JP2015086431A

JP2015086431A - 金属基板およびリードフレーム

Info

Publication number: JP2015086431A
Application number: JP2013225637A
Authority: JP
Inventors: 雅之南方; Masayuki Minamikata; 中村　年孝; Toshitaka Nakamura; 年孝中村; 啓太峯; Keita Mine; ダニエルポポビッチ; Popovici Daniel
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】表面に凹凸がある対象物に対しても、良好な熱伝導性を発揮することができる金属基板およびそれからなるリードフレームを提供すること。
【解決手段】金属基板１は、金属層２と、金属層２の一方面に積層される金属酸化物層３と、金属酸化物層３の一方面に積層される樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属基板およびリードフレームに関する。

半導体素子がリードフレームに実装された半導体パッケージでは、半導体素子から生じる熱を効率よく外部に放熱する必要がある。

そのため、ヒートシンクの一面上に、リードフレームを平面的に配置して搭載するとともに、ヒートシンクとリードフレームとの間に電気的に絶縁性を有する絶縁層を介在させる半導体パッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−２１２２６９号公報

特許文献１に記載の半導体パッケージにおいて、熱を外部に放熱するためには、ヒートシンクと絶縁層との界面で熱が効率よく伝導することが必要である。

しかし、ヒートシンク表面に凹凸があると、ヒートシンクと絶縁層との界面に隙間が生じ、ヒートシンクと絶縁層との接触面積が減少する。その結果、絶縁層からヒートシンクへの熱伝導効率が低減する不具合が生じる。

本発明の目的は、表面に凹凸がある対象物に対しても、良好な熱伝導性を発揮することができる金属基板およびそれからなるリードフレームを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の金属基板は、金属層と、前記金属層の一方面に積層される金属酸化物層と、前記金属酸化物層の一方面に積層される樹脂層または樹脂含有金属酸化物層とを備えることを特徴としている。

また、本発明の金属基板では、前記金属酸化物層と、前記樹脂層または前記樹脂含有金属酸化物層とは、エアロゾルデポジション法により形成されていることが好適である。

また、本発明の金属基板では、前記樹脂層または前記樹脂含有金属酸化物層の厚みが、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好適である。

また、本発明のリードフレームは、上記の金属基板からなることを特徴としている。

本発明の金属基板およびリードフレームでは、表面に凹凸がある対象物に対しても、良好な熱伝導性を発揮することができる。

本発明の金属基板の一実施形態の断面図である。図１に示す金属基板の製造方法に用いられるエアロゾルデポジション装置の概略構成図である。本発明のリードフレームの一実施形態の断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態としての金属基板１は、金属層２と、金属層２の一方面に積層される金属酸化物層３と、金属酸化物層３の一方面に積層される樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５とを備える。すなわち、金属基板１は、金属層２と金属酸化物層３と樹脂層４とを備えるか、金属層２と金属酸化物層３と樹脂含有金属酸化物層５とを備える。

金属層２は、略平板状に形成されている金属箔、金属シートまたは金属板である。金属層２を構成する材料としては、例えば、銅、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられ、好ましくは、銅が挙げられる。また、金属層２は、例えば、銅にニッケルめっきなどのめっき処理がなされためっき被覆金属層とすることもできる。

金属層２の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、１００μｍ以上であり、例えば、５０００μｍ以下、好ましくは、５００μｍ以下である。

金属酸化物層３は、金属酸化物粉末から形成されている。

金属酸化物粉末を構成する金属としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、イットリア、ジルコニアなどが挙げられる。好ましくは、アルミナが挙げられる。

これら金属酸化物粉末は、公知または市販のものを使用することができる。具体的には、アルミナ粉末としては、例えば、商品名「ＡＬ−１６０ＳＧ−３」、商品名「ＡＳ−１６０ＳＧ−４」、商品名「ＡＬ−４５−Ａ」（いずれも昭和電工社製）などが挙げられる。イットリア粉末としては、例えば、ＤＴＳ−Ｙ３５（フジミインコーポレーテッド社製）などが挙げられる。ジルコニア粉末としては、例えば、ＴＺ−３Ｙ−Ｅ（東ソー社製）などが挙げられる。

