０．１Ｊ／ｃｍ２程度と低すぎる場合には、金属部材１が十分に溶融と蒸発をしないために粗化部１２が形成されにくいためである。一方、パルス発振のレーザビームのエネルギー密度が、１００Ｊ／ｃｍ２よりも大きい場合でも粗化部１２や金属薄膜１４を形成できるが、金属部材１が溶融または蒸発し過ぎて他の領域へ飛散すると、飛沫がコンタミの原因になり得るためである。
Here, the energy density of the pulsed oscillation laser beam depends on the pulse width, that is, the peak intensity, but is in the range of 0.5 J/cm 2 or more and 100 J/cm 2 or less when the pulse width is on the order of nanoseconds. preferably. This is because if the energy density of the pulsed laser beam is too low, for example, about 0.1 J/cm 2 , the roughened
なお、レーザは、特に限定されないが、例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどが用いられることができる。 Although the laser is not particularly limited, for example, a YAG laser, a CO2 laser, or the like can be used.
また、レーザ照射は、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ２のうち少なくとも１つの気体を主成分とする低酸素雰囲気下で行われる。本発明者らの実験結果によると、少なくとも低酸素雰囲気下における酸素濃度は、１．０％以下とされることが好ましい。酸素濃度が少なくとも１．０％以下の低酸素雰囲気下でレーザ照射を行うことにより、後述する金属薄膜１４は、酸化層１４１と非酸化層１４２とが交互に積層された層状の構成となり、より耐腐食性のある膜となるためである。酸素濃度が金属薄膜１４の形状に及ぼす影響は、現時点では不明であるが、蒸発した一部の金属材料１０の有するエネルギーが酸化によって損失しにくくすることで金属薄膜１４を層状にできると考えられる。
Laser irradiation is performed in a low-oxygen atmosphere containing at least one gas of N 2 , Ar, He, and CO 2 as a main component. According to the experimental results of the present inventors, it is preferable that the oxygen concentration be 1.0% or less at least in a low-oxygen atmosphere. By performing laser irradiation in a low-oxygen atmosphere with an oxygen concentration of at least 1.0% or less, the metal
なお、少なくともレーザ照射がなされ、かつ蒸発した金属材料１０の一部が飛散し、再付着する領域を含む狭い空間が低酸素雰囲気とされていればよい。そのため、低酸素雰囲気は、当該狭い空間を含む広い空間、例えばレーザ照射装置内の空間の全体を上記の気体で満たすことにより作り出されてもよいし、上記の気体を当該狭い空間にブローすることにより作り出されてもよい。
It is sufficient that at least the narrow space including the region where the laser irradiation is performed and the vaporized
次に、レーザ照射により蒸発した一部の金属材料１０の再付着および凝固の工程として、図６（ｃ）に示すように、蒸発した一部の金属材料１０をさきほどレーザ照射により形成された粗化部１２およびその周囲の表面に再付着させ、これを凝固（固化）させる。これにより、図６（ｃ）に示すように、金属薄膜１４の一部１５が形成される。
Next, as a step of redeposition and solidification of the part of the
このとき、金属材料１０は、これを構成する金属材料１０の融点（℃）よりも低く、かつ、室温よりも高い温度（℃）、例えば当該融点（℃）に対して１／３～２／３の温度（℃）に加熱した状態とされることが好ましい。具体的には、金属材料１０は、Ｎｉが主成分の場合、その融点１４５５℃の１／３～２／３の温度である４８５～９７０℃の範囲内で、Ａｌが主成分の場合、その融点６６０℃の１／３～２／３の温度である２２０～４４０℃の範囲内で加熱されることが好ましい。これにより、金属薄膜１４は、層状の緻密な構成となり、均一もしくは均一に近い膜厚が得やすく、耐腐食性や耐摩耗性のある膜となるためである。
At this time, the
金属材料１０の再付着および凝固の工程において、金属材料１０を加熱しなくとも金属薄膜１４が得られるが、金属材料１０を上記のように加熱するほうがより層状の緻密な構成とされた金属薄膜１４が得られやすいため好ましい。層状の金属薄膜１４が形成される理由は現時点では不明であるが、本発明者らの実験結果からは、蒸発した一部の金属材料１０が再付着から凝固までの間における急激なエネルギー損失を抑制することが層状の緻密な膜を形成するための必要条件であると推定される。加熱することが好ましい理由は、金属材料１０をあらかじめ加熱しておくことで、蒸発した一部の金属材料１０が再付着した際におけるエネルギー損失が低減されるためと考えられる。
