(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材上に金属膜を成膜する成膜方法であって、
上記アルミニウム基材上にコールドスプレー法によりニッケル（Ｎｉ）膜を成膜する第一成膜工程と、
ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のいずれか、又はこれらの２種以上を含む合金を成分とする第一粉末材料と、錫（Ｓｎ）又はＳｎを含む合金を成分とする第二粉末材料とが混合された混合粉末材料を用いて、上記ニッケル（Ｎｉ）膜上にコールドスプレー法により混合金属膜を成膜する第二成膜工程と、を含み、
上記ニッケル（Ｎｉ）膜および上記混合金属膜は、総膜厚が、１０μｍよりも大きく３０μｍ以下であることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田材料を介して他の部材と接続する半田接続構造、および、基材上に金属膜を成膜する成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気部品に対して、小型化、軽量化、性能、信頼性等の観点で要求が高まっている。電気部品の例としては、電源、電池、回路基板、及びコネクタなどが挙げられる。一般に、これらの電気部品を基板、あるいは端子などに接続する場合には、コールドスプレー、螺子止め、半田付け、または溶接等が使用される。
【０００３】
特許文献１は、以下の構成を開示する。具体的には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる帯状の平形導体の面に、所定の間隔をおいて半田付けが容易な導電性金属からなる金属層が部分的に形成される。そして、当該金属層の間に絶縁樹脂フィルムが平形導体の両面から貼り付けられる。導電性金属は、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｕのいずれかまたはそれらの組み合わせが用いられる。上記金属層は、コールドスプレー等により形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３８７７号公報（２０１２年１月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、コールドスプレー法により、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる帯状の平形導体の面上にＮｉ膜を成膜する。しかしながら、コールドスプレー法で成膜されたＮｉ膜は、その表面密度が低いため、半田濡れ性が十分ではないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑み、半田濡れ性が向上した、アルミニウム基材を有する半田接続構造、および、アルミニウム基材上に半田濡れ性の高い金属膜を成膜する成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る半田接続構造は、半田材料を介して他の部材と接続する半田接続構造であって、アルミニウム基材と、上記アルミニウム基材上にコールドスプレー法により成膜されたニッケル（Ｎｉ）膜と、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のいずれか、又はこれらの２種以上を含む合金を成分とする第一粉末材料と、錫（Ｓｎ）又はＳｎを含む合金を成分とする第二粉末材料とが混合された混合粉末材料を用いて、上記ニッケル（Ｎｉ）膜上にコールドスプレー法により成膜された混合金属膜と、を備える。
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る成膜方法は、アルミニウム基材上に金属膜を成膜する成膜方法であって、上記アルミニウム基材上にコールドスプレー法によりニッケル（Ｎｉ）膜を成膜する第一成膜工程と、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のいずれか、又はこれらの２種以上を含む合金を成分とする第一粉末材料と、錫（Ｓｎ）又はＳｎを含む合金を成分とする第二粉末材料とが混合された混合粉末材料を用いて、上記ニッケル（Ｎｉ）膜上にコールドスプレー法により混合金属膜を成膜する第二成膜工程と、を含む。
【０００９】
上述の半田接続構造および成膜方法では、上記アルミニウム基材上に上記混合金属膜が成膜される。その混合金属膜は、上記第一粉末材料と上記第二粉末材料とが混合された混合粉末材料を用いて成膜される。ここで、上記第二粉末材料は、上記第一粉末材料よりも、コールドスプレーされたときに半溶融状態となりやすい成分を含む。そのため、半溶融状態となった上記第二粉末材料は、上記第一粉末材料を構成する粒子間に入り込み、上記粒子を互いに結合する役割を果たす。また、上記第一粉末材料を構成する粒子が、半溶融状態となった上記第二粉末材料に覆われることにより、半田濡れ性を低下させる原因となる酸化物が上記第一粉末材料の上記粒子上で生成されにくくなる。
【００１０】
それゆえ、本発明の一実施形態に係る半田接続構造および成膜方法は、アルミニウム基材上にＮｉ膜のみが成膜された半田接続構造よりも半田濡れ性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の一実施形態に係る半田接続構造では、上記ニッケル（Ｎｉ）膜および上記混合金属膜は、総膜厚が、１０μｍよりも大きく３０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
上記の構成とすることにより、本発明の一実施形態に係る半田接続構造は、引っ張り強度を高くすることができる。
【００１３】
また、本発明の一実施形態に係る半田接続構造では、上記混合粉末材料は、重量比で、上記第一粉末材料を８０％以上９５％以下含むことが好ましい。
【００１４】
上記の構成とすることにより、本発明の一実施形態に係る半田接続構造の半田濡れ性をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、アルミニウム基材を有する半田接続構造における半田濡れ性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コールドスプレー装置の概略図である。
【図２】本実施の形態に係る成膜方法のフローチャートを示す。
【図３】本実施の形態に係る半田接続構造の概略図を示す。
【図４】比較例１に係る半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬した後の様子を示す写真である。