これらの金属酸化物粉末は、単独使用または２種類以上併用することができる。

金属酸化物粉末の平均粒子径（メジアン径）は、例えば、０．３μｍ以上、好ましくは、０．４μｍ以上であり、また、例えば、２．０μｍ以下、好ましくは、１．０μｍ以下である。

平均粒子径（メジアン径）は、例えば、動的光散乱法による粒度分布測定装置によって測定される。

平均粒子径を上記下限値以上とすると、金属層２に対する密着性に優れる。一方、平均粒子径が上記上限値以下とすると、金属酸化物層３の内部応力を緩和し、金属層２のクラックを抑制することができる。

金属酸化物粉末の比表面積（ＢＥＴ法）は、例えば、２ｍ^２／ｇ以上、好ましくは、３ｍ^２／ｇ以上であり、また、例えば、４０ｍ^２／ｇ以下、好ましくは、３０ｍ^２／ｇ以下である。

金属酸化物粉末には、金属酸化物粉末以外の公知の添加物を含有することができる。

樹脂層４は、樹脂を含有する樹脂組成物から形成されている。好ましくは、樹脂のみから形成されている。

樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＥ）などのフッ素系樹脂、例えば、ポリイミド系樹脂、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。

耐熱性、耐電圧性の観点から、好ましくは、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂の中では、特に好ましくは、ＰＴＦＥが挙げられる。

これらの樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。

樹脂の形状は、液状、固形状のいずれでもよいが、ＡＤ法（後述）にて樹脂層４を形成する場合は、好ましくは、固形状（２５℃）が挙げられる。

また、固形状樹脂の場合、樹脂は、粒状（粉末）、ペレット状、塊状のいずれの形態でもよいが、好ましくは、粒状（樹脂粉末）である。

樹脂粉末の平均粒子径（メジアン径）は、例えば、０．０１μｍ以上、好ましくは、０．０５μｍ以上、より好ましくは、０．１μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下、より好ましくは、５μｍ以下である。

樹脂粉末の平均粒子径が上記下限を下回ると、樹脂層４の接着強度が不足する場合が生じる。一方、樹脂粉末の平均粒子径が上記上限を上回ると、金属酸化物層３、さらには、金属層２がエッチングされ、樹脂層４の成膜が困難となる場合が生じる。

樹脂層４は、樹脂以外の公知の添加物を含有することもできる。

樹脂含有金属酸化物層５は、樹脂および金属酸化物粉末を含有する金属酸化物組成物から形成されている。好ましくは、樹脂および金属酸化物粉末のみを含有する金属酸化物組成物から形成されている。

金属酸化物粉末は、金属酸化物層３において例示した金属酸化物粉末が挙げられる。

樹脂は、樹脂層４において例示した樹脂が挙げられる。

金属酸化物組成物中における金属酸化物粉末の含有割合は、例えば、８０質量％以上、好ましくは、９０質量％以上であり、また、例えば、９９．９５質量％以下、好ましくは、９９．９０質量％以下である。

金属酸化物組成物中における樹脂の含有割合は、例えば、０．０５質量％以上、好ましくは、０．１０質量％以上であり、また、例えば、２０質量％以下、好ましくは、１０質量％以下である。

次いで、このような金属基板１の製造方法の一実施形態を詳述する。

この製造方法では、金属層２にエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって金属酸化物層３を形成し、次いで、その金属酸化物層３に、ＡＤ法によって樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５を形成する。

この方法では、まず、金属層２を用意する。

次いで、この方法では、金属層２の一方面（表面）にＡＤ法によって金属酸化物層３を形成する。

エアロゾルデポジション法（ＡＤ法・ガスデポジション法（気体堆積法））によって金属酸化物層３を形成するには、図２に示すエアロゾルデポジション装置１０が用いられる。

エアロゾルデポジション装置１０は、成膜チャンバー１１、エアロゾルチャンバー１２およびキャリアガス輸送装置１３を備えている。

成膜チャンバー１１は、金属層２の表面に、金属酸化物層３（または、後述するように、金属酸化物層３の表面に樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５）を形成するための成膜室であって、基板ホルダー１４、成膜チャンバー１１内の温度を測定するための温度計（図示せず）、および、成膜チャンバー１１内の圧力を測定するための圧力計（図示せず）を備えている。

