TWI796433B - 複合構件、及複合構件之製造方法 - Google Patents

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TWI796433B
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池田智昭
細江晃久
杉澤正則
石川福人
森上英明
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日商聯合材料股份有限公司
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Abstract

本發明之複合構件具備：基板，其由複合材料構成，該複合材料具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相；被覆層，其由金屬構成，並覆蓋上述基板之表面之至少一部分；且上述基板之表面包括上述金屬相之表面、及由上述金剛石粒子之一部分構成且自上述金屬相之表面突出的突出部；上述被覆層包括俯視下覆蓋上述金屬相之表面的金屬被覆部、及覆蓋上述突出部而不覆蓋上述金屬相之表面的粒子被覆部；上述粒子被覆部之厚度相對於上述金屬被覆部之厚度的比為0.80以下；且上述被覆層之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。

Description

複合構件、及複合構件之製造方法
本發明係關於一種複合構件、及複合構件之製造方法。本申請案主張基於2018年2月14日提出申請之日本專利申請案即日本特願2018-023823號之優先權。記載於該日本專利申請案之全部記載內容作為參照併入本說明書中。
專利文獻1、2中，作為適於半導體元件之散熱構件之材料，揭示有金剛石與銀（Ag）或銅（Cu）等金屬之複合材料。又，專利文獻1、2揭示藉由鍍覆或真空蒸鍍等於由上述複合材料所構成之基板之表面設置金屬被覆。
半導體元件與散熱構件一般藉由焊料而接合。於散熱構件由上述金剛石與金屬之複合材料構成之情形時，尤其是金剛石與焊料之潤濕性差。因此，於由上述複合材料所構成之基板之表面設置上述金屬被覆作為焊料之基底層。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-197153號公報 [專利文獻2]國際公開第2016/035795號
本發明之一態樣之複合構件具備： 基板，其由複合材料構成，該複合材料具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相； 被覆層，其由金屬構成，並覆蓋上述基板之表面之至少一部分；且 上述基板之表面包括上述金屬相之表面、及由上述金剛石粒子之一部分構成且自上述金屬相之表面突出的突出部； 上述被覆層包括俯視下覆蓋上述金屬相之表面的金屬被覆部、及覆蓋上述突出部而不覆蓋上述金屬相之表面的粒子被覆部； 上述粒子被覆部之厚度相對於上述金屬被覆部之厚度的比為0.80以下；且 上述被覆層之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。
本發明之一態樣之複合構件之製造方法具備以下步驟： 對由具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相之複合材料所構成的素材板之表面實施蝕刻，製作使上述金剛石粒子之一部分自上述金屬相之表面突出的粗面板； 對上述粗面板實施第一無電解鍍覆，使存在於上述素材板之表面之多個上述金剛石粒子之一部分露出，同時製作上述金屬相之表面形成有第一鍍覆層之部分被覆板； 對上述部分被覆板實施第二無電解鍍覆，形成第二鍍覆層，該第二鍍覆層覆蓋上述第一鍍覆層之表面、及上述金剛石粒子中自上述第一鍍覆層之表面露出之部分。
[發明所欲解決之課題]
於將由金剛石與金屬之複合材料所構成之基板用於半導體元件之散熱構件等之情形時，半導體元件係藉由焊料等與上述基板接合，理想的是該基板於安裝於冷卻裝置等設置對象之狀態下導熱性優異。為了構築此種散熱結構，理想的是設置於上述基板之金屬之被覆層具有平滑之表面，並且難以自基板剝離。
於此，半導體元件與散熱構件具有代表性的是按照半導體元件/焊料/散熱構件/潤滑脂（grease）/設置對象或散熱片之順序進行配置。例如，若構成散熱構件之上述基板之表面平滑，則依照該基板之表面，被覆層之表面亦容易平滑地形成。若被覆層之表面平滑，則容易於被覆層之上形成均勻厚度之焊料或潤滑脂。焊料或潤滑脂由於其導熱率低於上述基板，因此當為均勻之厚度時，容易抑制由焊料或潤滑脂中之局部較厚之部分所引起之局部熱阻的增大，從而提高導熱性。然而，當上述基板之表面平滑時，上述基板與被覆層之密接性差，被覆層容易自上述基板剝離。尤其，如下所述，於受到熱歷程之情形時，被覆層容易自上述基板剝離。若被覆層剝離，則難以將半導體元件之熱自散熱構件向設置對象發散，從而導致導熱性降低。
另一方面，例如，若構成散熱構件之上述基板之表面粗糙而凹凸較大，則由於能夠增大上述基板之表面中金剛石粒子由被覆層所覆蓋之比率，因此可提高上述基板與被覆層之密接性。然而，藉由以將上述較大之凹凸整平之方式設置焊料或潤滑脂，會於焊料或潤滑脂產生局部較厚之部分。由於該較厚之部分而導致局部之熱阻增大，成為半導體元件之故障之原因。若使被覆層於一定程度上變厚，則雖然存在能夠使被覆層之表面之凹凸於一定程度上變小之情形，但於此情形時，會導致導熱性降低。其原因在於，在導熱率高之金剛石粒子上較厚地存在導熱性較金剛石差之被覆層。
因此，本發明之一目的在於：提供一種具有平滑之表面、並且具備難以自基板剝離之被覆層的複合構件。又，本發明之另一目的在於：提供一種複合構件之製造方法，其可製造具有平滑之表面、並且具備難以自基板剝離之被覆層之複合構件。 [發明之效果]
根據上述複合構件，被覆層具有平滑之表面，並且難以自基板剝離。
藉由上述複合構件之製造方法，可製造具有平滑之表面、並且具備難以自基板剝離之被覆層之複合構件。 [實施形態之說明]
首先，列舉本發明之實施形態之內容進行說明。 （1）本發明之一態樣之複合構件具備： 基板，其由複合材料構成，該複合材料具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相； 被覆層，其由金屬構成，並覆蓋上述基板之表面之至少一部分；且 上述基板之表面包括上述金屬相之表面、及由上述金剛石粒子之一部分構成且自上述金屬相之表面突出的突出部； 上述被覆層包括俯視下覆蓋上述金屬相之表面的金屬被覆部、及覆蓋上述突出部而不覆蓋上述金屬相之表面的粒子被覆部； 上述粒子被覆部之厚度相對於上述金屬被覆部之厚度的比為0.80以下；且 上述被覆層之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。 粒子被覆部之厚度、金屬被覆部之厚度、及表面粗糙度之測定方法將於下述試驗例1中詳細地進行說明。 上述被覆層係由金屬所構成之層，該金屬以與構成基板之表面之金屬相及金剛石粒子直接相接之狀態覆蓋該等。
上述複合構件之被覆層之表面粗糙度Ra非常小而平滑。因此，於將上述複合構件用於半導體元件之散熱構件等之情形時，易於被覆層上形成均勻厚度之焊料等接合材料或潤滑脂。因此，上述複合構件抑制因焊料或潤滑脂等局部較厚地形成而引起之局部熱阻之增大，導熱性優異。
