JP2019106480A - Metal member and semiconductor element using metal member, resin-metal composite, semiconductor device, different kind metal composite, and manufacturing method for metal member - Google Patents
Metal member and semiconductor element using metal member, resin-metal composite, semiconductor device, different kind metal composite, and manufacturing method for metal member Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019106480A JP2019106480A JP2017238832A JP2017238832A JP2019106480A JP 2019106480 A JP2019106480 A JP 2019106480A JP 2017238832 A JP2017238832 A JP 2017238832A JP 2017238832 A JP2017238832 A JP 2017238832A JP 2019106480 A JP2019106480 A JP 2019106480A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- metal member
- metal material
- corrosion
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Abstract
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 relates to a metal member on the surface of which a roughened portion having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order is formed, a semiconductor element using the metal member, a resin metal composite, a semiconductor device, and a dissimilar metal composite And a method of 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 provide the metal member with functions such as corrosion resistance, wear resistance and adhesion with other members, the surface of the metal member is formed by CVD (abbreviation of Chemical Vapor Deposition), vapor deposition, coating or the like on the surface of the metal member. Methods for forming functional thin films are 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 technique additionally requires a functional thin film material in addition to the metal member, and in the case of partially forming a functional thin film, a separate mask is also required, which complicates the process. Therefore, the metal member in which the functional thin film is formed by such a method, the composite using the metal member, and the like become 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。 Then, formation of the functional thin film by laser irradiation is proposed as a method which does not require the material and mask of a functional thin film separately. Specifically, laser irradiation is performed on a member provided with a metal member or a metal thin film such as plating to evaporate the metal material of the portion irradiated with the laser and reattach the evaporated metal material to the surface of the metal member. Solidify to form a functional thin film. Therefore, it is not necessary to separately prepare a material for the functional thin film and a mask, and a metal member having the functional thin film can be formed at a lower cost than conventional.
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。 As a thing provided with the metal member which has a functional thin film formed by such laser irradiation, the semiconductor device of patent document 1 is mentioned, for example. The semiconductor device described in Patent Document 1 includes a metal lead frame, an IC chip mounted on an island that is a part of the lead frame, and a mold resin that covers these. This lead frame corresponds to a metal member having a functional thin film, and is formed of an oxide or the like of a material constituting the metal member by laser irradiation, and the functional thin film having a concavo-convex microstructure has a mold of its surface It is formed in the part used as an interface with resin. As a result, the lead frame is formed on the surface with a shape that causes an anchor effect by the mold resin entering, and adhesion with the mold resin, that is, adhesion with other members is improved.
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 by the laser irradiation has a concavo-convex fine structure, it improves adhesion with other members but has a structure with insufficient wear resistance and corrosion resistance. Specifically, the convex portion of the functional thin film is a shape that is easily broken or scraped and hard to obtain wear resistance. Moreover, this convex part may become a cause of surface contamination of the said metallic member, when a part of the functional thin film scraped off to the other site | part of the metallic member in which the said functional thin film was formed adheres again. On the other hand, when the functional thin film is formed of a metal oxide, although the corrosion resistance of the metal member is improved, the concave portion of the functional thin film has a possibility of becoming a starting point of corrosion because the film thickness is thin.
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。 In addition, the metal member in which the functional thin film was formed is not restricted to said example, The resin metal joined body which joined the said metal member and the resin member, the dissimilar metal joining which joined the said metal member and the other metal member It can be applied to the body etc. Even in such a case, the same problem as described above is concerned.
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 provides a metal member having wear resistance and corrosion resistance, a semiconductor element using the metal member, a resin-metal composite, a semiconductor device, and a dissimilar metal composite. And it aims at providing a manufacturing method of the metal member concerned.
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)とを備える層状の膜とされている。 In order to achieve the above object, the metal member according to claim 1 is a metal member comprising a metal material (10) having one surface (10a), and on one surface, on the nanometer order or micrometer order And a plurality of roughened portions (12) each having the concavo-convex shape are formed, the rough portion being a region surrounding the roughened portion in one surface when viewed from the normal direction to the one surface. And the surface (12a, 13a) of the roughening portion is covered with a metal thin film (14) comprising an oxide or nitride of the metal material, and the metal thin film is made of a metal material A layered film is provided including an oxide layer (141) mainly composed of an oxide and a non-oxidized layer (142) mainly composed of a metal material or a nitride of a metal material.
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 in which a roughened portion having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order, a roughened adjacent portion adjacent thereto and a metal thin film covering these surfaces are formed on a metal material having one surface It becomes. The metal thin film is a layered film including an oxide layer containing an oxide of a metal material as a main component and a non-oxidation layer containing the metal material or a nitride of the metal material as a main component. It is a shape that is less likely to be scraped and that a partially thin recess is less likely to occur. Therefore, the metal member is provided 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)とを備える層状の金属薄膜(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。 The method of manufacturing a metal member according to claim 11 is a method of manufacturing a metal member provided on a metal material (10) having one surface (10a), which is prepared by preparing a metal material and laser irradiation. When forming a plurality of roughened portions (12) having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order on at least a part of one side to form a corrosion suppression portion (110), and when forming the roughened portion By solidifying part of the evaporated metal material on the surface of the roughened adjacent portion (13) and the roughened portion, which is a region surrounding the roughened portion on one side, as viewed from the normal direction to one side, A layered metal thin film (14) comprising an oxide layer (141) mainly composed of an oxide of a metal material and a non-oxide layer (142) mainly composed of a metal material or a nitride of a metal material while covering Form And, equipped with a. Then, in forming by laser irradiation roughened portion performs N 2, Ar, at least one of CO 2 under low oxygen atmosphere mainly.
