JP2016020001A - 金属部材およびその表面加工方法、半導体装置およびその製造方法、複合成形体 - Google Patents

金属部材およびその表面加工方法、半導体装置およびその製造方法、複合成形体 Download PDF

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Abstract

【課題】低エネルギー密度のエネルギービームにより金属薄膜と他部材との密着性を確保できる粗面、もしくは、金属部材におけるはんだの拡がりを抑制できる粗面を形成することができる方法およびこの表面加工方法により表面を粗面化された金属部材を提供する。【解決手段】まず、導電性金属材料よりなる基材２１の表面２１ａに、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする金属薄膜２２が設けられた金属部材２を用意する。次に、金属薄膜２２の表面２２ａに対して、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅を１μ秒以下として照射することにより金属薄膜２２の表面２２ａを溶融、凝固させることで、金属薄膜２２の表面２２ａを粗面化する。この方法によると、金属薄膜２２の表面２２ａに微細凹凸２２ｃが形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、基材の表面に金属薄膜が設けられた構成とされた金属部材の表面を粗面化する表面加工方法および当該表面加工方法により表面を粗面化された金属部材、半導体装置およびその製造方法、複合成形体に関する。
従来、金属部材と他部材（例えば、成形樹脂部材）とを密着させて一体化した複合成形体が多くの産業分野で使用されている。しかしながら、この種の複合成形体においては、他部材の凝固過程や環境温度の変化により、金属部材と他部材とが接する境界面は密着せずに微小な隙間が生じてしまい、十分な密着性や気密性を確保できないという問題があった。この問題を解決すべく、金属部材の表面を粗面化する、すなわち金属部材の表面に凹凸を設けることにより金属部材と他部材との密着性を向上させる技術が提案されている。
この種の技術のうち、レーザー光などのエネルギービームを金属部材の表面に対して照射することにより金属部材の表面を粗面化する技術として特許文献１に記載されている技術がある。この技術では、高エネルギー密度のエネルギービームを照射することにより、金属部材の表面を融解させ、金属部材の表面からスパッタにより金属の溶融飛沫を飛散させ、金属の溶融飛沫が凝固した凹凸部を形成することで、粗面を形成する。ここで、このようにスパッタを生じさせるには、金属部材の材質にもよるが、例えば３００Ｊ／ｃｍ２以上の高エネルギー密度のエネルギービームを照射することが必要となる。なお、この技術では、エネルギービームとして連続発振のレーザービームを用いている。
また、金属部材の表面を粗面化する技術は、例えば、金属部材の表面にはんだを介して他部材（例えば、電子部品）を接合した複合成形体において、はんだの拡がりを抑制するためにも用いられる。このような複合成形体では、例えば、製造時において、金属部材の表面に備えられた溶融状態のはんだに対して他部材を押し付ける際などに、はんだが拡がってしまう問題が生じ易い。このため、金属部材の表面のうちのはんだが配置された部分の周囲を粗面化（面に凹凸を形成）して、粗面化により形成された凹凸によってはんだをせき止めることによって、はんだの拡がりを止められるようにしている。この場合、凹凸によってはんだの拡がりをせき止められるように、凹凸のサイズ（凸部の高さや幅）が数μｍ程度とされている。
はんだの拡がりを抑制するための凹凸を形成する場合にも、レーザー光などのエネルギービームを金属部材の表面に対して照射することにより金属部材の表面を粗面化する技術が用いられる。そして、このように数μｍ程度の大きいサイズの凹凸を形成しようとする場合にも、高エネルギー密度（例えば３００Ｊ／ｃｍ２以上）のエネルギービームを照射する必要がある。
特開２０１３−７１３１２号公報
上記した特許文献１に記載されている技術では、金属の溶融飛沫を飛散させる必要があり、金属の溶融飛沫が金属部材のうちエネルギービームが照射される部分以外の部分や金属部材の外部にまで飛散することがある。これにより、種々の不具合が生じ得る。また、高エネルギー密度のエネルギービームを用いるため、加工によるエネルギー消費が大きくなる。
