(57)【要約】【課題】凹凸形状および凹凸形状上に網目状の金属多孔層を有しつつ、押圧による折れや還元による凹凸形状の鈍化を抑制できる構造を備えた金属部材および当該金属部材と樹脂部材とが接合された複合体並びにそれらの製造方法を提供する。【解決手段】ミクロオーダーの凹凸形状の凹凸層１１と、凹凸層１１上に網目状に繋がっている複数の空孔１２ａを有し、空孔１２ａが金属多孔層１２の最表面まで複数箇所にわたって伸びるように形成されたナノオーダーの網目状の金属多孔層１２とを備える金属部材とする。また、当該金属部材と樹脂部材とが接合され、樹脂部材が凹凸層１１を埋めつつ、金属多孔層１２の空孔１２ａに流れ込んでいる複合体とする。これらの製造方法としては、融点１０００℃未満の低融点の金属材料もしくはその合金を基材とし、当該基材の表面に３００Ｊ／ｃｍ２未満の低エネルギー密度のレーザービームをパルス発振にて照射することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１０ａ）を有し、金属材料により構成されていると共に、前記一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）とされた領域を有する金属基材（１０）と、
前記凹凸層上に形成された網目状の金属多孔層（１２）と、を有する金属部材であって、
前記凹凸層の凹凸形状のうち前記一面に対する法線方向において突き出た部分を凸部として、前記凹凸層を構成する複数の凸部の平均高さは、１００μｍ未満であり、
前記凹凸層のうち前記金属多孔層との界面である凹凸表面（１１ａ）に対する接線に対する法線方向を凹凸法線方向とし、前記金属多孔層の凹凸法線方向における厚みは、１μｍ未満である金属部材。
【請求項２】
前記金属多孔層は、空孔（１２ａ）を複数個有し、複数の前記空孔同士が網目状に繋がるように形成されると共に、前記複数の空孔の一部が複数箇所にわたって前記金属多孔層のうち最表面まで伸びるように形成されている請求項１に記載の金属部材。
【請求項３】
前記接線に対して平行な面における任意の方向を凹凸接線方向として、前記複数の空孔のうち前記最表面における前記凹凸接線方向での最大幅寸法は、１００ｎｍ未満である請求項２に記載の金属部材。
【請求項４】
前記金属材料は、融点が１０００℃未満である低融点の金属材料もしくはその合金である請求項１から３のいずれか１つに記載の金属部材。
【請求項５】
前記凹凸層および前記金属多孔層は、前記金属材料の酸化物により構成されている請求項１から４のいずれか１つに記載の金属部材。
【請求項６】
一面（１０ａ）を有し、金属材料によりなる金属基材（１０）を用意することと、
前記金属基材のうち前記一面に対して、エネルギー密度が３００Ｊ／ｃｍ２未満であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅１μ秒未満として照射することにより前記一面の一部または全部を溶融または蒸発させることと、
前記一面の一部または全部を溶融または蒸発させた後に、前記一面のうち溶融または蒸発させた領域を凝固させることにより、前記一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）を形成しつつ、蒸発した前記金属基材が前記一面のうち溶融または蒸発させた前記領域の内外に再付着させることで前記凹凸層上に網目状の金属多孔層（１２）を形成することと、を含む金属部材の製造方法。
【請求項７】
前記金属基材を用意することにおいては、前記金属材料を融点が１０００℃未満である低融点の金属材料もしくはその合金とする請求項６に記載の金属部材の製造方法。
【請求項８】
前記レーザービームを照射することにおいては、前記レーザービームを照射する円状のレーザー照射領域における直径を照射径（Ｐ１）とし、隣接する前記レーザー照射領域の円中心同士の距離を照射ピッチ（Ｐ２）として、前記照射径が前記照射ピッチよりも大きくする請求項６または７に記載の金属部材の製造方法。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか１つに記載の金属部材（Ｍ１）と、
前記金属部材のうち前記凹凸層および前記金属多孔層に接して設けられた樹脂部材（２０）と、を有し、
前記樹脂部材は、前記空孔に入り込んでいる前記金属部材と前記樹脂部材との複合体。
【請求項１０】
前記複合体は、表裏の関係にある表面（３０ａ）と裏面（３０ｂ）とを有する基板（３０）と、前記表面側に搭載された電子部品（３１）と、前記裏面と接続された金属材料によりなる放熱板（３２）と、前記表面、前記電子部品および前記放熱板のうち前記基板と接続された面を封止するモールド樹脂（３３）とを備えるモールドパッケージであって、
前記複合体のうち前記金属部材は、前記放熱板であり、
前記複合体のうち前記樹脂部材は、前記モールド樹脂であり、
前記金属部材のうち前記樹脂部材との界面をなす領域に前記凹凸層および前記金属多孔層が形成されている請求項９に記載の複合体。
【請求項１１】
前記複合体は、パワーモジュール（４０）と放熱フィン（４２）とが接合材（４１）を介して熱的に接続された半導体装置であって、
前記複合体のうち前記金属部材は、前記放熱フィンであり、
前記複合体のうち前記樹脂部材は、前記接合材であり、
前記金属部材のうち前記樹脂部材と接続されている領域に前記凹凸層および前記金属多孔層が形成されている請求項９に記載の複合体。
【請求項１２】
一面（１０ａ）を有し、金属材料によりなる金属基材（１０）を用意することと、
前記金属基材のうち前記一面に対して、エネルギー密度が３００Ｊ／ｃｍ２未満であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅１μ秒未満として照射することにより前記一面を溶融または蒸発させることと、
前記一面の一部または全部を溶融または蒸発させた後に、前記一面のうち溶融または蒸発させた領域を凝固させることにより、前記一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）を形成しつつ、蒸発した前記金属基材が前記一面のうち溶融または蒸発させた前記領域の内外に再付着させることで前記凹凸層上に網目状の金属多孔層（１２）を形成して金属部材（Ｍ１）を製造することと、
前記凹凸層および前記金属多孔層が設けられた前記一面に、流動性の樹脂材料を流し込んだ後に硬化することで前記金属部材と前記一面で接合する樹脂部材（２０）を形成することと、を含む前記金属部材と前記樹脂部材との複合体の製造方法。
【請求項１３】
前記金属基材を用意することにおいては、前記金属材料を融点が１０００℃未満である低融点の金属材料もしくはその合金とする請求項１２に記載の複合体の製造方法。
【請求項１４】
