WO2008010270A1 - Procédé de production d'un substrat fonctionnel, substrat fonctionnel et dispositif de semi-conducteur - Google Patents

Procédé de production d'un substrat fonctionnel, substrat fonctionnel et dispositif de semi-conducteur Download PDF

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Shuichi Torii
Mutsumi Tohge
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    • H10W70/02—Manufacture or treatment of conductive package substrates serving as an interconnection, e.g. of metal plates
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a functional substrate having a functional region such as a heat dissipation function, a functional substrate, and a semiconductor device using the functional substrate as a heat dissipation member.
  • a heat dissipation member (heat sink) of a semiconductor device has high thermal conductivity, and in addition, minimizes the difference in coefficient of thermal expansion from Si and GaAs, which are constituent materials of semiconductor elements to be joined thereto. Is required.
  • copper (Cu) and tandastain (W) or molybdenum (Mo) alloys, or composite materials of copper and diamond have been developed. But research is being done.
  • Patent Document 1 copper or silver particles and tungsten or molybdenum particles are mechanically stirred and mixed, and the surfaces of the copper or silver particles are coated with tungsten or molybdenum particles.
  • composite particles are produced and formed by injection molding, then sintered! / ⁇ ⁇ How is described! RU
  • Patent Document 2 a mixture of diamond particles, an Ag-Cu alloy powder and a titanium (Ti) powder that has been pressure-molded is not brought into contact with a pressure-molded Ag-Cu alloy.
  • a TiC layer is formed on the surface of the diamond particles to improve adhesion, and a method of infiltrating the Ag-Cu alloy into the diamond particle gaps without load to form a dense body is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-213360
  • Patent Document 2 JP-A-2004-197153
  • Non-Patent Document 1 A. Mori, 2 others, “Materials Science Forum”, Trans Tech Publications Inc., Switzerland, 2004 Year, 465-466, p. 307
  • Non-Patent Document 2 B. Crossland, "Explosive Welding of Metals and Its Application", Oxford University Press, UK , 1982, p. 95 Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of significant problems, and a first object thereof is a method of manufacturing a functional substrate capable of forming a functional region such as heat release in the substrate by a simple process. Is to provide.
  • a second object of the present invention is to provide a functional substrate that can obtain desired characteristics with a small amount of functional material and is suitable as a heat-dissipating member.
  • a third object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the thermal conductivity of a heat radiating member and improving the heat dissipation efficiency.
  • the method for producing a functional substrate according to the present invention includes a step of placing a powder of the functional material on the surface of the substrate having a predetermined thickness, and a surface force of the substrate in the thickness direction by applying a shock wave. And a step of forming a functional region in the substrate by being embedded in at least a part of the substrate.
  • a shock wave is applied, whereby the functional material powder is accelerated at high speed and collides with the substrate. Then, the functional material is formed by embedding the functional material in at least a part of the surface force thickness direction of the substrate.
  • the distribution of the content of the functional material in the functional area can be adjusted, and can be made uniform from the surface of the substrate to the back, or it can gradually decrease from the surface of the substrate to the back. In this way, it is possible to realize a non-equilibrium functional region that has been extremely difficult by a conventional manufacturing method using high temperature such as mixing of powdered sashimi.
  • the substrate is not limited to a plate shape, and any shape can be used.
  • the functional substrate according to the present invention includes at least one in the thickness direction of the substrate surface cover.
  • a functional region containing a functional material is formed in the part, and the functional region is formed by placing a powder of the functional material on the surface of the substrate and then applying a shock wave to the powder.
  • this functional substrate has a functional region formed using shock waves in the substrate, the distribution of the content of the functional material in the functional region can be adjusted. Therefore, by selecting diamond powder as the functional material, the thermal conductivity in the functional region can be drastically increased with a small amount of functional material, and it can be used as a heat radiating member of a semiconductor device.
  • a semiconductor device includes a semiconductor element on a heat dissipation member, the heat dissipation member is a metal plate, and the metal plate has diamond particles on at least a part of its surface force in the thickness direction.
  • the functional region is formed by placing a diamond powder on the surface of a metal plate and then applying a shock wave to the powder.
  • the heat generated from the semiconductor element is efficiently dissipated through the high thermal conductivity functional region containing diamond powder.
  • shock waves are used, so that the functional region can be formed by embedding the powder of the functional material in the substrate with a simple process.
  • the functional region formed using shock waves since the functional region formed using shock waves is included in the substrate, the distribution of the content of the functional material in the functional region can be adjusted. Yes. Therefore, by selecting diamond powder as the functional material, the thermal conductivity of the functional region can be drastically increased with a small amount of functional material and can be used as a heat radiating member of a semiconductor device.
  • the functional substrate of the present invention is provided as a heat dissipation member, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation member having high thermal conductivity can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a functional substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of the functional region shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating another example of the cross-sectional structure of the functional region.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing the functional substrate shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an example of a semiconductor device using the functional substrate shown in FIG. 1 as a heat radiating member.
  • FIG. 6 is an SEM of the powder used in Example 1.
  • FIG. 7 is a photograph showing the results of Example 1.
  • FIG. 8 is a photograph showing the results of Example 1.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the process of collision and penetration of diamond powder.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing the results of Example 2-3.
  • FIG. 12 is an SEM photograph of the powder used in Examples 3-1 to 3-6.
  • FIG. 13 is a photograph of the surface of the functional substrate obtained in Examples 3-1 to 3-6.
  • FIG. 14 is a SEM photograph of the surface of the functional region obtained in Examples 3-1 to 3-6.
  • FIG. 15 is a photograph of X-ray analysis of the surface of the functional region obtained in Examples 3-1 to 3-6.
  • FIG. 16 is a cross-sectional photomicrograph of the functional region obtained in Example 3-4.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of a functional substrate according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 show the cross-sectional structure thereof.
  • This functional substrate 10 is obtained by forming a functional region 20 including, for example, diamond particles 21 as a functional material in a substrate 10A.
  • the functional substrate 10 is used as a heat radiating member for semiconductor devices, computer parts, and the like.
  • the substrate 10A is, for example, a metal plate having an overall thickness of 1.5 mm, and is made of at least one member selected from the group consisting of aluminum (A1), magnesium (Mg), and zinc (Zn).
  • the functional region 20 is an area of about several hundreds / zm to lmm in the thickness direction from the surface of the substrate 10A.
  • the functional region 20 is obtained by changing characteristics such as strength, thermal conductivity, or thermal expansion coefficient of the substrate 10A, which is a base material, according to the functional material and having a function corresponding to the functional material.