In the process of reattaching and solidifying the
なお、ここでいう「層状」とは、特許文献１に記載の機能性薄膜のようにポーラス状でなく、局所的な凹凸の少ない酸化層１４１および非酸化層１４２が積層された形状であることを意味する。また、ここでいう「均一もしくは均一に近い」とは、局所的な凹凸が少なく、金属薄膜１４が極端に薄い部分がほとんど存在していないことを意味する。
Note that the term “layered” as used herein means a shape in which an oxidized
また、蒸発した一部の金属材料１０は、低酸素雰囲気下で拡散後、その一部が酸化されて粗化部１２および粗化隣接部１３に再付着して凝固することで、酸化層１４１を形成する。蒸発した一部の金属材料１０のうち酸化されなかった残部は、粗化部１２および粗化隣接部１３に再付着して凝固することで非酸化層１４２を形成する。蒸発した一部の金属材料１０のうち酸化された一部と酸化されなかった残部とは、エネルギーの差が生じることで、再付着までの時間差が生じると予想される。そのため、金属薄膜１４は、酸化層１４１と非酸化層１４２とが積層された構成になると考えられる。
A part of the evaporated
次に、図６（ｄ）に示すように、図６（ａ）、（ｂ）で説明したのと同様の手順で、直前に形成した粗化部１２から所定の間隔で位置を変えてレーザビームを照射し、さきほどと別の部分の金属材料１０の一部を溶融させ、蒸発させる。
Next, as shown in FIG. 6(d), in the same procedure as explained in FIGS. A beam is irradiated to melt and evaporate a part of the
続けて、図６（ｅ）に示すように、図６（ｃ）で説明したのと同様の手順で、蒸発させた一部の金属材料１０を再付着させて、これを凝固させる。すると、図６（ｅ）に示すように、再付着して凝固した金属薄膜１４の一部１５上に、さらに別の粗化部１２を形成することによって蒸発し、再付着して凝固することにより形成される金属薄膜１４の一部１５が積層されることとなる。以下、レーザ照射領域を変えながら、図６（ｄ）、（ｅ）で説明した手順を繰り返すことにより、金属材料１０の一面１０ａのうち腐食を抑制したい部分は、金属薄膜１４が形成された腐食抑制部１１となる。
Subsequently, as shown in FIG. 6(e), a portion of the vaporized
以上の工程により、腐食抑制部１１を備える金属部材１が得られる。
なお、本発明者らの実験結果によれば、粗化部１２を形成する際に蒸発した一部の金属材料１０は、当該粗化部１２には、あまり再付着せず、当該粗化部１２を囲む粗化隣接部１３の一部や他の粗化部１２に再付着して凝固する。つまり、粗化部１２を複数形成することで、金属薄膜１４を構成する酸化層１４１および非酸化層１４２が交互に繰り返し積層されることとなる。
In addition, according to the experimental results of the present inventors, a part of the
したがって、金属薄膜１４は、耐腐食性のある酸化層１４１が非酸化層１４２を介して複数積層されている。そのため、金属薄膜１４は、仮に酸化層１４１のうち最表層に配置されているものを超えて腐食が進行したとしても、別の酸化層１４１が更なる腐食の進行を妨げることとなる。よって、金属薄膜１４は、特許文献１に記載の機能性薄膜のような従来のポーラス状の膜に比べて、高い耐腐食性を有する膜となる。
Therefore, the metal
次に、金属部材１に形成された金属薄膜１４の構成を確認した結果について、図７Ａ～図７Ｃを参照して説明する。図７Ａ～図７Ｃでは、金属部材１のうち金属薄膜１４が形成された部分の断面について、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）とＥＥＬＳ（電子エネルギー損失分光法）とを組み合わせたＴＥＭ－ＥＥＬＳによって観察した結果を示している。
Next, the result of confirming the configuration of the metal
金属薄膜１４は、図７Ａに示すように、下地の金属材料１０上に白い層と黒い層とが交互に繰り返し積層された構成とされている。金属薄膜１４の一部を拡大して組成を確認したところ、金属薄膜１４は、図７Ｂに示すように、金属部材１との界面に白く示された窒素を多く含有する層が形成されている。そして、金属薄膜１４は、図７Ｂに示すように、金属材料１０側から金属材料１０の反対側に向かって、白い層と窒素が少ない黒い層とがこの順で繰り返し積層され、最表面が黒い層とされている。金属薄膜１４は、図７Ｃに示すように、最表面に酸素を多く含む白い層が形成され、その下に酸素が少ない黒い層が形成され、これが交互に積層された構成とされている。これらの結果を総合すると、金属薄膜１４は、金属材料１０側から順に非酸化層１４２と酸化層１４１とがこの順で繰り返し積層され、かつ、最表面が酸化層１４１である構成とされていることが確認された。
As shown in FIG. 7A, the metal
次に、腐食抑制部１１における粗化部１２の配置、すなわちレーザ照射の間隔について、図３を参照して説明する。
Next, the arrangement of the roughened
本実施形態では、図３中の左右方向をＸ方向とし、図３の紙面平面上であってＸ方向と直交する方向をＹ方向として、ＸＹ平面上に沿ってレーザビームの光源であるレーザ光源を移動させることにより、金属材料１０の一部にレーザビームを順に照射する。