前記レーザービームを照射することにおいては、前記レーザービームを照射する円状のレーザー照射領域における直径を照射径（Ｐ１）とし、隣接する前記レーザー照射領域の円中心同士の距離を照射ピッチ（Ｐ２）として、前記照射径が前記照射ピッチよりも大きくする請求項１２または１３に記載の前記接合用金属部材と前記樹脂部材との複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸層とこの凹凸層の表面を構成する金属多孔層とを備える金属部材、当該金属部材と樹脂部材とを接合した複合体並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂部材と接合して一体化しやすいように表面処理が施された金属部材や当該金属部材と樹脂部材とが接合されて一体化した複合体が多くの産業分野で使用されている。しかしながら、金属部材と樹脂部材とを接合する際、これらの界面において微小な隙間が生じたりすることで、十分な密着性や気密性を確保しにくいことが課題である。
【０００３】
このような課題を解決する金属部材や複合体としては、特許文献１に記載の金属部材や複合体が挙げられる。特許文献１に記載の金属部材は、導電性金属材料よりなる基材の表面に凹凸形状を有するように粗面化された金属薄膜が設けられている（以下、「粗面化金属部材」という）。具体的には、金属薄膜に形成される粗面は、低いエネルギー密度、例えば１００Ｊ／ｃｍ２以下のレーザービームが照射されることで当該金属薄膜が貫通されることなく設けられ、微細な凹凸が形成された微細凹凸構造をなす。また、特許文献１に記載の複合体は、微細凹凸構造をなす金属薄膜の粗面の隙間を埋めるように樹脂部材が入り込むことで、粗面化金属部材と樹脂部材とが接合されてなり、例えば半導体装置などにおける接合構造などに用いられる。
【０００４】
このような構造とすることにより、粗面化金属部材は、樹脂部材との接合に際して、粗面化金属部材と樹脂部材との隙間が小さくなりやすく、樹脂部材との接合に適した構造となる。また、粗面化金属部材と樹脂部材とが接合されることにより、これらの界面における密着性や気密性を向上した複合体となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の粗面化金属部材は、従来の金属部材に比べて樹脂部材との接合に適するものの、上記の微細凹凸構造は、言わば針状の形状であって微小な力でも折れやすいため、この針部分が折れた場合、アンカー効果が十分に発揮されない形状となり得る。また、当該微細凹凸構造は、金属薄膜の酸化物で構成されているため、還元雰囲気にさらされた場合には、酸化物が還元されることで針状の形状が鈍ってしまい、その表面の粗さが小さくなって樹脂部材が入り込む空隙が少なくなってしまう。このような場合、粗面化金属部材は、樹脂部材との接合に適さない形状となってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、表面を針状と異なる形状であって、樹脂部材が入り込む空隙を備えた構造を有し、樹脂部材との接合に適した金属部材および当該金属部材と樹脂部材との複合体並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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）を有し、金属材料により構成されていると共に、一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）とされた領域を有する金属基材（１０）と、凹凸層上に形成された網目状の金属多孔層（１２）と、を有する。このような構成において、凹凸層の凹凸形状のうち一面に対する法線方向において突き出た部分を凸部として、凹凸層を構成する複数の凸部の平均高さは、１００μｍ未満であり、凹凸層のうち金属多孔層との界面である凹凸表面（１１ａ）に対する接線に対する法線方向を凹凸法線方向とし、金属多孔層の凹凸法線方向における厚みは、１μｍ未満である。
【０００９】
これにより、凹凸形状とされた凹凸層と該凹凸層上に空孔を有する網目状の金属多孔層を備えることで、他の部材が凹凸層および金属多孔層のそれぞれにおいてアンカー効果を発揮し、他の部材との接合に適した金属部材となる。
【００１０】
請求項６に記載の金属部材の製造方法は、一面（１０ａ）を有し、金属材料によりなる金属基材（１０）を用意することと、金属基材のうち一面に対して、エネルギー密度が３００Ｊ／ｃｍ２未満であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅１μ秒未満として照射することにより一面の一部または全部を溶融または蒸発させることと、一面の一部または全部を溶融または蒸発させた後に、一面のうち溶融または蒸発させた領域を凝固させることにより、一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）を形成しつつ、蒸発した金属基材が一面のうち溶融または蒸発させた領域の内外に再付着させることで凹凸層上に網目状の金属多孔層（１２）を形成することと、を含む。
【００１１】
これにより、凹凸形状とされた凹凸層と該凹凸層上に空孔を有する網目状の金属多孔層を金属基材に形成することで、他の部材が凹凸層および金属多孔層のそれぞれにおいてアンカー効果を発揮し、他の部材との接合に適した金属部材を製造することができる。
【００１２】
請求項９に記載の複合体は、請求項１から５のいずれか１つに記載の金属部材（Ｍ１）と、金属部材のうち凹凸層および金属多孔層に接して設けられた樹脂部材（２０）と、を有し、樹脂部材は、空孔に入り込んでいる。
【００１３】
これにより、凹凸形状とされた凹凸層と該凹凸層上に空孔を有する金属多孔層を備えた金属部材と接合されている樹脂部材が、凹凸層と金属多孔層のそれぞれとアンカー効果を発揮することで、従来の金属部材と樹脂部材との複合体よりも密着性の高い複合体となる。
【００１４】
請求項１２に記載の複合体の製造方法は、一面（１０ａ）を有し、金属材料によりなる金属基材（１０）を用意することと、金属基材のうち一面に対して、エネルギー密度が３００Ｊ／ｃｍ２未満であるパルス発振のレーザービームを、パルス幅１μ秒未満として照射することにより一面を溶融または蒸発させることと、一面の一部または全部を溶融または蒸発させた後に、一面のうち溶融または蒸発させた領域を凝固させることにより、一面から凹凸形状によりなる凹凸層（１１）を形成しつつ、蒸発した金属基材が一面のうち溶融または蒸発させた領域の内外に再付着させることで凹凸層上に網目状の金属多孔層（１２）を形成して金属部材（Ｍ１）を製造することと、凹凸層および金属多孔層が設けられた一面に、流動性の樹脂材料を流し込んだ後に硬化することで金属部材と一面で接合する樹脂部材（２０）を形成することと、を含む。
【００１５】
これにより、凹凸形状とされた凹凸層と該凹凸層上に空孔を有する金属多孔層を備えた金属部材を製造でき、当該金属部材と樹脂部材とを接合することにより、従来の金属部材と樹脂部材との複合体よりも密着性の高い複合体を製造できる。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の金属部材を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の金属部材のうち凹凸層および金属多孔層の一部の領域を拡大した断面図である。
