(57)【要約】【課題】はんだとの密着性に優れた金属配線を有する構造体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】一態様においては、基材と、前記基材上に配置された金属配線と、前記金属配線上に配置されたはんだ層とを有する構造体であって、前記金属配線が、銅とはんだとを含み、前記金属配線中のはんだの含有率が２質量％以上３０質量％以下である、構造体が提供される。一態様においては、金属及び／又は金属酸化物を含む塗布液を基材上に塗布して塗膜を得る塗布工程と、前記塗膜を焼成して金属配線を形成する焼成工程と、前記金属配線上にはんだ層を形成するはんだ付け工程とを含む構造体の製造方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に配置された金属配線と、
前記金属配線上に配置されたはんだ層と、
を有する構造体であって、
前記金属配線が、銅とはんだとを含み、
前記金属配線中のはんだの含有率が２質量％以上３０質量％以下である、構造体。
【請求項２】
前記金属配線の厚み方向断面に、０．０１μｍ２以上１．８μｍ２未満の断面積を有する孔が少なくとも１つ存在する、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記金属配線の厚み方向断面に、１．８μｍ2以上の断面積を有する孔が存在しない、請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項４】
前記金属配線が、さらにカーボンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項５】
配線材、携帯情報機器筐体用アンテナ、メッシュ電極、電磁波シールド材、又は放熱材料である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体の製造方法であって、
金属及び／又は金属酸化物を含む塗布液を基材上に塗布して塗膜を得る塗布工程と、
前記塗膜を焼成して金属配線を形成する焼成工程と、
前記金属配線上にはんだ層を形成するはんだ付け工程とを含む、構造体の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程では、レーザを前記塗膜に照射する、請求項６に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程において、前記塗膜上にガスがフローしている状態で、前記レーザを前記塗膜に照射する、請求項７に記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属配線を含む構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板は、基板上に導電性の配線を施した構造を有する。回路基板の製造方法は、一般的に、次の通りである。まず、金属箔を貼り合せた基板上にフォトレジストを塗布する。次に、フォトレジストを露光及び現像して所望の回路パターンのネガ状の形状を得る。次に、フォトレジストに被覆されていない部分の金属箔をケミカルエッチングにより除去してパターンを形成する。これにより、高性能の導電性基板を製造することができる。
【０００３】
しかしながら、従来の方法は、工程数が多く、煩雑であると共に、フォトレジスト材料を要する等の欠点がある。
【０００４】
これに対し、金属微粒子及び金属酸化物微粒子からなる群から選択された微粒子を分散させた分散体（以下、「ペースト材料」ともいう）で基板上に所望の金属配線を直接印刷する直接配線印刷技術が注目されている。この技術は、工程数が少なく、フォトレジスト材料を用いる必要がない等、極めて生産性が高い。
【０００５】
直接印刷配線技術の一例としては、ペースト材料をスクリーン印刷又はインクジェット印刷によって基材上に印刷し、その後ペースト材料を熱焼成することで低抵抗な金属配線を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ペースト材料を基板の全面に塗布し、ペースト材料にレーザ光をパターン状に照射して選択的に熱焼成することで、所望の金属配線を得る方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上に、酸化第一銅の凝集体粒子を含む分散液を厚み１０〜２０μｍで塗布し、これをレーザで焼成することで銅配線を製造する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。この方法によれば、レーザ照射部以外は加熱されないため、基材としてＰＥＴのような低耐熱樹脂材料を用いることができる。
