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2024-163086中性子線シールド材、半導体装置用シールド材、半導体装置用パッケージ、原子炉用シールド材、原子炉格納容器、原子炉建屋、核融合炉用シールド材、核融合炉、および核融合炉建屋
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163086
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】中性子線シールド材、半導体装置用シールド材、半導体装置用パッケージ、原子炉用シールド材、原子炉格納容器、原子炉建屋、核融合炉用シールド材、核融合炉、および核融合炉建屋
(51)【国際特許分類】
G21F 3/00 20060101AFI20241114BHJP
G21F 1/10 20060101ALI20241114BHJP
G21C 11/00 20060101ALI20241114BHJP
H01L 23/00 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
G21F3/00 N
G21F3/00 G
G21F1/10
G21C11/00
H01L23/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024076751
(22)【出願日】2024-05-09
(31)【優先権主張番号】P 2023078396
(32)【優先日】2023-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000108410
【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】相澤 駿
(72)【発明者】
【氏名】戸恒 緑
(72)【発明者】
【氏名】八木橋 和弘
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 洋
(72)【発明者】
【氏名】近藤 剛弘
(57)【要約】
【課題】中性子線を遮蔽することができる中性子線シールド材を提供すること。
【解決手段】中性子線シールド材は、中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、ホウ化水素を含有する。
【選択図】なし
【解決手段】中性子線シールド材は、中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、ホウ化水素を含有する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、
ホウ化水素を含有することを特徴とする、中性子線シールド材。
ホウ化水素を含有することを特徴とする、中性子線シールド材。
【請求項2】
前記中性子線のエネルギー領域が１００ＭｅＶ以下である、請求項１に記載の中性子線シールド材。
【請求項3】
前記ホウ化水素の含有量が５質量％以上である、請求項１に記載の中性子線シールド材。
【請求項4】
シート状である、請求項１に記載の中性子線シールド材。
【請求項5】
樹脂を含有する、請求項１に記載の中性子線シールド材。
【請求項6】
前記ホウ化水素を含有する第１の層と樹脂を含有する第２の層とが少なくとも積層された積層体である、請求項１に記載の中性子線シールド材。
【請求項7】
半導体装置に照射される中性子線を遮蔽する半導体装置用シールド材であって、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、半導体装置用シールド材。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、半導体装置用シールド材。
【請求項8】
半導体素子を収納する半導体装置用パッケージであって、
請求項７に記載の半導体装置用シールド材で形成されていることを特徴とする、半導体装置用パッケージ。
請求項７に記載の半導体装置用シールド材で形成されていることを特徴とする、半導体装置用パッケージ。
【請求項9】
原子炉で発生した中性子線を遮蔽する原子炉用シールド材であって、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、原子炉用シールド材。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、原子炉用シールド材。
【請求項10】
原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器であって、
請求項９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉格納容器。
請求項９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉格納容器。
【請求項11】
原子炉圧力容器が格納された原子炉格納容器を収容する原子炉建屋であって、
請求項９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉建屋。
請求項９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉建屋。
【請求項12】
核融合炉で発生した中性子線を遮蔽する核融合炉用シールド材であって、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されている、核融合炉用シールド材。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中性子線シールド材で構成されている、核融合炉用シールド材。
【請求項13】
請求項１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉。
【請求項14】
請求項１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉建屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中性子線シールド材、半導体装置用シールド材、半導体装置用パッケージ、原子炉用シールド材、原子炉格納容器、原子炉建屋、核融合炉用シールド材、核融合炉、および核融合炉建屋に関する。
【背景技術】
【0002】
情報通信を支える通信装置は、年々増加する通信トラフィックを処理するため大容量化、高機能化が求められており、使用される半導体デバイスの高集積化、微細化が進んでいる。このような半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、ソフトエラー（半導体デバイスを構成するシリコン原子核に宇宙からの中性子線が衝突し、電荷を持った粒子が発生して半導体メモリのコンデンサ容量がビット反転する一時的な誤動作）が増加する傾向にある。
【0003】
このようなソフトエラーを抑制するため、ハードウエア自律訂正（ＥＣＣ回路）、装置自律訂正（制御プログラム）などのエラーを訂正する手法がある。しかし、エラーの訂正は、エラーチェックの時間が支配的となり、高速演算や低遅延通信が求められる通信装置や自動運転装置等では、致命的な遅延の原因となる。
【0004】
これに対して、中性子線を遮蔽する手法として、半導体デバイスに中性子線を減速させる材料を用いること、半導体デバイスの３次元構造化により面積を縮小すること、発生する電荷をダミー回路で吸収すること等がある。
【0005】
例えば、特許文献１、２には、エポキシ樹脂、硬化剤、およびガドリニウム酸化物等の無機充填剤を含む半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物により中性子線を遮蔽する技術が開示されている。
