WO2019159694A1

WO2019159694A1 - 複合部材、及び複合部材の製造方法

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Publication number: WO2019159694A1
Application number: PCT/JP2019/003137
Authority: WO
Inventors: 健吾後藤; 智昭池田; 細江　晃久; 正則杉澤; 福人石川; 英明森上
Original assignee: 住友電気工業株式会社; 株式会社アライドマテリアル
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-08-22
Also published as: CN111727266A; KR20200119249A; KR102587683B1; US20210002769A1; TW201941281A; US11668009B2; EP3754038B1; EP3754038A1; EP3754038A4; CN111727266B; TWI796433B; JPWO2019159694A1; JP7101754B2

Abstract

複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる基板と、金属からなり、前記基板の表面の少なくとも一部を覆う被覆層とを備え、前記基板の表面は、前記金属相の表面と、前記ダイヤモンド粒子の一部からなり、前記金属相の表面から突出する突出部とを含み、前記被覆層は、平面視で、前記金属相の表面を覆う金属被覆部と、前記突出部を覆い、前記金属相の表面を覆わない粒子被覆部とを含み、前記金属被覆部の厚さに対する前記粒子被覆部の厚さの比は、０．８０以下であり、前記被覆層の表面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である複合部材。

Description

複合部材、及び複合部材の製造方法

　本開示は、複合部材、及び複合部材の製造方法に関する。本出願は、２０１８年２月１４日に出願した日本特許出願である特願２０１８－０２３８２３号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

　特許文献１，２は、半導体素子の放熱部材に適した材料として、ダイヤモンドと、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の金属との複合材料を開示する。また、特許文献１，２は、上記複合材料からなる基板の表面にめっきや真空蒸着等によって金属被覆を設けることを開示する。

　半導体素子と放熱部材とは、一般に、半田によって接合される。放熱部材が上述のダイヤモンドと金属との複合材料からなる場合、特にダイヤモンドは半田との濡れ性に劣る。そのため、上記複合材料からなる基板の表面に半田の下地層として、上述の金属被覆を設けることがなされる。

特開２００４－１９７１５３号公報国際公開第２０１６／０３５７９５号

　本開示の一態様に係る複合部材は、
　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる基板と、
　金属からなり、前記基板の表面の少なくとも一部を覆う被覆層とを備え、
　前記基板の表面は、前記金属相の表面と、前記ダイヤモンド粒子の一部からなり、前記金属相の表面から突出する突出部とを含み、
　前記被覆層は、平面視で、前記金属相の表面を覆う金属被覆部と、前記突出部を覆い、
前記金属相の表面を覆わない粒子被覆部とを含み、
　前記金属被覆部の厚さに対する前記粒子被覆部の厚さの比は、０．８０以下であり、
　前記被覆層の表面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である。

　本開示の一態様に係る複合部材の製造方法は、
　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる素材板の表面にエッチングを施して、前記金属相の表面から前記ダイヤモンド粒子の一部を突出させた粗面板を作製する工程と、
　前記粗面板に第一の無電解めっきを施して、前記素材板の表面に存在する複数の前記ダイヤモンド粒子の一部を露出させつつ、前記金属相の表面に第一のめっき層が形成された部分被覆板を作製する工程と、
　前記部分被覆板に第二の無電解めっきを施して、前記第一のめっき層の表面と前記ダイヤモンド粒子において前記第一のめっき層の表面から露出する部分とを覆う第二のめっき層を形成する工程とを備える。

図１は、実施形態の複合部材を模式的に示す概略部分断面図である。図２は、実施形態の複合部材の製造方法を説明する工程説明図である。図３は、実施形態の複合部材の製造方法を説明する他の工程説明図である。図４は、実施形態の複合部材の製造方法を説明する他の工程説明図である。図５は、実施形態の複合部材の製造方法を説明する他の工程説明図である。図６は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．１の複合部材について、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した顕微鏡写真である。図７は、図６のＳＥＭ像を用いて被覆層の厚さの測定方法を説明する説明図である。図８は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．１の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図９は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．２の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図１０は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．３の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図１１は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．４の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図１２は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．１０１の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図１３は、試験例１で作製した試料Ｎｏ．１０２の複合部材について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。図１４は、図１３のＳＥＭ像を用いて被覆層の厚さの測定方法を説明する説明図である。

　[本開示が解決しようとする課題]
　ダイヤモンドと金属との複合材料からなる基板を半導体素子の放熱部材等に利用する場合、上記基板に半導体素子が半田等で接合され、この基板が冷却装置等の設置対象に取り付けられた状態で熱伝導性に優れることが望まれる。このような放熱構造を構築するために、上記基板に設けられる金属の被覆層には、平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難いことが望まれる。

　ここで、半導体素子と放熱部材とは、代表的には、半導体素子／半田／放熱部材／グリス／設置対象や放熱フィン、といった順に配置される。例えば、放熱部材をなす上記基板の表面が平滑であれば、この基板の表面に倣って被覆層の表面も平滑に形成し易い。被覆層の表面が平滑であれば、被覆層の上に半田やグリスを均一的な厚さに形成し易い。半田やグリスはその熱伝導率が上記基板よりも低いため、均一的な厚さであると、半田やグリスにおける局所的な厚い部分に起因する局所的な熱抵抗の増大を抑制して、熱伝導性を高め易い。しかし、上記基板の表面が平滑であると、上記基板と被覆層との密着性に劣り、被覆層が上記基板から剥離し易い。特に、後述するように熱履歴を受けた場合に被覆層が上記基板から剥離し易い。被覆層が剥離すると、半導体素子の熱を放熱部材から設置対象に放散し難くなり、熱伝導性の低下を招く。

　一方、例えば、放熱部材をなす上記基板の表面が荒れて凹凸が大きければ、上記基板の表面においてダイヤモンド粒子が被覆層によって覆われる割合を増大できるため、上記基板と被覆層との密着性を高められる。しかし、上記の大きな凹凸を均すように半田やグリスを設けることで、半田やグリスに局所的に厚い部分が生じる。この厚い部分に起因して局所的な熱抵抗が増大し、半導体素子の故障の原因となり得る。被覆層をある程度厚くすれば、被覆層の表面の凹凸をある程度小さくできる場合があるものの、この場合には熱伝導性の低下を招く。熱伝導率が高いダイヤモンド粒子の上に、ダイヤモンドよりも熱伝導性に劣る被覆層が厚く存在するからである。

　そこで、平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難い被覆層を備える複合部材を提供することを目的の一つとする。また、平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難い被覆層を備える複合部材を製造できる複合部材の製造方法を提供することを別の目的の一つとする。

　[本開示の効果]
　上記の複合部材によれば、被覆層が平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難い。

　上記の複合部材の製造方法によれば、平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難い被覆層を備える複合部材を製造できる。

　［実施形態の説明］
　最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係る複合部材は、
　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる基板と、
　金属からなり、前記基板の表面の少なくとも一部を覆う被覆層とを備え、
　前記基板の表面は、前記金属相の表面と、前記ダイヤモンド粒子の一部からなり、前記金属相の表面から突出する突出部とを含み、
　前記被覆層は、平面視で、前記金属相の表面を覆う金属被覆部と、前記突出部を覆い、
前記金属相の表面を覆わない粒子被覆部とを含み、
　前記金属被覆部の厚さに対する前記粒子被覆部の厚さの比は、０．８０以下であり、
　前記被覆層の表面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である。

　粒子被覆部の厚さ、金属被覆部の厚さ、及び表面粗さの測定方法は、後述の試験例１で詳細に説明する。

　上記被覆層は、基板の表面をなす金属相とダイヤモンド粒子とに直接接した状態でこれらを覆う金属からなる層である。

　上記の複合部材は、被覆層の表面粗さＲａが非常に小さく平滑である。そのため、上記の複合部材を半導体素子の放熱部材等に用いる場合に被覆層の上に半田等の接合材やグリスを均一的な厚さに形成し易い。従って、上記の複合部材は、半田やグリス等が局所的に厚く形成されることによる局所的な熱抵抗の増大を抑制して、熱伝導性に優れる。

　また、上記の複合部材では、基板の表面においてダイヤモンド粒子の一部が金属相から突出するため、金属相の表面がダイヤモンド粒子の突出部の間に凹んだ状態で存在する。被覆層は、ダイヤモンド粒子の突出部と金属相の表面とによる凹凸を有する基板の表面を覆うため、平面視で、実質的に上記突出部のみを覆う部分（粒子被覆部）と、少なくとも上記金属相の表面を覆う部分（金属被覆部）とを有する。上述のように被覆層の表面が平滑であるため、基板の凸を覆う粒子被覆部の厚さは基板の凹を覆う金属被覆部の厚さよりも薄く、上記厚さの比が０．８０以下を満たす。このような上記の複合部材は、半導体素子の放熱部材等に用いる場合に基板の表面におけるダイヤモンド粒子と、半導体素子や設置対象等との間に介在する粒子被覆部の厚さが薄いため、半導体素子の熱を設置対象に効率よく放散でき、熱伝導性により優れる。

