CN107135650A - 金属构件与树脂模制件的复合体以及用于与树脂模制件形成复合体的金属构件 - Google Patents

金属构件与树脂模制件的复合体以及用于与树脂模制件形成复合体的金属构件 Download PDF

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Abstract

本发明提供在高温使用环境下也能够实现金属与树脂之间的优异密合性且可发挥高气密性的、金属构件与树脂模制件的复合体以及适于形成该复合体的金属构件。本发明的复合体(1)，其特征在于，包含金属构件(20)和在金属构件(20)的表面以接合状态形成的树脂模制件(30)，金属构件(20)在该表面的与树脂模制件(30)的接合部(40)具有粗化部分(21)，在包含粗化部分(21)与树脂模制件(30)的接合界面(41)的特定界面区域(43)中，粗化部分(21)与树脂模制件(30)之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与接合界面(41)大致平行的平面中占0.05μm3，并且上述空隙的最大尺寸为1000μm以下。

Description

金属构件与树脂模制件的复合体以及用于与树脂模制件形成 复合体的金属构件
技术领域
本发明涉及在电子设备、家电设备、车辆用部件、车辆搭载用品等中使用的、金属构件与树脂模制件的复合体以及适于形成该复合体的金属构件。
背景技术
在电子器件、汽车等各产业的快速发展以及材料的多样化和高功能化发展过程中，特别是有效地将树脂与金属这样不同种类的材料组合而成的构件，从部件的轻质化、提高设计自由度和削减成本等观点考虑，其需求在不断扩大。
通常，针对将不同种类的材料组合而成的构件而言，难以提高接合部的密合性，例如，针对用树脂将基材模塑的半导体封装结构而言，存在以下问题，即，特别是在高温时树脂与金属的粘着不充分，或者由于树脂与引线框(金属)之间的热膨胀率之差、封装件内因水分产生的膨胀而导致树脂开裂、芯片剥离等问题。
为了解决上述这样的问题，专利文献1～3中提出了如下技术：通过将金属构件的表面粗糙化，从而特别是在与不同种类的材料的接合部形成凹凸，提高接合部处的密合性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-294024号公报
专利文献2：日本特开2010-167475号公报
专利文献3：日本特开2013-111881号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，针对以往的金属构件与树脂模制件的复合体的成型法而言，特别是高温下的金属与树脂的密合强度不充分，水蒸汽团簇等分子透过金属与树脂的接合界面，内部的功能部件有可能劣化。
因此，本发明鉴于上述课题而完成，目的在于提供特别是在高温使用环境下也实现金属与树脂之间优异的密合性、且可发挥高的气密性的金属构件与树脂模制件的复合体和适于形成该复合体的金属构件。
用于解决课题的手段
本发明人深入研究的结果，发现在金属构件与树脂模制件的复合体中，通过使金属构件在该表面的与树脂模制件的接合部具有粗化部分，并且在包括上述粗化部分与上述树脂模制件的接合界面的特定界面区域中，上述粗化部分与树脂模制件之间的空隙为规定的平均体积比例和规定的最大尺寸，从而得到在高温使用环境下也实现金属与树脂之间优异的密合性、且可发挥高的气密性的金属构件与树脂模制件的复合体，完成了本发明。
即，本发明的主要构成如以下所述。
[1]金属构件与树脂模制件的复合体，其为包含金属构件和在上述金属构件的表面以接合状态形成的树脂模制件的复合体，其特征在于，上述金属构件在该表面的与上述树脂模制件的接合部具有粗化部分，在包含上述粗化部分与上述树脂模制件的接合界面的特定界面区域中，上述粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与上述接合界面大致平行的平面中占0.05μm3以下，并且上述空隙的最大尺寸为1000nm以下。
[2]上述[1]所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述粗化部分的算术平均粗糙度为0.13μm～100μm。
[3]上述[2]所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述金属构件在该表面的一部分具有不含上述粗化部分的非粗化区域，上述粗化部分中的氧的存在比率大于上述非粗化区域的氧的存在比率。
[4]上述[3]所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述粗化部分的氧元素的存在比率为上述非粗化区域的氧的存在比率的1.3倍以上。
[5]上述[1]～[4]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述粗化部分具有点状凹凸部的集合体。
[6]上述[5]所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述粗化部分包含从上述点状凹凸部的外周起100μm以内的区域。