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。 Thereby, it is possible to manufacture a metal member in which a metal thin film which is a functional thin film is formed on one surface by laser irradiation, without using an additional material other than the metal material constituting the metal member. In addition, 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 the metal material as a main component, and a metal material or metal. A metal thin film formed of a non-oxidized layer mainly composed of a nitride of a material is formed. Therefore, it becomes a layered metal thin film in which an oxide layer and a non-oxide layer are alternately laminated, and a metal member having abrasion 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。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each said means shows an example of the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned 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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as 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
The semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. The semiconductor device of the present embodiment is mounted, for example, on a vehicle such as a car 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 make the arrangement of the mold resin adjacent parts 211 and 223 described later intelligible, the boundary between the mold resin adjacent parts 211 and 223 and the other parts is shown by a broken line for convenience and can be seen in plan view. The IC chip 30 and the wiring member 40 which are eliminated are omitted. In FIG. 4, in order to make the configuration easy to understand, the boundary between the roughening portion 12 and the roughening adjacent portion 13 described later is indicated by a broken line for convenience.
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 metal member 1 and includes a lead frame 20 having an island portion 21 and a lead portion 22, an IC chip 30, a wiring member 40, and a part of them. And a mold resin 50 covering the above.
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 this embodiment, for example, a metal member 1 having corrosion resistance to a corrosive environment such as sulfuric acid or nitric acid caused by SO x or NO x is adopted as the lead frame 20. The semiconductor device of this embodiment has an arbitrary configuration except for the point of including such a metal member 1. Therefore, in the present embodiment, the metal member 1 and the lead frame 20 using the same will be mainly described, and the other components will be briefly described.
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。 The metal member 1 is mainly composed of the metal material 10 having the one surface 10a as shown in FIG. 3 or FIG. 5, and at least a part of the one surface 10a, that is, a corrosion suppression in which a portion to suppress corrosion is covered with the metal thin film 14 It is considered as part 11.
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, a part of the surface 10a of the metal member 1 is the corrosion suppressing portion 11, but the entire surface of the surface 10a may be the corrosion suppressing portion 11, or the surface other than the surface 10a One part or all part may be made into the corrosion control part 11.
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 metal material 10 is made of, for example, a pure metal made of Cu, Fe or Al, or an alloy containing at least one of Cu, Fe, Al, Ni, Au, Pd, Ag and Sn as a main component. It is considered to be an alloy containing Ni as a main component.
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。 In addition, the "main component" here means the component in which the volume ratio in the whole of the metal material 10 occupies 50 vol% or more.
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 corrosion suppression part 11 is an area | region covered with the metal thin film 14 among the one surfaces 10a of the metal material 10, as shown in FIG. 3 or FIG. The corrosion suppression part 11 is comprised by the roughening adjacent part 13 which is an area | region which surrounds several roughening parts 12 and several roughening parts 12, as shown in FIG.
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 portion 12 is a region having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order, and is formed by laser irradiation. As shown in FIG. 3, the roughening portions 12 are separated from each other by a predetermined distance, for example, as viewed in the normal direction (hereinafter referred to as "one-plane normal direction") with respect to the surface 10a on which the roughening portion 12 is formed It is arranged.
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 roughening portion 12 has a recess 121 which is a portion recessed to the metal member 1 side from the one surface 10 a and a protrusion 122 which is a portion protruding from the one surface 10 a to the opposite side of the recess 121. It consists of The recess 121 has a depth in the range of 0.1 to 50 μm in the direction normal to one surface between the flat surface of the surface 10 a and the bottom 121 a of the recess 121. The height of the convex portion 122, that is, the distance in the one surface normal direction between the plane formed by the one surface 10a and the most projecting portion of the convex portion 122 is arbitrary. In addition, the "bottom part 121a" here means the site | part recessed among the recessed parts 121 at the metal member 1 side.
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 adjacent portion 13 is a region different from the roughened portion 12 in the corrosion suppression portion 11, that is, a region surrounding the periphery of the plurality of roughened portions 12 as viewed in the normal direction of one surface. It is.
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。 The metal thin film 14 is a layered film including an oxide layer 141 mainly composed of an oxide of the metal material 10 and a non-oxide layer 142 as shown in FIG. 5, and the oxide layer 141 improves the corrosion resistance. Play a role.
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 non-oxidized layer 142 may be configured to have other than the oxide of the metal material 10 as a main component, for example, to have the metal material 10 or a nitride thereof as a main component, It is also good.
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 thin film 14 has a structure in which the oxide layer 141 and the non-oxide layer 142 are alternately and repeatedly laminated, and in the present embodiment, two oxide layers 141 and two non-oxide layers 142 are formed. Prepare. The outermost surface of the metal thin film 14 is an oxide layer 141. The film thickness of the metal thin film 14 in the direction normal to the surface of the roughened portion 12 or the roughened adjacent portion 13 on which the metal thin film 14 is formed is, for example, in the range of 5 nm to 5 μm.
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。 Note that the term "main component" as used herein refers to a component in which the volume ratio of the whole of the oxide layer 141 or the non-oxide layer 142 accounts for 50 vol% or more. Further, the steps of forming the roughening portion 12 and the metal thin film 14, the arrangement of the roughening portion 12 and the roughening adjacent portion 13, and the like will be described in detail later.
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 lead frame 20 described below is configured by the metal member 1 having such a structure.
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 is provided with an island portion 21 and a lead portion 22 as shown in FIG. The lead frame 20 is configured to include an island portion 21 and a lead portion 22 by, for example, pressing the metal member 1 formed into a plate-like metal plate.
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 island portion 21 has one surface 21 a and the other surface 21 b in a relationship of front and back. An IC chip 30 is mounted on the one surface 21 a via a bonding material such as solder (not shown). One surface 21 a of the island portion 21 is covered with a mold resin 50. In the present embodiment, the other surface 21 b of the island portion 21 is exposed from the mold resin 50 as shown in FIG. 1 or 2.
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。 As shown in FIG. 1, the lead portion 22 is electrically connected to the IC chip 30 mounted on the island portion 21 via the wiring member 40. As shown in FIG. 1, the lead portion 22 is configured by an inner lead 221 which is a portion covered by the mold resin 50 and an outer lead 222 which is a portion exposed from the mold resin 50.