【図５】本実施の形態に係る半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬した後の様子を示す写真である（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５）。
【図６】比較例２の半田接続構造に対し、２３０℃で１０秒間半田付けを行った場合における当該半田接続構造の断面を、１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【図７】比較例２の半田接続構造に対し、２７０℃で１０秒間半田付けした場合における当該半田接続構造の断面を、１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【図８】本実施の形態に係る半田接続構造の断面を、１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【図９】本実施の形態の半田接続構造に対し、２７０℃で１５秒間半田付けした場合における当該半田接続構造の断面を、１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【図１０】本実施の形態の半田接続構造とＣｕ材とを半田付けした後の構造の概略図である。
【図１１】アルミニウム基板にＣｕ材を接続する方法のフローチャートを示す。
【図１２】５００倍の倍率で撮影されたＳＥＭ写真であって、（ａ）は比較例１の半田接続構造の断面、（ｂ）は総膜厚が約１５μｍである半田接続構造の断面、（ｃ）は総膜厚が約２０μｍである半田接続構造の断面、（ｄ）は総膜厚が約４０μｍである半田接続構造の断面、（ｅ）は総膜厚が約８０μｍである半田接続構造の断面を示す。
【図１３】１０００倍の倍率で撮影されたＳＥＭ写真であって、（ａ）は比較例１の半田接続構造の断面、（ｂ）は総膜厚が約１５μｍである半田接続構造の断面、（ｃ）は総膜厚が約２０μｍである半田接続構造の断面、（ｄ）は総膜厚が約４０μｍである半田接続構造の断面、（ｅ）は総膜厚が約８０μｍである半田接続構造の断面を示す。
【図１４】３０００倍の倍率で撮影されたＳＥＭ写真であって、（ａ）は比較例１の半田接続構造の断面、（ｂ）は総膜厚が約１５μｍである半田接続構造の断面、（ｃ）は総膜厚が約２０μｍである半田接続構造の断面、（ｄ）は総膜厚が約４０μｍである半田接続構造の断面、（ｅ）は総膜厚が約８０μｍである半田接続構造の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、各実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１８】
〔コールドスプレーについて〕
近年、コールドスプレー法と呼ばれる皮膜形成法が利用されている。コールドスプレー法は、金属皮膜の材料となる金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度のキャリアガスを高速流にし、そのキャリアガス流中に金属粉末を投入し加速させ、固相状態のまま基板等に高速で衝突させて皮膜を形成する方法である。
【００１９】
コールドスプレー法の成膜原理は、次のように理解されている。
【００２０】
金属粉末が基板に付着・堆積して成膜するには、ある臨界値以上の衝突速度が必要であり、これを臨界速度と称する。金属粉末が臨界速度よりも低い速度で基板と衝突すると、基板が摩耗し、基板には小さなクレーター状の窪みしかできない。臨界速度は、金属粉末の材質、大きさ、形状、温度、酸素含有量、及び基板の材質などによって変化する。
【００２１】
金属粉末が基板に対して臨界速度以上の速度で衝突すると、金属粉末と基板（あるいはすでに形成された皮膜）との界面付近で大きなせん断による塑性変形が生じる。この塑性変形、および衝突による固体内の強い衝撃波の発生に伴い、界面付近の温度も上昇し、その過程で、金属粉末と基板、および、金属粉末と皮膜（すでに付着した金属粉末）との間で固相接合が生じる。
【００２２】
〔実施形態〕
以下、図１を参照して本実施の形態に係るコールドスプレー装置１００を説明する。
【００２３】
（コールドスプレー装置１００）
図１は、コールドスプレー装置１００の概略図である。図１に示すように、コールドスプレー装置１００は、タンク１１０と、ヒーター１２０と、ノズル１３０と、フィーダ１４０と、基材ホルダー１５０と、制御装置（不図示）とを備える。
【００２４】
タンク１１０は、キャリアガスを貯蔵する。キャリアガスは、タンク１１０からヒーター１２０へ供給される。キャリアガスの一例として、窒素、ヘリウム、空気、またはそれらの混合ガスが挙げられる。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において、例えば７０ＰＳＩ以上１５０ＰＳＩ以下（約０．４８Ｍｐａ以上約１．０３Ｍｐａ以下）となるよう調整される。ただし、タンク１１０の出口におけるキャリアガスの圧力は、上記の範囲に限られるものではなく、金属粉末の材質、大きさ、または基板の材質等により適宜調整される。
【００２５】
ヒーター１２０は、タンク１１０から供給されたキャリアガスを加熱する。より具体的に、キャリアガスは、フィーダ１４０からノズル１３０に供給される金属粉末の融点より低い温度に加熱される。例えば、キャリアガスは、ヒーター１２０の出口において測定したときに、５０℃以上５００℃以下の範囲で加熱される。ただし、キャリアガスの加熱温度は、上記の範囲に限られるものではなく、金属粉末の材質、大きさ、または基板の材質等により適宜調整される。
【００２６】
キャリアガスは、ヒーター１２０により加熱された後、ノズル１３０へ供給される。
【００２７】
ノズル１３０は、ヒーター１２０により加熱されたキャリアガスを３００ｍ／ｓ以上１２００ｍ／ｓ以下の範囲で加速し、基材１０へ向けて噴射する。なお、キャリアガスの速度は、上記の範囲に限られるものではなく、金属粉末の材質、大きさ、または基板の材質等により適宜調整される。
【００２８】
フィーダ１４０は、ノズル１３０により加速されるキャリアガスの流れの中に、金属粉末を供給する。フィーダ１４０から供給される金属粉末の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下といった大きさである。フィーダ１４０から供給された金属粉末は、ノズル１３０からキャリアガスとともに基材１０へ噴射される。
【００２９】