【0006】
また、中性子線は、人に放射されると、人体の７０％を構成する水の水素原子核（陽子）に衝突する。中性子線が衝突した陽子は弾き飛ばされ、体内で電離またはイオン化が起こることで、細胞の構成分子が破壊され、種々の障害を誘発する。中性子線に晒される環境としては、原子力発電所、核融合炉、中性子発生機器、宇宙船内などがあり、これらを覆う筐体には、人体へ影響を重視して材料を選択する必要がある。
【0007】
特許文献３には、セメント、砂、ガラスカレットを含有して形成された２枚の同形のセメントモルタル版またはさらに粗骨材を含有するコンクリート版と、セメントモルタル版またはコンクリート版に挟持され略同形のパラフィンの層とを一体化して放射線遮蔽積層材を構成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２１－１７８９５３号公報
【特許文献2】特開２０２１－１８１５５９号公報
【特許文献3】特開２０１４－１３７３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来の中性子線を遮蔽する手法では、中性子線を減速させる材料の使用量が多く、部材の厚みを厚くしないと中性子線の十分な遮蔽ができない。
【0010】
本発明の課題は、中性子線を効率よく遮蔽することができる中性子線シールド材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係る中性子線シールド材は、中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、ホウ化水素を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、中性子線を効率よく遮蔽することができる中性子線シールド材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】中性子線のエネルギーとソフトエラー率の関係を示すグラフである。
【図2】本実施形態の中性子線シールド材の粒度分布を示すグラフである。
【図3】本実施形態の中性子線シールド材の一次粒子の粒径を示すＳＥＭ画像である。
【図4】本実施形態の中性子線シールド材の二次粒子の粒径を示すＳＥＭ画像である。
【図5】本実施形態の中性子線シールド材を適用した半導体装置の一例を示す図である。
【図6】本実施形態の中性子線シールド材を適用した原子炉設備の一例を示す図である。
【図7】本実施形態の中性子線シールド材を適用した核融合炉設備の一例を示す図である。
【図8】中性子線の線源が０．５ｅＶの場合の中性子線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図9】中性子線の線源が１０ｋｅＶの場合の中性子線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図10】中性子線の線源が１４ＭｅＶの場合の中性子線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図11】中性子線の線源が１００ＭｅＶの場合の中性子線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図12】放射線の線源が０．５ｅＶの中性子線の場合の放射線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図13】放射線の線源が１０ｋｅＶの中性子線の場合の放射線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図14】放射線の線源が１４ＭｅＶの中性子線の場合の二次放射線生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図15】放射線の線源が１００ＭｅＶの中性子線の場合の二次放射線生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図16】放射線の線源が１４ＭｅＶのα線の場合の放射線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図17】放射線の線源が０．５ｅＶの中性子線の場合の二次放射線遮蔽シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図18】放射線の線源が１０ｋｅＶの中性子線の場合の二次放射線生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図19】放射線の線源が１４ＭｅＶのα線の場合の二次放射線生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図20】放射線の線源が０．５ｅＶの中性子線の場合の二次放射線（α線）生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図21】放射線の線源が１０ｋｅＶの中性子線の場合の二次放射線（α線）生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図22】放射線の線源が１４ＭｅＶの中性子線の場合の二次放射線（α線）生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図23】放射線の線源が１００ＭｅＶの中性子線の場合の二次放射線（α線）生成シミュレーションの結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。
【0015】
本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線を遮蔽する。本実施形態の中性子線シールド材は、例えば、半導体装置に照射される中性子線を遮蔽する半導体装置用シールド材を構成することができる。
【0016】
ここで、中性子線は、陽子とほぼ同程度の質量をもつ電荷をもたない中性の粒子であり、宇宙線に含まれている。また、「中性子線を遮蔽する」とは、中性子線を減衰または吸収することを意味する。本実施形態の中性子線シールド材が遮蔽する中性子線のエネルギー領域は、１００ＭｅＶ以下のエネルギー領域であり、０．１ＭｅＶ以下の低エネルギー領域も含まれる。
【0017】
本明細書において、半導体装置とは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＮＡＮＤ ｆｌａｓｈ（揮発、不揮発問わない）等のメモリ、または、これらが搭載されるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＳｏＣ（System on Chip）等のシリコン基板に回路が集積された装置を示す。
【0018】
本実施形態の中性子線シールド材は、ホウ化水素を含有する。ホウ化水素は、一般式ＨｎＢｍ（ｍ、ｎは１以上の整数）で表される、ホウ素（Ｂ）の水素化合物を示す。ホウ化水素においてホウ素と水素のモル比は任意であるが、好ましいホウ化水素は、ホウ素と水素のモル比が１：１のＨＢ（ボロファン）である。
【0019】
ホウ化水素を構成する水素は、その原子核（陽子）が中性子とほとんど同じ大きさのため、中性子線と衝突した際に中性子線を減速させることが可能である。また、ホウ化水素を構成するホウ素は、中性子線に衝突すると以下の反応を起こし、Ｌｉ（リチウム）原子とα線に分解することで、中性子線を減衰する。ホウ化水素は、このような特性により、中性子線を効率よく減衰することができる。
【0020】
【数1】
【0021】