特に、金属部材を基材の表面にめっきにより形成された金属薄膜が設けられた構成とした場合には、金属薄膜の表面を特許文献１の技術により粗面化しようとすると、照射されるエネルギービームが高エネルギー密度であることにより、金属薄膜を貫通してしまう事態が生じ易い。金属薄膜が貫通して基材の表面が露出してしまうと、基材が酸化する等の不具合が生じる。
本発明は上記点に鑑みて、エネルギービームを照射することにより基材の表面に金属薄膜が設けられた構成とされた金属部材の表面を粗面化する表面加工方法において、従来よりも低エネルギー密度のエネルギービームにより、金属部材と他部材との密着性を確保できる粗面、もしくは、金属部材におけるはんだの拡がりを抑制できる粗面を形成することができる方法および当該方法により表面を粗面化された金属部材、半導体装置およびその製造方法、複合成形体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、導電性金属材料よりなる基材（２１）の表面（２１ａ）に金属薄膜（２２）が設けられた金属部材（２）の表面加工方法であって、以下の特徴を有する。すなわち、金属薄膜は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料で構成されており、金属薄膜の表面に対して、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅を１μ秒以下として照射することにより金属薄膜の表面を溶融または蒸発させる溶融工程と、溶融工程の後に、金属薄膜の表面を凝固させることで、金属薄膜の表面を粗面化する凝固工程と、を有することを特徴とする。
この表面加工方法によると、金属部材の表面に微細凹凸（２２ｃ）が形成され、金属薄膜と他部材（モールド樹脂（４）など）との密着性を高くすることができる。また、本方法では、特許文献１に記載されている技術のように、金属の溶融飛沫を飛散させる必要は無いため、金属の溶融飛沫が飛散することによる不具合が生じることは無い。さらに、本方法では、１００Ｊ／ｃｍ２以下の低エネルギー密度のエネルギービームを用いるため、加工によるエネルギー消費を小さくできると共に、金属薄膜がエネルギービームにより貫通してしまう事態を生じ難くできる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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を示すものである。
本発明の第１実施形態における半導体装置を模式的に示した概略平面図である。 図１のII−II断面を示した図である。 本発明の第１実施形態における半導体装置の金属薄膜２２の表面２２ａとモールド樹脂４の境界付近の部分の断面を拡大して示した図である。 図３において金属薄膜２２の表面２２ａとモールド樹脂４の境界付近をさらに拡大して、微細凹凸２２ｃの形状を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る実施例、比較例１および比較例２について、金属薄膜２２とモールド樹脂４との接触面におけるせん断強度を測定した結果を示した図である。 本発明の他の実施形態における半導体装置についての第１実施形態における図２に対応する図である。 本発明の別の他の実施形態における半導体装置についての第１実施形態における図１に対応する図である。 本発明の別の他の実施形態における半導体装置についての第１実施形態における図１に対応する図である。 本発明の別の他の実施形態における半導体装置についての第１実施形態における図１に対応する図である。 図９のＸ−Ｘ断面を示した図である。 微細凹凸２２ｃの位置まで移動したＩＣチップ接続用部材５の状態を模式的に示した図である。 本発明の第２実施形態における半導体装置についての図１に対応する図である。 本発明の第２実施形態における半導体装置についての図３に対応する図である。
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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図５を参照して説明する。本実施形態では、金属部材と樹脂部材の複合成形体の一例として、金属部材であるリードフレーム２と樹脂部材であるモールド樹脂４とを有する半導体装置１について説明する。
図１、図２に示すように、半導体装置１は、リードフレーム２の表面にＩＣチップ３が搭載され、このＩＣチップ３を被覆するように構成されたモールド樹脂４により封止した構成とされている。