【図３】第１実施形態の金属部材の製造工程におけるレーザービームの照射について示す図である。
【図４Ａ】第１実施形態の金属部材のうち凹凸層および金属多孔層の断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、Transmission Electron Microscopeの略）により観察した結果を示す図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の金属部材のうち凹凸層および金属多孔層の断面をＴＥＭにより観察した結果を示す図である。
【図４Ｃ】第１実施形態の金属部材のうち凹凸層および金属多孔層の断面をＴＥＭにより観察した結果を示す図である。
【図４Ｄ】第１実施形態の金属部材のうち凹凸層および金属多孔層の断面をＴＥＭにより観察した結果を示す図である。
【図５】第２実施形態の複合体を示す断面図である。
【図６】第２実施形態の複合体における金属部材と樹脂部材との接合の様子を示す断面図である。
【図７】第３実施形態の複合体を示す断面図である。
【図８】第４実施形態の複合体を示す断面図である。
【図９】第４実施形態の変形例である複合体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図４を参照して述べる。図１に示す本実施形態の金属部材Ｍ１は、例えば電子部品をモールド樹脂等で封止してなるモールドパッケージにおける放熱板、外部引出し端子に用いられる金属部材やダイカスト品の接着部などの密着性や気密性を必要とする金属部材として適用される。
【００２０】
図２では、図１に破線で示した領域Ｒ１、すなわち凹凸層１１および金属多孔層１２を設けた部位の一部の領域について拡大した断面を示し、凹凸層１１と金属多孔層１２との界面である凹凸表面１１ａを便宜的に一点鎖線で示している。また、図２では、後述する空孔１２ａを備える金属多孔層１２の構造を分かり易くするために、便宜的に図２で示す断面における空孔１２ａを破線で示し、図２で示す断面における空孔１２ａ同士を図２と別断面において図２中の左右方向で繋ぐ空隙については二点鎖線で示している。図４Ａ〜図４Ｄでは、図１に破線で示した領域Ｒ１における断面について透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察した結果を示しており、分かり易くするために符号を付している。なお、図４Ａ〜図４ＤでのＴＥＭ観察では、本実施形態の金属部材Ｍ１のうち凹凸層１１および金属多孔層１２が形成された領域を樹脂部材で封止して切断したサンプルについて行っており、後述する図４Ｄでの炭素原子については、この樹脂部材に起因したものである。
【００２１】
本実施形態の金属部材Ｍ１は、図１、図２に示すように、一面１０ａを有し、金属材料によりなる金属基材１０と、金属基材１０の一面１０ａ側に設けられ、凹凸形状とされている凹凸層１１と、凹凸層１１上に設けられた金属多孔層１２とを有してなる。金属多孔層１２は、図１もしくは図２に示すように、凹凸層１１上に設けられると共に、空孔１２ａが複数個形成されている。
【００２２】
他の部材との接合において、凹凸層１１では、ミクロオーダーの凹凸形状によるアンカー効果を生じ、金属多孔層１２では、空孔１２ａに他の部材が入り込むことによるアンカー効果が生じる。以下、凹凸層１１によるアンカー効果を「第１のアンカー効果」といい、金属多孔層１２によるアンカー効果を「第２のアンカー効果」という。つまり、金属部材Ｍ１は、凹凸層１１による第１のアンカー効果および金属多孔層１２による第２のアンカー効果、すなわち二重のアンカー効果を奏する構造を備えている。なお、金属部材Ｍ１は、例えば直方体とされているが、直方体に限られず、立方体、円柱形状、多角柱形状、枠体形状などにされてもよく、他の様々な形状とされてもよい。
【００２３】
金属基材１０を構成する金属材料は、融点が１０００℃未満である低融点の金属材料もしくはその合金、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ、ＺｎやＡｌ合金などを用いることが好ましい。金属基材１０を低融点の金属材料もしくはその合金によりなる金属材料により構成することが、凹凸層１１および金属多孔層１２を形成するために必要な条件だからである。
【００２４】
なお、ここでいう合金とは、低融点の金属材料を主材料として、他の金属材料を含有する金属材料をいい、融点が１０００℃以上である高融点金属、例えばＣｕ、Ｍｎ、Ｓｉなどが他の金属材料として含まれていてもよい。例えば、低融点の金属材料としてＡｌを用いる場合、純Ａｌを示す国際アルミニウム合金の記号１０００番台の合金だけでなく、Ａｌ−Ｃｕ系合金を示す同記号２０００番台からＡｌ−Ｚｎ系合金を示す同記号７０００番台の合金まで金属基材１０として用いられてもよい。また、ここでいう「低融点の金属材料を主材料とする」とは、低融点の金属材料が合金全体のうち９０質量％以上を占めることをいう。
【００２５】
金属基材１０は、低融点の金属材料により構成されていればよく、板材や削りだしによる形成された部品であってもよいし、ダイカスト製品であってもよいし、他の部品等であってもよい。
【００２６】
凹凸層１１は、図１に示すように、金属部材Ｍ１の一面１０ａに設けられ、他の部材、特に樹脂部材との接合に適した凹凸形状とされ、金属基材１０を構成する金属材料の酸化物により構成されている。凹凸層１１は、凹凸層１１のうち一面１０ａに対する法線方向、すなわち一面法線方向において突き出た部位を凸部として、複数の凸部が並んで配置されるように形成されている。凹凸層１１は、上記のような凹凸形状を備えることで他の部材と接合される際に、第１のアンカー効果により他の部材との密着性や気密性が向上する形状とされている。
【００２７】
凹凸層１１を構成する複数の凸部の一面法線方向における厚みを高さとして、複数の凸部の平均高さは、１μｍ以上１００μｍ未満であることが好ましい。少なくとも凸部の平均高さが１μｍの場合には、二重のアンカー効果が得られるものの、１μｍ未満の場合には、第１のアンカー効果が薄くなることで二重のアンカー効果が得られにくくなると考えられる。一方、凸部の平均高さが１００μｍを超える金属部材Ｍ１とする場合、後述する製造工程におけるレーザービームのエネルギー密度を高くせざるを得ず、エネルギー密度を高くしすぎると、金属基材１０の材料が飛散してコンタミなどの不具合が生じ得るためである。
【００２８】
なお、図１では、主に凹凸層１１による凹凸形状が、規則的に配列された形状とされている例について示したが、第１のアンカー効果を発揮する程度の凹凸形状とされていればよく、凹凸層１１は、不規則な配列とされた形状等、様々な形状とされていてもよい。
【００２９】