基板ホルダー１４は、支柱１５、台座１６およびステージ１７を備えている。

支柱１５は、台座１６およびステージ１７を連結させるために、成膜チャンバー１１の天井壁を貫通して下方（鉛直方向下方）に突出するように設けられている。

台座１６は、金属層２を成膜チャンバー１１内に保持および固定するために、支柱１５の長手方向一端部（下端部）に設けられている。

ステージ１７は、金属酸化物層３の形成時において、金属層２を任意の方向（ｘ方向（前後方向）、ｙ方向（左右方向）、ｚ方向（上下方向）およびθ方向（回転方向））に移動可能とするために、成膜チャンバー１１の天井壁の上面に設けられ、支柱１５の長手方向他端部（上端部）に接続されている。

これにより、ステージ１７は、支柱１５を介して台座１６に接続され、ステージ１７により、台座１６を移動可能としている。

また、成膜チャンバー１１には、メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９が接続されている。

メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９は、成膜チャンバー１１内を減圧するとともに、成膜チャンバー１１に連結管２０（後述）を介して連通されるエアロゾルチャンバー１２内を減圧するため、成膜チャンバー１１に、順次接続されている。

エアロゾルチャンバー１２は、金属酸化物層３の材料（すなわち、金属酸化物粉末）（または、後述するように、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５の材料（すなわち、樹脂、または、金属酸化物組成物））を貯留する貯留槽であって、振動装置２１、および、エアロゾルチャンバー１２内の圧力を測定するための圧力計（図示せず）を備えている。

振動装置２１は、エアロゾルチャンバー１２、および、エアロゾルチャンバー１２内の材料を振動させるための装置であって、公知の振盪器が用いられる。

また、エアロゾルチャンバー１２には、連結管２０が接続されている。

連結管２０は、エアロゾル化された材料（以下、エアロゾル）を、エアロゾルチャンバー１２から成膜チャンバー１１に輸送するための配管であって、その一方側端部（上流側端部）がエアロゾルチャンバー１２に接続されるとともに、他方側が成膜チャンバー１１の底壁を貫通して台座１６に向かって延びるように配置されている。また、成膜チャンバー１１内において、連結管２０の他方側端部（下流側端部）には、成膜ノズル２２が接続されている。

成膜ノズル２２は、エアロゾルを金属層２（または金属酸化物層３）の表面に噴き付けるための噴射装置であって、成膜チャンバー１１内において、噴射口が鉛直方向上側の台座１６に向かうように、配置されている。具体的には、成膜ノズル２２は、その噴射口が台座１６と所定間隔（例えば、１ｍｍ以上、好ましくは、３ｍｍ以上であり、また、例えば、１００ｍｍ以下、好ましくは、５０ｍｍ以下）を隔てるように上下方向において対向配置されており、これにより、エアロゾルチャンバー１２から供給されるエアロゾルを、金属層２（または金属酸化物層３）の表面に噴き付け可能としている。

なお、成膜ノズル２２の噴射口形状としては、特に制限されず、エアロゾルの噴射量、噴射範囲などに応じて、適宜設定される。

また、連結管２０の流れ方向途中には、連結管開閉弁２３が介在されている。連結管開閉弁２３としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。

キャリアガス輸送装置１３は、キャリアガスボンベ２５を備えている。

キャリアガスボンベ２５は、例えば、酸素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、空気などのキャリアガスを貯留するボンベであって、ガス管２６を介して、エアロゾルチャンバー１２に接続されている。

ガス管２６は、キャリアガスをキャリアガスボンベ２５からエアロゾルチャンバー１２に輸送するための配管であって、その上流側端部がキャリアガスボンベ２５に接続されるとともに、下流側端部がエアロゾルチャンバー１２に接続されている。

また、ガス管２６の流れ方向途中には、ガス流量計２７が介在されている。ガス流量計２７は、ガス管２６内のガスの流量を調整するとともに、その流量を検知するための装置であって、特に制限されず、公知の流量計が用いられる。

さらに、ガス管２６の流れ方向途中には、ガス流量計２７よりも下流側において、ガス管開閉弁２８が介在されている。ガス管開閉弁２８としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。

このようなエアロゾルデポジション装置１０により金属酸化物層３を形成するためには、まず、成膜ノズル２２と、金属層２とを間隔を隔てて対向配置する（配置工程）。具体的には、台座１６に、金属層２を、金属酸化物層３を形成させる表面が成膜ノズル２２側（下側）に向かうように配置する。

