構造体、パターニング方法および接合方法
【課題】一部の領域を加圧することにより、加圧した領域と加圧していない領域との間に材料特性の差異を生じさせることが可能な機能性の高い多孔質膜を有する構造体、前記多孔質膜を簡単にパターニングすることができるパターニング方法、および、加圧した領域の前記多孔質膜を導電性の接合膜として、基材と被着体とを効率よく接合可能な接合方法を提供すること。
【解決手段】構造体１は、基材２０と、この上に設けられ、複数の金属粒子１０１、１０２が複数の空孔１０５を囲うように配列した多孔質膜１３とを有し、この多孔質膜１３は、各金属粒子１０１、１０２と複数の樹脂粒子とを含む液状材料を基材２０上に供給し、各金属粒子を自己組織化させた後、前記各樹脂粒子を除去することにより、被膜中に空孔１０５を形成して作製されたものである。この多孔質膜１３は、一部の領域を加圧すると、加圧領域と非加圧領域とで材料特性の差異を発現するものである。
【解決手段】構造体１は、基材２０と、この上に設けられ、複数の金属粒子１０１、１０２が複数の空孔１０５を囲うように配列した多孔質膜１３とを有し、この多孔質膜１３は、各金属粒子１０１、１０２と複数の樹脂粒子とを含む液状材料を基材２０上に供給し、各金属粒子を自己組織化させた後、前記各樹脂粒子を除去することにより、被膜中に空孔１０５を形成して作製されたものである。この多孔質膜１３は、一部の領域を加圧すると、加圧領域と非加圧領域とで材料特性の差異を発現するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、パターニング方法および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被膜を所望の形状にパターニングするためには、被膜を覆うように所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして用いて、被膜をエッチングすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、被膜をエッチングする方法として、まず、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を覆うようにレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜にフォトリソグラフィーを行うことにより、レジスト膜をパターニングする。これにより、レジスト膜に所定パターンの開口領域を形成する。その後、シリコン酸化膜をエッチング液を用いてエッチングすることにより、レジスト膜の開口領域におけるシリコン酸化膜が選択的にエッチングされる。以上のようにして、シリコン酸化膜（被膜）を所望の形状にパターニングすることができる。
ところが、レジスト膜の形成は、例えば、被膜上へのレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の多段階の工程を要する。
このような工程は、極めて煩雑であり、従来、被膜のパターニングには多大な時間と手間を要していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、一部の領域を加圧することにより、加圧した領域と加圧していない領域との間に物理的特性または化学的特性の差異を生じさせることが可能な機能性の高い多孔質膜を有する構造体、前記多孔質膜を簡単にパターニングすることができるパターニング方法、および、加圧した領域の前記多孔質膜を導電性の接合膜として、基材と被着体とを効率よく接合可能な接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の構造体は、基材と、該基材上に設けられ、複数の金属粒子が複数の空孔を囲うように三次元的に配列してなる多孔質膜とを有し、
前記多孔質膜は、前記複数の金属粒子および複数の樹脂粒子が分散媒に分散してなる液状材料を、前記基材上に供給することにより、前記各樹脂粒子が核となり、その周りに各金属粒子が存在する状態から、前記各樹脂粒子を除去することにより前記空孔を形成して得られた前記複数の金属粒子の三次元集合体であり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰すことにより、加圧された加圧領域と加圧されていない非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものであることを特徴とする。
これにより、一部の領域を加圧することにより、加圧した領域と加圧していない領域との間に物理的特性または化学的特性の差異を生じさせることが可能な機能性の高い多孔質膜を有する構造体が得られる。
【０００６】
本発明の構造体では、前記各金属粒子は、前記三次元集合体を構築する際に、前記自己組織化作用により、前記各樹脂粒子を核として配列することが好ましい。
これにより、各金属粒子と各樹脂粒子とが、比重の差があっても均一に分散することができる。このため、多孔質膜は均質なものとなり、物理的特性または化学的特性の差異も均一に発現する。
【０００７】
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子の平均粒径は、前記各金属粒子の平均粒径の１．２〜２０倍であることが好ましい。
これにより、多孔質膜中に、各金属粒子の粒径に比べて大きな径の空孔が形成される。その結果、多孔質膜は、特に可塑性に富んだものとなるため、加圧領域と非加圧領域との間に生じる物理的特性または化学的特性の差異がより顕著なものとなる。また、加圧領域と非加圧領域との境界がより明瞭となる。
【０００８】
本発明の構造体では、前記各金属粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍであることが好ましい。
これにより、多孔質膜の可塑性をより高めることができる。
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子の除去は、前記各樹脂粒子を熱分解する方法および前記各樹脂粒子を溶媒で溶解する方法の少なくとも一方により行うことが好ましい。
熱分解する方法によれば、各樹脂粒子は気化（燃焼）して被膜から脱離するので、各金属粒子の配列を乱すことなく被膜中から各樹脂粒子を効率よく除去することができる。また、溶媒で溶解する方法によれば、各樹脂粒子が溶媒中に溶け出し、各金属粒子の配列を乱すことなく被膜中から効率よく除去される。
【０００９】
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子は、合成樹脂ラテックスで構成されていることが好ましい。
このような材料で構成された各樹脂粒子は、表面に親水性のサイトが散在しているため、この親水性のサイトに各金属粒子が吸着し易い。このため、各樹脂粒子を覆うように、各金属粒子を容易に（自発的に）かつ均一に配列することができる。その結果、各金属粒子と各樹脂粒子との存在比が均一になり、前記被膜をより均質なものとすることができる。
【００１０】
本発明の構造体では、前記多孔質膜を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、多孔質膜や基材が損傷するのを防止しつつ、多孔質膜を加圧して十分に緻密化することができる。
本発明の構造体では、前記多孔質膜は、加圧により前記空孔を押し潰す際の圧縮率は、５〜７０％であることが好ましい。
これにより、多孔質膜の加圧領域と非加圧領域との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域と非加圧領域との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。その結果、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００１１】
本発明の構造体では、前記多孔質膜の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍであることが好ましい。
これにより、加圧領域と非加圧領域との境界がさらに明瞭になり、これらの領域の間の物理的特性または化学的特性の差異が特に顕著になる。
本発明の構造体では、前記各金属粒子は、その表面の一部が、隣接する前記空孔に露出していることが好ましい。
このような多孔質膜は、比表面積が特に高くなり、放熱性が高くなるとともに、エッチング速度が特に速くなる。このため、加圧領域と非加圧領域との間のエッチング速度や放熱性の差異が特に顕著なものとなる。
【００１２】
本発明の構造体では、前記物理的特性または化学的特性の差異は、導電性であり、
前記加圧領域は、前記非加圧領域に比べて導電性が高くなることが好ましい。
これにより、加圧領域を介して基材に効率よく通電することができる。
本発明の構造体では、前記物理的特性または化学的特性の差異は、エッチングする際のエッチング速度であり、
前記多孔質膜は、前記非加圧領域におけるエッチング速度が、前記加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去し、これによりパターニング可能なものであることが好ましい。
これにより、構造体を所定時間エッチングすることにより、非加圧領域を選択的に除去し、加圧領域を残存させることができる。すなわち、加圧領域を単に加圧することのみで、多孔質膜を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００１３】
本発明の構造体では、前記複数の金属粒子は、第１の金属材料で構成された第１の金属粒子と、前記第１の金属材料より融点が低い第２の金属材料で構成された第２の金属粒子とを含んでおり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰した後、前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記加圧領域に他の被着体との接着性が発現するとともに、前記加圧領域の導電性が前記非加圧領域より高くなるものであることが好ましい。
これにより、第２の金属粒子の融点以上でかつ第１の金属粒子の融点未満の温度で加熱されると、第２の金属粒子のみが溶融し、溶融した第２の金属粒子は、接合に供される基材と他の被着体との間の隙間に流れ込んでろう材となる。その結果、基材と他の被着体との間の密着性が高くなり、また、溶融せずに残存する第１の金属粒子により、ろう材自体の機械的特性が高くなるため、結果として基材と被着体との接合強度を高めることができる。
【００１４】
本発明の構造体では、前記第２の金属材料は、前記第１の金属材料よりイオン化エネルギーが小さいことが好ましい。
これにより、第２の金属材料は、第１の金属材料よりも酸化され易くなる。このため、仮に第１の金属材料で構成された第１の金属粒子が酸化していたとしても、第２の金属材料が還元剤として作用するため、酸化された第１の金属材料を還元し、第１の金属粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。
【００１５】
本発明の構造体では、前記第１の金属材料は、銅であり、前記第２の金属材料は、インジウムであることが好ましい。
これにより、酸化された銅粒子を還元し、銅粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。また、銅とインジウムは、比較的広い比率で固溶体を形成し易いので、インジウムが溶融した際に、銅粒子とインジウム粒子の溶融物との親和性が高くなる。その結果、銅粒子とインジウムの溶融物とが相互に拡散し、これらの全体の機械的特性が高くなるとともに、導電性および熱伝導性の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明のパターニング方法は、本発明の構造体を用意する第１の工程と、
前記多孔質膜の一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰す第２の工程と、
前記多孔質膜に対してエッチング処理を施すことにより、前記非加圧領域を選択的に除去し、前記多孔質膜をパターニングする第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、加圧領域を単に圧縮することのみで、多孔質膜を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００１７】
本発明の接合方法は、本発明の構造体と、該構造体との接合に供される前記他の被着体とを用意する準備工程と、
前記多孔質膜と前記他の被着体とが密着するように、前記構造体と前記他の被着体とを重ね合わせ、仮接合体を得る積層工程と、
前記仮接合体中の前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記構造体と前記他の被着体とを前記加圧領域において部分的に接合するとともに、これらの間を導通する溶融工程とを有することを特徴とする。
これにより、基材と他の被着体との間を効率よく接合するとともに、これらの間を確実に導通することができる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記第２の金属粒子を溶融する方法は、前記多孔質膜を前記第２の金属材料の融点以上の温度で加熱する方法、または、前記多孔質膜に超音波を照射する方法であることが好ましい。
加熱する方法によれば、第２の金属粒子をムラなく溶融することができるので、基材と被着体との接合強度を高めることができる。また、超音波を照射する方法によれば、アルミニウムのような通常の加熱方法では接合し難い金属材料であっても、確実に溶融し、基材と被着体との接合強度を高めることができる。また、基材や被着体の表面が酸化膜で覆われている場合でも、酸化膜を除去することができるので、強固な接合が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の構造体、パターニング方法および接合方法を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
構造体１（本発明の構造体）は、基材２０と、基材２０上に設けられ、後述する所定の方法で作製された多孔質膜１３とを有し、この多孔質膜１３の一部を厚さ方向に加圧することにより、加圧した領域（加圧領域）と加圧していない領域（非加圧領域）との間に、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものである。このような機能性を有する構造体１によれば、この物理的特性または化学的特性の差異を、例えばエッチング速度の差異や導電性の差異に反映させることができる。このため、多孔質膜１３を効率よくパターニングしたり、部分的に導電性の高い領域を簡単に形成することができる。