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 above-described corrosion suppressing portion 11 is formed on the other surface 21 b of the island portion 21 and a part of the lead portion 22. Specifically, as shown in FIG. 2, the corrosion suppressing portion 11 is a mold resin adjacent portion 211 or 223 which is a predetermined region adjacent to the boundary portion with the mold resin 50 among at least the other surface 21 b and the outer lead 222. It is formed in the whole area of
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 the corrosion resistance, the corrosion suppressing portion 11 may be formed on part or all of the surface of the island portion 21 other than the other surface 21 b and the surface of the inner lead 221. More preferably, it is formed on at least a part of the interface with This is because, even if corrosion occurs at the boundary between the mold resin 50 and the other surface 21 b of the island portion 21 or the outer lead 222, the corrosion suppression portion 11 is formed at the interface with the mold resin 50. This is also because the progress of corrosion and the exfoliation due to this are suppressed. Further, the area of the mold resin adjacent portions 211 and 223 is arbitrary. Furthermore, although the semiconductor device of this embodiment is shown about the example made into SOP (abbreviation for Small Outline Package) in FIG. 2, it is not restricted to this, Other packages, such as QFP (abbreviation for Quad Flat Package) It may be structured.
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 corrosion suppressing portion 11 in the entire region of the mold resin adjacent portions 211 and 223, the occurrence of corrosion at the relevant portion is suppressed. As a result, corrosion occurs in a portion of the lead frame 20 covered by the mold resin 50, particularly at the boundary with the mold resin 50, and this corrosion is prevented from proceeding to the inside of the mold resin 50. Further, peeling of the mold resin 50 from the lead frame 20 is also suppressed with the corrosion of the metal material 10 constituting the metal member 1 as a starting point.
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 IC chip 30 is, for example, a semiconductor element such as a MOS transistor or an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and the like, and is manufactured by a normal semiconductor process or the like. The IC chip 30 has, for example, a rectangular plate shape, and an electrode pad (not shown) is formed on the surface on the opposite side of the island portion 21. As shown in FIG. It is connected to 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 the present embodiment, the wiring member 40 is a wire made of a conductive material such as Au or Al, for example, and is electrically connected to the IC chip 30 and the lead portion 22 by wire bonding.
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 mold resin 50 is made of, for example, an epoxy resin, PPS (polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate), nylon, urethane, silicone, LCP (liquid crystal polymer) or the like, and is formed by transfer molding or the like. As shown in FIG. 1, the mold resin 50 covers the one surface 21 a side of the island portion 21, the IC chip 30, the wiring member 40, and a part of the lead portion 22.
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 the present 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 of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described. However, in the semiconductor device of the present embodiment, an arbitrary method of manufacturing a semiconductor device is adopted except that the corrosion suppressing portion 11 is formed on the metal member 1, that is, the lead frame 20. Therefore, first, the entire process including the process of forming the corrosion suppression unit 11 will be briefly described, and then the process of forming the corrosion suppression unit 11 will be described in detail.
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 metal material 10 such as Cu is prepared, and the metal plate is formed into a shape of the lead frame 20 having the island portion 21 and the lead portion 22 by press processing or the like. Then, the corrosion suppressing portion 11 is formed by laser irradiation on a portion that will become a part of the other surface 21 b and the lead portion 22 later exposed from the mold resin 50 in the molded metal plate, that is, a portion to prevent corrosion. As a result, the lead frame 20 including the corrosion suppression unit 11 is formed.
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, the IC chip 30 is prepared, and the IC chip 30 is mounted on one surface 21 a of the island portion 21 using a bonding material such as solder. Then, the electrode pads and the like formed on the surface of the IC chip 30 on the opposite side to the island portion 21 and the lead portion 22 are connected to the IC chip 30 and the lead portion 22 through a wire such as Au by wire bonding. Connect electrically.
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 provided with a cavity is prepared, and the lead frame 20 on which the IC chip 30 is mounted and wire bonded is set in the mold. Thereafter, for example, an epoxy resin which is a material of the mold resin 50 is poured into the cavity of the mold, and is heated and cured to form the mold resin 50. Then, by releasing the work in the mold from the mold, the semiconductor device of this embodiment can be obtained.
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, the specific formation process of the corrosion suppression part 11 is demonstrated with reference to FIG. In addition, although the corrosion suppression part 11 is formed after shaping | molding the metal material 10 in the shape of the lead frame 20 in fact, in order to make a process intelligible, the corrosion suppression part 11 is made to the metal material 10 for convenience here. An example of formation will be described.
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 formation process of the corrosion suppression portion 11 mainly includes a formation step of the roughened portion 12 by laser irradiation and a formation step of the metal thin film 14 after the laser irradiation. Specifically, the step of forming the roughened portion 12 is performed by melting and evaporating a part of the metal material 10 by laser irradiation. The step of forming the metal thin film 14 is performed by causing the metal material 10 evaporated by the laser irradiation to partially adhere to the roughened portion 12 and the roughened adjacent portion 13 so as to be solidified.
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。 The process of melting and evaporation by laser irradiation and the process of redeposition and solidification of a part of the metal material 10 evaporated by laser irradiation are instantaneously and continuously performed in this order. However, here, in order to make the formation process of the corrosion suppression part 11 intelligible, it divides into above-mentioned two processes for convenience, and demonstrates.
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 material 10 having one surface 10a, for example, a metal plate made of Ni is prepared. Then, as a step of melting and evaporating a part of the metal material 10 by laser irradiation, as shown in FIG. 6A, the metal material 10 is irradiated with a pulsed laser beam at a predetermined position. Then, as shown in FIG. 6B, the portion of the laser irradiation region R irradiated with the laser beam is melted and a portion thereof is evaporated.