又，於上述複合構件中，由於基板之表面中金剛石粒子之一部分自金屬相突出，故金屬相之表面以於金剛石粒子之突出部之間凹陷之狀態存在。由於被覆層覆蓋具有由金剛石粒子之突出部與金屬相之表面所致之凹凸的基板之表面，於俯視下具有：實質上僅覆蓋上述突出部之部分（粒子被覆部）、及至少覆蓋上述金屬相之表面之部分（金屬被覆部）。如上所述，由於被覆層之表面平滑，故覆蓋基板之凸部之粒子被覆部之厚度薄於覆蓋基板之凹部之金屬被覆部之厚度，且上述厚度之比滿足0.80以下。此種上述複合構件於用於半導體元件之散熱構件等之情形時，由於介於基板之表面上之金剛石粒子與半導體元件及設置對象等之間之粒子被覆部之厚度較薄，故能夠有效地將半導體元件之熱向設置對象發散，從而導熱性優異。
且，金剛石粒子之突出部埋設於被覆層，被覆層以包圍突出部之方式存在。因此，藉由提高金剛石粒子中之被覆層之覆蓋率，而能夠藉由所謂之定錨效應提高金剛石粒子與被覆層之密接力。因此，上述複合構件之基板與被覆層之密接性優異，被覆層難以自基板剝離。尤其，上述複合構件即便於受到如下等熱歷程之情形時，被覆層亦難以自基板剝離，導熱性長時間優異，上述熱歷程係指於用於半導體元件之散熱構件等之情形時，在製造過程中進行焊接，或於作為散熱構件使用時受到冷熱循環。
（2）作為上述複合構件之一例，可列舉以下形態： 上述金屬相之構成金屬為銀或銀合金。
由於銀或銀合金之導熱率高於銅及鋁等，故上述形態之導熱性優異。
（3）作為上述複合構件之一例，可列舉以下形態： 構成上述被覆層之上述金屬為包含磷之鎳合金。
於此，由於金剛石為非導電性，因此為了形成被覆層，可列舉無電解鍍覆或真空蒸鍍等無需對基板通電之方法。上述形態由於能夠於製造過程中藉由無電解鍍覆形成被覆層，故而雖具備凹凸表面之基板，但能夠於其表面形成均勻厚度之鍍覆層。
（4）本發明之一態樣之複合構件之製造方法，其具備以下步驟： 對由具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相之複合材料所構成的素材板之表面實施蝕刻，製作使上述金剛石粒子之一部分自上述金屬相之表面突出的粗面板； 對上述粗面板實施第一無電解鍍覆，使存在於上述素材板之表面之多個上述金剛石粒子之一部分露出，同時製作上述金屬相之表面形成有第一鍍覆層之部分被覆板； 對上述部分被覆板實施第二無電解鍍覆，形成第二鍍覆層，該第二鍍覆層覆蓋上述第一鍍覆層之表面、及上述金剛石粒子中自上述第一鍍覆層之表面露出之部分。
本發明人對由金剛石粒子與金屬之複合材料所構成之素材板實施蝕刻使表面粗糙後，實施1次無電解鍍覆而形成1層埋設金剛石粒子之厚度之鍍覆層。結果得出以下見解：當素材板之表面粗糙較大時，仿照素材板，鍍覆層之表面亦粗糙；當上述表面粗糙較小時，鍍覆層易自素材板剝離（參照下述試驗例1）。因此，對鍍覆之條件進行了各種研究，結果得出較佳為進行2次無電解鍍覆之見解。上述複合構件之製造方法係基於該等見解者。
於上述複合構件之製造方法中，首先，對素材板實施蝕刻，使存在於素材板之表面附近之多個金剛石粒子之一部分自金屬相之表面突出，製作粗面板，該粗面板具有：由金剛石粒子之突出部與以於突出部之間凹陷之狀態存在之金屬相之表面所致之凹凸。較佳為製作存在多個自金屬相之表面突出之金剛石粒子之突出量於一定程度上較大者（參照下述突出高度L2 之比率）之粗面板。其次，藉由第一無電解鍍覆，以於一定程度上填埋粗面板之凹陷之方式，且如上所述般以針對突出量於一定程度上較大之金剛石粒子使其一部分露出之方式，主要於金屬相形成第一鍍覆層。即，以覆蓋突出量較小之金剛石粒子及金屬相、並包圍突出量大之金剛石粒子之周圍之方式來形成第一鍍覆層。具備以此方式形成之第一鍍覆層的部分被覆板之表面之上述凹陷被第一鍍覆層整平，表面粗糙小於粗面板而平滑。其次，藉由第二無電解鍍覆，形成第二鍍覆層，該第二鍍覆層覆蓋部分被覆板之表面，具體而言係金剛石粒子中之自第一鍍覆層露出之部分與第一鍍覆層之表面。此第二鍍覆層之表面仿照部分被覆板之上述平滑之表面，表面粗糙度小而平滑。且，上述突出量於一定程度上較大之金剛石粒子中之自金屬相之表面突出的突出部受第一鍍覆層與第二鍍覆層兩者覆蓋而埋設，金剛石粒子中之受鍍覆層所覆蓋之比率較大。可謂此般鍍覆層難以從由上述複合材料所構成之基板剝離，密接性優異。
因此，藉由上述複合構件之製造方法，能夠製造具有平滑之表面、並且具備難以自基板剝離之被覆層（上述鍍覆層）之複合構件、代表性而言係上述（1）之複合構件。該複合構件如上所述，導熱性優異，能夠較佳地用於半導體元件之散熱構件等。 [本發明之實施形態之細節]
以下，適當參照圖式，具體地對本發明之實施形態進行說明。圖中，相同符號表示相同名稱物。 圖1至圖5係於以與複合構件1之厚度方向（基板10與被覆層4之積層方向，各圖之上下方向）平行之平面切斷複合構件1之狀態下模式性地表示被覆層4之附近之局部剖面圖。為易於理解而將金剛石粒子20誇張表示。又，為易於理解而省略被覆層4之影線。 圖6係以SEM觀察於下述試驗例1中製作之複合構件1（試樣No.1之附鍍覆之基板）中以與其厚度方向平行之平面切斷之剖面之顯微鏡照片，圖7係對圖6之顯微鏡照片附加了符號等之說明圖。於圖6、7中，黑色粒子狀部分表示金剛石粒子（此處為被覆粒子2），於圖6、7之下方區域，包圍被覆粒子2之淺灰色區域表示金屬相3。於圖6、7中，覆蓋被覆粒子2中之自金屬相3之表面3f突出之部分之深灰色區域依序表示被覆層4、附加層5，覆蓋該灰色區域之上之白色帶狀區域表示附加層6。於圖6、7中，位於較白色帶狀區域更上方之黑色領域係背景。 關於上述顯微鏡照片之各區域之事項於下述圖8〜圖14亦相同。
[複合構件] 主要參照圖1，對實施形態之複合構件1進行說明。 ＜概要＞ 如圖1所示，實施形態之複合構件1具備：基板10，其由複合材料100構成，該複合材料100具備多個金剛石粒子20（此處為被覆粒子2）及將金剛石粒子20彼此結合之金屬相3；被覆層4，其由金屬構成，並覆蓋基板10之表面10f之至少一部分。
尤其，於實施形態之複合構件1中，被覆層4之表面4f之凹凸小而平滑。定量性而言，被覆層4之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。又，於實施形態之複合構件1中，基板10之表面10f相對粗糙，具有凹凸，但以將但該凹凸整平之方式形成有被覆層4。因此，被覆層4之厚度局部地不同。詳細而言，基板10之表面10f包括由金屬相3構成之表面3f、及由金剛石粒子20之一部分構成且自金屬相3之表面3f突出的突出部2f。被覆層4包括俯視下覆蓋金屬相3之表面3f的金屬被覆部43、及覆蓋金剛石粒子20之突出部2f而不覆蓋金屬相3之表面3f的粒子被覆部42。粒子被覆部42之厚度t2 薄於金屬被覆部43之厚度t3 。定量性而言，粒子被覆部42之厚度t2 相對於金屬被覆部43之厚度t3 的比（以下，有時稱為厚度比率）為0.80以下。於圖1中，以二點鏈線假想地表示金屬被覆部43與粒子被覆部42之交界。
實施形態之複合構件1之被覆層4之表面4f平滑，但藉由使被覆層4之厚度比率滿足上述特定之範圍，而被覆層4難以自基板10剝離。 以下，詳細地對各要素進行說明。
＜基板＞ 於複合構件1所具備之基板10中，可適當利用由以金剛石粒子20與金屬相3為主體之複合材料100所構成者。可利用公知者或藉由公知之製造方法所製造者。