一方、エアロゾルチャンバー１２には、上記した金属酸化物層３の材料の粉末を投入する。

なお、投入の前に、金属酸化物層３の材料を予め乾燥させることもできる。

乾燥温度としては、例えば、５０〜１５０℃であり、乾燥時間としては、例えば、１〜２４時間である。

次いで、この方法では、ガス管開閉弁２８を閉とし、また、連結管開閉弁２３を開とするとともに、メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９を駆動させることにより、成膜チャンバー１１内およびエアロゾルチャンバー１２内を減圧する。

成膜チャンバー１１内の圧力は、例えば、５〜８０Ｐａであり、エアロゾルチャンバー１２内の圧力は、例えば、５〜８０Ｐａである。

次いで、この方法では、金属酸化物層３の材料を、エアロゾルチャンバー１２内において、振動装置２１により振動させるとともに、ガス管開閉弁２８を開として、キャリアガスボンベ２５からキャリアガスをエアロゾルチャンバー１２に供給する。これにより、金属酸化物層３の材料をエアロゾル化させるとともに、発生したエアロゾルを、連結管２０を介して成膜ノズル２２に輸送することができる。このとき、エアロゾルは、成膜ノズル２２の内壁に衝突して破砕され、より粒径の小さな粒子となる。

また、ガス流量計２７により調整されるキャリアガスの流量は、例えば、０．１Ｌ／分以上、好ましくは、１Ｌ／分以上であり、また、２０Ｌ／分以下、好ましくは、１８Ｌ／分以下である。

次いで、この方法では、破砕された材料の粒子を、成膜ノズル２２の噴射口から金属層２の表面に向けて噴射する（噴射工程）。

エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー１２内の圧力は、例えば、５０Ｐａ以上、好ましくは、１０００Ｐａ以上であり、また、例えば、８００００Ｐａ以下、好ましくは、５００００Ｐａ以下である。また、成膜チャンバー１１内の圧力は、例えば、１０Ｐａ以上、好ましくは、３０Ｐａ以上であり、また、例えば、１０００Ｐａ以下、好ましくは、８００Ｐａ以下である。

また、エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー１２内の温度は、例えば、０〜５０℃℃である。

また、エアロゾル噴射中、好ましくは、ステージ１７を適宜移動させることにより、金属層２の表面に均等にエアロゾルを噴き付ける。

このような場合において、ステージ１７の移動速度（すなわち、成膜ノズル２２の移動速度）は、例えば、０．１ｍｍ／秒以上、好ましくは、０．２ｍｍ／秒以上であり、また例えば、３０ｍｍ／秒以下、好ましくは、２８ｍｍ／秒以下である。

なお、上記では、噴射工程において、ステージ１７を移動させていたが、エアロゾルデポジション装置１０に応じて、成膜ノズル２２を移動させて、金属層２と成膜ノズル２２との相対速度を０．１〜３０ｍｍ／秒とさせることもできる。また、相対速度や金属酸化物層３の厚みに応じて、上記噴射工程を複数回繰り返して実施してもよい。

これにより、金属層２の表面（鉛直方向下側）に、金属酸化物層３を形成することができる。すなわち、金属層２および金属酸化物層３を備える積層体を得ることができる。

金属酸化物層３の厚みは、熱伝導性、絶縁性、耐電圧性の観点から、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上、より好ましくは、３０μｍ以上であり、また、例えば、３００μｍ以下、好ましくは、２００μｍ以下、より好ましくは、１００μｍ以下である。

次いで、積層体の金属酸化物層３の一方面に、ＡＤ法により、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５を積層させる。これにより、金属層２と、金属酸化物層３と、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５とを備える金属基板１を得ることができる。

樹脂層４を積層させる場合は、樹脂層４の材料として樹脂粉末を、エアロゾルチャンバー１２に貯留する。一方、樹脂含有金属酸化物層５を積層させる場合は、樹脂含有金属酸化物層５の材料として金属酸化物組成物を、エアロゾルチャンバー１２に貯留する。