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, when the metal member 1 is irradiated with a laser beam, a part thereof evaporates in the laser irradiation region R of the surface 10a, and the rest is melted. The pulsed laser beam is adjusted, for example, to have an energy density of 100 J / cm 2 or less, a pulse width of 1 μsec or less, and a wavelength of 200 nm to 11 μm. For example, the energy density is 50 J / cm 2 , the pulse width is 200 nanoseconds, the wavelength is 1064 nm, the laser irradiation area R is adjusted to a diameter of 100 μm, and the Ni is irradiated with the laser beam.
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 laser beam 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 nanosecond order, though it depends on the pulse width, that is, the peak intensity. Is preferred. If the energy density of the pulsed laser beam is too low, for example, about 0.1 J / cm 2 , the metal member 1 does not sufficiently melt and evaporate, so that the roughened portion 12 is difficult to form. On the other hand, although the roughened portion 12 and the metal thin film 14 can be formed even when the energy density of the pulsed laser beam is larger than 100 J / cm 2 , if the metal member 1 is melted or evaporated too much and is scattered to another region , Because splashes can be a source of contamination.
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。 The laser is not particularly limited, but for example, a YAG laser or a CO 2 laser 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。 The 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. According to the experimental results of the present inventors, it is preferable that the oxygen concentration at least under the low oxygen atmosphere be 1.0% or less. By performing laser irradiation in a low oxygen atmosphere having an oxygen concentration of at least 1.0% or less, the metal thin film 14 described later has a layered configuration in which the oxide layers 141 and the non-oxide layers 142 are alternately stacked. It is because it becomes a film having corrosion resistance. Although the influence of the oxygen concentration on the shape of the metal thin film 14 is unknown at present, it is considered that the metal thin film 14 can be formed into a layer by making the energy of some evaporated metal materials 10 less likely to be lost by oxidation. .
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。 In addition, it is sufficient that a narrow space including a region where at least laser irradiation is performed and a part of the evaporated metal material 10 scatters and reattaches is set to a low oxygen atmosphere. Therefore, the low oxygen atmosphere may be created by filling the entire space including the narrow space, for example, the entire space in the laser irradiation apparatus with the above gas, or blowing the above gas into the narrow space. May be produced by
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 process of redeposition and solidification of a part of the metal material 10 evaporated by the laser irradiation, as shown in FIG. 6C, the rough part of the evaporated metal material 10 is formed by the laser irradiation. It is made to adhere again to the surface of the plating portion 12 and its surrounding, and this is solidified (solidified). Thereby, as shown in FIG. 6C, a part 15 of the metal thin film 14 is formed.
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 metal material 10 has a temperature (° C.) lower than the melting point (° C.) of the metal material 10 constituting the metal material 10 and higher than room temperature, for example, 1/3 to 2 / to the melting point (° C.) It is preferable to be in a state of being heated to a temperature (° C.) of 3. Specifically, in the case where Ni is a main component, the metal material 10 is in the range of 485 to 970 ° C., which is a temperature of 1/3 to 2/3 of the melting point 1455 ° C., and in the case where Al is a main component. It is preferable to heat in the range of 220-440 degreeC which is the temperature of 1/3-2/3 of melting | fusing point 660 degreeC. As a result, the metal thin film 14 has a layer-like dense structure, is easy to obtain a uniform or nearly uniform film thickness, and becomes a film having corrosion resistance and wear resistance.
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 reattachment and solidification of the metal material 10, the metal thin film 14 can be obtained without heating the metal material 10, but it is more densely structured in a more layered structure by heating the metal material 10 as described above. 14 is preferable because it is easy to obtain. Although the reason why the layered metal thin film 14 is formed is unclear at present, from the experimental results of the present inventors, a sudden energy loss between redeposition and solidification of some evaporated metal material 10 is It is presumed that suppression is a necessary condition for forming a layered dense film. It is considered that the reason why heating is preferable is that preheating of the metal material 10 reduces energy loss when some of the evaporated metal material 10 reattaches.
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。 Here, “layered” does not have a porous shape as in the functional thin film described in Patent Document 1, but has a shape in which an oxidized layer 141 and a non-oxidized layer 142 with few local irregularities are laminated. Means Further, "uniform or nearly uniform" as used herein means that there are few local irregularities and that there is almost no part where the metal thin film 14 is extremely thin.
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。 In addition, after the metal material 10 which has been evaporated is diffused in a low oxygen atmosphere, a part of the metal material 10 is oxidized and redeposited on the roughened portion 12 and the roughened adjacent portion 13 so that the oxidized layer 141 is solidified. Form The remaining unoxidized portion of the evaporated part of the metal material 10 adheres again to the roughened portion 12 and the roughened adjacent portion 13 to form a non-oxidized layer 142 by solidification. It is expected that a difference in energy occurs between the oxidized part and the non-oxidized part of the evaporated part of the metal material 10, causing a time difference until redeposition. Therefore, it is considered that the metal thin film 14 has a structure in which the oxide layer 141 and the non-oxide layer 142 are stacked.
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 described in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the laser is changed at a predetermined interval from the roughened portion 12 formed immediately before and the laser is The beam is irradiated to melt and evaporate a part of the metal material 10 of the previous and another parts.
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), in the same procedure as described in FIG. 6 (c), a part of the evaporated metal material 10 is redeposited and solidified. Then, as shown in FIG. 6 (e), evaporation and reattachment and solidification occur by forming another roughened portion 12 on the portion 15 of the redeposited and solidified metal thin film 14. Thus, a portion 15 of the metal thin film 14 formed by the above process is stacked. Hereinafter, by changing the laser irradiation area, by repeating the procedure described in FIGS. 6 (d) and 6 (e), the portion of the one surface 10a of the metal material 10 where corrosion is to be suppressed is corroded with the metal thin film 14 formed. It becomes the suppression part 11.
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。 The metal member 1 provided with the corrosion suppression part 11 is obtained by the above process.
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。 According to the experimental results of the present inventors, a part of the metal material 10 evaporated when forming the roughened portion 12 does not adhere to the roughened portion 12 very much, and the roughened portion It reattaches to a part of the roughened adjacent part 13 surrounding the part 12 and the other roughened part 12 and solidifies. That is, by forming a plurality of roughening portions 12, the oxide layer 141 and the non-oxide layer 142 that constitute the metal thin film 14 are alternately and repeatedly laminated.