【０００８】
上記のような方法で導電性の配線を基材上に施した後、回路基板上に部品を実装する際には、部品をはんだ付けにより金属配線と接合させるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２４３８５号
【特許文献２】特開平５−３７１２６号公報
【特許文献３】特表２０１０−５３４９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、金属配線は、通常、平滑な金属膜（例えば銅膜）であることから、金属配線上にはんだ付けを行う場合、はんだと金属配線との密着性が弱く、回路基板使用時の曲げ、振動等の衝撃により金属配線とはんだとがこれらの界面で剥離してしまう問題が生じる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、はんだとの密着性に優れた金属配線を有する構造体及びその製造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】
【００１２】
本開示は、以下の態様を包含する。
［１］  基材と、
前記基材上に配置された金属配線と、
前記金属配線上に配置されたはんだ層と、
を有する構造体であって、
前記金属配線が、銅とはんだとを含み、
前記金属配線中のはんだの含有率が２質量％以上３０質量％以下である、構造体。
［２］  前記金属配線の厚み方向断面に、０．０１μｍ２以上１．８μｍ２未満の断面積を有する孔が少なくとも１つ存在する、上記態様１に記載の構造体。
［３］  前記金属配線の厚み方向断面に、１．８μｍ2以上の断面積を有する孔が存在しない、上記態様１又は２に記載の構造体。
［４］  前記金属配線が、さらにカーボンを含む、上記態様１〜３のいずれかに記載の構造体。
［５］  配線材、携帯情報機器筐体用アンテナ、メッシュ電極、電磁波シールド材、又は放熱材料である、上記態様１〜４のいずれかに記載の構造体。
［６］  上記態様１〜５のいずれかに記載の構造体の製造方法であって、
金属及び／又は金属酸化物を含む塗布液を基材上に塗布して塗膜を得る塗布工程と、
前記塗膜を焼成して金属配線を形成する焼成工程と、
前記金属配線上にはんだ層を形成するはんだ付け工程とを含む、構造体の製造方法。
［７］  前記焼成工程では、レーザを前記塗膜に照射する、上記態様６に記載の構造体の製造方法。
［８］  前記焼成工程において、前記塗膜上にガスがフローしている状態で、前記レーザを前記塗膜に照射する、上記態様７に記載の構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、はんだとの密着性に優れた金属配線を有する構造体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る構造体を示す断面模式図である。
【図２】本実施形態に係る金属配線の表面の孔の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図３】本実施形態に係る構造体の製造に用いる金属配線製造装置の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る金属配線の製造方法におけるレーザの重複照射について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の例示の実施の形態（以下、「本実施形態」と略記する。）について、詳細に説明する。
【００１６】
≪構造体≫
本発明の一態様は、基材と、当該基材上に配置された金属配線と、当該金属配線上に配置されたはんだ層とを有する構造体を提供する。一態様において、金属配線は、銅とはんだとを含む。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る構造体を示す断面模式図である。図１を参照し、構造体１は、基材１１と、基材１１が構成する面上に配置された金属配線１３とを有する。典型的な態様においては、基材１１上に、厚み方向断面視において、金属配線１３と絶縁領域１４とが互いに隣接して配置されて単一層１５が形成されている。一態様において、金属配線１３は、後述する塗膜のうちレーザ光が照射された領域である。一態様において、絶縁領域１４は、後述する塗膜のうちレーザ光が照射されていない領域である。絶縁領域は存在しても存在しなくてもよい。金属配線１３上には、はんだ層１６が配置されている。また、金属配線１３中にもはんだ１７が存在する。
