(57)【要約】【課題】短い加工時間で効果的に金属表面に非金属材料を接合する。【解決手段】リードフレーム１１〜１４の溝面３１にプレス加工によって複数の溝３２と、溝３２の側面に沿ってリードフレーム１１〜１４の表面から隆起する隆起部を形成する工程と、隆起部を溶融し、溶融した隆起部の一部を溝３２の側面に沿って溝３２の中に入り込ませた状態で凝固させて凸部３４を形成する工程と、リードフレーム１１〜１４の溝面３１に樹脂を溶融接合する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の一方の面にプレス加工によって複数の溝と、溝の側面に沿って前記金属板の表面から隆起する隆起部とを形成する工程と、
前記隆起部を溶融し、溶融した前記隆起部の一部を前記溝の側面に沿って前記溝の中に入り込ませた状態で凝固させて凸部を形成する工程と、
前記金属板の前記一方の面に非金属材料を溶融接合する工程と、
を含む金属と非金属材料との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面に樹脂のような非金属材料を溶融して接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、強度の関係から金属材料のケーシングを用いる場合が多くなってきている。この場合、電子基板を取り付けるための樹脂製のボス或いは、リブ等を金属表面に接合することが必要となる。金属表面に樹脂等を接合する技術としては、例えば、接着剤、熱圧着シート、両面テープ等により金属材料上に樹脂を接合するという技術が存在するが、接合強度が低いことや複雑な形状の接合に向かないという問題があった。
【０００３】
そこで、近年、レーザスキャニング加工によって金属表面に細かな凹凸を形成し、その後、形成した凹凸部位に樹脂を射出成型し、金属表面に樹脂を溶融接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、レーザスキャニングによって細かい凹凸を形成するには、複数回レーザスキャニングを繰り返す必要があり、加工時間が長くなってしまうこと、及び、凹凸を深くして大きなアンカー効果を得ようとすると更に加工時間が長くなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０２０９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、短い加工時間で効果的に金属表面に非金属材料を接合することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属と非金属材料との接合方法は、金属板の一方の面にプレス加工によって複数の溝と、溝の側面に沿って前記金属板の表面から隆起する隆起部とを形成する工程と、前記隆起部を溶融し、溶融した前記隆起部の一部を前記溝の側面に沿って前記溝の中に入り込ませた状態で凝固させて凸部を形成する工程と、前記金属板の前記一方の面に非金属材料を溶融接合する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、短い加工時間で効果的に金属表面に非金属材料を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における接合方法を用いて形成したパワーカードの断面図である。
【図２】図１に示すリードフレーム表面に複数の溝を形成した状態を示す断面図である。
【図３】図２に示す隆起部を溶融させた後、凝固した凸部を示す断面図である。
【図４】図３に示す溝を有するリードフレームを樹脂封止した際に溝の中に入り込んだ樹脂を示す断面図である。
【図５Ａ】図１に示すリードフレーム表面に形成する他の溝を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す隆起部を溶融させた後、凝固した凸部を示す断面図である。
【図６Ａ】図１に示すリードフレーム表面に形成する他の溝を形成した状態を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す隆起部を溶融させた後、凝固した凸部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。最初に図１を参照しながら本実施形態における接合方法を用いて形成したパワーカード１００の構成について簡単に説明する。パワーカード１００は、電圧変換器やインバータ等に用いられる複数の素子２１，２２等を樹脂３０で一体にモジュール化した電子部品である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態における接合方法を用いて形成したパワーカード１００は、はんだ層２３を介して素子２１をリードフレーム１１の上面に接合し、はんだ層２５を介してターミナル２７をリードフレーム１２の上面に接合した後、ターミナル２７が接合されたリードフレーム１２を反転させてターミナル２７を下向きにして素子２１と対向させ、ターミナル２７と素子２１とをはんだ層２４を介して接合した右側部分５０と、はんだ層２３を介して素子２２をリードフレーム１３の上面に接合した後、はんだ層２５を介してターミナル２８をリードフレーム１４の上面に接合し、ターミナル２８が接合されたリードフレーム１４を反転させてターミナル２８を下向きにして素子２２と対向させ、ターミナル２８と素子２２とをはんだ層２４を介して接合した左側部分６０とを並列に並べて、樹脂３０によってモールドし、一体としたものである。
【００１１】