金属多孔層１２は、図１もしくは図２に示すように、金属部材Ｍ１の一面１０ａに設けられた凹凸層１１上に形成され、他の部材、特に樹脂部材との接合に適した空孔１２ａを複数個備えた網目状とされている。
【００３０】
具体的には、空孔１２ａは、他の部材と接合する際に、流動性のある他の部材が入り込んで硬化することができる隙間である。すなわち、金属多孔層１２は、複数の空孔１２ａ同士が網目状に繋がりつつ、複数箇所にわたって金属多孔層１２のうち一面法線方向に沿って最も外側である最表面まで伸びるように形成されることで網目状の形状をなしている。つまり、空孔１２ａは、複数箇所にわたって金属多孔層１２の最表面で外気と繋がっている。そのため、流動性のある他の部材が空孔１２ａ上に塗布された場合であっても、１箇所のみで外気と繋がる穴状の空隙、例えばアルマイト処理で生ずる孔と異なり、空気が密閉されることによる空気抵抗の影響が少なく、他の部材が流れ込みやすい形状とされている。このように、複数個の空孔１２ａを備える金属多孔層１２は、他の部材が空孔１２ａに流れ込んで硬化することで第２のアンカー効果を発揮する形状とされている。
【００３１】
凹凸層１１のうち金属多孔層１２との界面である凹凸表面１１ａに対する接線に対する法線方向を凹凸法線方向とし、金属多孔層１２の凹凸法線方向における厚みは、ナノオーダー、すなわち１μｍ未満とされている。これは、金属多孔層１２の凹凸法線方向における厚みが１μｍ以上であっても他の部材との密着性等の向上効果が得られるものの、必要以上に金属多孔層１２を設ける意義が薄く、１μｍ未満であっても他の部材との密着性等の向上効果が得られるためである。
【００３２】
空孔１２ａの最大幅寸法については１００ｎｍ以下とされ、空孔１２ａの寸法幅については、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内とされることが好ましい。空孔１２ａの寸法幅が１ｎｍ未満である場合には、空孔１２ａに樹脂部材２０が入り込みにくくなり、空孔１２ａの寸法幅が１００ｎｍを超える場合には、金属多孔層１２の形状が針形状に近づくことで押圧や還元により微細な形状を維持しにくくなるためである。
【００３３】
なお、ここでいう幅寸法とは、凹凸表面１１ａに対する接線に対して平行な面における任意の方向を凹凸接線方向として、金属多孔層１２の最表面まで伸びた空孔１２ａの凹凸接線方向における幅の寸法を意味する。また、最大幅寸法とは、寸法幅のうち最大のものを意味する。
【００３４】
なお、凹凸層１１および金属多孔層１２は、低融点の金属材料もしくはその合金により構成される金属基材１０に後述するレーザービーム照射をすることにより形成される。凹凸層１１および金属多孔層１２は、他の部材と接合される接合面に設けられていればよく、金属基材１０の表面のうち一部もしくはすべての領域に形成されていてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態の金属部材Ｍ１の製造方法について、図３を参照して述べる。金属部材Ｍ１の製造工程は、金属基材１０の用意工程、レーザービーム照射による金属基材１０の表面の溶融・蒸発工程、レーザービーム照射後の凝固・再付着の工程を有してなる。
【００３６】
なお、レーザービーム照射による金属基材１０の表面の溶融・蒸発工程、レーザービーム照射後の凝固・再付着の工程については、金属基材１０の一部の溶融・蒸発、凝固・再付着がこの順に瞬間的に発生する。しかし、ここでは、便宜的に上記の２つの工程に分けて説明する。
【００３７】
まず、金属基材１０の用意工程として、一面１０ａを有し、低融点の金属材料もしくはその合金からなる金属基材１０を用意する。
【００３８】
次に、レーザービーム照射による溶融・蒸発工程として、所定の間隔で位置を変えながらパルス発振のレーザービームを金属基材１０の一面１０ａに照射する。これにより、図３に示すように、金属基材１０の一面１０ａのうちレーザービームを照射したレーザー照射領域Ｒ２の部分を溶融および蒸発させる。具体的には、金属基材１０は、レーザービームを照射することにより、一面１０ａのうちレーザー照射領域Ｒ２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ービームは、エネルギー密度が３００Ｊ／ｃｍ２未満、かつ、パルス幅が１μ秒未満となるように調節されている。例えば、アルミ合金を金属基材１０として用い、エネルギー密度を１１Ｊ／ｃｍ２、パルス幅を５０ナノ秒、レーザー照射領域Ｒ２をφ１００μｍ径に調整して、アルミ合金にレーザービームを照射する。
【００３９】
ここで、パルス発振のレーザービームのエネルギー密度は、１０Ｊ／ｃｍ２以上３００Ｊ／ｃｍ２未満の範囲内とされることが好ましい。パルス発振のレーザービームのエネルギー密度が、例えば２Ｊ／ｃｍ２程度と低すぎる場合には、金属基材１０が十分に溶融と蒸発をしないために金属多孔層１２が形成されないためである。一方、パルス発振のレーザービームのエネルギー密度が、３００Ｊ／ｃｍ２以上と高すぎる場合には、金属基材１０が溶融または蒸発し過ぎて他の領域へ飛散し、飛沫がコンタミの原因になるなどの不具合が発生し得るためである。
【００４０】
本実施形態では、図３中の左右方向をＸ方向とし、図３の平面上であって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ービームの光源を移動させることにより、金属基材１０の一面１０ａの一部にレーザービームを順に照射する。レーザービームの照射の際、金属基材１０を固定してレーザービームの光源を移動させてもよいし、レーザービームの光源を固定して金属基材１０を移動させてもよい。
【００４１】
最後に、レーザービーム照射後の凝固・再付着工程として、上記の溶融・蒸発工程において金属基材１０のうち溶融した部分を凝固させ、蒸発した部分を再付着させる。具体的には、溶融・蒸発工程にて金属基材１０の一部が溶融または蒸発され、その後に凝固することにより、金属基材１０のうちレーザービーム照射領域Ｒ２に凹凸層１１が形成される。さらに、蒸発した金属基材１０の一部をレーザービーム照射領域Ｒ２内外に蒸着する。この際、蒸発した金属基材１０の一部は、蒸着後に酸化されて酸化物を構成しつつ固定されることにより、金属多孔層１２を形成する。そのため、少なくとも再付着工程については、酸素を含む雰囲気下、例えば大気環境下などで行うことが好ましい。
【００４２】
このようにして、金属基材１０の一面１０ａの一部に、凹凸形状の凹凸層１１および複数の空孔１２ａを備えた金属多孔層１２が形成された金属部材Ｍ１を製造することができる。
【００４３】
なお、図３に示すように、レーザー照射領域Ｒ２の直径を照射径Ｐ１とし、隣り合うレーザー照射領域Ｒ２の照射径Ｐ１の中心同士の距離を照射ピッチＰ２として、照射径Ｐ１が照射ピッチＰ２よりも大きいことが好ましい。
【００４４】
