(57)【要約】【課題】被接合材の熱影響が極めて小さく超平滑な接合面や超真空の接合雰囲気を必用としない安価な金属部材の接合方法を提供する。【解決手段】金属表面を有する第一の部材と金属表面を有する第二の部材とを、前記のそれぞれの部材の前記の金属表面の一部または全部をそれぞれの部材の被接合面として、接合させる方法であって、  前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させる工程（イ）と、  前記の工程（イ）において有機酸を接触させた金属表面に、アミンを接触させる工程（ロ）と、  前記の工程（ロ）においてアミンを接触させた金属表面を有する、前記の第一の部材と第二の部材とを、それぞれのアミンを接触させた金属表面同士が接するように重ね合わせ、加熱および押圧して、前記の第一の部材と第二の部材とを接合させる工程（ハ）とを含んでなることを特徴とする、接合方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属表面を有する第一の部材と金属表面を有する第二の部材とを、前記のそれぞれの部材の前記の金属表面の一部または全部をそれぞれの部材の被接合面として、接合させる方法であって、
前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させる工程（イ）と、
前記の工程（イ）において有機酸を接触させた金属表面に、アミンを接触させる工程（ロ）と、
前記の工程（ロ）においてアミンを接触させた金属表面を有する、前記の第一の部材と第二の部材とを、それぞれのアミンを接触させた金属表面同士が接するように重ね合わせ、加熱および押圧して、前記の第一の部材と第二の部材とを接合させる工程（ハ）とを含んでなることを特徴とする、接合方法。
【請求項２】
前記の工程（イ）が、前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させることによって、前記の金属表面から金属酸化膜を除去するとともに、この金属酸化膜が除去された後の金属材料の表面に、この金属材料と前記の有機酸との反応物を形成させる工程である、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記の工程（ロ）が、前記の工程（イ）で形成された前記の金属材料と有機酸との反応物に、アミンを反応させて、前記の第一の部材および第二の部材の被接合面となる金属表面に、金属材料と有機酸とアミンとの反応物よりなる被覆層を形成する工程である、請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記の有機酸が、炭素数１〜６のものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記のアミンが、炭素数０〜９のものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項６】
前記の工程（ハ）における加熱を、最高温度１５０℃以下で行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項７】
前記の工程（ハ）における加熱および押圧を、大気中の酸素分圧よりも低い低酸素雰囲気中で行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項８】
前記の工程（ハ）における加熱および押圧を、摩擦摺動を加えながら行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、部材の接合は、溶接や固相拡散接合といった接合材を用いない接合と、ろう接やはんだ接合といった接合材を用いる接合とに分類することができる。
【０００３】
前者の接合材を用いない接合は、加熱によって接合面の原子拡散を促進させることで接合を確立するものと捉えることができ、一方、後者の接合材を用いる接合は、ろう材やはんだ材といった被接合物よりも融点が低いインサート材を被接合物の間に挟み込み、インサート材を融解して接合面を濡らし、その後に固化させることによって接合を確立するものと捉えることができる。
【０００４】
これらの従来の接合方法では、接合材の有無の違いがあるものの、接合部ないしこの接合部近傍あるいは被接合物全体を１５０℃を超えるような高温に加熱する必要があることから、接合体が変質したり、機械的強度等が劣化する場合があった。
【０００５】
また、接合される被接合物が異なる材料からなる場合や、同じ材料からなるときであっても形状や大きさ、厚さなどが異なる場合は、両被接合物の線膨張係数の差に起因して生じる熱応力などにより、被接合部材内部ないし接合界面等に残留応力が誘起されてしまい、材料の寿命著しく低下することがある。
【０００６】