【００１８】
なお本開示で、構造体の各部材中の元素の存在及び元素組成は、走査型電子顕微鏡観察−エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ−ＥＤＸ）又はＸ線光電分光法によって確認される。一態様においては、ＳＥＭ−ＥＤＸを用い、以下の条件で元素マッピングを行う。
測定装置：走査型電子顕微鏡（例えば、株式会社日立ハイテクノロジーズ製  ＳＵ８２２０）
測定条件：加速電圧  １５ｋＶ
測定モード：反射電子
観察倍率：１００００倍
観察及び画像解析の視野サイズ：［金属配線厚み］×［当該厚み方向に対して垂直の方向の長さ１０μｍ］の矩形
また本開示で、構造体の各部材の厚みは、走査型電子顕微鏡を用い、上記条件による断面観察で得られる画像から計測して得られる値である。
【００１９】
＜基材＞
基材１１は、単一層１５を配置するための面を構成するものであり、形状は特に限定されない。基材１１の材質は、絶縁領域１４が存在する場合、絶縁領域１４により離隔された金属配線１３の間での電気絶縁性を確保するため、絶縁材料であることが好ましい。ただし、基材１１の全体が絶縁材料であることは必ずしも必要がない。単一層１５が配置される面を構成する部分が絶縁材料であれば足りる。
【００２０】
基材の、金属配線が配置される面は、平面又は曲面であってよく、また段差等を含む面であってもよい。基材は、より具体的には、基板（例えば、板状体、フィルム又はシート）、又は立体物（例えば、筐体等）であってよい。板状体は、例えば、プリント基板等の回路基板に用いられる支持体である。フィルム又はシートは、例えば、フレキシブルプリント基板に用いられる、薄膜状の絶縁体であるベースフィルムである。
【００２１】
立体物の一例としては、携帯電話端末、スマートフォン、スマートグラス、テレビ、パーソナルコンピュータ等の電気機器の筐体が挙げられる。また、立体物の他の例としては、自動車分野では、ダッシュボード、インストルメントパネル、ハンドル、シャーシ等が挙げられる。
【００２２】
基材の具体例として、例えば、無機材料からなる基材（以下、「無機基材」）又は樹脂からなる基材（以下、「樹脂基材」という）が挙げられる。
【００２３】
無機基材は、例えば、ガラス、シリコン、雲母、サファイア、水晶、粘土膜、及び、セラミックス材料等から構成される。セラミックス材料は、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、イットリア及び窒化アルミニウム、並びに、これらのうち少なくとも２つの混合物から選ばれる。また、無機基材としては、特に光透過性が高い、ガラス、サファイア、水晶等から構成される基材を用いることができる。
【００２４】
樹脂基材は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエステル（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（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミド（ＰＡ）（ＰＡ６、ＰＡ６６等）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮｔ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリカルボジイミド、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオライド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ブチルゴム、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フェノールノボラック、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノール、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニルスルホン樹脂（ＰＰＳＵ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・スチレン樹脂（ＡＳ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、及びシリコーン樹脂（ポリシロキサン）等から構成される。