基材ホルダー１５０は、基材１０を固定する。基材ホルダー１５０に固定された基材１０に対して、キャリアガスおよび金属粉末がノズル１３０から噴射される。基材１０の表面とノズル１３０の先端との距離は、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で調整される。ただし、基材１０の表面とノズル１３０との距離は、上記の範囲に限られるものではなく、金属粉末の材質、大きさ、または基板の材質等により適宜調整される。
【００３０】
制御装置は、予め記憶した情報、および／または、オペレーターの入力に基づいて、コールドスプレー装置１００を制御する。具体的に、制御装置は、タンク１１０からヒーター１２０へ供給されるキャリアガスの圧力、ヒーター１２０により加熱されるキャリアガスの温度、フィーダ１４０から供給される金属粉末の種類および量、基材１０の表面とノズル１３０との距離などを制御する。
【００３１】
（Ｎｉ膜３５および混合金属膜４０の成膜）
次に、コールドスプレー法を用いて、アルミニウム基板３０上にＮｉ膜３５を成膜し、さらに、Ｎｉ膜３５上に混合金属膜４０を成膜する方法等を図２、３により説明する。図２は、本実施の形態に係る成膜方法のフローチャートを示す。図３は、本実施の形態に係る半田接続構造５０の概略図を示す。
【００３２】
最初に図３を参照して半田接続構造５０を説明する。
【００３３】
半田接続構造５０は、アルミニウム基板３０と、アルミニウム基板３０上に成膜されたＮｉ膜３５と、Ｎｉ膜３５上に成膜された混合金属膜４０とを備える。
【００３４】
Ｎｉ膜３５は、コールドスプレー法を用いてＮｉ粉末４１をアルミニウム基板３０上に噴射することにより成膜される。混合金属膜４０は、コールドスプレー法を用いてＮｉ膜３５上にＮｉ粉末４１（第一粉末材料）とＳｎ粉末４２（第二粉末材料）とを混合した混合粉末材料を噴射することにより成膜される。ここで、第一粉末材料は、Ｎｉ、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のいずれか、又は、これらの２種以上を含む合金を成分としてよい。第二粉末材料は、Ｓｎ又はＳｎを含む合金を成分としてよい。説明の便宜上、図２、及び図３では、混合金属膜４０は、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合粉末材料を用いて形成されるものとして説明する。
【００３５】
Ｓｎの融点（２３１．９７℃）は、Ｎｉの融点（１４５３℃）より低い。そのため、Ｓｎ粉末４２は、コールドスプレーされたときにＮｉよりも溶融状態（または、半溶融状態）となりやすい。したがって、上記混合粉末材料がコールドスプレーされたときに、半溶融状態となったＳｎは、Ｎｉ粒子の間に入り込み、Ｎｉ粒子を互いに結合する役割を果たす。また、そのＳｎの働きにより、混合金属膜４０の表面には凹凸が少ないという特徴がある。
【００３６】
次に、図２のフローチャートの各ステップを説明する。まず、コールドスプレー法によりアルミニウム基板３０上にＮｉ粉末４１を噴射する（Ｓ１、第一成膜工程）。その結果、アルミニウム基板３０上にＮｉ膜３５が成膜される（Ｓ２、第一成膜工程）。次に、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２とを混合する（Ｓ３）。そして、コールドスプレー法によりＮｉ膜３５上にＮｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合粉末材料を噴射する（Ｓ４、第二成膜工程）。その結果、Ｎｉ膜３５上に混合金属膜４０（Ｎｉ＋Ｓｎ膜）が成膜される（Ｓ５、第二成膜工程）。
【００３７】
（実施例１）
以下、本実施の形態に係る実施例１を説明する。実施例１では、図３の半田接続構造は以下の条件により形成される。
【００３８】
実施例１では、図３のアルミニウム基板３０が、図１に記載した基材１０に相当する。アルミニウム基板３０は、アルミニウム製の板材であり、矩形状で、厚みが０．５ｍｍである。
【００３９】
実施例１において、Ｎｉ膜３５は、Ｎｉ粉末４１を用いて成膜される。Ｎｉ粉末４１は、平均粒径が約１０μｍである。Ｎｉ膜３５は、Ｎｉ粉末４１がノズル１３０からアルミニウム基板３０に噴射されることで、アルミニウム基板３０上に成膜される。
【００４０】
混合金属膜４０は、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２とを混合した混合粉末材料を用いて成膜される。Ｎｉ粉末４１は平均粒径が約１０μｍであり、Ｓｎ粉末４２は平均粒径が約３８μｍである。Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合比率は、重量比で、Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５である。混合金属膜４０は、上記混合粉末材料がノズル１３０からアルミニウム基板３０に噴射されることで、Ｎｉ膜３５上に成膜される。
【００４１】
ノズル１３０の先端とアルミニウム基板３０との距離は１２ｍｍである。
【００４２】
タンク１１０から供給されるキャリアガスは、空気である。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において１５０ＰＳＩ（約１．０３Ｍｐａ）に設定されている。ヒーター１２０は設定温度が２５０℃であり、Ｎｉ粉末およびＳｎ粉末に接するときのキャリアガスの温度は、Ｓｎの融点（２３１．９７℃）より低くなる。
【００４３】
ノズル１３０からアルミニウム基板３０に噴射されたＮｉ粉末４１がアルミニウム基板３０へ到達したときの温度は約１０３℃である。また、ノズル１３０からＮｉ膜３５に噴射された上記混合粉末材料がＮｉ膜３５へ到達したときの温度は約１０３℃である。
【００４４】
以上の条件により、図３の半田接続構造５０が形成される。
【００４５】
（比較例１）
次に、実施例１と比較するための、比較例１の半田接続構造について説明する。比較例１の半田接続構造は、アルミニウム基板と、コールドスプレー装置１００を用いてアルミニウム基板上に成膜されたＮｉ膜とを備える。Ｎｉ膜は、Ｎｉ粒子の集まりであって、Ｎｉの粒子間に隙間が形成される。そのため、Ｎｉ膜は、その表面に多くの凹凸を有する。
【００４６】
比較例１の半田接続構造において、アルミニウム基板は、アルミニウム製の板材であり、矩形状で、厚みが０．５ｍｍである。Ｎｉ粉末は、平均粒径が約１０μｍであり、ノズル１３０からアルミニウム基板に噴射される。
【００４７】
ノズル１３０の先端とアルミニウム基板との距離は１２ｍｍである。
【００４８】