このようなことから、被接合部材の接合に際しては、被接合部材の劣化や変質、接合強度等の低下をもたらさないように、低温で接合を行う接合方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２３７９２号公報
【特許文献２】特開２００４−３４２８５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２００９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属や半導体、セラミックスといった無機材料を接合する接合法が研究されている。通常、大気雰囲気中に置かれた金属部材の表面には酸化皮膜が形成されている。また、金属部材の表面は、原子レベルで見ると大きな凹凸形状を有するものと捉えることができる。
【０００９】
このようなことから、金属部材を接合しようとする場合、従来の接合法では、金属原子同士を原子間力の働く距離まで接近させるために、数ナノレベルの超精密加工を必要としたり、超真空環境での接合作業が必要であった。なお、半導体やセラミックスといった無機材料では、接合面をメタライズすることで、金属部材と同様な方法で接合することが可能である。
【００１０】
以上のことから、従来の低温接合は、加工装置や加工工程の特殊性から高コストとなることが避けられず、汎用性が乏しいものとなっていた。このようなことから、従来の接合法は、現状ではＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）や一部の光学デバイスといった高付加価値製品への適用にとどまっていた。
【００１１】
従って、本発明が解決しようとする課題は、特殊な装置や作業等を必要とせずに、比較的低温でかつ大気雰囲気中でも接合でき、被接合部材の機械的強度や耐久性の低下をもたらさない接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述したような状況に鑑み、本発明者らは、上記の要求を満たすことができる接合方法を見出すにいたった。
【００１３】
したがって、本発明の実施形態による接合方法は、
金属表面を有する第一の部材と金属表面を有する第二の部材とを、前記のそれぞれの部材の前記の金属表面の一部または全部をそれぞれの部材の被接合面として、接合させる方法であって、
前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させる工程（イ）と、
前記の工程（イ）において有機酸を接触させた金属表面に、アミンを接触させる工程（ロ）と、
前記の工程（ロ）においてアミンを接触させた金属表面を有する、前記の第一の部材と第二の部材とを、それぞれのアミンを接触させた金属表面同士が接するように重ね合わせ、加熱および押圧して、前記の第一の部材と第二の部材とを接合させる工程（ハ）とを含んでなること、を特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による接合方法における、好ましい第一の部材（Ｘ）および好ましい第二の部材（Ｙ）を示す図。
【図２】本発明の実施形態による接合方法における、好ましい工程（イ）の概要を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
下記に示す実施形態は例示であって、従って、発明の範囲はこれら具体的に開示された範囲内に限定されない。
【００１６】
＜接合方法＞
以下、本発明の実施形態による接合方法のうち、特に好ましい具体例を、必要に応じて、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明の実施形態による接合方法は、金属表面を有する第一の部材と金属表面を有する第二の部材とを、前記のそれぞれの部材の前記の金属表面の一部または全部をそれぞれの部材の被接合面として、接合させる方法であって、
前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させる工程（イ）と、
前記の工程（イ）において有機酸を接触させた金属表面に、アミンを接触させる工程（ロ）と、
前記の工程（ロ）においてアミンを接触させた金属表面を有する、前記の第一の部材と第二の部材とを、それぞれのアミンを接触させた金属表面同士が接するように重ね合わせ、加熱および押圧して、前記の第一の部材と第二の部材とを接合させる工程（ハ）とを含んでなること、を特徴とする。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による接合方法において接合対象となる第一の部材（Ｘ）の断面（ならびに第二の部材（Ｙ）の断面）を示す図である。
【００１９】
この第一の部材（Ｘ）は、金属表面（ｍ）を有するものであって、この金属表面（ｍ）の少なくとも一部または全部は、この第一の部材と第二の部材とを接合させる際に、第一の部材（Ｘ）と第二の部材（Ｙ）との被接合面になるものである。