【００２０】
＜構造体＞
まず、本発明の構造体の実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態にかかる構造体の製造方法は、［１］複数の金属粒子（複数の第１の金属粒子１０１および複数の第２の金属粒子１０２）および複数の樹脂粒子１０３が分散媒１０４に分散してなる液状材料１０を用意する準備工程と、［２］液状材料１０を基材２０上に供給し、液状被膜１１を形成する塗布工程と、［３］液状被膜１１を乾燥させ、被膜１２を得る乾燥工程と、［４］被膜１２中の各樹脂粒子１０３を除去し、基材２０上に多孔質膜１３を成膜してなる構造体１を得る脱脂工程とを有する。
【００２１】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、分散媒１０４中に複数の第１の金属粒子１０１、複数の第２の金属粒子１０２および複数の樹脂粒子１０３を分散させる。これにより、図１（ａ）に示す液状材料１０を調製する（準備工程）。
ここで、液状材料１０中の金属粒子は、１種類でもよいが、本実施形態では、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２の２種類とした。
【００２２】
第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２は、それぞれいかなる金属材料で構成されたものでもよく、その構成材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属元素の単体または化合物（酸化物、硫化物、炭化物、窒化物、有機金属等）、またはこれらの２種以上を含む合金が挙げられる。
【００２３】
一方、液状材料１０中の複数の樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料は、後述する脱脂工程において除去可能なものであれば、いかなるものでもよく、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、ポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）、スチレンブタジエンラテックス（ＳＢＲ）、アクリルスチレンラテックス、メタクリレートブタジエンラテックス、アクリルニトリルブタジエンラテックスのような合成樹脂ラテックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体等が挙げられる。
【００２４】
このうち、各金属粒子１０１、１０２との間で確実な自己組織化作用を生じる樹脂材料としては、合成樹脂ラテックスが好ましく用いられ、ポリスチレンラテックスがより好ましく用いられる。このような材料で構成された樹脂粒子１０３は、表面に親水性のサイトが散在しているため、この親水性のサイトに各金属粒子１０１、１０２が吸着し易い。このため、各樹脂粒子１０３を覆うように、各金属粒子１０１、１０２を容易にかつ均一に配列させることができる。その結果、後述する工程において液状被膜を形成した際に、各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３との存在比が均一になり、均質な被膜１２を形成することができる。
【００２５】
金属粒子（第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２）の樹脂粒子１０３に対する割合は、樹脂粒子１０３を１としたとき、体積比で０．３〜１０程度であるのが好ましく、０．５〜５程度であるのがより好ましい。各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３との比率を前記範囲内としたことにより、後述した工程において各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３とが自己組織化した際に、各樹脂粒子１０３の表面に沿って各金属粒子１０１、１０２が過不足なく自発的に配列し、各樹脂粒子１０３の表面を必要かつ十分に覆うことができる。これにより、後述する構造体１を確実に形成することができる。
【００２６】
また、第１の金属粒子１０１の第２の金属粒子１０２に対する割合は、第２の金属粒子１０２を１としたとき、体積比で０．３〜２程度であるのが好ましく、０．５〜１．５程度であるのがより好ましい。これにより、例えば構造体１を後述する多孔質膜１３を介して他の被着体に対して接合させる場合、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２との比率を前記範囲内とすることにより、多孔質膜１３の接合性および導電性の両立を図ることができる。
【００２７】
［２］次に、図１（ａ）に示すように、液状材料１０を基材２０の上面２１上に供給する。これにより、図１（ｂ）に示すように、基材２０の上面２１上に液状被膜１１を得る（塗布工程）。
液状材料１０を基材２０の上面２１上に供給する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、インクジェット法を用いるのが好ましい。かかる方法によれば、比較的容易に、かつ優れた精度で、液状材料１０を基材２０の上面２１上に選択的に供給することができる。
【００２８】
このようにして得られた液状被膜１１中では、液状被膜１１の形成後、時間経過とともに分散媒１０４が徐々に揮発し、それに伴って液状被膜１１の体積が次第に減少する。この過程では、液状被膜１１の体積減少に伴って各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との離間距離が小さくなり、接触するものが現れる。そして、一定時間経過後には、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３の自己組織化作用により、各樹脂粒子１０３の表面を覆うように各金属粒子１０１、１０２が配列する。
【００２９】
このような自己組織化作用は、以下のようなメカニズムにより生じると推察される。
液状被膜１１中では、各粒子間の分散媒１０４に生じるメニスカスにより、粒子間に分散媒１０４の表面張力による引力が発生する。この際、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との間に生じる相互作用により、各樹脂粒子１０３を中心にして各金属粒子１０１、１０２が自発的に集合する。その結果、図１（ｃ）に示すように、各樹脂粒子１０３の表面を覆うように各金属粒子１０１、１０２が三次元的に配列する。また、各金属粒子１０１、１０２や各樹脂粒子１０３は、基材２０の上面２１の面方向および厚さ方向に沿って規則的かつ緻密に配列する。これにより、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３は、三次元的に広がる三次元ネットワークを構築する。
【００３０】
また、基材２０の構成材料は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
また、基材２０は、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、窒化処理等を施したものであってもよい。
【００３１】
［３］次に、図１（ｄ）に示すように、液状被膜１１を乾燥させる。これにより、液状被膜１１中から分散媒１０４が揮発・除去される。その結果、図２（ｅ）に示すように、複数の第１の金属粒子１０１、複数の第２の金属粒子１０２および複数の樹脂粒子１０３が集合してなる被膜１２が得られる。
液状被膜１１の乾燥方法としては、例えば、凍結乾燥、通気乾燥、表面乾燥、流動乾燥、気流乾燥、噴霧乾燥、真空乾燥、赤外線乾燥、高周波乾燥、超音波乾燥、微粉砕乾燥等の各種乾燥方法により行うことができるが、凍結乾燥により行うのが好ましい。凍結乾燥では、分散媒１０４を固体から気体へ昇華させることにより乾燥させるため、各金属粒子１０１、１０２や樹脂粒子１０３で構成される前述の三次元ネットワークの形状を損なうことなく、液状被膜１１の内側も確実に乾燥させることができる。
【００３２】
［４］次に、図２（ｆ）に示すように、被膜１２中の複数の樹脂粒子１０３を除去（脱脂）する。これにより、図２（ｇ）に示すように、各樹脂粒子１０３が存在していた部分が空孔１０５となり、複数の空孔１０５を内包する多孔質膜１３が得られる。
複数の樹脂粒子１０３を除去する方法（脱脂方法）としては、例えば、［４−１］各樹脂粒子１０３を熱分解する方法、［４−２］各樹脂粒子１０３を溶媒により溶解する方法等が挙げられる。以下、これらの方法について順次説明する。
【００３３】
［４−１］各樹脂粒子１０３を熱分解する場合、各樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料の熱分解温度以上の温度で、被膜１２を加熱する。熱分解した各樹脂粒子１０３は、気化（燃焼）して被膜１２から脱離する。その結果、被膜１２中から各樹脂粒子１０３を効率よく除去することができる。
被膜１２の加熱温度は、各樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料の熱分解温度に応じて適宜設定されるが、一般的には、３００〜７００℃程度とされる。
【００３４】
また、被膜１２の加熱雰囲気には、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、空気、酸素等の酸化性ガス雰囲気等を用いることができる。このうち、不活性ガス雰囲気を用いることにより、各金属粒子１０１、１０２の酸化を防止しつつ、各樹脂粒子１０３を熱分解することができる。また、酸化性ガス雰囲気を用いることにより、各樹脂粒子１０３を炭化させることなく、確実に熱分解することができるので、被膜１２中に炭化物が残存するのを抑制することができる。
【００３５】
［４−２］各樹脂粒子１０３を溶媒に溶解する場合、各樹脂粒子１０３を溶解可能な溶媒に被膜１２を浸漬するか、または、被膜１２に対して溶媒を噴霧する。これにより、被膜１２中の各樹脂粒子１０３が溶媒中に溶け出し、被膜１２中から効率よく除去することができる。
各樹脂粒子１０３を溶解する溶媒としては、各樹脂粒子１０３の構成材料に応じて適宜選択されるが、一般的には、アンモニア、水、過酸化水素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソブタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。
【００３６】
このうち、例えば、各樹脂粒子１０３がポリスチレンラテックス製の粒子である場合、これを溶解する溶媒にはトルエン等が好ましく用いられる。
以上のような［４−１］または［４−２］により、被膜１２中の各樹脂粒子１０３が除去される。その結果、基材２０と、基材２０の上面２１上に設けられた多孔質膜１３とを有する構造体（本発明の構造体）１が得られる。
【００３７】
このような構造体１が有する多孔質膜１３は、複数の第１の金属粒子１０１および複数の第２の金属粒子１０２が連なることにより構築された三次元ネットワークを有しており、また、この三次元ネットワーク中には、多数の空孔１０５を内包している。
このような構造の多孔質膜１３は、可塑性を有するものとなるため、所定以上の圧力で多孔質膜１３を加圧すると、三次元ネットワークが破壊されて圧縮される。このため、例えば、多孔質膜１３の一部の領域を厚さ方向に加圧した場合、加圧した領域（加圧領域）と加圧していない領域（非加圧領域）とで多孔質膜１３に密度差が生じることとなる。この密度差は、多孔質膜１３の加圧領域と非加圧領域との間の物理的特性または化学的特性の差異に反映される。
【００３８】
すなわち、構造体１が有する多孔質膜１３は、一部の領域を単に加圧して圧縮することのみで、加圧領域と非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を形成することができる。
ここで、加圧領域と非加圧領域との間で差異が生じる物理的特性または化学的特性としては、例えば、エッチング速度（被エッチング速度）、熱伝導性（熱伝達性）、導電性、空孔率、比表面積等が挙げられる。
【００３９】
これらを具体的に説明すると、一部の領域を加圧した後の多孔質膜１３にエッチングを施した場合、非加圧領域におけるエッチング速度（エッチングレート）は、加圧領域におけるエッチング速度よりも大きくなる。このため、加圧後の多孔質膜１３を所定時間エッチングすることにより、非加圧領域を選択的に除去し、加圧領域を残存させることができる。すなわち、加圧領域を単に選択的に加圧することのみで、多孔質膜１３を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００４０】
また、一部の領域を加圧した後の多孔質膜１３では、加圧領域の熱伝導性（熱伝達性）が非加圧領域に比べて大きくなる。このため、例えば、基材２０の一部に存在する熱源に対応して加圧領域を設定することにより、熱源からの熱を効率よく多孔質膜１３側に移動させることができ、熱源の放熱を速やかに行うことができる。一方、非加圧領域の比表面積は加圧領域に比べて大きくなるため、非加圧領域は放熱性に優れている。このため、多孔質膜１３側に移動した熱は、非加圧領域から効率よく排熱されることとなる。すなわち、非加圧領域は、放熱性に優れたヒートシンク（放熱体）として機能することができる。
【００４１】
さらに、加圧領域は、非加圧領域に比べて導電性が高くなる。このため、加圧領域を介して基材２０に効率よく通電することができる。また、非加圧領域の導電性は、加圧領域に比べて低いため、この非加圧領域は抵抗素子や比表面積の大きな電極（例えば、色素増感太陽電池の電極、二次電池の電極、バイオセンサの電極等）として利用し、この電極に接続する配線として加圧領域を利用することができる。
【００４２】
また、このような多孔質膜１３は、前述したような金属粒子（第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２）や樹脂粒子１０３が前述した自己組織化作用に基づいて規則正しく配列して構築されたものであるため、各金属粒子１０１、１０２は、それぞれ各樹脂粒子１０３に隣接し易くなる。このため、この各樹脂粒子１０３が除去されてなる多孔質膜１３では、各金属粒子１０１、１０２は、空孔１０５に露出する確率が高くなる。このような多孔質膜１３は、比表面積が特に高くなり、前述した放熱性が高くなるとともに、エッチング速度が特に速くなる。このため、加圧領域と非加圧領域との間の、前述したエッチング速度や放熱性の差異が特に顕著なものとなる。
【００４３】