In this embodiment, the horizontal direction in FIG. 3 is defined as the X direction, and the direction perpendicular to the X direction on the plane of FIG. 3 is defined as the Y direction. are moved to sequentially irradiate a part of the
具体的には、レーザ照射領域Ｒの径、すなわちスポット径を例えば数十μｍとし、隣接するスポット径の中心同士の間隔（以下「レーザ照射間隔」という）が所定の範囲となるように複数箇所にレーザ照射を行う。レーザ照射間隔は、スポット径に対して０～２０倍の範囲内とされることが好ましい。これは、隣接する粗化部１２同士の間を隙間なく連続的に金属薄膜１４で覆うためである。例えば、スポット径がφ６０μｍである場合、レーザ照射間隔は、０～１２００μｍの範囲内とされることが好ましい。言い換えると、粗化部１２は、一面法線方向から見て、当該粗化部１２と隣接する粗化部１２との径の中心同士の距離、すなわちスポット同士の距離が、粗化部１２の径に対して０～２０倍の範囲内とされることが好ましい。
Specifically, the diameter of the laser irradiation region R, that is, the spot diameter is, for example, several tens of μm, and the distance between the centers of adjacent spot diameters (hereinafter referred to as “laser irradiation interval”) is within a predetermined range. is irradiated with a laser. The laser irradiation interval is preferably in the range of 0 to 20 times the spot diameter. This is because the metal
なお、レーザビームの照射の際、金属材料１０がレーザビームを照射するレーザ光源に対して相対的に移動すればよいため、レーザ光源もしくは金属材料１０の一方を固定し、他方を移動させればよい。また、レーザ照射間隔は、例えばレーザ光源の操作速度、金属材料１０を載せたステージの移動速度、パルスの繰返周波数などを適宜設定ことにより調整される。さらに、レーザ照射間隔は、図３では、Ｘ方向およびＹ方向とも同じとされた例について示しているが、これに限られず、Ｘ方向とＹ方向とで異なっていてもよいし、適宜変更されてもよい。すなわち、粗化部１２は、図３に示した配置例に限られず、適宜その配置が変更されてもよい。
When irradiating the laser beam, the
本実施形態によれば、腐食抑制部１１が形成された金属部材１をリードフレーム２０として採用しているため、耐腐食性が付与され、腐食および腐食に伴うモールド樹脂５０の剥離が抑制された半導体装置となる。また、本実施形態の半導体装置は、腐食抑制部１１がリードフレーム２０のうちモールド樹脂５０との界面に形成された場合、凹凸形状とされた粗化部１２によるアンカー効果によりモールド樹脂５０との密着性が確保された構成となる。さらに、腐食抑制部１１が形成された領域は、最表面が層状の金属薄膜１４により覆われているため、折れや削れが生じにくく、耐摩耗性が確保される。
According to the present embodiment, since the
また、金属材料１０にレーザ照射をすることによって腐食抑制部１１を形成するため、金属材料１０以外の材料やマスクを別途用いることなく、耐腐食性などの機能を果たす腐食抑制部１１を備える金属部材１を形成できる。そして、このような手法により形成された腐食抑制部１１を備える金属部材１を用いることにより、耐腐食性のある半導体装置を製造できる。
In addition, since the
（第２実施形態）
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。
(Second embodiment)
A semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. Although FIG. 8 does not show a cross section, the
本実施形態の半導体素子は、ＩＣチップ３０と、ＩＣチップ３０の一面３０ａに形成された電極パッド３１を備える。本実施形態の半導体素子は、上記第１実施形態の金属部材１を電極パッド３１として適用した例である。本実施形態の半導体素子は、金属部材１で構成された電極パッド３１を備える点以外の点については、通常の半導体プロセスで形成されるＩＣチップと同じであるため、本実施形態では、この電極パッド３１について主に説明する。
The semiconductor device of this embodiment includes an
電極パッド３１は、主に金属材料１０により構成され、本実施形態では、例えばＮｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの１つを主成分とする金属もしくはその合金である。電極パッド３１は、ＩＣチップ３０の一面３０ａに電解メッキ法などにより形成され、図８に示すように、ＩＣチップ３０の反対側の面である表面３１ａに配線部材４０が接続される。電極パッド３１は、表面３１ａのうち当該配線部材４０が接続されていない部分に、腐食抑制部１１が形成されている。そのため、電極パッド３１は、接合性および腐食抑制部１１の形成の観点から、例えばＣｕ、Ａｌもしくはその合金などによりなる配線部材４０と接合性が良好であって、酸化もしくは窒化する金属により構成されることが好ましい。
The
配線部材４０は、例えば、Ａｕなどによりなるワイヤ、コネクタ、はんだやＡｇペーストなどによりなる導電性接着剤とされるが、本実施形態では、図８に示すように、ワイヤとされている。