　かつ、ダイヤモンド粒子の突出部は被覆層に埋設されており、突出部を囲むように被覆層が存在する。そのため、ダイヤモンド粒子における被覆層によって覆われる割合を高められることで、いわゆるアンカー効果によって、ダイヤモンド粒子と被覆層との密着力を高められる。従って、上記の複合部材は、基板と被覆層との密着性に優れ、被覆層が基板から剥離し難い。特に、上記の複合部材は、半導体素子の放熱部材等に用いる場合に製造過程で半田付けされたり、放熱部材としての使用時に冷熱サイクルを受けたりする等といった熱履歴を受けた場合でも、被覆層が基板から剥離し難く、長期に亘り熱伝導性に優れる。

　（２）上記の複合部材の一例として、
　前記金属相の構成金属は、銀又は銀合金である形態が挙げられる。

　銀又は銀合金は、その熱伝導率が銅やアルミニウム等よりも高いため、上記形態は、熱伝導性により優れる。

　（３）上記の複合部材の一例として、
　前記被覆層をなす前記金属は、リンを含むニッケル合金である形態が挙げられる。

　ここで、ダイヤモンドは非導電性であるため、被覆層の形成には、無電解めっきや真空蒸着等といった基板に通電不要な方法を利用することが挙げられる。上記形態は、製造過程で無電解めっきによって被覆層を形成できるため、凹凸な表面の基板を備えるものの、その表面に均一的な厚さにめっき層を形成できる。

　（４）本開示の一態様に係る複合部材の製造方法は、
　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる素材板の表面にエッチングを施して、前記金属相の表面から前記ダイヤモンド粒子の一部を突出させた粗面板を作製する工程と、
　前記粗面板に第一の無電解めっきを施して、前記素材板の表面に存在する複数の前記ダイヤモンド粒子の一部を露出させつつ、前記金属相の表面に第一のめっき層が形成された部分被覆板を作製する工程と、
　前記部分被覆板に第二の無電解めっきを施して、前記第一のめっき層の表面と前記ダイヤモンド粒子において前記第一のめっき層の表面から露出する部分とを覆う第二のめっき層を形成する工程とを備える。

　本発明者らは、ダイヤモンド粒子と金属との複合材料からなる素材板にエッチングを施して表面を荒らした後に無電解めっきを１回施して、ダイヤモンド粒子を埋設するような厚さの１層のめっき層を形成した。その結果、素材板の表面荒れが大きいと素材板に倣ってめっき層の表面も荒れ、上記表面荒れが小さいとめっき層が素材板から剥離し易いとの知見を得た（後述の試験例１参照）。そこで、めっきの条件を種々検討した結果、無電解めっきを２回行うことが好ましいとの知見を得た。上記の複合部材の製造方法は、これらの知見に基づくものである。

　上記の複合部材の製造方法では、まず、素材板にエッチングを施して、素材板の表面近くに存在する複数のダイヤモンド粒子の一部を金属相の表面から突出させて、ダイヤモンド粒子の突出部と、突出部の間に凹んだ状態で存在する金属相の表面とによる凹凸を有する粗面板を作製する。好ましくは、金属相の表面から突出するダイヤモンド粒子の突出量がある程度大きいもの（後述の突出高さＬ_２の割合参照）が多数存在する粗面板を作製する。次に、第一の無電解めっきにより、粗面板の凹みをある程度埋めるように、かつ上述のように突出量がある程度大きいダイヤモンド粒子についてはその一部を露出させるように、主として金属相に第一のめっき層を形成する。即ち、突出量が小さいダイヤモンド粒子及び金属相を覆い、突出量が大きいダイヤモンド粒子の周囲を囲むように第一のめっき層を形成する。このように形成された第一のめっき層を備える部分被覆板の表面は、上記凹みが第一のめっき層によって均されて、粗面板よりも表面荒れが小さく平滑である。次に、第二の無電解めっきによって、部分被覆板の表面、具体的にはダイヤモンド粒子における第一のめっき層からの露出部分と第一のめっき層の表面とを覆う第二のめっき層を形成する。この第二のめっき層の表面は、部分被覆板における上述の平滑な表面に倣って、表面粗さが小さく平滑である。かつ、上述の突出量がある程度大きいダイヤモンド粒子における金属相の表面からの突出部は、第一のめっき層と第二のめっき層との双方に覆われて埋設されて、ダイヤモンド粒子におけるめっき層によって覆われる割合が大きい。このようなめっき層は、上記複合材料からなる基板から剥離し難く、密着性に優れるといえる。

　従って、上記の複合部材の製造方法によれば、平滑な表面を有しつつ、基板から剥離し難い被覆層（上述のめっき層）を備える複合部材、代表的には上述の（１）の複合部材を製造できる。この複合部材は、上述のように熱伝導性に優れており、半導体素子の放熱部材等に好適に利用できる。

　［本開示の実施形態の詳細］
　以下、図面を適宜参照して、本開示の実施形態を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を意味する。

　図１から図５では、複合部材１の厚さ方向（基板１０と被覆層４との積層方向、各図の上下方向）に平行な平面で複合部材１を切断した状態において、被覆層４の近傍を模式的に示す部分断面図である。分かり易いようにダイヤモンド粒子２０を誇張して示す。また、分かり易いように被覆層４のハッチングを省略する。

　図６は、後述する試験例１で作製した複合部材１（試料Ｎｏ．１のめっき付基板）において、その厚さ方向に平行な平面で切断した断面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真であり、図７は、図６の顕微鏡写真に符号等を付した説明図である。図６，７において、黒色の粒子状の部分はダイヤモンド粒子（ここでは被覆粒子２）を示し、図６，７の下方領域であって、被覆粒子２を囲む薄い灰色の領域は金属相３を示す。図６，７において、被覆粒子２における金属相３の表面３ｆから突出する部分を覆う濃い灰色の領域は順に被覆層４、付加層５、この灰色の領域の上を覆う白色の帯状の領域は付加層６を示す。図６，７において白い帯状の領域よりも上方に位置する黒色の領域は背景である。

　上述の顕微鏡写真の各領域に関する事項は、後述の図８～図１４についても同様である。

　［複合部材］
　図１を主に参照して、実施形態の複合部材１を説明する。

　〈概要〉
　実施形態の複合部材１は、図１に示すように、複数のダイヤモンド粒子２０（ここでは被覆粒子２）とダイヤモンド粒子２０同士を結合する金属相３とを備える複合材料１００からなる基板１０と、金属からなり、基板１０の表面１０ｆの少なくとも一部を覆う被覆層４とを備える。

　特に、実施形態の複合部材１では、被覆層４の表面４ｆの凹凸が小さく平滑である。定量的には、被覆層４の表面粗さが算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である。また、実施形態の複合部材１では、基板１０の表面１０ｆが比較的荒れており、凹凸を有するものの、この凹凸を均すように被覆層４が形成されている。そのため、被覆層４の厚さが部分的に異なる。詳しくは、基板１０の表面１０ｆは、金属相３からなる表面３ｆと、ダイヤモンド粒子２０の一部からなり、金属相３の表面３ｆから突出する突出部２ｆとを含む。被覆層４は、平面視で、金属相３の表面３ｆを覆う金属被覆部４３と、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆを覆い、金属相３の表面３ｆを覆わない粒子被覆部４２とを含む。粒子被覆部４２の厚さｔ_２は金属被覆部４３の厚さｔ_３よりも薄い。定量的には、金属被覆部４３の厚さｔ_３に対する粒子被覆部４２の厚さｔ_２の比（以下、厚さ比率と呼ぶことがある）が０．８０以下である。図１では、金属被覆部４３と粒子被覆部４２との境界を二点鎖線で仮想的に示す。

　実施形態の複合部材１は、被覆層４の表面４ｆが平滑でありながら、被覆層４の厚さ比率が上述の特定の範囲を満たすことで被覆層４が基板１０から剥離し難い。

　以下、要素ごとに詳細に説明する。
　〈基板〉
　複合部材１に備えられる基板１０には、ダイヤモンド粒子２０と金属相３とを主体とする複合材料１００からなるものを適宜利用できる。公知のものや公知の製造方法によって製造されたものを利用できる。

　《ダイヤモンド》
　ダイヤモンドは代表的には１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上といった高い熱伝導率を有するため、複数のダイヤモンド粒子２０を含む基板１０は、放熱部材に好適に利用できる。複数のダイヤモンド粒子２０は代表的には基板１０中に分散して存在する。