また、自己組織化作用によれば、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３とが、比重の差があっても均一に分散する。このため、多孔質膜１３は、均質なものとなり、前述したような特性の差異も均一に発現する。
また、多孔質膜１３中の各樹脂粒子１０３の平均粒径は、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径より大きいのが好ましい。これにより、多孔質膜１３中には、各金属粒子１０１、１０２の粒径に比べて大きな径の空孔１０５が形成される。その結果、多孔質膜１３は、特に可塑性に富んだものとなるため、前述したような加圧領域と非加圧領域との間に生じる物理的特性または化学的特性の差異がより顕著なものとなる。また、加圧領域と非加圧領域との境界がより明瞭となる。
【００４４】
なお、この場合、各樹脂粒子１０３の平均粒径は、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径の１．２〜２０倍程度であるのが好ましく、２〜１０倍程度であるのがより好ましい。各樹脂粒子１０３の平均粒径を前記範囲内とすることにより、前出した加圧領域と非加圧領域との間の物理的特性または化学的特性の差異がさらに顕著なものとなる。
また、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５０ｎｍ〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。各金属粒子１０１、１０２の平均粒径を前記範囲内とすることにより、多孔質膜１３の可塑性をさらに高めることができる。
【００４５】
なお、このような多孔質膜１３の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍ程度であるのが好ましく、３〜３０００μｍ程度であるのがより好ましい。多孔質膜１３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、加圧領域と非加圧領域との境界がさらに明瞭になり、これらの領域の間の物理的特性または化学的特性の差異が特に顕著になる。
また、本工程において、各樹脂粒子１０３の全てを除去するのではなく、樹脂成分の一部を残すようにしてもよい。これにより、残存した樹脂成分は、各金属粒子１０１、１０２同士の間を接着するバインダとして機能する。このため、多孔質膜１３の機械的特性が向上し、多孔質膜１３の保形性を高めることができる。
【００４６】
＜パターニング方法および接合方法＞
以下、このような構造体１（本発明の構造体）を用いて、多孔質膜１３をパターニングする方法（本発明のパターニング方法）および構造体１を他の被着体３０と接合する接合方法（本発明の接合方法）について説明する。
図３および図４は、本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）、図５は、本発明の接合方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図３ないし図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４７】
多孔質膜１３のパターニング方法は、［５］構造体１を用意する第１の工程と、［６］多孔質膜１３の一部の領域（加圧領域１３１）を加圧する第２の工程と、［７］多孔質膜１３に対してエッチング処理を施すことにより、多孔質膜１３をパターニングする第３の工程とを有する。
また、パターニングされた多孔質膜１３を備える構造体１を他の被着体３０と接合する接合方法は、［８］他の被着体３０を用意する第４の工程（準備工程）と、［９］多孔質膜１３と他の被着体３０とが密着するように、構造体１と他の被着体３０とを重ね合わせ、仮接合体５０を得る第５の工程（積層工程）と、［１０］仮接合体５０中の第２の金属粒子１０２を溶融し、構造体１と他の被着体３０とを加圧領域１３１において部分的に接合（ろう接）するとともに、これらの間を導通する第６の工程（溶融工程）とを有する。
【００４８】
以下、これらの各工程について順次説明する。
≪パターニング方法≫
［５］まず、基材２０とその上面２１上に成膜された多孔質膜１３とを有する構造体１（本発明の構造体）を用意する（第１の工程）。
［６］次に、多孔質膜１３の一部の領域（加圧領域１３１）を加圧する（第２の工程）。
【００４９】
多孔質膜１３の加圧領域１３１を図３（ａ）に示すように加圧すると、加圧領域１３１は図３（ｂ）に示すように圧縮される。その結果、多孔質膜１３の加圧領域１３１は緻密化される。一方、多孔質膜１３の加圧領域１３１以外の領域（非加圧領域１３２）は、加圧領域１３１に比べて相対的に疎になる。すなわち、このような加圧工程を経ることにより、多孔質膜１３の加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で疎密差を設けることができる（図３（ｃ）参照）。この疎密差は、後述するエッチング工程において、エッチング速度の差に反映されることになる。
【００５０】
加圧領域１３１を加圧する方法としては、特に限定されないが、図３（ａ）に示すように圧子４０を用いて押圧する方法が好ましい。このような方法によれば、特殊な設備や複雑なプロセスを経ることなく、加圧領域１３１のみを簡単に加圧することができる。
また、圧子４０の押圧面４１は、加圧領域１３１に対応する形状であるのが好ましい。これにより、加圧領域１３１全体において、多孔質膜１３を均一な圧力で加圧することができる。その結果、加圧領域１３１における疎密ムラを抑制することができる。
【００５１】
また、図３（ａ）では、圧子４０の押圧面４１の面積と加圧領域１３１の面積とは同程度であるが、圧子４０の押圧面４１は加圧領域１３１より小さくてもよい。この場合、圧子４０を加圧領域１３１に押圧しつつ加圧領域１３１全体を走査するようにすれば、加圧領域１３１がいかなる形状であっても、１種類の圧子４０で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子４０の汎用性を高めることができる。
【００５２】
このような圧子４０としては、基材２０よりも高硬度のものが好ましい。このような圧子４０であれば、加圧処理によって圧子４０自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域１３１を確実に加圧して緻密化することができる。また、圧子４０が研削され、研削物が異物として構造体１上に残存するのを防止することができる。
圧子４０の構成材料は、基材２０の構成材料に応じて適宜選択されるが、例えば、ダイヤモンド、サファイア、水晶等の結晶性材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス材料、超硬合金、タングステン合金、モリブデン合金等の金属材料等が挙げられる。このうち、ダイヤモンドまたは超硬合金で構成された圧子４０を用いるのが好ましい。ダイヤモンドは、最も高硬度な材料であるため、基材２０の構成材料によらず、圧子４０が変形するのを確実に防止することを可能にする。また、超硬合金は、粉末冶金技術を用いて所望の形状の圧子４０を得ることを可能にする。このため、ある程度広くてかつ平滑性の高い押圧面４１を有する圧子４０を得ることができ、この圧子４０を用いることで、加圧領域１３１を効率よく均一に加圧することができる。その結果、加圧領域１３１における疎密差を抑制することができる。
【００５３】
なお、加圧領域１３１を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａ程度であるのが好ましく、２０〜２００ＭＰａ程度であるのがより好ましい。圧力を前記範囲内とすることにより、圧子４０が多孔質膜１３や基材２０を損傷するのを防止しつつ、多孔質膜１３を加圧して十分に緻密化することができる。
また、多孔質膜１３は、多数の空孔１０５を含んでいるため、優れた可塑性を有している。このため、加圧に伴って容易に圧縮されるが、この際の圧縮率は、５〜７０％程度であるのが好ましく、１０〜５０％程度であるのがより好ましい。多孔質膜１３の圧縮率が前記範囲内であれば、多孔質膜１３の加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００５４】
［７］次に、図４（ｄ）に示すように、多孔質膜１３に対してエッチング処理を施すことにより、多孔質膜１３をパターニングする（第３の工程）。
このようにして多孔質膜１３の部分ごとに疎密差が形成されると、この疎密差に基づいて、加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間でエッチング速度（エッチングレート）に差が生じる。これにより、図４（ｅ）に示すように、非加圧領域１３２が選択的にエッチングされる一方、加圧領域１３１がほとんどエッチングされない。その結果、一定時間経過すると、非加圧領域１３２のみが除去され、図４（ｆ）に示すように加圧領域１３１のみが、緻密な金属膜１４として残存する。このようにして多孔質膜１３をパターニングすることができる。
【００５５】
なお、多孔質膜１３の疎密差がエッチング速度差に反映されるメカニズムとしては、以下のようなものが考えられる。
多孔質膜１３の加圧領域１３１は、図４（ｄ）に示すように、各金属粒子１０１、１０２同士が密着しているため、エッチング液やエッチングガスに曝され難く、エッチングの起点となるサイトが少ないことからエッチング速度が小さいと考えられる。一方、非加圧領域１３２は、各金属粒子１０１、１０２が空孔１０５に隣接しているため、空孔１０５を介して各金属粒子１０１、１０２がエッチング液やエッチングガスに曝され易く、エッチング速度が大きいと考えられる。
【００５６】
以上のようなメカニズムにより、多孔質膜１３に生じさせた疎密差を、エッチング速度の際に反映させることができる。これにより、多孔質膜１３を、単に加圧領域１３１を選択的に加圧するのみで容易にパターニングすることができ、所望の形状の多孔質膜１３を効率よく安価に形成することができる。
また、本発明によれば、従来のように、パターニングに際してレジスト膜を形成する必要がなく、それに伴うレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の複数の工程が必要なくなるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００５７】
また、特に、構造体１（本発明の構造体）では、各空孔１０５を覆うように各金属粒子１０１、１０２が規則正しく配列しているため、多孔質膜１３全体における各空孔１０５の分布や各金属粒子１０１、１０２の分布が一様になり易い。このため、非加圧領域１３２におけるエッチング速度が均一になり、エッチング量のバラツキを抑制することができる。
【００５８】
このような多孔質膜１３に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。これらの方法によれば、多孔質膜１３を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、多孔質膜１３に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００５９】
このうち、ドライエッチング法は、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカル等の活性種により、被処理物をエッチングする方法である。
具体的には、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチング等が挙げられるが、特にイオンビームエッチング等の物理エッチングが好ましく用いられる。物理エッチングによれば、多孔質膜１３中の各金属粒子１０１、１０２の構成材料によらず、多孔質膜１３をエッチングすることが可能である。
【００６０】
一方、ウェットエッチング法は、被処理物を腐食溶解する性質を有する薬液（エッチング液）を用いて被処理物をエッチングする方法である。
用いるエッチング液は、多孔質膜１３中の各金属粒子１０１、１０２の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２のいずれかが銅を主成分とする場合、塩化第二鉄、塩化第二銅のような酸性エッチング液等が挙げられる。このようなエッチング液は、銅に対するエッチング特性が高いので、多孔質膜１３の非加圧領域１３２を速やかにエッチングすることができる。
【００６１】
≪接合方法≫
［８］まず、多孔質膜１３をパターニングされて得られた金属膜１４を介して基材２０との接合に供される他の被着体３０を用意する（第４の工程）。
被着体３０の構成材料は、前述した基材２０の構成材料と同様とされるが、後述する工程において、第２の金属粒子１０２を溶融する際に、十分な耐熱性を有するものとされる。なお、基材２０の構成材料も同様に十分な耐熱性を有するものとされる。
【００６２】
ここで、金属膜１４は、多孔質膜１３をパターニングして得られたものであるが、この多孔質膜１３は、前述したように、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３による自己組織化作用を利用して得たものである。このような自己組織化作用によれば、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２との間、および、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との間に、それぞれ比重の差があっても均一に分散することができる。このため、均質な多孔質膜１３および金属膜１４を得ることができる。
【００６３】
また、基材２０の多孔質膜１３が形成される面や、接合される際に多孔質膜１３に接する被着体３０の面には、あらかじめ第２の金属粒子１０２の溶融物との親和性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、第２の金属粒子１０２の溶融物が基材２０や被着体３０の表面に対して高度に密着し、最終的に基材２０と被着体３０とを強固に接合することができる。
このような表面処理としては、例えば、基材２０や被着体３０がガラス材料やセラミックス材料のように、金属材料との親和性が低い材料で構成されている場合には、基材２０や被着体３０の表面にめっき処理、メタライズ処理、蒸着処理、溶射処理等の表面改質処理が挙げられる。
【００６４】
［９］次に、図５（ａ）に示すように、金属膜１４と他の被着体３０とが密着するように、構造体１と他の被着体３０とを重ね合わせる。これにより、図５（ｂ）に示す仮接合体５０を得る（第５の工程）。