The
腐食抑制部１１は、例えば配線部材４０が接続された後に、レーザ照射により形成される。レーザ照射の条件等については、上記の第１実施形態と同様であるため、本実施形態ではその説明を省略する。
The
腐食抑制部１１は、本実施形態では、図８に示すように、電極パッド３１の表面３１ａのうち配線部材４０が接続されていない部分（以下「非接続領域」という）の一部に形成されているが、非接続領域の全域に腐食抑制部１１が形成されていてもよい。言い換えると、腐食抑制部１１は、金属材料１０の一面１０ａに対する法線方向から見て、配線部材４０を部分的もしくは全体的に囲むように形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the
なお、表面３１ａのうち非接続領域に配線部材４０自体が障害物となるなどの理由でレーザ照射を行えない領域（以下「レーザ不可領域」という）が存在する場合であっても、レーザ不可領域に金属薄膜１４を形成することも可能である。具体的には、上記第１実施形態での腐食抑制部１１の形成工程の説明で述べたように、金属薄膜１４は、レーザ照射により形成される粗化部１２の周囲の粗化隣接部１３、すなわちレーザ照射を行っていない領域にも形成される。そのため、レーザ不可領域が存在していても、その周囲の領域にレーザ照射を行うことにより、レーザ不可領域にも金属薄膜１４が形成されることとなる。
Note that even if there is a non-connection region of the
本実施形態によれば、電極パッド３１に接続された配線部材４０が、電極パッド３１の腐食によって剥離することが抑制された半導体素子となる。
According to this embodiment, the
（第３実施形態）
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。
(Third Embodiment)
A semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. Although FIG. 10 does not show a cross section, the
本実施形態の半導体素子は、ＩＣチップ３０と、ＩＣチップ３０の一面３０ａ上に形成された電極パッド３２とを備える。電極パッド３２は、配線部材４０と接合される第１部材３２１と、第１部材３２１を囲むと共にその一面３２２ａに腐食抑制部１１が形成された第２部材３２２とにより構成されている。本実施形態の半導体素子は、金属部材１を第２部材３２２として適用された点において、上記第２実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
The semiconductor device of this embodiment includes an
第１部材３２１は、図１０に示すように、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｕもしくはその合金などによりなる配線部材４０と接続される。第１部材３２１は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕもしくはその合金などの配線部材４０と接合性の良好な金属材料により構成され、電解メッキ法などにより形成される。
The
第１部材３２１は、図１０もしくは図１１に示すように、ＩＣチップ３０の反対側の面である一面３２１ａのうち配線部材４０が接続されていない領域の一部に金属薄膜１４が形成されている。金属薄膜１４のうち第１部材３２１を覆う部分は、第２部材３２２に腐食抑制部１１を形成する際、レーザ照射により蒸発した第２部材３２２の材料の一部が第１部材３２１の一面３２１ａに再付着して凝固することで形成されたものである。
As shown in FIG. 10 or 11, the
第２部材３２２は、主に金属材料１０により構成され、本実施形態では、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ａｌのうち少なくとも１つを主成分とする合金であり、電解メッキ法などにより形成される。第２部材３２２は、配線部材４０との接合には用いられない部材であり、ＩＣチップ３０の一面３０ａに対する法線方向から見て、第１部材３２１を囲む枠体状とされる。第２部材３２２は、図１０もしくは図１１に示すように、上記第２実施形態と同様に、ＩＣチップ３０の反対側の面である一面３２２ａにレーザ照射により腐食抑制部１１が形成されている。
The
なお、腐食抑制部１１は、図１０では、第２部材３２２の一面３２２ａの全面に形成されているが、少なくとも一部に形成されていればよい。
In addition, although the
本実施形態によれば、上記第２実施形態の半導体素子と同様の効果が得られる。また、配線部材４０との接合に用いられる接合部材である第１部材３２１にレーザ照射を行わないため、レーザ照射による接合部材へのダメージを抑えつつ、耐腐食性の高い電極パッド３２を備える半導体素子となる。
According to this embodiment, the same effects as those of the semiconductor device of the second embodiment can be obtained. In addition, since the
（第４実施形態）
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。
(Fourth embodiment)
A metal member according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Although FIG. 12A does not show a cross section, the