図２に示すように、リードフレーム２は、導電性金属材料よりなる基材２１と、基材２１の表面２１ａ上にめっきにより形成された金属薄膜２２とを有する構成とされている。基材２１の材料としては、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、４２アロイ、鉄系合金のいずれかが採用され得る。また、金属薄膜２２の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料が採用され得る。リードフレーム２は、図示しない配線によりＩＣチップ３と電気的に接続されていると共に、図示しない別の配線により半導体装置１の外部と電気的に接続されている。
図１、図２に示すように、金属薄膜２２の表面（基材の表面２１ａに対向する側の面と反対側の面）２２ａには、基材２１の表面２１ａに対する法線の方向から見て直線状に伸びるように形成された溝２２ｂが複数設けられている。各溝２２ｂの幅（図２中の左右方向の長さ）は５〜３００μｍとなっており、図１に示すように、各溝２２ｂは互いに平行となるように形成されている。
図２に示すように、各溝２２ｂの周囲（図１のハッチング部分）および溝２２ｂを含む金属薄膜２２の表面２２ａには、微細な凹凸（以下、微細凹凸という）２２ｃが形成されている。微細凹凸２２ｃは、金属薄膜２２の材料が酸化して形成された酸化物、もしくは、金属薄膜２２の材料と基材２１の材料との合金などにより構成されている。
図２に示すように、微細凹凸２２ｃは、金属薄膜２２の表面２２ａのうちモールド樹脂４と接触する部分において形成されている。本実施形態では、特に、微細凹凸２２ｃが、金属薄膜２２の表面２２ａのうちモールド樹脂４と接触する部分の全体に亘って形成されている。なお、本実施形態では、金属薄膜２２の表面２２ａのうち後述するＩＣチップ接続用部材５と接触する部分においては微細凹凸２２ｃが設けられておらず、ＩＣチップ接続用部材５と接触する部分以外の部分のみにおいて微細凹凸２２ｃが設けられた構成とされている。
図２に示すように、本実施形態では、金属薄膜２２の表面２２ａにおいて、ＩＣチップ接続用部材５を介してＩＣチップ３が搭載されている。ＩＣチップ接続用部材５は、ＩＣチップ３を金属薄膜２２の表面２２ａに接着するための部材であり、接着剤、はんだなどで構成される。
モールド樹脂４は、金属薄膜２２の表面２２ａに接触するように設けられている。モールド樹脂４は、特に材質が限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂、ゴム材などが採用され得る。
以上、本実施形態に係る半導体装置１の構成について説明した。次に、金属薄膜２２の表面２２ａに上述の微細凹凸２２ｃを形成する表面加工方法について説明する。
まず、用意工程として、導電性金属材料よりなる基材２１と、基材２１の表面２１ａ上にめっきにより形成された金属薄膜２２とを有する構成とされたリードフレーム２を用意する。
次に、溶融工程として、金属薄膜２２の表面２２ａにおける異なる位置にパルス発振のレーザービームを順に照射することにより、金属薄膜２２の表面２２ａを溶融または蒸発させる。具体的には、レーザービームを順に照射することにより、金属薄膜２２の表面２２ａの部分を溶融させると共に蒸発（気化）させて、外気中において浮遊させる。このパルス発振のレーザービームは、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下、かつ、パルス幅が１μ秒以下となるように調節されたものである。ここでは、特に、レーザービームのエネルギー密度を１０Ｊ／ｃｍ２、５０Ｊ／ｃｍ２、１００Ｊ／ｃｍ２のいずれかとし、パルス幅を１０ｎ秒、２００ｎ秒、１μ秒のいずれかとした。
このとき、本実施形態では、図１中の上下方向における直線（図１中の符号Ａ）上の異なる位置に上述したレーザービームの光源を配置して、金属薄膜２２の表面２２ａにおける直線Ａ上の複数の位置にレーザービームを照射する。ここでは、特に、金属薄膜２２の表面２２ａにおける直線Ａ上に沿ってレーザービームの光源を移動させていくことにより、直線Ａ上の複数の位置にレーザービームを順に照射する。例えば、金属薄膜２２を配置した基材２１をＸＹテーブル上において走査すること、もしくは、光源側をＸＹテーブル上において走査することにより、レーザービームの光源を基材２１に対して相対移動させることで、直線Ａ上の複数の位置にレーザービームを順に照射する。なお、光源側で、ミラーの回転動作によりレーザーを走査する「ガルバノスキャナ」を用いて、スキャン動作を行うなどの方法を採用してもよい。以上の方法のいずれかにより直線Ａ上の複数の位置にレーザービームを照射することで、金属薄膜２２の表面２２ａのうち、のちに一本の溝２２ｂが形成される部分を溶融させる。そして、同様のやり方で、レーザービームの光源を、互いに平行となる複数の溝２２ｂが形成されるように複数の直線Ａ上にレーザービームを照射していく。