［１０］次に、図５（ｃ）に示すように、仮接合体５０中の金属膜１４を加熱する。これにより、第２の金属粒子１０２が溶融し、溶融物が基材２０と他の被着体３０との間に広がり、その後固化することによって、図５（ｄ）に示すように、基材２０と他の被着体３０とが接合される（第６の工程）。その結果、基材２０と他の被着体３０との間が第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’により充填される。また、この溶融物１０２’中には第１の金属粒子１０１が分散した状態となる。すなわち、基材２０と被着体３０とは、第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’中に第１の金属粒子１０１が分散してなる「ろう材１５」により接合される。これにより、接合体５が得られる。
【００６５】
ここで、第２の金属粒子１０２は、第１の金属粒子１０１よりも低融点の材料で構成されている。すなわち、第２の金属粒子１０２を構成する第２の金属材料は、第１の金属粒子１０１を構成する第１の金属材料より融点が低いものである。
このような融点の異なる材料で構成された複数種の金属粒子１０１、１０２を含んでいることにより、金属膜１４は、接合膜として用いたときに、接合強度および導電性に優れたものとなる。すなわち、このような融点の異なる複数種の金属粒子１０１、１０２を含んだ金属膜１４は、第２の金属粒子１０２の融点以上でかつ第１の金属粒子１０１の融点未満の温度で加熱されると、第２の金属粒子１０２のみが溶融し、溶融した第２の金属粒子１０２は、接合に供される基材２０と他の被着体３０との間の隙間に流れ込んで「ろう材１５」となる。その結果、基材２０と他の被着体３０との間の密着性が高くなり、また溶融せずに残存する第１の金属粒子１０１が補強材として機能し、ろう材１５自体の機械的特性が高くなるため、結果として基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。特に、金属膜１４は、前述したように第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２とが均一に分散しているため、ろう材１５中において、補強材となる第１の金属粒子１０１が均一に存在し、機械的特性のバラツキを抑制することができる。
【００６６】
また、第１の金属粒子１０１の構成材料として高導電性の材料を選択することにより、ろう材１５の導電性を高めることができる。
また、各金属粒子１０１、１０２は、平均粒径が前述したような範囲にある場合、粒径が十分に小さいので表面エネルギーが支配的となり、融点の降下作用が顕著になる。その結果、第２の金属粒子１０２の融点を下げることができ、溶融作業を容易にするとともに、溶融作業時の基材２０や被着体３０への熱影響を抑制することができる。
ここで、第１の金属材料と第２の金属材料との好ましい組み合わせの一例として、銅とインジウムが挙げられる。
銅は、融点が約１０８３℃と比較的高温であるが、導電性および熱伝導性に優れているため、第１の金属材料として好適である。
【００６７】
一方、インジウムは、融点が約１５７℃と低温であるため、溶融作業時に基材２０や被着体３０に対する熱影響を抑制することができる。このため、基材２０や被着体３０の構成材料の選択の幅を広げることができ、第２の金属材料として好適である。また、インジウムは銅よりもイオン化エネルギーが小さいため、比較的酸化され易い。このため、仮に銅粒子（第１の金属粒子１０１）が酸化していたとしても、インジウムが酸化銅を還元する還元剤として作用し、その結果、銅粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。なお、上記の理由から、第１の金属材料および第２の金属材料を選択する際には、第２の金属材料として、第１の金属材料よりもイオン化エネルギーが小さいものから適宜選択されるのが好ましい。
【００６８】
また、銅とインジウムは、比較的広い比率で固溶体を形成し易いので、ろう材１５中において第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’との親和性が高くなる。これにより、第１の金属粒子１０１と溶融物１０２’とが相互に拡散し、ろう材１５全体の機械的特性が高くなるとともに、導電性および熱伝導性の向上を図ることができる。
【００６９】
さらに、第１の金属材料と第２の金属材料との組み合わせとして銅とインジウムを用いることにより、基材２０や被着体３０のろう材１５に接する面が酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の酸化インジウムを含む材料で構成されている場合には、基材２０や被着体３０に対するろう材１５の濡れ性が向上し、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。また、この他の組み合わせとしては、第１の金属材料として、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル等が、第２の金属材料として、スズ、アンチモン等が好ましく用いられ、これらのうちから適宜選択して組み合わされる。
【００７０】
なお、ＩＴＯ等は、透明導電膜として多用されていることから、本発明の接合方法は、このような透明導電膜と被着体とを導通させつつ接合する場合に特に有用である。
また、仮接合体５０中の第２の金属粒子１０２を溶融する方法としては、例えば、電気炉等の加熱炉を用いて加熱する方法、超音波を照射する方法、ホットプレス法、レーザ光を照射する方法等が挙げられる。
【００７１】
このうち、仮接合体５０を加熱する方法によれば、金属膜１４全体で第２の金属粒子１０２をムラなく溶融することができ、金属膜１４全体が均質なものとなる。これにより、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。
この場合、加熱温度は、第２の金属材料の融点以上で、第１の金属材料の融点未満であればよいが、第２の金属材料の融点をＴｍ［℃］としたとき、Ｔｍ以上、Ｔｍ＋１００以下であるのが好ましい。
【００７２】
また、超音波を照射する方法によれば、第２の金属材料が通常の加熱方法では接合し難い金属材料である場合でも、確実に溶融し、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。また、基材２０や被着体３０の表面が酸化膜で覆われている場合でも、フラックス等を用いることなく酸化膜を除去することができるので、強固な接合が可能である。
【００７３】
以上のような接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いられる。
この接合に供される部材としては、例えば、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
また、本発明の接合方法によれば、特に、配線パターンが形成された基材同士を接合するとともに、配線パターン間を電気的に接続することができる。
【００７４】
図６は、配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
図６に示す第１の配線基板６０は、絶縁性基板６１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜６２ａとにより構成されている。一方、図６に示す第２の配線基板７０は、絶縁性基板７１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜７２ａとにより構成されている。
【００７５】
また、２つの導電膜６２ａおよび２つの導電膜７２ａはそれぞれが帯状をなしており、これらがストライプ状に配設されていることにより第１の配線パターン６２および第２の配線パターン７２が構成されている。なお、２つの導電膜６２ａおよび２つの導電膜７２ａは互いに離間して設けられており、互いに絶縁されている。
また、これらの第１の配線パターン６２および第２の配線パターン７２は、その寸法およびピッチがほぼ同じであり、各導電膜６２ａとその各々に対応する各導電膜７２ａとが、互いに対向するようになっている。
そして、第１の配線基板６０と第２の配線基板７０とを、本発明の接合方法により接合する。これにより、第１の配線基板６０と第２の配線基板７０とが接合されるとともに、第１の配線パターン６２と第２の配線パターン７２とが電気的に接続される。
【００７６】
以上のように、本発明の接合方法は、特に、各種半導体装置や電子部品の回路基板への実装、回路基板同士や配線同士の接続等に好適である。これにより、高密度での実装や接続が簡単に実現することができる。
以上、本発明の構造体、パターニング方法および接合方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明のパターニング方法および接合方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図４】本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図５】本発明の接合方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図６】配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１……構造体 ５……接合体 １０……液状材料 １０１……第１の金属粒子 １０２……第２の金属粒子 １０２’……第２の金属粒子の溶融物 １０３……樹脂粒子 １０４……分散媒 １０５……空孔 １１……液状被膜 １２……被膜 １３……多孔質膜 １３１……加圧領域 １３２……非加圧領域 １４……金属膜 １５……ろう材 ２０……基材 ２１……上面 ３０……被着体 ４０……圧子 ４１……押圧面 ５０……仮接合体 ６０……第１の配線基板 ６１……絶縁性基板 ６２……第１の配線パターン ６２ａ……導電膜 ７０……第２の配線基板 ７１……絶縁性基板 ７２……第２の配線パターン ７２ａ……導電膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、パターニング方法および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被膜を所望の形状にパターニングするためには、被膜を覆うように所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして用いて、被膜をエッチングすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、被膜をエッチングする方法として、まず、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を覆うようにレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜にフォトリソグラフィーを行うことにより、レジスト膜をパターニングする。これにより、レジスト膜に所定パターンの開口領域を形成する。その後、シリコン酸化膜をエッチング液を用いてエッチングすることにより、レジスト膜の開口領域におけるシリコン酸化膜が選択的にエッチングされる。以上のようにして、シリコン酸化膜（被膜）を所望の形状にパターニングすることができる。
ところが、レジスト膜の形成は、例えば、被膜上へのレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の多段階の工程を要する。
このような工程は、極めて煩雑であり、従来、被膜のパターニングには多大な時間と手間を要していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、一部の領域を加圧することにより、加圧した領域と加圧していない領域との間に物理的特性または化学的特性の差異を生じさせることが可能な機能性の高い多孔質膜を有する構造体、前記多孔質膜を簡単にパターニングすることができるパターニング方法、および、加圧した領域の前記多孔質膜を導電性の接合膜として、基材と被着体とを効率よく接合可能な接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の構造体は、基材と、該基材上に設けられ、複数の金属粒子が複数の空孔を囲うように三次元的に配列してなる多孔質膜とを有し、
前記多孔質膜は、前記複数の金属粒子および複数の樹脂粒子が分散媒に分散してなる液状材料を、前記基材上に供給することにより、前記各樹脂粒子が核となり、その周りに各金属粒子が存在する状態から、前記各樹脂粒子を除去することにより前記空孔を形成して得られた前記複数の金属粒子の三次元集合体であり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰すことにより、加圧された加圧領域と加圧されていない非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものであることを特徴とする。
これにより、一部の領域を加圧することにより、加圧した領域と加圧していない領域との間に物理的特性または化学的特性の差異を生じさせることが可能な機能性の高い多孔質膜を有する構造体が得られる。
【０００６】
本発明の構造体では、前記各金属粒子は、前記三次元集合体を構築する際に、前記自己組織化作用により、前記各樹脂粒子を核として配列することが好ましい。
これにより、各金属粒子と各樹脂粒子とが、比重の差があっても均一に分散することができる。このため、多孔質膜は均質なものとなり、物理的特性または化学的特性の差異も均一に発現する。
【０００７】
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子の平均粒径は、前記各金属粒子の平均粒径の１．２〜２０倍であることが好ましい。
これにより、多孔質膜中に、各金属粒子の粒径に比べて大きな径の空孔が形成される。その結果、多孔質膜は、特に可塑性に富んだものとなるため、加圧領域と非加圧領域との間に生じる物理的特性または化学的特性の差異がより顕著なものとなる。また、加圧領域と非加圧領域との境界がより明瞭となる。
【０００８】
本発明の構造体では、前記各金属粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍであることが好ましい。
これにより、多孔質膜の可塑性をより高めることができる。
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子の除去は、前記各樹脂粒子を熱分解する方法および前記各樹脂粒子を溶媒で溶解する方法の少なくとも一方により行うことが好ましい。
熱分解する方法によれば、各樹脂粒子は気化（燃焼）して被膜から脱離するので、各金属粒子の配列を乱すことなく被膜中から各樹脂粒子を効率よく除去することができる。また、溶媒で溶解する方法によれば、各樹脂粒子が溶媒中に溶け出し、各金属粒子の配列を乱すことなく被膜中から効率よく除去される。