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, in the metal thin film 14, a plurality of corrosion-resistant oxide layers 141 are stacked via the non-oxide layer 142. Therefore, even if the metal thin film 14 progresses corrosion beyond what is disposed on the outermost layer among the oxide layers 141, another oxide layer 141 prevents the progress of the corrosion. Therefore, the metal thin film 14 is a film having high corrosion resistance as compared to a conventional porous film such as the functional thin film described in Patent Document 1.
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 having confirmed the structure of the metal thin film 14 formed in the metal member 1 is demonstrated with reference to FIG. 7A-FIG. 7C. In FIG. 7A-FIG. 7C, it is a result of having observed by TEM-EELS which combined TEM (transmission electron microscope) and EELS (electron energy loss spectroscopy) about the cross section of the part in which the metal thin film 14 was formed among the metallic members 1. Is shown.
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 thin film 14 has a configuration in which a white layer and a black layer are alternately and repeatedly laminated on the underlying metal material 10. When the composition was confirmed by enlarging a part of the metal thin film 14, the metal thin film 14 is formed with a layer containing a large amount of nitrogen shown in white at the interface with the metal member 1, as shown in FIG. 7B. . Then, as shown in FIG. 7B, in the metal thin film 14, a white layer and a black layer containing less nitrogen are repeatedly laminated in this order from the metal material 10 side to the opposite side of the metal material 10, and the outermost surface is black. It is considered to be a layer. As shown in FIG. 7C, in the metal thin film 14, a white layer containing a large amount of oxygen is formed on the outermost surface, and a black layer containing a small amount of oxygen is formed thereunder, and these are alternately stacked. Combining these results, the metal thin film 14 is configured such that the non-oxidized layer 142 and the oxide layer 141 are repeatedly laminated in this order in order from the metal material 10 side, and the outermost surface is the oxide layer 141 That was confirmed.
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 portion 12 in the corrosion suppression portion 11, that is, the interval of laser irradiation will be described with reference to FIG.
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 taken as the X direction, and the direction orthogonal to the X direction is taken as the Y direction on the plane of the drawing sheet of FIG. The laser beam is sequentially irradiated to a part of the metal material 10 by moving 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 set to, for example, several tens of μm, and a plurality of points are provided such that the interval between the centers of adjacent spot diameters (hereinafter referred to as “laser irradiation interval”) becomes a predetermined range. Laser irradiation. The laser irradiation interval is preferably in the range of 0 to 20 times the spot diameter. This is because the metal thin film 14 continuously covers the adjacent roughened portions 12 without gaps. For example, when the spot diameter is φ60 μm, the laser irradiation interval is preferably in the range of 0 to 1200 μm. In other words, when viewed from the normal direction of one surface, in the roughened portion 12, the distance between the centers of the diameters of the roughened portion 12 and the adjacent roughened portion 12, ie, the distance between the spots It is preferable to be in the range of 0 to 20 times the diameter.
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。 In addition, since it is sufficient to move the metal material 10 relative to the laser light source for irradiating the laser beam when irradiating the laser beam, one of the laser light source or the metal material 10 is fixed and the other is moved. Good. In addition, the laser irradiation interval is adjusted by appropriately setting, for example, the operation speed of the laser light source, the moving speed of the stage on which the metal material 10 is mounted, the pulse repetition frequency, and the like. Furthermore, although the laser irradiation interval is illustrated in FIG. 3 as an example in which the X direction and the Y direction are the same, the present invention is not limited thereto, and the X direction and the Y direction may be different. May be That is, the roughening unit 12 is not limited to the arrangement example shown in FIG. 3, and the arrangement may be changed as appropriate.
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 metal member 1 in which the corrosion suppressing portion 11 is formed is adopted as the lead frame 20, corrosion resistance is imparted, and peeling of the mold resin 50 caused by corrosion and corrosion is suppressed. It becomes a semiconductor device. Further, in the semiconductor device of the present embodiment, when the corrosion suppressing portion 11 is formed at the interface with the mold resin 50 in the lead frame 20, the anchor effect by the roughened portion 12 having the concavo-convex shape makes the semiconductor device with the mold resin 50. Adhesiveness is secured. Furthermore, since the outermost surface of the region in which the corrosion suppression portion 11 is formed is covered with the layered metal thin film 14, it is hard to cause breakage or scraping, and wear resistance is secured.
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。 Further, since the corrosion suppression portion 11 is formed by irradiating the metal material 10 with a laser, a metal including the corrosion suppression portion 11 which performs a function such as corrosion resistance without separately using a material other than the metal material 10 or a mask. The member 1 can be formed. And a semiconductor device with corrosion resistance can be manufactured by using metal member 1 provided with corrosion control part 11 formed by such a method.
(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
The semiconductor device of the second embodiment will be described with reference to FIG. 8 and FIG. Although the cross section is not shown in FIG. 8, the corrosion suppressing portion 11 is hatched to make it easy to understand the arrangement of the corrosion suppressing portion 11 described later. Although in FIG. 9 the corrosion suppressing portion 11 is simplified and its thickness is exaggerated for simplicity of the configuration, the structure of the corrosion suppressing portion 11 is the same as that of the first embodiment.
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 the present embodiment includes an IC chip 30 and an electrode pad 31 formed on one surface 30 a of the IC chip 30. The semiconductor device of this embodiment is an example in which the metal member 1 of the first embodiment is applied as the electrode pad 31. The semiconductor device of the present embodiment is the same as an IC chip formed by a normal semiconductor process except that the semiconductor device of the present embodiment is provided with the electrode pad 31 formed of the metal member 1. The pad 31 will be mainly described.