【００２５】
また、上記以外に、セルロースナノファイバーを含有する樹脂シートを基材として用いることもできる。
【００２６】
特に、ＰＩ、ＰＥＴ及びＰＥＮからなる群から選択される少なくとも一種は、単一層との密着性に優れ、且つ、市場流通性が良く低コストで入手可能であることから事業上の観点から優位であり、好ましい。
【００２７】
さらに、ＰＰ、ＰＡ、ＡＢＳ、ＰＥ、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ｍ−ＰＰＥ及びＰＰＳからなる群から選択される少なくとも一種は、特に筐体に用いられる場合、単一層との密着性に優れ、成型性や成型後の機械的強度に優れ、金属配線を形成するときに照射されるレーザ光等による熱にも十分耐えうる耐熱性も有しているため、好ましい。
【００２８】
樹脂基材の荷重たわみ温度は、低コストで入手可能であり事業上優位である点で、好ましくは、４００℃以下、又は２８０℃以下、又は２５０℃以下であり、樹脂基材の取扱い性の観点から、好ましくは、４０℃以上、又は５０℃以上、又は６０℃以上、又は８０℃以上、又は１００℃以上、又は１５０℃以上である。荷重たわみ温度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１９１に準拠して測定される値である。
【００２９】
基材の厚みは、例えば板状体、フィルム又はシートである場合、好ましくは、１μｍ〜１００ｍｍ、又は２５μｍ〜１０ｍｍ、又は２５μｍ〜２５０μｍである。基材の厚みが２５０μｍ以下である場合、作製される電子デバイスを、軽量化、省スペース化及びフレキシブル化でき好ましい。
【００３０】
なお、基材が立体物である場合、その最大寸法（すなわち一辺の最大長さ）は、好ましくは、１μｍ〜１０００ｍｍ、又は２００μｍ〜１００ｍｍ、又は２００μｍ〜５ｍｍである。上記範囲の厚みを有する基材を用いると、成型後の機械的強度や耐熱性が良好となる。
【００３１】
＜単一層＞
本実施形態において、構造体は、金属配線１３を含み、典型的には、金属配線１３と絶縁領域１４とを含む単一層１５を有する。簡易なプロセスでの製造という観点からは、金属配線１３と絶縁領域１４との両方が存在することが好ましい。一方、絶縁性を高める観点からは、絶縁領域１４が存在しないことが好ましい。
【００３２】
単一層１５において、「単一」とは、層が多層構造でないこと、及び、層が断面視で連続していることを意味する。したがって、単一層は、例えば、プリント基板で見られるような、パターニングされた配線層の間をソルダーペーストで埋めて一層としているような状態とは区別される。また、単一とは、全体が均質であることを意味するものではない。すなわち、単一層には、金属配線１３と絶縁領域１４との関係のように、導電性、粒子状態（焼成と未焼成）等に違いがあってもよいし、金属配線１３と絶縁領域１４との間に境界（すなわち界面）が存在していてもよい。
【００３３】
単一層の厚みは、一態様において５００ｎｍ以上、又は７００ｎｍ以上、又は１０００ｎｍ以上であってよく、５００μｍ以下、又は３００μｍ以下、又は１００μｍ以下であってよい。
【００３４】
＜金属配線＞
金属配線１３は、導電性を示す。一態様において、金属配線１３は、レーザ光をパターン状に照射して熱焼成することで所望の金属配線を得る製造方法において、レーザ光による照射を受けた被照射領域である。また、一態様において、金属配線１３は、絶縁領域１４を光照射によって焼成して得られる焼成体を含む焼成領域である。
【００３５】
金属配線１３の、平面視における形状、すなわちパターンは、直線状、曲線状、円状、四角状、屈曲形状等の任意形状を有してよく、特に限定されない。例えば、金属配線が塗膜へのレーザ光の走査により形成される場合、形状上の制約が少ない。
【００３６】