タンク１１０から供給されるキャリアガスは、空気である。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において１５０ＰＳＩ（約１．０３Ｍｐａ）に設定されている。ヒーター１２０の設定温度は２５０℃であり、Ｎｉ粉末に接するときのキャリアガスの温度は、Ｎｉの融点（１４５３℃）より低い。
【００４９】
（Ｓｎ浴による濡れ性評価）
次に、実施例１の半田接続構造５０、および比較例１の半田接続構造に対して行った濡れ性評価試験を説明する。
【００５０】
濡れ性評価試験は、半田材料の多くがＳｎ系金属であることに鑑み、Ｓｎを溶融した坩堝内に、酸化膜を取り除くフラックスを塗布した成膜面を５秒間浸漬して行う。ここで、「成膜面」とは、それぞれの半田接続構造において、コールドスプレーにより混合金属膜４０（実施例１）またはＮｉ膜（比較例１）が形成された側の面である。
【００５１】
以下、その濡れ性評価試験の結果を図４および図５を参照して説明する。図４は、比較例１に係る半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）をＳｎ浴に５秒間浸漬した後の様子を示す写真である。図５は、実施例１に係る半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）をＳｎ浴に５秒間浸漬した後の様子を示す写真である（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５）。
【００５２】
最初に、比較例１における結果から説明する。比較例１に係る半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬したところ、Ｓｎが付着せず、Ｎｉ膜が露出している箇所が複数認められた（図４）。その理由として、以下の点が挙げられる。
【００５３】
コールドスプレー法では、固相状態のまま金属粒子を高速で基板に衝突させることで金属膜が成膜される。そのため、比較例１の半田接続構造では、Ｎｉ粉末が噴射される方向においては、Ｎｉ粉末の粒子の集合体がアルミニウム基板に積層した状態となる。一方、Ｎｉ粉末が噴射される方向と垂直な方向においては、Ｎｉ粉末の粒子間には隙間や凹みが生じやすく、その結果、Ｎｉ膜の表面に多くの凹凸が形成される。そのため、比較例１の半田接続構造では、（１）Ｎｉの表面密度が低くなり、（２）Ｎｉ膜が、Ｎｉ膜上に生成される酸化物の影響を受ける、等の理由から、図４を観察して分かるように、半田濡れ性が低くなる。
【００５４】
一方、実施例１に係る半田接続構造５０は、図２および図３を参照して説明したように、アルミニウム基板３０と、アルミニウム基板３０上に成膜されたＮｉ膜３５と、Ｎｉ膜３５上に成膜された混合金属膜４０と、を備える。Ｎｉ膜３５は、Ｎｉ粉末４１がコールドスプレーされることでアルミニウム基板３０上に成膜された金属膜である。混合金属膜４０は、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合粉末材料がコールドスプレーされることでＮｉ膜３５上に成膜された金属膜である。
【００５５】
ここで、Ｓｎは、Ｎｉよりも融点が低い。そのため、Ｓｎ粉末４２はコールドスプレーされたときに半溶融状態となりやすい。半溶融状態となったＳｎは、Ｎｉ粒子の間に入り込み、Ｎｉ粒子を互いに結合する役割を果たす。
【００５６】
その半田接続構造５０をＳｎ浴に５秒間浸漬した結果が図５である。Ｓｎ浴に５秒間浸漬した後の半田接続構造５０を観察すると、Ｎｉ層３５が露出している箇所はほとんど認められない。このことから、半田接続構造５０は、比較例１の半田接続構造と比較して半田濡れ性が高いことが明示される。
【００５７】
（備考１）
比較例１として上記の半田接続構造を採用した理由は次のとおりである。
【００５８】
アルミニウム基板に対してＮｉ粉末をコールドスプレーした半田接続構造は従来技術である。しかしながら、本願の発明者は、（ａ）比較例１にかかる半田接続構造体の半田濡れ性が好ましくないこと、（ｂ）その理由として、Ｎｉの表面密度が低くなり、その結果、Ｎｉ膜が、Ｎｉ膜上に生成される酸化物の影響を受ける、ことが一因であると考えるに至った。上記（ａ）、（ｂ）を検証するために、本願発明者は、比較対象として比較例１の半田接続構造を採用した。
【００５９】
（備考２）
上記のＳｎ浴による濡れ性評価試験は、溶融半田と電子部品の濡れ性を評価するソルダーチェッカを用いた「JIS C60068-2-54・JIS Z3198-4」に準拠したものではない。これは、外観観察による半田濡れ性の評価も信頼性が高いことに依る。
【００６０】
（Ｎｉ粉末およびＳｎ粉末の混合比率について）
次に、混合金属膜４０の成膜時におけるＮｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合比率が半田濡れ性に与える影響を説明する。
【００６１】
実施例１では、混合金属膜４０におけるＮｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合比率は、重量比で、Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５であった。そこで、混合金属膜４０におけるＮｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合比率を、重量比で、次の５つのケースに変更した場合のそれぞれの半田濡れ性を評価した。
（ケース１）Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５
（ケース２）Ｎｉ：Ｓｎ＝９０：１０
（ケース３）Ｎｉ：Ｓｎ＝８０：２０
（ケース４）Ｎｉ：Ｓｎ＝６０：４０
（ケース５）Ｎｉ：Ｓｎ＝９８：２
５つのケースに変更した場合のそれぞれの半田濡れ性を評価した結果、ケース１（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５）、ケース２（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝９０：１０）、及びケース３（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝８０：２０）では、半田濡れ性は良好であることが確認された。しかしながら、ケース４（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝６０：４０）、さらには、ケース５（重量比  Ｎｉ：Ｓｎ＝９８：２）においては、半田濡れ性は低かった。この結果より、Ｎｉ粉末とＳｎ粉末との混合比率が所定の範囲内であると、半田濡れ性が高くなることが見出された。その理由を以下に説明する。