  • the functional material includes diamond particles 21, the functional region 20 Among them, the diamond with the highest thermal conductivity of 2500 WZm'K has extremely high thermal conductivity and has an excellent heat dissipation function.
  • the diameter of the diamond particle 21 is, for example, about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the functional material may be SiC particles.
  • the functional region 20 is made of extremely hard SiC having a Mohs hardness of 9.5, which is similar to that of diamond, so that the strength and stability are increased, and the heat resistance and wear resistance are excellent.
  • such a functional region 20 is formed by disposing diamond powder on the surface of the substrate 10A and then embedding the diamond powder in part of the thickness direction of the substrate 10A by applying a shock wave. It has been done.
  • this functional substrate 10 the distribution of the content of diamond particles 21 in the functional region can be adjusted, and the thermal conductivity of the functional region 20 is dramatically increased by the small amount of diamond particles 21. It can be done.
  • the content of the diamond particles 21 in the functional region 20 is preferably uniform from the surface of the substrate 10A in the thickness direction, for example, as shown in FIG. In this way, the thermal conductivity can be further increased.
  • “uniform” includes a case where there is a certain degree of variation in addition to the case where it is completely uniform.
  • the content of the diamond particles 21 in the functional region 20 gradually decreases in the surface force thickness direction of the substrate 10A.
  • the heat dissipation efficiency from the surface of the substrate 10A can be made extremely high.
  • the hardness of diamond is extremely high, the wear resistance performance of the surface can be improved.
  • This functional substrate can be manufactured, for example, as follows.
  • 21 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of diamond powder having a diameter of about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m is placed on a substrate 10A made of aluminum (A1) having a thickness of 1.5 mm. It is arranged, covered with a protective material 30 and the periphery is sealed with a sealing layer 31.
  • the protective material 30 is for preventing the dissipation (scattering, outflow, etc.) of the diamond powder 21A.
  • a metal plate such as aluminum (A1) having a thickness of 1.5 mm Can be used. Since the shock wave SW is applied to the diamond powder 21 A via the protective material 30, the thickness and mass of the protective material 30 are determined by the diamond powder generated by the shock wave SW. It is necessary to set in consideration of the pressure condition of 21A.
  • the sealing layer 31 for example, the thickness is
  • a commercially available adhesive tape of 0.5 mm can be used.
  • an explosive 41 is prepared as a shock wave source 40.
  • the explosive 41 is, for example, a plate-shaped explosive initiated by an electric detonator 42, and is disposed on a support plate 42 made of PMMA (polymethyl methacrylate).
  • the shock wave generation source 40 includes, for example, an explosive that uses chemical energy and an electric pulse generator that uses electrical energy. Another method that uses mechanical energy is to generate a shock wave SW by using a metal sphere driven into the liquid. Of course, the shock wave generation source 40 may generate a shock wave SW using energy other than the above.
  • a water tank 50 filled with water W is prepared as the transmission medium M, and the substrate 10A and the protective material 3 are prepared.
  • the diamond powder 21A sealed between 0 and 0 is placed in the water W of the water tank 50 together with the shock wave source 40.
  • the transmission medium M is a medium (pressure transmission medium) for transmitting the pressure accompanying the shock wave SW.
  • the transmission medium M is, for example, a compressive fluid such as gas or liquid, or an elastic body such as rubber.
  • the shock wave SW is a wave of a strong pressure change that propagates in the transmission medium M at a high speed (a speed exceeding the speed of sound) and instantaneously changes physical factors such as pressure, temperature, and density. It has a property that changes drastically.
  • the underwater shock wave SW is said to have a long action time, and is also a force that can apply pressure to the sample for a relatively long time.
  • Diamond powder 21 A Diamond powder 21 A Protective material on 21 A Protective material 30 Underwater impact wave SW pressure is relatively easy by changing the distance tw between protective material 30 and explosive 41 For example, about 1 GPa to 3 GPa is preferable.
  • the distance tw is preferably 5 mm or more and 40 mm or less, for example.
  • a shock wave SW is generated by exploding the explosive 41.
  • the generated shock wave SW propagates through the water W as a medium and is given to the diamond powder 21 A through the protective material 30.
  • the diamond powder 21A is accelerated at high speed and collides with and penetrates the substrate 10A, the surface force of the substrate 10A is also embedded in a part in the thickness direction, and the functional region 20 is formed.
  • the functional substrate 10 shown in FIGS. 1 to 3 is completed.
  • the diamond powder 21A can be embedded in the substrate 10A and the functional region 20 can be formed by a simple process.
  • the distribution of the content of diamond particles 21 in the functional region 20 can be adjusted.
  • the thermal conductivity of the functional region 20 can be dramatically improved with a small amount of diamond particles 21. It can be suitably used as a heat radiating member of a semiconductor device.
  • FIG. 5 shows an example of a semiconductor device using the functional substrate of the present invention.
  • a semiconductor element 120 is disposed on a heat radiating member 110, and the heat radiating member 110 is constituted by the functional substrate 10 described in the above embodiment. That is, the heat dissipating member 110 has a functional region 20 containing diamond particles 21 as a functional material in a part of the thickness of the surface of the substrate 10A in the substrate 10A that is a metal plate such as aluminum (A1). is doing.
  • the functional region 20 is formed by disposing diamond powder on the surface of the substrate 10A and then embedding the diamond powder in a part of the surface force thickness direction of the substrate 10A by applying a shock wave SW.
  • the heat dissipation efficiency can be improved because the heat conductivity of the heat dissipating member 110 is high.
  • the semiconductor element 120 is joined to the heat radiating member 110 with an adhesive layer (not shown) such as solder interposed therebetween.
  • the type of the semiconductor element 120 is not particularly limited, and examples thereof include a semiconductor light emitting element such as a laser or a light emitting diode, and a CPU (Central Processing Unit) of a computer.
  • the heat generated from the semiconductor element 120 is efficiently dissipated through the functional region 20 including the diamond particles 21 and having high thermal conductivity.
  • the functional substrate 10 of the present invention is provided as the heat dissipation member 110, so that the heat dissipation efficiency can be improved.
  • a functional substrate 10 was fabricated in the same manner as in the above embodiment. First, 0.8 g of artificially synthesized diamond powder having a diameter of 10 m to 20 m was prepared as diamond powder 21A.
  • Figure 6 shows the SEM (Scanning Electron Micrograph).
  • the diamond powder 21A sealed between the substrate 10A and the protective material 30 and the shock wave generation source 40 are parallel to each other in a water tank 50 filled with water W as a transmission medium M. Installed.