なお、ホウ化水素は、ホウ素原子および水素原子を含む二次元ネットワークを有し、該ホウ素原子が六角形の環状に配列し、該ホウ素原子によって形成される六角形が連接してなる網目状の二次元ネットワークを有していてもよい。また、該ホウ素原子が五～七角形の環状に配列し、該ホウ素原子によって形成される五～七角形が連接してなる網目状の二次元ネットワークを有していてもよい。
【0022】
本実施形態の中性子線シールド材は、このようなホウ化水素を含有することで、中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された半導体装置用シールド材は、半導体装置において中性子線が照射されることによるソフトエラーを抑制することができる。
【0023】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線を効率よく減衰するホウ化水素を含有することで、エネルギー領域が１００ＭｅＶ以下の中性子線を十分に遮蔽することができる。
【0024】
なお、近年の研究により、０．１ＭｅＶ以下のエネルギー領域においても半導体装置のソフトエラーが増加する傾向があることが明らかとなっている（図１、https://pc. watch.impress.co.jp/docs/news/1486438.html参照）。
【0025】
これに対して、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線を効率よく減衰するホウ化水素を含有することで、このような低エネルギー領域（０．１ＭｅＶ以下）の中性子線も十分に遮蔽することができる。そのため、低エネルギー領域の中性子線が照射することに起因して増加するソフトエラーも抑制することができる。
【0026】
また、本実施形態の中性子線シールド材では、このようなホウ化水素を含有することで、シールド材の密度を高くすることができる。なお、中性子線シールド材の密度は、特に限定されないが、例えば、０．９４ｇ／ｃｍ３以上であり、好ましくは０．９６ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．９８ｇ／ｃｍ３以上である。なお、シールド材の密度の上限は、特に限定されないが、シールド材の加工性を考慮すると２ｇ／ｃｍ３以下である。
【0027】
シールド材の密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であると、シールド材の厚みを厚くしなくても中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材は、シート状またはフィルム状でも中性子線を十分に遮蔽することができる。
【0028】
本実施形態の中性子線シールド材に用いられるホウ化水素の形態は、特に限定されないが、粉末であることが好ましい。ホウ化水素の形態が粉末であると、ホウ化水素を含む中性子線シールド材の成形が容易になる。
【0029】
また、本実施形態の中性子線シールド材に用いられるホウ化水素の粒径は、特に限定されないが、５００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４００μｍ以下、さらに好ましくは３５０μｍ以下である。なお、粒径の下限は、任意であるが、実施可能な下限は、０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上である。
【0030】
本明細書において、粒径は、メジアン径（Ｄ５０）で定義される平均粒子径を意味する。粒径は、一次粒子の粒径または二次粒子の粒径のいずれでもよい。
【0031】
図２は、本実施形態の中性子線シールド材の粒度分布を示すグラフである。図３は、本実施形態の中性子線シールド材の一次粒子の粒径を示すＳＥＭ画像であり、図４は、本実施形態の中性子線シールド材の二次粒子の粒径を示すＳＥＭ画像である。なお、図２において、Ｐ１は、一次粒子のピークを示し、Ｐ２は二次粒子のピークを示す。
【0032】
図２、図３より、中性子線シールド材の粉末が一次粒子の場合、一次粒子の粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上３０μｍ以下である。また、図２、図４より、中性子線シールド材の粉末が二次粒子の場合、二次粒子の粒径は、２０μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下である。
【0033】
本実施形態の中性子線シールド材に用いられるホウ化水素の粒径が５００μｍ以下であると、ホウ化水素が含まれる中性子線シールド材の密度を高めることができ、中性子線を効率的に遮蔽することができる。
【0034】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、ホウ化水素を含有し、粒径が５００μｍ以下であることで、中性子線シールド材の密度を高めることができ、低エネルギー領域（０．１ＭｅＶ以下）の中性子線も十分に遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材では、低エネルギー領域の中性子線が照射することに起因して増加するソフトエラーも抑制することができる。
【0035】
本実施形態の中性子線シールド材の形態は、特に限定されないが、上述のように、中性子線を効率よく遮蔽することができるため、シート状またはフィルム状にすることができる。中性子線シールド材の形態をこのようなシート状またはフィルム状にすることで、中性子線を遮蔽しながら半導体装置をコンパクト化することができる。
【0036】
また、中性子線シールド材の形態がシート状の場合、中性子線シールド材の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ以上１０００μｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上８００μｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上５００μｍ以下である。シート状の中性子線シールド材の厚みが１ｎｍ以上１０００μｍ以下であると、中性子線シールド材の使用量を減量することができる。また、中性子線シールド材を用いた部材のコンパクト化が図れる。
【0037】
本実施形態の中性子線シールド材では、中性子線シールド材の厚みは任意であるが、中性子線シールド材の厚みが１ｃｍのとき、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－２以下であり、好ましくは５ｅ－３以下、より好ましくは１ｅ－３以下である。
【0038】
本明細書において、０．５ｅＶの中性子線は、エネルギー量が０．５ｅＶの中性子線を示す。中性子線の減衰率は、中性子線がシールド材の厚み方向にシールド材を通過する前の中性子線の線量Ｎ１に対する該シールド材を通過した後の中性子線の線量Ｎ２の比Ｎ２／Ｎ１を示す。
【0039】
なお、中性子線シールド材の厚みが１ｃｍのときの、０．５ｅＶの中性子線の減衰率の下限は、特に限定されないが、実施可能な下限は、１ｅ－７以上であり、より好ましくは５ｅ－７以上、さらに好ましくは１ｅ－６以上である。
【0040】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが５ｃｍのとき、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－３以下であり、好ましくは５ｅ－４以下、より好ましくは１ｅ－４以下である。なお、中性子線シールド材の厚みが５ｃｍのときの、０．５ｅＶの中性子線の減衰率の下限は、特に限定されないが、実施可能な下限は、５ｅ－８以上であり、より好ましくは１ｅ－７以上、さらに好ましくは５ｅ－７以上である。