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 electrode pad 31 is mainly made of the metal material 10, and in the present embodiment, it is a metal having one of Ni, Al, Cu, etc. as a main component or an alloy thereof. The electrode pad 31 is formed on one surface 30 a of the IC chip 30 by electrolytic plating or the like, and as shown in FIG. 8, the wiring member 40 is connected to the surface 31 a which is the opposite surface of the IC chip 30. In the electrode pad 31, the corrosion suppressing portion 11 is formed in a portion of the surface 31 a to which the wiring member 40 is not connected. Therefore, from the viewpoint of bonding property and formation of the corrosion suppressing portion 11, the electrode pad 31 has good bonding property with the wiring member 40 made of, for example, Cu, Al or an alloy thereof, and is made of a metal that oxidizes or nitrides. Is preferred.
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 wiring member 40 is, for example, a wire made of Au or the like, a connector, or a conductive adhesive made of solder, Ag paste or the like, but in the present embodiment, it is a wire as shown in FIG.
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 corrosion suppression part 11 is formed by laser irradiation, for example, after the wiring member 40 is connected. The conditions and the like of the laser irradiation are the same as those of the above-described first embodiment, and thus the description thereof will be omitted in this embodiment.
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 the present embodiment, as shown in FIG. 8, the corrosion suppressing portion 11 is formed in part of a portion (hereinafter referred to as “non-connecting region”) of the surface 31 a of the electrode pad 31 to which the wiring member 40 is not connected. However, the corrosion suppression portion 11 may be formed in the entire non-connection area. In other words, the corrosion suppressing portion 11 is formed so as to partially or entirely surround the wiring member 40 when viewed in the normal direction to the surface 10 a of the metal material 10.
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。 Even if there is a region (hereinafter referred to as a “non-laser region”) where the laser irradiation can not be performed because the wiring member 40 itself becomes an obstacle in the non-connection region of the surface 31a, the non-laser region It is also possible to form a metal thin film 14 on the Specifically, as described in the description of the step of forming the corrosion suppressing portion 11 in the first embodiment, the metal thin film 14 is a roughened adjacent portion 13 around the roughened portion 12 formed by laser irradiation. That is, it is also formed in the area where the laser irradiation is not performed. Therefore, even if the non-laser area exists, the metal thin film 14 is formed also in the non-laser area by performing laser irradiation on the surrounding area.
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 the present embodiment, the wiring member 40 connected to the electrode pad 31 is a semiconductor element in which the peeling by the corrosion of the electrode pad 31 is suppressed.
(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
The semiconductor device of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. Although the cross section is not shown in FIG. 10, the corrosion suppressing portion 11 is hatched in order to make the arrangement of the corrosion suppressing portion 11 easy to understand. Although FIG. 11 illustrates the corrosion suppressing portion 11 in a simplified manner and exaggerates the thickness as in FIG. 9, the configuration is the same as that of the first embodiment.
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 the present embodiment includes an IC chip 30 and an electrode pad 32 formed on one surface 30 a of the IC chip 30. The electrode pad 32 is composed of a first member 321 joined to the wiring member 40, and a second member 322 surrounding the first member 321 and having the corrosion suppressing portion 11 formed on one surface 322a thereof. The semiconductor device of the present embodiment is different from the second embodiment in that the metal member 1 is applied as the second member 322. In the present embodiment, this difference is mainly described.
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 first member 321 is connected to a wiring member 40 made of, for example, Cu, Al, Au or an alloy thereof as shown in FIG. The first member 321 is made of, for example, a metal material having a good bonding property with the wiring member 40 such as Cu, Al, Ni, Au or an alloy thereof, and is formed by an electrolytic plating method or the like.
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。 In the first member 321, as shown in FIG. 10 or FIG. 11, the metal thin film 14 is formed on a part of the surface 321a which is the opposite surface of the IC chip 30 to which the wiring member 40 is not connected. There is. In the portion of the metal thin film 14 covering the first member 321, when forming the corrosion suppressing portion 11 in the second member 322, part of the material of the second member 322 evaporated by laser irradiation is one surface 321a of the first member 321 It is formed by reattaching to and coagulating.
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 second member 322 is mainly made of the metal material 10, and in the present embodiment, is an alloy containing, for example, at least one of Cu, Fe, and Al as a main component, and is formed by an electrolytic plating method or the like. The second member 322 is a member not used for bonding with the wiring member 40, and has a frame shape surrounding the first member 321 when viewed from the normal direction to the one surface 30a of the IC chip 30. In the second member 322, as shown in FIG. 10 or FIG. 11, the corrosion suppression portion 11 is formed by laser irradiation on one surface 322a which is the opposite surface of the IC chip 30 as in the second embodiment. .
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 corrosion suppression part 11 is formed in the whole surface of the one surface 322a of the 2nd member 322 in FIG. 10, it should just be formed in at least one part.
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 effect as the semiconductor device of the second embodiment can be obtained. In addition, since the first member 321 which is a bonding member used for bonding with the wiring member 40 is not subjected to laser irradiation, a semiconductor provided with the electrode pad 32 with high corrosion resistance while suppressing damage to the bonding member by laser irradiation. It becomes an element.
(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
The metal member of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Although the cross section is not shown in FIG. 12A, the corrosion suppressing portion 11 is hatched in order to make the arrangement of the corrosion suppressing portion 11 easy to understand. In FIG.12 (b), in order to make a structure intelligible, while simplifying the corrosion suppression part 11, the thing which exaggerated the thickness is shown.
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 the metal parts of the injector nozzle used for a part of fuel injection valve in vehicles, such as a car, for example.
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。 As shown in FIG. 12A or 12 B, the metal member of the present embodiment is a cylindrical body 60 having a substantially cylindrical shape, and includes a through hole 61 and an injection port 62.
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 cylindrical body 60 is mainly made of the metal material 10, and in the present embodiment, it is an alloy containing, for example, at least one of Cu, Fe, and Al as a main component. Of the outer wall surface 60a of the cylindrical body 60, the tip surface 60b which is the surface on the side of the injection port 62, and the inner wall surface 60c of the through hole 61, a portion adjacent to the tip surface 60b is shown in FIG. The corrosion suppressing portion 11 is formed.