  • a shock wave SW is generated by detonating the explosive 41, the shock wave SW is applied to the diamond powder 21A, and the surface force of the substrate 10A is embedded in part of the thickness direction of the substrate 10A. Region 20 was formed.
  • the maximum pressure of the shock wave SW was separately evaluated, the value was about lGPa by numerical simulation (see Non-Patent Document 1).
  • FIG. 7 shows the photograph.
  • the diamond substrate 21 was embedded in the force substrate 10A. That is, by applying a shock wave SW to the diamond powder 21A, it is possible to embed the diamond powder 21A in a part of the surface force thickness direction of the substrate 10A to form the functional region 20.
  • the thickness of the functional region 20 was about several hundred ⁇ m, and there were almost no diamond particles 21 penetrating deeper than the surface force depth lmm.
  • diamond particles 21 existing between 200 ⁇ m and lmm in depth are measured by a point calculation method, they are 2 vol% to 4 V 0 l%, and the content of diamond particles 21 in the functional region 20 is the amount of the substrate 10A.
  • the surface force is next in the thickness direction. It was decreasing second. More than 30 vol% of diamond particles 21 were observed at a surface force of 200 m (0.02 mm).
  • FIG. 8 is an enlarged optical micrograph of the diamond particles 21 when the surface force of the functional substrate 10 is also 0.5 mm.
  • Diamond particle 21 had a diameter of about 10 m and maintained its original dimensions. This suggests that when the diamond powder 21A collides with the substrate 10A at high speed, the diamond powder 21A did not become fragmented. In addition, as can be seen from FIG. 8, some of the diamond particles 21 had their sharp edges disappeared due to abrasion when penetrating the substrate 10A.
  • FIG. 9 schematically shows the process of collision and penetration of such diamond powder 21A.
  • the diamond powder 21A accelerated at high speed collides with the aluminum substrate 10A (Fig. 9; right) and penetrates the substrate 10A (Fig. 9; center). It is presumed that it was closed in between ( Figure 9; left).
  • Figure 9; left When the weight change of the functional substrate 10 after the collection was measured, it was confirmed that the weight increase was smaller than the weight increase expected from the average volume content of the diamond particles 21.
  • the functional substrate 10 obtained was placed on a silicon rubber heater as a heat source, and thermocouples were attached to the functional region 20, the region not including the surrounding diamond particles 21, and the heat source side at three locations. Was measured. The results are shown in Fig. 10.
  • the functional region 20 has a higher temperature than the surrounding region. In other words, it has a functional region 20 formed using shock waves SW inside the substrate 10A. By doing so, it was possible to increase the thermal conductivity of the functional region 20.
  • Example 2-7 is the same as Example 1.
  • Figure 11 shows the results. As shown in FIG.
  • Example 11 the content of the diamond particles 21 in the functional region 20 gradually decreases the surface force of the substrate 10A in the thickness direction, and the same result as in Example 1 was obtained. .
  • the functional substrates 10 of other examples 2-1, 2, 2, 2-4, 2-5 which were visually confirmed, there was a slight difference in the content distribution of the diamond particles 21 by tw. Except for this, the same results as in Example 2-3 were obtained.
  • a functional substrate 10 was fabricated in the same manner as in the above embodiment. First, 0.2 g of artificial synthetic diamond powder having a diameter of 10 m to 20 m was prepared as diamond powder 21A.
  • Figure 12 shows the SEM.
  • the substrate 10A and the protective material 30 two plates made of magnesium monoaluminum monozinc alloy AZ31 (Mg-3A1-- ⁇ ) are prepared, and these are opposed to each other with an air gap of 0.5 mm.
  • diamond powder 21A was placed between them, and the periphery was sealed with a sealing layer 31.
  • the diamond powder 21A mixed with ethanol as a solvent was passed through the substrate 10A, and then the solvent was dried.
  • the area where the diamond powder 21A was placed was set to 900 mm 2, and a waterproof tape with a thickness of 0.5 mm was pasted around it to keep the gap between the substrate 10 A and the protective material 30 and waterproof.
  • the diamond powder 21A sealed between the substrate 10A and the protective material 30 and the shock wave generation source 40 are parallel to each other in a water tank 50 filled with water W as a transmission medium M. Installed.
  • As the explosive 41 of the shock wave source 40 SEP (trade name) manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. (explosion speed: 7000 km / s, density: about 1310 kg / m 3 ) was used. The thickness of explosive 41 was fixed at 5 mm, and the distance tw between protective material 30 and explosive 41 was 15 mm.
  • the diamond powder 21A sealed between the substrate 10A and the protective member 30 was placed on a support (not shown) made of a mild steel plate provided at the bottom of the water tank 50.
  • a shock wave SW is generated by detonating the explosive 41, and the shock wave SW is applied to the diamond powder 21A to embed the diamond powder 21A in part of the thickness of the functional substrate 10 in the thickness direction.
  • the functional region 20 was formed.
  • Example 3-2 20111111
  • Example 3-3 25111111
  • Example 3-5 35111111
  • FIG. 13 shows a cross-sectional micrograph of the functional region 20 obtained in Example 3-4.
  • the diamond particles 21 were arranged on the surface of the functional region 20 without any gaps, and the dimensions and shape of the diamond particles 21 were the diamond powder 21A before embedding shown in FIG. The sharp edge of the outer shape remains as it is! / As shown in FIG. 15, no peaks other than the alloy of AZ31 and diamond were confirmed from the functional region 20.
  • the functional substrate 10 obtained in Examples 3-1 to 3-6 was subjected to an abrasion test in the functional region 20, and the change in weight between before and after the experiment was measured.
  • the conditions for the wear test were as follows: measurement load 30 g, measurement speed 382 rpm, measurement radius 2.5 mm, measurement time 1000 s, measurement temperature room temperature, and measurement distance lKm. The results obtained are shown in Table 1.
  • the functional substrate 10 of the above example in which the surface was treated with the diamond particles 21 by the shock wave load to form the functional region 20 formed the functional region 20.
  • the amount of mass loss is extremely small, making it much harder to cut! / That is, the functional substrate 10 in which the functional region 20 is formed by the shock wave SW can be significantly improved in wear resistance as compared with the substrate in which the functional region 20 is not formed.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples and can be variously modified.
  • the functional region 20 is explained in the case where the surface force of the substrate 10A is also formed in a part of the thickness direction. Force The shock wave SW is applied to the surface force of the substrate 10A in the thickness direction depending on the pressing condition of the diamond powder 21A. It is also possible to do.
  • the configuration of the functional substrate 10 has been specifically described.