一態様において、金属配線は銅とはんだとを含む。銅は、低コストでかつマイグレーション耐性が高い点で好ましい。金属配線における銅は、例えば、銅を含む粒子の一部又は全部が互いに融着した構造を示してよい。
【００３７】
［はんだ］
本開示のはんだとは、錫、鉛、ビスマス、インジウム及び亜鉛から成る群から選択される１種以上の金属を含み、かつ融点が２５０℃以下である材料である。好ましい態様において、はんだ中の鉛の含有量は０．１質量％以下である。
【００３８】
はんだは、錫を、好ましくは４質量％〜９９．５質量％、又は１０質量％〜９５質量％、又は２０質量％〜６０質量％含む。
はんだが鉛を０．１質量％超含む場合には、当該鉛を、好ましくは、１質量％〜９５質量％、又は１０質量％〜８０質量％、又は２０質量％〜６０質量％、含んでよい。
はんだは、ビスマスを、好ましくは、０質量％〜６０質量％、又は０．１質量％〜５０質量％、又は０．３質量％〜４０質量％含む。
はんだは、インジウムを、好ましくは、０質量％〜６０質量％、又は０．５質量％〜２０質量％、又は１質量％〜１０質量％含む。
はんだは、亜鉛を、好ましくは、０質量％〜１５質量％、又は５質量％〜１２質量％、又は７質量％〜１０質量％含む。
【００３９】
はんだ中の鉛が０．１質量％以下である場合、はんだ中の錫の量は、好ましくは、３０質量％以上９９質量％以下、又は３５質量％以上９８質量％以下、又は４０質量％以上９７質量％以下である。
【００４０】
好ましい一態様において、はんだは、下記組成を有する。
錫：４０質量％〜９５質量％、
ビスマス：０質量％〜６０質量％、
インジウム：０質量％〜６０質量％、及び
亜鉛：０質量％〜１０質量％。
【００４１】
はんだの融点は、はんだ層と金属配線との良好な密着性を実現する観点から、一態様において、２５０℃以下、又は２４０℃以下、又は２２０℃以下、又は２００℃以下であり、はんだ層の良好な機械強度を確保する観点から、一態様において、１２０℃以上、又は１４０℃以上、又は１６０℃以上である。本開示で、はんだの融点は、示差走査熱量計を用い、窒素雰囲気下において毎分５℃の昇温条件で測定したときの吸熱ピーク温度として求められる値である。
【００４２】
はんだ１７は、金属配線１３内で、あるサイズを有するはんだ領域を形成してよい。はんだ領域には、はんだのみが含まれていてもよいし、はんだ以外の成分（具体的には、銅、カーボン等のうち１種以上）が含まれていてもよい。後者の場合、はんだ領域中の、はんだ以外の成分の比率は、好ましくは、９０質量％以下、又は８０質量％以下、又は７０質量％以下である。当該比率は、例えば、５質量％以上、又は１０質量％以上、又は１５質量％以上であってよい。
【００４３】
はんだ領域の形状は特に限定されず、金属配線１３の内部で、連続相、又は分散相（すなわち海島の島構造）を形成してよい。分散相の場合の分散サイズ（金属配線厚み方向断面における分散相の面積）は、一態様において、好ましくは、０．００１μｍ２以上１．８μｍ２以下、又は０．００１μｍ２以上１．５μｍ２以下、又は０．００１μｍ２以上１．０μｍ２以下、又は０．００１μｍ２以上０．５μｍ２以下であってよい。上記分散サイズは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察で得られる画像から算出される値である。なお一態様においては、後述のように、金属配線上にはんだ層を配置した後、金属配線内にはんだ層の構成材料が侵入することではんだ領域が形成され得る。したがって、一態様においては、はんだ領域の上記分散相の分散サイズは、後述の、はんだ層形成前の金属配線が有し得る孔のサイズと同様であり得る。
【００４４】
はんだ１７は、後述のはんだ層１６と連続してよく、又は連続していなくてもよい。はんだ１７とはんだ層１６とが連続している場合には、後述する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による構造体厚み方向断面の観察画像で、金属配線の最大厚み部における当該金属配線の表面を境界としたときの基材側を金属配線中のはんだ１７とし、基材とは反対側をはんだ層１６とする。
【００４５】
金属配線中のはんだの含有率は、はんだのアンカー効果によるはんだ層と金属配線との密着性向上の観点から、好ましくは、２質量％以上、又は２．２質量％以上、又は２．５質量％以上、又は２．７質量％以上、又は３質量％以上であり、金属配線中に好適量の銅を含有させて良好な導電率を実現する観点から、好ましくは、３０質量％以下、又は２８質量％以下、又は２５質量％以下、又は２２質量％以下、又は２０質量％以下である。