ＡＤ法の操作および条件は、上述の金属酸化物層３を金属層２に積層する場合と同様である。

樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５の厚さは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは、１０μｍ以上、さらに好ましくは、１５μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、３００μｍ以下、より好ましくは、１５０μｍ以下、さらに好ましくは、８０μｍ以下である。この範囲にすることにより、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５が、対象物(被着物)の凹凸に追従し、対象物に対して隙間なく積層することができ、金属基板１の熱伝導性が良好となる。

熱伝導性の観点から、より好ましくは、金属層２と金属酸化物層３と樹脂含有金属酸化物層５とを備える金属基板１が挙げられる。

樹脂含有金属酸化物層５を積層する場合、ＡＤ法によって形成された樹脂含有金属酸化物層５における樹脂の含有割合は、例えば、１質量％以上、好ましくは、５質量％以上、より好ましくは、１０質量％以上であり、また、例えば、７０質量％以下、好ましくは、４０質量％以下、より好ましくは、３０質量％以下である。また、金属酸化物の含有割合は、例えば、３０質量％以上、好ましくは、６０質量％以上、より好ましくは、７０質量％以上であり、また、例えば、９９質量％以下、好ましくは、９５質量％以下、より好ましくは、９０質量％以下である。

樹脂の含有割合は、例えば、イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）、または、エネルギー分散型ｘ線分光法（ＥＤＸ）により測定することができる。

上述の実施形態では、金属層２に金属酸化物層３を積層する方法としては、ＡＤ法を採用しているが、例えば、図示しないが、ＡＤ法以外に、溶射法、焼結法、ホットプレス法、スパッタ法などが挙げられる。

緻密な金属酸化物層３を金属層２に密着性よく積層でき、より優れた熱伝導性を発揮できる観点から、好ましくは、ＡＤ法が挙げられる。

また、上述の実施形態では、金属酸化物層３に樹脂層４を積層する方法として、ＡＤ法を採用しているが、例えば、図示しないが、ＡＤ法以外に、樹脂層４からなるシートを金属酸化物層３に転写する方法、浸漬法などが挙げられる。

本発明では、樹脂層４と金属酸化物層３との接着強度を向上させることができ、また、所望の箇所への積層が容易となる観点から、好ましくは、ＡＤ法が挙げられる。

また、上述の実施形態では、金属酸化物層３に樹脂含有金属酸化物層５を積層する方法として、ＡＤ法を採用しているが、例えば、図示しないが、ＡＤ法以外に、塗布法、樹脂含有金属酸化物層５からなるシートを金属酸化物層３に転写する方法、スパッタ法、ゾルゲル法、ＰＶＤ、ＣＶＤなどが挙げられる。

本発明では、樹脂含有金属酸化物層５を金属酸化物層３に密着性よく積層できる観点、また、所望の膜厚に制御でき、対象物の凹凸の隙間を確実に低減できる観点、ドライプロセスのため簡便である観点から、好ましくは、ＡＤ法が挙げられる。

このような金属基板１によれば、金属層２と、金属層２の一方面に積層される金属酸化物層３と、金属酸化物層３の一方面に積層される樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５とを備えている。そのため、表面に凹凸がある対象物に金属基板１を配置しても、凹凸表面に樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５が追従して密着でき、凹凸表面と、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５との界面の隙間を低減することができる。その結果、絶縁性を担保しながら、金属層２の熱発生源（例えば、半導体素子）の熱を効率よく対象物（例えば、後述のヒートシンクなど）に伝導させることができる。

そのため、この金属基板１は、絶縁性、熱伝導性などを必要とする種々の用途に好適に用いることができる。例えば、半導体パッケージ、ハードディスク、ＬＥＤ装置、ＥＬ装置、キャパシタ、バッテリー（リチウムイオンバッテリーなど）、パワーモジュールなどの用途に好適に用いることができる。好ましくは、半導体パッケージが挙げられる。この金属基板１を半導体パッケージに適用する場合、金属基板１は、半導体素子を実装するためのリードフレームとして供される。以下に、この実施形態を図３を用いて説明する。

図３は、半導体パッケージ３０を図示し、半導体パッケージ３０は、対象物の一例としてのヒートシンク３４と、リードフレーム１ａと、半導体素子３５とを備えている。

ヒートシンク３４は、半導体素子３５から生じる熱を放熱するための部材であって、例えば、アルニミウム、銅などの熱伝導性金属から形成されている。ヒートシンク３４は、平面視略矩形状の平板状に形成されており、下面には、放熱性を向上させるための複数の凸部が下方に向かって設けられている。