【0041】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが１０ｃｍのとき、１０ｋｅＶの中性子線の減衰率が５ｅ－３以下であり、好ましくは１ｅ－３以下、より好ましくは５ｅ－４以下である。なお、中性子線シールド材の厚みが１０ｃｍのときの、１０ｅＶの中性子線の減衰率の下限は、特に限定されないが、実施可能な下限は、５ｅ－６以上であり、より好ましくは１ｅ－５以上、さらに好ましくは５ｅ－５以上である。
【0042】
さらに、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが１００ｃｍのとき、１４ＭｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－３以下であり、好ましくは９ｅ－４以下、より好ましくは８ｅ－４以下である。なお、中性子線シールド材の厚みが１００ｃｍのときの、１４ｅＶの中性子線の減衰率の下限は、特に限定されないが、実施可能な下限は、５ｅ－６以上であり、より好ましくは１ｅ－５以上、さらに好ましくは５ｅ－５以上である。
【0043】
本実施形態の中性子線シールド材は、上述のように、中性子線シールド材の厚みが１ｃｍのときの、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－２以下であることで、中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された半導体装置用シールド材は、半導体装置において中性子線が照射されることによるソフトエラーを抑制することができる。
【0044】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが１ｃｍのとき、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－２以下であることで、エネルギー領域が１００ＭｅＶ以下の中性子線を十分に遮蔽することができる。
【0045】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが１ｃｍのとき、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－２以下であることで、低エネルギー領域（０．１ＭｅＶ以下）の中性子線も十分に遮蔽することができる。そのため、低エネルギー領域の中性子線が照射されることに起因して増加するソフトエラーも抑制することができる。
【0046】
本実施形態の中性子線シールド材は、さらに、中性子線シールド材の厚みが５ｃｍのときの、０．５ｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－３以下であることで、中性子線をより効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された半導体装置用シールド材は、半導体装置において中性子線が照射されることによるソフトエラーを高い精度で抑制することができる。
【0047】
本実施形態の中性子線シールド材は、さらに、中性子線シールド材の厚みが１０ｃｍのときの、１０ｋｅＶの中性子線の減衰率が５ｅ－３以下であることで、中性子線をさらに効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された半導体装置用シールド材は、半導体装置において中性子線が照射されることによるソフトエラーをより高い精度で抑制することができる。
【0048】
本実施形態の中性子線シールド材は、さらに、中性子線シールド材の厚みが１００ｃｍのとき、１４ＭｅＶの中性子線の減衰率が１ｅ－３以下であることで、中性子線をさらに効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された半導体装置用シールド材は、半導体装置において中性子線が照射されることによるソフトエラーをさらに高い精度で抑制することができる。
【0049】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、上述のように、ホウ化水素を含有することで、中性子線シールド材の厚みが０．１ｃｍのとき、１ＭｅＶのα線を遮蔽することができる。本明細書において、１ＭｅＶのα線は、エネルギー量が１ＭｅＶのα線を示す。なお、中性子線シールド材が遮蔽するα線は、一次放射線、二次放射線のいずれでもよい。
【0050】
なお、一次放射線は、放射線源が直接放出した放射線である。二次放射線は、放射線源が直接放出した放射線（一次放射線）と物質との相互作用によって発生した放射線である。
【0051】
本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが０．１ｃｍのときに１ＭｅＶのα線を遮蔽することで、シールド材の厚みを厚くしなくても、中性子線以外の放射線であるα線も効率よく遮蔽することができる。
【0052】
また、本実施形態の中性子線シールド材は、上述のように、ホウ化水素を含有することで、中性子線シールド材の厚みが０．１ｃｍのとき、１０．０ｋｅＶの中性子線を照射した際に二次α線を生成しない。
【0053】
本実施形態の中性子線シールド材は、中性子線シールド材の厚みが０．１ｃｍのときに１０．０ｋｅＶの中性子線が照射されても二次α線を生成しないことで、シールド材の厚みを厚くしなくても、二次放射線の発生を抑制することができる。
【0054】
本実施形態の中性子線シールド材において、ホウ化水素の含有量は、特に限定されないが、好ましくは５質量％以上であり、より好ましくは７質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上である。なお、ホウ化水素の含有量の上限は、特に限定されず、最大で１００質量％であってもよい。
【0055】
なお、ホウ化水素（ＢＨ）をホウ素（Ｂ）に換算した場合、本実施形態の中性子線シールド材に含まれるホウ素（Ｂ）の含有量は、好ましくは４質量％以上であり、より好ましくは６質量％以上、さらに好ましくは９質量％以上である。なお、ホウ素（Ｂ）の含有量の上限は、特に限定されず、最大で９５質量％であってもよい。
【0056】
中性子線シールド材におけるホウ化水素の含有量が５質量％以上であると、中性子線シールド材の中にホウ素原子を多く含むため、中性子線を遮蔽する機能の低下を防ぐことができる。また、ホウ化水素（ＢＨ）をホウ素（Ｂ）に換算した場合、中性子線シールド材におけるホウ素の含有量が４質量％以上であると、中性子線を遮蔽する機能の低下を防ぐことができる。
【0057】
本実施形態の中性子線シールド材は、さらに樹脂を含有してもよい。本実施形態の中性子線シールド材が樹脂を含有すると、中性子線シールド材の成形が容易になる。また、シールド材が柔軟性、接着性等を有する樹脂を含有することで、半導体装置におけるシールド材の実装が容易になる。
【0058】
樹脂の材質は、特に制限されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン－ブタジエン共重合体、スチレン－マレイン酸共重合体、フッ化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アルキッド系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、熱硬化型ポリ（メタ）アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、マレイン酸樹脂、塩化ゴムや環化ゴム等のゴム系樹脂、石油系樹脂、カゼイン等の天然樹脂が挙げられる。これらの中でも、中性子線シールド材の成形が容易になり、半導体装置におけるシールド材の実装が容易になる点で、ポリエチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましい。