  • the configuration of the functional substrate 10 is not limited to the above-described embodiments and examples.
  • the functional region 20 may not necessarily be formed on only part of the surface of the functional substrate 10 as shown in FIG.
  • each component, or the pressurizing condition of the diamond powder 21A by shock wave SW are not limited, but may be other materials and thicknesses or other pressurizing conditions. Also good.
  • other materials such as copper (Cu), titanium (Ti) or stainless steel can be used as the protective material 30 instead of the aluminum (A1) plate.

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Description

機能性基板の製造方法および機能性基板、並びに半導体装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば放熱機能などの機能領域を有する機能性基板の製造方法、およ び機能性基板、並びにこの機能性基板を放熱部材として用いた半導体装置に関す る。
[0002] 半導体装置の放熱部材 (ヒートシンク）には、熱伝導率が高 、ことに加えて、それに 接合される半導体素子の構成材料である Siや GaAsとの熱膨張係数差をできるだけ 小さくすることが求められる。このような要請に応えて、従来より、銅 (Cu)とタンダステ ン (W)あるいはモリブデン (Mo)との合金、または銅とダイヤモンドとの複合材料など が開発され、それらの製造方法にっ 、ても研究が行われて 、る。
[0003] 例えば、特許文献 1には、銅または銀の粒子とタングステンまたはモリブデンの粒子 とを機械的に攪拌混合して、銅または銀の粒子の表面がタングステンまたはモリブデ ンの粒子で被覆された複合粒子を作製し、これを射出成形法により成形したのち焼 結すると！/ヽぅ方法が記載されて！、る。
[0004] また、特許文献 2は、ダイヤモンド粒子， Ag - Cu合金粉末およびチタン (Ti)粉末 の混合粉末を加圧成形したものと、 Ag— Cu合金を加圧成形したものとを接触させな がら加熱することにより、ダイヤモンド粒子表面に TiC層を形成して密着性を高めると 共にダイヤモンド粒子間隙に Ag— Cu合金を無負荷で溶浸し緻密体とする方法を開 示している。
特許文献 1：特開 2003— 213360号公報
特許文献 2 :特開 2004— 197153号公報
非特許文献 1 :A.モリ（A. Mori )、外 2名， 「マテリアルズ サイエンス フォーラム（Ma terials Science Forum )」， トランス テック ノ ブリケーシヨンズ インク（Trans Tech P ublications Inc.) ,スイス， 2004年，第 465— 466卷， p. 307
非特許文献 2 : B.クロスランド (Crossland, B. )著， 「金属の爆発圧接とその応用（Exp losive Welding of Metals and Its Application )」，オクスフォードュ-バーシティプレス (Oxford University Press ) ,英国， 1982年， p. 95 発明の開示
[0005] し力しながら、これらの従来方法はいずれも工程が複雑であるという問題があった。
また、得られた合金または複合材料は、銅または銀の母材中にタングステンあるいは モリブデンの粒子またはダイヤモンド粒子が均一に分散されて 、た (特許文献 1の図 1および特許文献 2の図 1参照。 )0分散される粒子の体積含有率は数十 vol%と極め て高ぐ少量の粒子では所望の熱伝導率または熱膨張係数などの特性を得ることが できなかった。
[0006] 本発明は力かる問題点に鑑みてなされたもので、その第 1の目的は、基板内に放 熱などの機能領域を簡単な工程で形成することができる機能性基板の製造方法を提 供することにある。
[0007] 本発明の第 2の目的は、少量の機能性材料により所望の特性を得ることができ、放 熱部材などとして好適な機能性基板を提供することにある。
[0008] また、本発明の第 3の目的は、放熱部材の熱伝導性を高め、熱放散効率を向上さ せることができる半導体装置を提供することにある。
[0009] 本発明による機能性基板の製造方法は、所定の厚みを有する基板の表面に機能 性材料の粉末を配置する工程と、衝撃波を与えることにより機能性材料を基板の表 面力 厚み方向の少なくとも一部に埋め込んで基板内に機能領域を形成する工程と を含むようにしたものである。
[0010] この機能性基板の製造方法では、基板の表面に機能性材料の粉末が配置された のち、衝撃波が与えられることにより、機能性材料の粉末が高速に加速されて基板に 衝突 '貫通し、機能性材料が基板の表面力 厚み方向の少なくとも一部に埋め込ま れて機能領域が形成される。機能領域での機能性材料の含有量の分布は調整可能 であり、基板の表面から奥に向力つて均一にすることもできるし、また、基板の表面か ら奥に向力つて次第に減少するようにして、従来の铸造ゃ粉末どうしの混合などの高 温を利用した製造方法では極めて困難であった非平衡な機能領域を実現することも できる。なお、基板は板状に限らずどのような形状でもよぐまた、その平面形状も任
,s (？ある。
[0011] 本発明による機能性基板は、基板内の、基板の表面カゝら厚み方向の少なくとも一 部に機能性材料を含む機能領域を有し、機能領域は、基板の表面に機能性材料の 粉末を配置したのち粉末に衝撃波を与えることにより形成されたものである。
[0012] この機能性基板では、基板内に、衝撃波を用いて形成された機能領域を有してい るので、機能領域での機能性材料の含有量の分布が調整可能となっている。よって 、機能性材料としてダイヤモンド粉末を選択することにより、少量の機能性材料で機 能領域の熱伝導性を飛躍的に高め、半導体装置の放熱部材等として利用することが できる。