【０００９】
本発明の構造体では、前記各樹脂粒子は、合成樹脂ラテックスで構成されていることが好ましい。
このような材料で構成された各樹脂粒子は、表面に親水性のサイトが散在しているため、この親水性のサイトに各金属粒子が吸着し易い。このため、各樹脂粒子を覆うように、各金属粒子を容易に（自発的に）かつ均一に配列することができる。その結果、各金属粒子と各樹脂粒子との存在比が均一になり、前記被膜をより均質なものとすることができる。
【００１０】
本発明の構造体では、前記多孔質膜を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、多孔質膜や基材が損傷するのを防止しつつ、多孔質膜を加圧して十分に緻密化することができる。
本発明の構造体では、前記多孔質膜は、加圧により前記空孔を押し潰す際の圧縮率は、５〜７０％であることが好ましい。
これにより、多孔質膜の加圧領域と非加圧領域との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域と非加圧領域との間でも、十分なエッチング速度差が得られることとなる。その結果、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００１１】
本発明の構造体では、前記多孔質膜の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍであることが好ましい。
これにより、加圧領域と非加圧領域との境界がさらに明瞭になり、これらの領域の間の物理的特性または化学的特性の差異が特に顕著になる。
本発明の構造体では、前記各金属粒子は、その表面の一部が、隣接する前記空孔に露出していることが好ましい。
このような多孔質膜は、比表面積が特に高くなり、放熱性が高くなるとともに、エッチング速度が特に速くなる。このため、加圧領域と非加圧領域との間のエッチング速度や放熱性の差異が特に顕著なものとなる。
【００１２】
本発明の構造体では、前記物理的特性または化学的特性の差異は、導電性であり、
前記加圧領域は、前記非加圧領域に比べて導電性が高くなることが好ましい。
これにより、加圧領域を介して基材に効率よく通電することができる。
本発明の構造体では、前記物理的特性または化学的特性の差異は、エッチングする際のエッチング速度であり、
前記多孔質膜は、前記非加圧領域におけるエッチング速度が、前記加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去し、これによりパターニング可能なものであることが好ましい。
これにより、構造体を所定時間エッチングすることにより、非加圧領域を選択的に除去し、加圧領域を残存させることができる。すなわち、加圧領域を単に加圧することのみで、多孔質膜を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００１３】
本発明の構造体では、前記複数の金属粒子は、第１の金属材料で構成された第１の金属粒子と、前記第１の金属材料より融点が低い第２の金属材料で構成された第２の金属粒子とを含んでおり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰した後、前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記加圧領域に他の被着体との接着性が発現するとともに、前記加圧領域の導電性が前記非加圧領域より高くなるものであることが好ましい。
これにより、第２の金属粒子の融点以上でかつ第１の金属粒子の融点未満の温度で加熱されると、第２の金属粒子のみが溶融し、溶融した第２の金属粒子は、接合に供される基材と他の被着体との間の隙間に流れ込んでろう材となる。その結果、基材と他の被着体との間の密着性が高くなり、また、溶融せずに残存する第１の金属粒子により、ろう材自体の機械的特性が高くなるため、結果として基材と被着体との接合強度を高めることができる。
【００１４】
本発明の構造体では、前記第２の金属材料は、前記第１の金属材料よりイオン化エネルギーが小さいことが好ましい。
これにより、第２の金属材料は、第１の金属材料よりも酸化され易くなる。このため、仮に第１の金属材料で構成された第１の金属粒子が酸化していたとしても、第２の金属材料が還元剤として作用するため、酸化された第１の金属材料を還元し、第１の金属粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。
【００１５】
本発明の構造体では、前記第１の金属材料は、銅であり、前記第２の金属材料は、インジウムであることが好ましい。
これにより、酸化された銅粒子を還元し、銅粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。また、銅とインジウムは、比較的広い比率で固溶体を形成し易いので、インジウムが溶融した際に、銅粒子とインジウム粒子の溶融物との親和性が高くなる。その結果、銅粒子とインジウムの溶融物とが相互に拡散し、これらの全体の機械的特性が高くなるとともに、導電性および熱伝導性の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明のパターニング方法は、本発明の構造体を用意する第１の工程と、
前記多孔質膜の一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰す第２の工程と、
前記多孔質膜に対してエッチング処理を施すことにより、前記非加圧領域を選択的に除去し、前記多孔質膜をパターニングする第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、加圧領域を単に圧縮することのみで、多孔質膜を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００１７】
本発明の接合方法は、本発明の構造体と、該構造体との接合に供される前記他の被着体とを用意する準備工程と、
前記多孔質膜と前記他の被着体とが密着するように、前記構造体と前記他の被着体とを重ね合わせ、仮接合体を得る積層工程と、
前記仮接合体中の前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記構造体と前記他の被着体とを前記加圧領域において部分的に接合するとともに、これらの間を導通する溶融工程とを有することを特徴とする。
これにより、基材と他の被着体との間を効率よく接合するとともに、これらの間を確実に導通することができる。
【００１８】
本発明の接合方法では、前記第２の金属粒子を溶融する方法は、前記多孔質膜を前記第２の金属材料の融点以上の温度で加熱する方法、または、前記多孔質膜に超音波を照射する方法であることが好ましい。
加熱する方法によれば、第２の金属粒子をムラなく溶融することができるので、基材と被着体との接合強度を高めることができる。また、超音波を照射する方法によれば、アルミニウムのような通常の加熱方法では接合し難い金属材料であっても、確実に溶融し、基材と被着体との接合強度を高めることができる。また、基材や被着体の表面が酸化膜で覆われている場合でも、酸化膜を除去することができるので、強固な接合が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の構造体、パターニング方法および接合方法を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
構造体１（本発明の構造体）は、基材２０と、基材２０上に設けられ、後述する所定の方法で作製された多孔質膜１３とを有し、この多孔質膜１３の一部を厚さ方向に加圧することにより、加圧した領域（加圧領域）と加圧していない領域（非加圧領域）との間に、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものである。このような機能性を有する構造体１によれば、この物理的特性または化学的特性の差異を、例えばエッチング速度の差異や導電性の差異に反映させることができる。このため、多孔質膜１３を効率よくパターニングしたり、部分的に導電性の高い領域を簡単に形成することができる。
【００２０】
＜構造体＞
まず、本発明の構造体の実施形態について説明する。
図１および図２は、本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態にかかる構造体の製造方法は、［１］複数の金属粒子（複数の第１の金属粒子１０１および複数の第２の金属粒子１０２）および複数の樹脂粒子１０３が分散媒１０４に分散してなる液状材料１０を用意する準備工程と、［２］液状材料１０を基材２０上に供給し、液状被膜１１を形成する塗布工程と、［３］液状被膜１１を乾燥させ、被膜１２を得る乾燥工程と、［４］被膜１２中の各樹脂粒子１０３を除去し、基材２０上に多孔質膜１３を成膜してなる構造体１を得る脱脂工程とを有する。
【００２１】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、分散媒１０４中に複数の第１の金属粒子１０１、複数の第２の金属粒子１０２および複数の樹脂粒子１０３を分散させる。これにより、図１（ａ）に示す液状材料１０を調製する（準備工程）。
ここで、液状材料１０中の金属粒子は、１種類でもよいが、本実施形態では、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２の２種類とした。
【００２２】
第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２は、それぞれいかなる金属材料で構成されたものでもよく、その構成材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属元素の単体または化合物（酸化物、硫化物、炭化物、窒化物、有機金属等）、またはこれらの２種以上を含む合金が挙げられる。
【００２３】
一方、液状材料１０中の複数の樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料は、後述する脱脂工程において除去可能なものであれば、いかなるものでもよく、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、ポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）、スチレンブタジエンラテックス（ＳＢＲ）、アクリルスチレンラテックス、メタクリレートブタジエンラテックス、アクリルニトリルブタジエンラテックスのような合成樹脂ラテックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体等が挙げられる。
【００２４】
このうち、各金属粒子１０１、１０２との間で確実な自己組織化作用を生じる樹脂材料としては、合成樹脂ラテックスが好ましく用いられ、ポリスチレンラテックスがより好ましく用いられる。このような材料で構成された樹脂粒子１０３は、表面に親水性のサイトが散在しているため、この親水性のサイトに各金属粒子１０１、１０２が吸着し易い。このため、各樹脂粒子１０３を覆うように、各金属粒子１０１、１０２を容易にかつ均一に配列させることができる。その結果、後述する工程において液状被膜を形成した際に、各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３との存在比が均一になり、均質な被膜１２を形成することができる。
【００２５】
金属粒子（第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２）の樹脂粒子１０３に対する割合は、樹脂粒子１０３を１としたとき、体積比で０．３〜１０程度であるのが好ましく、０．５〜５程度であるのがより好ましい。各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３との比率を前記範囲内としたことにより、後述した工程において各金属粒子１０１、１０２と樹脂粒子１０３とが自己組織化した際に、各樹脂粒子１０３の表面に沿って各金属粒子１０１、１０２が過不足なく自発的に配列し、各樹脂粒子１０３の表面を必要かつ十分に覆うことができる。これにより、後述する構造体１を確実に形成することができる。
【００２６】
また、第１の金属粒子１０１の第２の金属粒子１０２に対する割合は、第２の金属粒子１０２を１としたとき、体積比で０．３〜２程度であるのが好ましく、０．５〜１．５程度であるのがより好ましい。これにより、例えば構造体１を後述する多孔質膜１３を介して他の被着体に対して接合させる場合、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２との比率を前記範囲内とすることにより、多孔質膜１３の接合性および導電性の両立を図ることができる。
【００２７】
［２］次に、図１（ａ）に示すように、液状材料１０を基材２０の上面２１上に供給する。これにより、図１（ｂ）に示すように、基材２０の上面２１上に液状被膜１１を得る（塗布工程）。
液状材料１０を基材２０の上面２１上に供給する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、インクジェット法を用いるのが好ましい。かかる方法によれば、比較的容易に、かつ優れた精度で、液状材料１０を基材２０の上面２１上に選択的に供給することができる。
【００２８】
このようにして得られた液状被膜１１中では、液状被膜１１の形成後、時間経過とともに分散媒１０４が徐々に揮発し、それに伴って液状被膜１１の体積が次第に減少する。この過程では、液状被膜１１の体積減少に伴って各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との離間距離が小さくなり、接触するものが現れる。そして、一定時間経過後には、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３の自己組織化作用により、各樹脂粒子１０３の表面を覆うように各金属粒子１０１、１０２が配列する。
【００２９】
このような自己組織化作用は、以下のようなメカニズムにより生じると推察される。
液状被膜１１中では、各粒子間の分散媒１０４に生じるメニスカスにより、粒子間に分散媒１０４の表面張力による引力が発生する。この際、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との間に生じる相互作用により、各樹脂粒子１０３を中心にして各金属粒子１０１、１０２が自発的に集合する。その結果、図１（ｃ）に示すように、各樹脂粒子１０３の表面を覆うように各金属粒子１０１、１０２が三次元的に配列する。また、各金属粒子１０１、１０２や各樹脂粒子１０３は、基材２０の上面２１の面方向および厚さ方向に沿って規則的かつ緻密に配列する。これにより、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３は、三次元的に広がる三次元ネットワークを構築する。