　基板１０中のダイヤモンド粒子２０の形状、大きさ、含有量等の仕様は適宜選択できる。上記仕様は代表的には原料に用いたダイヤモンド粉末の仕様を実質的に維持するため、所望の仕様となるように、原料のダイヤモンド粉末の仕様を選択するとよい。

　ダイヤモンド粒子２０の形状は、特に問わない。図１，後述の図２～図５ではダイヤモンド粒子２０を模式的に多角形に示すが、図７の被覆粒子２に例示するように不定形な断面形状をとり得る。

　ダイヤモンド粒子２０の平均粒径は、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であることが挙げられる。上記平均粒径が大きいほど、熱伝導性に優れる基板１０とすることができる。上記平均粒径が小さいほど、製造過程において後述の素材板１５（図２）における切削等の加工性に優れる上に、研磨等でダイヤモンド粒子２０が脱落しても、脱落に起因する凹みを小さくし易い。ひいては、被覆層４の表面４ｆの凹凸を小さくし易い。上述の熱特性や加工性等の観点から、上記平均粒径を１５μｍ以上９０μｍ以下、更に２０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。その他、相対的に微細な粒子と相対的に粗大な粒子とを含むと、製造過程で緻密化し易く、熱伝導性により優れる基板１０とし易い。上記平均粒径は、基板１０の断面をとり、所定の測定視野（例、０．３ｍｍ×０．２ｍｍ）から複数のダイヤモンド粒子を抽出し、各粒子の等価面積円の直径を粒径とし、２０個以上の粒径の平均を平均粒径とすることが挙げられる。

　ダイヤモンド粒子２０の含有量は、例えば４０体積％以上８５体積％以下であることが挙げられる。上記含有量が多いほど、熱伝導性に優れる上に線膨張係数が小さい基板１０とすることができる。上記含有量が８５体積％以下であれば、金属相３をある程度含むことでダイヤモンド粒子２０を確実に結合できる上に、線膨張係数が小さくなり過ぎることを防止できる。上述の熱特性や結合性等を考慮して、上記含有量を４５体積％以上８０体積％以下、更に５０体積％以上７５体積％以下とすることができる。

　基板１０中のダイヤモンド粒子２０は、その表面の少なくとも一部、好ましくは実質的に全部を覆う被覆膜２１を備える被覆粒子２として存在することが挙げられる。被覆膜２１は、例えばＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒから選択される１種以上の金属の炭化物からなるものが挙げられる。被覆膜２１は、代表的には製造過程で、最終的に金属相３となる溶融金属とダイヤモンド粒子２０との濡れ性を高めることに寄与し、ダイヤモンド粒子２０と金属相３とを密着させられる。特に、上記炭化物をなす炭素成分がダイヤモンド粒子２０に由来するものであると、ダイヤモンド粒子２０と被覆膜２１とがさらに密着する。ダイヤモンド粒子２０、被覆膜２１、金属相３の三者が密着することで、気孔が少なく、緻密な基板１０（複合材料１００）とすることができる。このような基板１０は、気孔に起因する熱伝導性の低下が少なく、熱伝導性に優れる上に、冷熱サイクルを受けても、上記三者の界面状態が変化し難く、冷熱サイクル特性にも優れる。被覆膜２１は、上述の濡れ性の改善効果が得られる範囲で薄いことが好ましい。上記炭化物は、ダイヤモンドや金属相３の構成金属に比較して熱伝導率が低く、熱伝導性に劣るからである。図１～図５では、基板１０中に被覆粒子２を含む場合を例示する。

　《金属相》
　金属相３の構成金属は、例えば、銀（Ａｇ）、銀合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、マグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム合金等が挙げられる。ここでの銀、銅、アルミニウム、マグネシウムとは、いわゆる純金属である。純金属は、通常、合金よりも熱伝導率が高く、金属相３が純金属からなると、熱伝導性に優れる基板１０とすることができる。合金は、純金属よりも機械的強度等に優れる傾向にあり、金属相３が合金からなると、機械的特性に優れる基板１０とし易い。特に、Ａｇ，Ｃｕ及びこれらの合金は、Ａｌ，Ｍｇ及びこれらの合金よりも熱伝導率が高く、熱伝導性に優れる基板１０とすることができる。Ａｌ，Ｍｇ及びこれらの合金は、Ａｇ，Ｃｕ及びこれらの合金に比較して軽量な基板１０とすることができる。

　特に、金属相３の構成金属が銀（Ａｇ）又は銀合金であれば、銅（Ｃｕ）又は銅合金よりも熱伝導性に優れる基板１０とすることができる。

　《外形、大きさ》
　基板１０の平面形状、大きさ（厚さ、平面積）等は、複合部材１の用途等に応じて適宜選択できる。例えば、複合部材１を半導体素子の放熱部材に用いる場合、基板１０は、平面形状が長方形状であり、半導体素子等の搭載部品を載置可能な平面積を有する板材であることが挙げられる。この用途では基板１０の厚さが薄いほど、半導体素子の熱を冷却装置等の設置対象に伝え易いため、上記厚さを例えば１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下とすることが挙げられる。上記厚さの下限値は特に制限されないが、基板１０における適切な強度を維持する観点から、０．３ｍｍ以上とすることができる。

　《表面状態》
　基板１０の表面１０ｆは、主として、ダイヤモンド粒子２０と金属相３とによって形成され、比較的荒れている。詳しくは、金属相３の表面３ｆからダイヤモンド粒子２０（図１では被覆粒子２）の一部が突出する。表面１０ｆは、ダイヤモンド粒子２０における表面３ｆから突出する突出部２ｆがなす凸と、複数の突出部２ｆ間に介在される表面３ｆがなす凹とからなる凹凸を有する。図１～図５の断面図では金属相３の表面３ｆを模式的に一直線で示すが、実際には図６の断面写真に示すように曲線を含む不定形な線を描く。

　ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆにおける金属相３の表面３ｆからの突出高さＬ_２がある程度大きいと、即ち表面１０ｆの凹凸がある程度大きいと、被覆層４が基板１０から剥離し難く好ましい。突出部２ｆの周囲を被覆層４の構成金属が覆うことでダイヤモンド粒子２０における被覆層４によって覆われる割合（以下、被覆率と呼ぶことがある）を大きく確保し易く、被覆層４がダイヤモンド粒子２０を強固に把持し易いからである。ここで、ダイヤモンドは化学的に安定しており、ダイヤモンド粒子２０は被覆層４の構成金属と実質的に結合しない。そのため、突出高さＬ_２が小さいと、上記被覆率が小さいために被覆層４がダイヤモンド粒子２０を十分に把持できず、被覆層４が基板１０から剥離し易いと考えられる。定量的には、突出部２ｆを有するダイヤモンド粒子２０の最大長さＬに対する突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が１０％以上９０％以下であることが挙げられる。上記の割合（Ｌ_２／Ｌ）の値とは、後述するように各ダイヤモンド粒子２０について最大長さＬ，突出高さＬ_２，比Ｌ_２／Ｌを求め、複数のダイヤモンド粒子２０の比（Ｌ_２／Ｌ）の平均値とする。ダイヤモンド粒子２０における金属相３との接触面積及び被覆層４による被覆率を考慮して、上記割合（Ｌ_２／Ｌ）を３０％以上、更に５０％以上８５％以下とすることができる。

　突出高さＬ_２は、密着性の観点から、１．０μｍ以上、更に４．０μｍ以上、８．０μｍ以上が挙げられる。一方、熱伝導性の観点から、突出高さＬ_２は９０μｍ以下、更に７０μｍ以下、４０μｍ以下が挙げられる。

　上述の最大長さＬとは、複合部材１の断面において、突出部２ｆを有するダイヤモンド粒子２０における上記厚さ方向に沿った最大距離とする。突出高さＬ_２とは、上記断面において、このダイヤモンド粒子２０と金属相３の表面３ｆとの交点Ｐから突出部２ｆにおける上記厚さ方向に沿った最大距離とする。

　上述の最大長さＬ及び突出高さＬ_２は、例えば、製造過程でダイヤモンド粉末の粒径、エッチング条件等を適宜調節することによって調整することが挙げられる。

　〈被覆層〉
　被覆層４は、上述の基板１０の表面１０ｆの少なくとも一部を覆い、この被覆範囲では、ダイヤモンド粒子２０及び金属相３の双方を埋設する。このような被覆層４は、基板１０に対して機械的保護や周囲環境からの保護、外観の向上等を図ることができる。また、被覆層４は、金属からなるため、半田等の接合材の下地層としても機能できる。特に、実施形態の複合部材１に備えられる被覆層４では、上述のように部分的に厚さが異なるものの、表面４ｆが平滑である。そのため、被覆層４は、半田等の接合材、グリス等を均一的な厚さに形成し易くする機能も有する。