本実施形態の金属部材は、例えば自動車などの車両における燃料噴射弁の一部に用いられるインジェクタノズルの金属部品に適用された例である。 The metal member of this embodiment is an example applied to a metal part of an injector nozzle used for a part of a fuel injection valve in a vehicle such as an automobile.
本実施形態の金属部材は、図１２（ａ）もしくは図１２（ｂ）に示すように、略円筒形の筒状体６０とされ、貫通孔６１と、噴射口６２とを備える。
12(a) or 12(b), the metal member of the present embodiment is a substantially cylindrical
筒状体６０は、主に金属材料１０により構成され、本実施形態では、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ａｌのうち少なくとも１つを主成分とする合金である。筒状体６０の外壁面６０ａ、噴射口６２側の面である先端面６０ｂおよび貫通孔６１の内壁面６０ｃのうち先端面６０ｂに隣接する部分には、図１２（ｂ）に示すように、腐食抑制部１１が形成されている。
The
外壁面６０ａおよび先端面６０ｂには、図１２（ａ）では、その全面に腐食抑制部１１が形成されているが、腐食を抑制したい部分だけ、すなわち一部だけに腐食抑制部１１が形成されていてもよい。
In FIG. 12(a), the
本実施形態の金属部材は、従来の機能性薄膜の形成法により表面に耐腐食性のある薄膜が形成された従来のインジェクタノズルと異なり、金属材料１０以外の薄膜用材料やマスクなどを別途用いる必要がないため、安価に製造することが可能である。また、腐食抑制部１１がレーザ照射により形成されるため、従来の成膜法では形成が困難であった内壁面６０ｃの一部にも形成でき、内壁面６０ｃにも耐腐食性のある部分を備えるインジェクタノズルとなる。
Unlike a conventional injector nozzle in which a corrosion-resistant thin film is formed on the surface by a conventional method for forming a functional thin film, the metal member of this embodiment uses a thin film material other than the
（第５実施形態）
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。
(Fifth embodiment)
A dissimilar metal composite of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Although FIG. 13A does not show a cross section, the
本実施形態の異種金属複合体は、図１３（ａ）に示すように、例えば、Ａｌを主成分とする第１金属部材７０と、Ｆｅを主成分とする第２金属部材８０とが接合されてなる。
As shown in FIG. 13( a ), the dissimilar metal composite of the present embodiment includes, for example, a
第１金属部材７０は、主に金属材料１０によって構成され、腐食抑制部１１を備える金属部材１に相当する。第１金属部材７０は、その一面７０ａのうち第２金属部材８０と溶接などにより接合された接合部７０ｂと隣接する領域である第２金属隣接部７０ｃが腐食抑制部１１とされている。
The
本実施形態の異種金属複合体は、例えば溶接により第１金属部材７０と第２金属部材８０とを接合した後に、上記第１実施形態と同様にレーザ照射により第１金属部材７０に腐食抑制部１１を形成することにより製造される。
In the dissimilar metal composite of this embodiment, for example, after the
本実施形態の異種金属複合体は、第１金属部材７０のうち第２金属部材８０から露出している領域から接合部分に向かって腐食が進行することが抑制される。また、本実施形態の異種金属複合体は、第１金属部材７０と第２金属部材８０とが溶接により接合される場合には、溶接により生じる溶接部分のうち腐食抑制部１１が形成される領域において残留応力が緩和されることが期待される。これは、第２金属隣接部７０ｃのうち溶接により生成された第１金属部材７０と第２金属部材８０との合金部分にレーザ照射がなされると、当該合金部分が再度溶融して凝固することで残留応力が解放されることによる。
The dissimilar metal composite of the present embodiment suppresses the progression of corrosion from the region of the
（他の実施形態）
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。
(Other embodiments)
It should be noted that the metal members and composites using the metal members shown in the above embodiments are examples of the present invention, and are not limited to the above embodiments. It can be changed as appropriate within the range described in the range of.