【００３０】
また、基材２０の構成材料は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
また、基材２０は、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、窒化処理等を施したものであってもよい。
【００３１】
［３］次に、図１（ｄ）に示すように、液状被膜１１を乾燥させる。これにより、液状被膜１１中から分散媒１０４が揮発・除去される。その結果、図２（ｅ）に示すように、複数の第１の金属粒子１０１、複数の第２の金属粒子１０２および複数の樹脂粒子１０３が集合してなる被膜１２が得られる。
液状被膜１１の乾燥方法としては、例えば、凍結乾燥、通気乾燥、表面乾燥、流動乾燥、気流乾燥、噴霧乾燥、真空乾燥、赤外線乾燥、高周波乾燥、超音波乾燥、微粉砕乾燥等の各種乾燥方法により行うことができるが、凍結乾燥により行うのが好ましい。凍結乾燥では、分散媒１０４を固体から気体へ昇華させることにより乾燥させるため、各金属粒子１０１、１０２や樹脂粒子１０３で構成される前述の三次元ネットワークの形状を損なうことなく、液状被膜１１の内側も確実に乾燥させることができる。
【００３２】
［４］次に、図２（ｆ）に示すように、被膜１２中の複数の樹脂粒子１０３を除去（脱脂）する。これにより、図２（ｇ）に示すように、各樹脂粒子１０３が存在していた部分が空孔１０５となり、複数の空孔１０５を内包する多孔質膜１３が得られる。
複数の樹脂粒子１０３を除去する方法（脱脂方法）としては、例えば、［４−１］各樹脂粒子１０３を熱分解する方法、［４−２］各樹脂粒子１０３を溶媒により溶解する方法等が挙げられる。以下、これらの方法について順次説明する。
【００３３】
［４−１］各樹脂粒子１０３を熱分解する場合、各樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料の熱分解温度以上の温度で、被膜１２を加熱する。熱分解した各樹脂粒子１０３は、気化（燃焼）して被膜１２から脱離する。その結果、被膜１２中から各樹脂粒子１０３を効率よく除去することができる。
被膜１２の加熱温度は、各樹脂粒子１０３を構成する樹脂材料の熱分解温度に応じて適宜設定されるが、一般的には、３００〜７００℃程度とされる。
【００３４】
また、被膜１２の加熱雰囲気には、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、空気、酸素等の酸化性ガス雰囲気等を用いることができる。このうち、不活性ガス雰囲気を用いることにより、各金属粒子１０１、１０２の酸化を防止しつつ、各樹脂粒子１０３を熱分解することができる。また、酸化性ガス雰囲気を用いることにより、各樹脂粒子１０３を炭化させることなく、確実に熱分解することができるので、被膜１２中に炭化物が残存するのを抑制することができる。
【００３５】
［４−２］各樹脂粒子１０３を溶媒に溶解する場合、各樹脂粒子１０３を溶解可能な溶媒に被膜１２を浸漬するか、または、被膜１２に対して溶媒を噴霧する。これにより、被膜１２中の各樹脂粒子１０３が溶媒中に溶け出し、被膜１２中から効率よく除去することができる。
各樹脂粒子１０３を溶解する溶媒としては、各樹脂粒子１０３の構成材料に応じて適宜選択されるが、一般的には、アンモニア、水、過酸化水素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソブタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。
【００３６】
このうち、例えば、各樹脂粒子１０３がポリスチレンラテックス製の粒子である場合、これを溶解する溶媒にはトルエン等が好ましく用いられる。
以上のような［４−１］または［４−２］により、被膜１２中の各樹脂粒子１０３が除去される。その結果、基材２０と、基材２０の上面２１上に設けられた多孔質膜１３とを有する構造体（本発明の構造体）１が得られる。
【００３７】
このような構造体１が有する多孔質膜１３は、複数の第１の金属粒子１０１および複数の第２の金属粒子１０２が連なることにより構築された三次元ネットワークを有しており、また、この三次元ネットワーク中には、多数の空孔１０５を内包している。
このような構造の多孔質膜１３は、可塑性を有するものとなるため、所定以上の圧力で多孔質膜１３を加圧すると、三次元ネットワークが破壊されて圧縮される。このため、例えば、多孔質膜１３の一部の領域を厚さ方向に加圧した場合、加圧した領域（加圧領域）と加圧していない領域（非加圧領域）とで多孔質膜１３に密度差が生じることとなる。この密度差は、多孔質膜１３の加圧領域と非加圧領域との間の物理的特性または化学的特性の差異に反映される。
【００３８】
すなわち、構造体１が有する多孔質膜１３は、一部の領域を単に加圧して圧縮することのみで、加圧領域と非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を形成することができる。
ここで、加圧領域と非加圧領域との間で差異が生じる物理的特性または化学的特性としては、例えば、エッチング速度（被エッチング速度）、熱伝導性（熱伝達性）、導電性、空孔率、比表面積等が挙げられる。
【００３９】
これらを具体的に説明すると、一部の領域を加圧した後の多孔質膜１３にエッチングを施した場合、非加圧領域におけるエッチング速度（エッチングレート）は、加圧領域におけるエッチング速度よりも大きくなる。このため、加圧後の多孔質膜１３を所定時間エッチングすることにより、非加圧領域を選択的に除去し、加圧領域を残存させることができる。すなわち、加圧領域を単に選択的に加圧することのみで、多孔質膜１３を所望の形状に簡単にパターニングすることができる。
【００４０】
また、一部の領域を加圧した後の多孔質膜１３では、加圧領域の熱伝導性（熱伝達性）が非加圧領域に比べて大きくなる。このため、例えば、基材２０の一部に存在する熱源に対応して加圧領域を設定することにより、熱源からの熱を効率よく多孔質膜１３側に移動させることができ、熱源の放熱を速やかに行うことができる。一方、非加圧領域の比表面積は加圧領域に比べて大きくなるため、非加圧領域は放熱性に優れている。このため、多孔質膜１３側に移動した熱は、非加圧領域から効率よく排熱されることとなる。すなわち、非加圧領域は、放熱性に優れたヒートシンク（放熱体）として機能することができる。
【００４１】
さらに、加圧領域は、非加圧領域に比べて導電性が高くなる。このため、加圧領域を介して基材２０に効率よく通電することができる。また、非加圧領域の導電性は、加圧領域に比べて低いため、この非加圧領域は抵抗素子や比表面積の大きな電極（例えば、色素増感太陽電池の電極、二次電池の電極、バイオセンサの電極等）として利用し、この電極に接続する配線として加圧領域を利用することができる。
【００４２】
また、このような多孔質膜１３は、前述したような金属粒子（第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２）や樹脂粒子１０３が前述した自己組織化作用に基づいて規則正しく配列して構築されたものであるため、各金属粒子１０１、１０２は、それぞれ各樹脂粒子１０３に隣接し易くなる。このため、この各樹脂粒子１０３が除去されてなる多孔質膜１３では、各金属粒子１０１、１０２は、空孔１０５に露出する確率が高くなる。このような多孔質膜１３は、比表面積が特に高くなり、前述した放熱性が高くなるとともに、エッチング速度が特に速くなる。このため、加圧領域と非加圧領域との間の、前述したエッチング速度や放熱性の差異が特に顕著なものとなる。
【００４３】
また、自己組織化作用によれば、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３とが、比重の差があっても均一に分散する。このため、多孔質膜１３は、均質なものとなり、前述したような特性の差異も均一に発現する。
また、多孔質膜１３中の各樹脂粒子１０３の平均粒径は、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径より大きいのが好ましい。これにより、多孔質膜１３中には、各金属粒子１０１、１０２の粒径に比べて大きな径の空孔１０５が形成される。その結果、多孔質膜１３は、特に可塑性に富んだものとなるため、前述したような加圧領域と非加圧領域との間に生じる物理的特性または化学的特性の差異がより顕著なものとなる。また、加圧領域と非加圧領域との境界がより明瞭となる。
【００４４】
なお、この場合、各樹脂粒子１０３の平均粒径は、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径の１．２〜２０倍程度であるのが好ましく、２〜１０倍程度であるのがより好ましい。各樹脂粒子１０３の平均粒径を前記範囲内とすることにより、前出した加圧領域と非加圧領域との間の物理的特性または化学的特性の差異がさらに顕著なものとなる。
また、各金属粒子１０１、１０２の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５０ｎｍ〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。各金属粒子１０１、１０２の平均粒径を前記範囲内とすることにより、多孔質膜１３の可塑性をさらに高めることができる。
【００４５】
なお、このような多孔質膜１３の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍ程度であるのが好ましく、３〜３０００μｍ程度であるのがより好ましい。多孔質膜１３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、加圧領域と非加圧領域との境界がさらに明瞭になり、これらの領域の間の物理的特性または化学的特性の差異が特に顕著になる。
また、本工程において、各樹脂粒子１０３の全てを除去するのではなく、樹脂成分の一部を残すようにしてもよい。これにより、残存した樹脂成分は、各金属粒子１０１、１０２同士の間を接着するバインダとして機能する。このため、多孔質膜１３の機械的特性が向上し、多孔質膜１３の保形性を高めることができる。
【００４６】
＜パターニング方法および接合方法＞
以下、このような構造体１（本発明の構造体）を用いて、多孔質膜１３をパターニングする方法（本発明のパターニング方法）および構造体１を他の被着体３０と接合する接合方法（本発明の接合方法）について説明する。
図３および図４は、本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）、図５は、本発明の接合方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図３ないし図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４７】
多孔質膜１３のパターニング方法は、［５］構造体１を用意する第１の工程と、［６］多孔質膜１３の一部の領域（加圧領域１３１）を加圧する第２の工程と、［７］多孔質膜１３に対してエッチング処理を施すことにより、多孔質膜１３をパターニングする第３の工程とを有する。
また、パターニングされた多孔質膜１３を備える構造体１を他の被着体３０と接合する接合方法は、［８］他の被着体３０を用意する第４の工程（準備工程）と、［９］多孔質膜１３と他の被着体３０とが密着するように、構造体１と他の被着体３０とを重ね合わせ、仮接合体５０を得る第５の工程（積層工程）と、［１０］仮接合体５０中の第２の金属粒子１０２を溶融し、構造体１と他の被着体３０とを加圧領域１３１において部分的に接合（ろう接）するとともに、これらの間を導通する第６の工程（溶融工程）とを有する。
【００４８】
以下、これらの各工程について順次説明する。
≪パターニング方法≫
［５］まず、基材２０とその上面２１上に成膜された多孔質膜１３とを有する構造体１（本発明の構造体）を用意する（第１の工程）。
［６］次に、多孔質膜１３の一部の領域（加圧領域１３１）を加圧する（第２の工程）。
【００４９】
多孔質膜１３の加圧領域１３１を図３（ａ）に示すように加圧すると、加圧領域１３１は図３（ｂ）に示すように圧縮される。その結果、多孔質膜１３の加圧領域１３１は緻密化される。一方、多孔質膜１３の加圧領域１３１以外の領域（非加圧領域１３２）は、加圧領域１３１に比べて相対的に疎になる。すなわち、このような加圧工程を経ることにより、多孔質膜１３の加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で疎密差を設けることができる（図３（ｃ）参照）。この疎密差は、後述するエッチング工程において、エッチング速度の差に反映されることになる。
【００５０】
加圧領域１３１を加圧する方法としては、特に限定されないが、図３（ａ）に示すように圧子４０を用いて押圧する方法が好ましい。このような方法によれば、特殊な設備や複雑なプロセスを経ることなく、加圧領域１３１のみを簡単に加圧することができる。
また、圧子４０の押圧面４１は、加圧領域１３１に対応する形状であるのが好ましい。これにより、加圧領域１３１全体において、多孔質膜１３を均一な圧力で加圧することができる。その結果、加圧領域１３１における疎密ムラを抑制することができる。
【００５１】
また、図３（ａ）では、圧子４０の押圧面４１の面積と加圧領域１３１の面積とは同程度であるが、圧子４０の押圧面４１は加圧領域１３１より小さくてもよい。この場合、圧子４０を加圧領域１３１に押圧しつつ加圧領域１３１全体を走査するようにすれば、加圧領域１３１がいかなる形状であっても、１種類の圧子４０で対応することができるので、加圧処理をより簡単に行うことができる。また、圧子４０の汎用性を高めることができる。
【００５２】
このような圧子４０としては、基材２０よりも高硬度のものが好ましい。このような圧子４０であれば、加圧処理によって圧子４０自体が変形してしまうのを防止することができ、加圧領域１３１を確実に加圧して緻密化することができる。また、圧子４０が研削され、研削物が異物として構造体１上に残存するのを防止することができる。