【００６２】
上述したように、コールドスプレー法では、固相状態のまま金属粒子を高速で基板に衝突させることで金属膜が成膜される。そのため、比較例１の半田接続構造では、Ｎｉ粉末が噴射される方向においては、Ｎｉ粉末の粒子の集合体がアルミニウム基板に積層された状態となる。一方、Ｎｉ粉末が噴射される方向と垂直な方向においては、Ｎｉ粉末の粒子間には隙間や凹みが生じやすく、Ｎｉ膜の表面に多くの凹凸が形成される。そのため、比較例１の半田接続構造では、（１）Ｎｉの表面密度が低くなり、（２）Ｎｉ膜が、Ｎｉ膜上に生成される酸化物の影響を受けやすくなる。そして、そのような半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬すると、Ｎｉ膜の表面にＳｎ膜が付着しにくく、Ｎｉ膜の一部が露出する。
【００６３】
このような理由から、比較例１に係る半田接続構造は半田濡れ性が低くなる。このことは、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合粉末材料におけるＮｉ粉末４１の重量比率が高いケース５の半田接続構造においても同様である。
【００６４】
次に、ケース４の半田接続構造の半田濡れ性が低くなることを説明する。上述したとおり、Ｓｎは、融点が２３１．９７℃である。その融点は、キャリアガスの設定温度と近い。そのため、Ｓｎ粉末４２は、コールドスプレーされたときに半溶融状態となりやすい。半溶融状態となったＳｎは、Ｎｉ粒子の間に入り込み、当該Ｎｉ粒子を互いに結合する役割を果たす。その結果、混合金属膜４０は、凹凸の少ない連続膜となる。また、Ｎｉ粒子は、半溶融状態となったＳｎに覆われて、半田濡れ性を低くする原因となる上記酸化物の生成が抑制される。
【００６５】
しかしながら、上記混合粉末材料に占めるＳｎ粒子の割合が４０％と高いことから、ケース４の半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬すると、混合金属膜４０に含まれるＳｎの一部がＳｎ浴内で溶融してしまい、下層のＮｉ膜の一部が露出する。その結果、ケース４の半田接続構造は、半田濡れ性が低くなる。
【００６６】
このような理由から、ケース４、５の半田接続構造は、半田濡れ性が低い。
【００６７】
一方、ケース１、２および３の半田接続構造５０では、混合粉末材料に占めるＮｉ粉末４１の割合が高いことから、混合金属膜４０におけるＮｉ密度も高くなる。これにより、ケース１、２および３の半田接続構造をＳｎ浴に５秒間浸漬したとしても、混合金属膜４０に含まれるＳｎがＳｎ浴内で溶融する割合を軽減することができる。その結果、ケース１、２および３の半田接続構造５０は、半田濡れ性が高くなる。
【００６８】
加えて、Ｎｉ粉末４１はＳｎ層に覆われていることから、半田濡れ性を低くする原因となる上記酸化物の生成は抑制される。この理由によっても、ケース１、２および３の半田接続構造５０は、半田濡れ性を高めることができていると考えられる。
【００６９】
以上の理由により、Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２とが混合された混合粉末材料を用いてＮｉ膜３５上に混合金属膜４０を成膜する場合には、当該混合粉末材料は、重量比で、Ｎｉ粉末を８０％以上９５％以下含むことが好ましい。そして、混合粉末材料に含まれるＮｉ粉末の重量比を上記の範囲内にすることで、半田接続構造５０の半田濡れ性を高くすることができる。
【００７０】
（半田接続構造の引っ張り強度）
上述したとおり、本実施の形態に係る半田接続構造５０は半田濡れ性が高くなる。ただし、たとえ半田接続構造５０の半田濡れ性が高くとも、半田接続構造５０を用いたときの半田付けされる対象となる対象基材と半田接続構造５０との間の引っ張り強度が低ければ、半田接続構造５０は実用に適さないとも言える。そこで、以下では、半田接続構造５０の引っ張り強度を検証する。
【００７１】
なお、以下の説明における「引っ張り強度」とは、半田接続構造に対してＣｕ材を７ｍｍ×１０ｍｍ＝７０ｍｍ２の接合面積で接合した場合において、半田接続構造からＣｕ材を剥離させるために要した力の大きさである。換言すれば、一般的な引っ張り強度、すなわち単位面積当たりの力の大きさを算出する場合には、本明細書に記載されている引っ張り強度を７０ｍｍ２で除算すればよい。
【００７２】
なお、半田接続構造の引っ張り強度が低下する原因の１つとして、半田接続構造の内部に発生する空隙（以下、「ボイド」と称する。）が挙げられることを先に述べておく。
【００７３】
以下の説明では、比較例２の半田接続構造と実施例１の半田接続構造５０とを比較することで、半田接続構造５０が半田付けされる対象となる対象基材と半田接続構造５０との間の引っ張り強度について検討する。
【００７４】
なお、比較例２の半田接続構造は以下に説明するとおり、アルミニウム基板上に混合金属膜のみが形成された半田接続構造である。また、以下の説明に用いる図面に示されているＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）写真は、日本電子株式会社製のＪＳＭ‐６５１０ＬＡを用いて撮影されたものである。
【００７５】
（比較例２）
実施例１と比較するための、比較例２の半田接続構造について説明する。比較例２の半田接続構造は、アルミニウム基板と、混合金属膜とを備える。混合金属膜は、Ｎｉ粉末とＳｎ粉末との混合粉末材料を用いて形成された混合膜であり、コールドスプレーを用いてアルミニウム基板上に直接成膜されている。
【００７６】
比較例２の半田接続構造において、アルミニウム基板は、アルミニウム製の板材であり、矩形状で、厚みが０．５ｍｍである。Ｎｉ粉末は平均粒径が約１０μｍであり、Ｓｎ粉末は平均粒径が約３８μｍである。Ｎｉ粉末４１とＳｎ粉末４２との混合比率は、重量比で、Ｎｉ：Ｓｎ＝９５：５である。この混合粉末材料が、ノズル１３０からアルミニウム基板３０に噴射される。
【００７７】
ノズル１３０の先端とアルミニウム基板３０との距離は１２ｍｍである。
【００７８】
タンク１１０から供給されるキャリアガスは、空気である。キャリアガスの圧力は、タンク１１０の出口において１５０ＰＳＩ（約１．０３Ｍｐａ）に設定されている。ヒーター１２０の設定温度は２５０℃であり、Ｎｉ粉末４１およびＳｎ粉末４２に接するときのキャリアガスの温度は、Ｓｎの融点（２３１．９７℃）より低い。
【００７９】
（条件１：２３０℃、１０秒間）