最後に、凝固工程として、溶融工程により溶融した金属薄膜２２の部分を凝固させる。具体的には、溶融工程にて溶融して蒸発（気化）した金属薄膜２２の表面２２ａの部分を、外気中において浮遊させた後に、金属薄膜２２の表面２２ａのうちレーザービームが照射された部分（溝２２ｂとなる部分）や該部分の周囲（溝２２ｂの周囲）に蒸着させる。このようにして、金属薄膜２２の表面２２ａには、互いに平行となる複数の溝２２ｂが形成されると共に、金属薄膜２２の表面２２ａの部分を気化させたものを蒸着させることにより、溝２２ｂの周囲（図２のハッチング部分）において上述したサイズの微細凹凸２２ｃが形成される。以上の工程を経ることで、金属部材２の表面が粗面化され、本実施形態に係る表面加工方法は完了する。
ここで、本発明者の試作検討によると、金属薄膜２２の材料を上述したもの（Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料）以外のものであるＣｕ、Ａｌなどとした場合（その他の条件は同等）には、微細凹凸２２ｃが形成されなかった。また、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下でない１５０Ｊ／ｃｍ２や３００Ｊ／ｃｍ２などとした場合（その他の条件は同等）にも、微細凹凸２２ｃが形成されなかった。また、パルス発振のレーザービームではなく、連続発振のレーザービームを照射して溶融工程を行った場合（その他の条件は同等）にも、微細凹凸２２ｃが形成されなかった。これらの場合には微細凹凸２２ｃが形成されず、本発明に係る方法では微細凹凸２２ｃが形成されることに関する詳細なメカニズムは現時点では不明である。しかしながら、融点の高い材料はレーザービームが照射された場合でも消失せずに溶融状態のままその場に留まり易いことを考慮すると、金属薄膜２２として融点の高い材料を採用することが本発明に係る微細凹凸２２ｃを得る条件であると考えられる。そして、融点の高い材料（Ｎｉ、Ａｕなど）に対して、特に低エネルギー密度（例えば１００Ｊ／ｃｍ２以下）であり、かつ、特に短パルス幅（例えば１μ秒以下）のパルス発振のレーザービームを照射することにより、微細凹凸２２ｃが形成されると推測される。
次に、上記した表面加工方法により表面が粗面化された金属部材２の他部材との密着性について説明する。
図５に示すように、本実施形態に係る半導体装置１における金属部材２とモールド樹脂４との間のせん断強度を測定したところ、３０［ＭＰａ］程度であった。比較例として、金属薄膜２２の材料としてＡｌを採用した場合（図５中の比較例１）と連続発振のレーザービームを照射して溶融工程を行った場合（図５中の比較例２）についても同様の測定を行ったところ、いずれも１０［ＭＰａ］程度であった。このように、本実施形態では、比較例に比べて高いせん断強度すなわち密着性を得ることができた。ここで、この要因は、本実施形態では、微細凹凸２２ｃにより金属薄膜２２とモールド樹脂４との接触面積が大きくなっていること、また、モールド樹脂４が微細凹凸２２ｃの凸部２２ｃａに絡みつくことによるアンカー効果にあると考えられる。これに対して、比較例１、２では、微細凹凸２２ｃが形成されていなかったため、高いせん断強度を得ることができなかったと考えられる。
上記で説明したように、金属薄膜２２の表面２２ａに対して、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下であり、かつ、パルス幅が１μ秒以下であるパルス発振のレーザービームを、異なる位置に順に照射することにより金属薄膜２２の表面２２ａを溶融させる。そののち、溶融した金属薄膜２２の部分を凝固させる。
この表面加工方法によると、金属部材２の表面２２ａに微細凹凸２２ｃが形成され、金属薄膜２２と他部材（モールド樹脂４など）との密着性を高くすることができる。また、本方法では、特許文献１に記載されている技術のように、金属の溶融飛沫を飛散させる必要は無いため、金属の溶融飛沫が飛散することによる不具合が生じることは無い。さらに、本方法では、１００Ｊ／ｃｍ２以下の低エネルギー密度のエネルギービームを用いるため、加工によるエネルギー消費を小さくできると共に、金属薄膜２２がエネルギービームにより貫通してしまう事態を生じ難くできる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図１２、図１３を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、複数の溝２２ｂの代わりに別の複数の溝２２ｄを形成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第１実施形態では、金属薄膜２２の表面２２ａにおいて、各溝２２ｂが互いに平行となるように、直線状に伸びるように形成された溝２２ｂを複数設けていた。本実施形態では、図１２、図１３に示すように、複数の溝２２ｂの代わりに、溝２２ｄを複数設けている。