　《被覆範囲》
　代表的には、基板１０の表面の実質的に全面に被覆層４を備える形態が挙げられる。この形態は、耐食性に優れて好ましい。その他、基板１０の表裏面のうち、一面の少なくとも一部に被覆層４を備える形態、両面の少なくとも一部に被覆層４を備える形態が挙げられる。

　《構造及び製法》
　被覆層４は、代表的には、単一種の金属からなる単層構造であることが挙げられる。後述するように二段階のめっき等を行う場合に異種のめっき液等を利用することで、金属被覆部４３を異種の金属からなる多層構造とすることができる。被覆層４の形成には、無電解めっき又は真空蒸着を利用することが挙げられる。基板１０は、非導電性であるダイヤモンド粒子２０を含むため、基板１０に導通しなくても成膜可能な方法が利用し易い。特に、無電解めっきは、めっきを施す素材の表面が凹部を有していても、凹部へのめっき液の回り込みがよい。そのため、真空蒸着に比較して、上記素材表面の任意の箇所に均一的な厚さにめっき層を形成し易く、めっき厚さを制御し易い。また、無電解めっきを利用すると、真空蒸着を利用する場合に比較して製造コストを低減できる。

　《組成》
　被覆層４をなす金属は、適宜選択できる。例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、銅、銅合金、金（Ａｕ）、金合金、銀、銀合金等が挙げられる。ここでのニッケル、銅、金、銀とはいわゆる純金属である。ＮｉやＣｕ及びこれらの合金は、ＡｕやＡｇ及びこれらの合金よりも軽く、軽量な複合部材１とし易い。ＡｕやＡｇ及びこれらの合金は、ＮｉやＣｕ及びこれらの合金に比較して熱伝導率が高く、熱伝導性に優れる複合部材１とし易い。

　被覆層４をなすニッケル合金の一例として、リン（Ｐ）を含むニッケル合金（以下、Ｎｉ－Ｐ合金と呼ぶことがある）が挙げられる。Ｎｉ－Ｐ合金からなる金属層は、無電解めっきによって形成できるため、上述のように製造過程で均一的な厚さのめっき層を形成し易く、めっき厚さを制御し易い上に、真空蒸着よりも製造コストを低減できる。その他のニッケル合金として、硼素（Ｂ）を含むもの（Ｎｉ－Ｂ合金）等が挙げられる。

　《表面粗さ》
　被覆層４は平滑な表面４ｆを有する。定量的には、被覆層４の表面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である。被覆層４の表面粗さＲａが小さいことで、被覆層４の上に上述の接合材等を均一的な厚さに形成し易く、接合材等に局所的に厚い部分が生じることを低減できる。上記表面粗さＲａが小さいほど、上記接合材等を均一的な厚さに形成し易いことから、上記表面粗さＲａは１．８μｍ以下、更に１．５μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以下、更に０．８μｍ以下がより好ましい。上記表面粗さＲａの下限値は理論的には０μｍとなる。

　上記表面粗さＲａは、例えば、後述する複合部材の製造方法を利用して被覆層４を形成する場合に上述のダイヤモンド粒子２０の突出高さＬ_２、第一の無電解めっき後の突出高さＬ_２６（図４）等によって調整することが挙げられる。

　《厚さ比率》
　被覆層４は、平面視において、金属相３の表面３ｆを覆う金属被覆部４３と、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆを覆い、金属相３の表面３ｆを覆わない粒子被覆部４２とを備える。ここで、複合部材１を被覆層４から平面透視すると、基板１０は、金属相３の表面３ｆのみが存在する箇所に加えて、金属相３の表面３ｆの上にダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆの一部が重複した箇所（ダイヤモンド粒子２０が表面３ｆの上方にオーバーハングした箇所）を含むことがある。この場合、金属被覆部４３は突出部２ｆの一部と金属相３の表面３ｆとの双方の箇所を覆う。即ち、金属被覆部４３は、実質的に金属相３の表面３ｆのみを覆う部分と、上述の重複箇所を覆う部分とを含む。複合部材１の断面でいうと、図１に例示するように、金属相３の表面３ｆにおいて、図１の被覆層４の上下方向に延びる２本の点線で挟まれる部分が上記表面３ｆのみを覆う部分であり、隣り合って並ぶ点線と二点鎖線とで挟まれる部分が上記重複箇所を覆う部分である（図７も参照）。上記点線は、複合部材１の厚さ方向（図１の上下方向）に平行な直線であって、被覆層４における突出部２ｆとの接点を通る直線である。上記二点鎖線は、上記厚さ方向に平行な直線であって、金属相３の表面３ｆとダイヤモンド粒子２０と被覆層４との交点Ｐを通る直線である。粒子被覆部４２は、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆのみを覆う部分であり、上記断面でいうと、図１に例示するように、突出部２ｆにおいて隣り合って並ぶ２本の二点鎖線で挟まれる箇所を覆う部分である。いわば、粒子被覆部４２は、被覆層４において突出部２ｆの上方を覆う部分のうち、上記交点Ｐ，Ｐの間に位置する箇所である。

　特に、実施形態の複合部材１では、粒子被覆部４２の厚さｔ_２が金属被覆部４３の厚さｔ_３よりも薄く、厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．８０以下である。厚さ比率が０．８０以下であれば、金属被覆部４３の厚さｔ_３がある程度薄くてもダイヤモンド粒子２０における被覆層４による被覆率を大きく確保でき、基板１０と被覆層４との密着力を高められる。金属被覆部４３の厚さｔ_３が薄ければ、金属相３へ熱伝導を高められ、熱伝導性に優れる。熱伝導性を考慮して、厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）を０．７５以下、更に０．７０以下、０．６５以下とすることができる。

　上記厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０超であれば、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆが被覆層４（粒子被覆部４２）に覆われることで、上述の被覆層４による被覆率を高められる。特に上記厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．０１以上であれば、上記被覆率を大きく確保できる上に、金属被覆部４３の厚さｔ_３が厚過ぎず、金属相３への熱伝導を阻害し難い。上述の密着性等を考慮して、厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）を０．０５以上、更に０．１０以上、０．３０以上とすることができる。

　基板１０の一面における被覆層４の厚さは、適宜選択できる。上記厚さが薄いほど熱伝導性を高め易く、厚いほど表面粗さＲａを小さくしたり、基板１０の保護機能を高めたりし易い。上記厚さは、ダイヤモンド粒子２０の突出高さＬ_２等にもよるが、金属被覆部４３の厚さｔ_３が例えば５μｍ以上１０μｍ以下程度、粒子被覆層の厚さｔ_２が例えば１μｍ以上５μｍ以下程度であることが挙げられる。

　上記厚さ比率や厚さｔ_２，ｔ_３等は、例えば、製造過程でダイヤモンド粉末の粒径、エッチング条件、成膜条件等を適宜調節することによって調整することが挙げられる。

　《付加層》
　被覆層４の上に、別途、金属からなる付加層を備えることができる。図７では、被覆層４の上に二層の付加層５，６を備える場合を例示する。図７では、白色の帯状の領域が付加層６であり、被覆層４と付加層５との境界を点線で示す。付加層の構成金属は、上述の《組成》の項に列挙する金属を適宜選択できる。各層の厚さは例えば０．１μｍ以上５μｍ以下程度であることが挙げられる。付加層が多層である場合、各層の構成金属が全て異なる形態の他、構成金属が同じ層を含む形態とすることができる。例えば、付加層として、Ｎｉ層やＡｕ層を備えると、半田の濡れ性を更に高められる。付加層の表面性状は、図３に示すように下層の被覆層４の表面性状に倣っており、付加層の表面粗さＲａは、被覆層４の表面粗さＲａに実質的に等しい値、即ち２．０μｍ未満をとり得る。そのため、付加層の表面粗さＲａを被覆層４の表面粗さＲａと見做すことができる。

　〈製造方法〉
　実施形態の複合部材１は、例えば、二段階の無電解めっきを行う以下の実施形態の複合部材の製造方法によって製造することが挙げられる。

　〈主な効果〉
　実施形態の複合部材１は、高い熱伝導率を有するダイヤモンド粒子２０を含む基板１０を主体とするため熱伝導性に優れる。この点から、複合部材１は、各種の放熱部材に好適に利用できる。特に、基板１０の線膨張係数は、ダイヤモンド粒子２０と金属相３とを含む複合材料１００からなることで、半導体素子やその周辺部品の線膨張係数と近い。また、複合部材１は、被覆層４を備えて半田等の接合材との濡れ性にも優れて、接合材によって基板１０（被覆層４）上に半導体素子を良好に接合できる。これらの点から、複合部材１は、半導体素子の放熱部材に好適に利用できる。