《金剛石》 金剛石通常具有1000 W/m･K以上之高導熱率，因此，包含多個金剛石粒子20之基板10可較佳地用於散熱構件。多個金剛石粒子20通常分散存在於基板10中。
基板10中之金剛石粒子20之形狀、大小、含量等規格可適當選擇。上述規格具有代表性的是實質上維持原料中所使用之金剛石粉末之規格，因此，為了成為所需之規格，選擇原料之金剛石粉末之規格即可。
金剛石粒子20之形狀無特別限制。於圖1、下述圖2〜圖5中，將金剛石粒子20模式性地表示為多邊形，但如圖7之被覆粒子2所例示，可取不規則之剖面形狀。
金剛石粒子20之平均粒徑例如可列舉為10 μm以上且100 μm以下。上述平均粒徑越大，則能夠製成導熱性越優異之基板10。上述平均粒徑越小，則於製造過程中下述素材板15（圖2）之切削等加工性越優異，且即便金剛石粒子20因研磨等而脫落，亦容易縮小由脫落所導致之凹陷。進而容易縮小被覆層4之表面4f之凹凸。就上述熱特性及加工性等之觀點而言，可將上述平均粒徑設為15 μm以上且90 μm以下，進而設為20 μm以上且50 μm以下。此外，若包含相對微細之粒子與相對粗大之粒子，則於製造過程中容易實現緻密化，易形成導熱性更優異之基板10。上述平均粒徑可列舉如下：取基板10之剖面，自特定之測定視野（例如，0.3 mm×0.2 mm）抽取多個金剛石粒子，將各粒子之等值面積圓之直徑設為粒徑，將20個以上之粒徑之平均值設為平均粒徑。
金剛石粒子20之含量例如可列舉為40體積%以上且85體積%以下。上述含量越多，則能夠製成導熱性越優異、且線膨脹係數越小之基板10。若上述含量為85體積%以下，藉由於一定程度上包含金屬相3，能夠確實地結合金剛石粒子20，並且能夠防止線膨脹係數變得過小。考慮到上述熱特性及結合性等，可將上述含量設為45體積%以上且80體積%以下，進而設為50體積%以上且75體積%以下。
基板10中之金剛石粒子20可列舉作為具備覆蓋其表面之至少一部分，較佳為實質上覆蓋全部之被覆膜21之被覆粒子2而存在。被覆膜21例如可列舉由選自Ti、Hf、Zr之1種以上之金屬的碳化物所構成者。被覆膜21具有代表性的是於製造過程中有助於提高最終成為金屬相3之溶融金屬與金剛石粒子20之潤濕性，使金剛石粒子20與金屬相3密接。尤其，當形成上述碳化物之碳成分為來自金剛石粒子20者時，金剛石粒子20與被覆膜21更密接。藉由金剛石粒子20、被覆膜21、金屬相3三者密接，能夠製成氣孔少、緻密之基板10（複合材料100）。此種基板10由氣孔所導致之導熱性之降低較少，導熱性優異，並且即便受到冷熱循環，亦難以改變上述三者之界面狀態，冷熱循環特性亦優異。被覆膜21較佳為於能夠獲得上述潤濕性之改善效果之範圍內較薄。其原因在於上述碳化物相較於金剛石及金屬相3之構成金屬，導熱率低，導熱性差。於圖1〜圖5中，例示基板10中包含被覆粒子2之情形。
《金屬相》 金屬相3之構成金屬例如可列舉銀（Ag）、銀合金、銅（Cu）、銅合金、鋁（A1）、鋁合金、鎂（Mg）、鎂合金等。此處之銀、銅、鋁、鎂係指所謂之純金屬。純金屬通常較合金導熱率高，若金屬相3由純金屬構成，則能夠製成導熱性優異之基板10。合金具有較純金屬機械強度等優異之傾向，若金屬相3由合金構成，則容易製成機械特性優異之基板10。尤其，Ag、Cu及該等之合金可製成相較於Al、Mg及該等之合金導熱率高、且導熱性優異之基板10。Al、Mg及該等之合金可製成相較於Ag、Cu及該等之合金輕量之基板10。
尤其，若金屬相3之構成金屬為銀（Ag）或銀合金，則能夠製成較銅（Cu）或銅合金導熱性更優異之基板10。
《外形、大小》 基板10之平面形狀、大小（厚度、平面積）等可根據複合構件1之用途等適當選擇。例如，於將複合構件1用於半導體元件之散熱構件之情形時，可列舉基板10係平面形狀為長方形狀、且具有能夠載置半導體元件等搭載零件之平面積之板材。於該用途中，基板10之厚度越薄，則越容易將半導體元件之熱向冷卻裝置等設置對象傳遞，因此，可列舉將上述厚度設為例如10 mm以下、尤其是5 mm以下。上述厚度之下限值無特別限制，但就維持基板10之適當之強度之觀點而言，可設為0.3 mm以上。
《表面狀態》 基板10之表面10f主要由金剛石粒子20與金屬相3形成，相對粗糙。詳細而言，金剛石粒子20（於圖1中為被覆粒子2）之一部分自金屬相3之表面3f突出。表面10f具有：由金剛石粒子20中之自表面3f突出之突出部2f所構成之凸部、及介於多個突出部2f之間之表面3f所形成之凹部所構成的凹凸。於圖1〜圖5之剖面圖中，以一直線模式性地表示金屬相3之表面3f，但實際上是如圖6之剖面照片所示般描畫包含曲線之不規則之線。
若金剛石粒子20之突出部2f中之自金屬相3之表面3f突出之高度L2 於一定程度上較大，即，若表面10f之凹凸於一定程度上較大，則被覆層4難以自基板10剝離，從而較佳。藉由被覆層4之構成金屬覆蓋突出部2f之周圍，容易確保增大金剛石粒子20中之由被覆層4所覆蓋之比率（以下，有時稱為被覆率），其原因在於被覆層4容易牢固地固持金剛石粒子20。於此，金剛石化學性穩定，金剛石粒子20與被覆層4之構成金屬實質上不結合。因此，可認為若突出高度L2 小，則由於上述被覆率小，故而被覆層4無法充分地固持金剛石粒子20，被覆層4容易自基板10剝離。定量性而言，可列舉具有突出部2f之金剛石粒子20之突出高度L2 相對於最大長度L之比率（L2 /L）為10%以上且90%以下。上述比率（L2 /L）之值係指如下所述般針對各金剛石粒子20求出最大長度L、突出高度L2 、比L2 /L，將其設為多個金剛石粒子20之比（L2 /L）之平均值。考慮到金剛石粒子20中之與金屬相3之接觸面積及被覆層4之被覆率，可將上述比率（L2 /L）設為30%以上，進而設為50%以上且85%以下。
就密接性之觀點而言，突出高度L2 可列舉為1.0 μm以上、進而4.0 μm以上、8.0μm以上。另一方面，就導熱性之觀點而言，突出高度L2 可列舉為90 μm以下、進而70 μm以下、40 μm以下。
上述最大長度L係指複合構件1之剖面中具有突出部2f之金剛石粒子20之沿上述厚度方向之最大距離。突出高度L2 係指上述剖面中自該金剛石粒子20與金屬相3之表面3f之交點P起突出部2f之沿上述厚度方向之最大距離。
上述最大長度L及突出高度L2 例如可列舉藉由於製造過程中適當調節金剛石粉末之粒徑、蝕刻條件等而進行調整。
＜被覆層＞ 被覆層4覆蓋上述基板10之表面10f之至少一部分，於該被覆範圍內，埋設金剛石粒子20及金屬相3兩者。此種被覆層4可對基板10實現機械性保護及自周圍環境之保護、外觀之提高等。又，由於被覆層4由金屬構成，故亦可作為焊料等接合材料之基底層發揮功能。尤其，於實施形態之複合構件1所具備之被覆層4中，如上所述雖局部厚度不同，但表面4f平滑。因此，被覆層4亦具有容易將焊料等接合材料、潤滑脂等形成均勻之厚度之功能。
《被覆範圍》 具有代表性的是，可列舉於基板10之表面之實質上整個面具備被覆層4之形態。該形態耐蝕性優異，從而較佳。此外，可列舉於基板10之正背面中之一面之至少一部分具備被覆層4之形態、於兩面之至少一部分具備被覆層4之形態。