ヒートシンク３４の上面（金属基板１を設置する面）の表面粗さＲａは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上、より好ましくは、１５μｍ以上、さらに好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下である。

リードフレーム１ａは、金属基板１からなり、金属層２に相当するリードフレーム基材２ａと、リードフレーム基材２ａの表面に積層される、金属酸化物層３に相当するリードフレーム金属酸化物層３ａと、リードフレーム金属酸化物層３ａの表面に積層される、樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５に相当するリードフレーム樹脂層４ａまたはリードフレーム樹脂含有金属酸化物層５ａの少なくとも一層とを備えている。

なお、リードフレーム１ａは、金属基板１をリードフレーム形状に打ち抜くことにより形成してもよく、また、予めリードフレーム形状に打ち抜いたリードフレーム基材２ａにリードフレーム金属酸化物層３ａとリードフレーム樹脂層４ａまたはリードフレーム樹脂含有金属酸化物層５ａとを積層することにより形成してもよい。

また、リードフレーム１ａは、ダイパッド３２と、リード３３とを備えている。

ダイパッド３２は、平面視略矩形状の平板に形成されている。ダイパッド３２は、リードフレーム基材２ａが上面となり、リードフレーム樹脂層４ａまたはリードフレーム樹脂含有金属酸化物層５ａが下面となって、ヒートシンク３４と接触するように、ヒートシンク３４の上面に設けられている。

リード３３は、ダイパッド３２を囲むように、ダイパッド３２と間隔を隔てて配置されている。リード３３は、リードフレーム基材２ａが上面となるように配置されている。

半導体素子３５は、平面視略矩形状に形成され、ダイパッド３２のリードフレーム基材２ａの上面に設けられている。半導体素子３５には、複数（２個）のボンディングワイヤ３６の一端が接続され、そのボンディングワイヤ３６の他端は、複数のリード３３のリードフレーム基材２ａのそれぞれに接続されている。

半導体素子３５、ダイパッド３２、リード３３の内側部分およびヒートシンク３４の上側部分は、封止材３７（図３の仮想線）によって被覆されている。

この半導体パッケージ３０では、リードフレーム金属酸化物層３ａと、リードフレーム樹脂層４ａまたはリードフレーム樹脂含有金属酸化物層５ａとを備え、リードフレーム樹脂層４ａまたはリードフレーム樹脂含有金属酸化物層５ａが、ヒートシンク３４の上面に隙間なく密着しているため、絶縁性を担保しながら、半導体パッケージ３０から発生する熱を効率よくヒートシンク３４に伝導させることができる。

なお、金属基板１をヒートシンク３４に設置する際には、好ましくは、金属基板１をヒートシンク３４に対して加圧する。これにより、確実に金属基板１とヒートシンク３４との隙間を低減することができ、熱効率を向上させることができる。

圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以上、好ましくは、０．５ＭＰａ以上であり、また、例えば、５０ＭＰａ以下、好ましくは、３０ＭＰａ以下である。

図３の実施形態において、ヒートシンク３４の下面には、複数の凸部が下方に向かって設けられているが、例えば、図示しないが、ヒートシンク３４の下面は、凸部を備えない平滑面とすることもできる。

また、上記対応では、対象物としてヒートシンクを例示しているが、例えば、対象物として、表面粗さＲａが５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜５０μｍ）の、鋼板、アルミニウム、銅、ニッケルまたはそれらの合金からなる金属板などが挙げられる。

また、金属基板１を半導体パッケージ用のヒートシンクとして使用することもできる。これにより、ヒートシンクとしての金属基板１に半導体パッケージが設けられた半導体パッケージ付ヒートシンクを金属筐体に設置する場合において、その金属筐体の設置面に凹凸が存在していたとしても、半導体パッケージ付ヒートシンクのヒートシンク面（樹脂層４または樹脂含有金属酸化物層５側）は設置面の凹凸に追従して密着でき、その結果、絶縁性を担保しながら、半導体パッケージから発生する熱を効率よく金属筐体に伝導させることができる。

以下に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、何らこれらに限定されるものではない。以下に示す実施例の数値は、上記の実施形態において記載される数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。