【００２０】
このような第一の部材（Ｘ）には、例えば、図１（ａ）に示されるような、部材全体が金属材料（Ｍ）からなるもの（即ち、部材の全表面が金属表面（ｍ）であるもの）、図１（ｂ）に示されるような、部材が非金属材料（ＮＭ）と金属材料（Ｍ）とからなっており、被接合面側に金属表面（ｍ）を有するもの、図１（ｃ）に示されるような、部材が非金属材料（ＮＭ）と金属材料（Ｍ）とからなっており、被接合面側に金属表面（ｍ）を有しかつ他の部分にも金属表面（ｍ）を有するもの、などが包含される。
【００２１】
ここで、上記の非金属材料（ＮＭ）としては、例えば無機材料、好ましくは半導体化合物、具体的にはＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を挙げることができる。また、上記の金属表面（ｍ）を形成する金属材料（Ｍ）としては、銅、銀、ニッケル、鉄、アルミニウム、錫、ならびに上記いずれかの金属種を含んでなる合金などを挙げることができる。この中では、特に銅、とりわけ、無酸素銅およびタフピッチ銅が好ましい。ここで、この金属材料（Ｍ）は、導電性、熱電導率が高く、常温で固体であって、数々の機械加工を施すことができるものであって、工程（イ）〜（ロ）を経ることによって形成される所定の被覆層の構成材料の一部になるものである。
【００２２】
第一の部材（Ｘ）の金属表面（ｍ）が、酸素（主として、大気中に存在する酸素）によって酸化される金属材料（Ｍ）からなる場合、第一の部材（Ｘ）の金属表面（ｍ）は、通常、金属酸化膜に覆われている。
【００２３】
一方、本発明の実施形態による接合方法において接合対象となる第二の部材（Ｙ）しては、第一の部材と同様の構成のものを用いることができる。したがって、このような第二の部材（Ｙ）には、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示されるような、第二の部材全体が金属材料（Ｍ）からなるもの、第二の部材の被接合面側に金属表面（ｍ）を有する非金属材料（ＮＭ）からなるもの、 第二の部材の被接合面側に金属表面（ｍ）を有しかつ他の部分にも金属表面（ｍ）を有する非金属材料（ＮＭ）からなるもの、などが包含される。
【００２４】
＜工程（イ）＞
本発明の実施形態による接合方法における工程（イ）は、前記の第一の部材および第二の部材の少なくとも被接合面となる金属表面に、有機酸を接触させる工程、である。
【００２５】
上延のように、この工程（イ）では、金属表面を有する第一の部材および金属表面を有する第二の部材の「少なくとも被接合面となる金属表面」に、有機酸を接触させることが行われる。したがって、この工程（イ）では、有機酸を、第一の部材および第二の部材の「被接合面となる金属表面」のみに接触させることができるし、有機酸を、この「被接合面となる金属表面」とともに第一の部材および（または）第二の部材の「他の表面」部にも接触させることができる。
【００２６】
前者のように、有機酸を、第一の部材および第二の部材の「被接合面となる金属表面」のみに接触させる場合には、有機酸ならびにアミン（詳細後記）の消費量が少ない点では好ましい。また、接触処理の容易性ならびに接触処理の効率性等を重視する場合には、第一の部材の全体あるいは第二の部材の全体を、有機酸中に浸漬するなどして、第一の部材や第二の部材に存在する全ての金属表面に対して有機酸を接触させることが好ましい。
【００２７】
本発明の実施形態による接合方法では、合目的的な任意の有機酸を用いることができる。具体的には、カルボン酸、スルホン酸、チオール、エノール、アルコール、フェノール、およびこれらの二種以上の混合物等を用いることができる。好ましくは炭素数１〜６の有機酸を用いることができる。このような有機酸は、特に沸点が本発明の実施形態による接合方法を実施する際に適した範囲内、好ましくは１５０℃以下であるものである。
【００２８】
本発明の実施形態による接合方法において特に好ましい有機酸は、カルボン酸である。カルボン酸としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸、環式カルボン酸、非環式カルボン酸、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のいずれに分類されるものも使用可能であるが、本発明の実施形態では、好ましくは非環式のモノカルボン酸、特に好ましくは非環式の飽和モノカルボン酸を用いることができる。非環式の飽和モノカルボン酸のなかでも、特に蟻酸、酢酸およびプロパン酸が好ましい。上記のような非環式の飽和モノカルボン酸を用いることによれば、副反応を起こすことなく、得られる反応物の形状のばらつきが抑制された均一な性状および形状の反応物が金属材料の表面に形成されやすくなる。
【００２９】