【0059】
本実施形態の中性子線シールド材では、樹脂がポリオレフィン系樹脂であると、ポリオレフィン系樹脂は水素を含有するため、中性子線を確実に減速することができる。
【0060】
また、樹脂がポリイミド系樹脂であると、ポリイミド系樹脂は耐熱性が高いため、ポリイミド系樹脂を用いた中性子線シールド材は高温環境に適用可能である。さらに、ポリイミド系樹脂は熱膨張率が小さいため、ポリイミド系樹脂を用いた中性子線シールド材は熱収縮率を低くすることができる。
【0061】
本実施形態の中性子線シールド材において、樹脂の含有量は、特に限定されないが、好ましくは９５質量％以下であり、より好ましくは９３質量％以下であり、さらに好ましくは９０質量％以下である。なお、樹脂の含有量の下限は、特に限定されず最小で０質量％であってもよい。なお、樹脂の含有量が９５質量％以下であると、中性子線を減衰し得るホウ化水素の含有量を確保することができる。
【0062】
本実施形態の中性子線シールド材は、このような樹脂を含有する場合、ホウ化水素を含有する第１の層と樹脂を含有する第２の層とが少なくとも積層された積層体として構成してもよい。
【0063】
なお、ホウ化水素を含有する第１の層に樹脂が含まれていてもよく、樹脂を含有する第２の層にホウ化水素が含まれていてもよい。また、第１の層と第２の層とが少なくとも積層された積層体は、第１の層と第２の層のみで形成してもよく、第１の層および第２の層をそれぞれ複数積層してもよい。さらに、第１の層および第２の層以外の第３の層を積層してもよい。
【0064】
本実施形態の中性子線シールド材では、このようなホウ化水素を含有する第１の層と樹脂を含有する第２の層とが少なくとも積層された積層体として構成することで、第１の層は主に中性子線を減衰し、第２の層は第１の層を保護することができる。また、第２の層に接着性を有する樹脂を含めること等により、第２の層を介して中性子線シールド材の実装が容易になる。
【0065】
本実施形態の中性子線シールド材は、このような構成および効果を有することにより、中性子線の遮蔽が必要な用途に適用することができる。本実施形態の中性子線シールド材が適用可能な用途としては、例えば、半導体装置、半導体装置を用いた電子機器、原子炉圧力容器、原子炉格納容器、原子炉建屋等の原子炉設備、核融合炉、核融合炉建屋等の核融合炉設備、中性子発生機器、宇宙船等が挙げられる。
【0066】
以下、本実施形態の中性子線シールド材の用途の一例について説明する。
【0067】
＜第１実施形態＞
図５は、本実施形態の中性子線シールド材を適用した半導体装置用パッケージを備える半導体装置の一例を示す。本明細書において、半導体装置用パッケージは、半導体素子を収納する筐体（ケース）である。
図５は、本実施形態の中性子線シールド材を適用した半導体装置用パッケージを備える半導体装置の一例を示す。本明細書において、半導体装置用パッケージは、半導体素子を収納する筐体（ケース）である。
【0068】
図５において、半導体装置１は、半導体素子２と筐体３とを備える。
【0069】
半導体素子２は、プリント配線基板１０、ＳＲＡＭ２０を搭載するＳｏＣ２１～２４、ヒートシンク３０、ＦＰＧＡダイ４０、光トランシーバー５０、ヒートスプレッダ６０、伝送ケーブル７０を備える。なお、伝送ケーブル７０は、光ファイバー、銅線、同軸ケーブル等である。
【0070】
プリント配線基板１０は、絶縁材料で形成され、ＳＲＡＭ２０を搭載するＳｏＣ２１～２４、光トランシーバー５０、ヒートスプレッダ６０が配置されている。
【0071】
ＳＲＡＭ２０は、プリント配線基板１０上に実装されたＳｏＣ内部のコア２１、２２の上部に配置、または内部に並列配置されている。また、ＳＲＡＭ２０は、ＨＢＭ（High Bandwidth Memory）２３、２４などのＤＲＡＭと共にＳｏＣとして実装された状態で、ＴＩＭ（Thermal Interface Materials）２５で覆われている。ＳＲＡＭ２０の上方には、ＴＩＭ２５を挟んでヒートシンク３０が設けられている。
【0072】
ＦＰＧＡダイ４０は、プリント配線基板１０上に配置されたシリコン（Ｓｉ）ダイ４１、４２として構成されている。シリコンダイ４１、４２の上部は、ＴＩＭ４３で覆われている。
【0073】
光トランシーバー５０は、プリント配線基板１０上に配置されている。光トランシーバー５０の上部は、ＴＩＭ５１で覆われている。
【0074】
ヒートスプレッダ６０は、ＦＰＧＡダイ４０および光トランシーバー５０の上方にＴＩＭ４３およびＴＩＭ５１を介して配置されている。
【0075】
伝送ケーブル７０は、光トランシーバー５０に接続され、半導体装置１の外部に延びる。
【0076】
筐体３は、半導体素子２を収納して半導体素子２の外周を覆う。筐体３の底部３Ａには、半導体素子２が設置され、筐体３の側面には、伝送ケーブル７０を挿通する挿通部３Ｂが設けられている。
【0077】
半導体装置１では、筐体３が本実施形態の中性子線シールド材で構成されている。すなわち、筐体３には、ホウ化水素が含まれている。筐体３は、本実施形態の半導体装置用パッケージの一例である。
【0078】
なお、本実施形態の半導体装置用パッケージは、図５に示すように筐体３で構成するものに限定されず、例えば、筐体３を、シールド材とは別個の絶縁部材等で構成し、筐体３が本実施形態の中性子線シールド材で覆われたものでもよい。または、本実施形態の中性子線シールド材を半導体のダイ表面上部のみに配置することで、一部の方向からの中性子線を遮るものであってもよい。
【0079】
本実施形態の半導体装置用パッケージでは、筐体３のように、上述の中性子線シールド材で形成されていることで、半導体素子２の外周の全方位を本実施形態の中性子線シールド材で保護することができる。そのため、筐体３の内部に入射する中性子線が筐体３によって遮蔽されるため、筐体３に半導体素子２が収納された半導体装置１のソフトエラーを抑制することができる。
【0080】
＜第２実施形態＞
図６は、本実施形態の中性子線シールド材を原子炉用シールド材として適用した原子炉設備の一例を示す。本実施形態の中性子線シールド材は、例えば、原子炉で発生した中性子線を遮蔽する原子炉用シールド材を構成することができる。すなわち、本実施形態の原子炉用シールド材は、ホウ化水素を含有する。
図６は、本実施形態の中性子線シールド材を原子炉用シールド材として適用した原子炉設備の一例を示す。本実施形態の中性子線シールド材は、例えば、原子炉で発生した中性子線を遮蔽する原子炉用シールド材を構成することができる。すなわち、本実施形態の原子炉用シールド材は、ホウ化水素を含有する。
【0081】
原子炉設備は、原子力発電用の原子炉を備え付ける設備である。図６において、原子炉設備１００は、原子炉圧力容器１１０、原子炉格納容器１２０、および原子炉建屋１３０を備える。
【0082】
原子炉圧力容器１１０は、原子炉の炉心部を収容する容器である。原子炉圧力容器１１０には、シュラウド１４０、気水分離機１５０、蒸気乾燥器１６０が収容されている。原子炉圧力容器１１０は、水Ｗと蒸気Ｖで満たされている。なお、原子炉圧力容器１１０には、シュラウド１４０、気水分離機１５０、蒸気乾燥器１６０以外の原子炉設備が収容されていてもよい。
【0083】
また、原子炉圧力容器１１０の上部には、吸水入口１１１と、排気出口１１２が設けられている。排気出口１１２は、吸水入口１１１の上方に設けられている。吸水入口１１１では、原子炉圧力容器１１０内に水Ｗを供給される。排気出口１１２では、原子炉圧力容器１１０内で発生した蒸気が排出される。
【0084】