[0013] 本発明による半導体装置は、放熱部材上に半導体素子を備えたものであって、放 熱部材は金属板であり、金属板はその表面力 厚み方向の少なくとも一部にダイヤ モンド粒子を含む機能領域を有し、かつ機能領域は、金属板の表面にダイヤモンド の粉末を配置したのち粉末に衝撃波を与えることにより形成されたものである。
[0014] この半導体装置では、半導体素子から発生した熱は、ダイヤモンド粉末を含む熱伝 導率の高!ヽ機能領域を介して効率良く放散される。
[0015] 本発明の機能性基板の製造方法によれば、衝撃波を用いるようにしたので、簡単 な工程で機能性材料の粉末を基板に埋め込み、機能領域を形成することができる。
[0016] また、本発明の機能性基板によれば、基板内に、衝撃波を用いて形成された機能 領域を有するので、機能領域での機能性材料の含有量の分布が調整可能となって いる。よって、機能性材料としてダイヤモンド粉末を選択することにより少量の機能性 材料で機能領域の熱伝導性を飛躍的に高め、半導体装置の放熱部材等として利用 することができる。
[0017] 更に、本発明の半導体装置によれば、本発明の機能性基板を放熱部材として備え るようにしたので、放熱部材の熱伝導性が高ぐ熱放散効率を向上させることができる 図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の一実施の形態に係る機能性基板の構成を表す斜視図である。
[図 2]図 1に示した機能領域の断面構造の一例を表す断面図である。
[図 3]機能領域の断面構造の他の例を表す断面図である。
[図 4]図 1に示した機能性基板の製造方法を説明するための図である。 [図 5]図 1に示した機能性基板を放熱部材として用いた半導体装置の一例を表す断 面図である。
[図 6]実施例 1で使用した粉末の SEMである。
[図 7]実施例 1の結果を表す写真である。
[図 8]実施例 1の結果を表す写真である。
[図 9]ダイヤモンド粉末の衝突および貫通の過程を説明するための図である。
[図 10]実施例 1の結果を表す図である。
[図 11]実施例 2— 3の結果を表す図である。
[図 12]実施例 3— 1〜3— 6で使用した粉末の SEM写真である。
[図 13]実施例 3— 1〜3— 6で得られた機能性基板の表面写真である。
[図 14]実施例 3— 1〜3— 6で得られた機能領域の表面の SEM写真である。
[図 15]実施例 3— 1〜3— 6で得られた機能領域の表面の X線解析の写真である。
[図 16]実施例 3— 4で得られた機能領域の断面顕微鏡写真である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図に おいて各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概 略的に示したものであり、実寸とは異なっている。
[0020] 図 1は本発明の一実施の形態に係る機能性基板の全体構成を表し、図 2および図 3はその断面構造を表すものである。この機能性基板 10は、基板 10A内に機能性材 料として例えばダイヤモンド粒子 21を含む機能領域 20を形成したものであり、例え ば半導体装置やコンピュータ部品等の放熱部材として用いられる。
[0021] 基板 10Aは、例えば、全体の厚みが 1. 5mmの金属板であり、アルミニウム (A1) , マグネシウム（Mg)および亜鉛 (Zn)からなる群のうちの少なくとも一種により構成され ている。この基板 10A内の、基板 10Aの表面から厚み方向に数百/ z mないし lmm 程度の領域が、機能領域 20となっている。
[0022] 機能領域 20は、母材である基板 10Aの強度、熱伝導性または熱膨張係数などの 特性を機能性材料により変化させ、機能性材料に応じた機能を持たせたものである。 例えば機能性材料としてダイヤモンド粒子 21を含む場合、機能領域 20は、物質の 中でも最高の 2500WZm'Kという熱伝導率を有するダイヤモンドにより、熱伝導性 が著しく高くなり、優れた放熱機能を有するものとなる。ダイヤモンド粒子 21の直径は 、例えば約 10 μ mないし 20 μ mである。また、機能性材料は SiC粒子でもよい。その 場合、機能領域 20は、ダイヤモンドにつぐモース硬さ 9. 5を有する極めて硬い SiC により、強度や安定性が高まり、優れた耐熱性、耐摩耗性能を有するものとなる。
[0023] このような機能領域 20は、後述するように、基板 10Aの表面にダイヤモンド粉末を 配置したのち、衝撃波を与えてダイヤモンド粉末を基板 10Aの表面力も厚み方向の 一部に埋め込むことにより形成されたものである。これにより、この機能性基板 10で は、機能領域でのダイヤモンド粒子 21の含有量の分布が調整可能となっており、少 量のダイヤモンド粒子 21により機能領域 20の熱伝導性を飛躍的に高めることができ るようになっている。
[0024] 機能領域 20でのダイヤモンド粒子 21の含有量は、例えば図 2に示したように、基板 10Aの表面から厚み方向に向かって均一であることが好まし!/、。このようにすれば、 熱伝導率をより高めることができる。なお、ここで「均一」とは完全に均一である場合の みでなぐある程度ばらつきがある場合も含む。
[0025] また、図 3に示したように、機能領域 20でのダイヤモンド粒子 21の含有量は、基板 10Aの表面力 厚み方向に向かって次第に減少して 、ることも好まし 、。このように ダイヤモンド粒子 21が基板 10Aの表面に集中していれば、基板 10Aの表面からの 放熱効率を極めて高くすることができる。また、ダイヤモンドの硬度が極めて高いので 、表面の耐摩耗性能を向上させることができる。
[0026] この機能性基板は、例えば、次のようにして製造することができる。
[0027] まず、図 4に示したように、例えば、厚みが 1. 5mmのアルミニウム (A1)よりなる基板 10Aの上に、直径が例えば約 10 μ mないし 20 μ mのダイヤモンド粉末 21 Αを配置 し、保護材 30で覆うと共に周囲を封止層 31により封止する。
[0028] 保護材 30はダイヤモンド粉末 21 Aの散逸 (飛散、流出など）を防止するためのもの であり、例えば、基板 10Aと同様に、厚みが 1. 5mmのアルミニウム（A1)などの金属 板を用いることができる。なお、衝撃波 SWは保護材 30を介してダイヤモンド粉末 21 Aに与えられるので、保護材 30の厚みや質量は、衝撃波 SWによるダイヤモンド粉末 21Aの加圧条件を考慮して設定する必要がある。封止層 31としては、例えば厚みが
0. 5mmの市販の粘着テープを用いることができる。
[0029] 次いで、衝撃波発生源 40として爆薬 41を準備する。この爆薬 41は、例えば、電気 雷管 42により起爆される板状の爆薬であり、 PMMA (ポリメタクリル酸メチル)よりなる 支持板 42に配設されて 、る。