本発明の実施形態による接合方法における工程（イ）では、有機酸を接触させることによって、前記の金属表面から金属酸化膜を除去するとともに、この金属酸化膜が除去された後の金属材料の表面に、この金属材料と有機酸との反応物を形成することができる。
【００３０】
本発明の実施形態による接合方法において、有機酸の接触は、任意の方法によって行うことができる。特に好ましい有機酸の接触方法としては、（１）液状の有機酸に部材を浸漬する方法、および（２）霧状ないし気体状の有機酸に部材を暴露させる方法等を挙げることができる。
【００３１】
有機酸を接触させる際の有機酸の温度は、処理の進行度や効率等の観点から、一般的に高い方が好ましいが、反応さえ起こるのであれば、常温でも問題は無い。このことから、接触時の有機酸の温度（Ｔ）は、好ましくは
２０℃  ≦  Ｔ℃  ≦  金属材料と有機酸との反応物の分解温度
の範囲内である。
【００３２】
処理の効率化の観点からは、有機酸の濃度は可能な限り高い方が好ましく、上記（２）のように気体状の有機酸を用いる場合には、沸騰した有機酸の飽和蒸気を接触させることが好ましい。なお、有機酸は、必要に応じて、水あるいは他の液体などで希釈して部材に接触させることも可能である。
【００３３】
有機酸を接触させる時間は、例えば金属の種類や有機酸の温度、濃度等に応じて適宜定めることができる。例えば、金属種が、主成分として銅または銅を主成分として含む合金であって、有機酸としてギ酸または酢酸を用い、上記の金属部材を有機酸液に浸漬させる際の浸漬時間は、好ましくは１〜３０分、特に好ましくは１〜１５分、である。上記と同様の金属種および有機酸を用い、この金属部材を沸騰した有機酸の飽和蒸気に暴露させる際の暴露時間は、好ましくは０．５〜１０分、特に好ましくは１〜５分、である。
【００３４】
有機酸を接触させる時間が上記範囲内であると、金属表面の金属酸化膜の除去およびこの金属酸化膜が除去された後の金属材料の表面に、この金属材料と前記の有機酸との反応物を形成させることを、確実にかつ効率的に行うことができる。
【００３５】
第一の部材（Ｘ）（および第二の部材（Ｙ））の有機酸への浸漬は、部材（Ｘ）（および部材（Ｙ））の少なくとも被接合面となる金属表面（ｍ）が有機酸に接触するようなものであれば、いずれの方法も採用可能である。特に好ましい方法としては、例えば図２に示されるように、容器１内に貯留された有機酸液２中に、第一の部材（Ｘ）または第二の部材（Ｙ）の少なくとも被接合面を浸漬する方法を挙げることができる。この時、部材Ｘ（および部材（Ｙ））の有機酸液２への浸漬は、常温の大気圧雰囲気中で行うことができるが、必要に応じて、室温以上の温度条件で浸漬を行ったり、低酸素雰囲気下で浸漬を行うことも、大気圧以上の圧力条件下で浸漬を行うことができる。このうち、有機酸への浸漬を室温の大気圧雰囲気中で行う方法は、コスト的および操作の容易性等の観点から最も好ましい。また、有機酸への浸漬を、室温以上の温度条件で行う方法、低酸素雰囲気下で浸漬を行う方法あるいは大気圧以上の圧力条件下で行う方法は、処理時間の短縮や、処理面の保護性の向上などに有利である点で好ましい。
【００３６】
金属表面を有する部材を有機酸の蒸気に暴露させる際は、室温の大気圧雰囲気下で行うことができるが、必要に応じて、室温以上の温度条件にて暴露を行ったり、低酸素雰囲気下で暴露を行うことも、大気圧以上の圧力条件下で暴露を行うこともできる。このうち、有機酸の暴露を室温の大気圧雰囲気中で行う方法は、コスト的および操作の容易性等の観点からは最も好ましい。また、室温以上の温度条件で行う方法、低酸素雰囲気下で行う方法も、大気圧以上の圧力条件下で行う方法では、処理時間の短縮や、処理面の保護性の向上などに有利である点で好ましい。
【００３７】
上記の工程（イ）によって、被接合面において金属酸化物膜の除去および金属材料と有機酸との反応物の形成を行うことができる。なお、ここで、「金属材料と有機酸との反応物」とは、反応に供された具体的な金属材料と有機酸によって定まることは言うまでない。よって、例えば、金属材料が銅であり、有機酸がギ酸である場合には、ギ酸銅となる。
【００３８】
上述の工程（イ）に付された部材は、そのまま、あるいは必要に応じて、余剰の有機酸を除去したのちに、工程（ロ）に付すことができる。余剰の有機酸の除去は、例えば、常温乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥、乾燥空気の吹きつけ、洗浄除去、遠心分離などによって行うことが好ましい。
【００３９】
＜工程（ロ）＞
本発明の実施形態による接合方法における工程（ロ）は、前記の工程（イ）において有機酸を接触させた金属表面に、アミンを接触させる工程、である。
【００４０】