シュラウド１４０は、原子炉の炉心部を構成する。シュラウド１４０には、燃料棒１７０、制御棒１８０が収容されている。
【0085】
燃料棒１７０は、ウラン等の燃料ペレットを燃料被覆管に詰めて密封したものを、複数本束ねた燃料集合体である。
【0086】
制御棒１８０は、核分裂を制御して原子炉の出力を調節する設備である。制御棒は、ホウ素、カドミウム等の中性子線を吸収する物質で形成されている。核分裂は中性子線がウランにぶつかって起こるが、制御棒の出し入れによって炉内の中性子の数を変え、核分裂の割合を調節することができる。
【0087】
気水分離機１５０は、シュラウド１４０の上方に配置されている。気水分離機１５０は、シュラウド１４０から出た気水混合蒸気に旋回流を与え、遠心分離作用によって水分を外側に、蒸気を内側に分離することで、気水混合蒸気を蒸気と飽和水に分離する。分離された飽和水は、シュラウド１４０の上部の水Ｗ中に還流される。
【0088】
蒸気乾燥器１６０は、気水分離機１５０の上方に配置されている。蒸気乾燥器１６０では、分離された蒸気が通過することで、蒸気中に含まれる小さな水滴が除去される。水滴が除去された蒸気は、排気出口１１２から排気され、図示しない蒸気タービンに導かれる。
【0089】
原子炉格納容器１２０は、原子炉圧力容器１１０を格納する。原子炉格納容器１２０の底部には、シュラウド１４０の下部を固定する支持部材１９０が設けられている。原子炉格納容器１２０の底部には、蒸気圧などによる原子炉圧力容器１１０内の圧力上昇を抑えるための圧力抑制プールＰが設けられている。
【0090】
原子炉格納容器１２０は、例えば、鋼製ライナを内張りした鉄筋コンクリート製である。本実施形態では、原子炉格納容器１２０が、本実施形態の原子炉用シールド材で形成されている。この場合、原子炉用シールド材は、原子炉格納容器１２０を構成するコンクリートに混ぜることができる。
【0091】
原子炉建屋１３０は、地面Ｅに設置されている。原子炉圧力容器１１０が格納された原子炉格納容器１２０を収容する。原子炉建屋１３０は、図６に示すように、原子炉格納容器１２０と一体に構成されている。原子炉建屋１３０には、原子炉格納容器１２０以外の原子炉設備が収容されていてもよい。
【0092】
原子炉建屋１３０は、鉄筋コンクリート製である。第２実施形態では、原子炉建屋１３０が、本実施形態の原子炉用シールド材で形成されている。この場合、原子炉用シールド材は、原子炉建屋１３０を構成するコンクリートに混ぜることができる。
【0093】
また、本実施形態の原子炉用シールド材は、上述のように、本実施形態の中性子線シールド材で構成されていることで、中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された原子炉用シールド材は、少ない使用量で中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0094】
本実施形態の原子炉格納容器は、上述のように、本実施形態の原子炉用シールド材で形成されていることで、原子炉格納容器の内部で発生した中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の原子炉格納容器は、原子炉用シールド材の使用量が少なくても、中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0095】
本実施形態の原子炉建屋は、上述のように、本実施形態の原子炉用シールド材で形成されていることで、原子炉建屋の内部で発生した中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の原子炉建屋は、少ない建材量で中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0096】
＜第３実施形態＞
図７は、本実施形態の中性子線シールド材を核融合炉用シールド材として適用した核融合炉設備の一例を示す。なお、図７では、一部の図示を省略している。本実施形態の中性子線シールド材は、例えば、核融合炉で発生した中性子線を遮蔽する核融合用シールド材を構成することができる。すなわち、本実施形態の核融合炉用シールド材は、ホウ化水素を含有する。
図７は、本実施形態の中性子線シールド材を核融合炉用シールド材として適用した核融合炉設備の一例を示す。なお、図７では、一部の図示を省略している。本実施形態の中性子線シールド材は、例えば、核融合炉で発生した中性子線を遮蔽する核融合用シールド材を構成することができる。すなわち、本実施形態の核融合炉用シールド材は、ホウ化水素を含有する。
【0097】
本明細書において、核融合とは、軽い核種同士が融合してより重い核種になる核反応を示す。例えば、水素の同位体である重水素（Ｄ）と三重水素（Ｔ）の原子核が融合する核融合反応では、ヘリウムと中性子が発生する。また、核融合炉とは、プラズマを超高真空の炉内で超高温状態にして核融合反応を起こし、反応により作り出されるエネルギーを熱に変換して取り出す炉を示す。
【0098】
なお、核融合炉は、磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式とに大別される。磁場閉じ込め方式としては、例えば、トマカク型、ヘリカル型、磁場反転配位型等が挙げられる。また、慣性閉じ込め方式としては、例えば、レーザー型が挙げられる。本実施形態の核融合炉では、一例として、国際熱核融合実験炉（ＩＴＥＲ、イーター）が採用するトマカク型の核融合炉について説明する。
【0099】
核融合炉設備は、核融合炉を備え付ける設備である。図７において、核融合炉設備２００は、核融合炉本体２１０、および核融合炉建屋２２０を備える。
【0100】
核融合炉本体２１０は、ブランケット２１１、真空容器２１２、トロイダル磁場（ＴＦ）コイル２１３、中心ソレノイド（ＣＳ）コイル２１４、ポロイダル磁場（ＰＦ）コイル２１５を備える。
【0101】
ブランケット２１１は、核融合炉のプラズマＰを取り囲むドーナツ型の壁である。ブランケット２１１は、例えば厚さ約５０ｃｍの低放射化フェライト鋼製のブロック約４００個で構成され、高さが約７ｍ、外径約１６ｍ、体積約８００ｍ３である。ブランケット２１１は、核融合出力を熱に変えて外に取り出すとともに、一部のブランケット（テストブランケットモジュール）では、熱の取り出しと併せて燃料トリチウムの増殖試験が行われる。
【0102】
ブランケット２１１の下部には、図示しないダイバータが設けられている。ダイバータは、ブランケット２１１内のプラズマＰから高い熱流や粒子の流れを受けとめる部分である。
【0103】
真空容器２１２は、プラズマＰと、ブランケット２１１とダイバータを囲んで超高真空を保つための容器である。
【0104】
ＴＦコイル２１３は、真空容器２１２の外側に設けられた超伝導コイルである。ＴＦコイル２１３に電流を流すと、磁場Ｂが発生する。ＴＦコイル２１３は、１個あたり約３００トンで、これを１８個丸く並べて、ドーナツ形の空間に強い磁場Ｂを作ることで、プラズマＰが閉じ込められる。
【0105】
ＣＳコイル２１４は、ドーナツ型のＴＦコイル２１３の中心部に設けられた超伝導コイルである。ＣＳコイル２１４に電流を流すと、プラズマＰに大きな電流が流れる。すなわち、ＣＳコイル２１４は、プラズマＰが１回巻回された２次コイルを構成する。
【0106】
ＰＦコイル２１５は、真空容器２１２の外側に設けられた円形の超伝導コイルである。ＰＦコイル２１５は、プラズマＰの形や位置を制御するためのものである。本実施形態では、合計４本のＰＦコイル２１５が水平に配置されている。
【0107】
核融合炉本体２１０では、本実施形態の核融合炉用シールド材が用いられている。核融合炉用シールド材が用いられる核融合炉本体２１０の部位は、特に限定されず、例えば、ブランケット２１１、真空容器２１２等である。なお、核融合炉本体２１０は、本実施形態の核融合炉の一例である。