照射径Ｐ１が照射ピッチＰ２よりも小さい場合には、レーザー照射領域Ｒ２には凹凸層１１および金属多孔層１２が形成されるものの、図３（ａ）に示すように、一面１０ａのうち隣り合うレーザー照射領域Ｒ２同士を分割するような未処理の領域が生じてしまう。すなわち、金属基材１０の一面１０ａの一部に凹凸層１１および金属多孔層１２が形成されることによって、他の部材との密着性や気密性の向上に適した形状となるものの、未処理の領域については、他の部材との密着性や気密性の向上効果が薄い形状のままである。
【００４５】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、照射径Ｐ１が照射ピッチＰ２よりも大きい場合には、一面１０ａのうち隣り合うレーザー照射領域Ｒ２同士を分割するような未処理の領域が生じない。また、照射径Ｐ１が照射ピッチＰ２よりもわずかに大きい場合であっても、互いに隣り合う４つのレーザー照射領域Ｒ２に囲まれた中心付近の領域に未処理の領域が生じるのみである。よって、金属部材Ｍ１のうちレーザー照射領域Ｒ２の集合領域については、照射径Ｐ１を照射ピッチＰ２よりも大きくすることで、照射径Ｐ１を照射ピッチＰ２よりも小さくした場合に比べて、より他の部材との密着性や気密性の向上に適した形状となる。
【００４６】
ここで、本実施形態の金属部材Ｍ１の特徴となる凹凸層１１および金属多孔層１２に至った経緯について詳しく説明する。
【００４７】
特許文献１に記載の従来の金属部材は、金属部材の表面に微細凹凸構造が設けられたものであり、言わば針状の形状に近い構造である。そのため、特許文献１に記載の金属部材は、押圧により針状の部分が折れたり、還元雰囲気下において微細凹凸構造の部位が還元されることで微細凹凸構造の形状が鈍ったりして、他の部材、特に樹脂部材との密着性や気密性に適した形状を維持しにくかった。
【００４８】
また、他の従来技術としては、金属基材としてＡｌもしくはＡｌ合金を用い、これにアルマイト処理を施すことでポアーと呼ばれる穴を無数に有する酸化被膜を形成することなどが挙げられる。このような酸化被膜を備えた金属部材は、ポアーに他の部材が流れ込めば、他の部材との密着性の向上効果が高い形状であるとも思われる。しかしながら、特にＡｌ合金では、材質によりアルマイト処理による酸化被膜が形成されにくいものもあり、材料選択が制限されてしまう。また、アルマイト処理による酸化被膜は、熱応力等によるクラックが発生する課題があり、クラックが発生すると他の部材との密着性が低くなる。さらに、ポアーは、酸化被膜の最表面側の一箇所のみが外気と繋がる形状であるため、空気が密閉されることによる空気抵抗の影響が大きく、他の部材が流れ込みやすい形状と言い難い。
【００４９】
そこで、本発明者らは、他の部材、特に樹脂部材との接合に適した構造を有する金属部材について鋭意検討を行った。その結果、金属部材の表面に、針状とは異なる微細凹凸構造であって、ミクロオーダーの凹凸形状である凹凸層１１に加えて、凹凸層１１の最表面側に樹脂部材が入り込みやすい穴状の空隙を有する金属多孔層１２を設けた金属部材Ｍ１とすることを見出した。また、本発明者らは、低融点の金属材料もしくはその合金を用い、これに低エネルギー密度のレーザービームをパルス発振で照射することにより上記の構造を備える金属部材Ｍ１を製造できることを見出した。
【００５０】
これにより、金属部材Ｍ１は、樹脂部材との接合において、凹凸形状による第１のアンカー効果と、樹脂部材が空孔１２ａに入り込むことによる第２のアンカー効果を加えた、いわば二重のアンカー効果を奏する形状とされる。また、金属部材Ｍ１は、ミクロオーダーの凹凸形状の凹凸層１１と凹凸層１１の最表面側に空孔１２ａを備えた形状であるため、先端が尖った形状となっている領域が少なく、押圧による破壊や還元されることによる微細構造の形状の鈍化が抑制される構造となる。
【００５１】
また、レーザービームにより溶融または蒸発させられた金属基材１０が凝固することで、凹凸層１１および金属多孔層１２が金属基材１０の酸化物により形成されるため、凹凸層１１および金属多孔層１２は、耐食性を備えた膜となる。凹凸層１１および金属多孔層１２は、仮に還元雰囲気中で還元された場合には耐食性の効果が薄くなるものの、針状の形状でないため、多少形状が鈍ったとしても二重のアンカー効果が損なわれにくい。
【００５２】
さらに、凹凸層１１および金属多孔層１２は、上記の工程により形成されるため、残留応力が小さく、耐クラック性を備えると共に、形成領域の自由度も高い。加えて、低融点の金属材料もしくはその合金を用いれば凹凸層１１および金属多孔層１２を形成できるため、金属部材Ｍ１は、その材料選択の自由度が高い。
【００５３】
本発明者らの試作検討によると、低融点の金属材料もしくはその合金を金属基材１０として用い、パルス幅が１μ秒未満、かつ、エネルギー密度が１０Ｊ／ｃｍ２以上、３００Ｊ／ｃｍ２未満のレーザービームを照射することで本実施形態の金属部材Ｍ１が得られた。この条件と異なる条件においては、凹凸層１１および金属多孔層１２を備えた金属部材Ｍ１が製造されにくく、上記の製造方法により金属基材１０に凹凸層１１および金属多孔層１２が形成される詳細なメカニズムについては現時点では不明である。
【００５４】
しかしながら、上記の条件において凹凸層１１および金属多孔層１２が形成される理由については、次の推定メカニズムが考えられる。
【００５５】
レーザービーム照射により、金属基材１０のうち蒸発するために要するエネルギー、すなわち蒸発エネルギー以上のエネルギーを与えられた部分は、蒸発して、その後再付着したときに与えられたエネルギーを放出しながら固定化される。このとき、蒸発した金属部材１０は、有するエネルギーが蒸発エネルギー未満となったときに、固定化され始めると考えられる。すなわち、レーザービーム照射により与えられたエネルギーから蒸発エネルギーを差し引いたエネルギー、すなわち余剰エネルギーを放出するまでは、再付着した金属基材１０は、余剰エネルギーによって振動などの動きをすると推測される。金属基材１０が再付着して固定化されるまでに放出される余剰エネルギーが大きいと、振動などの動きの量が大きくなるため、網目状などの複雑な構造になることができると考えられる。そのため、金属基材１０が完全に固定化されるまでに放出される余剰エネルギーが大きいことが、金属基材１０から凹凸層１１および金属多孔層１２、特に金属多孔層１２が形成される要因であると推測される。
【００５６】
ここで、高融点金属、例えば融点が１０００℃以上の金属材料にレーザービームを照射すると、高融点金属の一部は、蒸発エネルギー以上のエネルギーが与えられて蒸発する。このとき、高融点金属の融点が１０００℃以上と高いことから、高融点金属の蒸発エネルギーについては大きく、余剰エネルギーについては小さいと考えられる。そのため、再付着後に固定化されるまでに失うエネルギーが小さく、高融点金属は、再付着・固定化までに振動等の動きによって放出されるエネルギーが小さいと考えられる。したがって、高融点金属は、レーザービーム照射により凹凸層１１および金属多孔層１２、特に金属多孔層１２が形成されにくいと考えられる。
【００５７】