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。 12A, the corrosion suppressing portion 11 is formed on the entire surface of the outer wall surface 60a and the tip end surface 60b, but the corrosion suppressing portion 11 is formed only on a portion where corrosion is to be suppressed, that is, only a part. It may be
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 the conventional injector nozzle in which a thin film having corrosion resistance is formed on the surface by the conventional method of forming a functional thin film, the metal member of this embodiment separately uses a thin film material other than the metal material 10, a mask, etc. Because it is not necessary, it can be manufactured inexpensively. Further, since the corrosion suppressing portion 11 is formed by laser irradiation, it can be formed on a part of the inner wall surface 60c which is difficult to form by the conventional film forming method, and a part having corrosion resistance also on the inner wall surface 60c It becomes an injector nozzle provided.
(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
The heterometallic complex of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Although the cross section is not shown in FIG. 13A, the corrosion suppressing portion 11 is hatched in order to make the arrangement of the corrosion suppressing portion 11 easy to understand.
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。 In the dissimilar metal composite of the present embodiment, as shown in FIG. 13A, for example, a first metal member 70 mainly composed of Al and a second metal member 80 mainly composed of Fe are joined. Become.
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 first metal member 70 is mainly made of the metal material 10 and corresponds to the metal member 1 provided with the corrosion suppression portion 11. In the first metal member 70, the second metal adjacent portion 70c which is a region adjacent to the joint portion 70b joined to the second metal member 80 by welding or the like in the one surface 70a is used as the corrosion suppression portion 11.
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。 The dissimilar metal composite according to the present embodiment is, for example, after the first metal member 70 and the second metal member 80 are joined by welding, the corrosion suppression portion is formed on the first metal member 70 by laser irradiation as in the first embodiment. Manufactured by forming 11.
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。 In the dissimilar metal complex of the present embodiment, the progress of corrosion from the region of the first metal member 70 exposed from the second metal member 80 toward the bonding portion is suppressed. Further, in the dissimilar metal composite of the present embodiment, when the first metal member 70 and the second metal member 80 are joined by welding, a region in which the corrosion suppression portion 11 is formed in the welded portion produced by welding It is expected that the residual stress will be relaxed in This is because, when laser irradiation is performed on the alloy portion of the first metal member 70 and the second metal member 80 generated by welding in the second metal adjacent portion 70c, the alloy portion is melted again and solidified. And the residual stress is released.
(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)
In addition, the metal member shown to each above-mentioned embodiment, the composite_body | complex using the said metal member, etc. show an example of this invention, and are not limited to said each embodiment, A claim is claimed. Appropriate changes can be made within the range described in the above.
(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, the semiconductor device is described as an example of the resin-metal composite in which the metal member 1 having the corrosion suppressing portion 11 and the mold resin 50 as the resin member are joined. It goes without saying that the present invention may be applied to resin-metal composites.
(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 first embodiment, the example in which the semiconductor device has a so-called half mold type structure in which the other surface 21 b of the island portion 21 is exposed from the mold resin 50 has been described. However, a so-called full mold type structure in which the metal member 1 in which the corrosion suppression portion 11 is formed is a semiconductor device adopted as the lead frame 20 and all the island portions 21 are covered with the mold resin 50 It may be taken.
(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 metal member 1 mainly made of the metal material 10 is adopted as the lead frame 20 has been described. However, the lead frame 20 is not limited to such an example, and is mainly composed of dissimilar metal materials other than the metallic material 10, and a plated layer composed of the metallic material 10 is applied on the surface of the dissimilar metal material. May be
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 metal member 1, and after the dissimilar metal material is coated with the metal material 10 by electrolytic plating or the like, the corrosion suppression portion 11 is formed on the metal material 10 by laser irradiation. And a corrosion resistant lead frame 20 is obtained. Even if the lead frame 20 having such a configuration is employed, a semiconductor device having corrosion resistance can be obtained. In this case, the metal material 10 is, for example, an alloy containing one of Ni, Au, Pd, Ag, Sn, etc. as a main component.
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 of the embodiments other than the first embodiment, a different metal material other than the metal material 10 is mainly used, and a plating layer composed of the metal material 10 is applied to the surface of the different metal material. can do.
(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 fifth embodiment, although the example in which the corrosion suppression portion 11 is formed in the portion exposed from the second metal member 80 of the one surface 70a of the first metal member 70 has been described, the second metal of the one surface 70a It may be formed on at least a part of the interface with the member 80. In this case, in the dissimilar metal complex, after the corrosion suppressing portion 11 is formed in advance on the first metal member 70 by laser irradiation, a part of the corrosion suppressing portion 11 and the second metal member 80 form an interface. Manufactured by joining by caulking or the like.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 metal member 10 metal material 11 corrosion suppression part 12 roughening part 13 roughening adjacent part 14 metal thin film 141 oxide layer 142 non-oxide layer
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)とを備える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), comprising:
At least a part of the one surface is a corrosion suppressing portion (11) including a plurality of roughening portions (12) which are regions having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order,
The roughened portion and the roughened adjacent portion (13), which is a region surrounding the roughened portion in the one surface, when viewed from the normal direction to the one surface, the surface is the oxide or nitride of the metal material Covered by a thin metal film (14) comprising
The metal thin film is a layered film comprising an oxide layer (141) mainly composed of an oxide of the metal material and a non-oxidized layer (142) mainly composed of the metal material or a nitride of the metal material It is a metal member.
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;
And an IC chip (30),
The metal member is a plating layer which functions as an electrode pad (31, 322) formed on the IC chip,
The semiconductor element by which the wiring member (40) is connected to the part different from the said corrosion suppression part among the said metal members.
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 part of the metal member,
The corrosion suppressing portion is a resin which is an area exposed from at least a part of an interface of the metal member with the resin member and at least a part of the metal member from the resin member and is adjacent to the resin member. Resin-metal complex formed in the adjacent part.