【0108】
核融合炉建屋２２０は、核融合炉本体２１０を収容する。核融合炉建屋２２０は、図７に示すように、核融合炉本体２１０と一体に構成されている。核融合炉建屋２２０には、核融合炉本体２１０以外の核融合炉設備が収容されていてもよい。
【0109】
核融合炉建屋２２０は、鉄筋コンクリート製である。第３実施形態では、核融合炉建屋２２０が、本実施形態の核融合炉用シールド材で形成されている。この場合、核融合炉用シールド材は、核融合炉建屋２２０を構成するコンクリートに混ぜることができる。なお、核融合炉建屋２２０は、本実施形態の核融合炉建屋の一例である。
【0110】
本実施形態の核融合炉用シールド材は、上述のように、本実施形態の中性子線シールド材で構成されていることで、中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の中性子線シールド材で構成された核融合炉用シールド材は、少ない使用量で中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0111】
本実施形態の核融合炉は、上述のように、本実施形態の核融合炉用シールド材が用いられていることで、核融合炉本体２１０の内部で発生した中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の核融合炉は、核融合炉用シールド材の使用量が少なくても、中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0112】
本実施形態の核融合炉建屋２２０は、上述のように、本実施形態の核融合炉用シールド材で形成されていることで、核融合炉建屋２２０の内部で発生した中性子線を効率よく遮蔽することができる。そのため、本実施形態の核融合炉建屋２２０は、少ない建材量で中性子線による人体への影響を防ぐことができる。
【0113】
なお、上述した実施形態では、ホウ化水素を含有する中性子線シールド材を、半導体装置、原子炉設備、および核融合炉設備に適用する例を挙げたが、本実施形態はこれらに限定されず、輸送用途、医療用途、または産業用途等の種々の用途で使用されることが期待できる。
【実施例0114】
以下、本実施形態について、さらに実験例を用いて説明する。また、各種の試験及び評価は、下記の方法に従う。
【0115】
［中性子線遮蔽シミュレーション］
中性子線遮蔽シミュレーション計算モデルを用いて、下記の条件で、４種の中性子線源（０．５ｅＶ、１０ｋｅＶ、１４ＭｅＶ、１００ＭｅＶ）の遮蔽性能を評価した。
中性子線遮蔽シミュレーション計算モデルを用いて、下記の条件で、４種の中性子線源（０．５ｅＶ、１０ｋｅＶ、１４ＭｅＶ、１００ＭｅＶ）の遮蔽性能を評価した。
【0116】
〔シミュレーション条件〕
・核反応モデル：ＩＮＣＬ－４．２
・中性子反応データ（断面積データ）：ＪＥＮＤＬ５．０
・中性子輸送計算（計算コード）：ＭＣＮＰ Ｖｅｒ６．２．０
・表１の材質で厚みを変化させて中性子個数の減衰率を計算
・表３の材質で厚みを変化させて中性子個数の減衰率および二次放射線フラックスを計算
・二次α線：中性子とボロファンの反応により発生したα線
・二次γ線：中性子とボロファンの反応により発生したγ線
・核反応モデル：ＩＮＣＬ－４．２
・中性子反応データ（断面積データ）：ＪＥＮＤＬ５．０
・中性子輸送計算（計算コード）：ＭＣＮＰ Ｖｅｒ６．２．０
・表１の材質で厚みを変化させて中性子個数の減衰率を計算
・表３の材質で厚みを変化させて中性子個数の減衰率および二次放射線フラックスを計算
・二次α線：中性子とボロファンの反応により発生したα線
・二次γ線：中性子とボロファンの反応により発生したγ線
【0117】
【0118】
［実験例１］
ポリエチレン（材質２）１００質量％のシート（密度０．９３５ｇ／ｃｍ３）である。
ポリエチレン（材質２）１００質量％のシート（密度０．９３５ｇ／ｃｍ３）である。
【0119】
［実験例２］
ホウ化水素（ボロファン）（材質１）１０質量％およびポリエチレン（材質２）９０質量％のシート（密度０．９８８５ｇ／ｃｍ３）である。
ホウ化水素（ボロファン）（材質１）１０質量％およびポリエチレン（材質２）９０質量％のシート（密度０．９８８５ｇ／ｃｍ３）である。
【0120】
［実験例３］
ボロファン（材質１）５０質量％およびポリエチレン（材質２）５０質量％のシールド材（密度１．２０２５ｇ／ｃｍ３）である。
ボロファン（材質１）５０質量％およびポリエチレン（材質２）５０質量％のシールド材（密度１．２０２５ｇ／ｃｍ３）である。
【0121】
［実験例４］
ボロファン（材質１）１００質量％のシート（密度１．４７ｇ／ｃｍ３）である。
ボロファン（材質１）１００質量％のシート（密度１．４７ｇ／ｃｍ３）である。
【0122】
［実験例５］
Ｂ２Ｏ３（材質１）１０質量％およびポリエチレン（材質２）９０質量％のシート（密度０．９８５ｇ／ｃｍ３）である。
Ｂ２Ｏ３（材質１）１０質量％およびポリエチレン（材質２）９０質量％のシート（密度０．９８５ｇ／ｃｍ３）である。
【0123】
［実験例６］
Ｈ２Ｏ（材質１）１００質量％のシート（密度１ｇ／ｃｍ３）である。
Ｈ２Ｏ（材質１）１００質量％のシート（密度１ｇ／ｃｍ３）である。
【0124】
［実験例７］
Ｆｅ（材質１）９９質量％およびポリエチレン（材質２）１質量％のシート（密度７．８１２ｇ／ｃｍ３）である。
Ｆｅ（材質１）９９質量％およびポリエチレン（材質２）１質量％のシート（密度７．８１２ｇ／ｃｍ３）である。
【0125】
［実験例８］
ボロファン（材質１）５０質量％およびジメチルポリシロキサン（シリコーン樹脂）（材質２）５０質量％のシート（密度１．２１６５ｇ／ｃｍ３）である。
ボロファン（材質１）５０質量％およびジメチルポリシロキサン（シリコーン樹脂）（材質２）５０質量％のシート（密度１．２１６５ｇ／ｃｍ３）である。
【0126】
［実験例９］
ボロファン（材質１）５０質量％およびポリエチレン（材質２）５０質量％のシート（密度１．１９５２ｇ／ｃｍ３）である。
ボロファン（材質１）５０質量％およびポリエチレン（材質２）５０質量％のシート（密度１．１９５２ｇ／ｃｍ３）である。
【0127】
【表1】
【0128】
【表2】
【0129】
【表3】
【0130】
表１～３、実験例１～９、図８～図１３から、ホウ化水素シートは、ホウ化水素を含まないシートに対して、中性子線の遮蔽率が高いことが分かった。このことから、ホウ化水素シートを適用した中性子線シールド材は、中性子線の入射に起因する半導体装置のソフトエラーを抑制することが期待できる。
【0131】
また、ホウ化水素を適用した中性子線シールド材は、少ない使用量で中性子線による人体への影響を防ぐことが期待できる。さらに、ホウ化水素を適用した中性子線シールド材は、人体への影響を少なくすることが求められる原子炉設備あるいは核融合炉設備等への適用が期待できる。
【0132】
また、表１、表２、実験例１～７、図７～図１０から、ホウ化水素シート（ボロファンシート）は、ホウ化水素を含まないシートに対して、低エネルギー領域（１０ｋｅＶ以下）でも中性子線の遮蔽率が高いことが分かった。このことから、ホウ化水素シート（ボロファンシート）を中性子線シールド材に適用することで、ソフトエラー発生率が高い半導体装置のソフトエラーを抑制することが期待できる。
【0133】
また、表２、実験例４、５、６から、ホウ化水素シート（ボロファンシート）の理論密度は１．４７ｇ／ｃｍ３であり水（１．００ｇ／ｃｍ３）や中性子線遮蔽用途で製品化されている酸化ホウ素＋ポリエチレン（０．９８５ｇ／ｃｍ３）よりも高いことが分かった。
【0134】