[7]上述[5]或[6]所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述点状凹凸部的深度为100nm以上且50μm以下。
[8]上述[5]～[7]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述点状凹凸部的密度为20～2000个/mm2。
[9]上述[5]～[8]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述点状凹凸部的直径为200μm以下。
[10]上述[5]～[9]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述粗化部分具有将上述点状凹凸部连续地配置而得到的粗化图案。
[11]上述[5]～[10]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述金属构件在该表面的一部分具有包含上述粗化部分的粗化区域，上述粗化区域的宽度的最小值为200μm以上。
[12]上述[1]～[11]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述复合体在上述树脂模制件中还具有功能部件，上述粗化部分以至少将上述功能部件的周围包围的方式形成。
[13]上述[1]～[12]中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，上述复合体在上述树脂模制件中具有密闭空间，在上述密闭空间中具有未被树脂模制件覆盖的上述金属构件的表面。
[14]用于与树脂模制件形成复合体的金属构件，是在表面的一部分具有用于与树脂模制件接合的粗化部分的金属构件，其特征在于，以包含上述粗化部分的方式在上述金属构件的表面接合上述树脂模制件的情况下，在包含上述粗化部分与上述树脂模制件的接合界面的特定界面区域中，上述粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与上述接合界面大致平行的平面中占0.05μm3以下，并且上述空隙的最大尺寸为1000nm以下。
发明的效果
根据本发明，成功地提供特别是在高温使用环境下也实现金属与树脂之间的优异的密合性、且可发挥高气密性的金属构件与树脂模制件的复合体和适于形成该复合体的金属构件。
附图说明
图1为本发明涉及的金属构件与树脂模制件的复合体的示意性立体图。
图2为表示图1的复合体的I-I截面(X-Y面)的示意图。
图3中，(A)为表示图1的复合体的II-II截面(X-Z面)的示意图，(B)为将图3(A)的用一点划线的框区域包围的金属构件与树脂模制件的接合部附近放大表示的示意图。
图4为只将构成图1的复合体的金属构件抽出、并将与树脂模制件的接合部附近放大表示的、金属构件的示意性立体图。
图5中，(A)为说明特别是通过激光照射形成的粗化部分的示意图，(B)为说明将多个图5(A)的粗化部分集合所形成的粗化区域与非粗化区域的关系的示意图。
图6为以条纹状图案形成的粗化部分的放大图。
具体实施方式
以下对根据本发明的金属构件与树脂模制件的复合体的实施方式进行详细地说明。
＜金属构件与树脂模制件的复合体＞
根据本发明的复合体是包含金属构件与在上述金属构件的表面形成的树脂模制件的复合体，上述金属构件在该表面的与上述树脂模制件的接合部具有粗化部分。
图1表示根据本发明的复合体的一实施方式，图1中，附图标记1为复合体，20为金属构件，30为树脂模制件。另外，图2为图1中所示复合体的、包含金属构件20的表面的、I-I截面图(X-Y面)。图2中，附图标记40为金属构件20的表面，并且是与树脂模制件30的接合部。
本实施方式涉及的复合体1，如图1和2中所示那样，是将金属构件20的一部分埋入树脂模制件30的内部，另一部分在树脂模制件30的外部露出的形态。此时，金属构件20在其表面具有与树脂模制件30的接合部40。接合部40为金属构件20的表面的一部分，存在于被埋入树脂模制件30内部的部分20a与在外部露出的部分20b之间。即，在图2中，是在金属构件20的表面中用虚线划分的部分40。应予说明，复合体1的形态并不限定于图1和图2中所示的形态，例如可以为将树脂模制件30粘贴于金属构件20的单面的形态。
图3中，(A)为图1中所示的复合体1的II-II截面图(X-Z面)，将图3(A)中用一点划线的矩形框包围的(B)放大表示而成为图3中的(B)。图3(B)中，附图标记21为粗化部分，41为粗化部分21与上述树脂模制件30的接合界面，43为包含接合界面41的特定界面区域。
如图3(B)中所示那样，金属构件20在其表面的与树脂模制件30的接合部40具有粗化部分21。另外，在金属构件20的粗化部分21与树脂模制件30之间存在接合界面41。其中，将包含接合界面41的一定的区域设为特定界面区域43。特定界面区域43是包含接合界面41、且从接合界面41位置分别向树脂模制件30和构成粗化部分21的金属构件20的厚度方向(深度方向)形成15μm左右的厚度的区域(图3(B)中用二点划线表示的区域)。