《結構及製法》 被覆層4具有代表性的是可列舉為由單種金屬所構成之單層結構。藉由於如下所述進行2階段之鍍覆等之情形時利用不同種鍍覆液等，可將金屬被覆部43製成由不同種之金屬所構成之多層結構。為形成被覆層4，可列舉利用無電解鍍覆或真空蒸鍍。由於基板10包含非導電性之金剛石粒子20，故容易利用即便不與基板10導通亦可成膜之方法。尤其，即便實施鍍覆之素材之表面具有凹部，無電解鍍覆之鍍覆液亦可較佳地轉入至凹部。因此，相較於真空蒸鍍，更容易於上述素材表面之任意部位形成均勻厚度之鍍覆層，更容易控制鍍覆厚度。又，若利用無電解鍍覆，則相較於利用真空蒸鍍之情形能夠降低製造成本。
《組成》 形成被覆層4之金屬可適當選擇。例如可列舉鎳（Ni）、鎳合金、銅、銅合金、金（Au）、金合金、銀、銀合金等。此處之鎳、銅、金、銀係指所謂之純金屬。Ni、Cu及該等之合金相較於Au、Ag及該等之合金更輕，容易製成輕量之複合構件1。Au、Ag及該等之合金相較於Ni、Cu及該等之合金，導熱率高，容易製成導熱性優異之複合構件1。
作為構成被覆層4之鎳合金之一例，可列舉包含磷（P）之鎳合金（以下，有時稱為Ni-P合金）。由Ni-P合金所構成之金屬層可藉由無電解鍍覆形成，因此，如上所述，於製造過程中容易形成均勻厚度之鍍覆層，容易控制鍍覆厚度，且相較於真空蒸鍍能夠降低製造成本。作為其他鎳合金，可列舉包含硼（B）者（Ni-B合金）等。
《表面粗糙度》 被覆層4具有平滑之表面4f。定量性而言，被覆層4之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。藉由被覆層4之表面粗糙度Ra小，容易於被覆層4之上形成均勻厚度之上述接合材料等，能夠減少於接合材料等產生局部較厚之部分。上述表面粗糙度Ra越小，則越容易將上述接合材料等形成均勻厚度，因此，上述表面粗糙度Ra較佳為1.8 μm以下、進而1.5 μm以下，更佳為1.0 μm以下、進而0.8 μm以下。上述表面粗糙度Ra之下限值理論上為0 μm。
上述表面粗糙度Ra例如可列舉：於利用下述複合構件之製造方法形成被覆層4之情形時，藉由上述金剛石粒子20之突出高度L2 、第一無電解鍍覆後之突出高度L26 （圖4）等進行調整。
《厚度比率》 被覆層4具備：俯視下覆蓋金屬相3之表面3f的金屬被覆部43、及覆蓋金剛石粒子20之突出部2f而不覆蓋金屬相3之表面3f的粒子被覆部42。因此，當自被覆層4對複合構件1進行平面透視時，基板10除包含僅存在金屬相3之表面3f之部位之外，有時還包括金剛石粒子20之突出部2f之一部分重疊於金屬相3之表面3f之上之部位（金剛石粒子20懸突於表面3f之上方之部位）。於此情形時，金屬被覆部43覆蓋突出部2f之一部分與金屬相3之表面3f兩者之部位。即，金屬被覆部43包括實質上僅覆蓋金屬相3之表面3f之部分、及覆蓋上述重疊部位之部分。於複合構件1之剖面中，如圖1所例示，於金屬相3之表面3f中，圖1之隔在沿被覆層4之上下方向延伸之2條虛線之間之部分為僅覆蓋上述表面3f之部分，隔在相鄰排列之虛線與二點鏈線之間之部分為覆蓋上述重疊部位之部分（亦參照圖7）。上述虛線係與複合構件1之厚度方向（圖1之上下方向）平行之直線，且通過被覆層4之與突出部2f之接點之直線。上述二點鏈線係與上述厚度方向平行之直線，且通過金屬相3之表面3f、金剛石粒子20及被覆層4之交點P之直線。粒子被覆部42係僅覆蓋金剛石粒子20之突出部2f之部分，於上述剖面中，如圖1所例示，係覆蓋突出部2f中隔在相鄰排列之2條二點鏈線之間之部位之部分。換言之，粒子被覆部42係被覆層4中覆蓋突出部2f之上方之部分中位於上述交點P、P之間之部位。
尤其，於實施形態之複合構件1中，粒子被覆部42之厚度t2 薄於金屬被覆部43之厚度t3 ，厚度比率（t2 /t3 ）為0.80以下。若厚度比率為0.80以下，則即便金屬被覆部43之厚度t3 於一定程度上較薄，亦能夠確保金剛石粒子20之由被覆層4所被覆之被覆率較大，提高基板10與被覆層4之密接力。若金屬被覆部43之厚度t3 較薄，則能夠提高向金屬相3之導熱而導熱性優異。考慮到導熱性，可將厚度比率（t2 /t3 ）設為0.75以下，進而設為0.70以下、0.65以下。
若上述厚度比率（t2 /t3 ）超過0，則藉由金剛石粒子20之突出部2f由被覆層4（粒子被覆部42）覆蓋，可提高上述被覆層4之被覆率。尤其，若上述厚度比率（t2 /t3 ）為0.01以上，則於確保上述被覆率較大之基礎上，金屬被覆部43之厚度t3 不會過厚，而難以阻礙向金屬相3之導熱。考慮到上述密接性等，可將厚度比率（t2/t3 ）設為0.05以上，進而設為0.10以上、0.30以上。
基板10之一面之被覆層4之厚度可適當選擇。上述厚度越薄，則越容易提高導熱性，越厚則越容易縮小表面粗糙度Ra，或越容易提高基板10之保護功能。上述厚度雖亦取決於金剛石粒子20之突出高度L2 等，但可列舉金屬被覆部43之厚度t3 例如為5 μm以上且10 μm以下左右，粒子被覆層之厚度t2 例如為1 μm以上且5 um以下左右。
上述厚度比率及厚度t2 、t3 等例如可列舉藉由於製造過程中適當調節金剛石粉末之粒徑、蝕刻條件、成膜條件等進行調整。
《附加層》 於被覆層4之上可另行具備由金屬所構成之附加層。於圖7中，例示於被覆層4之上具備2層附加層5、6之情形。於圖7中，白色帶狀區域為附加層6，以虛線表示被覆層4與附加層5之交界。附加層之構成金屬可適當選擇上述《組成》項中列舉之金屬。各層之厚度例如可列舉為0.1 μm以上且5 μm以下左右。於附加層為多層之情形時，除設為各層之構成金屬全部不同之形態以外，還可設為包含構成金屬相同之層之形態。例如，作為附加層，若具備Ni層及Au層，則可進而提高焊料之潤濕性。如圖3所示，附加層之表面性狀仿照下層之被覆層4之表面性狀，附加層之表面粗糙度Ra可取實質上與被覆層4之表面粗糙度Ra相等之值、即未達2.0 μm。因此，可將附加層之表面粗糙度Ra視作被覆層4之表面粗糙度Ra。
＜製造方法＞ 實施形態之複合構件1例如可列舉藉由進行2階段之無電解鍍覆之以下之實施形態之複合構件之製造方法而製造。
＜主要效果＞ 實施形態之複合構件1以包含具有高導熱率之金剛石粒子20之基板10為主體，故導熱性優異。就該點而言，複合構件1可較佳地用於各種散熱構件。尤其，因為由包含金剛石粒子20與金屬相3之複合材料100構成，故基板10之線膨脹係數接近半導體元件及其周邊零件之線膨脹係數。又，複合構件1具備被覆層4，與焊料等接合材料之潤濕性亦優異，能夠藉由接合材料將半導體元件良好地接合於基板10（被覆層4）上。就該等點而言，複合構件1可較佳地用於半導體元件之散熱構件。
尤其，實施形態之複合構件1之被覆層4之表面粗糙度Ra非常小而平滑。因此，於將複合構件1用於例如半導體元件之散熱構件之情形時，容易仿照平滑之表面4f而將焊料等接合材料或潤滑脂等形成均勻厚度。此種實施形態之複合構件1抑制因於接合材料或潤滑脂形成局部較厚之部分而引起之局部熱阻之增大，從而導熱性優異。
且，於實施形態之複合構件1中，被覆層4滿足上述厚度比率，實質上，僅覆蓋金剛石粒子20之粒子被覆部42之厚度t2 薄於覆蓋金屬相3之表面3f之金屬被覆部43之厚度t3 。因此，於將複合構件1用於例如半導體元件之散熱構件之情形時，能夠縮短金剛石粒子20之突出部2f與半導體元件或設置對象之間之距離，能夠有效地將半導體元件之熱向設置對象傳遞。由此，實施形態之複合構件1導熱性優異。