　特に、実施形態の複合部材１は、被覆層４の表面粗さＲａが非常に小さく平滑である。そのため、複合部材１を例えば半導体素子の放熱部材に用いる場合に平滑な表面４ｆに倣って、半田等の接合材やグリス等を均一的な厚さに形成し易い。このような実施形態の複合部材１は、接合材やグリスに局所的な厚い部分が形成されることに起因する局所的な熱抵抗の増大を抑制して、熱伝導性に優れる。

　かつ、実施形態の複合部材１では、被覆層４が上述の厚さ比率を満たし、実質的にダイヤモンド粒子２０のみを覆う粒子被覆部４２の厚さｔ_２が金属相３の表面３ｆを覆う金属被覆部４３の厚さｔ_３よりも薄い。そのため、複合部材１を例えば半導体素子の放熱部材に用いる場合にダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆと半導体素子や設置対象との間の距離を短くできて、半導体素子の熱を設置対象に効率よく伝えられる。このことからも、実施形態の複合部材１は、熱伝導性に優れる。

　更に、実施形態の複合部材１では、被覆層４がダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆを埋設するように設けられると共に、ダイヤモンド粒子２０を囲むように存在する。そのため、ダイヤモンド粒子２０における被覆層４による被覆率を大きく確保でき、いわゆるアンカー効果によって、ダイヤモンド粒子２０と被覆層４との密着力を高められて、被覆層４が基板１０から剥離し難い。複合部材１を例えば半導体素子の放熱部材に用いる場合、製造過程の半田付けや、使用時の冷熱サイクル等といった熱履歴を受けた場合でも、被覆層４が基板１０から剥離し難い。このような実施形態の複合部材１は、長期に亘り熱伝導性に優れる放熱部材を構築できる。

　なお、実施形態の複合部材１を放熱部材として備える半導体装置としては、各種の電子機器、特に高周波パワーデバイス（例、Ｌａｔｅｒａｌｌｙ　Ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、半導体レーザ装置、発光ダイオード装置、その他、各種のコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス　プロセッシング　ユニット（ＧＰＵ）、高電子移動形トランジスタ（ＨＥＭＴ）、チップセット、メモリーチップ等が挙げられる。特に、複合部材１は、ＳｉＣデバイスやＧａＮデバイス等の発熱が大きい半導体素子の放熱部材に適する。

　［複合部材の製造方法］
　図２～図５を主に参照して、実施形態の複合部材の製造方法を説明する。
〈概要〉
　実施形態の複合部材の製造方法は、以下の粗面工程と、第一めっき工程と、第二めっき工程とを備える。
（粗面工程）複数のダイヤモンド粒子２０（ここでは被覆粒子２）とダイヤモンド粒子２０同士を結合する金属相３とを備える複合材料１００からなる素材板１５（図２）の表面にエッチングを施して、金属相３の表面３ｆからダイヤモンド粒子２０の一部を突出させた粗面板１６を作製する工程（図３）。
（第一めっき工程）粗面板１６に第一の無電解めっきを施して、素材板１５の表面に存在する複数のダイヤモンド粒子２０の一部を露出させつつ、金属相３の表面３ｆに第一のめっき層４０を形成した部分被覆板１７を作製する工程（図４）。
（第二めっき工程）部分被覆板１７に第二の無電解めっきを施して、第一のめっき層４０の表面４０ｆとダイヤモンド粒子２０において第一のめっき層４０の表面４０ｆから露出する部分とを覆う第二のめっき層４１を形成する工程（図５）。

　上述の工程を経て、複合材料１００からなる基板１０の表面１０ｆが、第一のめっき層４０と第二のめっき層４１とを含む被覆層４によって覆われた複合部材１を製造することができる。実施形態の複合部材の製造方法は、端的にいうと、複合材料１００からなる素材板１５の表面をエッチングで荒らし、ダイヤモンド粒子２０の一部が突出することでできた凹凸を第一の無電解めっきによってある程度均し、その後に第二の無電解めっきによってダイヤモンド粒子２０を完全に埋設する。こうすることで、平滑な表面４ｆを有する被覆層４を形成する。以下、工程ごとに説明する。
〈準備工程〉
　まず、複合材料１００からなる素材板１５を用意する。素材板１５は、原料にダイヤモンド粉末と金属相３をなす金属粉末や金属塊等とを用いて、公知の製造方法、例えば特許文献１，２に記載されるような溶浸法等を参照して製造できる。被覆膜２１を備える被覆粒子とする場合には、特許文献１，２に記載されるような被覆膜２１の原料（化合物粉末等）を用いるとよい。

　素材板１５の表面に研磨を施すことができる。こうすることで、素材板１５の表面を平坦にし易く、次の粗面工程において、金属相３の除去深さ（エッチング深さ）を均一的にし易い。ひいては平滑な表面４ｆを有する被覆層４を形成し易い。研磨を施すと、素材板１５の表面は、ダイヤモンド粒子２０の研磨面と金属相３の研磨面とで形成される。なお、研磨を施すと、複数のダイヤモンド粒子２０のうち、突出部２ｆに平坦な面（研磨面）を有するダイヤモンド粒子２０を含み得る（図６及び図７参照）。

　〈粗面工程〉
　この工程では、素材板１５にエッチングを施して、金属相３を部分的に除去してダイヤモンド粒子２０の一部を突出させる。いわば、金属相３の研磨面を掘り下げて、新たな表面３ｆを形成する。エッチングの条件は、適宜選択できる。ダイヤモンド粒子２０の粒径等にもよるが、突出高さＬ_２がダイヤモンド粒子２０の最大長さＬの１０％以上９０％以下を満たすようにエッチングの条件を調整することが挙げられる。この場合、製造過程での突出高さＬ_２及び最大長さＬは複合部材１において実質的に維持されるため、上述の最大長さＬに対する突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が１０％以上９０％以下である複合部材１が得られる。エッチングには、ダイヤモンドと実質的に反応せず、金属相３を除去可能な適宜な酸又はアルカリを利用できる。この工程により、図３に示すように、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆからなる凸と、ダイヤモンド粒子２０間に存在する金属相３の表面３ｆからなる凹とからなる凹凸を有する粗面板１６が得られる。

　〈第一めっき工程〉
　この工程では、粗面板１６における上述の凹凸をある程度均すために、第一の無電解めっきを施す。ここで、突出部２ｆと金属相３との双方を一度に覆うように１回の無電解めっきを施すと、無電解めっきは代表的には等方的にめっき層が形成されるため、粗面板１６の凹凸に倣って、めっき層の表面も凹凸を有する。即ち、表面粗さが大きなめっき層になる。特に、上述のように突出高さＬ_２が大きいダイヤモンド粒子が多く存在する場合には、表面粗さが大きなめっき層になり易い。そこで、実施形態の複合部材の製造方法では、無電解めっきを２回行うこととし、この工程では、ダイヤモンド粒子２０の一部、特に上述のように突出量が大きいダイヤモンド粒子２０の一部を露出させつつ、主としてダイヤモンド粒子２０間に存在する金属相３による凹を埋めるように第一の無電解めっきを行う。この目的から、第一の無電解めっきでは、触媒として、実質的に金属相３のみを活性化する作用を有するものを用いることが挙げられる。この工程により、図４に示すように、ダイヤモンド粒子２０間の金属相３の表面３ｆが第一のめっき層４０で埋められ、第一のめっき層４０の表面４０ｆから一部が露出するダイヤモンド粒子２０を含む部分被覆板１７が得られる。突出量が比較的大きいダイヤモンド粒子２０間に突出量が比較的小さいダイヤモンド粒子２０が存在する場合、この突出量が小さいダイヤモンド粒子２０は、金属相３と共に第一のめっき層４０に覆われる（図６において、突出部を有するダイヤモンド粒子のうち、中央に位置するダイヤモンド粒子参照）。

　ダイヤモンド粒子２０の一部が第一のめっき層４０の表面４０ｆから突出することがあるものの、この突出高さＬ_２６は、粗面板１６における突出高さＬ_２よりも小さい。こうなるように、突出高さＬ_２等に応じて、第一の無電解めっきの条件を調整することが挙げられる。特に、部分被覆板１７における突出高さＬ_２６が可及的にゼロとなるように第一の無電解めっきの条件を調整することが好ましい。この場合、第一のめっき層４０の表面４０ｆからダイヤモンド粒子２０の最上面のみが露出される。例えば、ダイヤモンド粒子２０における第一のめっき層４０の表面４０ｆからの露出箇所が上述の研磨面であり、研磨面と上記表面４０ｆとが実質的に面一になるように第一の無電解めっきの条件を調整すれば、部分被覆板１７の表面が平滑になり易い。この平滑な面に倣って、後述する第二のめっき層４１の表面４ｆも平滑になり易く、被覆層４の表面粗さを小さくし易い（例、Ｒａで２．０μｍ未満）。

　その他、第一の無電解めっきの前処理として、脱脂、脱スマット（表面調整）、触媒付与（上述参照）等を行うことが挙げられる。各処理の間には、必要に応じて洗浄及び乾燥を行うことができる。各処理に用いる薬品は市販品を利用できる。

　〈第二めっき工程〉
　この工程では、部分被覆板１７におけるダイヤモンド粒子２０の露出部分と第一のめっき層４０の表面４０ｆとを覆うために、第二の無電解めっきを施す。この目的から、第二の無電解めっきでは、触媒４５（図４）として、ダイヤモンド粒子２０と第一のめっき層４０の構成金属との双方を活性化する作用を有するものを用いることが挙げられる。この工程により、図５に示すように、基板１０における金属相３の表面３ｆと金属相３の表面３ｆから突出するダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆとが第一のめっき層４０及び第二のめっき層４１からなる被覆層４で覆われた複合部材１が得られる。代表的には表面粗さＲａが２．０μｍ未満という平滑な表面４ｆを有する被覆層４を備える複合部材１が得られる。実施形態の複合部材の製造方法によれば、例えば厚いめっき層を形成した後、研磨によって平滑な表面を形成する方法に比較して、工程数の低減、めっき時間の短縮を図ることができ、製造性に優れる。また、研磨によるめっき材料の廃棄もなく、製造コストの低減も図ることができる。

　〈その他の工程〉
　第二めっき工程後、熱処理を施すことができる。熱処理を行うことで、両めっき層４０，４１を密着でき、被覆層４の機械的強度を高められる。なお、熱処理を施すと、両めっき層４０，４１の境界（図５では二点鎖線で仮想的に示す）は実質的に見えなくなる。熱処理条件は、両めっき層４０，４１の密着性を高められ、基板１０を熱損傷しない範囲で適宜選択できる。めっきの組成等にもよるが、例えば加熱温度が２００℃以上８５０℃以下程度、保持時間が１分以上２４０分以下程度が挙げられる。熱処理時の雰囲気を真空雰囲気、不活性雰囲気（例、窒素ガス、アルゴンガス）又は還元雰囲気（例、水素ガス、水素ガスと不活性ガスとの混合ガス、一酸化炭素ガス）等とすると、複合部材１の酸化を防止し易い。
［試験例１］
　ダイヤモンド粒子と銀相とを備える複合材料からなる素材板に種々の条件で無電解めっきを施し、上記複合材料からなる基板と、無電解めっき層からなる被覆層とを備える複合部材を作製し、被覆層の表面状態を調べた。

　素材板は、特許文献２に基づいて作製したものを用意した。この素材板は、一辺の長さが５０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの正方形状の平板材であり、素材板におけるダイヤモンド粒子の含有量が６０体積％、銀相の含有量が４０体積％程度であり、ダイヤモンド粒子の平均粒径は２０μｍである。ここでは、用意した素材板の表面を研磨した。

　研磨後の素材板に、エッチングを施した後、無電解めっきを施し、ダイヤモンド粒子（ここではＴｉＣからなる被覆膜を備える被覆粒子）と銀相とを備える複合材料からなる基板の表面全面にＮｉ－Ｐ合金からなるめっき層を備えるめっき付基板を得た。

　〈試料Ｎｏ．１〉
　試料Ｎｏ．１は、エッチング後に二段階の無電解めっきを施した試料である。

　エッチングの条件は、素材板の表面近くのダイヤモンド粒子において、多くの粒子が、銀相の表面からの突出高さＬ_２がダイヤモンド粒子の最大長さＬの１０％以上９０％以下を満たすように調整し、銀相の表面からダイヤモンド粒子の一部を突出させた。具体的には、エッチング液としてシアン化カリウムの濃度が５０ｇ／Ｌの水溶液を用意し、３０℃、２分の条件でエッチングを行った。エッチング後の素材板におけるダイヤモンド粒子の突出高さＬ_２は６μｍである。

　第一の無電解めっきに対する触媒付与の処理液として、置換型Ｐｄ触媒液を用意した。
　上述のエッチング後、素材板に、脱脂、脱スマット、上記処理液を用いた触媒付与を順に行ってから第一の無電解めっきを行った。第一の無電解めっきの条件は、ダイヤモンド粒子において、このめっき層の表面からの突出高さＬ_２６がめっき前の突出高さＬ_２の０．３以下と十分に小さくなるように調整した。具体的には、めっき液として、硫酸ニッケル２０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム２４ｇ／Ｌ、乳酸２７ｇ／Ｌ、プロピオン酸２．０ｇ／Ｌからなる無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用意し、浴温８５℃、めっき時間３０分の条件で第一の無電解めっきを行った。

　第一の無電解めっきによって、素材板におけるダイヤモンド粒子間に存在する銀相の表面にＮｉ－Ｐ合金からなる第一のめっき層を形成する。この第一のめっき層によって銀相の表面は、実質的に埋設される。第一のめっき層の厚さは５．５μｍである。

　第二の無電解めっきに対する触媒付与の処理液として、Ｓｎ－Ｐｄコロイドタイプの触媒液を用意した。

　上記第一のめっき層を備える部分被覆板に、上記処理液を用いた触媒付与、触媒活性化を順に行ってから第二の無電解めっきを行った。第二の無電解めっきの条件は、第一のめっき層の表面と、ダイヤモンド粒子における第一のめっき層の表面からの露出部分とを覆うように調整した。具体的には、めっき液として、第一の無電解めっきに用いたものと同じ無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用意し、浴温８５℃、めっき時間１６分の条件で第二の無電解めっきを行った。

　第二の無電解めっきによって、上述の複合材料からなる基板の表面は、Ｎｉ－Ｐ合金からなる第一のめっき層及び第二のめっき層に埋設される。第二のめっき層の厚さは３．０μｍである。

　更に、ここでは、第二の無電解めっき後、熱処理を施した。熱処理条件は、加熱温度８００℃、加熱時間６０分、水素１００％の還元雰囲気である。

　更に、ここでは、上記熱処理後、電気めっきによって、Ｎｉ－Ｐ合金層の上に、純ニッケル層と、純金層とを順に形成した。従って、試料Ｎｏ．１のめっき付基板は、上記複合材料からなる基板の上に順に、Ｎｉ－Ｐ合金からなる被覆層、純ニッケル層及び純金層の二層の付加層を備える。

　〈試料Ｎｏ．２〉
　試料Ｎｏ．２は、エッチング後に二段階の無電解めっきを施した試料である。

　試料Ｎｏ．２の具体的な作製方法は、エッチングの時間（長さ）を１分３０秒とした以外は、試料Ｎｏ．１の作製方法と同様とした。

　〈試料Ｎｏ．３〉
　試料Ｎｏ．３は、エッチング後に二段階の無電解めっきを施した試料である。

　試料Ｎｏ．３の具体的な作製方法は、エッチングの時間（長さ）を１分とした以外は、試料Ｎｏ．１の作製方法と同様とした。

　〈試料Ｎｏ．４〉
　試料Ｎｏ．４は、エッチング後に二段階の無電解めっきを施した試料である。

　試料Ｎｏ．４の具体的な作製方法は、エッチングの時間（長さ）を３０秒とした以外は、試料Ｎｏ．１の作製方法と同様とした。

　〈試料Ｎｏ．１０１〉
　試料Ｎｏ．１０１は、エッチング後に一段階の無電解めっきを施し、二段階目の無電解めっきを施していない試料である。

　この試料Ｎｏ．１０１は、試料Ｎｏ．１と同様の条件でエッチングを行った後、以下の処理液を用いて触媒付与を行い、触媒活性化、無電解めっきを行った。更に、無電解めっき層の上に二層の付加層を形成した。

　試料Ｎｏ．１０１の触媒付与の処理液にはＳｎ－Ｐｄコロイドタイプの触媒液を用い、試料Ｎｏ．１の第二の無電解めっきと同様の条件で無電解めっきを行い、厚さ３．０μｍの無電解めっき層を形成した。

　〈試料Ｎｏ．１０２〉
　試料Ｎｏ．１０２は、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．１０１に比較して、エッチング深さを浅くしてエッチングを施した後に一段階の無電解めっきを施し、二段階目の無電解めっきを施していない試料である。エッチングの条件を異ならせたことを除いて、試料Ｎｏ．１０１と同様の条件で無電解めっきを施した。試料Ｎｏ．１０２は、電気めっきを行っておらず、無電解めっき層のみを備える。

　エッチングの条件は、素材板の表面近くのダイヤモンド粒子において、多くの粒子が、銀相の表面からの突出高さＬ_２がダイヤモンド粒子の最大長さＬの０．２以下となるように調整した。具体的には、エッチング液としてシアン化カリウムの濃度が５０ｇ／Ｌの水溶液を準備し、３０℃、１０秒の条件でエッチングを行った。エッチング後の素材板におけるダイヤモンド粒子の突出高さＬ_２は０．５μｍである。

　試料Ｎｏ．１～４，Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２のめっき付基板について、被覆層の表面粗さを測定した。ここでは、株式会社キーエンス製のレーザー顕微鏡ＶＫ－Ｘ１００の５０倍の対物レンズを用いて算術平均粗さＲａ（μｍ）を測定し、結果を表１に示す。試料Ｎｏ．１～４，Ｎｏ．１０１では、ニッケル層及び金層を形成する前において、Ｎｉ－Ｐ合金層の表面粗さＲａを測定し、試料Ｎｏ．１０２では、無電解めっき層の表面粗さＲａを測定した。

　試料Ｎｏ．１～４，Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２のめっき付基板について、基板の厚さ方向（ここでは基板とめっき層との積層方向）に平行な平面で切断して、断面をＳＥＭで観察した。ここでは、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）断面をとった。

　図６～図８の各図は試料Ｎｏ．１のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真であり、図６，図７は図８の部分拡大写真である。図９は試料Ｎｏ．２のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真である。図１０は試料Ｎｏ．３のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真である。図１１は試料Ｎｏ．４のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真である。図１２は試料Ｎｏ．１０１のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真である。図１３，図１４は試料Ｎｏ．１０２のめっき付基板の断面のＳＥＭ写真である。図７の被覆層４において、基板１０側から、Ｎｉ－Ｐ合金からなる被覆層４（図７では薄い灰色の領域であって点線よりも下の領域）、純ニッケルからなる第一の付加層５（同点線よりも上の領域）、純金からなる第二の付加層６（白色の帯状の領域）を示す。

　上述のＳＥＭ観察像を用いて、被覆層のうち、銀相を覆う金属被覆部の厚さｔ_３と、実質的にダイヤモンド粒子のみを覆う粒子被覆部の厚さｔ_２とを測定し、これらの厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）を求めた。その結果を表１に示す。

　被覆粒子部の厚さｔ_２は、以下のように求める。
　試料Ｎｏ．１については、図７に示すように、ＳＥＭ観察像において、金属相３の表面３ｆから突出する部分を有するダイヤモンド粒子２０（ここでは被覆粒子２、以下この段落、及び次段落について同様）を１０個以上抽出する。１０個以上のダイヤモンド粒子２０のそれぞれに対して、被覆層４のうち、ダイヤモンド粒子２０のみを覆う粒子被覆部４２を抽出し、その厚さｔ_２を測定する。断面では、ダイヤモンド粒子２０における金属相３の表面３ｆとの交点を通り、厚さ方向に平行な直線（図１の二点鎖線の直線参照）を二つとり、被覆層４において上記の二つの直線で挟まれる領域が粒子被覆部４２である。この領域の厚さを測定し、その最小値をとる。ここでの厚さとは、ダイヤモンド粒子２０と被覆層４との間において厚さ方向（図１，図７では上下方向）に沿った距離とする。１０個以上の厚さの最小値を求めて平均をとり、この平均値を厚さｔ_２とする。図７の下図において各ダイヤモンド粒子２０の上方に付した黒矢印は、粒子被覆部４２の厚さの最小値を例示する（図１４も同様）。ここでの厚さの最小値は、ダイヤモンド粒子２０の突出部２ｆの表面（例、研磨面）から被覆層４の表面までの厚さ方向における最短距離である。図７において左右方向に延びる３本の直線は、図７に示す各ダイヤモンド粒子２０の表面を通る直線である（図１４の直線も同様）。

　金属被覆部の厚さｔ_３は、以下のように求める。
　被覆層４において、上述の金属相３の表面３ｆから突出する部分を有するダイヤモンド粒子２０について、隣り合うダイヤモンド粒子２０，２０間に介在される金属相３の表面３ｆを覆う領域が金属被覆部４３である。この領域の厚さを測定し、その最小値をとり、１０個以上の厚さの最小値を求めて平均をとり、この平均値を厚さｔ_３とする。ここでは、上述の隣り合うダイヤモンド粒子２０，２０間の最短距離の５０％の地点をとり、各ダイヤモンド粒子２０から上記５０％の地点迄に存在する金属被覆部４３を、各ダイヤモンド粒子２０に対する金属被覆部４３の厚さの測定範囲とする。上記金属相３の表面３ｆを覆う領域は、実質的に表面３ｆのみを覆う領域と、表面３ｆとダイヤモンド粒子２０の一部とが重複する箇所を覆う領域とを含む。図７において各ダイヤモンド粒子２０の側方に付した黒矢印は、金属被覆部４３の厚さの最小値を例示する（図１４も同様）。

　試料Ｎｏ．２～４，Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２についても、試料Ｎｏ．１と同様にして、厚さｔ_２，ｔ_３を測定して厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）を求めた（試料Ｎｏ．１０２については図１４参照）。

　試料Ｎｏ．１～４，Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２について、複合材料からなる基板の表面から突出するダイヤモンド粒子の突出高さＬ_２及びこの突出部分を有する粒子の最大長さＬを測定し、最大長さＬに対する突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）を求めた。その結果を表１に示す。

　上述の突出高さＬ_２及び最大長さＬは、上述の断面のＳＥＭ観察像を用いて以下のように求める。まず、上述のように金属相３の表面３ｆから突出する部分を有するダイヤモンド粒子２０（ここでは被覆粒子２、以下この段落について同様）を１０個以上抽出する。抽出した各ダイヤモンド粒子２０において、めっき付基板の厚さ方向（図７，図１４では上下方向）に沿った最大長さを求め、この最大長さを各ダイヤモンド粒子２０の最大長さＬとする。また、抽出した各ダイヤモンド粒子２０において、金属相３の表面３ｆとダイヤモンド粒子２０と被覆層４との交点Ｐ（図１参照）から上記厚さ方向に沿った最大距離を求め、この最大距離をこのダイヤモンド粒子２０の突出高さＬ_２とする。断面観察像では、代表的には一つのダイヤモンド粒子２０について交点Ｐが二つ存在する。そのため、各ダイヤモンド粒子２０について、各交点Ｐから上記厚さ方向に沿った最大距離を求め、そのうちの最小値をこのダイヤモンド粒子２０の突出高さＬ_２とする。図１では金属相３の表面３ｆを模式的に一直線で示すため、各交点Ｐから上記厚さ方向に沿った最大距離は等しいが、代表的には図７に示すように一つのダイヤモンド粒子２０の各交点Ｐにおける厚さ方向の位置が異なるため、上記最大距離が異なることがある。各ダイヤモンド粒子２０について比Ｌ_２／Ｌを求め、更に１０個以上の比Ｌ_２／Ｌの平均をとり、この平均値を突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）とする。図７，図１４において各ダイヤモンド粒子２０の側方に付した白矢印は、突出高さＬ_２を例示する。

　表１に示すように、試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板では、試料Ｎｏ．１０２に比較して基板の表面におけるダイヤモンド粒子の突出量が大きいものの、試料Ｎｏ．１と同程度に上記突出量が大きい試料Ｎｏ．１０１に比較して被覆層の表面の凹凸が小さく平滑なことが分かる（図８～１２を比較参照）。また、試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板では、荒れた基板の表面に対応して、被覆層の厚さが部分的に異なっており、図８～１１に示すように被覆層においてダイヤモンド粒子のみを覆う粒子被覆部の厚さは、粒子間の金属相を覆う金属被覆部の厚さよりも薄い。

　定量的には、試料Ｎｏ．１のめっき付基板では、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が０．６３（６３％）であり、試料Ｎｏ．１０１の上記割合と同等程度であると共に、試料Ｎｏ．１０２の上記割合の３倍以上であり、ダイヤモンド粒子の突出量が大きい。また、試料Ｎｏ．１のめっき付基板では、被覆層の表面粗さＲａが１．２μｍであり、試料Ｎｏ．１０１の表面粗さＲａの１／２未満であると共に、試料Ｎｏ．１０２の表面粗さＲａと同等程度であり、被覆層の表面が平滑である。図８に示すように、被覆層の上に付加層を有する場合には、被覆層の表面粗さＲａが小さいことで付加層も平滑な表面を有する。ここでは、付加層の表面粗さＲａは被覆層の表面粗さＲａと同等程度である（１．２μｍ程度）。更に、試料Ｎｏ．１のめっき付基板では、被覆層における厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．２７であり、試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２の上記厚さ比率の１／３以下であり、粒子被覆部が金属被覆部より薄い。