在这样的特定界面区域43中，粗化部分21与树脂模制件30之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与接合界面41大致平行的平面中占0.05μm3以下，并且上述空隙的最大尺寸为1000nm以下。通过满足上述关系，本发明涉及的复合体在高温使用环境下也能够在树脂模制件与金属构件之间发挥优异的气密性，并有效地防止内部存在的功能部件的劣化。
其中，与接合界面大致平行的平面表示将特定界面区域内的接合界面的凹凸接合界面视为平滑面、且相对于该平滑面平行的面。这样的面相对于接合界面的延长线上的、没有形成粗化部分的金属构件的表面实质上是平行的。
另外，空隙的平均体积比例是用空隙的体积的总和除以与金属构件的粗化部分和树脂模制件的接合界面大致平行的平面的面积，从而变为每1μm2该平面中存在的空隙体积的值。另外，空隙的最大尺寸为特定界面区域中存在的各空隙的最长宽度中最大的值。应予说明，针对各具体测定法，将在后述的实施例中说明。
另外，本发明的复合体优选在树脂模制件中具有密闭空间，在上述密闭空间中具有没有被树脂模制件覆盖的金属表面。通过具有这样的密闭空间，能够在其内部容纳功能部件。这样的本发明的复合体优选在树脂模制件中还具有功能部件。
针对这样的功能部件，其特征在于，其存在于由树脂模制件和金属构件构成的封闭空间中。就功能部件而言，部件的表面可以与树脂模制件或金属构件密合，也可以只一部分与树脂模制件或金属构件密合，也可以与树脂模制件或金属构件都不密合。
作为功能部件的例子，可列举出微处理器、微型控制器、存储器、半导体传感器等的集成电路。
以下针对上述复合体的构成构件详细地说明。
(金属构件)
金属构件可以为板状、线状、箱状、球状、将它们进行弯曲加工而成的形状、将它们多个接合的形状等任意的形状。
作为金属构件的原材料，并无特别限制，能够根据用途从公知的金属中适当地选择。例如可以列举出选自铜、铝、铁、钛、锌、镁、铅和锡中的1种金属或者包含2种以上的合金，作为铁合金，例如可列举出铁镍合金(42合金)、各种不锈钢等。另外，就金属构件而言，可以对其局部(例如表面)进行镀敷。
特别地，金属构件优选为铜、铝。一般在使用激光的加工中，由于从可见光至近红外光的波长的激光比较容易获得，所以，广泛地被使用。因此，从可见光至近红外的波长的吸收率高的铜、铝对于上述波长范围的激光加工，加工性良好，在这方面特别优选。
金属构件为大致板状的情况下，厚度优选为1μm～10mm，更优选为30μm～2mm。大致板状的金属部件的厚度薄的情况下，在局部设置粗化部分的情况下容易发生形状的歪斜。
本实施方式涉及的金属构件在与树脂模制件的接合部具有粗化部分。通过这样的构成，与树脂模制件的接合变得良好，并在与树脂模制件形成复合体时实现高气密性。应予说明，粗化部分只要在金属构件表面的与树脂模制件的接合部的至少一部分形成即可，可以为接合部的一部分，也可以为接合部的全部表面，还可以进一步超过接合部而形成。另外，从树脂模制件形成后的处理(毛刺的除去等)的容易性的观点考虑，粗化部分优选不在未被埋入树脂模制件中的部分(图1中在金属构件20的外部露出的部分20b)形成，从提高密合性的观点考虑，优选在接合部内的整面形成。
针对形成上述粗化部分的方法并无特别限定，可使用能够在金属构件的表面的一部分形成凹凸的公知的粗化方法。作为公知的粗化方法，例如可列举出激光照射、蚀刻处理、粗化镀敷、喷砂处理、断裂处理等。
需要说明的是，粗化部分表示进行用于在金属构件的表面的一部分形成凹凸的处理、金属构件的表面形状发生变化的部分。例如，粗化方法采用激光照射的情况下，粗化部分为受到了激光照射的影响的部分。特别是脉冲激光的情况下，通过多个激光照射，点状凹凸部在金属表面形成图案，从而形成粗化部分。这种情况下，从利用1个激光照射的光斑所加工的部分(光斑照射部：点状凹凸部)的外周起100μm以内的区域为粗化部分。另外，粗化方法采用蚀刻处理的情况下，粗化部分为进行了蚀刻处理的部分。另外，例如对厚2mm以下的引线框等金属构件进行断裂处理的情况下，处于表面粗糙的状态的断裂面为粗化部分。应予说明，采用任何方法进行处理的情况下，粗化部分都不包含杂质的附着。
这样的粗化部分，其特征在于，其结构通过在金属构件的表面形成凹凸，且树脂进入该凹凸，从而提高密合性。
进而，金属构件优选在其表面的一部分具有包含上述粗化部分的粗化区域。粗化区域是包含粗化部分的区域。需要说明的是，粗化部分为连续的一定区域的情况下，粗化区域与粗化部分为相同的区域。
另外，粗化部分为带状、点状、大理石花纹状等不连续的区域的情况下，粗化区域为包围这些粗化部分的全体的区域。这种情况下，粗化区域由粗化部分和其以外的部分(非粗化部分：未被粗化处理的部分)组成。另外，粗化部分之间的最短距离(外周间的长度)相距1000μm以上的情况下，认为各个粗化部分包含在不同的粗化区域中(参照图5(B))。
另外，金属构件的表面优选由包含上述粗化部分的粗化区域和不含上述粗化部分的非粗化区域组成。非粗化区域为粗化区域以外的金属构件的表面。即，非粗化区域不包含进行了粗化处理的粗化部分，只包含非粗化部分。
粗化部分的算术平均粗糙度(Ra)优选0.13μm～100μm，更优选0.2μm～10μm。应予说明，算术平均粗糙度可利用ISO标准(ISO 25178)中记载的方法，由采用激光显微镜测定的表面形状的数据算出。