なお、実際にボロファンを油圧プレスで３５ＭＰａ、１５分で圧縮したものの密度は１．２３ｇ／ｃｍ３であり、理論密度と近い値のため実際の中性子線遮蔽評価でも同様な性能を示す可能性が高い。
【0135】
さらに、表３、実験例８～９、図１４～２３から、ホウ化水素を含むシートは、中性子線以外の放射線としてα線、γ線を遮蔽することが分かった。特に、図１６から、ホウ化水素を含むシートは、厚みが厚くなくてもα線を遮蔽することが分かった。
【0136】
また、表３、実験例８～９、図１４、１５、１８～２３から、ホウ化水素を含むシートは、二次放射線の生成を抑制することが分かった。特に、図２０、２１から、ホウ化水素を含むシートは、１０．０ｋｅＶの中性子線を照射しても二次α線を殆ど生成しないことが分かった。
【0137】
以上に開示された実施形態は、例えば、以下の態様を含む。
【0138】
（付記１）
中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、
ホウ化水素を含有することを特徴とする、中性子線シールド材。
中性子線を遮蔽する中性子線シールド材であって、
ホウ化水素を含有することを特徴とする、中性子線シールド材。
【0139】
（付記２）
前記中性子線のエネルギー領域が１００ＭｅＶ以下である、付記１に記載の中性子線シールド材。
前記中性子線のエネルギー領域が１００ＭｅＶ以下である、付記１に記載の中性子線シールド材。
【0140】
（付記３）
前記ホウ化水素の含有量が５質量％以上である、付記１または２に記載の中性子線シールド材。
前記ホウ化水素の含有量が５質量％以上である、付記１または２に記載の中性子線シールド材。
【0141】
（付記４）
シート状である、付記１乃至３の何れか１つに記載の中性子線シールド材。
シート状である、付記１乃至３の何れか１つに記載の中性子線シールド材。
【0142】
（付記５）
樹脂を含有する、付記１乃至４のいずれか１つに記載の中性子線シールド材。
樹脂を含有する、付記１乃至４のいずれか１つに記載の中性子線シールド材。
【0143】
（付記６）
前記ホウ化水素を含有する第１の層と前記樹脂を含有する第２の層とが少なくとも積層された積層体である、付記１乃至５のいずれか１つに記載の中性子線シールド材。
前記ホウ化水素を含有する第１の層と前記樹脂を含有する第２の層とが少なくとも積層された積層体である、付記１乃至５のいずれか１つに記載の中性子線シールド材。
【0144】
（付記７）
半導体装置に照射される中性子線を遮蔽する半導体装置用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、半導体装置用シールド材。
半導体装置に照射される中性子線を遮蔽する半導体装置用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、半導体装置用シールド材。
【0145】
（付記８）
半導体素子を収納する半導体装置用パッケージであって、
付記７に記載の半導体装置用シールド材で形成されていることを特徴とする、半導体装置用パッケージ。
半導体素子を収納する半導体装置用パッケージであって、
付記７に記載の半導体装置用シールド材で形成されていることを特徴とする、半導体装置用パッケージ。
【0146】
（付記９）
原子炉で発生した中性子線を遮蔽する原子炉用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、原子炉用シールド材。
原子炉で発生した中性子線を遮蔽する原子炉用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されていることを特徴とする、原子炉用シールド材。
【0147】
（付記１０）
原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器であって、
付記９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉格納
原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器であって、
付記９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉格納
【0148】
（付記１１）
原子炉圧力容器が格納された原子炉格納容器を収容する原子炉建屋であって、
付記９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉建屋。
原子炉圧力容器が格納された原子炉格納容器を収容する原子炉建屋であって、
付記９に記載の原子炉用シールド材で形成されていることを特徴とする、原子炉建屋。
【0149】
（付記１２）
核融合炉で発生した中性子線を遮蔽する核融合炉用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されている、核融合炉用シールド材。
核融合炉で発生した中性子線を遮蔽する核融合炉用シールド材であって、
付記１乃至６のいずれか１つに記載の中性子線シールド材で構成されている、核融合炉用シールド材。
【0150】
（付記１３）
付記１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉。
付記１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉。
【0151】
（付記１４）
付記１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉建屋。
付記１２に記載の核融合炉用シールド材が用いられている、核融合炉建屋。
【0152】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【0153】
１ 半導体装置
２ 半導体素子
３ 筐体（パッケージ）
３Ａ 底部
３Ｂ 挿通部
１０ プリント配線基板
２０ ＳＲＡＭ
２１、２２ コア（ＳｏＣ）
２３、２４ ＨＢＭ（ＳｏＣ）
２５ ＴＩＭ
３０ ヒートシンク
４０ ＦＰＧＡダイ
４１、４２ シリコンダイ
４３ ＴＩＭ
５０ 光トランシーバー
５１ ＴＩＭ
６０ ヒートスプレッダ
７０ 伝送ケーブル
１００ 原子炉設備
１１０ 原子炉圧力容器
１１１ 吸水入口
１１２ 排気出口
１２０ 原子炉格納容器
１３０ 原子炉建屋
１４０ シュラウド
１５０ 気水分離機
１６０ 蒸気乾燥器
１７０ 燃料棒
１８０ 制御棒
１９０ 支持部材
Ｅ 地面
２００ 核融合炉設備
２１０ 核融合炉本体
２１１ ブランケット
２１２ 真空容器
２１３ トロイダル磁場（ＴＦ）コイル
２１４ 中心ソレノイド（ＣＳ）コイル
２１５ ポロイダル磁場（ＰＦ）コイル
Ｐ プラズマ
Ｂ 磁場
２２０ 核融合炉建屋
２ 半導体素子
３ 筐体（パッケージ）
３Ａ 底部
３Ｂ 挿通部
１０ プリント配線基板
２０ ＳＲＡＭ
２１、２２ コア（ＳｏＣ）
２３、２４ ＨＢＭ（ＳｏＣ）
２５ ＴＩＭ
３０ ヒートシンク
４０ ＦＰＧＡダイ
４１、４２ シリコンダイ
４３ ＴＩＭ
５０ 光トランシーバー
５１ ＴＩＭ
６０ ヒートスプレッダ
７０ 伝送ケーブル
１００ 原子炉設備
１１０ 原子炉圧力容器
１１１ 吸水入口
１１２ 排気出口
１２０ 原子炉格納容器
１３０ 原子炉建屋
１４０ シュラウド
１５０ 気水分離機
１６０ 蒸気乾燥器
１７０ 燃料棒
１８０ 制御棒
１９０ 支持部材
Ｅ 地面
２００ 核融合炉設備
２１０ 核融合炉本体
２１１ ブランケット
２１２ 真空容器
２１３ トロイダル磁場（ＴＦ）コイル
２１４ 中心ソレノイド（ＣＳ）コイル
２１５ ポロイダル磁場（ＰＦ）コイル
Ｐ プラズマ
Ｂ 磁場
２２０ 核融合炉建屋
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】