本発明の実施形態による接合方法において特に好ましいアミン化合物としては、例えば、第一アミン、第二アミン、第三アミン、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂環式アミン、モノアミン、ジアミン、トリアミンのいずれに分類されるものも使用可能であるが、本発明の実施形態では、好ましくモノアミン、更に好ましくは、炭素数０〜９、特に好ましくは炭素数３〜８、の炭素鎖を有する飽和モノアミン、を用いることができる。アミンは、それぞれ単独で用いることができるし、二種以上を併用することができる。
【００４１】
これらのアミンのなかでも、第一アミン、特にプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミンおよびオクチルアミンが好ましい。このような第一アミンは、アミン配位子同士の立体的な障害が低減されることから、特に緻密な被覆膜を容易に形成することができる。ここで、本明細書において「アミン」とは、炭素数が０であるもの（即ち、アンモニア）を包含する。
【００４２】
本発明の実施形態による接合方法における工程（ロ）では、前述の工程（イ）で形成された前記の金属材料と有機酸との反応物に、アミン化合物を反応させて、前記のそれぞれの部材の被接合面となる金属表面に、金属材料と有機酸とアミンからなる反応物よりなる被覆層を形成することができる。これらのアミンは、二種以上を併用することができる。
【００４３】
上記のような飽和モノアミンを用いることによれば、副反応を起こすことなく、得られる反応物の形状のばらつきが抑制された均一な性状および形状の反応物が、金属材料の表面に形成されやすくなる。
【００４４】
本発明の実施形態による接合方法において、アミンの接触は、任意の方法によって行うことができる。特に好ましいアミンの接触方法としては、（１）液状のアミンに部材を浸漬する方法、および（２）霧状ないし気体状のアミンに部材を暴露させる方法等を挙げることができる。
【００４５】
有機酸を接触させる際の有機酸の温度は、処理の進行度や効率等の観点から、一般的に高い方が好ましいが、反応さえ起こるのであれば、常温でも問題は無い。このことから、接触時のアミンの温度（Ｔ）は、好ましくは
２０℃    ≦  Ｔ℃  ≦    アミンおよび被覆層形成材料の分解温度
の範囲内である。
【００４６】
処理の効率化の観点からは、アミンの濃度は可能な限り高い方が好ましく、上記（２）のように気体状のアミンを用いる場合には、沸騰したアミンの飽和蒸気を接触させることが好ましい。なお、アミンは、必要に応じて、水あるいは他の液体などで希釈して部材に接触させることも可能である。例えばアンモニアは水溶液として使用することができる。
【００４７】
アミンを接触させる時間は、例えば金属の種類や有機酸の温度、濃度等に応じて適宜定めることができる。例えば、金属種が、主成分として銅または銅を主成分とし含む合金であって、アミンとしてオクチルアミンを用い、上記の部材をアミン溶液に浸漬させる際の浸漬時間は、好ましくは１〜３０分、特に好ましくは１〜１５分、である。上記と同様の金属種および有機酸を用い、この部材を沸騰したアミンの飽和蒸気に暴露させる際の暴露時間は、好ましくは０．５〜１０分、特に好ましくは１〜５分、である。
【００４８】
アミンを接触させる時間が上記範囲であると、金属表面の金属酸化膜の除去およびこの金属酸化膜が除去された後の金属材料の表面に、この金属材料と有機酸とアミンとの反応物よりなる被覆層を形成させることを確実にかつ効率的に行うことができる。
【００４９】
第一の部材（Ｘ）（および第二の部材（Ｙ））のアミンへの浸漬は、工程（イ）がなされた部材の少なくとも被接合面がアミンに接触するようなものであれば、いずれの方法も採用可能である。特に好ましい方法としては、工程（イ）に関して前述したような方法（図２参照）において、有機酸の代わりに、アミンを用いる方法を挙げることができる。
【００５０】
この時、部材のアミンへの浸漬は、室温の大気圧雰囲気中で行うことができるが、必要に応じて、室温以上の温度条件で浸漬を行ったり、低酸素雰囲気中で浸漬を行うことも、大気圧以上の圧力条件下で浸漬を行うことができる。このうち、アミンへの浸漬を室温の大気圧雰囲気中で行う方法は、コスト的および操作の容易性等の観点から最も好ましい。また、アミンへの浸漬を、室温以上の温度条件で行う方法、低酸素雰囲気中で浸漬を行う方法あるいは大気圧以上の圧力条件下で行う方法は、処理時間の短縮や、処理面の保護性の向上などに有利である点で好ましい。
【００５１】
金属表面を有する部材をアミンの蒸気に暴露させる際は、室温の大気圧雰囲気中で行うことができるが、必要に応じて、室温以上の温度条件にて暴露を行ったり、低酸素雰囲気中で暴露を行うことも、大気圧以上の圧力条件下で暴露を行うこともできる。このうち、アミンの暴露を室温の大気圧雰囲気中で行う方法は、コスト的および操作の容易性等の観点からは最も好ましい。また、室温以上の温度条件で行う方法、低酸素雰囲気中で行う方法も、大気圧以上の圧力条件下で行う方法では、処理時間の短縮や、処理面の保護性の向上などに有利である点で好ましい。