[0030] なお、衝撃波発生源 40としては、例えば、化学的エネルギーを利用するものとして 爆薬、電気的エネルギーを利用するものとして電気パルス発生装置が挙げられる。ま た、機械的エネルギーを利用するものとして、液体中への金属球の打ち込みを利用 して衝撃波 SWを発生させる手法などが挙げられる。もちろん、衝撃波発生源 40は、 上記以外の他のエネルギーを利用して衝撃波 SWを発生させるものであってもよい。
[0031] 続いて、伝達媒体 Mとして水 Wが満たされた水槽 50を用意し、基板 10Aと保護材 3
0との間にダイヤモンド粉末 21Aを封入したものを、衝撃波発生源 40と共に水槽 50 の水 W中に設置する。
[0032] 伝達媒体 Mは、衝撃波 SWに伴う圧力を伝達させるためのもの（圧力伝達媒体)で ある。この伝達媒体 Mは、例えば、気体または液体などの圧縮性流体や、ゴムなどの 弾性体である。
[0033] なお、衝撃波 SWは、伝達媒体 M中にぉ ヽて高速 (音速を超える速度)で伝播する 強い圧力変化の波であり、圧力、温度および密度などの物理的因子を瞬間的に急 激に変化させる性質を有するものである。特に、水 Wを伝達媒体 Mとする水中衝撃 波 SWを用いることが好ましい。試料に力かる熱の影響を減少することができ、試料が 焼けるおそれがないからである。また、水中衝撃波 SWは作用時間が長くなるといわ れており、圧力を比較的長い時間試料に負荷することができる力もである。ダイヤモ ンド粉末 21 Aに係るダイヤモンド粉末 21 A上にある保護材 30上に作用する水中衝 撃波 SWの圧力は、保護材 30と爆薬 41との間の距離 twを変化させることにより比較 的容易に制御することが可能であり、例えば約 lGPa〜3GPaとすることが好ましい。 また、距離 twは例えば 5mm以上 40mm以下とすることが好まし 、。
[0034] そののち、爆薬 41を爆発させることにより衝撃波 SWを発生させる。発生した衝撃波 SWは水 Wを媒体として伝播し、保護材 30を介してダイヤモンド粉末 21 Aに与えられ る。これにより、ダイヤモンド粉末 21 Aは高速に加速されて基板 10Aに衝突 '貫通し、 基板 10Aの表面力も厚み方向の一部に埋め込まれ、機能領域 20が形成される。以 上により、図 1ないし図 3に示した機能性基板 10が完成する。
[0035] このように本実施の形態では、衝撃波 SWを用いるようにしたので、簡単な工程でダ ィャモンド粉末 21Aを基板 10Aに埋め込み、機能領域 20を形成することができる。 また、機能領域 20におけるダイヤモンド粒子 21の含有量の分布は調整可能であり、 機能性材料としてダイヤモンド粒子 21を選択することにより、少量のダイヤモンド粒子 21で機能領域 20の熱伝導性を飛躍的に高め、半導体装置の放熱部材等として好 適に利用することができる。
[0036] 以下、本発明の機能性基板の具体的な適用例について説明する。
[0037] 図 5は、本発明の機能性基板を用いた半導体装置の一例を表すものである。この 半導体装置は、放熱部材 110上に半導体素子 120を配設したものであり、放熱部材 110は上記実施の形態で説明した機能性基板 10により構成されている。すなわち、 放熱部材 110は、アルミニウム (A1)などの金属板である基板 10A内に、基板 10Aの 表面カゝら厚み方向の一部に、機能性材料としてダイヤモンド粒子 21を含む機能領域 20を有している。機能領域 20は、基板 10Aの表面にダイヤモンド粉末を配置したの ち、衝撃波 SWを与えてダイヤモンド粉末を基板 10Aの表面力 厚み方向の一部に 埋め込むことにより形成されたものである。これにより、この半導体装置では、放熱部 材 110の熱伝導性が高ぐ熱放散効率を向上させることができるようになって!/、る。
[0038] 半導体素子 120は、はんだなどの接着層（図示せず)を間にして放熱部材 110に 接合されている。なお、半導体素子 120の種類は特に限定されず、レーザあるいは 発光ダイオードなどの半導体発光素子、コンピュータの CPU (Central Processing Un it；中央処理装置)などが挙げられる。
[0039] この半導体装置では、半導体素子 120から発生した熱は、ダイヤモンド粒子 21を 含む熱伝導率の高い機能領域 20を介して効率良く放散される。
[0040] このように本実施の形態では、本発明の機能性基板 10を放熱部材 110として備え るようにしたので、熱放散効率を向上させることができる。
実施例 [0041] 更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
[0042] (実施例 1)
上記実施の形態と同様にして機能性基板 10を作製した。まず、ダイヤモンド粉末 2 1Aとして、直径 10 m〜20 mの人工合成ダイヤモンド粉末 0. 8gを用意した。そ の SEM (走査型電子顕微鏡写真； Scanning Electron Micrograph)を図 6に示す。
[0043] また、基板 10Aおよび保護材 30として 2枚の工業用純粋アルミニウム板 (厚み 1. 5 mm, JIS A1050-O, ( > 99. 5 mass% A1) )を用意し、これらを 0. 1mmの空 気の間隙をお 、て対向配置すると共にその間にダイヤモンド粉末 21 Aを配置し、周 囲を封止層 31により封止した。
[0044] 次いで、基板 10Aと保護材 30との間にダイヤモンド粉末 21Aを封入したものと、衝 撃波発生源 40とを、伝達媒体 Mとして水 Wが満たされた水槽 50中に、互いに平行 に設置した。衝撃波発生源 40の爆薬 41としては、旭化成社製 SEP (商品名）（爆速 約 7kmZs、密度約 1300kgZm3 )を用いた。爆薬 41の厚みは 5mmに固定し、保護 材 30と爆薬 41との間の距離 tw=40mmとした。
[0045] 続いて、爆薬 41を爆発させることにより衝撃波 SWを発生させ、ダイヤモンド粉末 21 Aに対して衝撃波 SWを与えてダイヤモンド粉末 21Aを基板 10Aの表面力も厚み方 向の一部に埋め込み、機能領域 20を形成した。この衝撃波 SWの最大圧力を別途 評価したところ、その値は数的シミュレーション (非特許文献 1参照。）により約 lGPa であった。
[0046] そののち、得られた機能性基板 10を回収し、その断面を調べた。図 7はその写真を 表すものである力 基板 10Aにダイヤモンド粒子 21が埋め込まれていた。すなわち、 ダイヤモンド粉末 21 Aに対して衝撃波 SWを与えることにより、ダイヤモンド粉末 21 A を基板 10Aの表面力 厚み方向の一部に埋め込んで機能領域 20を形成することが できることが分力つた。