【００４６】
金属配線中の銅の含有率は、金属配線の良好な導電率を実現する観点から、好ましくは、７０質量％以上、又は７２質量％以上、又は７５質量％以上、又は７８質量％以上、又は８０質量％以上であり、金属配線中に好適量のはんだを含有させて良好なアンカー効果を実現する観点から、好ましくは、９８質量％以下、又は９７．８質量％以下、又は９７．５質量％以下、又は９７．３質量％以下、又９７質量％以下である。
【００４７】
金属配線は、銅及びはんだに加えて、金属（例えば、銀）、金属酸化物（例えば、酸化第一銅、酸化第二銅、及び／又は亜酸化銅である酸化銅）を含んでもよい。例えば、金属配線の表面側の部分は、銅を含む粒子同士が互いに融着した構造であり、基材側の部分は、酸化銅を含む構造であってよい。これにより、酸化銅が銅粒子同士の強固な結合を生じさせ、さらに酸化銅が銅粒子と基材との密着性を高めることができるため、好ましい。
【００４８】
＜カーボン＞
金属配線は、曲げ耐性を良くする観点から、カーボンを含むことが好ましい。カーボンの量は、金属配線中、好ましくは、０．５質量％〜４０質量％、又は１質量％〜３５質量％、又は５質量％〜３５質量％である。金属配線中にカーボンが存在する場合、当該カーボンは、銅と一様に混ざった状態、海島構造における海部分又は島部分、その他の連続構造、等の形態で存在していてよい。例えば、金属配線中のはんだ領域内にカーボンが存在してもよい。カーボンは、後述する塗布液中に有機物を含有させることにより金属配線中に含有させることができる。典型的な態様においては、塗布液中の有機物がレーザ照射により焼成されて無機カーボンとして金属配線中に存在できる。
【００４９】
＜金属配線の孔＞
はんだ層を形成する前の金属配線の表面には、孔が存在することが好ましい。孔が存在することにより、金属配線１３上にはんだ層１６を形成する（本開示で、単にはんだ付けともいう。）際に、はんだを金属配線内部に侵入させて、はんだを含有する金属配線を容易に形成できる。一態様においては、金属配線の表面に、０．００１μｍ２以上１．０μｍ２以下の開口面積を有する孔が存在することが好ましい。はんだ付けの際にはんだが金属配線内に侵入しやすく、かつ金属配線の強度を保持できる観点から、孔の開口面積は、好ましくは、０．００１μｍ２以上１．０μｍ２以下、又は０．００１μｍ２以上０．５μｍ２以下、又は０．００１μｍ２以上０．１μｍ２以下である。金属配線の表面における、０．００１μｍ２以上１．０μｍ２以下の開口面積を有する孔の面積割合は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で２０００倍に拡大して得られた金属配線表面画像の４０μｍ×４０μｍの視野範囲において、好ましくは、０．０１面積％以上５面積％以下、又は０．０１面積％以上３面積％以下、又は０．０１面積％以上２面積％以下、又は０．０５面積％以上２面積％以下、又は０．１面積％以上１面積％以下である。
【００５０】
図２は、本実施形態に係る金属配線の表面の孔の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。図２は、０．００１μｍ２以上１．０μｍ２以下の開口面積を有する孔の面積割合が０．０１面積％以上５面積％以下の範囲である例を示している。このような金属配線によれば、はんだ付けの際にはんだが孔の中に侵入しやすく、アンカー効果ではんだ層と金属配線との良好な密着性を実現できる。
【００５１】
はんだ層を形成する前の金属配線の厚み方向断面には、０．０１μｍ2以上１．８μｍ2未満の断面積を有する孔が少なくとも１つ存在することが好ましい。また、１．８μｍ2以上の断面積を有する孔が存在しないことが好ましい。はんだ付けの際にはんだが金属配線内に侵入しやすく、かつ金属配線の強度を良好に維持できる観点から、孔の上記断面積は、好ましくは、０．０１μｍ２以上１．８μｍ２未満、又は０．０１μｍ２以上１．５μｍ２以下、又は０．０１μｍ２以上１．０μｍ２以下、又は０．０１μｍ２以上０．５μｍ２以下である。０．０１μｍ2以上１．８μｍ2未満の断面積を有する孔が存在する場合、はんだが金属配線の中に侵入しやすいため、アンカー効果によってはんだ層と金属配線との良好な密着性を実現できる。また、好ましい態様においては、１．８μｍ2以上の断面積を有する孔が存在しないことで、侵入したはんだによる金属配線の強度低下や密着性の低下を抑制できる。