進而，於實施形態之複合構件1中，被覆層4以埋設金剛石粒子20之突出部2f之方式設置，並且以包圍金剛石粒子20之方式存在。因此，可確保金剛石粒子20之由被覆層4所被覆之被覆率較大，藉由所謂之定錨效應，能夠提高金剛石粒子20與被覆層4之密接力，從而被覆層4難以自基板10剝離。於將複合構件1用於例如半導體元件之散熱構件之情形時，即便於受到製造過程之焊接、或使用時之冷熱循環等熱歷程之情形時，被覆層4亦難以自基板10剝離。此種實施形態之複合構件1能夠構築導熱性長時間優異之散熱構件。
再者，作為具備實施形態之複合構件1作為散熱構件之半導體裝置，可列舉各種電子機器，尤其是高頻功率裝置（例如，Laterally Diffused Meta1 Oxide Semiconductor）、半導體雷射裝置、發光二極體裝置，除此以外，各種電腦之中央處理裝置（CPU）、圖形處理單元（GPU）、高電子遷移型電晶體（HEMT）、晶片組、記憶體晶片等。尤其，複合構件1適用於SiC裝置及GaN裝置等發熱較大之半導體元件之散熱構件。
[複合構件之製造方法] 主要參照圖2〜圖5，對實施形態之複合構件之製造方法進行說明。 ＜概要＞ 實施形態之複合構件之製造方法具備：以下之粗面步驟、第一鍍覆步驟及第二鍍覆步驟。 （粗面步驟）對由具備多個金剛石粒子20（此處為被覆粒子2）及將金剛石粒子20彼此結合之金屬相3之複合材料100所構成的素材板15（圖2）之表面實施蝕刻，製作使金剛石粒子20之一部分自金屬相3之表面3f突出的粗面板16之步驟（圖3）。 （第一鍍覆步驟）對粗面板16實施第一無電解鍍覆，使存在於素材板15之表面之多個金剛石粒子20之一部分露出，同時製作於金屬相3之表面3f形成有第一鍍覆層40的部分被覆板17之步驟（圖4）。 （第二鍍覆步驟）對部分被覆板17實施第二無電解鍍覆，形成第二鍍覆層41之步驟（圖5），該第二鍍覆層41覆蓋第一鍍覆層40之表面40f、及金剛石粒子20中自第一鍍覆層40之表面40f露出之部分。
經過上述步驟，能夠製造以下複合構件1，其由複合材料100所構成之基板10之表面10f由包括第一鍍覆層40與第二鍍覆層41之被覆層4所覆蓋。簡而言之，實施形態之複合構件之製造方法係藉由蝕刻使由複合材料100所構成之素材板15之表面粗糙，藉由第一無電解鍍覆將因金剛石粒子20之一部分突出而形成之凹凸於一定程度上整平，其後，藉由第二無電解鍍覆將金剛石粒子20完全埋設。藉此，形成具有平滑之表面4f之被覆層4。以下，對各步驟進行說明。
＜準備步驟＞ 首先，準備由複合材料100所構成之素材板15。素材板15可於原料中使用金剛石粉末與形成金屬相3之金屬粉末或金屬塊等，參照公知之製造方法、例如專利文獻1、2中記載之溶浸法等製造。於形成具備被覆膜21之被覆粒子之情形時，可使用專利文獻1、2中記載之被覆膜21之原料（化合物粉末等）
可對素材板15之表面實施研磨。藉此，容易使素材板15之表面平坦，於接下來之粗面步驟中，容易使金屬相3之去除深度（蝕刻深度）均勻。進而容易形成具有平滑之表面4f之被覆層4。若實施研磨，則素材板15之表面由金剛石粒子20之研磨面與金屬相3之研磨面形成。再者，若實施研磨，則多個金剛石粒子20中可包括有於突出部2f具有平坦之面（研磨面）之金剛石粒子20。（參照圖6及圖7）。
＜粗面步驟＞ 於該步驟中，對素材板15實施蝕刻，局部地去除金屬相3，使金剛石粒子20之一部分突出。換言之，挖掘金屬相3之研磨面，形成新的表面3f。蝕刻之條件可適當選擇。雖亦取決於金剛石粒子20之粒徑等，但可列舉以使突出高度L2 滿足金剛石粒子20之最大長度L之10%以上且90%以下之方式調整蝕刻之條件。於此情形時，由於製造過程中之突出高度L2 及最大長度L於複合構件1中實質上得以維持，故可獲得上述之突出高度L2 相對於最大長度L之比率（L2 /L）為10%以上且90%以下之複合構件1。於蝕刻中可利用實質上不與金剛石反應、且可去除金屬相3之適當之酸或鹼。藉由該步驟，如圖3所示，可獲得具有凹凸之粗面板16，該凹凸由金剛石粒子20之突出部2f所構成之凸部、及存在於金剛石粒子20之間之金屬相3之表面3f所構成之凹部所構成。
＜第一鍍覆步驟＞ 於該步驟中，為了將粗面板16中之上述凹凸於一定程度上整平，而實施第一無電解鍍覆。於此，若以一次覆蓋突出部2f與金屬相3兩者之方式實施1次無電解鍍覆，則無電解鍍覆具有代表性的是等向性地形成鍍覆層，因此，仿照粗面板16之凹凸，鍍覆層之表面亦具有凹凸。即，成為表面粗糙度大之鍍覆層。尤其，如上所述，於存在多個突出高度L2 較大之金剛石粒子之情形時，容易成為表面粗糙度大之鍍覆層。因此，於實施形態之複合構件之製造方法中，進行2次無電解鍍覆，於該步驟中，使金剛石粒子20之一部分、尤其是如上所述突出量大之金剛石粒子20之一部分露出，同時以主要填埋由存在於金剛石粒子20之間之金屬相3所致之凹部之方式進行第一無電解鍍覆。就該目的而言，於第一無電解鍍覆中，可列舉使用具有實質上僅使金屬相3活化之作用者作為觸媒。藉由該步驟，如圖4所示，金剛石粒子20之間之金屬相3之表面3f被第一鍍覆層40填埋，獲得包括自第一鍍覆層40之表面40f露出一部分之金剛石粒子20之部分被覆板17。於突出量較大之金剛石粒子20之間存在突出量較小之金剛石粒子20之情形時，該突出量較小之金剛石粒子20與金屬相3一起被第一鍍覆層40覆蓋（於圖6中，參照具有突出部之金剛石粒子中位於中央之金剛石粒子）。
雖存在金剛石粒子20之一部分自第一鍍覆層40之表面40f突出之情形，但該突出高度L26 小於粗面板16上之突出高度L2 。如此，可列舉根據突出高度L2 等調整第一無電解鍍覆之條件。尤其，較佳為以使部分被覆板17上之突出高度L26 儘可能地成為零之方式調整第一無電解鍍覆之條件。於此情形時，僅金剛石粒子20之最上表面自第一鍍覆層40之表面40f露出。例如，金剛石粒子20之自第一鍍覆層40之表面40f露出之部位係上述研磨面，若以使研磨面與上述表面40f實質上成為同一平面之方式調整第一無電解鍍覆之條件，則部分被覆板17之表面容易變得平滑。仿照該平滑之面，下述第二鍍覆層41之表面4f亦容易變得平滑，容易縮小被覆層4之表面粗糙度（例如，以Ra計未達2.0 μm）。
除此以外，作為第一無電解鍍覆之預處理，可列舉進行脫脂、除垢（表面調整）、觸媒賦予（參照上述）等。於各處理間，可根據需要進行洗淨及乾燥。各處理中使用之藥品可利用市售品。
＜第二鍍覆步驟＞ 於該步驟中，為了覆蓋部分被覆板17上之金剛石粒子20之露出部分及第一鍍覆層40之表面40f，而實施第二無電解鍍覆。就該目的而言，於第二無電解鍍覆中，可列舉使用具有使金剛石粒子20與第一鍍覆層40之構成金屬兩者活化之作用者作為觸媒45（圖4）。藉由該步驟，如圖5所示，可獲得以下複合構件1，其基板10中之金屬相3之表面3f與自金屬相3之表面3f突出之金剛石粒子20之突出部2f被由第一鍍覆層40及第二鍍覆層41所構成之被覆層4覆蓋。具有代表性的是，可獲得以下複合構件1，其具備：具有表面粗糙度Ra未達2.0 μm之平滑之表面4f的被覆層4。根據實施形態之複合構件之製造方法，例如於形成較厚之鍍覆層後，相較於藉由研磨形成平滑之表面之方法，能夠謀求步驟數之減少、鍍覆時間之縮短而製造性優異。又，亦不存在因研磨而產生之鍍覆材料之廢棄，亦可謀求製造成本降低。