これに対して、低融点の金属にレーザービームを照射すると、高融点金属と同様に蒸発するが、低融点の金属の融点が１０００℃未満と低いため、低融点の金属の蒸発エネルギーについては小さく、余剰エネルギーについては大きいと考えられる。そのため、再付着後に固定化されるまでに失うエネルギーが大きく、低融点の金属は、再付着・固定化までに振動等の動きによって放出されるエネルギーが高融点金属と比べて大きいと考えられる。したがって、低融点の金属は、レーザービーム照射により凹凸層１１および金属多孔層１２、特に金属多孔層１２が形成されると考えられる。
【００５８】
上記のような推定メカニズムから、低融点の金属材料（例えばＡｌやＡｌ合金）に低エネルギー密度（例えば３００Ｊ／ｃｍ２未満）のレーザービームをパルス発振で照射することが、本実施形態の金属部材Ｍ１の製造に必要な条件と考えられる。
【００５９】
次に、Ａｌを低融点の金属材料として用いた金属部材Ｍ１の断面をＴＥＭにより観察した結果について図４Ａ〜図４Ｄを参照して説明する。図４Ａでは、金属部材Ｍ１のうち凹凸層１１および金属多孔層１２が形成された断面を示し、図４Ｂでは、図４Ａと同じ断面におけるＡｌ原子の分布を示している。図４Ｃでは、図４Ａと同じ断面における酸素原子の分布を示し、図４Ｄでは、図４Ａと同じ断面における炭素原子の分布を示している。また、図４Ａ〜図４Ｄの紙面左下に示す長方形状の枠線は、スケールであって、当該枠線の長さが１００ｎｍに相当することを示している。
【００６０】
図４Ａでは、レーザービーム照射により形成した凹凸層１１および金属多孔層１２の一部の領域の断面における電子像を示している。また、図４Ａでは、黒色に見える領域には金属等の大きい原子量の物質が存在し、白色に見える領域には樹脂等の小さい原子量の物質が存在するか空洞などであることを示している。凹凸層１１におけるＡｌは、図４Ａに示すように、ＴＥＭ写真の電子像が黒色で明瞭であることから密に充填された構造であることを示していると考えられる。
【００６１】
これに対して、金属多孔層１２におけるＡｌは、ＴＥＭ写真の電子像にて白色に見える部分が多く、黒色で明瞭である部分が連続的でない。また、図４Ｂでは、金属多孔層１２におけるＡｌ原子が特に規則性なく分散している。これらの結果から、金属多孔層１２のＡｌは、すべて充填された構造となっておらず、空隙がある粗な構造であることを示していると考えられる。
【００６２】
図４Ｃでは、白色に見える領域に酸素原子が存在していることを示している。これによると、金属多孔層１２の領域における酸素原子が特に規則性なく分散している。このことからも、金属多孔層１２におけるＡｌは、密に充填された構造や針状構造ではなく、空隙がある粗な構造であることを示すと考えられる。
【００６３】
図４Ｄでは、白色に見える領域に炭素原子が存在していることを示している。これによると、金属多孔層１２の領域に炭素原子が存在していることが示されており、樹脂部材由来の炭素原子が金属多孔層１２に入り込んでいると考えられる。樹脂部材が針状構造でない粗な構造の金属多孔層１２中に入り込んでいる場合、金属多孔層１２の構造としては、空隙が多く、空隙が網目状に繋がっているものが考えられる。
【００６４】
なお、図４に示す金属多孔層１２の凹凸法線方向における厚みは、同図に示したスケールから判断して、２００ｎｍ程度であった。
【００６５】
このように、低融点の金属材料もしくはその合金を金属基材１０とし、金属基材１０の一面１０ａの一部もしくは全部にミクロオーダーの凹凸形状である凹凸層１１および凹凸層１１上にナノオーダーの金属多孔層１２を備えた金属部材Ｍ１とする。また、金属多孔層１２を穴状の空隙である空孔１２ａを有する微細構造とする。
【００６６】
これにより、他の部材との接合においてミクロオーダーの凹凸形状による第１のアンカー効果に加え、空孔１２ａに他の部材が入り込むことによる第２のアンカー効果を奏する、言わば二重のアンカー効果を奏する構造を備えた金属部材Ｍ１となる。また、金属多孔層１２は、針状のような先端が細く尖った形状と異なり、空孔１２ａを複数個備えた構造であることから、押圧による折れが生じにくい形状である。さらに、金属多孔層１２は、還元雰囲気下で還元されてその形状が多少鈍ったとしても、空孔１２ａが塞がるわけではないため、他の部材との接合に適した形状のまま維持される。
【００６７】
よって、金属部材Ｍ１は、製造された後であっても、押圧や還元による悪影響を受けにくく、他の部材との接合に適した形状が維持される。また、金属部材Ｍ１は、低融点の金属材料もしくはその合金を基材として用いればよく、その材料選択の自由度が高い。金属部材Ｍ１のうち凹凸層１１および金属多孔層１２を形成した領域については、金属材料の酸化物により構成されるため、還元されない限り、耐食性を備える。
【００６８】
低融点の金属材料もしくはその合金を金属基材１０とし、その一面１０ａに低エネルギー密度のレーザービームをパルス発振で照射することにより、他の部材との接合に適した形状の凹凸層１１および金属多孔層１２を備えた金属部材Ｍ１を製造できる。また、レーザービームを照射した領域に凹凸層１１および金属多孔層１２を形成できるため、当該製造方法によると、他の部材との接合に適した形状の形成領域の自由度を高くできる。
【００６９】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図５、図６を参照して述べる。図６では、図２と同様に、切断面における空孔１２ａを破線で示し、図６の切断面の空孔１２ａ同士を図６の切断面と異なる面において図６の左右方向で繋ぐ空孔１２を二点鎖線で示し、凹凸層１１と金属多孔層１２との界面１１ａを一点鎖線で示している。
【００７０】
図５に示す本実施形態の複合体Ｃ１は、例えば電子部品をモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージや樹脂材料を介して他の金属部材と接合されるダイカスト品などの密着性や気密性を必要とする複合体として適用される。複合体Ｃ１は、図５に示すように、上記第１実施形態の金属部材Ｍ１と樹脂部材２０とが金属部材Ｍ１に設けられた凹凸層１１および金属多孔層１２を介して接合されたものである点で、上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点を主に説明する。
【００７１】
樹脂部材２０は、金属部材Ｍ１に設けられた凹凸層１１および金属多孔層１２を介して接合されており、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などの公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などにより構成されている。
【００７２】
なお、樹脂部材２０は、後述するように空孔１２ａに流れ込むように流動性のある樹脂材料であればよく、上記の材料に限らず、他の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などが用いられてもよい。また、樹脂材料２０は、金属部材Ｍ１との熱膨張係数差を小さくする目的などにより、フィラーが含まれた構成とされていてもよい。
【００７３】