【００５２】
はんだ層形成後の金属配線の断面に孔が存在する場合、金属配線の曲げ耐性が良好であり好ましい。当該孔のサイズは、良好な曲げ耐性を得る観点から、好ましくは、０．０１μｍ2以上１．８μｍ2未満、又は０．０１μｍ2以上１．５μｍ2以下、又は０．０１μｍ2以上１．０μｍ2以下、又は０．０１μｍ2以上０．５μｍ2以下である。
【００５３】
なお、上記の開口面積又は断面積を有する孔の存在の確認、及び上記の面積割合の算出は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、以下の条件で行う。
測定装置：走査型電子顕微鏡（例えば、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、ＳＵ８２２０）
測定条件：加速電圧  ５ｋＶ
測定モード：二次電子（表面観察について）、又は反射電子（断面観察について）
観察倍率：２０００倍（表面観察について）、又は１００００倍（断面観察について）
観察及び画像解析の視野サイズ：４０μｍ×４０μｍ（表面観察について）、又は［金属配線厚み］×［当該厚み方向に対して垂直の方向の長さ１０μｍ］の矩形（断面観察について）
【００５４】
孔の面積及び面積割合は、ＳＥＭ画像から、解析ソフトＩｍａｇｅＪ（オープンソース、パブリックドメインの画像処理ソフトウェア）を用いた画像解析により求められる値である。具体的には、孔が識別できるように画像を２値化（一態様において閾値はデフォルトとする）して色分けされた、孔と孔以外の部分との面積比を求め、上記面積割合を算出する。
【００５５】
はんだ層を形成する前に孔を有する金属配線は、後述する塗布液を加熱法、光照射法などで焼成して金属配線のパターンを形成することによって形成できる。例えば、塗布液を塗布した後の熱焼成工程又は光焼成工程における焼成温度及び／又は焼成時間を調節することにより、孔のサイズ及び量を調整できる。より具体的には、孔の大きさは、レーザ光照射時のレーザ光の走査速度及びスポット径によって制御できる。レーザ光走査速度を大きくすると孔のサイズが大きくなる傾向があり、レーザ光走査速度を小さくすると孔のサイズが小さくなる傾向がある。また、スポット径を大きくすると孔のサイズが大きくなる傾向があり、スポット径を小さくすると孔のサイズが小さくなる傾向がある。一方、孔の上記の面積割合は、レーザ光照射時のレーザ光の走査速度及びレーザ光を後述のように重複照射する場合の後述のオーバーラップ率によって制御できる。レーザ光走査速度を大きくすると上記の面積割合が大きくなる傾向があり、レーザ光走査速度を小さくすると上記の面積割合が小さくなる傾向がある。後述のオーバーラップ率を低くすると上記の面積割合が大きくなる傾向があり、オーバーラップ率を高くすると上記の面積割合が小さくなる傾向がある。
【００５６】
金属配線の幅は、一態様において、５０μｍ以上、又は１００μｍ以上、又は１５０μｍ以上であってよく、一態様において、３０ｍｍ以下、又は２５ｍｍ以下、又は２０ｍｍ以下であってよい。
【００５７】
金属配線の厚みは、一態様において、５００ｎｍ以上、又は７００ｎｍ以上、又は１０００ｎｍ以上であってよく、一態様において、５０μｍ以下、又は４０μｍ以下、又は３０μｍ以下であってよい。
【００５８】
＜絶縁領域＞
絶縁領域１４は、電気絶縁性を示す。一態様において、絶縁領域１４は、レーザ光をパターン状に照射して熱焼成することで所望の金属配線を得る製造方法において、レーザ光の照射を受けていない未照射領域である。一態様において、絶縁領域１４は、光照射によって焼成されていない未焼成領域である。
【００５９】
一態様において、絶縁領域は、金属酸化物を含み、より具体的には、酸化銅（一態様において酸化第一銅及び／又は酸化第二銅）を含む。酸化銅は、例えば、粒子形状を有する。酸化銅を含む粒子の平均一次粒子径は、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。粒子径が小さいほど、絶縁領域の電気絶縁性に優れるため、好ましい。平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡によって測定される値である。
【００６０】