＜其他步驟＞ 於第二鍍覆步驟後，可實施熱處理。藉由進行熱處理，可使兩鍍覆層40、41密接，可提高被覆層4之機械強度。再者，若實施熱處理，兩鍍覆層40、41之交界（於圖5中，以二點鏈線假想地表示）實質上看不到。熱處理條件可於提高兩鍍覆層40、41之密接性、且不會對基板10造成熱損傷之範圍內適當地進行選擇。雖亦取決於鍍覆之組成等，但例如可列舉加熱溫度為200℃以上且850℃以下左右、保持時間為1分鐘以上且240分鐘以下左右。若將熱處理時之環境設為真空環境、不活性環境（例如氮氣、氬氣）或還原環境（例如氫氣、氫氣不活性氣體之混合氣體、一氧化碳氣體）等，則容易防止複合構件1之氧化。
[試驗例1] 於各種條件下對由具備金剛石粒子及銀相之複合材料所構成之素材板實施無電解鍍覆，製作具備由上述複合材料所構成之基板、及由無電解鍍覆層所構成之被覆層的複合構件，並對被覆層之表面狀態進行了調查。
素材板準備有基於專利文獻2製作者。該素材板係一邊長度為50 mm、厚度為1.4 mm之正方形狀之平板材，素材板中之金剛石粒子之含量為60體積%，銀相之含量為40體積%左右，金剛石粒子之平均粒徑為20 μm。於此，對準備之素材板之表面進行了研磨。
對研磨後之素材板實施蝕刻後，實施無電解鍍覆，獲得以下附鍍覆之基板，其於由具備金剛石粒子（此處為具備由TiC所構成之被覆膜的被覆粒子）及銀相之複合材料所構成的基板之表面整個面具備由Ni-P合金所構成之鍍覆層。
＜試樣No.1＞ 試樣No.1係於蝕刻後實施了2階段之無電解鍍覆之試樣。 蝕刻之條件以使素材板之表面附近之金剛石粒子中大多粒子滿足自銀相之表面突出之高度L2 為金剛石粒子之最大長度L之10%以上且90%以下之方式進行調整，使金剛石粒子之一部分自銀相之表面突出。具體而言，準備氰化鉀之濃度為50 g/L之水溶液作為蝕刻液，於30℃、2分鐘之條件下進行蝕刻。蝕刻後之素材板中之金剛石粒子之突出高度L2 為6 μm。 準備取代型Pd觸媒液作為對第一無電解鍍覆之觸媒賦予之處理液。 於上述蝕刻後，對素材板依序進行脫脂、除垢、使用上述處理液之觸媒賦予後進行第一無電解鍍覆。第一無電解鍍覆之條件以使金剛石粒子中自該鍍覆層之表面突出之高度L26 充分縮小至鍍覆前之突出高度L2 之0.3以下之方式進行調整。具體而言，準備由20 g/L硫酸鎳、24 g/L次磷酸鈉、27 g/L乳酸、2.0 g/L丙酸所構成之無電解Ni-P鍍覆液作為鍍覆液，於浴溫85℃、鍍覆時間30分鐘之條件下進行第一無電解鍍覆。 藉由第一無電解鍍覆，於在素材板中之金剛石粒子之間存在之銀相之表面形成由Ni-P合金所構成之第一鍍覆層。銀相之表面實質上由該第一鍍覆層埋設。第一鍍覆層之厚度為5.5 μm。
準備Sn-Pd膠體型觸媒液作為對第二無電解鍍覆之觸媒賦予之處理液。 對具備上述第一鍍覆層之部分被覆板依序進行使用上述處理液之觸媒賦予、觸媒活化後進行第二無電解鍍覆。第二無電解鍍覆之條件以覆蓋第一鍍覆層之表面、及金剛石粒子中之自第一鍍覆層之表面露出之部分之方式進行調整。具體而言，準備與第一無電解鍍覆中使用者相同之無電解Ni-P鍍覆液作為鍍覆液，於浴溫85℃、鍍覆時間16分鐘之條件下進行第二無電解鍍覆。 藉由第二無電解鍍覆，由上述複合材料所構成之基板之表面埋設於由Ni-P合金所構成之第一鍍覆層及第二鍍覆層。第二鍍覆層之厚度為3.0 μm。 進而，此處，於第二無電解鍍覆後，實施熱處理。熱處理條件為加熱溫度800℃、加熱時間60分鐘、氫100%之還原環境。 進而，此處，於上述熱處理後，藉由電鍍，於Ni-P合金層之上依序形成純鎳層、及純金層。因此，試樣No.1之附鍍覆之基板於由上述複合材料所構成之基板之上依序具備由Ni-P合金所構成之被覆層、純鎳層及純金層之2層附加層。
＜試樣No.2＞ 試樣No.2係於蝕刻後實施了2階段之無電解鍍覆之試樣。 試樣No.2之具體製作方法除將蝕刻之時間（長度）設為1分鐘30秒以外，與試樣No.1之製作方法相同。
＜試樣No.3＞ 試樣No.3係於蝕刻後實施了2階段之無電解鍍覆之試樣。 試樣No.3之具體製作方法除將蝕刻之時間（長度）設為1分鐘以外，與試樣No.1之製作方法相同。
＜試樣No.4＞ 試樣No.4係於蝕刻後實施了2階段之無電解鍍覆之試樣。 試樣No.4之具體製作方法除將蝕刻之時間（長度）設為30秒以外，與試樣No.1之製作方法相同。
＜試樣No.101＞ 試樣No.101係於蝕刻後實施第一階段之無電解鍍覆而未實施第二階段之無電解鍍覆之試樣。 該試樣No.101於與試樣No.1相同之條件下進行蝕刻後，使用以下處理液進行觸媒賦予，進行觸媒活化、無電解鍍覆。進而，於無電解鍍覆層之上形成2層附加層。 試樣No.101之觸媒賦予之處理液中使用Sn-Pd膠體型觸媒液，於與試樣No.1之第二無電解鍍覆相同之條件下進行無電解鍍覆，形成厚度為3.0 μm之無電解鍍覆層。
＜試樣No.102＞ 試樣No.102係相較於試樣No.1、No.101，於使蝕刻深度較淺地實施蝕刻後實施第一階段之無電解鍍覆而未實施第二階段之無電解鍍覆之試樣。除使蝕刻之條件不同以外，於與試樣No.101相同之條件下實施無電解鍍覆。試樣No.102不進行電鍍，僅具備無電解鍍覆層。 蝕刻之條件以使素材板之表面附近之金剛石粒子中大多粒子之自銀相之表面突出之高度L2 成為金剛石粒子之最大長度L之0.2以下之方式進行調整。具體而言，準備氰化鉀之濃度為50 g/L之水溶液作為蝕刻液，於30℃、10秒之條件下進行蝕刻。蝕刻後之素材板中之金剛石粒子之突出高度L2 為0.5 μm。
針對試樣No.1〜4、No.101、No.102之附鍍覆之基板，對被覆層之表面粗糙度進行測定。此處，使用KEYENCE股份有限公司製造之雷射顯微鏡VK-X100之50倍之物鏡測定算術平均粗糙度Ra（μm），並將結果示於表1。於試樣No.1〜4、No.101中，於形成鎳層及金層之前，測定Ni-P合金層之表面粗糙度Ra，於試樣No.102中，測定無電解鍍覆層之表面粗糙度Ra。
針對試樣No.1〜4、No.101、No.102之附鍍覆之基板，以與基板之厚度方向（此處為基板與鍍覆層之積層方向）平行之平面進行切斷，以SEM觀察剖面。此處，取截面拋光儀（CP）剖面。
圖6〜圖8之各圖係試樣No.1之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片，圖6、圖7係圖8之局部放大照片。圖9係試樣No.2之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片。圖10係試樣No.3之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片。圖11係試樣No.4之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片。圖12係試樣No.101之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片。圖13、圖14係試樣No.102之附鍍覆之基板之剖面之SEM照片。於圖7之被覆層4中，自基板10側起，示出由Ni-P合金所構成之被覆層4（於圖7中，較虛線靠下之區域之淺灰色區域）、由純鎳所構成之第一附加層5（較相同虛線靠上之區域）、由純金所構成之第二附加層6（白色帶狀區域）。
使用上述SEM觀察像，測定被覆層中覆蓋銀相之金屬被覆部之厚度t3 、及實質上僅覆蓋金剛石粒子之粒子被覆部之厚度t2 ，求出該等之厚度比率（t2 /t3 ）。將其結果示於表1。