金属构件的表面粗糙度对透过树脂模制件与金属构件的接合界面的气体的透过率影响大。即，在表面粗糙度大的情况下，由于树脂模制件与金属构件的热膨胀率的不同、内部与外部的压力差，而对树脂与金属的接合界面施加力，由此产生的局部剥离变大，使气体分子容易透过。另一方面，在金属构件的表面粗糙度小的情况下，上述那样的局部剥离变小，气体分子或由气体分子形成的团簇变得难以透过，但如果表面粗糙度过小，有可能无法获得充分的密合性。因此，从气体分子或由气体分子形成的团簇的大小以及密合性的观点考虑，金属构件的表面粗糙度用算术平均粗糙度(Ra)计，优选0.13μm～100μm，更优选0.2μm～10μm。应予说明，表面粗糙度和表示其物性的算术平均粗糙度可根据粗化方法、其条件适当地进行调节。
另外，粗化部分中的氧的存在比率优选比非粗化区域中氧的存在比率要大。即，粗化部分中的氧的存在比率优选大于非粗化部分中的氧的存在比率。因此，在粗化区域几乎不含非粗化部分、且实质上与粗化部分相同的区域的情况下，粗化区域中氧的存在比率与粗化部分中氧的存在比率实质上相同，另外，粗化区域越是大量包含非粗化部分，则粗化区域中氧的存在比率越是小于粗化部分中氧的存在比率。但是，粗化区域由于为包含粗化部分的区域，因此其氧的存在比率实质上大于非粗化区域的氧的存在比率。应予说明，针对具体的测定法，将在后述的实施例中说明。
粗化部分中氧的存在比率对树脂模制件与金属构件的密合性影响大。即，推测在粗化部分中氧的存在比率与非粗化区域的氧的存在比率相比同等或者相对小的情况下，成型时熔融的树脂的润湿性低，容易在金属与树脂的界面产生空隙。另一方面，推测在粗化部分中的氧的存在比率比非粗化区域的氧的存在比率大的情况下，由于成型时熔融的树脂被金属表面的氧所氧化时产生的能量，树脂可能进入到粗化结构的微细部分，金属与树脂的界面的空隙变得难以产生。因此，从提高树脂模制件与金属构件之间的密合性的观点考虑，优选粗化部分中氧的存在比率大于非粗化区域的氧的存在比率，更优选地，粗化部分中氧的存在比率为非粗化区域的氧的存在比率的1.3倍以上。
需要说明的是，针对粗化部分中的氧的存在比率，能够根据粗化部分的形成条件(粗化方法、其条件、粗化部分的形成密度等)适当地进行调节。
另外，粗化部分优选具有点状凹凸部的集合体。应予说明，这种情况下，从点状凹凸部的外周在100μm以内的区域为粗化部分。对这样的点状凹凸部的形成方法并无特别限定，例如能够通过激光照射等形成。
从获得充分的密合强度的观点考虑，点状凹凸部的深度优选为100nm以上，更优选为500nm以上。另外，从抑制金属部件的变形的观点和抑制氧化引起的金属劣化的观点考虑，优选50μm以下，更优选20μm以下，进一步优选10μm以下。
从抑制金属构件变形的观点和抑制氧化引起的劣化的观点考虑，点状凹凸部的密度优选为20～2000个/mm2，更优选为50～1000个/mm2。
从形成微细形状的凹凸的观点考虑，点状凹凸部的直径优选为200μm以下，更优选为100μm以下，进一步优选为50μm以下。
另外，就1个点状凹凸部而言，将从其外周在100μm以内的区域设为粗化部分。因此，在粗化部分具有点状凹凸部的集合体的情况下，优选由一个点状凹凸部所形成的粗化部分与由其他的点状凹凸部所形成的另外的粗化部分相互重合，进而，更优选这样的粗化部分多个相互连续地重合。通过使粗化部分连续，能够更为可靠地确保气密性。这样的粗化部分优选具有由单个点状凹凸部所形成的多个粗化部分相互连续地重合的粗化图案。具体地，粗化部分更优选具有将点状凹凸部连续地配置而得到的粗化图案。
另外，对上述这样的粗化图案的形状并无特别限定，例如可列举出带状、条纹状的图案。另外，这样的粗化图案优选按照与树脂模制件的接合部的形状形成，可以大致平行于与金属构件上形成的树脂模制件在平面上的交界线而形成。另外，在树脂模制件的内侧空间中配置功能部件的情况下，这样的粗化图案优选以至少将该功能部件的周围包围的方式形成。
粗化部分由上述这样的粗化图案构成的情况下，粗化区域的宽度的最小值优选为200μm以上，更优选为500μm以上。粗化区域的宽度的最小值越大，则越能够抑制透过树脂与金属的接合界面的水蒸汽分子等的量。需要说明的是，粗化区域的宽度的最小值为金属构件表面上的、用最短距离横切与树脂模制件的接合部的线L(金属构件表面上连接树脂模制件内的点a与在树脂模制件外露出的点b的线，参照图4)上粗化区域的长度。进而，上述线L上的、粗化部分连续的部分的长度优选为200μm以上，优选为500μm以上。
将金属构件的一部分进行了镀敷的情况下，粗化部分可存在于进行了镀敷的部分，也可存在于基底露出部分，或者跨越镀敷部分和基底露出部分而存在。
如上述那样，对粗化部分的形成方法并无限定，但针对上述那样的局部粗化而言，优选使用激光的粗化方法。以下参照图4～6将使用激光的粗化方法作为一例进行说明。
作为激光，能够使用CW(连续波)激光、脉冲激光。例如，在使用脉冲激光的情况下，通过采用多个激光照射的处理部(激光的光斑照射部)在金属表面形成图案，从而能够容易地形成点状凹凸部的集合体。进而，通过将这样的集合体组合，从而能够形成以条纹状反复的图案。
图4为从图1的复合体1中只将金属构件20抽出、并放大表示与树脂模制件30的接合部40的示意图。图4中，附图标记22为非粗化部分，23为粗化区域，25为非粗化区域，27为激光的光斑照射部。另外，图5(A)是特别表示光斑照射部27与粗化部分21的关系的示意图，图5(B)是特别表示粗化部分21、非粗化部分22、粗化区域23和非粗化区域25的关系的示意图。另外，图6是用以条纹状重复的粗化图案形成粗化部分的情形的示意图。