【００５２】
上記の工程（ロ）によって、第一の部材および第二の部材のそれぞれの被接合面において、金属材料と有機酸とアミンからなる反応物よりなる被覆層の形成を行うことができる。なお、ここで、「金属材料と有機酸とアミンとの反応物」とは、反応に供された具体的な金属材料と有機酸とアミンによって定まることは言うまでない。よって、例えば、金属材料が銅であり、有機酸がギ酸であり、アミンがオクチルアミンである場合には、ギ酸銅とオクチルアミンとの反応物（例えば、ギ酸銅とオクチルアミンとの錯体化合物）となる。
【００５３】
上述の工程（ロ）に付された部材は、そのまま、あるいは必要に応じて、余剰のアミンを除去したのちに、工程（ハ）に付すことができる。余剰のアミンの除去は、例えば、常温乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥、乾燥空気の吹きつけ、洗浄除去、遠心分離などによって行うことが好ましい。
【００５４】
本発明の実施形態による工程（ロ）によって被接合面に形成される上記の被覆層は、乾燥後にＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による微構造観察によって測定した平均厚さが、好ましくは１〜３０ｎｍ、特に好ましくは５〜１０ｎｍ、のものである。
【００５５】
＜工程（ハ）＞
本発明の実施形態による接合方法における工程（ハ）は、前述の工程（ロ）においてアミンを接触させた金属表面を有する、前記の第一の部材と第二の部材とを、それぞれのアミンを接触させた金属表面同士が接するように重ね合わせ、加熱および押圧して、前記の第一の部材と第二の部材とを接合させる工程、である。
【００５６】
ここで、本発明の実施形態では、第一の部材の被接合面および第二の部材の被接合面の両方が、工程（ロ）で形成された被覆層を有するものであればよい。従って、第一の部材の被接合面以外の面および（または）第二の部材の被接合面以外の面については、工程（ロ）で形成された被覆層が存在していても、あるいは工程（ロ）で形成された被覆層が存在していなくても、本発明の実施形態による目的および効果は達成される。
【００５７】
また、本発明の実施形態では、第一の部材の被接合面および第二の部材の被接合面の両方が、工程（ロ）で形成された被覆層を有するものであれば、第一の部材および第二の部材の具体的内容ないし性状（例えば、大きさ、厚さ、形状、金属材料の種類、処理に用いられた有機酸やアミンの種類、被覆膜の種類や厚さ、その他）等は、例えば目的とする結合体の具体的用途、機能、目的等に応じて適宜定めることができる。なお、第一の部材および第二の部材は、金属材料の種類、有機酸、アミン類については共通していると、より好ましい結果が得られる場合がある。
【００５８】
本発明の実施形態による接合方法の工程（ハ）では、主として、工程（ロ）で形成された被覆層が分解されることにより、この被覆層に覆われていた第一の部材の被接合面と、この被覆層に覆われていた第二の部材の被接合面とが、密接的に接合することが可能になる。なお、被覆層の分解は、目的とする接合強度、接合状態が達成される程度になるまで行うことができる。従って、本発明の実施形態による接合方法は、被覆層の全てが完全に分解された場合が好ましいが、必ずしもこの場合のみに限定に限定されない。
【００５９】
本発明の実施形態の工程（ハ）における加熱は、最高温度が好ましくは１５０℃以下、特に好ましくは１００℃以下、のものである。そして、本発明の実施形態の工程（ハ）における押圧は、１ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下、好ましくは１ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下、の圧力で行うことができる。工程（Ｃ）を上述の加熱温度範囲内および押圧力範囲内で実施すると、第一の部材および第二の部材の熱劣化等を伴うことなく、第一の部材と第二の部材との接合を確実かつ効率的に行うことができることから好ましい。なお、温度および（または）圧力は、工程（Ｃ）の開始から終了までの間、常に一定である必要はなく、途中で変動することができる。
【００６０】
本発明の実施形態による接合方法の工程（Ｃ）は、大気圧雰囲気中で実施することができるが、必要に応じて、低酸素雰囲気中で実施したり、大気圧超過の加圧条件あるいは大気圧満たない減圧条件で、実施することができる。このうち、大気圧雰囲気中で行う方法は、コスト的および操作の容易性等の観点からは最も好ましい。低酸素雰囲気中で実施する方法は、工程（Ｃ）における被接合面の酸化の進行を著しく低下させることができるので好ましい。
【００６１】
なお、低酸素雰囲気とは、雰囲気中の酸素分圧が、大気中の酸素分圧より低い雰囲気をいう。この低酸素雰囲気には、例えば、大気中の酸素の一部ないし全部が酸素以外のガス（好ましくは、非酸化性ガス、例えば窒素、アルゴン、水素およびこれらの混合ガス等）によって置換された雰囲気、ならびに減圧によって雰囲気中の酸素分圧が大気中の酸素分圧より低下した雰囲気などが包含される。本発明の実施形態による接合方法における工程（Ｃ）は、酸素分圧が、好ましくは２００００（大気圧）Ｐａ以下、特に好ましくは２０Ｐａ以下、で実施することができる。
【００６２】
そして、本発明の実施形態による接合方法における工程（Ｃ）は、加熱および押圧を、摩擦摺動を加えながら行うことができ、かつこのように摩擦摺動を加えながら行うことが好ましい。このように摩擦摺動を加えながら行うことにより、第一の部材と第二の部材との接合を、さらに良好に行うことができ、より短時間で、より低い温度で、あるいはより低い押圧力で行うことが可能になる場合がある。
【００６３】
本発明の実施形態による接合方法における摩擦摺動は、好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは２５μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下、の振幅の往復運動によって行うことができる。１０μｍ以下の振幅（両被接合面の間の相対的な距離）の往復運動によって、接合強度が高い接合を確実かつ容易に得ることができる。振幅がこのような範囲にある場合には、一旦接合した部分の破断が生じることが少なく、高い接合強度を得ることができる。
【００６４】
そして、本発明の実施形態による接合方法における摩擦摺動は、好ましくは、例えば、圧電式超音波振動子、磁歪式アクチュエータ等によって行うことができる。これらの中では、圧電式超音波振動子によって行うことが特に好ましい。また、低酸素雰囲気下で実施する場合には、超音波振動子を用いるまでもなく、より低周波で駆動する振動子によっても良好な接合を効率的に得ることができる。
【００６５】
前述のような、工程（イ）〜工程（ハ）を含んでなる本発明の実施形態による接合方法の実施によって得られた接合体は、そのまま、あるいは必要に応じて適当な後処理ないし加工等に付すことによって、例えば半導体実装、端子接続および電気配線接続等に適した接合体として利用できるものである。
【００６６】
本発明の実施形態の接合方法は、上述の所定の工程（イ）、（ロ）および（ハ）を含んでなるものである。従って、本発明の実施形態には、所定の工程（イ）〜（ハ）に加えて、これら工程（イ）〜（ハ）以外の他の工程が必要に応じて行われたもの、も包含される。また、所定の工程（イ）〜（ハ）がそれぞれ１回ずつ行われるもののみに限定されず、工程（イ）〜（ハ）のいずれかの工程が複数回行なわれたものも包含される。
【００６７】
そして、このような本発明の結合方法によって得られる結合体は、上述の所定の工程（イ）〜（ハ）を含んでなる結合方法によって結合された結合領域を、少なくも１箇所有するものである。従って、本発明の結合方法によって得られる結合体は、例えば、所定の工程（イ）〜（ハ）を含んでなる結合方法を１回あるいは複数回実施することによって結合された領域を複数箇所有するもの、ならびに、本発明の実施形態による結合領域に加えて、他の方法による結合領域を有する結合体も包含される。
【実施例】
【００６８】
以下の実施例は、上記した実施形態による接合方法のうちの、特に好ましい幾つかの代表例について、より詳細に示すものである。従って、下記に示された実施例に具体的に開示された技術的範囲内のみに限定されることはない。
【００６９】
＜実施例１＞
下記に示される金属表面を有する部材（第一の部材）、金属表面を有する部材（第二の部材）、有機酸およびアミンを用い、下記に示される工程（イ）、工程（ロ）および工程（Ｃ）を実施することによって、上記の第一の部材と第二の部材とを接合させて、接合構造物を得た。
【００７０】
・第一の部材  材質：銅
寸法：縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ３ｍｍ
・第二の部材  材質：銅
寸法：縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ３ｍｍ
・有機酸：ギ酸
・アミン：オクチルアミン
・工程（イ）：９５℃のギ酸が貯留された処理槽に、上記の第一の部材および第二の部材の全体を完全に浸漬し、１５分間保持した後、取り出して、大気中にて乾燥させた。その結果、金属表面から金属酸化膜が除去されるとともに、この金属材料の表面にギ酸銅が形成された、第一の部材および第二の部材が得られた。
【００７１】
・工程（ロ）：工程（イ）が実施された、第一の部材および第二の部材を、１００℃のオクチルアミン中に完全に浸漬し、１５分間保持した後、取り出して、大気中にて乾燥させた。その結果、金属材料の表面に、ギ酸銅とオクチルアミンの錯体からなる被覆層（平均厚さ５ｎｍ）が形成された第一の部材および第二の部材が得られた。
【００７２】
・工程（ハ）：工程（ロ）が実施された、第一の部材および第二の部材を、それぞれ被覆層が形成された面同士を重ね合わせた後、大気中で、温度１５０℃、押圧力２０ＭＰａ、時間６０分の条件で押圧して、接合した。  
得られた接合体について、せん断強度測定を行ったところ、第一の部材と第二の部材は強固に接合されていることが確認された。
【００７３】
＜実施例２＞
実施例１の工程（ハ）の代わりに、下記の摩擦摺動を加えながら加熱および押圧を行う工程（Ｃ）を採用した以外は、実施例１と同様にして、接合体を得た。
【００７４】
・工程（Ｃ）：実施例１と同様の工程（イ）および工程（ロ）が実施された、第一の部材および第二の部材を、それぞれ被覆層が形成された面同士を重ね合わせた後、大気中で、温度２０℃、押圧力２０ＭＰａの条件で、超音波振動子を用い１０μｍ−１ｋＨｚの往復摩擦摺動を行うことからなる摩擦摺動を１秒間を加えながら、工程（ハ）を実施した。  
得られた接合体について、せん断強度測定を行ったところ、第一の部材と第二の部材は強固に接合されていることが確認された。
【００７５】
＜比較例１＞
実施例１で用いられたものと同じ第一の部材および第二の部材について、工程（イ）および工程（ロ）を実施することなく、実施例１と同様の工程（ハ）を実施した。  
しかし、第一の部材と第二の部材とを接合させることはできなかった。
【００７６】
＜比較例２＞
実施例１で用いられたものと同じ第一の部材および第二の部材について、工程（ロ）を実施することなく、実施例１と同様の工程（イ）および工程（ハ）を実施した。  
しかし、第一の部材と第二の部材とを接合させることはできなかった。
【００７７】
＜比較例３＞
実施例１で用いられたものと同じ第一の部材および第二の部材について、工程（イ）を実施することなく、実施例１と同様の工程（ロ）および工程（ハ）を実施した。  
しかし、第一の部材と第二の部材とを接合させることはできなかった。
【００７８】
以上説明した実施例に示される、本発明の実施形態による接合方法は、例えば下記の（１）〜（５）のような特長を有する。
【００７９】
（１）金属面を有する部材の接合を、例えば１５０℃以下というような低温で行うことが可能である。したがって、接合すべき各部材が、過度に高温の温度条件に曝されることがない。したがって、従来の接合方法では適用が困難であった耐熱性が低い部材でも、容易に接合することが可能になる。
【００８０】
そして、熱による部材の特性変化が最小限に抑制されているので、部材の特性が接合処理によって影響を受けることが防止されている。例えば、一般的に、各部材を高温度条件下で接合させた場合には、冷却後に接合部材の収縮、変形、歪みの蓄積等が生じやすい傾向があるが、接合が低温度で行われる本発明の実施形態によれば、これらの欠陥の発生は効果的に防止される。これは、特に異種金属の接合体において顕著である。
【００８１】
さらに、部材の接合が低温度でなされるので、部材表面での不利益な反応（例えば、空気中の酸素による酸化反応、他の部材の構成材料との化学反応等）が抑制されている。従って、これらの反応による接合強度の低下、材料特性の劣化などが効果的に防止される。
【００８２】
（２）金属面を有する部材の接合を、例えば大気雰囲気中で行うことが可能である。したがって、高真空の雰囲気を必要としないので、真空装置等の装置が不要であり、コスト的に有利である。超高真空の雰囲気を必要としないので、ガス放出性が高い部材であっても容易に接合することが可能である。
【００８３】
（３）金属面を有する部材の接合を、高い圧力を必要をすることなく行うことができる。したがって、強度が比較的低い部材であっても容易に接合することが可能になる。また、従来法では適用することが困難であった微細な部材や、より精密な接合を正確に行うことが容易である。
【００８４】
（４）上記（３）のように、金属面を有する部材の接合を高い圧力を必要をすることなく行えるにも関わらず、極めて高いレベルの部材表面の平坦度を必要としない。従って、例えば電子ビーム装置等を用いる必要がないので、これらの装置が不要であり、コスト的に有利である。
【００８５】
（５）上記（１）〜（４）のように、高温、高圧力、高真空や、特殊な装置等を必要としないので、容易にかつ低コストで部材の接合を確実に行うことができる。かつ処理が困難な有害廃棄物等の発生が最小限に抑えられている。
【符号の説明】
【００８６】
Ｘ  第一の部材
Ｙ  第二の部材
Ｍ  金属材料
ＮＭ  非金属材料
ｍ  金属表面
１  容器
２  有機酸
【図１】
2015223600.tif 000002
【図２】
2015223600.tif 000003