実施例１
（金属酸化物層の積層）
まず、金属層としてリードフレーム基材（銅製、厚み５００μｍ）を用意した。

そして、エアロゾルデポジション装置（キャリアガス：酸素ガス）を用意し、その成膜チャンバー（２２℃）内において、基板ホルダーの台座に、リードフレーム基材を設置した。

なお、このとき、成膜ノズルの噴射口とリードフレーム基材の表面との間隔が、１５ｍｍとなるように調節した。

一方、１２０℃において２０時間乾燥させたアルミナ粉末（メジアン径０．５２μｍ、ＢＥＴ法比表面積８．４ｍ^２／ｇ、昭和電工社製、商品名ＡＬ−１６０ＳＧ−３）を１５０ｍＬ用意し、５００ｍＬのガラス製エアロゾルチャンバーに投入した。

その後、ガス管開閉弁を閉とし、また、連結管開閉弁を開とするとともに、メカニカルブースターポンプおよびロータリーポンプを駆動させることにより、成膜チャンバー内およびエアロゾルチャンバー内を、５０Ｐａまで減圧した。

次いで、酸素ガスの流量が５Ｌ／分となるようにガス流量計により調整し、また、エアロゾルチャンバーを振盪器により振動させながら、ガス管開閉弁を開とした。これによって、エアロゾルチャンバー内において、アルミナ粉末をエアロゾル化し、得られたエアロゾルを、成膜ノズルから噴射させた。

なお、このときのエアロゾルチャンバー内の圧力は、約５００００Ｐａであり、成膜チャンバー内の圧力は、約２００Ｐａであった。また、成膜チャンバー内の温度は、２５℃であった。

そして、基板ホルダーのステージによって、リードフレーム基材が固定された台座を移動速度４ｍｍ／秒でｘ−ｙ方向に移動させるとともに、成膜ノズルから噴射されるエアロゾルを、リードフレーム基材の表面に噴き付けた。

これにより、リードフレーム基材の表面に、厚み３０μｍのリードフレーム金属酸化物層が積層された積層体を得た。

（樹脂層の積層）
リードフレーム基材の代わりに、上記で得た積層体をリードフレーム金属酸化物層が下側となるように基板ホルダーの台座に設置し、アルミナ粉末の代わりに、ＰＴＦＥ粉末（Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｅｒｓ−２００、ポリサイエンス社製、メジアン径０．２μｍ）をエアロゾルチャンバーに投入し、酸素ガス量を約１Ｌ／分とし、成膜中の成膜チャンバー内圧力を８０Ｐａとした以外は、上記の金属酸化物層の積層と同様のＡＤ法にて、リードフレーム金属酸化物層の表面に厚み２０μｍのリードフレーム樹脂層を積層させた。これにより、実施例のリードフレームを製造した。

実施例２〜４
リードフレーム金属酸化物層およびリードフレーム樹脂層の厚みを表１に記載の厚みとなるように調整した以外は、実施例１と同様にして、各実施例のリードフレームを製造した。

実施例５
（金属酸化物層の積層）
実施例１と同様にしてＡＤ法により、リードフレーム基材の表面に、厚み３０μｍのリードフレーム金属酸化物層が積層された積層体を得た。

（樹脂含有金属酸化物層の積層）
次いで、リードフレーム基材の代わりに、上記で得た積層体をリードフレーム金属酸化物層が下側となるように基板ホルダーの台座に設置し、アルミナ粉末の代わりに、アルミナ粉末（上記と同様）９９．７質量％およびＰＴＦＥ粉末（上記と同様）０．３質量％の混合粉末をエアロゾルチャンバーに投入した以外は、実施例１に記載の金属酸化物層の積層と同様のＡＤ法にて、リードフレーム金属酸化物層の表面に厚み２０μｍのリードフレーム樹脂含有金属酸化物層を積層させた。これにより、実施例５のリードフレームを製造した。

製造したリードフレームのリードフレーム樹脂含有金属層をＥＤＸ（「ＥＭＡＸＸＭＡＸ２０ｍｍ^２」、堀場製作所社製）にて測定したところ、リードフレーム樹脂含有金属層中の樹脂の含有割合は、２０質量％であった。

実施例６〜８
リードフレーム金属酸化物層およびリードフレーム樹脂含有金属酸化物層の厚みを表１に記載の厚みとなるように調整した以外は、実施例５と同様にして、各実施例のリードフレームを製造した。