被覆粒子部之厚度t2 以如下方式求出。 關於試樣No.1，如圖7所示，於SEM觀察像中，抽取10個以上具有自金屬相3之表面3f突出之部分之金剛石粒子20（此處為被覆粒子2，關於以下該段落、及下一段落亦相同）。針對10個以上金剛石粒子20各者，抽取被覆層4中僅覆蓋金剛石粒子20之粒子被覆部42，測定其厚度t2 。於剖面中，通過金剛石粒子20之與金屬相3之表面3f之交點，取2條與厚度方向平行之直線（參照圖1之二點鏈線之直線），被覆層4中隔在上述2條直線之間之區域為粒子被覆部42。測定該區域之厚度，取其最小值。此處之厚度係指金剛石粒子20與被覆層4之間沿厚度方向（於圖1、圖7中為上下方向）之距離。求出10個以上之厚度之最小值並取平均值，將該平均值設為厚度t2 。於圖7之下圖中，於各金剛石粒子20之上方附加之黑色箭頭例示粒子被覆部42之厚度之最小值（圖14亦相同）。此處之厚度之最小值係指自金剛石粒子20之突出部2f之表面（例如，研磨面）至被覆層4之表面為止之於厚度方向上之最短距離。於圖7中，於左右方向上延伸之3條直線為通過圖7所示之各金剛石粒子20之表面之直線（圖14之直線亦相同）。
金屬被覆部之厚度t3 以如下方式求出。 於被覆層4中，至於具有自上述金屬相3之表面3f突出之部分之金剛石粒子20，覆蓋介於相鄰之金剛石粒子20、20之間之金屬相3之表面3f之區域為金屬被覆部43。測定該區域之厚度，取其最小值，求出10個以上之厚度之最小值並取平均值，將該平均值設為厚度t3 。此處，取上述相鄰之金剛石粒子20、20之間之最短距離之50%之地點，自各金剛石粒子20至上述50%之地點為止存在之金屬被覆部43作為金屬被覆部43相對於各金剛石粒子20之厚度之測定範圍。覆蓋上述金屬相3之表面3f之區域實質上包括僅覆蓋表面3f之區域、及覆蓋表面3f與金剛石粒子20之一部分重疊之部位之區域。於圖7中，於各金剛石粒子20之側方附加之黑色箭頭例示金屬被覆部43之厚度之最小值（圖14亦相同）。
針對試樣No.2〜4、No.101、No.102，亦以與試樣No.1相同之方式測定厚度t2 、t3 ，求出厚度比率（t2 /t3 ）（關於試樣No.102，參照圖14）。
針對試樣No.1〜4、No.101、No.102，測定從由複合材料所構成之基板之表面突出之金剛石粒子之突出高度L2 及具有該突出部分之粒子之最大長度L，求出突出高度L2 相對於最大長度L之比率（L2 /L）。將其結果示於表1。
上述突出高度L2 及最大長度L使用上述剖面之SEM觀察像以如下方式求出。首先，如上所述，抽取10個以上具有自金屬相3之表面3f突出之部分之金剛石粒子20（此處為被覆粒子2，以下該段落亦相同）。於抽取之各金剛石粒子20中，求出沿附鍍覆之基板之厚度方向（於圖7、圖14中為上下方向）之最大長度，將該最大長度設為各金剛石粒子20之最大長度L。又，於抽取之各金剛石粒子20中，求出自金屬相3之表面3f、金剛石粒子20及被覆層4之交點P（參照圖1）起沿上述厚度方向之最大距離，將該最大距離設為該金剛石粒子20之突出高度L2 。於剖面觀察像中，具有代表性的是，1個金剛石粒子20存在2個交點P。因此，針對各金剛石粒子20，求出自各交點P沿上述厚度方向之最大距離，將其中之最小值設為該金剛石粒子20之突出高度L2 。於圖1中，模式性地以一條直線表示金屬相3之表面3f，因此，自各交點P沿上述厚度方向之最大距離相等，但具有代表性的是，如圖7所示，1個金剛石粒子20之各交點P之厚度方向之位置不同，因此存在上述最大距離不同之情形。針對各金剛石粒子20，求出比L2 /L，進而取10個以上之比L2 /L之平均值，將該平均值設為突出高度L2 之比率（L2 /L）。於圖7、圖14中，於各金剛石粒子20之側方附加之白色箭頭例示突出高度L2 。
[表1]
Figure 108104705-A0304-0001
如表1所示，可知於試樣No.1〜4之附鍍覆之基板中，相較於試樣No.102，基板之表面中之金剛石粒子之突出量較大，但相較於上述突出量與試樣No.1相同程度大之試樣No.101，被覆層之表面之凹凸較小而平滑（比較參照圖8〜12）。又，於試樣No.1〜4之附鍍覆之基板中，與粗糙之基板之表面相對應地，被覆層之厚度局部不同，如圖8〜11所示，被覆層中僅覆蓋金剛石粒子之粒子被覆部之厚度薄於覆蓋粒子間之金屬相之金屬被覆部之厚度。
定量性而言，於試樣No.1之附鍍覆之基板中，突出高度L2 之比率（L2 /L）為0.63（63%），與試樣No.101之上述比率為同等程度，並且為試樣No.102之上述比率之3倍以上，金剛石粒子之突出量較大。又，於試樣No.1之附鍍覆之基板中，被覆層之表面粗糙度Ra為1.2 μm，未達試樣No.101之表面粗糙度Ra之1/2，並且與試樣No.102之表面粗糙度Ra為同等程度，被覆層之表面平滑。如圖8所示，於被覆層之上具有附加層之情形時，由於被覆層之表面粗糙度Ra較小，故附加層亦具有平滑之表面。此處，附加層之表面粗糙度Ra與被覆層之表面粗糙度Ra為同等程度（1.2 μm左右）。進而，於試樣No.1之附鍍覆之基板中，被覆層之厚度比率（t2 /t3 ）為0.27，為試樣No.101、No.102之上述厚度比率之1/3以下，粒子被覆部薄於金屬被覆部。
又定量性而言，於試樣No.2之附鍍覆之基板中，突出高度L2 之比率（L2 /L）為0.45（45%），為試樣No.102之上述比率之2倍以上，金剛石粒子之突出量較大。又，於試樣No.2之附鍍覆之基板中，被覆層之表面粗糙度Ra為1.1 μm，未達試樣No.101之表面粗糙度Ra之1/2，並且與試樣No.102之表面粗糙度Ra為同等程度，被覆層之表面平滑。進而，於試樣No.2之附鍍覆之基板中，被覆層之厚度比率（t2 /t3 ）為0.36，為試樣No.101、No.102之上述厚度比率之1/2以下，粒子被覆部薄於金屬被覆部。
又定量性而言，於試樣No.3之附鍍覆之基板中，突出高度L2 之比率（L2 /L）為0.47（47%），為試樣No.102之上述比率之2倍以上，金剛石粒子之突出量較大。又，於試樣No.3之附鍍覆之基板中，被覆層之表面粗糙度Ra為1.2 μm，未達試樣No.101之表面粗糙度Ra之1/2，並且與試樣No.102之表面粗糙度Ra為同等程度，被覆層之表面平滑。進而，於試樣No.3之附鍍覆之基板中，被覆層之厚度比率（t2 /t3 ）為0.48，為試樣No.101、No.102之上述厚度比率之1/2以下，粒子被覆部薄於金屬被覆部。
又定量性而言，於試樣No.4之附鍍覆之基板中，突出高度L2 之比率（L2 /L）為0.51（51%），為試樣No.102之上述比率之2倍以上，金剛石粒子之突出量較大。又，於試樣No.4之附鍍覆之基板中，被覆層之表面粗糙度Ra為1.1 μm，未達試樣No.101之表面粗糙度Ra之1/2，並且與試樣No.102之表面粗糙度Ra為同等程度，被覆層之表面平滑。進而，於試樣No.4之附鍍覆之基板中，被覆層之厚度比率（t2 /t3 ）為0.76，小於試樣No.101、No.102之上述厚度比率，粒子被覆部薄於金屬被覆部。
又，可知此種試樣No.1〜4之附鍍覆之基板係對由複合材料所構成之素材板實施蝕刻後，實施2階段之無電解鍍覆而獲得。
關於試樣No.1〜4之附鍍覆之基板，雖基板之表面於一定程度上粗糙，但基板上之被覆層之表面平滑，且可以說被覆層中覆蓋形成基板之表面之金剛石粒子之部分之厚度較薄。此種試樣No.1〜4之附鍍覆之基板容易於被覆層之上形成均勻厚度之焊料等接合材料或潤滑脂等，能夠抑制因接合材料等包含局部較厚之部分而引起之局部熱阻之增大。又，能夠使介於金剛石粒子與半導體元件或設置對象等之間之被覆層變薄。因此，試樣No.1〜4之附鍍覆之基板於用於半導體元件之散熱構件等之情形時，可期待自半導體元件向設置對象之導熱性優異。