図６は、比較例２の半田接続構造に対し２３０℃で１０秒間半田付けした場合における当該半田接続構造の断面を１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。半田付けに用いた半田材料は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系（鉛フリー半田）である。
【００８０】
半田付けの温度（２３０℃）は、Ｓｎの融点（２３１．９７℃）より低い。そのため、比較例２の半田接続構造に含まれるＳｎ粒子は、一部が半溶融状態になったとしても、完全に溶融することはない。このため、条件１における比較例２の半田接続構造では、大きなボイドは発生していない（図６）。
【００８１】
しかしながら、当該半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度を、「JIS Z3198-5  半田継手の引張りおよびせん断試験方法」に基づいて測定したところ、５回測定した結果の平均値は、３４．９Ｎであった。この値は、実施例１の半田接続構造（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）および比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）の引っ張り強度（後述）より低い値である。これは、半田付けにより大きなボイドは発生していないものの、微細なボイドが複数発生し、当該複数のボイドにより引っ張り強度が低下したことが原因と考えられる。
【００８２】
（条件２：２７０℃、１０秒間）
次に、比較例２の半田接続構造（混合金属膜のみ）に対し２７０℃で１０秒間半田付けを行った場合について図７を参照して説明する。図７は、比較例２の半田接続構造に対し２７０℃で１０秒間半田付けした場合における当該半田接続構造の断面を１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【００８３】
半田付けの温度（２７０℃）はＳｎの融点（２３１．９７℃）より高いため、比較例２の半田接続構造に含まれるＳｎ粒子は溶融する。このため、条件２における比較例２の半田接続構造において、アルミニウム基板と混合金属膜との界面付近で混合金属膜に含まれるＳｎが溶融し、混合金属膜の内部に大きなボイド６０が発生している（図７）。
【００８４】
そのような半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度を「JIS Z3198-5  半田継手の引張りおよびせん断試験方法」に基づいて測定したところ、５回測定した結果の平均値は、１２．０Ｎであった。比較例２の半田接続構造の内部にＳｎの溶融に起因する大きなボイド６０が発生したことにより、アルミニウム基板と混合金属膜との接続部分の面積が減少する（図７）。その結果、比較例２の半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度が低下し、１２．０Ｎという低い値になったと考えられる。
【００８５】
（条件３：２７０℃、５秒間）
比較例２の半田接続構造（混合金属膜のみ）に対し、２７０℃で５秒間半田付けという条件で、当該半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度を「JIS Z3198-5  半田継手の引張りおよびせん断試験方法」に基づいて測定した。５回測定したところ、７．７９Ｎ、２１．７４Ｎ、２１．９１Ｎ、２８．１８Ｎ、１１．６９Ｎであった。平均値は、１８．３Ｎであった。
【００８６】
条件３も、条件２と同様に、ボイドの発生が一因となって、半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度が低下したものと考えられる。
【００８７】
（実施例１の半田接続構造５０）
次に、実施例１の半田接続構造５０に係る引っ張り強度を、図８、及び図９を参照して説明する。図８は、実施例１の半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の断面を１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。
【００８８】
（条件４：：２７０℃、１５秒間）
図９は、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）に対し２７０℃で１５秒間半田付けした場合における当該半田接続構造の断面を、１０００倍の倍率で撮影したＳＥＭ写真である。半田接続構造５０は、半田材６５を介して、Ｃｕ材７０に接続されている。
【００８９】
この条件下においても、半田接続構造５０では半田付け後にボイドの発生が認められなかった（図９）。また、半田接続構造５０に半田付けされたＣｕ材７０とアルミニウム基板３０との間の引っ張り強度を、「JIS Z3198-5  半田継手の引張りおよびせん断試験方法」に基づいて測定したところ、５回の測定値の平均値は８２．０Ｎと高い値であった。その理由は以下が考えられる。
【００９０】
半田接続構造５０では、アルミニウム基板３０上にＮｉ膜３５が成膜され、Ｎｉ膜３５上に混合金属膜４０が成膜されている（図８）。このため、混合金属膜４０に含まれるＳｎ粒子がアルミニウム基板３０に直接接触することはない。これにより、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）では、Ｓｎ粒子の温度上昇を抑えることができる。その結果、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）では、引っ張り強度の低下を招くボイドの発生が抑制されて、引っ張り強度が高くなったものと考えられる。
【００９１】
（小括）
以上のように、比較例２の半田接続構造（混合金属膜のみ）では、半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度は低くなる。一方、本実施の形態に係る半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）は、半田濡れ性が高く、さらに、半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度も高くなり、より実用に適した半田接続構造であると言える。
【００９２】
以下、参考までに比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）についても言及しておく。
【００９３】