圧子４０の構成材料は、基材２０の構成材料に応じて適宜選択されるが、例えば、ダイヤモンド、サファイア、水晶等の結晶性材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス材料、超硬合金、タングステン合金、モリブデン合金等の金属材料等が挙げられる。このうち、ダイヤモンドまたは超硬合金で構成された圧子４０を用いるのが好ましい。ダイヤモンドは、最も高硬度な材料であるため、基材２０の構成材料によらず、圧子４０が変形するのを確実に防止することを可能にする。また、超硬合金は、粉末冶金技術を用いて所望の形状の圧子４０を得ることを可能にする。このため、ある程度広くてかつ平滑性の高い押圧面４１を有する圧子４０を得ることができ、この圧子４０を用いることで、加圧領域１３１を効率よく均一に加圧することができる。その結果、加圧領域１３１における疎密差を抑制することができる。
【００５３】
なお、加圧領域１３１を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａ程度であるのが好ましく、２０〜２００ＭＰａ程度であるのがより好ましい。圧力を前記範囲内とすることにより、圧子４０が多孔質膜１３や基材２０を損傷するのを防止しつつ、多孔質膜１３を加圧して十分に緻密化することができる。
また、多孔質膜１３は、多数の空孔１０５を含んでいるため、優れた可塑性を有している。このため、加圧に伴って容易に圧縮されるが、この際の圧縮率は、５〜７０％程度であるのが好ましく、１０〜５０％程度であるのがより好ましい。多孔質膜１３の圧縮率が前記範囲内であれば、多孔質膜１３の加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で十分な疎密差が得られるため、この疎密差が反映される加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間で、十分なエッチング速度差が得られることとなる。これにより、輪郭がより明瞭なエッチング加工が可能になる。
【００５４】
［７］次に、図４（ｄ）に示すように、多孔質膜１３に対してエッチング処理を施すことにより、多孔質膜１３をパターニングする（第３の工程）。
このようにして多孔質膜１３の部分ごとに疎密差が形成されると、この疎密差に基づいて、加圧領域１３１と非加圧領域１３２との間でエッチング速度（エッチングレート）に差が生じる。これにより、図４（ｅ）に示すように、非加圧領域１３２が選択的にエッチングされる一方、加圧領域１３１がほとんどエッチングされない。その結果、一定時間経過すると、非加圧領域１３２のみが除去され、図４（ｆ）に示すように加圧領域１３１のみが、緻密な金属膜１４として残存する。このようにして多孔質膜１３をパターニングすることができる。
【００５５】
なお、多孔質膜１３の疎密差がエッチング速度差に反映されるメカニズムとしては、以下のようなものが考えられる。
多孔質膜１３の加圧領域１３１は、図４（ｄ）に示すように、各金属粒子１０１、１０２同士が密着しているため、エッチング液やエッチングガスに曝され難く、エッチングの起点となるサイトが少ないことからエッチング速度が小さいと考えられる。一方、非加圧領域１３２は、各金属粒子１０１、１０２が空孔１０５に隣接しているため、空孔１０５を介して各金属粒子１０１、１０２がエッチング液やエッチングガスに曝され易く、エッチング速度が大きいと考えられる。
【００５６】
以上のようなメカニズムにより、多孔質膜１３に生じさせた疎密差を、エッチング速度の際に反映させることができる。これにより、多孔質膜１３を、単に加圧領域１３１を選択的に加圧するのみで容易にパターニングすることができ、所望の形状の多孔質膜１３を効率よく安価に形成することができる。
また、本発明によれば、従来のように、パターニングに際してレジスト膜を形成する必要がなく、それに伴うレジスト材料の供給、乾燥、ベーク処理、露光、現像、洗浄、乾燥等の複数の工程が必要なくなるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００５７】
また、特に、構造体１（本発明の構造体）では、各空孔１０５を覆うように各金属粒子１０１、１０２が規則正しく配列しているため、多孔質膜１３全体における各空孔１０５の分布や各金属粒子１０１、１０２の分布が一様になり易い。このため、非加圧領域１３２におけるエッチング速度が均一になり、エッチング量のバラツキを抑制することができる。
【００５８】
このような多孔質膜１３に対するエッチング処理は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行われる。これらの方法によれば、多孔質膜１３を確実にエッチングすることができる。さらにドライエッチング法によれば、寸法精度の高いパターニングを行うことができる。一方、ウェットエッチング法によれば、ドライエッチングのように真空雰囲気を用意する必要がないので、多孔質膜１３に対して簡単にエッチング処理を施すことができる。
【００５９】
このうち、ドライエッチング法は、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカル等の活性種により、被処理物をエッチングする方法である。
具体的には、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチング等が挙げられるが、特にイオンビームエッチング等の物理エッチングが好ましく用いられる。物理エッチングによれば、多孔質膜１３中の各金属粒子１０１、１０２の構成材料によらず、多孔質膜１３をエッチングすることが可能である。
【００６０】
一方、ウェットエッチング法は、被処理物を腐食溶解する性質を有する薬液（エッチング液）を用いて被処理物をエッチングする方法である。
用いるエッチング液は、多孔質膜１３中の各金属粒子１０１、１０２の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、第１の金属粒子１０１および第２の金属粒子１０２のいずれかが銅を主成分とする場合、塩化第二鉄、塩化第二銅のような酸性エッチング液等が挙げられる。このようなエッチング液は、銅に対するエッチング特性が高いので、多孔質膜１３の非加圧領域１３２を速やかにエッチングすることができる。
【００６１】
≪接合方法≫
［８］まず、多孔質膜１３をパターニングされて得られた金属膜１４を介して基材２０との接合に供される他の被着体３０を用意する（第４の工程）。
被着体３０の構成材料は、前述した基材２０の構成材料と同様とされるが、後述する工程において、第２の金属粒子１０２を溶融する際に、十分な耐熱性を有するものとされる。なお、基材２０の構成材料も同様に十分な耐熱性を有するものとされる。
【００６２】
ここで、金属膜１４は、多孔質膜１３をパターニングして得られたものであるが、この多孔質膜１３は、前述したように、各金属粒子１０１、１０２および各樹脂粒子１０３による自己組織化作用を利用して得たものである。このような自己組織化作用によれば、第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２との間、および、各金属粒子１０１、１０２と各樹脂粒子１０３との間に、それぞれ比重の差があっても均一に分散することができる。このため、均質な多孔質膜１３および金属膜１４を得ることができる。
【００６３】
また、基材２０の多孔質膜１３が形成される面や、接合される際に多孔質膜１３に接する被着体３０の面には、あらかじめ第２の金属粒子１０２の溶融物との親和性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、第２の金属粒子１０２の溶融物が基材２０や被着体３０の表面に対して高度に密着し、最終的に基材２０と被着体３０とを強固に接合することができる。
このような表面処理としては、例えば、基材２０や被着体３０がガラス材料やセラミックス材料のように、金属材料との親和性が低い材料で構成されている場合には、基材２０や被着体３０の表面にめっき処理、メタライズ処理、蒸着処理、溶射処理等の表面改質処理が挙げられる。
【００６４】
［９］次に、図５（ａ）に示すように、金属膜１４と他の被着体３０とが密着するように、構造体１と他の被着体３０とを重ね合わせる。これにより、図５（ｂ）に示す仮接合体５０を得る（第５の工程）。
［１０］次に、図５（ｃ）に示すように、仮接合体５０中の金属膜１４を加熱する。これにより、第２の金属粒子１０２が溶融し、溶融物が基材２０と他の被着体３０との間に広がり、その後固化することによって、図５（ｄ）に示すように、基材２０と他の被着体３０とが接合される（第６の工程）。その結果、基材２０と他の被着体３０との間が第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’により充填される。また、この溶融物１０２’中には第１の金属粒子１０１が分散した状態となる。すなわち、基材２０と被着体３０とは、第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’中に第１の金属粒子１０１が分散してなる「ろう材１５」により接合される。これにより、接合体５が得られる。
【００６５】
ここで、第２の金属粒子１０２は、第１の金属粒子１０１よりも低融点の材料で構成されている。すなわち、第２の金属粒子１０２を構成する第２の金属材料は、第１の金属粒子１０１を構成する第１の金属材料より融点が低いものである。
このような融点の異なる材料で構成された複数種の金属粒子１０１、１０２を含んでいることにより、金属膜１４は、接合膜として用いたときに、接合強度および導電性に優れたものとなる。すなわち、このような融点の異なる複数種の金属粒子１０１、１０２を含んだ金属膜１４は、第２の金属粒子１０２の融点以上でかつ第１の金属粒子１０１の融点未満の温度で加熱されると、第２の金属粒子１０２のみが溶融し、溶融した第２の金属粒子１０２は、接合に供される基材２０と他の被着体３０との間の隙間に流れ込んで「ろう材１５」となる。その結果、基材２０と他の被着体３０との間の密着性が高くなり、また溶融せずに残存する第１の金属粒子１０１が補強材として機能し、ろう材１５自体の機械的特性が高くなるため、結果として基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。特に、金属膜１４は、前述したように第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２とが均一に分散しているため、ろう材１５中において、補強材となる第１の金属粒子１０１が均一に存在し、機械的特性のバラツキを抑制することができる。
【００６６】
また、第１の金属粒子１０１の構成材料として高導電性の材料を選択することにより、ろう材１５の導電性を高めることができる。
また、各金属粒子１０１、１０２は、平均粒径が前述したような範囲にある場合、粒径が十分に小さいので表面エネルギーが支配的となり、融点の降下作用が顕著になる。その結果、第２の金属粒子１０２の融点を下げることができ、溶融作業を容易にするとともに、溶融作業時の基材２０や被着体３０への熱影響を抑制することができる。
ここで、第１の金属材料と第２の金属材料との好ましい組み合わせの一例として、銅とインジウムが挙げられる。
銅は、融点が約１０８３℃と比較的高温であるが、導電性および熱伝導性に優れているため、第１の金属材料として好適である。
【００６７】
一方、インジウムは、融点が約１５７℃と低温であるため、溶融作業時に基材２０や被着体３０に対する熱影響を抑制することができる。このため、基材２０や被着体３０の構成材料の選択の幅を広げることができ、第２の金属材料として好適である。また、インジウムは銅よりもイオン化エネルギーが小さいため、比較的酸化され易い。このため、仮に銅粒子（第１の金属粒子１０１）が酸化していたとしても、インジウムが酸化銅を還元する還元剤として作用し、その結果、銅粒子の導電性および熱伝導性を高めることができる。なお、上記の理由から、第１の金属材料および第２の金属材料を選択する際には、第２の金属材料として、第１の金属材料よりもイオン化エネルギーが小さいものから適宜選択されるのが好ましい。
【００６８】
また、銅とインジウムは、比較的広い比率で固溶体を形成し易いので、ろう材１５中において第１の金属粒子１０１と第２の金属粒子１０２の溶融物１０２’との親和性が高くなる。これにより、第１の金属粒子１０１と溶融物１０２’とが相互に拡散し、ろう材１５全体の機械的特性が高くなるとともに、導電性および熱伝導性の向上を図ることができる。
【００６９】
さらに、第１の金属材料と第２の金属材料との組み合わせとして銅とインジウムを用いることにより、基材２０や被着体３０のろう材１５に接する面が酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の酸化インジウムを含む材料で構成されている場合には、基材２０や被着体３０に対するろう材１５の濡れ性が向上し、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。また、この他の組み合わせとしては、第１の金属材料として、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル等が、第２の金属材料として、スズ、アンチモン等が好ましく用いられ、これらのうちから適宜選択して組み合わされる。
【００７０】
なお、ＩＴＯ等は、透明導電膜として多用されていることから、本発明の接合方法は、このような透明導電膜と被着体とを導通させつつ接合する場合に特に有用である。
また、仮接合体５０中の第２の金属粒子１０２を溶融する方法としては、例えば、電気炉等の加熱炉を用いて加熱する方法、超音波を照射する方法、ホットプレス法、レーザ光を照射する方法等が挙げられる。
【００７１】
このうち、仮接合体５０を加熱する方法によれば、金属膜１４全体で第２の金属粒子１０２をムラなく溶融することができ、金属膜１４全体が均質なものとなる。これにより、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。
この場合、加熱温度は、第２の金属材料の融点以上で、第１の金属材料の融点未満であればよいが、第２の金属材料の融点をＴｍ［℃］としたとき、Ｔｍ以上、Ｔｍ＋１００以下であるのが好ましい。
【００７２】
また、超音波を照射する方法によれば、第２の金属材料が通常の加熱方法では接合し難い金属材料である場合でも、確実に溶融し、基材２０と被着体３０との接合強度を高めることができる。また、基材２０や被着体３０の表面が酸化膜で覆われている場合でも、フラックス等を用いることなく酸化膜を除去することができるので、強固な接合が可能である。
【００７３】
以上のような接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いられる。
この接合に供される部材としては、例えば、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
また、本発明の接合方法によれば、特に、配線パターンが形成された基材同士を接合するとともに、配線パターン間を電気的に接続することができる。