進而，針對試樣No.1〜4、No.101、No.102，進行以下之耐熱試驗，調查被覆層之密接性。耐熱試驗於加熱溫度400℃、保持時間40分鐘之條件、及加熱溫度780℃、保持時間40分鐘之條件兩種條件下進行。耐熱試驗後，目視確認被覆層之突起狀態，求出100個中產生了突起之複合構件之個數。將（突起產生個數/100個）×100作為突起產生率，求出耐熱試驗之突起產生率。將其結果示於表1。
於試樣No.101中，於400℃之條件下之突起產生率為90%，於780℃之條件下之突起產生率為88%；於試樣No.102中，於400℃之條件下之突起產生率為50%，於780℃之條件下之突起產生率為90%。相對於此，於試樣No.1中，於400℃之條件下之突起產生率為5%，於780℃之條件下之突起產生率為10%；於試樣No.2中，400℃之條件下之突起產生率為7%，於780℃之條件下之突起產生率為12%；於試樣No.3中，於400℃之條件下之突起產生率為6%，於780℃之條件下之突起產生率為15%；於試樣No.4中，於400℃之條件下之突起產生率為6%，於780℃之條件下之突起產生率為15%。由此可謂，試樣No.1〜4即便受到熱歷程，相較於試樣No.101、No.102，被覆層更難以自基板剝離。作為獲得上述結果之理由之一，認為試樣No.1〜4之附鍍覆之基板能夠確保使構成基板之表面之金剛石粒子中之被覆層之被覆率大於試樣No.102。可期待此種試樣No.1之附鍍覆之基板能夠作為長期導熱性優異之散熱構件。
再者，於進行了第一階段之無電解鍍覆之試樣No.101之附鍍覆之基板中，認為由於使用具有與試樣No.1之素材板同等程度粗糙之表面之素材板，於該粗糙板表面等向性地形成鍍覆層，因此，鍍覆層之表面粗糙度變大。試樣No.101中之鍍覆層之厚度如圖12所示大致相同，覆蓋金剛石粒子之部分之厚度實質上等於覆蓋銀相之部分之厚度。於此種試樣No.101中，認為由於在用於半導體元件之散熱構件之情形時，於上述接合材料等包含局部較厚之部分，因此，導熱性差。
於試樣No.102之附鍍覆之基板中，認為由於突出高度L2 之比率（L2 /L）較小，故被覆層之表面粗糙度Ra亦會變小。然而，試樣No.102中之鍍覆層之厚度亦如圖13所示大致相同，覆蓋金剛石粒子之部分之厚度實質上等於覆蓋銀相之部分之厚度。又，由於突出高度L2 之比率（L2 /L）較小，故金剛石粒子中之被覆層之被覆率較小，如上述耐熱試驗結果所示，相較於試樣No.1〜4，被覆層易自基板剝離。
本發明並不限定於該等例示，而是由申請專利範圍表示，並且意欲包含與申請專利範圍同等之含義及範圍內之全部變更。 例如可列舉：於試驗例1中，可適當變更複合材料之組成、金剛石粒子之粒徑、含量、被覆層之組成、厚度、成膜條件（蝕刻條件、鍍覆條件等）。
1‧‧‧複合構件 10‧‧‧基板 10f‧‧‧表面 15‧‧‧素材板 16‧‧‧粗面板 17‧‧‧部分被覆板 2‧‧‧被覆粒子 20‧‧‧金剛石粒子 21‧‧‧被覆膜 2f‧‧‧突出部 3‧‧‧金屬相 3f‧‧‧表面 4‧‧‧被覆層 4f、40f‧‧‧表面 5、6‧‧‧附加層 40‧‧‧第一鍍覆層 41‧‧‧第二鍍覆層 42‧‧‧粒子被覆部 43‧‧‧金屬被覆部 45‧‧‧觸媒 100‧‧‧複合材料 t2、t3‧‧‧厚度
圖1係模式性地表示實施形態之複合構件之概略局部剖面圖。 圖2係說明實施形態之複合構件之製造方法之步驟說明圖。 圖3係說明實施形態之複合構件之製造方法之其他步驟說明圖。 圖4係說明實施形態之複合構件之製造方法之其他步驟說明圖。 圖5係說明實施形態之複合構件之製造方法之其他步驟說明圖。 圖6係針對試驗例1中製作之試樣No.1之複合構件以掃描式電子顯微鏡（SEM）拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖7係使用圖6之SEM像對被覆層之厚度之測定方法進行說明之說明圖。 圖8係針對試驗例1中製作之試樣No.1之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖9係針對試驗例1中製作之試樣No.2之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖10係針對試驗例1中製作之試樣No.3之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖11係針對試驗例1中製作之試樣No.4之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖12係針對試驗例1中製作之試樣No.101之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖13係針對試驗例1中製作之試樣No.102之複合構件以SEM拍攝剖面之顯微鏡照片。 圖14係使用圖13之SEM像對被覆層之厚度之測定方法進行說明之說明圖。
1‧‧‧複合構件
2‧‧‧被覆粒子
2f‧‧‧突出部
3‧‧‧金屬相
3f‧‧‧表面
4‧‧‧被覆層
4f‧‧‧表面
10‧‧‧基板
10f‧‧‧表面
20‧‧‧金剛石粒子
21‧‧‧被覆膜
42‧‧‧粒子被覆部
43‧‧‧金屬被覆部
100‧‧‧複合材料
L‧‧‧最大長度
L2‧‧‧突出高度
P‧‧‧交點
t2、t3‧‧‧厚度

Claims (4)

  1. 一種複合構件，其具備： 基板，其由複合材料構成，該複合材料具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相； 被覆層，其由金屬構成，並覆蓋上述基板之表面之至少一部分；且 上述基板之表面包括上述金屬相之表面、及由上述金剛石粒子之一部分構成且自上述金屬相之表面突出的突出部； 上述被覆層包括俯視下覆蓋上述金屬相之表面的金屬被覆部、及覆蓋上述突出部而不覆蓋上述金屬相之表面的粒子被覆部； 上述粒子被覆部之厚度相對於上述金屬被覆部之厚度的比為0.80以下；且 上述被覆層之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra計未達2.0 μm。
  2. 如請求項1所述之複合構件，其中，上述金屬相之構成金屬為銀或銀合金。
  3. 如請求項1或請求項2所述之複合構件，其中，構成上述被覆層之上述金屬為包含磷之鎳合金。
  4. 一種複合構件之製造方法，其具備以下步驟： 對由具備多個金剛石粒子及將上述金剛石粒子彼此結合之金屬相之複合材料所構成的素材板之表面實施蝕刻，製作使上述金剛石粒子之一部分自上述金屬相之表面突出的粗面板； 對上述粗面板實施第一無電解鍍覆，使存在於上述素材板之表面之多個上述金剛石粒子之一部分露出，同時製作上述金屬相之表面形成有第一鍍覆層之部分被覆板； 對上述部分被覆板實施第二無電解鍍覆，形成第二鍍覆層，該第二鍍覆層覆蓋上述第一鍍覆層之表面、及上述金剛石粒子中自上述第一鍍覆層之表面露出之部分。
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