（１）例えば、上記第１実施形態では、腐食抑制部１１を備える金属部材１と樹脂部材としてのモールド樹脂５０とが接合された樹脂金属複合体の一例として半導体装置を挙げたが、他の樹脂金属複合体に適用されてもよいのは、言うまでもない。
(1) For example, in the first embodiment, a semiconductor device is given as an example of a resin-metal composite in which the
（２）上記第１実施形態では、アイランド部２１の他面２１ｂがモールド樹脂５０から露出した、いわゆるハーフモールドタイプの構造の半導体装置とされた例について説明した。しかし、腐食抑制部１１が形成された金属部材１がリードフレーム２０として採用された半導体装置とされていればよく、アイランド部２１のすべてがモールド樹脂５０に覆われた、いわゆるフルモールドタイプの構造とされていてもよい。
(2) In the above-described first embodiment, an example of a semiconductor device having a so-called half-mold structure in which the
（３）上記第１実施形態では、主として金属材料１０によって構成された金属部材１がリードフレーム２０として採用された例について説明した。しかし、リードフレーム２０は、このような例に限られず、金属材料１０以外の異種金属材料を主とし、当該異種金属材料の表面に金属材料１０によって構成されるめっき層が施された構成とされてもよい。
(3) In the first embodiment, the example in which the
この場合、当該めっき層が金属部材１に相当するものであり、電解メッキ法などにより異種金属材料を金属材料１０で被覆した後、金属材料１０にレーザ照射により腐食抑制部１１を形成することで、耐腐食性のあるリードフレーム２０が得られる。このような構成のリードフレーム２０を採用しても、耐腐食性のある半導体装置が得られる。なお、この場合、金属材料１０は、例えばＮｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎなどのうち１つを主成分とする合金とされる。
In this case, the plating layer corresponds to the
なお、上記第１実施形態以外の各実施形態についても、金属材料１０以外の異種金属材料を主とし、当該異種金属材料の表面に金属材料１０によって構成されるめっき層が施された構成を採用することができる。
In each embodiment other than the above-described first embodiment, a dissimilar metal material other than the
（４）上記第５実施形態では、腐食抑制部１１が第１金属部材７０の一面７０ａうち第２金属部材８０から露出した部分に形成された例について説明したが、一面７０ａのうち第２金属部材８０との界面の少なくとも一部に形成されていてもよい。この場合、異種金属複合体は、レーザ照射によりあらかじめ第１金属部材７０に腐食抑制部１１を形成した後、その腐食抑制部１１の一部と第２金属部材８０とが界面を形成するようにかしめなどで接合することで製造される。
(4) In the above-described fifth embodiment, the example in which the
１ 金属部材
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
1
Claims (16)
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、前記粗化部よりも表面粗さが小さい緻密な層状の膜とされている金属部材。 A metal member comprising a metal material (10) having one surface (10a),
At least a portion of the one surface is a corrosion suppressing portion (11) having a plurality of roughened portions (12), which are regions having an uneven shape on the order of nanometers or micrometers,
When viewed from the normal direction to the one surface, the surface of the roughened portion and the roughened adjacent portion (13), which is a region surrounding the roughened portion on the one surface, is an oxide or nitride of the metal material. is covered with a thin metal film (14) comprising
The metal thin film includes an oxidized layer (141) mainly composed of an oxide of the metallic material and a non-oxidized layer (142) mainly composed of the metallic material or the nitride of the metallic material , A metal member that is a dense layered film having a surface roughness smaller than that of the roughened portion .