在图4所示的金属构件中，示出了通过使用脉冲激光的激光照射在与树脂模制件30的接合部40形成点状凹凸部的集合体的情形。其中，粗化部分21如图5(A)所示那样，是从用1个激光照射的光斑所加工的部分(光斑照射部：点状凹凸部)的外周起100μm以内的区域。另外，这样的粗化部分可以与其他的粗化部分重合而成为连续的粗化部分，也可以是2个以上的粗化部分没有相互重合而留有间隔地形成。
进而，如图5(B)中所示那样，就粗化区域23而言，例如在包含2个以上的粗化部分21的情况下，是用与接合部40内所含的粗化部分21中最外侧的粗化部分21的外周内接且面积为最小的多边形隔开的区域。另外，粗化区域23内的粗化部分21之间优选相互地从各自的外周在500μm的范围内邻接。另外，最接近的粗化部分21之间，在其外周彼此相距1000μm以上的情况下，认为其间的区域不是粗化区域23(为非粗化区域25)。
脉冲激光的情况下，从实现上述那样的加工形状的观点考虑，优选能够使用脉冲宽度为0.1皮秒至1毫秒左右的脉冲激光。针对每1个脉冲的能量，能够优选使用10μJ至1000μJ的脉冲能量。
从提高能量密度并且形成微细形状的凹凸的观点考虑，光斑直径优选200μm以下，更优选100μm以下，进一步优选50μm以下。另外，从激光聚光的观点考虑，光斑直径优选20μm以上。
光斑的照射密度优选20个/mm2以上，更优选50个/mm2以上，进一步优选100个/mm2以上。另外，从抑制金属构件变形的观点、抑制飞散物的产生的观点和抑制氧化引起的劣化的观点考虑，光斑的照射密度优选2000个/mm2以下，更优选1000个/mm2以下，进一步优选500个/mm2以下。
光斑的能量密度优选1～50J/cm2。其中，能量密度是用脉冲能量除以光斑照射部的面积所得的值。如果能量密度比1J/cm2小，则不能进行充分的加工。另外，如果能量密度比50J/cm2大，则发生由于激光照射而熔融或断裂的金属向周边飞散、附着的现象。由于该附着物例如在引线接合时使接合力降低，因此产生附着物是不可取的。
就波长而言，能够优选使用300nm～20000nm。例如铜、铝的情况下，优选使用吸收高的波长即300nm～600nm左右的波长的激光。
需要说明的是，针对粗化部分的算术平均粗糙度、氧浓度，能够根据粗化处理的方法适当地进行调节，例如可通过调节激光照射时的激光的输出功率、光斑直径、光斑间隔(图4的p、q)这样的光斑分布等而适当地调节。
(树脂模制件)
本实施方式涉及的树脂模制件为至少在金属构件的表面的一部分所形成的、由树脂材料构成的构件。
树脂材料只要是可在比金属材料的熔点低的温度下接合的材料，则并无特别限定，例如可以列举出热塑性树脂、热固化性树脂、弹性体或塑料合金。进而，也可以是如光固化型树脂这样的用热以外的能量进行固化的材料、通过将多个成分混合而使其化学固化等用热以外进行固化的材料。
更详细地说，作为热塑性树脂(通用树脂)，例如可以列举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈/苯乙烯树脂(AS)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)、甲基丙烯酸系树脂(PMMA)、氯乙烯(PVC)等。
另外，作为热塑性树脂(通用工程树脂)，例如可以列举出聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、超高分子量聚乙烯(UHPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、GF增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(GF-PET)、聚甲基戊烯(TPX)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(PPE)等。
另外，作为热塑性树脂(超级工程树脂)，例如可以列举出聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等。
另外，作为热固化性树脂，例如可以列举出酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、醇酸树脂、环氧树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯等。
另外，作为弹性体，可以列举出热塑性弹性体、橡胶，例如苯乙烯-丁二烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、1,2-聚丁二烯、聚氯乙烯系、离聚物等。
进而，也可以列举出在热塑性树脂中添加了玻璃纤维的产物、聚合物合金等。需要说明的是，在不使气密性变差的范围内，可以含有以往公知的各种无机/有机填充剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、热稳定剂、光稳定剂、着色剂、炭黑、脱模剂、增塑剂等添加剂。