ICチップ(30)と、
前記金属部材の一部と前記半導体素子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、前記半導体素子および前記ワイヤを覆うモールド樹脂(50)と、を備え、
前記金属部材は、前記半導体素子が搭載されるアイランド部(21)と、前記ワイヤを介して前記半導体素子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;
IC chip (30),
A wiring member (40) electrically connecting a part of the metal member and the semiconductor element;
A mold resin (50) covering a part of the metal member, the semiconductor element, and the wire;
The metal member is a lead frame (20) having an island portion (21) on which the semiconductor element is mounted, and a lead portion (22) electrically connected to the semiconductor element through the wire.
The corrosion suppression portion is a region of at least a part of an interface of the island portion or the lead portion with the mold resin, and a region of the island portion or the lead portion exposed from the mold resin, The semiconductor device currently formed in the mold resin adjacent part (211, 223) which is an area | region adjacent to 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前記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前記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;
And a second metal member (80) made of a metal material different from the first metal member as the first metal member (70).
The first metal member is joined to the second metal member,
The corrosion suppression portion is a region of at least a part of an interface of the first metal member with the second metal member and a region exposed from at least the second metal member of the first metal member. 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)とを備える層状の金属薄膜(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 of manufacturing a metal member comprising a metal material (10) having one surface (10a), comprising:
Providing the metal material;
Forming a plurality of roughened portions (12) having a concavo-convex shape of nanometer order or micrometer order on at least a part of the one surface by laser irradiation to form a corrosion suppression portion (110);
A roughened adjacent portion (13), which is a region surrounding the roughened portion in the one surface, when a part of the metal material evaporated when forming the roughened portion is viewed from the normal direction to the one surface, and By solidifying the surface of the roughened portion, these are covered, and an oxide layer (141) mainly composed of the oxide of the metal material, and the metal material or a nitride of the metal material mainly Forming a layered metal thin film (14) comprising a non-oxidized layer (142);
Wherein in the roughened portion is formed by laser irradiation, N 2, Ar, He, producing a metallic component carried out in a low oxygen atmosphere composed mainly of at least one of CO 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017238832A JP7154529B2 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Metal member, semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, dissimilar metal composite, and method for producing the metal member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017238832A JP7154529B2 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Metal member, semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, dissimilar metal composite, and method for producing the metal member |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019106480A true JP2019106480A (en) | 2019-06-27 |
JP7154529B2 JP7154529B2 (en) | 2022-10-18 |
Family
ID=67062027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017238832A Active JP7154529B2 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Metal member, semiconductor element, resin-metal composite, semiconductor device, dissimilar metal composite, and method for producing the metal member |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7154529B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023021893A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 株式会社デンソー | Joined body and manufacturing method for metal member used for same joined body |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63216352A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JP2002219587A (en) * | 2001-01-22 | 2002-08-06 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Producing method for metal micro projection and producing device therefor |
JP2016020001A (en) * | 2013-12-09 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | Metallic member, metallic member surface treatment method, semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and composite compact |
JP2016168598A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | オムロン株式会社 | Processing method, manufacturing method of junction structure, and junction structure |
JP2017188534A (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | Electronic device and method of manufacturing the same |
-
2017
- 2017-12-13 JP JP2017238832A patent/JP7154529B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63216352A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-08 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JP2002219587A (en) * | 2001-01-22 | 2002-08-06 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Producing method for metal micro projection and producing device therefor |
JP2016020001A (en) * | 2013-12-09 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | Metallic member, metallic member surface treatment method, semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and composite compact |
JP2016168598A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | オムロン株式会社 | Processing method, manufacturing method of junction structure, and junction structure |
JP2017188534A (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 株式会社デンソー | Electronic device and method of manufacturing the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023021893A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 株式会社デンソー | Joined body and manufacturing method for metal member used for same joined body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7154529B2 (en) | 2022-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5983700B2 (en) | Semiconductor device, method for manufacturing the same, and composite molded body | |
JP6578900B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US8147621B2 (en) | Method for producing a metal article intended for at least partially coating with a substance | |
JP2018080360A (en) | Metal member and composite body of metal member and resin member, and method for manufacturing them | |
US8313983B2 (en) | Fabrication method for resin-encapsulated semiconductor device | |
JP6468085B2 (en) | Substrate and manufacturing method thereof | |
JP2011096900A (en) | Electric conductor and printed wiring board, and method of manufacturing the electric conductor and the printed wiring board | |
JP6485397B2 (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
JPH11354705A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
TW201618627A (en) | Method for producing a soldered connection | |
JP2009176926A (en) | Through wiring substrate and manufacturing method thereof | |
WO2016084488A1 (en) | Dissimilar metal bonded structure, method for producing same and water-cooled power conversion element provided with same | |
JP2019106480A (en) | Metal member and semiconductor element using metal member, resin-metal composite, semiconductor device, different kind metal composite, and manufacturing method for metal member | |
WO2016092791A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP5004792B2 (en) | Cu-Mo substrate and manufacturing method thereof | |
CN107175404A (en) | Method for laser welding, the manufacture method of welded joint body, the manufacture method of the manufacture method of spark plug electrode and spark plug | |
WO2017188254A1 (en) | Power module substrate, power module, and method for manufacturing power module substrate | |
JP2009231559A (en) | Method of attaching resistor | |
DE102012110382A1 (en) | Substrate i.e. printed circuit board, for electrical circuits and/or modules, has stop structure extending up to level of adjacent exposed outer surface of metallization regions or surface of end layer projects above level | |
JP5381401B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
WO2023157795A1 (en) | Joint body, semiconductor device equipped with joint body, and joint body production method | |
WO2018030164A1 (en) | Dissimilar-metal bonding structure, bonding method therefor, and electrical-product production method | |
JP4122159B2 (en) | Manufacturing method of build-up board | |
JP2007305715A (en) | Manufacturing method for wiring board | |
JPH1140722A (en) | Manufacture of lead frame for semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220517 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220927 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7154529 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |