(57)【要約】【課題】半田内にボイドが生じ難い複合部材、放熱部材、及び半導体装置を提供する。【解決手段】マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、前記無電解めっき層上に、常圧で試験用半田を溶融して付けた後、前記試験用半田内に存在するボイドの合計面積を求め、前記試験用半田の形成面積に対する前記ボイドの合計面積の割合をボイド率とするとき、前記ボイド率が１０％以下である複合部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層上に、常圧で試験用半田を溶融して付けた後、前記試験用半田内に存在するボイドの合計面積を求め、前記試験用半田の形成面積に対する前記ボイドの合計面積の割合をボイド率とするとき、前記ボイド率が１０％以下である複合部材。
【請求項２】
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層を備える前記基板を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する水の含有量を含水量とするとき、前記含水量が１００μｇ／ｇ以下である複合部材。
【請求項３】
前記複合部材を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する有機ガスの含有量を残存有機物量とするとき、前記残存有機物量がトルエン換算で２９０ｎｇ／ｇ未満である請求項１又は請求項２に記載の複合部材。
【請求項４】
前記無電解めっき層の表面粗さＲａが１０μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項５】
前記無電解めっき層は、ニッケル層を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合部材。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合部材を備える放熱部材。
【請求項７】
請求項６に記載の放熱部材と、前記放熱部材に載置される半導体素子と、前記放熱部材の無電解めっき層と前記半導体素子との間に介在される半田とを備える半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合部材、放熱部材、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２は、マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとの複合材料（以下、Ｍｇ−ＳｉＣと呼ぶことがある）を開示する。Ｍｇ−ＳｉＣは、軽量である上に、熱伝導率が高く、かつ半導体素子やその周辺部品との熱膨張係数の整合性に優れるため、半導体素子の放熱部材の素材に適する（特許文献１の明細書［００８９］など）。
【０００３】
Ｍｇ−ＳｉＣから構成される放熱部材と半導体素子との接合には、一般に、半田を利用する。しかし、Ｍｇ−ＳｉＣは半田との濡れ性に劣るため、特許文献１，２は、半田の下地として電気めっき層を設けること、電気めっき層を形成するためにＭｇ−ＳｉＣの表面にマグネシウムといった金属層を設けることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０６３６２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｍｇ−ＳｉＣに電気めっき層を形成する場合、下地となる金属層を十分に厚くすることで、導通部分を確実に有するため、電気めっき層を良好に形成できる。しかし、上記金属層を厚くすれば、金属層の厚さだけ放熱部材が厚くなる。そのため、更なる薄型化、小型化が要求される場合には上記金属層を省略することが望まれる。そこで、本発明者らは、Ｍｇ−ＳｉＣに無電解めっきを施して、常圧で半田付けを行ったところ、放熱性に劣る場合があるとの知見を得た。そして、放熱性に劣る放熱部材は半田内に多くのボイドが存在していた。このことから、半田内のボイドがＭｇ−ＳｉＣと半導体素子との間の熱伝導を阻害し得ると考えられる。
【０００６】
そこで、半田内にボイドが生じ難い複合部材を提供することを目的の一つとする。また、半田内にボイドが生じ難い放熱部材、及び半田内のボイドが少ない半導体装置を提供することを別の目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る複合部材は、
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層上に、常圧で試験用半田を溶融して付けた後、前記試験用半田内に存在するボイドの合計面積を求め、前記試験用半田の形成面積に対する前記ボイドの合計面積の割合をボイド率とするとき、前記ボイド率が１０％以下である。
【０００８】
本開示の一態様に係る複合部材は、
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層を備える前記基板を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する水の含有量を含水量とするとき、前記含水量が１００μｇ／ｇ以下である。
【０００９】
本開示の一態様に係る放熱部材は、上記の本開示の一態様に係る複合部材を備える。
【００１０】
本開示の一態様に係る半導体装置は、上記の本開示の一態様に係る放熱部材と、前記放熱部材に載置される半導体素子と、前記放熱部材の無電解めっき層と前記半導体素子との間に介在される半田とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記の複合部材、及び上記の放熱部材は、半田付けされた場合に半田内にボイドが生じ難い。
【００１２】
上記の半導体装置は、半田内のボイドが少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の複合部材を模式的に示す概略部分断面図である。
【図２】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１のめっき付基板について、試験用半田を付けた状態のＸ線透過像を二値化した二値化像である。
【図３】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１０１のめっき付基板について、試験用半田を付けた状態のＸ線透過像を二値化した二値化像である。
【図４】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−２のめっき付基板について、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５】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−３のめっき付基板について、断面をＳＥＭで撮影した顕微鏡写真である。
【図６】試験例１で作製した試料Ｎｏ．１−１０１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７】実施形態１の半導体装置の要素を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、Ｍｇ−ＳｉＣの基板に無電解めっきを施し、形成した無電解めっき層に、大気中などの常圧で半田を溶融して付けると、半田内にボイドが多く含まれる原因を調べた。その結果、ボイドの原因は、基板から発生する水などが溶融した半田に取り込まれるため、との知見を得た。この水などは、無電解めっきに用いためっき液や、めっき液が洗浄水で希釈されたものなどである、との知見を得た。基板が上記めっき液などを保持した原因として、以下のように考えられる。無電解めっきの前処理、例えばエッチングなどに用いる処理液やめっき液などの薬品は、代表的には酸性又はアルカリ性である。これらの薬品に浸漬などされることで、上記基板の表面近傍を構成するＭｇなどの金属は溶解するものの、ＳｉＣなどの非金属無機材料が実質的に溶解せずに残存するようになる。すると、基板の表面における金属成分が溶解した箇所が凹み、残った非金属無機材料が金属部分よりも突出して、基板の表面が凹凸になる。この凹部に上述のめっき液などが残存し、この残存状態で常圧にて半田付けのための加熱を行うと、基板の凹部の残存物が気化や分解して半田側に移動し、半田内でボイドとして溜まると考えられる。そこで、本発明者らは、上記凹部に上述のめっき液などが残り難いようにしたところ（詳細は後述）、半田内のボイドを十分に低減できるとの知見を得た。本発明は上記の知見に基づくものである。
【００１５】
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る複合部材は、
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層上に、常圧で試験用半田を溶融して付けた後、前記試験用半田内に存在するボイドの合計面積を求め、前記試験用半田の形成面積に対する前記ボイドの合計面積の割合をボイド率とするとき、前記ボイド率が１０％以下である。
常圧とは、大気圧（代表的には１０１３ｈＰａ）に実質的に等しい圧力とする。
【００１６】
上記の複合部材は、試験用半田内のボイド率が十分に低いため、基板の表面に設けられた無電解めっき層に常圧で半田付けした場合でも半田内にボイドが生じ難く、半田内のボイドを十分に少なくできるといえる。そのため、上記の複合部材を、例えば半導体装置の放熱部材とし、半導体素子が大気中などの常圧で半田付けされた場合でも、半田内にボイドが十分に少ない半導体装置を構築できる。この半導体装置は、半田内のボイドに起因する熱伝導性の低下が生じ難く、放熱性に優れる。また、この半導体装置は、半導体素子と熱伝導性に優れる基板との間に上述のマグネシウム層などの金属層及び電気めっき層を備える場合と比較して、半導体素子と基板との間隔を短くし易いことからも、放熱性に優れる。更に、複合部材全体の厚さを薄くし易い。従って、上記の複合部材によれば、半田内のボイドが少なく、放熱性により優れる半導体装置を構築できる。
【００１７】
上述のようにボイド率が低い上記の複合部材の一例として、後述の含水量が少ないもの、代表的には１００μｇ／ｇ以下、更にはより低い値を満たすものが挙げられる。
【００１８】
（２）本発明の一態様に係る複合部材は、
マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層とを備え、
前記無電解めっき層を備える前記基板を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する水の含有量を含水量とするとき、前記含水量が１００μｇ／ｇ以下である。
【００１９】
上記の複合部材は、ボイドの原因の一つとなり得る含水量が十分に少ない。そのため、上記の複合部材は、上述のように無電解めっき層に大気中などの常圧で半田付けされた場合でも半田内にボイドが生じ難く、半田内のボイドを十分に少なくできる。代表的には、上述のボイド率が１０％以下、更にはより低い値を満たすものが挙げられる。従って、上記の複合部材は、上述のような放熱性により優れる半導体装置を構築できる。
【００２０】
（３）上記の複合部材の一例として、前記複合部材を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する有機ガスの含有量を残存有機物量とするとき、前記残存有機物量がトルエン換算で２９０ｎｇ／ｇ未満である形態が挙げられる。
【００２１】
本発明者らは、上述の処理液やめっき液などの薬品に含まれる有機成分も半田内にボイドを形成する要因となり得るとの知見を得た。特に上記有機成分が気化や分解してガス化する温度が半田の溶融温度と比較的近い場合が有り、残存する有機成分が多いことで、ボイドが多くなり易い。上記形態は、半田内のボイドの原因の一つとなり得る残存有機物量が十分に少ない。従って、上記形態は、上述のように半田内のボイドを更に少なくでき、放熱性により優れる半導体装置を構築できる。
【００２２】
（４）上記の複合部材の一例として、前記無電解めっき層の表面粗さＲａが１０μｍ以下である形態が挙げられる。
【００２３】
本発明者らは、無電解めっき層の表面が平滑であると半田内のボイドがより少ないとの知見を得た。上記形態は、半田内のボイドの原因の一つとなり得る無電解めっき層の表面粗さが十分に小さい。従って、上記形態は、上述のように半田内のボイドを更に少なくでき、放熱性により優れる半導体装置を構築できる。
【００２４】
（５）上記の複合部材の一例として、前記無電解めっき層は、ニッケル層を含む形態が挙げられる。
【００２５】
上記形態に備えるニッケル層は、基板中のＭｇと半田とが直接反応して合金化することを抑制できる。また、ニッケル層は半田との濡れ性に優れるため、半田の下地に好適である。従って、上記形態は、上述のように半田内にボイドが生じ難い上に、基板と半田との反応を抑制し、基板に良好に密着できる。
【００２６】
（６）本発明の一態様に係る放熱部材は、上記（１）から（５）のいずれか一つに記載の複合部材を備える。
【００２７】
上記の放熱部材は、上記の複合部材を備えるため、上述のように無電解めっき層に大気中などの常圧で半田付けされた場合でも半田内にボイドが生じ難く、半田内のボイドを十分に少なくできるといえる。そのため、上記の放熱部材を、例えば半導体装置の放熱部材とし、半導体素子が常圧で半田付けされた場合でも半田内にボイドが十分に少ない半導体装置を構築できる。この半導体装置は、上述のボイドに起因する熱伝導性の低下の抑制、基板と半導体素子との間の短縮、複合部材全体の薄肉化などによって放熱性に優れる。
【００２８】
（７）本発明の一態様に係る半導体装置は、上記（６）に記載の放熱部材と、前記放熱部材に載置される半導体素子と、前記放熱部材の無電解めっき層と前記半導体素子との間に介在される半田とを備える。
【００２９】
上記の半導体装置は、半田内のボイドが十分に少なく、上述のようにボイドに起因する熱伝導性の低下の抑制、基板と半導体素子間の距離の短縮、複合部材全体の薄肉化などによって、放熱性に優れる。
【００３０】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態の形態を具体的に説明する。
［複合部材］
図１を参照して、実施形態１の複合部材１を説明する。図１は、無電解めっき層３の近傍のみを示す部分断面図であり、分かり易いように無電解めっき層３、非金属無機材料２２、触媒３０を誇張して示す。
実施形態１の複合部材１は、図１に示すように、金属２０と非金属無機材料２２とを含む複合材料から構成される基板２と、基板２の表面の少なくとも一部を覆う無電解めっき層３とを備える。基板２は、金属２０をマグネシウム又はマグネシウム合金（以下、Ｍｇ等と呼ぶことがある）とし、非金属無機材料２２を炭化けい素（ＳｉＣ）とするＭｇ−ＳｉＣから構成される。実施形態１の複合部材１は、無電解めっき層３に常圧で半田付けされた場合に半田内に存在するボイドが非常に少ないことを特徴の一つとする。また、複合部材１は、含有される水が非常に少ないことを別の特徴の一つとする。以下、詳細に説明する。
【００３１】
（基板）
複合部材１に備える基板２には、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。以下は、例示である。
【００３２】
＜金属＞
「マグネシウム」とは、いわゆる純マグネシウムである。純マグネシウムは、マグネシウム合金よりも熱伝導率が高い傾向にあり、金属２０が純マグネシウムである基板２を備える複合部材１は、放熱部材に好適に利用できる。Ｍｇ−ＳｉＣは、特許文献１，２に記載されるように、Ａｌ−ＳｉＣなどのアルミニウム基複合材料よりも熱伝導率が高い基板２とすることができる。
【００３３】
「マグネシウム合金」とは、添加元素を含み、残部がＭｇ及び不可避不純物からなるものである。マグネシウム合金は、純マグネシウムに比較して、耐食性や機械的特性（例、強度）に優れる傾向にある。添加元素は、Ｌｉ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃａ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｚｒなどから選択される１種以上の元素が挙げられる。添加元素の含有量は、マグネシウム合金を１００質量％として、合計で２０質量％以下程度が挙げられる。公知の規格合金などを利用できる。
【００３４】
＜非金属無機材料＞
≪組成≫
ＳｉＣは、熱伝導率が高く、Ｍｇ等よりも熱膨張係数が小さく、半導体装置５（後述の図７参照）に備える半導体素子５０（図７）やその周辺部品（図７に示す絶縁板５２、パッケージ部品など）との熱膨張係数の整合性に優れる基板２とすることができる。この基板２を備える複合部材１は、半導体装置の放熱部材に好適に利用できる。
【００３５】
≪形状≫
基板２中のＳｉＣは、代表的には原料に用いた組成、形状、大きさなどが実質的に維持されて存在する。原料にＳｉＣ粉末を用いれば、粉末粒子として存在し（粉末形態）、原料に網目状のＳｉＣ多孔体などの成形体を用いれば、成形体として存在する（ネットワーク形態）。粉末形態では、例えば、比較的微細な粉末（例、原料粉末の平均粒径４０μｍ以下）と、比較的粗大な粉末（例、原料粉末の平均粒径４０μｍ超２００μｍ以下程度）とを含む微粗混合粉であれば、ＳｉＣの充填率を高め易く、放熱性に優れる基板２となり易い。基板２中のＳｉＣの粒径は、例えば、基板２からＳｉＣのみを抽出し、市販のレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定できる。抽出は、Ｍｇ等を塩酸などの酸によって除去することが挙げられる。ネットワーク形態は、ＳｉＣが連続するため、放熱性に優れる基板２となり易い。
【００３６】
≪含有量≫
基板２中のＳｉＣの含有量は、３０体積％以上９０体積％以下程度が挙げられる。ＳｉＣの含有量が多いほど、熱伝導率が高くかつ熱膨張係数が小さくなる傾向があったり、機械的特性（例、剛性など）が高くなる傾向にあったりなど、特性の向上が期待できる。上記含有量が少ないほど、例えば成形型に原料を配置し易く（充填し易く）、製造性に優れる。上記特性の向上などを考慮して、上記含有量は、４５体積％以上、５０体積％以上、５５体積％以上、６０体積％以上、更に７０体積％以上とすることができる。製造性などを考慮して、上記含有量は、８５体積％以下、特に８０体積％以下とすることができる。
【００３７】
＜外形＞
基板２は、代表的には、平面形状が矩形状である矩形平板が挙げられるが、形状は特に問わない。平面形状は、円形、楕円形、種々の多角形などとすることができる。所望の形状となるように成形型を選択したり、適宜切断したりするとよい。
【００３８】
＜大きさ＞
基板２の厚さ、平面積などは、用途などに応じて適宜選択できる。複合部材１を例えば放熱部材に利用する場合、基板２の厚さが薄いほど、発熱対象（例、半導体素子５０（後述の図７参照））と放熱部材の取付対象（例、冷却装置など）との間の距離を短くでき、放熱性により優れる放熱構造を構築できる。放熱性などを考慮すると、上記厚さは、１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下とすることができる。上記厚さが１ｍｍ以上、更に３ｍｍ以上であると、基板２を製造し易い。複合部材１の平面積は、用途に応じて選択するとよい。複合部材１を例えば放熱部材に利用する場合、平面積は上記発熱対象の大きさに応じて選択するとよい。
【００３９】
＜熱特性＞
複合部材１を放熱部材に利用する場合、基板２は熱伝導率が高いこと、及び発熱対象（例、半導体素子）などとの熱膨張係数の整合性に優れること（熱膨張係数の差が小さいこと）が好ましい。基板２の熱特性は、Ｍｇ等の組成、ＳｉＣの含有量、存在形態などによって調整できる。基板２の熱伝導率（室温、以下同様）は、１８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更に２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上が挙げられる。基板２の熱膨張係数（３０℃〜１５０℃の平均、以下同様）は３ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下、更に３．５ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下、特に５ｐｐｍ／Ｋ以下が挙げられる（ｐｐｍ／Ｋ＝１０−６／Ｋ、以下同様）。
【００４０】
＜その他＞
基板２は、複合部材１を取付対象に固定するための取付部（例、ボルト孔やボルト用の切欠など）を備えることができる。その他、溝、突起などを備えることができる。取付部の形成箇所を金属のみから構成することもできる。
【００４１】
＜無電解めっき層＞
複合部材１は、上述の基板２の表面の少なくとも一部に無電解めっき層３を備える。ここで、無電解めっきには一般に触媒が利用される。そのため、無電解めっき層３における基板２との境界近傍には、パラジウムなどの触媒３０が残存する。基板２の表面を覆う金属層において、基板２との境界近傍に触媒３０が存在することは、この金属層が無電解めっきによって形成されたことを示す指標の一つに利用できる。
【００４２】
無電解めっきの前処理に用いる処理液やめっき液などの薬品によって、めっき前の基板素材の表面を構成するＭｇ等が溶け、ＳｉＣが実質的に溶けずに残ることがある。その結果、基板２の表面は、Ｍｇ等とＳｉＣとで形成される微小な凹凸を有し（後述の図４参照）、無電解めっき層３は、この凹凸をつくるＭｇ等とＳｉＣとの双方に接する。この凹凸によって基板２と無電解めっき層３との接触面積が大きくなり、両者の密着性に優れる。
【００４３】
≪材質≫
無電解めっき層３は、基板２の機械的保護、環境からの保護などの機能に加えて、半田の下地として機能する。そこで、無電解めっき層３の構成金属は、半田との密着性に優れるものが好ましい。例えば、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、金合金、銀、銀合金などが挙げられる。ニッケルや銅及びその合金は、金や銀及びその合金よりも軽く、軽量な複合部材１とすることができる。特に無電解めっき層３がニッケル層を含むと、半田との密着性に優れる、Ｍｇ等と半田とが反応して合金化することを抑制できる、耐食性に優れるなどの効果を奏する。無電解めっき層３は、ニッケル層のみとすることができる。金や銀及びその合金は、熱伝導率が高く、放熱性に優れる複合部材１とすることができる。
【００４４】
基板２と無電解めっき層３との間にジンケート処理層を備えることができる。ジンケート処理層を備えると、後述するように半田内のボイドをより少なくしたり、複合部材１に含有される水をより少なくしたりできる（後述の試験例参照）。また、ジンケート処理層を備えると、後述するように有機成分、基板２と無電解めっき層３との間の空隙をより少なくしたり、無電解めっき層３の表面を平滑にしたりできる（同）。
【００４５】
≪被覆範囲≫
無電解めっき層３による基板２の被覆範囲は、基板２における半田の形成箇所を含むものとする。代表的な被覆範囲は、基板２の表裏面及び側面の表面全体（図７参照）、基板２の表裏面のうち一面のみ、基板２の表裏面の両面などが挙げられる。上記被覆範囲は、基板素材に無電解めっきを施す際に、適宜、マスキングなどを施すことで選択できる。表裏面及び側面の表面全体に無電解めっき層３を備える場合にはマスキングが不要である。
【００４６】
≪厚さ≫
無電解めっき層３の厚さは、半田の下地などの所望の機能を果たす範囲で選択できる。上記厚さが薄いほど、複合部材１の薄型化、放熱部材に利用する場合には放熱性の向上を期待できる。上記厚さは、０．５μｍ以上１０μｍ以下、更に２μｍ以上８μｍ以下、３μｍ以上７μｍ以下が挙げられる。上記厚さが所望の値となるように、めっき条件を調整するとよい。上記厚さの測定には、例えば、蛍光Ｘ線膜厚測定器などの市販の装置を利用できる。上記厚さは、１００μｍの領域における１０点の厚さの平均とする。
【００４７】
≪ボイド率≫
実施形態１の複合部材１は、以下のボイド率が１０％以下であることを特徴の一つとする。
無電解めっき層３上に、常圧で試験用半田を溶融して付けた後、この試験用半田内に存在するボイドの合計面積Ｓｂを求める。試験用半田の形成面積Ｓｓに対するボイドの合計面積Ｓｂの割合（Ｓｂ／Ｓｓ）×１００（％）をボイド率とする。試験用半田付け時の雰囲気は、基板２や無電解めっき層３の組成、半田の溶融温度などに応じて選択できる。代表的には大気雰囲気、その他、還元ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気などが挙げられる。
【００４８】
複合部材１は、試験的につけた半田内のボイドが少ないため、実際に大気中で半田付けした場合に半田内のボイドが非常に少ないといえる。このような複合部材１は、半田内のボイドに起因する不具合を抑制できる。例えば複合部材１を放熱部材に利用する場合には熱伝導性の低下などを抑制でき、基板２を構成するＭｇ−ＳｉＣ自体が有する高熱伝導性を十分に活用できる。ボイド率が低いほど、上記ボイドに起因する不具合を低減し易く、７％以下、更に５％以下、更に３％以下、１％以下が好ましい。
【００４９】
ボイド率を低くするには、例えば、後述するように無電解めっき後に特定の熱処理を施すことが挙げられる。この熱処理によって、基板素材の表面が上述のように凸凹になっており、めっき工程で使用しためっき液やその希釈された液などが凹部に残存していても気化、分解して除去できる。そのため、常圧で半田付けする場合に半田の溶融温度が上記凹部の残存物の気化温度や分解温度以上であっても、上記残存物が半田付け時の加熱によって気化、分解し、半田側に移動して半田内にボイドとなって残存することを抑制できる。
又は、ボイド率を低くするには、例えば、前処理を含むめっき条件を調整して、基板２の表面の凹凸を低減することが挙げられる。基板２と無電解めっき層３との界面に欠陥として存在する凹部を低減すれば、凹部に残存物が存在し難いため、凹部の残存物に起因するボイドの発生を抑制できる。
又は、上述のようにジンケート処理を施すことが挙げられる。
上記熱処理と、めっき条件の調整やジンケート処理とを組み合わせて行うと、ボイド率をより効果的に低減できる。
上述のようにして製造されて、半田内にボイドが発生し難い複合部材１は、代表的には水の含有量（後述の含水量参照）が少ない。また、複合部材１として、めっき工程で使用した薬品に起因する有機成分の含有量（後述の残存有機物量参照）も少ないものが挙げられる。めっき条件などによっては、複合部材１として、無電解めっき層３の表面が平滑なものが挙げられる（後述の表面粗さ参照）。上記の凹凸が低減された複合部材１として、凹凸に起因する空隙が基板２と無電解めっき層３との間に形成され難く、基板２と無電解めっき層３との間に空隙が少ないものが挙げられる。
【００５０】
試験用半田は、代表的には融点が１８３℃以上３５０℃以下である種々の組成の半田を利用できる。具体的には、Ｓｎ（錫）とＰｂ（鉛）とを種々の組成比で含むＳｎ−Ｐｂ系半田、鉛フリーであるＳｎ−Ａｇ系半田全般などが挙げられる。
上述のボイド率を測定するための半田付けは、複合部材１が実際に半田付けされた製品状態を評価する模擬作業といえる。そのため、試験用半田には、実際の製品に用いる半田と同じ組成のものを利用できる。又は、試験用半田には、複合部材１の用途において汎用されている半田と同じ組成のものなどを利用できる。
無電解めっき層３に対する試験用半田の形成面積Ｓｓが大きいほど、ボイド率の母数が大きくなり、試験結果の信頼性を高められる。そこで、形成面積Ｓｓは、基板２の一面を覆う無電解めっき層３の表面積Ｓｐの１０％以上、更に３０％以上、５０％以上とすることが挙げられる。形成面積Ｓｓを表面積Ｓｐに等しくすることもできる。
【００５１】
試験用半田の組成の応じた融点以上に加熱して試験用半田を溶融し、無電解めっき層３上に試験用半田を付ける。基板２の表面全体や表裏の両面に無電解めっき層３を備える場合、基板２の一面ずつ試験用半田を付けて、各面の試験用半田についてボイド率を測定し、両面のボイド率が１０％以下であることが好ましい。この場合、基板２の各面のいずれも半田塗布面として良好に利用できる。
【００５２】
ボイドの合計面積Ｓｂの測定は、以下のように行う。試験用半田を付けた後、Ｘ線透過像を撮り、この観察像の二値化処理像をとる。又は、試験用半田を付けた後、市販の超音波探傷映像化装置（超音波による探傷機能と、探傷結果を映像処理する機能とを備える装置）を利用して試験用半田内のボイドの二値化像をとる。上記二値化像からボイドを抽出して、ボイドの合計面積Ｓｂを求める。
【００５３】
≪含水量≫
実施形態１の複合部材１は、無電解めっき層３を備える基板２を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する水（Ｈ２Ｏ）の含有量を含水量とするとき、含水量が１００μｇ／ｇ以下であることを特徴の一つとする。この複合部材１は、常圧で半田付けを行った場合に半田内のボイドの発生原因となり得る水蒸気が生じ難く、ボイドに起因する不具合、例えば上述の熱伝導性の低下などを抑制できる。含水量が少ないほど、上記ボイドの発生を低減してボイド率を低下し易いため、５０μｇ／ｇ以下、更に２０μｇ／ｇ以下が好ましい。含水量は、カール・フィッシャー法を利用した市販のカール・フィッシャー装置を用いて、３００℃に３０分間保持して測定する。加熱温度を３００℃とすると、上述の半田の溶融温度以上、又は融点温度以下であるものの融点に十分近い温度であり、模擬温度として妥当性があるといえる。
【００５４】
≪残存有機物量≫
実施形態１の複合部材１の一例として、複合部材１を３００℃に加熱した際に発生する単位質量当たりに対する有機ガスの含有量を残存有機物量とするとき、残存有機物量がトルエン換算で２９０ｎｇ／ｇ（ナノグラム／グラム）未満であるものが挙げられる。この複合部材１は、常圧で半田付けを行った場合に半田内のボイドの発生原因となり得る有機ガスが生じ難く、ボイドに起因する不具合、例えば上述の熱伝導性の低下などを抑制できる。残存有機物量が少ないほど、上記ボイドの発生を低減してボイド率を低下し易いため、２５０ｎｇ／ｇ以下、更に２００ｎｇ／ｇ以下、１００ｎｇ／ｇ以下、５０ｎｇ／ｇ以下が好ましい。残存有機物量は、市販のガスクロマトグラフ質量分析装置（以下、ＧＣ−ＭＳ装置と呼ぶことがある）などを用いて、加熱温度を３００℃として測定する。加熱温度を３００℃とすると、上述のように半田付けの擬似温度として妥当性がある上に、めっき工程で使用する薬品に含まれる有機成分が複合部材１に残存する場合に、この有機成分を気化、分解し易い温度であるため、残存する有機成分を適切に測定できるといえる。
【００５５】
≪表面粗さ≫
実施形態１の複合部材１の一例として、無電解めっき層３の表面粗さＲａが１０μｍ以下であるものが挙げられる。この複合部材１は、無電解めっき層３の表面が平滑であり、無電解めっき層３の表面に空気などのガスを含む凹部が少ない、又は実質的に存在しないといえる。このような複合部材１は、無電解めっき層３に常圧で半田付けを行った場合に、上記無電解めっき層３の表面の凹部に残存する空気などによって半田内にボイドが形成されることを抑制し易いと考えられる。表面粗さＲａが小さいほど、上記ボイドの発生を低減してボイド率を低下し易いため、表面粗さＲａが７μｍ以下、更に５μｍ以下、３μｍ以下が好ましい。表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、市販のレーザー顕微鏡を用いて測定する（詳細は後述の試験例参照）。
【００５６】
≪境界近傍の空隙の割合≫
実施形態１の複合部材１の一例として、基板２と無電解めっき層３との間に介在する空隙（ギャップ）が少ない形態が挙げられる。基板２と無電解めっき層３との間に空隙が少ないため、この空隙に起因する不具合、例えば放熱部材に利用する場合には熱伝導性の低下などを抑制できる。この空隙を低減するには、上述した基板２の表面に凸凹を少なくすることが挙げられる。
【００５７】
［製造方法］
実施形態１の複合部材１は、基本的には、金属２０と非金属無機材料２２とを含む基板２に無電解めっきを施して、無電解めっき層３を形成することで製造できる。
【００５８】
＜準備工程＞
基板２は、代表的には、特許文献１に記載される溶浸法を利用して製造できる。この製造方法の概略を述べると、原料の準備⇒ＳｉＣを成形型に配置⇒成形型に配置したＳｉＣに溶融したＭｇ等を溶浸させて複合、という工程を備える。製造条件は、公知の条件、例えば特許文献１，２などに開示される条件などを利用できる。
【００５９】
＜めっき工程＞
無電解めっき層３の形成は、代表的には、エッチング、脱スマット、触媒付与、触媒活性化、無電解めっきという工程を経て行う。触媒付与前に、ジンケート処理を行うことができる。工程間には、必要に応じて洗浄及び乾燥を行うことができる。各工程に用いる薬品は市販品を利用できる。その他、脱脂やプリディップなどを行うことができる。
【００６０】
特に無電解めっき後、以下の特定の熱処理を施すことで、基板２の表面の凹部などに残存し得るめっき液などなどを除去し、常圧での半田付けした半田内のボイドや複合部材１中の含水量、残存有機物量を低減できる。熱処理条件は、加熱温度が２３０℃以上、保持時間が５分間超、雰囲気は不活性雰囲気（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）が挙げられる。
加熱温度を２３０℃以上とすることで、残存し得る水は勿論、めっき工程で生じた結晶水、処理液やめっき液に含まれる有機成分なども気化、分解できる。保持時間を５分間超とすることで、上述の残存物が気化したガスを基板２から十分に除去できる。
加熱温度が高いほど、上記残存物を除去し易く、２４０℃以上、更に２５０℃以上、２６０℃以上とすることができる。保持時間が長いほど、上記気化、分解したガスをより確実に除去できるため、７分間以上、更に１０分間以上、３０分間以上、６０分間以上とすることができる。めっき条件を調整したり、ジンケート処理を行ったりすると、保持時間を短くしても、例えば３０分間以下程度としても、ボイドを低減できる場合がある。
【００６１】
めっき液や処理液に用いる薬品を選択したり、薬品の濃度やＰＨ（ペーハー）、浸漬時間、温度などを調整したりすることで、基板２の表面の凹凸を低減したり、無電解めっき層３の表面を平滑にしたりできる。その結果、上述の特定の熱処理を施さなくても、上述のボイド率が低かったり、上述の含水量や残存有機物量が少なかったり、更には上述の表面粗さや空隙も小さい複合部材１を製造できると期待される。この場合にも、上述の特定の熱処理を行っても勿論よい。
【００６２】
［放熱部材］
実施形態１の放熱部材１０（図７）は、実施形態１の複合部材１を備える。この放熱部材１０は、基板２に形成された無電解めっき層３に大気中で半田付けを行った場合に半田内に含まれるボイドが少ない。そのため、実施形態１の放熱部材は、高熱伝導な基板２を介して、発熱対象の熱を良好に放熱でき、熱伝導性に優れる放熱構造を構築できる。
【００６３】
［半導体装置］
図７を参照して、実施形態１の半導体装置５を説明する。図７では、半導体装置５に備える要素（放熱部材１０及び半導体素子５０の近傍）のみを示し、ボンディングワイヤやパッケージ、冷却装置といった取付対象などを省略している。
実施形態１の半導体装置５は、実施形態１の放熱部材１０と、放熱部材１０に載置される半導体素子５０と、放熱部材１０の無電解めっき層３と半導体素子５０との間に介在される半田６とを備える。半導体素子５０は、代表的には、図７に示すようにＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの非金属無機材料から構成される絶縁板５２と半田６０とを介して、放熱部材１０に半田付けされる。実施形態１の半導体装置５は、上述の熱特性に優れる基板２を備えると共に、半田６が常圧で付けられた場合でも、半田６内にボイドが少ない。そのため、実施形態１の半導体装置５は、高熱伝導な基板２を介して、半導体素子５０の熱を冷却装置などに良好に放熱でき、放熱性に優れる。
【００６４】
［用途］
実施形態１の半導体装置５は、各種の電子機器、特に、高周波パワーデバイス、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、メモリーチップなどに利用できる。実施形態１の放熱部材１０は、上述の半導体装置５などの高い放熱性が望まれる用途に好適に利用できる。実施形態１の複合部材１０は、半田付けがなされる種々の用途、例えば半導体装置５の放熱部材１０などの半導体装置５の放熱部材の素材に利用できる。
【００６５】
［試験例１］
純マグネシウムとＳｉＣとを含むＭｇ−ＳｉＣの基板を作製し、この基板に無電解めっきを施し、基板と無電解めっき層とを備える複合部材を作製し、ボイド率及び含水量を調べた。
【００６６】
基板は、成形型に原料のＳｉＣ粉末を充填した後、原料の金属を溶融して、ＳｉＣ粉末に溶浸させることで製造した（特許文献１など参照）。概略は以下の通りである。
原料の金属として、９９．８質量％以上がＭｇであり、残部が不可避不純物からなる純マグネシウムのインゴットを用意した。
原料のＳｉＣ粉末として、＃１２０（平均粒径：約１１０μｍ）の粗粒ＳｉＣ粉末及び＃１０００（平均粒径：約１５μｍ）の微粒ＳｉＣ粉末と、平均粒径０．３μｍのＳｉＯ２からなる溶浸剤粉末とを混合した溶浸剤含有粉末を用意した。ＳｉＯ２粉末の配合量は、溶浸剤含有粉末の全量に対して１．０質量％とした。
原料はいずれも市販品を用いた。
【００６７】
用意した溶浸剤含有粉末を、適宜振動を与えながら成形型に充填する。成形型は、矩形板を成形可能なキャビティを有し、分割可能なカーボン製のものを用いた。ここでは、成形型のキャビティに対するＳｉＣ粉末の充填率が約７２体積％となるように、溶浸剤含有粉末の充填量を調整した。
上記インゴットを溶融して、成形型に充填した溶浸剤含有粉末に溶浸する。溶浸条件は、溶浸温度：７１０℃、Ａｒ雰囲気、雰囲気圧力：大気圧とした。溶浸後冷却して、純マグネシウムを凝固し、冷却後、成形型から成形物を取りだした。得られた長さ２００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板状の成形物を基板素材とする。
【００６８】
基板素材におけるＳｉＣの含有量は、成形型への充填率に実質的に一致していた（７２体積％、測定方法は特許文献１の明細書［００６０］、特許文献２の明細書［００７５］参照、断面における面積割合を体積割合に換算）。基板素材の熱伝導率は２３０Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は７．５ｐｐｍ／Ｋであった。熱伝導率及び熱膨張係数は、基板素材から測定用試験片を切り出し、市販の測定器を用いて測定した。熱膨張率は室温で測定した。熱膨張係数は、３０℃〜１５０℃の範囲について測定した。
【００６９】
得られた基板素材を切断して５０ｍｍ×６０ｍｍ×厚さ５ｍｍの小片とし、エッチング、脱スマット、触媒付与、触媒活性化、無電解めっきという工程で、無電解めっきを施した。工程間には洗浄水を用いて洗浄を行った。このめっき工程により、Ｍｇ−ＳｉＣから構成される基板の表面全面に、無電解ニッケルめっき層（厚さ５μｍ）を備えるめっき付基板を得た。
【００７０】
（試料Ｎｏ．１−１，１−１０１）
エッチングは、処理液として、エチレングリコール（濃度５００ｇ／Ｌ）とシュウ酸（１０ｇ／Ｌ）とを用い、５０℃×３分間の条件で行った。
脱スマットは、処理液として、水酸化ナトリウム（濃度１０ｇ／Ｌ）を用い、２５℃×５分間の条件で行った。
触媒付与は、処理液として、塩化パラジウム（１ｇ／Ｌ）と、ホウ酸ナトリウム２水和物（２０ｇ／Ｌ）とを用い、４５℃×３分間の条件で行った。
触媒活性化は、処理液として、ジメチルアミンボラン（５０ｇ／Ｌ）とホウ酸（５ｇ／Ｌ）とを用い、２５℃×３分間の条件で行った。
無電解めっきは、めっき液として、塩化ニッケル（３０ｇ／Ｌ）、塩化アンモニウム（５０ｇ／Ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（１０ｇ／Ｌ）、及びアンモニア水（適宜）を用い、めっき液のＰＨを９、９０℃×３０分間の条件で行った。
（試料Ｎｏ．１−２）
エッチングの条件を５０℃×１分間、めっき液のＰＨを７．５としたことを除いて、試料Ｎｏ．１−１と同様の条件で無電解めっきを施した。
（試料Ｎｏ．１−３）
脱スマット後に、以下の薬品を用いて、以下の条件でジンケート処理を行ったことを除いて、試料Ｎｏ．１−１と同様の条件で無電解めっきを施した。
ジンケート処理は、処理液として、酸化亜鉛（２０ｇ／Ｌ）、水酸化ナトリウム（１２０ｇ／Ｌ）、酒石酸（１０ｇ／Ｌ）を用い、２５℃×５分間の条件で行った。
【００７１】
得られた各試料のめっき付基板に、表１に示す加熱温度（℃）、保持時間（分間）で熱処理を施した。いずれの試料も、雰囲気は還元雰囲気（窒素と、１０体積％の水素との混合ガス雰囲気）とした。
【００７２】
各試料のめっき付基板の一面に試験用半田を付けた。
ここでは、試験用半田は、市販の半田板（３０質量％Ｓｎ−７０質量％Ｐｂ）を用いて、常圧の窒素雰囲気、２８０℃×５分間の条件で加熱して溶融した後、室温まで冷却した。試験用半田の形成面積Ｓｓは、４０ｍｍ×５０ｍｍ＝２０００ｍｍ２（無電解めっき層の一面の表面積に対して６７％）とした。
【００７３】
各試料のめっき付基板について、試験用半田内のボイド率を測定した。
ここでは、試験用半田を付けた各試料のＸ線透過像を撮り、この観察像における試験用半田の形成部分を二値化処理し、二値化処理像からボイドを抽出して、ボイドの合計面積Ｓｂを求めた。そして、ボイド率＝（Ｓｂ／Ｓｓ）×１００（％）を求めた。
結果を表１に示す。また、図２に試料Ｎｏ．１−１の二値化像、図３に試料Ｎｏ１−１０１の二値化像を示す。図２，図３において白い粒状に示される部分がボイドである。
【００７４】
各試料のめっき付基板（試験用半田を付けていないもの）について、含水量（μｇ／ｇ）、残存有機物量（ｎｇ／ｇ）、表面粗さＲａ（μｍ）を測定した。結果を表１に示す。これらの測定用試料はいずれも、得られた基板素材を切断して１０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ５ｍｍの小片とし、上述の各条件で無電解めっき層を形成したものを用いた。
含水量の測定には、市販のカール・フィッシャー装置を用い、３００℃×３０分間保持して測定されたＨ２Ｏの質量（μｇ）を測定用試料の質量（ｇ）で除した値を含水量とした。
残存有機物量の測定には、市販のＧＣ−ＭＳ装置を用い、加熱温度を３００℃にして測定された有機ガスの質量（ｎｇ）をトルエンに換算し、トルエン換算の質量（ｎｇ）を測定用試料の質量（ｇ）で除した値を残存有機物量とした。
表面粗さＲａの測定には、市販のレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＫ−８５００）を用い、表面から１００μｍの領域で１０点測定した平均とした。
【００７５】
試料Ｎｏ．１−２，Ｎｏ．１−３，Ｎｏ．１−１０１のめっき付基板（試験用半田を付けていないもの）について、基板と無電解ニッケルめっき層との境界近傍が分かるＣＰ断面をとり、走査型顕微鏡で観察した。図４は試料Ｎｏ．１−２の顕微鏡写真、図５は試料Ｎｏ．１−３の顕微鏡写真、図６は試料Ｎｏ．１−１０１の顕微鏡写真である。
【００７６】
【表１】
2018003105.tif 000003
【００７７】
表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３のめっき付基板は、常圧で試験用半田を溶融して付けた場合に、試料Ｎｏ．１−１０１に比較して、ボイド率が１０％以下と小さい。ここでは試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３はいずれも、ボイド率が７％以下、更に５％以下、３％以下であり、試験用半田内に存在し得るボイドが非常に少ないことが分かる。このことは、図２の試料Ｎｏ．１−１の二値化像と、図３の試料Ｎｏ．１−１０１の二値化像とを比較するとより明らかであり、試料Ｎｏ．１−１は、白い粒状に示されるボイドが非常に少ないことが分かる。
【００７８】
また、表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３のめっき付基板は、試料Ｎｏ．１−１０１に比較して、含水量が１００μｇ／ｇ以下と少ない。ここでは料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３はいずれも、含水量が５０μｇ／ｇ以下、更に２０μｇ／ｇ以下であり、非常に少ないことが分かる。この試験では、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３はいずれも、試料Ｎｏ．１−１０１に比較して、残存有機物量も少なく、２９０ｎｇ／ｇ未満、更に２５０ｎｇ／ｇ以下、１００ｎｇ／ｇ以下であり、非常に少ないことが分かる。