在这些热塑性树脂、热固化性树脂、热塑性弹性体中能够配合公知的纤维状填充材料。作为公知的纤维状填充材料，可以列举出碳纤维、无机纤维、金属纤维、有机纤维等。
更详细地说，碳纤维为公知的填充材料，能够使用PAN系、沥青系、人造丝系、木质素系等的碳纤维。
作为无机纤维，可以列举出玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维等。
作为金属纤维，可以列举出由不锈钢、铝、铜等制成的纤维。
作为有机纤维，能够使用聚酰胺纤维(全芳香族聚酰胺纤维或二胺和二羧酸为芳香族化合物的半芳香族聚酰胺纤维、脂肪族聚酰胺纤维)、聚乙烯醇纤维、丙烯酸纤维、聚烯烃纤维、聚甲醛纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酯纤维(包含全芳香族聚酯纤维)、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、液晶聚酯纤维等合成纤维、天然纤维(纤维素系纤维等)、再生纤维素(人造丝)纤维等。
另外，将树脂模制件接合于该金属材料时，优选采用公知的注射成型进行接合。需要说明的是，作为注射成型，嵌出成型、嵌入成型都可以。另外，也包含热熔合、清漆涂布和封装等方法。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，包含本发明的构思和专利权利要求中所包含的所有方案，能够在本发明的范围内进行各种改变。
另外，本发明的复合体由于树脂模制件与金属构件的密合性优异，因此能够适合在必须将内部保持在气密状态的用途、要求金属构件与树脂模制件的密合性的用途中使用。例如，本发明的复合体适合作为在内部具有容易受到湿度、水分的不利影响的电气/电子部件等的复合成型体。特别适合用作需要以高水平防水的领域，例如设想在河流、游泳池、滑雪场、浴室等中使用的、水分、湿气的侵入导致故障的电气或电子设备用的部件。例如可用作在内部具有树脂制的凸起部或保持构件等的电气/电子设备用壳体。其中，作为电气/电子设备用壳体，除了移动电话以外，可以列举出照相、录像一体型照相机、数码相机等携带用影像电子设备的壳体、笔记本型个人电脑、袖珍式计算机、台式电子计算器、电子记事本、PDC、PHS等携带用信息或通信终端的壳体、MD、盒式立体声耳机、收音机等携带用声音电子设备的壳体、液晶TV·监视器、电话、传真机、手动扫描仪等家庭用电化设备的壳体等。另外，由于高温使用环境下的密合性优异，因此能够适合应用于在高温环境下使用的部件等。例如可列举出汽车部件。
实施例
接下来，为了使本发明的效果更为明确，针对实施例和比较例进行详细地说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1～7和比较例1～5)
准备20mm×70mm×2mm的铜板，使用激光在铜板的表面形成粗化部分。需要说明的是，激光照射的条件如下述所示。
激光器使用了MD-V9600A(KEYENCE CORPORATION制造)。使光斑直径和光斑间隔p为表1中所示的条件，使光斑间隔q为200μm，使光斑列的列数为3列(图4中所示的图案)，使粗化区域的宽度为630μm。
需要说明的是，光斑间隔(p、q)按照图4所示进行定义。即，光斑间隔(p、q)为连接相互邻接的光斑照射部的中心的直线距离。
需要说明的是，粗化部分的形成位置如图4中所示那样，使其位于成为与树脂模制件的接合部的位置的内侧。
针对形成粗化部分的上述铜板，使用聚酰胺树脂(东丽株式会社制造、CM3001G-30)进行嵌入成型，使其成为树脂壁厚1.5mm的30mm×50mm×20mm的箱体，得到了图1中所示那样的复合体。需要说明的是，在形成于铜板表面的粗化部分进行上述铜板与树脂的接合。
＜评价＞
针对上述实施例和比较例涉及的复合体，进行下述所示的测定和评价。各评价条件如下述所示。将结果示于表1中。
[空隙的观察]
(1)首先，利用聚焦离子束(FIB)将上述实施例和比较例涉及的复合体的金属构件与树脂模制件的接合部附近切断，并切出图3中所示那样的、垂直于树脂模制件与金属构件的接合界面的截面。接下来，用扫描型电子显微镜(SEM)观察切出的截面中包含粗化部分与树脂模制件的接合界面的30μm×30μm的区域。需要说明的是，此处，将观察区域的与接合界面平行的边的长度设为30μm，但该边的长度可以在与观察的粗化部分的接合界面平行方向的长度的范围内进行调节。
(2)接着，采用FIB，相对于上述观察区域在垂直方向(相对于上述截面，为进深方向)切削100nm，切出新的截面，与上述(1)同样地对包含粗化部分与树脂模制件的接合界面的30μm×30μm的区域进行SEM观察。
(3)然后，将上述(2)的操作进一步反复进行28次。
(4)接下来，使用上述(1)～(3)的通过SEM观察所拍摄的、包含粗化部分与树脂模制件的接合界面的30μm×30μm的区域的SEM图像(30张)，构建粗化部分与树脂模制件的接合界面附近的三维立体图(高30μm×宽30μm×进深3μm)。
(5)进而，针对金属构件的粗化部分与树脂模制件的接合界面处的任意10个部位，进行上述(1)～(4)，制作了合计10点的三维立体图。