比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）に対し２７０℃で１０秒間半田付けを行った。比較例１の半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度を５回測定した結果、平均値は７０．１Ｎであった。そのため、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）は、引っ張り強度という観点のみで言えば耐久性が認められる。しかしながら、上述したとおり、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）は、濡れ性の点で本実施の形態に係る半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）には及ばない。
【００９４】
（半田接続構造５０とＣｕ材７０とを半田付けした後の構造について）
次に、半田接続構造５０とＣｕ材７０とを半田付けした後の構造を図１０により説明する。図１０は、半田接続構造５０とＣｕ材７０とを半田付けした後の構造の概略図である。
【００９５】
図１０において、Ｃｕ材７０は、半田接続構造５０の混合金属膜４０に半田材６５を介して接続される部材である。
【００９６】
半田材６５は、特定の種類に限定されない。例えば、共晶半田、高融点半田、高温半田、低融点半田、銀含有半田、鉛入り半田、あるいは、鉛フリー半田などであってもよい。
【００９７】
Ｃｕ材７０は、例えばＣｕ板材、あるいは銅線等であってよい。あるいは、Ｃｕ材７０は、銅製の部材に限られず、他の金属（合金を含む）、電気回路、基板、あるいは端子等であってもよい。
【００９８】
図１１は、アルミニウム基板３０にＣｕ材７０を接続する方法のフローチャートを示す。図１１において、ステップＳ１〜Ｓ５については図２を用いて説明しているため、再度の説明を省略する。ステップＳ５によって成膜された混合金属膜４０上で、半田材６５を溶融させる（Ｓ６）。その後、溶融した半田材６５を介してＣｕ材７０を半田付けする（Ｓ７）。以上の手順により、半田接続構造５０とＣｕ材７０とを半田付けした後の構造を得ることができる。
【００９９】
半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）では、Ｓｎの融点（２３１．９７℃）よりも高い温度で半田付けしたとしても、従来の半田接続構造に比べて、ボイドが発生しにくい。また、Ｎｉ粒子の間にＳｎが入り込むため、混合金属膜４０の表面には凹凸が少ない。これにより、半田接続構造５０とＣｕ材７０とを半田付けした後の構造は、電気抵抗を小さくすることができるというさらなる効果が得られる。
【０１００】
（混合金属膜４０の膜厚と引っ張り強度との関係）
本実施の形態に係る半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）における、混合金属膜４０の膜厚と引っ張り強度との関係を図１２〜図１４により説明する。以下では、Ｎｉ膜３５の厚さと混合金属膜４０の厚さとの和を「総膜厚」と称する。また、Ｎｉ膜３５は、いずれも約１０μｍで成膜されている。また、図１２〜図１４に示すＳＥＭ写真は、その順に、５００倍、１０００倍、３０００倍の倍率で撮影されたＳＥＭ写真である（見易さを考慮して、倍率を変化させた写真を複数準備したものである）。
【０１０１】
図１２の（ａ）は、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１２の（ａ）では、総膜厚は約１０μｍである。図１２の（ｂ）は、総膜厚が約１５μｍである半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１２の（ｃ）は、総膜厚が約２０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１２の（ｄ）は、総膜厚が約４０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１２の（ｅ）は、総膜厚が約８０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【０１０２】
図１３の（ａ）は、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１３の（ｂ）は、総膜厚が約１５μｍである半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１３の（ｃ）は、総膜厚が約２０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１３の（ｄ）は、総膜厚が約４０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１３の（ｅ）は、総膜厚が約８０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【０１０３】
図１４の（ａ）は、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１４の（ｂ）は、総膜厚が約１５μｍである半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１４の（ｃ）は、総膜厚が約２０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１４の（ｄ）は、総膜厚が約４０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。図１４の（ｅ）は、総膜厚が約８０μｍである半田接続構造５０の断面を撮影したＳＥＭ写真を示す図である。
【０１０４】
以下に、それぞれの半田接続構造と図１２〜１４に示したＳＥＭ写真との対応関係を示す。
【０１０５】
・総膜厚１０μｍ：図１２の（ａ）、図１３の（ａ）、図１４の（ａ）
・総膜厚１５μｍ：図１２の（ｂ）、図１３の（ｂ）、図１４の（ｂ）
・総膜厚２０μｍ：図１２の（ｃ）、図１３の（ｃ）、図１４の（ｃ）
・総膜厚４０μｍ：図１２の（ｄ）、図１３の（ｄ）、図１４の（ｄ）
・総膜厚８０μｍ：図１２の（ｅ）、図１３の（ｅ）、図１４の（ｅ）
それぞれの半田接続構造に対して２７０℃で１５秒間半田付けを行い、半田接続構造に半田付けされたＣｕ材とアルミニウム基板との間の引っ張り強度を５回測定した平均値は以下のとおりである。
【０１０６】
・総膜厚１０μｍ：７０．０１Ｎ
・総膜厚１５μｍ：８１．６８Ｎ
・総膜厚２０μｍ：７３．４４Ｎ
・総膜厚４０μｍ：２９．９０Ｎ
・総膜厚８０μｍ：３２．６６Ｎ