ＥＤＸ測定によるリードフレーム樹脂含有金属酸化物層中の樹脂の含有割合は、実施例６〜８で、いずれも２０質量％であった。

実施例９
（金属酸化物層の積層）
実施例１と同様にしてＡＤ法により、リードフレーム基材の表面に、厚み３０μｍのリードフレーム金属酸化物層が積層された積層体を得た。

（樹脂含有金属酸化物層の積層）
次いで、アルミナ粉末（上記と同様）８０質量％およびＰＴＦＥ粉末（上記と同様）２０質量％の混合粉末を水に分散させ、混合粉末分散液（固形分８５質量％）を調製した。

この混合粉末分散液を積層体のリードフレーム金属酸化物層表面にドクターブレードにて塗布し、乾燥することにより(塗布法)、厚みが２０μｍのリードフレーム樹脂含有金属酸化物層を積層させた。これにより、実施例９のリードフレームを製造した。

ＥＤＸ測定によるリードフレーム樹脂含有金属酸化物層中の樹脂の含有割合は、２０質量％であった。

実施例１０〜１２
リードフレーム樹脂含有金属酸化物層の厚みを表１のように調整した以外は、実施例９と同様にして、各実施例のリードフレームを製造した。

ＥＤＸ測定によるリードフレーム樹脂含有金属酸化物層中の樹脂の含有割合は、実施例１０〜１２で、いずれも２０質量％であった。

実施例１３
混合粉末のアルミナ粉末（上記と同様）とＰＴＦＥ粉末（上記と同様）との混合比率を、アルミナ粉末９９．９２５質量％およびＰＴＦＥ粉末０．０７５質量％とした以外は、実施例５と同様にして、リードフレームを製造した。

ＥＤＸ測定によるリードフレーム樹脂含有金属酸化物層中の樹脂の含有割合は、５質量％であった。

実施例１４
混合粉末のアルミナ粉末（上記と同様）とＰＴＦＥ粉末（上記と同様）との混合比率を、アルミナ粉末９９．１質量％およびＰＴＦＥ粉末０．９質量％とした以外は、実施例５と同様にして、リードフレームを製造した。

ＥＤＸ測定によるリードフレーム樹脂含有金属酸化物層中の樹脂の含有割合は、６０質量％であった。

比較例１
実施例１と同様にして、リードフレーム基材の表面に、厚み３０μｍのリードフレーム金属酸化物層が積層された積層体を得た。これを比較例のリードフレームとした。

＜熱伝導性評価＞
（１）各実施例および比較例で得られたリードフレームの金属層上に半導体素子を設置した。

次いで、ヒートシンクとして、アルミニウム製の平板（サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍｔ、表面粗さＲａ１０μｍ）を用意した。

リードフレーム樹脂層またはリードフレーム樹脂含有金属層（比較例１では、リードフレーム金属酸化物層）がヒートシンク上面に接触するように、各実施例および各比較例のリードフレームをヒートシンク上面に配置した後、２．６ＭＰａの圧力で圧着した。

半導体素子の発熱量が３２５Ｗとなるように、半導体素子に電流を流し、５分後における半導体素子の温度を過渡熱測定装置（ＭｅｎｔｏｒＧｒａｐｈｉｃｓ社製、Ｔ３ｓｔｅｒ）にて測定した。その結果を表１に示す。

（２）ヒートシンクとして、表面粗さの異なるアルミニウム製の平板（サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍｔ、表面粗さＲａ２５μｍ）を用意した以外は、上記と同様にして、半導体素子の温度を過渡熱測定装置にて測定した。その結果を表１に示す。

１金属基板
２金属層
３金属酸化物層
４樹脂層
５樹脂含有金属酸化物層

Claims

金属層と、
前記金属層の一方面に積層される金属酸化物層と、
前記金属酸化物層の一方面に積層される樹脂層または樹脂含有金属酸化物層と
を備えることを特徴とする、金属基板。
前記金属酸化物層と、前記樹脂層または前記樹脂含有金属酸化物層とは、エアロゾルデポジション法により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の金属基板。
前記樹脂層または前記樹脂含有金属酸化物層の厚みが、１μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属基板。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属基板からなることを特徴とする、リードフレーム。