(6)由得到的各立体图，测量各立体图内所含的各空隙的尺寸(距离最长的部分)，对各立体图内的最大空隙尺寸进行评价。进而，用任意10个部位的立体图对该最大空隙尺寸进一步评价，将最大值作为最大尺寸。将结果示于表1中。
(7)另外，用各立体图内所含的空隙的体积之和除以测定区域的立体的与接合界面大致平行的平面的面积(在此，为30μm×3μm＝90μm2)，计算出每1μm2与接合界面大致平行的平面中存在的空隙体积。在粗化部分不同的场所进行同样测定，并测定10处，计算出平均值。将结果示于表1中。
[算术平均粗糙度]
针对在金属构件的表面形成的粗化部分，使用激光显微镜(KEYENCECORPORATION制VK-X250)，测量按照ISO标准(ISO 25178)的算术平均粗糙度(Ra)。就激光显微镜测定的条件而言，设倍率1000倍、截止(cut-off)值80μm，对500μm×350μm的长方形区域进行测定。就算术平均粗糙度而言，针对任意10处的粗化部分同样地测定，将其平均值(N＝10)作为本试验中的粗化部分的算术平均粗糙度。需要说明的是，针对比较例1涉及的金属构件，由于没有形成粗化部分，因此针对与接合部对应的金属构件的表面进行了该测定。另外，确认了在形成树脂模制件之前的金属构件的粗化部分的算术平均粗糙度与对树脂模制件形成后的特定界面区域进行截面观察时的粗化部分的算术平均粗糙度之间存在相关性。
[氧的存在比率]
采用电子束显微分析仪(EPMA)，对从金属表面到10μm的区域的氧元素存在量进行评价。装置使用了JXA8800RL(日本电子株式会社制造)。
(1)首先，作为测定对象，在上述实施例和比较例涉及的复合体的金属构件与树脂模制件的接合部附近，选择相当于算术平均粗糙度在0.10μm～100μm的范围的区域的部位，采用FIB切断，切出了图3中所示的、与树脂模制件和金属构件的接合界面垂直的截面。
(2)接下来，针对切出的截面中的粗化部分，以包含从金属表面向金属构件的深度方向直至10μm的部分的方式，在100μm见方的区域以加速电压15kV测定O-Kα线的强度。从得到的测定数据计算出从金属表面沿金属构件的深度方向直至10μm的区域中的、O-Kα线的强度的平均值。
(3)进而，针对包含粗化部分的任意10处，进行上述(2)，在10处分别计算出O-Kα线的强度平均值。进而，针对该平均值，用任意10处的值进一步平均，计算出粗化部分中的O-Kα线的平均强度(N＝10)。
(4)接着，针对切出的截面中不含粗化部分的部分(非粗化区域)的任意10处，进行与上述(2)和(3)同样的测定，计算出不含粗化部分的非粗化区域中的O-Kα线的平均强度(N＝10)。
(5)由上述(1)～(4)中得到的粗化部分和非粗化区域中的各O-Kα线的平均强度，计算出粗化部分对于非粗化区域的强度的比率(粗化部分/非粗化区域)。将结果示于表1中。
[气密试验(压力损失)]
首先，在上述实施例和比较例涉及的复合体中开孔，通入管子，使用压缩空气以100kPa对复合体的内部加压，测定了1分钟后的压力损失。应予说明，测定在常温和高温(60℃)的2种环境下进行。
压力的测定使用了微差压计(COSMO INSTRUMENTS CO.,LTD.制造、DPGAUGE MODELDP-330BA)。另外，以各样品N＝3实施，将测定值平均，作为各自的压力损失值(Pa)。
本实施例中，常温时，将750Pa以下设为良好，将500Pa以下设为特别良好。另外，高温(60℃)时，将1500Pa以下设为良好，将1000Pa以下设为特别良好。
【表1】
※：表中，下划线黑体字表示为本发明合适范围之外，表示评价结果未达到本实施例的合格水平。
如表1中所示那样，确认了特别是粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例和最大尺寸都在规定的范围内的实施例1～7的复合体的压力损失值小，气密性优异。
另一方面，确认了针对没有形成粗化部分的比较例1以及粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例和最大尺寸的至少一者不在规定的范围内的比较例2～5的复合体，特别是高温下的压力损失值大，与本发明的复合体相比气密性差。
(实施例8～13)
实施例8～13除了如表2所示那样改变了金属构件的材料、树脂的种类、光斑间隔(p、q)、光斑列的列数、粗化区域的宽度以外，与实施例1同样地制作复合体，进行了评价。将条件和评价结果示于表2和3中。需要说明的是，表2和3中，实施例1与表1中所示的内容相同。
另外，表2中，铜表示上述铜板，铝表示20mm×70mm×2mm的铝板，PA表示上述聚酰胺树脂，PBT表示聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(东丽株式会社制造，1101G-X54)。
【表2】
【表3】
如表2和3中所示那样，确认了即使改变金属构件的材料、构成树脂模制件的树脂材料、激光照射时的光斑间隔p、光斑列数和粗化区域的宽度，特别是在粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例和最大尺寸都在规定的范围内的情况下，压力损失值小，气密性优异。
(实施例14～19)