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。 A metal member (1) according to any one of claims 1 to 5;
an IC chip (30);
The metal member is a plated layer functioning as an electrode pad (31, 322) formed on the IC chip,
A semiconductor device in which a wiring member (40) is connected to a portion of the metal member that is different from the corrosion suppressing portion.
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。 A metal member (1) according to any one of claims 1 to 5;
and a resin member covering a portion of the metal member,
The corrosion suppressing portion is at least part of an interface between the metal member and the resin member, and at least a region of the metal member exposed from the resin member and adjacent to the resin member. A resin-metal composite formed in an adjacent portion.
ＩＣチップ（３０）と、
前記金属部材の一部と前記ＩＣチップ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ＩＣチップおよび前記配線部材を覆うモールド樹脂（５０）と、を備え、
前記金属部材は、前記ＩＣチップが搭載されるアイランド部（２１）と、前記配線部材を介して前記ＩＣチップ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。 A metal member (1) according to any one of claims 1 to 5;
an IC chip (30);
a wiring member (40) electrically connecting a portion of the metal member and the IC chip ;
A molding resin (50) covering a part of the metal member, the IC chip and the wiring member ,
The metal member is a lead frame (20) having an island portion (21) on which the IC chip is mounted and a lead portion (22) electrically connected to the IC chip through the wiring member . ,
The corrosion suppressing portion is at least a partial region of the interface between the island portion or the lead portion and the mold resin, and a region of the island portion or the lead portion exposed from the mold resin, A semiconductor device formed in a mold resin adjacent portion (211, 223) which is a region adjacent to the mold resin.
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。 A metal member (1) according to any one of claims 1 to 5;
The metal member is a first metal member (70), and a second metal member (80) made of a different metal material from the first metal member,
The first metal member is joined to the second metal member,
The corrosion suppressing portion is at least a partial region of the interface with the second metal member of the first metal member and a region of the first metal member exposed from at least the second metal member. and a dissimilar metal composite formed in a second metal adjacent portion (70c), which is a region adjacent to the second metal member.
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、前記粗化部よりも表面粗さが小さい緻密な層状の金属薄膜（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。 A method for manufacturing a metal member having a metal material (10) having one surface (10a),
providing the metal material;
forming a plurality of roughened portions (12) having unevenness on the order of nanometers or micrometers on at least a part of the one surface by laser irradiation to form a corrosion suppressing portion (110);
A roughened adjacent portion (13), which is a region surrounding the roughened portion of the one surface when viewed from the normal direction to the one surface, and By solidifying on the surface of the roughened portion, the oxide layer (141) mainly composed of the oxide of the metal material and the oxide layer (141) mainly composed of the oxide of the metal material and the nitride of the metal material are used as the main component. forming a dense layered metal thin film (14) having a non-oxidized layer (142) and having a surface roughness smaller than that of the roughened portion ;
A method for manufacturing a metal member, wherein the step of forming the roughened portion by laser irradiation is performed in a low-oxygen atmosphere containing at least one of N 2 , Ar, He, and CO 2 as a main component.
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