溝２２ｄは、溝２２ｂと同様に直線状に伸びるように形成されるものであり、基本的には、金属薄膜２２の表面２２ａに対して第１実施形態における製造方法と同様のレーザービームを複数の直線Ａ上に照射することにより形成される。しかしながら、本実施形態における溝２２ｄは第１実施形態における溝２２ｂとは以下の点で異なる。すなわち、図１に示すように、第１実施形態では、複数の直線Ａ（図１の符号Ａを参照）の各直線で構成される照射範囲が接しないようにレーザービームを照射し、互いに離された位置に複数の溝２２ｂの各溝２２ｂを形成していた。これにより、第１実施形態では、各溝２２ｂの内部のみならず各溝２２ｂの周囲（各溝２２ｂ間の領域）において微細凹凸２２ｃを形成していた。しかしながら、図１２に示すように、本実施形態では、複数の直線Ａの各直線で構成される照射範囲が接して形成されるようにレーザービームを照射していくことで各溝２２ｄを形成する。一例として、ここでは、レーザービームを照射して所定幅（図１２の符号Ｂ１を参照）の一本の溝を形成した後に、該溝に対して照射範囲の一部が接するように次のレーザービームを照射することで所定幅（図１２の符号Ｂ２を参照）の隣の溝を形成する、という工程を繰り返して、上記所定幅よりも狭い幅の複数の溝２２ｄを形成すれば良い。これにより、図１３に示すように、本実施形態では、複数の溝２２ｄの各溝２２ｄの内部において微細凹凸２２ｃが形成される。すなわち、本実施形態では、溝２２ｄの周囲に形成される微細凹凸２２ｃではなく、溝２２ｄの内部に形成された微細凹凸２２ｃを主として金属薄膜２２の表面２２ａを粗面化することができる。
ここで、メカニズムの詳細は不明であるが、本発明者の実験によると、溝２２ｂの周囲に形成される微細凹凸２２ｃに比べて、溝２２ｂの内部に形成される微細凹凸２２ｃの方が、サイズ（各凸部２２ｃａの平均高さ、平均幅、平均間隔）にバラツキが少ないことが確認されている。すなわち、溝２２ｂの周囲に微細凹凸２２ｃを形成しようとしても、溝２２ｃの内部に形成される微細凹凸２２ｃの場合に比べて、安定して狙ったサイズの微細凹凸２２ｃを形成することが困難で、全く微細凹凸２２ｃが形成されない場合もある。しかしながら、本実施形態では、上記したように、溝２２ｄの周囲に形成される微細凹凸２２ｃではなく、溝２２ｄの内部に形成された微細凹凸２２ｃを主として金属薄膜２２の表面２２ａを粗面化する。このため、本実施形態では、第１実施形態の場合に比べて、金属薄膜２２の表面２２ａに形成される微細凹凸２２ｃのサイズのバラツキを少なくでき、ひいては金属薄膜２２ｃと他部材（例えば、成形樹脂部材）との密着性のバラツキを少なくすることができる。
（他の実施形態）
本発明は上記した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。
例えば、第１実施形態では、金属薄膜２２の表面２２ａのうちＩＣチップ接続用部材５と接触する部分以外の部分のみにおいて微細凹凸２２ｃが設けられた構成としていた。しかしながら、図６に示すように、金属薄膜２２の表面２２ａのうちＩＣチップ接続用部材５と接触する部分において溝２２ｂや微細凹凸２２ｃが設けられた構成としてもよい。この場合には、ＩＣチップ接続用部材５と接触する部分に設けられた微細凹凸２２ｃにより、金属薄膜２２の表面２２ａとＩＣチップ接続用部材５との密着性を高めることができる。
また、第１実施形態では、直線状の溝２２ｂを形成していた。しかしながら、溝２２ｂの形態は、直線状に限られるものではなく、レーザービームの照射位置を制御することにより他の種々の形態としてもよい。例えば、図７に示すようにウェーブ状に伸びるように溝２２ｂを形成してもよく、図８に示すようにクランク状に伸びるように溝２２ｂを形成してもよい。また、図９、図１０に示すように、金属部材２とモールド樹脂４との接触部分とはならない部分（基材２１の表面２１ａに対する法線の方向から見て、ＩＣチップ３もしくはＩＣチップ接続用部材５が位置する部分）を囲むように溝２２ｂを設けるようにしてもよい。また、この溝２２ｂが複数であってもよい。