【００７９】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３のめっき付基板のボイド率が非常に小さく、かつ含水量が非常に少なく、試料Ｎｏ．１−１０１のめっき付基板のボイド率が大きく、かつ含水量が多かった理由の一つとして、以下が考えられる。
【００８０】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−３は、無電解めっき後に表１に示す条件で熱処理を行うことで、めっき工程で基板の表面が凸凹になって凹部にめっき液やその希釈された液、結晶水などが溜まったとしても、この凹部内の残存物を十分に除去できたためと考えられる。上記凹部内の残存物の除去によって、残存有機物量も低減されたと考えられる。
【００８１】
一方、試料Ｎｏ．１−１０１は、めっき工程で基板の表面が凸凹になって凹部に溜まった上述のめっき液などが十分に除去されず、含水量が多くなったと考えられる。また、同様の理由によって、残存有機物量も多くなったと考えられる。そして、凹部にこのような残存物が有る状態で常圧にて加熱されることで、凹部内の残存物が気化、分解して試験用半田側に移動し、試験用半田内に溜まってボイド率が大きくなったと考えられる。
【００８２】
更に、この試験から、めっき条件を調整したり、ジンケート処理を行ったりすることで、ボイド率をより小さくしたり、含水量や残存有機物量をより少なくしたりできることが分かる。
【００８３】
例えば、試料Ｎｏ．１−２は、試料Ｎｏ．１−１よりもボイド率が小さく、含水量、残存有機物量も少ない。また、試料Ｎｏ．１−２は、試料Ｎｏ．１−１よりも無電解めっき層の表面粗さＲａも小さく、１０μｍ以下、更に５μｍ以下、３μｍ以下である。この理由の一つとして、前処理条件やめっき液の仕様を調整することで、めっき工程で基板の表面が凹凸になり難く、凹部の残存物を低減できたため、と考えられる。無電解めっき層の表面が上述のように平滑であることも、半田内にボイドを形成し難くできた要因の一つであると考えられる。その他、この試験例では、めっき条件を調整した場合に無電解めっき後の熱処理の保持時間を比較的短くしても（試料Ｎｏ．１−２の保持時間は試料Ｎｏ．１−１の保持時間よりも短い）、ボイド率を小さくしたり、含水量を少なくしたりできるといえる。
【００８４】
図４，図６の顕微鏡写真において、下側の濃い灰色で示される部分はＭｇ−ＳｉＣから構成される基板２、中間部の薄い灰色で示される部分は無電解めっき層３、基板２と無電解めっき層３との間に黒色で示される帯状の部分は空隙ｇ、上側の黒色で示される部分は背景である。無電解めっき層３における基板２との境界近傍において濃い灰色で粒状に示される部分はＳｉＣ粒子である。
【００８５】
試料Ｎｏ．１−２のめっき付基板は、図４の顕微鏡写真に示すように、基板２と無電解めっき層３との境界近傍に空隙ｇが少なく、かつ各空隙ｇが小さいこと、無電解めっき層３の表面の凹凸が小さいことが分かる。一方、試料Ｎｏ．１−１０１のめっき付基板は、図６の顕微鏡写真に示すように、大きな空隙ｇが複数あることが分かる。試料Ｎｏ．１−１０１は、めっき工程で基板の表面の凹部に残存物が多くあり、この状態で、更には無電解めっき層３の表面の凹部に空気などが有る状態で常圧にて加熱されて、凹部の残存物が気化、分解して試験用半田側に移動し、上記残存物が凹部から抜け出ることで、大きな空隙ｇが形成され易くなったと考えられる。
【００８６】
また、例えば、試料Ｎｏ．１−３は、試料Ｎｏ．１−１よりもボイド率が更に小さく、含水量、残存有機物量も更に少ない。その上、試料Ｎｏ．１−３は、試料Ｎｏ．１−１よりも無電解めっき層の表面粗さＲaが更に小さく、３μｍ以下、更に２μｍ以下である。この理由の一つとして、ジンケート処理を行うことで、マグネシウムとＳｉＣとで形成される基板表面の凹部にめっき成分が充填されて凹部が埋められ、基板と無電解めっき層との界面に存在する凹部を低減できたため、と考えられる。このことは、図５の顕微鏡写真から裏付けられる。図５の顕微鏡写真において、写真下側の濃い灰色の粒状の部分はＭｇ−ＳｉＣから構成される基板中のＳｉＣ（非金属無機材料２２）、これら濃い灰色の粒間に薄い灰色で示される部分は基板中のマグネシウム（金属２０）、基板の表面を形成するＳｉＣ及びマグネシウムをトレースするように設けられた白色の膜状の部分はジンケート処理層４、写真上側において左右方向に延びる薄い灰色の帯状の部分は無電解めっき層３である。図５に示すように、試料Ｎｏ．１−３では、基板２と無電解めっき層３との間に空隙が実質的に見られず、基板２の表面の凹凸を無くすように無電解めっき層３が隙間なく密着していることが分かる。その結果、無電解めっき層３の表面が平滑になり、このことも半田内にボイドを形成し難くできた要因の一つであると考えられる。その他、この試験例では、ジンケート処理を行った場合に無電解めっき後の熱処理の保持時間を比較的短くしても（試料Ｎｏ．１−３の保持時間は試料Ｎｏ．１−１の保持時間よりも短い）、ボイド率を小さくしたり、含水量を少なくしたりできるといえる。
【００８７】
以上の試験から、マグネシウム又はマグネシウム合金とＳｉＣとを含む複合材料から構成される基板の表面に無電解めっき層を備える複合部材であって、無電解めっき後に特定の熱処理を施したり、めっき条件を調整したりするなどすることで、無電解めっき層に常圧中で半田付けされた場合でも半田内のボイドを少なくできることが示された。また、上記の特定の熱処理を施したり、めっき条件を調整したりするなどして、含水量を少なくできること、この複合部材は、上記半田内のボイドを少なくできることが示された。
【００８８】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００８９】
１  複合部材  １０  放熱部材
２  基板  ２０  金属  ２２  非金属無機材料
３  無電解めっき層  ３０  触媒
４  ジンケート処理層
６，６０  半田  ｇ  空隙
５  半導体装置  ５０  半導体素子  ５２  絶縁板
【図１】
2018003105.tif 000004
【図２】
2018003105.tif 000005
【図３】
2018003105.tif 000006
【図４】
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【図５】
2018003105.tif 000008
【図６】
2018003105.tif 000009
【図７】
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