[0047] 機能領域 20の厚みは約数百 μ mであり、表面力 深さ lmmよりも深く貫通したダイ ャモンド粒子 21はほとんどなかった。深さ 200 μ mないし lmmの間に存在するダイ ャモンド粒子 21を点算法により測定したところ、 2vol%〜4V0l%であり、機能領域 2 0でのダイヤモンド粒子 21の含有量は基板 10Aの表面力も厚み方向に向かって次 第に減少していた。表面力ら 200 m (0. 02mm)に 30vol%以上のダイヤモンド粒 子 21が認められた。
[0048] 図 8は、機能性基板 10の表面力も 0. 5mmにおけるダイヤモンド粒子 21の拡大光 学顕微鏡写真である。ダイヤモンド粒子 21の直径は約 10 mであり、元の寸法を維 持していた。このことは、ダイヤモンド粉末 21Aが基板 10Aに高速衝突する際にダイ ャモンド粉末 21Aの細片化が生じな力つたことを示唆している。また、図 8から分かる ように、ダイヤモンド粒子 21の中には、基板 10Aを貫通する際の擦過によりシャープ エッジが消滅してしまったものが見られた。
[0049] また、機能性基板 10の断面には、ダイヤモンド粉末 21Aの貫通により形成された 穴の跡は観察されなかった。このことは、高圧下の極めて高いひずみ速度での材料 の液状作用により、変形後に穴が閉じられたことを示唆している。図 9は、このようなダ ィャモンド粉末 21Aの衝突および貫通の過程を概略的に表したものである。高速に 加速されたダイヤモンド粉末 21Aの粒子はアルミニウムよりなる基板 10Aに衝突し（ 図 9 ;右）、基板 10Aを貫通するが（図 9 ;中央）、穴 10Bは柔らかいアルミニウムの流 動化により短期間に閉じられたものと推定される（図 9 ;左)。回収後の機能性基板 10 の重量変化を測定したところ、重量増加はダイヤモンド粒子 21の平均体積含有率か ら見込まれる重量増加よりも小さいことが確認された。このことは、流動アルミニウムの 一部が水滴のように飛沫 10Cとして外部に飛散したことを示唆している（図 9 ;左)。ま た、この結果は、極めて高いひずみ速度での液状作用も示唆している。ダイヤモンド 粉末 21 Aの速度の評価または測定は現在では極めて難しいが、このような流動を考 えると、ダイヤモンド粉末 21 Aは数百 mZsに加速されていたはずである。なぜなら、 このような激しい流動により接着された爆発圧接がその速度で達成されているからで ある (例えば、非特許文献 2参照。 )0なお、同様な貫通が保護材 30にも生じていた。
[0050] また、得られた機能性基板 10を熱源としてシリコンラバーヒータに載せて、機能領 域 20、その周囲のダイヤモンド粒子 21を含まない領域および熱源側の 3箇所に熱電 対を貼り、温度を測定した。その結果を図 10に示す。
[0051] 図 10から分力るように、機能領域 20は、その周囲の領域よりも温度が高力つた。す なわち、基板 10Aの内部に、衝撃波 SWを用いて形成された機能領域 20を有するよ うにすれば、機能領域 20の熱伝導率を高めることができることが分力つた。
[0052] (実施例 2— 1〜2— 7)
twを変えたことを除いては実施例 1と同様にして機能性基板 10を形成した。その際 、実施例 2— 1では tw= 10mm、実施例 2— 2では tw= 15mm、実施例 2— 3では t w= 20mm、実施例 2— 4では tw= 25mm、実施例 2— 5では tw= 30mm、実施例 2— 6では tw= 35mm、実施例 2— 7では tw= 40mmとした。なお実施例 2— 7は実 施例 1と同一のものである。得られた機能性基板 10を回収し、実施例 2— 3 (tw= 20 mm)のものについて機能領域 20でのダイヤモンド粒子 21の含有量の分布を調べた 。図 11にその結果を示す。図 11から分力るように、機能領域 20でのダイヤモンド粒 子 21の含有量は基板 10Aの表面力も厚み方向に向かって次第に減少しており、実 施例 1と同様の結果が得られた。他の実施例 2— 1, 2- 2, 2-4, 2— 5の機能性基 板 10については目視により確認したところ、 twによりダイヤモンド粒子 21の含有量の 分布に多少の違 、が認められたことを除 、ては実施例 2— 3と同様の結果が得られ た。
[0053] (実施例 3— 1)
上記実施の形態と同様にして機能性基板 10を作製した。まず、ダイヤモンド粉末 2 1Aとして、直径 10 m〜20 mの人工合成ダイヤモンド粉末 0. 2gを用意した。そ の SEMを図 12に示す。
[0054] また、基板 10Aおよび保護材 30として 2枚のマグネシウム一アルミニウム一亜鉛合 金 AZ31 (Mg— 3A1— ΙΖη)よりなる板を用意し、これらを 0. 5mmの空気の間隙を おいて対向配置すると共にその間にダイヤモンド粉末 21Aを配置し、周囲を封止層 31により封止した。ダイヤモンド粉末 21Aを配置する際には、溶媒としてエタノール に混合させたダイヤモンド粉末 21Aを基板 10Aに流した後に、溶媒を乾燥させた。 ダイヤモンド粉末 21 Aを配置した面積は 900mm2となるようにし、その周囲に厚み 0 . 5mmの防水テープを貼ることにより、基板 10Aと保護材 30との間隙を保持すると 共に防水を行った。
[0055] 次いで、基板 10Aと保護材 30との間にダイヤモンド粉末 21Aを封入したものと、衝 撃波発生源 40とを、伝達媒体 Mとして水 Wが満たされた水槽 50中に、互いに平行 に設置した。衝撃波発生源 40の爆薬 41としては、旭化成ケミカルズ社製 SEP (商品 名）（爆速 7000km/s、密度約 1310kg/m3 )を用いた。爆薬 41の厚みは 5mmに 固定し、保護材 30と爆薬 41との間の距離 twは 15mmとした。なお、基板 10Aと保護 材 30との間にダイヤモンド粉末 21Aを封入したものは、水槽 50の底に設けられた軟 鋼板よりなる支持体 (図示せず)上に設置した。
[0056] 続いて、爆薬 41を爆発させることにより衝撃波 SWを発生させ、ダイヤモンド粉末 21 Aに対して衝撃波 SWを与えてダイヤモンド粉末 21Aを機能性基板 10の表面力も厚 み方向の一部に埋め込み、機能領域 20を形成した。
[0057] (実施例 3— 2〜3— 6)
twを変えたことを除いては実施例 3—1と同様にして機能性基板 10を形成した。そ の際、実施例 3— 2では = 20111111、実施例 3— 3では = 25111111、実施例 3—4で は tw= 30mm、実施例 3— 5では = 35111111、実施例 3— 6では =40111111とした