すなわち、第１実施形態において、ＩＣチップ接続用部材５としてはんだを採用し、図９、図１０に示すように、金属薄膜２２の表面２２ａのうちＩＣチップ接続用部材５が位置する領域を囲むように溝２２ｂおよび微細凹凸２２を設けるようにしてもよい。つまり、金属薄膜２２の表面２２ａのうちＩＣチップ接続用部材５が配置された領域の周囲における全周に亘って、溝２２ｂおよび微細凹凸２２ｃを設けるようにしてもよい。この場合、溝２２ｂおよび微細凹凸２２ｃによって、ＩＣチップ接続用部材５の拡がりが抑制される。
ここで、この半導体装置１では、金属薄膜２２を、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料、すなわちＩＣチップ接続用部材５の濡れ性が低い（ＩＣチップ接続用部材５の接触角度が大きい）材料で構成している。そして、溝２２ｂの周囲には、上記したサイズの微細凹凸２２ｃが形成されている。このため、以下で説明するように、金属薄膜２２の表面２２ａのうち微細凹凸２２ｃが形成されている部分においては、特に、ＩＣチップ接続用部材５の拡がりが抑制される。
すなわち、図１１に示すように、ＩＣチップ接続用部材５の一部５Ａが微細凹凸２２ｃの位置まで移動した場合、微細凹凸２２ｃがＩＣチップ接続用部材５の濡れ性の低い材料で構成されると共にサイズが微小であるから、ＩＣチップ接続用部材５Ａが微細凹凸２２ｃの凹部に入り込み難い。このため、ＩＣチップ接続用部材５の一部５Ａと金属薄膜２２の表面２２ａ（微細凹凸２２ｃ）との接触面積が小さくなる。この結果、ＩＣチップ接続用部材５の一部５Ａは、表面張力によって球状となり易く、金属薄膜２２における接触角が大きくなる。このように、金属薄膜２２の表面２２ａのううち微細凹凸２２ｃが形成されている部分は、見かけ上、ＩＣチップ接続用部材５の濡れ性が低い状態となっており、この半導体装置１では、微細凹凸２２ｃによってＩＣチップ接続用部材５の拡がりが特に抑制される。さらに言えば、この半導体装置１では、微細凹凸２２ｃを、酸化物を含む構成、すなわち化学的安定性の高い材料を含む構成としていることで、微細凹凸２２ｃがＩＣチップ接続用部材５の構成材料（Ｓｎなど）と混ざり難い。このため、この半導体装置１では、さらにＩＣチップ接続用部材５の拡がりが抑制される。
ここで、半導体装置１において、微細凹凸２２ｃを、酸化物以外の化学的安定性の高い材料（例えば、窒化物）を含む構成としても同様の効果が得られる。
なお、溝２２ｂおよび微細凹凸２２を、金属薄膜２２の表面２２ａのうちＩＣチップ接続用部材５が配置された領域の周囲における全周に亘って形成しなくとも、その少なくとも一部において形成していれば、一定のＩＣチップ接続用部材５の拡がり抑制の効果が得られる。
また、ここでは、リードフレーム２とＩＣチップ３とモールド樹脂４とを有する半導体装置１を例に示したが、リードフレーム２の代わりに他の金属部材を有する構成としてもよく、ＩＣチップ３の代わりに他の電子部品を有する構成としてもよい。また、半導体装置１において、モールド樹脂４を備えない構成としてもよい。また、半導体装置１以外の複合成形体において、導電性金属材料よりなる基材２１と金属薄膜２２を有する金属部材２と、金属薄膜２２の表面２２ａにＩＣチップ接続用部材５を介して接合させられた電子部品とを有する構成としてもよい。
また、第１実施形態では、凹部として溝２２ｂが形成される例について説明したが、一定間隔以上空けた異なる位置にレーザービームを照射していくことにより、凹部がドット状に形成されるようにしてもよい。
また、金属薄膜２２の材料としては、上述したもの（Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料）のうち、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのいずれかとこれらの元素よりも融点が低い元素とで構成される化合物を主成分とする材料を採用することが好ましい。すなわち、例えば、第１実施形態における金属薄膜２２の材料として、無電解Ｎｉめっきで生成されるＮｉ−Ｐを採用することが好ましい（特にＰ５％以上のいわゆる中リンや高リン等のめっきが好適である）。この場合においては、金属薄膜２２の融点が下がり、より低エネルギーのレーザービームで金属薄膜２２を溶融および蒸発させることができ、微細凹凸２２ｃを形成し易くすることができる。
なお、第１実施形態における溝２２ｂは、深さが０．５μｍ〜５μｍとされることが好ましい。金属薄膜２２の構成材料やレーザービームにもよるが、溝２２ｂの深さが０．５μｍより浅いと、レーザービームの照射による金属薄膜２２の表面２２ａの溶融および蒸着が不十分となり、十分な微細凹凸２２ｃが形成され難くなるためである。また、溝２２ｂの深さが５μｍより深いと、金属薄膜２２の表面２２ａが溶融飛散し易くなり、蒸着よりも該溶融飛散による表面形成が支配的となり、微細凹凸２２ｃが形成され難くなるためである。