樹脂部材２０は、金属部材Ｍ１のうち凹凸層１１および金属多孔層１２を備える一面１０ａを覆うように設けられ、凹凸層１１の形状に沿って凹凸層１１を埋めつつ、金属多孔層１２に設けられた空孔１２ａに入り込んでいる。具体的には、樹脂部材２０は、図５に示すように、本実施形態の複合体Ｃ１を製造する際に流動性のある樹脂材料により金属部材Ｍ１を封止して硬化した結果、空孔１２ａに流れ込み、空孔１２ａを塞いでいる。これにより、樹脂部材２０は、凹凸層１１および金属多孔層１２による凹凸を埋めることによる第１のアンカー効果および空孔１２ａに流れ込んだ状態でこれを塞ぐことによる第２のアンカー効果、すなわち二重のアンカー効果により金属部材Ｍ１と接合されている。
【００７４】
次に、本実施形態の複合体Ｃ１の製造方法について簡単に説明する。まず、上記第１実施形態の金属部材Ｍ１の製造方法で述べたのと同様の工程により、凹凸層１１および金属多孔層１２を備えた金属部材Ｍ１を用意する。
【００７５】
次に、流動性のある樹脂材料、例えば液状のエポキシ樹脂を金属部材Ｍ１のうち凹凸層１１および金属多孔層１２が設けられた一面１０ａ上に塗布する。このとき、架橋により硬化する前のエポキシ樹脂のプレモノマーのサイズが数ｎｍ程度であることから、直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満で形成された空孔１２ａにエポキシ樹脂が流れ込む。その後、加熱処理を行い、エポキシ樹脂を硬化させて樹脂部材２０とすることにより、金属多孔層１２の空孔１２ａに樹脂部材２０が入り込んだ本実施形態の複合体Ｃ１を製造することができる。
【００７６】
なお、樹脂材料のポリマーの一分子の大きさは、硬化前の液状の状態において、オングストローム（Å）単位程度である。また、Ｃ−Ｃ結合の長さが約０．１５４Åであって、同結合の角度が約１０９．５°であるプレポリマーは一般的に重合度３４０〜３０００の自由連結ポリマーであり、平均末端間距離は、約３〜１０ｎｍである。これを考慮すると、樹脂材料が空孔１２ａに流れ込むようにするためには、金属部材Ｍ１が備える空孔１２ａの最大幅寸法は１ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００７７】
次に、本実施形態の複合体における金属部材と樹脂部材との密着について説明する。
【００７８】
ナノオーダーの針状凹凸、すなわち従来の微細凹凸は、レーザービーム照射により金属部材に形成される。しかし、当該微細凹凸は、形成された後に還元雰囲気下にて還元された場合、微細な形状が鈍ってしまったり、押圧により折れたりしやすい形状である。そのため、結果として、樹脂部材との接合の際における空隙が少なくなってしまう。
【００７９】
押圧や還元影響を受けていない従来の微細凹凸を有する金属部材と樹脂部材とが接合された複合体は、剥離試験を行っても、樹脂部材のバルクで破断が生じる。これは、従来の微細凹凸を金属部材に設けることで、金属部材と樹脂部材との密着力が強くなり、これよりも強度が低い樹脂のバルクで破断が生じたことを示している。一方、還元や押圧による影響を受けた当該針状凹凸を有する金属部材と樹脂部材とが接合された複合体は、剥離試験を行うと、金属部材と樹脂部材との界面で剥離した。これは、金属部材と樹脂部材との密着力が、押圧や還元の影響により低下したことを示している。
【００８０】
これに対して、本実施形態の金属部材Ｍ１と樹脂部材２０との複合体は、押圧や還元の影響を受けた金属部材Ｍ１を用いても、剥離試験において樹脂のバルクで破断することが多かった。これは、金属部材Ｍ１における凹凸層１１がマイクロオーダーとされることで折れにくく、かつ、金属多孔層１２が網目状の層とされることで押圧による折れや還元による形状の鈍化の影響を受けにくいことによると考えられる。すなわち、本実施形態の複合体は、金属部材Ｍ１が押圧や還元による影響を受けても、樹脂部材が接合の際に入り込む空隙が残りやすいために、従来の微細凹凸を設けた金属部材を用いた複合体よりも密着性が高く維持されると推測される。
【００８１】
このように、凹凸層１１および金属多孔層１２を備える金属部材Ｍ１と樹脂部材２０とが接合されてなり、樹脂部材２０が凹凸層１１を覆いつつ、金属多孔層１２に備えられた空孔１２ａを埋めるように形成された複合体Ｃ１とする。これにより、凹凸層１１による第１のアンカー効果と金属多孔層１２による第２のアンカー効果との二重のアンカー効果により、金属部材Ｍ１と樹脂部材２０とが強固に密着し、従来の金属部材と樹脂部材との複合体に比べて密着性や気密性が高い複合体Ｃ１となる。
【００８２】
（第３実施形態）
第３実施形態について、図７を参照して述べる。図７に示す本実施形態の複合体Ｃ２は、上記第２実施形態と同様に金属部材Ｍ１と樹脂部材２０とに相当する部材を有してなるが、電子部品がモールド樹脂により封止されてなるモールドパッケージに適用された点が上記第２実施形態と異なる。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００８３】
複合体Ｃ２は、放熱材３２と、表面３０ａと裏面３０ｂとを有する基材３０と、電子部品３１をこの順に積み上げた構成とされ、放熱材３２の一部、基材３０および電子部品３１を封止するモールド樹脂３３とを有してなる。このような構成において、放熱材３２は、放熱材３２の表面のうちモールド樹脂３３との界面の一部の領域に、上記第２実施形態でいう凹凸層１１および金属多孔層１２に相当する係合層３２ａが形成されている。また、複合体Ｃ２のうち放熱材３２が上記第２実施形態でいう金属部材Ｍ１に相当し、複合体Ｃ２のうちモールド樹脂３３が上記第２実施形態でいう樹脂部材２０に相当する。
【００８４】
例えば、基板３０は、表面３０ａと裏面３０ｂとを有する矩形の板状とされ、ガラスやセラミックなどの絶縁性材料などにより構成されている。電子部品３１は、例えば半導体のＩＣチップや回路素子などであり、図７には図示しない接着剤やはんだなどを介して基板３０の表面３０ａ側に搭載されている。モールド樹脂３３は、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂などの公知の樹脂材料などにより構成されている。
【００８５】
放熱材３２は、例えばＡｌやＡｌ合金などにより構成され、図７には図示しない接着剤やはんだなどを介して基板３０の裏面３０ｂと熱的に接続されている。放熱材３２は、例えば基板３０よりも面積が広い面を有する矩形の板状とされている。放熱材３２のうち基板３０と接続されている面の反対面については、モールド樹脂３３から露出している。放熱材３２のうち基板３０と接続されている領域と異なる領域には、モールド樹脂３３と接合するための凹凸層１１および金属多孔層１２が設けられており、放熱材３２とモールド樹脂３３とが凹凸層１１および金属多孔層１２を介して強固に密着している。
【００８６】
なお、複合体Ｃ２は、凹凸層１１および金属多孔層１２を備える放熱板３２を含み、放熱板３２とモールド樹脂３３とが凹凸層１１および金属多孔層１２を介して接合されている点を除けば、公知のモールドパッケージと同様の構造とされている。