この結果によると、総膜厚が２０μｍ以下である場合には、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の引っ張り強度は、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ、総膜厚１０μｍ）の引っ張り強度より高くなる。
【０１０７】
ここで、Ｎｉ層３５の膜厚は約１０μｍであるため、本実施の形態に係る半田接続構造５０では、総膜厚は１０μｍよりも大きくなる。そうすると、引っ張り強度の観点から、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）は、総膜厚が１０μｍよりも大きく２０μｍ以下であることが特に好ましい。
【０１０８】
一方、総膜厚が４０μｍ以上である場合には、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の引っ張り強度は、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ）の引っ張り強度よりも低くなる。これは、総膜厚が大きくなると、（ｉ）アルミニウム基板３０上に堆積した膜に金属粒子が衝突することにより、コールドスプレー時のガス圧に由来する内部応力が蓄積されること、（ｉｉ）金属粒子間の接合界面が増えることにより、混合金属膜４０と半田材６５との境界部分で剥離が生じやすくなることによる。そして、発明者は、総膜厚が約３０μｍであると、比較例１の半田接続構造（Ｎｉ膜のみ、総膜厚１０μｍ）の引っ張り強度（７０．０１Ｎ）と同等の引っ張り強度が得られることを見出した。そのため、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）では、総膜厚が１０μｍよりも大きく３０μｍ以下であることが好ましい。
【０１０９】
以上より、半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）は、総膜厚が１０μｍよりも大きく３０μｍ以下であることが好ましく、総膜厚が１０μｍよりも大きく２０μｍ以下であることがさらに好ましい。半田接続構造５０（Ｎｉ膜３５＋混合金属膜４０）の総膜厚が上記の範囲内であれば、半田接続構造５０の半田濡れ性を高め、かつ、高い引っ張り強度を得ることができる。
【０１１０】
（その他１）
本実施の形態に係る半田接続構造において、第一粉末材料は、Ｎｉ粉末ではなく、金（Ａｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のいずれか、又は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｕのうち２種以上を含む合金を粉末材料とすることもできる。また、本実施の形態に係る半田接続構造において、第二粉末材料は、Ｓｎ粉末ではなく、Ｓｎを含む合金を成分とする粉末材料を用いてもよい。
【０１１１】
ここで、「合金」とは、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素からなる金属をいう。合金には様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルにおいて一定割合で結合した金属間化合物などがある。本実施の形態において、「合金」は、これら様々な状態を含む。
【０１１２】
また、「アルミニウム基板」は、何らかの機能を実現するための部品、部材であればよく、これらを総称して「アルミニウム基材」と称することができる。例えば、本実施の形態に係る半田接続構造は、用途として、電池タブ、バスバー等に用いることができる。
【０１１３】
また、一般に、異種金属の接合（接続）技術には、主にネジ止め、半田付け、各種溶接技術が利用される。ただし、金属の材質によっては、腐食が生じる虞がある。例えば、アルミニウム基材と銅線とをネジ止めする場合、電池作用が生じ、アルミニウム基材が腐食する虞がある。また、アルミニウム基材とアルミニウムとは異なる金属材料とを溶接により固定する場合、酸化膜を除去するなどの工程が必要となり、手間とコストがかかる。そのような従来の異種金属の接合（接続）技術の有する課題に鑑み、本実施の形態に係る半田接続構造は、コールドスプレーを利用する。これにより、本実施の形態に係る半田接続構造は、（１）従来のめっき・蒸着・クラッド技術と比べ材料の組合せ範囲を広くでき、（２）部分加工が可能であり、（３）コストを抑えることもできる。
【０１１４】
（その他２）
上述したように、コールドスプレー法では、固相状態のまま基板等に高速で金属粉末を衝突させて皮膜を形成するため、金属膜中に金属粒子が残ることが多い。したがって、当該金属粒子が上記金属膜中に存在するのであれば、当該金属膜はコールドスプレー法により成膜された、と判断することができる。一方、フレーム溶射、アーク溶射、あるいはプラズマ溶射等では、金属粉末を溶かして基板に吹き付けるため、金属膜中に金属粒子が残ることは殆どない。
【０１１５】
したがって、当業者であれば、ある金属膜がコールドスプレー法により成膜されたものであるか否かを当該金属膜の断面から見分けることが可能である。
【０１１６】
（その他３）
コールドスプレー法によって成膜された金属膜をその構造又は特性により直接特定することは、不可能または非実際的である。
【０１１７】
第一に、使用される金属材料の各々によってその構造やそれに伴う特性が異なることに照らせば、コールドスプレー法により成膜された金属膜をある特定の文言により規定することは不可能である。第二に、コールドスプレー法により成膜された金属膜を構造上または特性上、明確に特定する文言も存在しない。なぜならば、コールドスプレー法により噴射された原材料粒子は、非処理基材上に高速で衝突して不定形状に塑性変形し、原型をとどめていないためである。第三に、コールドスプレー法によって成膜された金属膜を、測定に基づき解析し、何らかの文言で特定することも、不可能または非実際的である。なぜならば、困難な操作と測定を多数回繰り返し、統計的処理を行い、何らかの特徴を特定する指標を見いだすには、著しく多くの試行錯誤を重ねることが必要であり、およそ実際的ではないためである。
【０１１８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１９】
１０  基材
３０  アルミニウム基板（アルミニウム基材）
３５  Ｎｉ膜
４０  混合金属膜
４１  Ｎｉ粉末（第一粉末材料）
４２  Ｓｎ粉末（第二粉末材料）
５０  半田接続構造
６５  半田材
７０  Ｃｕ材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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