[0058] 得られた機能性基板 10を回収し、機能領域 20の形成状況を調べたところ、実施例 3— 1〜3— 6の全ての機能性基板 10の表面において、ダイヤモンド粒子 21が被膜 された機能領域 20が形成されて 、た。機能領域 20が形成された機能性基板 10の 写真を図 13、表面 SEM写真を図 14、表面 X線回折の解析結果を図 15にそれぞれ 示す。また、図 16には、実施例 3— 4で得られた機能領域 20の断面顕微鏡写真を示 す。
[0059] 図 14力も分力るように、機能領域 20の表面にはダイヤモンド粒子 21が隙間なく並 んでいたが、このダイヤモンド粒子 21の寸法や形状は図 12に示した埋め込み前の ダイヤモンド粉末 21Aと同じであり、外形のシャープなエッジもそのまま残存して！/、た 。また、図 15から分力るように、機能領域 20からは、 AZ31の合金とダイヤモンド以外 のピークは確認されなかった。
[0060] 更に、図 16から分かるように、実施例 3— 4で得られた機能領域 20には、ダイヤモ ンド粉末 21Aの打ち込みが開始される表面近傍約 50 mの深さまで、ダイヤモンド 粒子 21が集中して存在していた。他の実施例についても、深さに差異はある力 同 様に AZ31表面近傍でのダイヤモンド粒子 21の存在を確認することができた。 [0061] すなわち、ダイヤモンド粉末 21Aに対して衝撃波 SWを与えることにより、ダイヤモ ンド粉末 21Aを基板 10Aの表面力も厚み方向の一部に埋め込むようにようにすれば 、ダイヤモンド粉末 21Aの外形寸法や形状を保持しつつ、ダイヤモンド粉末 21Aお よび基板 10Aの性質を変えずに機能領域 20を形成することができることが分力つた 。なお、実施例 3— 1〜3— 6では twを最大 40mmとした力 tw=40mmを超えても 機能性基板 10の形成は可能であると考えられる。予想では tw= 60mm程度が機能 性基板 10の形成可能な範囲となる。
[0062] 実施例 3— 1〜3— 6で得られた機能性基板 10について、機能領域 20の磨耗実験 を行い、実験前と実験後との重量変化を測定した。磨耗試験の条件としては、測定 負荷 30g、測定速度 382rpm、測定半径 2. 5mm,測定時間 1000s、測定温度室温 、測定距離 lKmとした。得られた結果を表 1に示す。
[0063] 比較例として、機能領域 20を形成しな 、未処理の AZ31合金よりなる板にっ ヽても 、上記実施例と同一条件で摩耗実験を行い、実験前と実験後との重量変化を測定し た。その結果も表 1に合わせて示す。
[0064] [表 1]
Figure imgf000014_0001
[0065] 表 1から分力るように、衝撃波負荷により表面をダイヤモンド粒子 21によって処理さ れ、機能領域 20が形成された上記実施例の機能性基板 10は、機能領域 20を形成 して ヽな 、比較例と比べて質量減少量が極めて小さぐはるかに削れ難くなつて！/、た 。すなわち、衝撃波 SWにより機能領域 20を形成した機能性基板 10では、機能領域 20を形成しないものに比べて耐磨耗性を著しく高めることができることが分力つた。
[0066] (実施例 4)
機能性材料としてダイヤモンド粒子 21の代わりに SiC粒子を用いたことを除 、ては 実施例 1と同様にして機能性基板 10を形成した。その際、 250メッシュの SiC粉末を 0. lg使用し、 tw= 20mmとした。得られた機能性基板 10を回収して断面の状態を 調べたところ、実施例 1と同様の結果が得られた。
[0067] 以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施 の形態および実施例に限定されるものではなぐ種々変形可能である。例えば、機能 領域 20を、基板 10Aの表面力も厚み方向の一部に形成する場合について説明した 力 衝撃波 SWによるダイヤモンド粉末 21Aの加圧条件等によっては基板 10Aの表 面力 厚み方向の全部に形成することも可能である。
[0068] また、上記実施の形態および実施例では、機能性基板 10の構成を具体的に挙げ て説明したが、機能性基板 10の構成は上記実施の形態および実施例に限られない 。例えば、機能領域 20は必ずしも図 1に示したように機能性基板 10の表面の一部の みに形成されている必要はなぐ機能性基板 10の表面の全面にわたって形成されて いてもよい。
[0069] 更に、各構成要素の材料および厚み、または衝撃波 SWによるダイヤモンド粉末 21 Aの加圧条件などは限定されるものではなぐ他の材料および厚みとしてもよぐまた は他の加圧条件としてもよい。加えて、保護材 30としてアルミニウム (A1)板の代わり に銅（Cu) ,チタン (Ti)またはステンレス鋼などの他の材料を用いることも可能である

Claims

請求の範囲
[1] 所定の厚みを有する基板の表面に機能性材料の粉末を配置する工程と、
衝撃波を与えることにより機能性材料を前記基板の表面カゝら厚み方向の少なくとも 一部に埋め込んで前記基板内に機能領域を形成する工程と
を含むことを特徴とする機能性基板の製造方法。
[2] 前記基板として金属板、前記機能性材料としてダイヤモンド粒子を用いる
ことを特徴とする請求項 1記載の機能性基板の製造方法。
[3] 前記金属板はアルミニウム (A1) ,マグネシウム（Mg)および亜鉛 (Zn)力もなる群の うちの少なくとも一種により構成されている
ことを特徴とする請求項 2記載の機能性基板の製造方法。
[4] 前記基板上の粉末を保護材により覆ったのち、衝撃波を与える
ことを特徴とする請求項 1記載の機能性基板の製造方法。
[5] 基板内の、前記基板の表面カゝら厚み方向の少なくとも一部に機能性材料を含む機 能領域を有し、
前記機能領域は、前記基板の表面に機能性材料の粉末を配置したのち前記粉末 に衝撃波を与えることにより形成された
ことを特徴とする機能性基板。
[6] 前記機能領域での機能性材料の含有量は、前記基板の表面から厚み方向に向か つて均一である
ことを特徴とする請求項 5記載の機能性基板。
[7] 前記機能領域での機能性材料の含有量は、前記基板の表面から厚み方向に向か つて次第に減少している
ことを特徴とする請求項 5記載の機能性基板。
[8] 金属板内にダイヤモンド粒子力 なる機能領域を備えた
ことを特徴とする請求項 5記載の機能性基板。
[9] 前記金属板はアルミニウム，マグネシウムおよび亜鉛力 なる群のうちの少なくとも 一種により構成されている
ことを特徴とする請求項 8記載の機能性基板。 放熱部材上に半導体素子を備えた半導体装置であって、
前記放熱部材は金属板であり、前記金属板はその表面力 厚み方向の少なくとも 一部にダイヤモンド粒子を含む機能領域を有し、かつ前記機能領域は、前記金属板 の表面にダイヤモンドの粉末を配置したのち前記粉末に衝撃波を与えることにより形 成された
ことを特徴とする半導体装置。
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