図１中に破線で示すように、各リードフレーム１１，１３の樹脂３０に接する方の表面のはんだ層２３の外側の領域には、複数の溝面３１が設けられ、各リードフレーム１２，１４の樹脂３０に接する方の表面のはんだ層２５の外側の領域にも複数の溝面３１が設けられている。本実施形態のリードフレーム１１〜１４は金属製で、銅の表面にニッケルメッキを施したものであるが、例えば、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼等の他の金属で構成してもよい。
【００１２】
溝面３１は次の様な工程によって加工される。まず、図２に示すように、プレス加工によって、例えば、幅Ｗが１０〜５００μｍ、深さＤが１００〜１０００μｍの溝３２をピッチＰが２０〜１００００μｍとなる様に複数本形成する。金属製のリードフレーム１１〜１４にプレス型を押し付けて溝３２のプレス加工を行うと、溝３２が形成されると同時に、リードフレーム１１〜１４の表面近傍に位置する溝３２の側面部分の金属が表面から溝３２の側面に沿って上方向に変形し、リードフレーム１１〜１４の表面から上方に隆起する隆起部３３が形成される。なお、溝の深さを１〜１００μｍとしてもよい。
【００１３】
次に、図３に示すように、レーザ光を隆起部３３に照射すると、隆起部３３は熱により溶融状態となり、その一部が溝３２の側面に入り込んでくる。レーザ光の照射を停止すると溶融部分の温度は低下し、溶融して溝３２の側面に入りこんだ隆起部３３の一部は、図３に示すように、溝３２の幅Ｗよりも狭い幅ＷＳの入口スリット３９を構成する凸部３４となって凝固する。
【００１４】
次に図４に示すように、図３に示すリードフレーム１１〜１４の隙間に溶融させた樹脂３０を充填すると、溶融した樹脂３０は、凸部３４のある入口スリット３９から溝３２の底部にまで入り込んでいく。樹脂３０が硬化すると、リードフレーム１１〜１４の溝面３１に形成した入口スリット３９から溝３２の中に入り込んで硬化した樹脂３０は、リードフレーム１１〜１４を強固に密着させて樹脂３０が抜けないようにするアンカーを構成する。また、凸部３４は、樹脂３０と接触する表面積を大きくするので、樹脂３０と溝３２の側面との密着性が高まる。これにより、本実施形態の接合方法は、金属製のリードフレーム１１〜１４と樹脂３０との接合性を高めることができる。
【００１５】
本実施形態の接合方法では、複数の溝３２をプレス加工で多数同時に成形した後、レーザ光の照射により隆起部３３を溶融させて溝３２の側面の内部に突出する凸部３４を形成して、樹脂３０が入り込んでアンカー形状となる入口スリット３９を形成するので、レーザスキャニングよりも短時間で樹脂３０との接合性の高い金属表面を形成することができる。
【００１６】
次に図５Ａから図６Ｂを参照して本発明の他の実施形態の接合方法について説明する。図１〜図４を参照して説明したのと同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００１７】
図５Ａ、図５Ｂに示す実施形態は、金属製のリードフレーム１１〜１４に深さＤ２の三角形断面の溝３２をピッチＰ２でプレス加工した後、プレス加工によって上方向に隆起した三角形の頂部、つまり、隆起部３３に図５Ｂに示すようにレーザ光を照射して溶融させる。すると、隆起部３３は溶融して横方向につぶれて、その一部は、溝３２の側面の内部に突出する凸部３４を形成する。また、溝３２の深さはＤ２よりも浅いＤ２１となる。そして、レーザ光の照射を停止すると、表面の凸部３４は、その下の溝３２の側面よりも突出し、凸部３４の下側の溝３２の幅ＷＳ１よりも狭い幅ＷＳ２の入口スリット３９を構成する。このようにして形成された溝面３１に溶融した樹脂３０を充填すると、先に説明した実施形態と同様、溝面３１に形成した入口スリット３９から溝３２の中に入り込んで硬化した樹脂３０が、リードフレーム１１〜１４を強固に密着させて樹脂３０が抜けないようにするアンカーを構成する。また、凸部３４は、樹脂３０と接触する表面積を大きくするので、樹脂３０と溝３２の側面との密着性が高まる。これにより、本実施形態の接合方法は、金属製のリードフレーム１１〜１４と樹脂３０との接合性を高めることができる。
【００１８】
図６Ａ、図６Ｂに示す実施形態は、金属製のリードフレーム１１〜１４に、深さＤ３のＶ字型曲断面の溝３２をピッチＰ３でプレス加工した後、プレス加工によって上方向に隆起した半円形の頂部、つまり、隆起部３３に図６Ｂに示すようにレーザ光を照射して溶融させる。すると、隆起部３３は溶融して横方向につぶれ、その一部は、溝３２の側面の内部に突出する凸部３４を形成する。また、溝３２の深さはＤ３よりも浅いＤ３１となる。そして、レーザ光の照射を停止すると、表面の凸部３４は、その下の溝３２の側面よりも突出し、凸部３４の下側の溝３２の幅ＷＳ３よりも狭い幅ＷＳ４の入口スリット３９を構成する。このようにして形成された溝面３１に溶融した樹脂３０を充填すると、先に説明した実施形態と同様、溝面３１に形成した入口スリット３９から溝３２の中に入り込んで硬化した樹脂３０が、リードフレーム１１〜１４を強固に密着させて樹脂３０が抜けないようにするアンカーを構成する。また、凸部３４は、樹脂３０と接触する表面積を大きくするので、樹脂３０と溝３２の側面との密着性が高まる。これにより、本実施形態の接合方法は、金属製のリードフレーム１１〜１４と樹脂３０との接合性を高めることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１１〜１４  リードフレーム、２１，２２  素子、２３〜２５  はんだ層、２７，２８  ターミナル、３０  樹脂、３１  溝面、３２  溝、３３  隆起部、３４  凸部、３９  入口スリット、５０  右側部分、６０  左側部分、１００  パワーカード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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