【００７４】
図６は、配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
図６に示す第１の配線基板６０は、絶縁性基板６１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜６２ａとにより構成されている。一方、図６に示す第２の配線基板７０は、絶縁性基板７１と、その表面上の一部に設けられた２つの導電膜７２ａとにより構成されている。
【００７５】
また、２つの導電膜６２ａおよび２つの導電膜７２ａはそれぞれが帯状をなしており、これらがストライプ状に配設されていることにより第１の配線パターン６２および第２の配線パターン７２が構成されている。なお、２つの導電膜６２ａおよび２つの導電膜７２ａは互いに離間して設けられており、互いに絶縁されている。
また、これらの第１の配線パターン６２および第２の配線パターン７２は、その寸法およびピッチがほぼ同じであり、各導電膜６２ａとその各々に対応する各導電膜７２ａとが、互いに対向するようになっている。
そして、第１の配線基板６０と第２の配線基板７０とを、本発明の接合方法により接合する。これにより、第１の配線基板６０と第２の配線基板７０とが接合されるとともに、第１の配線パターン６２と第２の配線パターン７２とが電気的に接続される。
【００７６】
以上のように、本発明の接合方法は、特に、各種半導体装置や電子部品の回路基板への実装、回路基板同士や配線同士の接続等に好適である。これにより、高密度での実装や接続が簡単に実現することができる。
以上、本発明の構造体、パターニング方法および接合方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明のパターニング方法および接合方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図２】本発明の構造体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図３】本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図４】本発明のパターニング方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図５】本発明の接合方法の実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【図６】配線基板同士の接続に本発明の接合方法を適用した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１……構造体 ５……接合体 １０……液状材料 １０１……第１の金属粒子 １０２……第２の金属粒子 １０２’……第２の金属粒子の溶融物 １０３……樹脂粒子 １０４……分散媒 １０５……空孔 １１……液状被膜 １２……被膜 １３……多孔質膜 １３１……加圧領域 １３２……非加圧領域 １４……金属膜 １５……ろう材 ２０……基材 ２１……上面 ３０……被着体 ４０……圧子 ４１……押圧面 ５０……仮接合体 ６０……第１の配線基板 ６１……絶縁性基板 ６２……第１の配線パターン ６２ａ……導電膜 ７０……第２の配線基板 ７１……絶縁性基板 ７２……第２の配線パターン ７２ａ……導電膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材上に設けられ、複数の金属粒子が複数の空孔を囲うように三次元的に配列してなる多孔質膜とを有し、
前記多孔質膜は、前記複数の金属粒子および複数の樹脂粒子が分散媒に分散してなる液状材料を、前記基材上に供給することにより、前記各樹脂粒子が核となり、その周りに各金属粒子が存在する状態から、前記各樹脂粒子を除去することにより前記空孔を形成して得られた前記複数の金属粒子の三次元集合体であり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰すことにより、加圧された加圧領域と加圧されていない非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものであることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記各金属粒子は、前記三次元集合体を構築する際に、前記自己組織化作用により、前記各樹脂粒子を核として配列する請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記各樹脂粒子の平均粒径は、前記各金属粒子の平均粒径の１．２〜２０倍である請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４】
前記各金属粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記各樹脂粒子の除去は、前記各樹脂粒子を熱分解する方法および前記各樹脂粒子を溶媒で溶解する方法の少なくとも一方により行う請求項１ないし４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記各樹脂粒子は、合成樹脂ラテックスで構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
前記多孔質膜を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａである請求項１ないし６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
前記多孔質膜は、加圧により前記空孔を押し潰す際の圧縮率は、５〜７０％である請求項１ないし７のいずれかに記載の構造体。
【請求項９】
前記多孔質膜の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の構造体。
【請求項１０】
前記各金属粒子は、その表面の一部が、隣接する前記空孔に露出している請求項１ないし９のいずれかに記載の構造体。
【請求項１１】
前記物理的特性または化学的特性の差異は、導電性であり、
前記加圧領域は、前記非加圧領域に比べて導電性が高くなる請求項１ないし１０のいずれかに記載の構造体。
【請求項１２】
前記物理的特性または化学的特性の差異は、エッチングする際のエッチング速度であり、
前記多孔質膜は、前記非加圧領域におけるエッチング速度が、前記加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去し、これによりパターニング可能なものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の構造体。
【請求項１３】
前記複数の金属粒子は、第１の金属材料で構成された第１の金属粒子と、前記第１の金属材料より融点が低い第２の金属材料で構成された第２の金属粒子とを含んでおり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰した後、前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記加圧領域に他の被着体との接着性が発現するとともに、前記加圧領域の導電性が前記非加圧領域より高くなるものである請求項１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記第２の金属材料は、前記第１の金属材料よりイオン化エネルギーが小さい請求項１３に記載の構造体。
【請求項１５】
前記第１の金属材料は、銅であり、前記第２の金属材料は、インジウムである請求項１３または１４に記載の構造体。
【請求項１６】
請求項１２に記載の構造体を用意する第１の工程と、
前記多孔質膜の一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰す第２の工程と、
前記多孔質膜に対してエッチング処理を施すことにより、前記非加圧領域を選択的に除去し、前記多孔質膜をパターニングする第３の工程とを有することを特徴とするパターニング方法。
【請求項１７】
請求項１３ないし１５のいずれかに記載の構造体と、該構造体との接合に供される前記他の被着体とを用意する準備工程と、
前記多孔質膜と前記他の被着体とが密着するように、前記構造体と前記他の被着体とを重ね合わせ、仮接合体を得る積層工程と、
前記仮接合体中の前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記構造体と前記他の被着体とを前記加圧領域において部分的に接合するとともに、これらの間を導通する溶融工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項１８】
前記第２の金属粒子を溶融する方法は、前記多孔質膜を前記第２の金属材料の融点以上の温度で加熱する方法、または、前記多孔質膜に超音波を照射する方法である請求項１７に記載の接合方法。
【請求項１】
基材と、該基材上に設けられ、複数の金属粒子が複数の空孔を囲うように三次元的に配列してなる多孔質膜とを有し、
前記多孔質膜は、前記複数の金属粒子および複数の樹脂粒子が分散媒に分散してなる液状材料を、前記基材上に供給することにより、前記各樹脂粒子が核となり、その周りに各金属粒子が存在する状態から、前記各樹脂粒子を除去することにより前記空孔を形成して得られた前記複数の金属粒子の三次元集合体であり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰すことにより、加圧された加圧領域と加圧されていない非加圧領域との間で、物理的特性または化学的特性の差異を発現するものであることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記各金属粒子は、前記三次元集合体を構築する際に、前記自己組織化作用により、前記各樹脂粒子を核として配列する請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記各樹脂粒子の平均粒径は、前記各金属粒子の平均粒径の１．２〜２０倍である請求項１または２に記載の構造体。
【請求項４】
前記各金属粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜２００μｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記各樹脂粒子の除去は、前記各樹脂粒子を熱分解する方法および前記各樹脂粒子を溶媒で溶解する方法の少なくとも一方により行う請求項１ないし４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記各樹脂粒子は、合成樹脂ラテックスで構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
前記多孔質膜を加圧する際の圧力は、１０〜２５０ＭＰａである請求項１ないし６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
前記多孔質膜は、加圧により前記空孔を押し潰す際の圧縮率は、５〜７０％である請求項１ないし７のいずれかに記載の構造体。
【請求項９】
前記多孔質膜の加圧前の平均厚さは、１〜５０００μｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の構造体。
【請求項１０】
前記各金属粒子は、その表面の一部が、隣接する前記空孔に露出している請求項１ないし９のいずれかに記載の構造体。
【請求項１１】
前記物理的特性または化学的特性の差異は、導電性であり、
前記加圧領域は、前記非加圧領域に比べて導電性が高くなる請求項１ないし１０のいずれかに記載の構造体。
【請求項１２】
前記物理的特性または化学的特性の差異は、エッチングする際のエッチング速度であり、
前記多孔質膜は、前記非加圧領域におけるエッチング速度が、前記加圧領域におけるエッチング速度よりも速いことを利用して、前記非加圧領域を選択的に除去し、これによりパターニング可能なものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の構造体。
【請求項１３】
前記複数の金属粒子は、第１の金属材料で構成された第１の金属粒子と、前記第１の金属材料より融点が低い第２の金属材料で構成された第２の金属粒子とを含んでおり、
前記多孔質膜は、一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰した後、前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記加圧領域に他の被着体との接着性が発現するとともに、前記加圧領域の導電性が前記非加圧領域より高くなるものである請求項１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記第２の金属材料は、前記第１の金属材料よりイオン化エネルギーが小さい請求項１３に記載の構造体。
【請求項１５】
前記第１の金属材料は、銅であり、前記第２の金属材料は、インジウムである請求項１３または１４に記載の構造体。
【請求項１６】
請求項１２に記載の構造体を用意する第１の工程と、
前記多孔質膜の一部の領域を加圧して前記空孔を押し潰す第２の工程と、
前記多孔質膜に対してエッチング処理を施すことにより、前記非加圧領域を選択的に除去し、前記多孔質膜をパターニングする第３の工程とを有することを特徴とするパターニング方法。
【請求項１７】
請求項１３ないし１５のいずれかに記載の構造体と、該構造体との接合に供される前記他の被着体とを用意する準備工程と、
前記多孔質膜と前記他の被着体とが密着するように、前記構造体と前記他の被着体とを重ね合わせ、仮接合体を得る積層工程と、
前記仮接合体中の前記第２の金属粒子を溶融し、これにより前記構造体と前記他の被着体とを前記加圧領域において部分的に接合するとともに、これらの間を導通する溶融工程とを有することを特徴とする接合方法。
【請求項１８】
前記第２の金属粒子を溶融する方法は、前記多孔質膜を前記第２の金属材料の融点以上の温度で加熱する方法、または、前記多孔質膜に超音波を照射する方法である請求項１７に記載の接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３７０３（Ｐ２０１０−１３７０３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５０２０（Ｐ２００８−１７５０２０）
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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