また、第１実施形態に係る半導体装置１では、金属薄膜２２がＮｉで構成された場合、微細凹凸２２ｃがＮｉ２Ｏ３を主成分とする構成とされる。すなわち、例えば、微細凹凸２２ｃを構成する成分のうち、８０％がＮｉ２Ｏ３、１０％がＮｉＯ、１０％がＮｉとされる。このように、微細凹凸２２ｃを構成する成分においてＯの量が多いＮｉ２Ｏ３の含有量が多くなっていることにより、金属薄膜２２と他部材との間で水素結合や共有結合が生じ易くなり、金属薄膜２２と他部材との密着力が向上し易くなる。
また、第１実施形態に係る半導体装置１では、微細凹凸２２ｃを構成する複数の凸部２２ｃａの少なくとも一部において、凸部２２ｃａのアスペクト比（凸部２２ｃａの高さと幅の比）が１：２以上となっている凸部２２ｃａや、金属薄膜２２の表面２２ａに対して４５°以内の角度で傾斜した方向に延在する凸部２２ｃａが形成される。このため、第１実施形態に係る半導体装置１では、他部材（例えば、成形樹脂部材）が金属薄膜２２の表面２２ａと微細凹凸２２ｃの間に食い込み易く、金属薄膜２２と他部材（例えば、成形樹脂部材）との密着性が確保され易くなる。
また、第１実施形態に係る半導体装置１では、金属薄膜２２の表面２２ａ付近の部分（図２中において、金属薄膜２２の表面２２ａ、および、金属薄膜２２のうち表面２２ａよりも下側の部分）に、表面２２ａに対する法線の方向から見て金属薄膜２２の全域にわたって、酸化膜が形成される。このため、この半導体装置１においては、耐腐食性に優れ、腐食環境下においても金属薄膜２２と他部材との密着性を損ない難くすることができる。
２ リードフレーム
２１ 基材
２１ａ 基材の表面
２２ 金属薄膜
２２ａ 金属薄膜の表面
２２ｂ 溝
２２ｃ 微細凹凸
３ ＩＣチップ
４ モールド樹脂
５ ＩＣチップ接続用部材

Claims (13)

  1. 導電性金属材料よりなる基材（２１）の表面（２１ａ）に金属薄膜（２２）が設けられた金属部材（２）の表面加工方法であって、
    前記金属薄膜は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料で構成されており、
    前記金属薄膜の表面（２２ａ）に対して、エネルギー密度が１００Ｊ／ｃｍ２以下であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅を１μ秒以下として照射することにより前記金属薄膜の表面を溶融または蒸発させる溶融工程と、
    前記溶融工程の後に、前記金属薄膜の表面を凝固させることで、前記金属薄膜の表面を粗面化する凝固工程と、を有することを特徴とする金属部材の表面加工方法。
  2. 前記金属薄膜の表面に対する法線の方向から見て前記金属薄膜の表面における直線上の異なる複数の位置に前記レーザービームの光源を配置して、前記金属薄膜の表面における前記直線上の複数の位置に前記レーザービームを照射することにより、前記金属薄膜の表面を粗面化することを特徴とする請求項１に記載の金属部材の表面加工方法。
  3. 前記金属薄膜の表面に対する法線の方向から見て前記金属薄膜の表面における前記直線上に沿って前記レーザービームの光源を移動させていくことにより、前記直線上の複数の位置に前記レーザービームを順に照射することを特徴とする請求項２に記載の金属部材の表面加工方法。
  4. 前記金属薄膜の表面における前記直線を複数とし、該複数の前記直線それぞれを互いに平行にすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の金属部材の表面加工方法。
  5. 前記基材と、前記基材の表面上に形成された前記金属薄膜と、を有する構成とされたリードフレーム（２）と、
    前記金属薄膜の表面に搭載されたＩＣチップ（３）と、
    前記ＩＣチップを被覆するように、かつ、前記金属薄膜の表面に接触するように設けられたモールド樹脂（４）と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記金属薄膜の表面のうち前記モールド樹脂と接触する部分を、請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の金属部材の表面加工方法を用いて粗面化することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 導電性金属材料よりなる基材（２１）と、前記基材の表面（２１ａ）上に形成された金属薄膜（２２）と、を有する構成とされたリードフレーム（２）と、