【００８７】
複合体Ｃ２は、凹凸層１１および金属多孔層１２を備える放熱材３２を用意することを除いては、同様の構成とされたモールドパッケージの公知の製造工程により製造される。また、凹凸層１１および金属多孔層１２を備える放熱材３２を用意することにおいては、上記第２実施形態で述べたのと同様の工程により用意できるため、説明を省略する。
【００８８】
このように複合体Ｃ２を上記のような構成のモールドパッケージとすることで、放熱材３２とモールド樹脂３３とが凹凸層１１および金属多孔層１２を介して強固に密着し、密着性や気密性の高いモールドパッケージとなる。
【００８９】
（第４実施形態）
第４実施形態について、図８を参照して述べる。図８に示す複合体Ｃ３は、上記第２実施形態と同様に金属部材Ｍ１と樹脂部材２０とに相当する部材を有してなるが、パワーモジュール４０と放熱フィン４２とが接合された半導体装置に適用された点が上記第２実施形態と異なる。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００９０】
複合体Ｃ３は、パワーモジュール４０と放熱フィン４２とが接合材４１を介して接合されてなる半導体装置とされている。パワーモジュール４０は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistorの略）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxside-semiconductor  field-effect  transistorの略）などのパワー半導体を内蔵したモールドパッケージなどであり、公知の構造と同様の構造とされている。このような構成において、放熱フィン４２は、放熱フィン４２の表面のうち接合材４１との界面の一部もしくは全部の領域に、上記第２実施形態でいう凹凸層１１および金属多孔層１２に相当する係合層４２ａが形成されている。また、複合体Ｃ３のうち放熱フィン４２が上記第２実施形態でいう金属部材Ｍ１に相当し、複合体Ｃ３のうち接合材４１が上記第２実施形態でいう樹脂部材２０に相当する。
【００９１】
接合材４１は、放熱フィン４２とパワーモジュール４０とを接合するために設けられ、例えば熱伝導性および金属材料との接着性が高いＳｉ系材料などにより構成されている。接合材４１が放熱フィン４２に設けられた係合層４２ａを埋めることにより、二重のアンカー効果が生じ、接合材４１は、放熱フィン４２と強固に密着する。
【００９２】
放熱フィン４２は、半導体装置を駆動した際に生じる熱を放熱するための部材であり、公知の放熱フィンの形状、例えば半導体装置との接合面の反対面に複数の板状の部材が平行する方向に沿って一定間隔ごとに配置された形状とされている。
【００９３】
複合体Ｃ３は、凹凸層１１および金属多孔層１２に相当する係合層４２ａを備える放熱フィン４２を用意することを除けば、公知のパワーモジュールと放熱フィンとを接合する方法により製造できる。また、凹凸層１１および金属多孔層１２を備える放熱フィン４２を用意することにおいては、上記第２実施形態で述べたのと同様の工程により用意できるため、説明を省略する。
【００９４】
このように複合体Ｃ３を上記のような構成の半導体装置とすることで、放熱フィン４２とパワーモジュール４０とが係合層４２ａを介して強固に密着し、密着性や気密性が高く、放熱特性に優れた半導体装置となる。
【００９５】
（第４実施形態の変形例）
次に、第４実施形態の変形例について、図９を参照して述べる。上記第４実施形態の複合体Ｃ３では、パワーモジュール４０の片面から放熱する構造の半導体装置について示したが、図９に示すように、パワーモジュール５２の両面から放熱する構造の半導体装置としてもよい。
【００９６】
具体的には、変形例の複合体Ｃ４は、図９に示すように、端子５３を備えるパワーモジュール５２と、パワーモジュール５２の収容部材および放熱部材である金属製ケース５０と、パワーモジュール５２を封止する封止樹脂５１と、により構成されている。このような構成において、パワーモジュール５２のうち端子５３の一部を除く部分は、金属製ケース５０のうちパワーモジュール５２を収容する収容部にすべて囲まれるように収容されると共に、封止樹脂５１により封止されている。パワーモジュール５２の端子５３は、封止樹脂５１から露出している。そして、金属製ケース５０のうち収容部の内壁には、凹凸層１１および金属多孔層１２に相当する係合層５０ａが形成されている。
【００９７】
これにより、複合体Ｃ４は、金属製ケース５０と封止樹脂５１とが強固に密着されると共に、パワーモジュール５２の駆動時に生ずる熱をパワーモジュール５２の両面から放出する両面放熱構造の半導体装置となる。
【００９８】
（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Ｍ１や複合体Ｃ１〜Ｃ３およびその製造方法は、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。
【００９９】
例えば、第２実施形態で示した複合体Ｃ１は、金属部材と樹脂部材とが接合されてなり、金属部材と樹脂部材との密着性や気密性を必要とする部材に適用するものであればよく、上記第３実施形態や第４実施形態で述べた例以外にも適用することができる。具体的には、金属部材Ｍ１としてアルミダイカスト、マグネシウムダイカストなどを用い、樹脂部材２０として、樹脂材料、ゴムなどを用いて、これらを接合し、自動車部品等において特に気密性が要求される部位に適用してもよい。
【０１００】
第３実施形態では、放熱板３２のうち基板３０の裏面３１ｂと接合している面側にのみ凹凸層１１および金属多孔層１２が設けられた例について述べたが、モールド樹脂３３により封止されている他の面に凹凸層１１および金属多孔層１２が設けられていてもよい。また、第３実施形態では、放熱板３２が１つだけ設けられた片面放熱構造とされている例について述べたが、電子部品３１を２つの放熱板３２で挟む両面放熱構造とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１０    金属基材
１１    凹凸層
１１ａ  凹凸表面
１２    金属多孔層
１２ａ  空孔
２０    樹脂部材
【図１】
2018080360.tif 000003
【図２】
2018080360.tif 000004
【図３】
2018080360.tif 000005
【図４Ａ】
2018080360.tif 000006
【図４Ｂ】
2018080360.tif 000007
【図４Ｃ】
2018080360.tif 000008
【図４Ｄ】
2018080360.tif 000009
【図５】
2018080360.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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