　また定量的には、試料Ｎｏ．２のめっき付基板では、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が０．４５（４５％）であり、試料Ｎｏ．１０２の上記割合の２倍以上であり、ダイヤモンド粒子の突出量が大きい。また、試料Ｎｏ．２のめっき付基板では、被覆層の表面粗さＲａが１．１μｍであり、試料Ｎｏ．１０１の表面粗さＲａの１／２未満であると共に、試料Ｎｏ．１０２の表面粗さＲａと同等程度であり、被覆層の表面が平滑である。更に、試料Ｎｏ．２のめっき付基板では、被覆層における厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．３６であり、試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２の上記厚さ比率の１／２以下であり、粒子被覆部が金属被覆部より薄い。

　また定量的には、試料Ｎｏ．３のめっき付基板では、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が０．４７（４７％）であり、試料Ｎｏ．１０２の上記割合の２倍以上であり、ダイヤモンド粒子の突出量が大きい。また、試料Ｎｏ．３のめっき付基板では、被覆層の表面粗さＲａが１．２μｍであり、試料Ｎｏ．１０１の表面粗さＲａの１／２未満であると共に、試料Ｎｏ．１０２の表面粗さＲａと同等程度であり、被覆層の表面が平滑である。更に、試料Ｎｏ．３のめっき付基板では、被覆層における厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．４８であり、試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２の上記厚さ比率の１／２以下であり、粒子被覆部が金属被覆部より薄い。

　また定量的には、試料Ｎｏ．４のめっき付基板では、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が０．５１（５１％）であり、試料Ｎｏ．１０２の上記割合の２倍以上であり、ダイヤモンド粒子の突出量が大きい。また、試料Ｎｏ．４のめっき付基板では、被覆層の表面粗さＲａが１．１μｍであり、試料Ｎｏ．１０１の表面粗さＲａの１／２未満であると共に、試料Ｎｏ．１０２の表面粗さＲａと同等程度であり、被覆層の表面が平滑である。更に、試料Ｎｏ．４のめっき付基板では、被覆層における厚さ比率（ｔ_２／ｔ_３）が０．７６であり、試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２の上記厚さ比率よりも小さく、粒子被覆部が金属被覆部より薄い。

　また、このような試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板は、複合材料からなる素材板にエッチングを施した後、二段階の無電解めっきを施すことで得られることが分かる。

　試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板は、基板の表面がある程度荒れているものの、基板上の被覆層の表面は平滑である上に、被覆層において基板の表面をなすダイヤモンド粒子を覆う部分の厚さが薄いといえる。このような試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板は、被覆層の上に半田等の接合材やグリス等を均一的な厚さに形成し易く、接合材等が局所的な厚い部分を含むことに起因する局所的な熱抵抗の増大を抑制できる。また、ダイヤモンド粒子と半導体素子や設置対象等との間に介在する被覆層を薄くできる。従って、試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板は、半導体素子の放熱部材等に用いた場合に半導体素子から設置対象への熱伝導性に優れると期待される。

　更に、試料Ｎｏ．１～４，Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２について、以下の耐熱試験を行い、被覆層の密着性を調べた。耐熱試験は、加熱温度４００℃、保持時間４０分間の条件と、加熱温度７８０℃、保持時間４０分間の条件の二種類を行った。耐熱試験後、被覆層の膨れ状態を目視確認し、１００個中、膨れが発生した複合部材の個数を求めた。（膨れ発生個数／１００個）×１００を膨れ発生率とし、各耐熱試験の膨れ発生率を求めた。その結果を表１に示す。

　試料Ｎｏ．１０１では、４００℃の条件での膨れ発生率が９０％、７８０℃の条件での膨れ発生率が８８％であり、試料Ｎｏ．１０２では、４００℃の条件での膨れ発生率が５０％、７８０℃の条件での膨れ発生率が９０％である。これに対し、試料Ｎｏ．１では、４００℃の条件での膨れ発生率が５％、７８０℃の条件での膨れ発生が１０％であり、試料Ｎｏ．２では、４００℃の条件での膨れ発生率が７％、７８０℃の条件での膨れ発生が１２％であり、試料Ｎｏ．３では、４００℃の条件での膨れ発生率が６％、７８０℃の条件での膨れ発生が１５％であり、試料Ｎｏ．４では、４００℃の条件での膨れ発生率が６％、７８０℃の条件での膨れ発生が１５％である。このことから、試料Ｎｏ．１～４は、熱履歴を受けても、試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０２よりも被覆層が基板から剥離し難いといえる。上記結果が得られた理由の一つとして、試料Ｎｏ．１～４のめっき付基板は、基板の表面をなすダイヤモンド粒子における被覆層による被覆率を試料Ｎｏ．１０２よりも大きく確保できたことが考えられる。このような試料Ｎｏ．１のめっき付基板は、長期に亘り、熱伝導性に優れる放熱部材とすることができると期待される。

　なお、一段階の無電解めっきを行った試料Ｎｏ．１０１のめっき付基板では、試料Ｎｏ．１の素材板と同等程度に荒れた表面を有する素材板を用いており、この荒れた板表面に等方的にめっき層が形成されることで、めっき層の表面粗さが大きくなったと考えられる。試料Ｎｏ．１０１におけるめっき層の厚さは、図１２に示すように概ね一様であり、ダイヤモンド粒子を覆う部分の厚さが、銀相を覆う部分の厚さに実質的に等しい。このような試料Ｎｏ．１０１では、半導体素子の放熱部材に用いた場合に上述の接合材等に局所的に厚い部分を含むことで、熱伝導性に劣ると考えられる。

　試料Ｎｏ．１０２のめっき付基板では、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が小さいことで被覆層の表面粗さＲａも小さくなったと考えられる。但し、試料Ｎｏ．１０２におけるめっき層の厚さも、図１３に示すように概ね一様であり、ダイヤモンド粒子を覆う部分の厚さが、銀相を覆う部分の厚さに実質的に等しい。また、突出高さＬ_２の割合（Ｌ_２／Ｌ）が小さいため、ダイヤモンド粒子における被覆層による被覆率が小さく、上述の耐熱試験結果に示すように試料Ｎｏ．１～４に比較して被覆層が基板から剥離し易い。

　本開示は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　例えば、試験例１において、複合材料の組成、ダイヤモンド粒子の粒径・含有量、被覆層の組成・厚さ、成膜条件（エッチング条件、めっき条件等）を適宜変更することが挙げられる。

　１　複合部材、　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　ダイヤモンド粒子、　２１　被覆膜、　２ｆ　突出部、　３　金属相、　３ｆ　表面、　４　被覆層、　４ｆ，４０ｆ　表面、　５，６　付加層、　４０　第一のめっき層、　４１　第二のめっき層、　４２　粒子被覆部、　４３　金属被覆部、　４５　触媒、　１００　複合材料、　ｔ_２，ｔ_３　厚さ。

Claims

　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる基板と、
　金属からなり、前記基板の表面の少なくとも一部を覆う被覆層とを備え、
　前記基板の表面は、前記金属相の表面と、前記ダイヤモンド粒子の一部からなり、前記金属相の表面から突出する突出部とを含み、
　前記被覆層は、平面視で、前記金属相の表面を覆う金属被覆部と、前記突出部を覆い、前記金属相の表面を覆わない粒子被覆部とを含み、
　前記金属被覆部の厚さに対する前記粒子被覆部の厚さの比は、０．８０以下であり、
　前記被覆層の表面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ未満である複合部材。
　前記金属相の構成金属は、銀又は銀合金である請求項１に記載の複合部材。
　前記被覆層をなす前記金属は、リンを含むニッケル合金である請求項１又は請求項２に記載の複合部材。
　複数のダイヤモンド粒子と前記ダイヤモンド粒子同士を結合する金属相とを備える複合材料からなる素材板の表面にエッチングを施して、前記金属相の表面から前記ダイヤモンド粒子の一部を突出させた粗面板を作製する工程と、
　前記粗面板に第一の無電解めっきを施して、前記素材板の表面に存在する複数の前記ダイヤモンド粒子の一部を露出させつつ、前記金属相の表面に第一のめっき層が形成された部分被覆板を作製する工程と、
　前記部分被覆板に第二の無電解めっきを施して、前記第一のめっき層の表面と前記ダイヤモンド粒子において前記第一のめっき層の表面から露出する部分とを覆う第二のめっき層を形成する工程とを備える複合部材の製造方法。