    前記金属薄膜の表面（２２ａ）に搭載されたＩＣチップ（３）と、
    前記ＩＣチップを被覆するように、かつ、前記金属薄膜の表面に接触するように設けられたモールド樹脂（４）と、を有する半導体装置であって、
    前記金属薄膜は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料で構成されており、
    前記金属薄膜の表面のうち前記モールド樹脂と接触する部分において、前記基材の表面に対する法線の方向から見て直線状に伸びるように形成された、幅が５〜３００μｍの溝（２２ｂ、２２ｄ）が設けられており、
    前記溝の周囲には、凸部（２２ｃａ）が複数形成され、各前記凸部の平均高さが１〜５００ｎｍ、各前記凸部の平均幅が１〜３００ｎｍ、各前記凸部間の平均間隔が１〜３００ｎｍのサイズである微細凹凸（２２ｃ）が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 前記溝の内部において前記微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
  8. 前記微細凹凸が、前記金属薄膜の材料が酸化して形成された酸化物、もしくは、前記金属薄膜の材料と前記基材の材料との合金により構成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体装置。
  9. 導電性金属材料よりなる基材（２１）と、前記基材の表面（２１ａ）上に形成された金属薄膜（２２）と、を有する構成とされた金属部材（２）と、
    前記金属薄膜の表面（２２ａ）にはんだ（５）を介して接合させられた電子部品（３）と、を有する複合成形体であって、
    前記金属薄膜は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料で構成されており、
    前記金属薄膜の表面のうち前記はんだが配置された領域の周囲における少なくとも一部において、レーザービームが照射されたことによって形成された、幅が５〜３００μｍの溝（２２ｂ、２２ｄ）が設けられると共に、前記溝の周囲には、複数の凸部（２２ｃａ）が形成され、前記複数の凸部の平均高さが１〜５００ｎｍ、前記複数の平均幅が１〜３００ｎｍ、前記複数の凸部間の平均間隔が１〜３００ｎｍのサイズである微細凹凸（２２ｃ）が形成されていることを特徴とする複合成形体。
  10. 前記金属薄膜の表面のうち前記はんだが配置された領域の周囲における全周に亘って、前記溝および前記微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の複合成形体。
  11. 導電性金属材料よりなる基材（２１）と、前記基材の表面（２１ａ）上に形成された金属薄膜（２２）と、を有する構成とされたリードフレーム（２）と、
    前記金属薄膜の表面（２２ａ）にはんだ（５）を介して接合させられたＩＣチップ（３）と、
    前記ＩＣチップを被覆するように、かつ、前記金属薄膜の表面に接触するように設けられたモールド樹脂（４）と、を有する半導体装置であって、
    前記金属薄膜は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なくとも一つを主成分とする材料で構成されており、
    前記金属薄膜の表面のうち前記モールド樹脂と接触する部分および前記金属薄膜の表面のうち前記はんだが配置された領域の周囲における少なくとも一部において、レーザービームが照射されたことによって形成された、幅が５〜３００μｍの溝（２２ｂ、２２ｄ）が設けられると共に、前記溝の周囲には、複数の凸部（２２ｃａ）が形成され、前記複数の凸部の平均高さが１〜５００ｎｍ、前記複数の凸部の平均幅が１〜３００ｎｍ、前記複数の凸部間の平均間隔が１〜３００ｎｍのサイズである微細凹凸（２２ｃ）が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  12. 前記金属薄膜の表面のうち前記はんだが配置された領域の周囲における全周に亘って、前記溝および前記微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
  13. 前記金属薄膜の表面における前記直線を複数とし、該複数の前記直線の各直線で構成される照射範囲が接して形成されるように前記レーザービームを照射していくことで前記溝を形成することを特徴とする請求項２または３に記載の金属部材の表面加工方法。
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