实施例14～19中，激光器使用JenLas fiber ns 20-advanced(Jenoptik JapanCorp.制造)，使脉冲能量为500μJ，并如表4所示那样改变光斑间隔(p、q)除此以外，与实施例1同样地制作复合体，进行评价。将条件和评价结果示于表4和5中。
需要说明的是，在实施例14～19中，针对形成了各粗化部分的铜板，确认光斑深度、光斑密度、有无歪斜和飞散物。光斑深度(凹凸的深度)采用激光显微镜(KEYENCECORPORATION制VK-X250)测定。另外，光斑密度是计算每单位面积(mm2)的光斑的个数。歪斜的有无是通过对粗化部分的周围进行目视观察来确认，飞散物是采用光学显微镜特别是对激光光斑的周围进行观察。
【表4】
【表5】
如表4和5中所示那样，确认了即使改变激光照射的装置、光斑间隔(p、q)、光斑深度和光斑密度，特别是在粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例和最大尺寸在规定的范围内的情况下压力损失值也小，气密性也优异。
另外，确认了通过设为表4中所示的条件，从而得到歪斜小、飞散物少的金属构件。应予说明，针对歪斜，如果选择厚度大的金属构件则没有问题。
附图标记的说明
1 复合体；20 金属构件；21 粗化部分；22 非粗化部分；23 粗化区域；25 非粗化区域；27 光斑照射部；30 树脂模制件；40 接合部；41 接合界面；43 特定界面区域。

Claims (14)

1.金属构件与树脂模制件的复合体，其为包含金属构件和在所述金属构件的表面以接合状态形成的树脂模制件的复合体，其特征在于，
所述金属构件在该表面的与所述树脂模制件的接合部具有粗化部分，
在包含所述粗化部分与所述树脂模制件的接合界面的特定界面区域中，
所述粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与所述接合界面大致平行的平面中占0.05μm3以下，并且所述空隙的最大尺寸为1000nm以下。
2.根据权利要求1所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述粗化部分的算术平均粗糙度为0.13μm～100μm。
3.根据权利要求2所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述金属构件在该表面的一部分具有不含所述粗化部分的非粗化区域，所述粗化部分中的氧的存在比率大于所述非粗化区域的氧的存在比率。
4.根据权利要求3所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述粗化部分的氧元素的存在比率为所述非粗化区域的氧的存在比率的1.3倍以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述粗化部分具有点状凹凸部的集合体。
6.根据权利要求5所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述粗化部分包含从所述点状凹凸部的外周起100μm以内的区域。
7.根据权利要求5或6所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述点状凹凸部的深度为100nm以上且50μm以下。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述点状凹凸部的密度为20～2000个/mm2。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述点状凹凸部的直径为200μm以下。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述粗化部分具有将所述点状凹凸部连续地配置而得到的粗化图案。
11.根据权利要求5～10中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述金属构件在该表面的一部分具有包含所述粗化部分的粗化区域，所述粗化区域的宽度的最小值为200μm以上。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述复合体在所述树脂模制件中还具有功能部件，所述粗化部分以至少将所述功能部件的周围包围的方式形成。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的金属构件与树脂模制件的复合体，其中，所述复合体在所述树脂模制件中具有密闭空间，在所述密闭空间中具有未被树脂模制件覆盖的所述金属构件的表面。
14.用于与树脂模制件形成复合体的金属构件，是在表面的一部分具有用于与树脂模制件接合的粗化部分的金属构件，其特征在于，
以包含所述粗化部分的方式将所述树脂模制件接合于所述金属构件的表面的情况下，在包含所述粗化部分和所述树脂模制件的接合界面的特定界面区域中，所述粗化部分与树脂模制件之间的空隙的平均体积比例为，在每1μm2与所述接合界面大致平行的平面中占0.05μm3以下，并且
所述空隙的最大尺寸为1000nm以下。
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