絶縁領域は、金属酸化物に加え、金属粒子、例えば銅粒子を含んでもよい。すなわち、後述の塗布液が銅を含んでもよい。
【００６１】
＜はんだ層＞
金属配線１３上には、はんだ層１６が配置されている。はんだ層は、前述の［はんだ］の項で例示したのと同様のはんだで構成されてよい。したがって、はんだ層は、錫、鉛、ビスマス、インジウム及び亜鉛から成る群から選択される少なくとも１種を含み、安全性の観点から、一態様においては鉛の含有量が０．１質量％以下である。はんだ層は、金属配線１３の面上の全面又は一部に配置されてよい。また、絶縁領域が存在する場合、金属配線上に加えて絶縁領域上にはんだ層が形成されていてもよい。はんだ層と、金属配線中のはんだとは、連続していても連続していなくてもよい。
【００６２】
はんだ層の厚みは、好ましくは、５０μｍ以上、又は７０μｍ以上、又は１００μｍ以上であり、好ましくは、３ｍｍ以下、又は２．５ｍｍ以下、又は２ｍｍ以下である。
【００６３】
≪構造体の製造方法≫
本発明の一態様は、構造体の製造方法を提供する。一態様において、当該方法は、
金属及び／又は金属酸化物を含む塗布液を基材上に塗布して塗膜を得る塗布工程と、
塗膜を焼成して金属配線を形成する焼成工程と、
金属配線上にはんだ層を形成するはんだ付け工程と、
を含む。
【００６４】
以下、塗布液として、酸化第一銅粒子を含む塗布液を用いた方法を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００６５】
＜塗布工程＞
本工程では、塗布液を基材上に塗布して塗膜を得る。塗布液は、金属及び／又は金属酸化物を分散媒に分散させて調製できる。低抵抗な金属配線を得る観点から、金属としては銅粒子が好ましい。また、塗布液の安定性の観点から、金属酸化物としては酸化銅粒子が好ましく、酸化銅粒子としては酸化第一銅粒子が特に好ましい。好ましい態様において、塗布液は、酸化銅粒子と分散剤とを含む。分散剤としてはリン含有有機化合物が好ましいが、絶縁領域の電気絶縁性に悪影響がない範囲で、他の分散剤を使用しても構わない。
【００６６】
分散媒としては、アルコール類（１価アルコール及び多価アルコール（例えば、グリコール））、アルコール（例えばグリコール）のエーテル類、アルコール（例えばグリコール）のエステル類等を使用できる。溶媒の具体例としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、３−メトキシ−３−メチル−ブチルアセテート、エトキシエチルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、２−ペンタンジオール、２−メチルペンタン−２，４−ジオール、２，５−ヘキサンジオール、２，４−ヘプタンジオール、２−エチルヘキサン−１，３−ジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、トリエチレングリコール、トリ−１，２−プロピレングリコール、グリセロール、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｉ−ペンタノール、２−メチルブタノール、２−ペンタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、２−エチルブタノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、２−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、２，６ジメチル−４−ヘプタノール、ｎ−デカノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、塗布方式に応じ、蒸発性、塗布機材、被塗布基材の耐溶剤性等を考慮し選択する。
【００６７】
一態様において、塗布液中、金属及び／又は金属酸化物粒子の含有量は、これらの合計で、５質量％以上７０質量％以下であり、分散剤が含まれる場合の当該分散剤の含有量は、０．０２５質量％以上３５質量％以下であり、分散媒の含有量は、３０質量％以上９５質量％以下であってよい。
【００６８】
金属配線の形成方法としては、１）特定の印刷方法を用いて、塗布液のパターンを塗膜として形成した後に、当該塗膜を焼成する方法と、２）塗布液を基材上の全面にコートして塗膜を形成した後、特定のパターンになるように塗膜をレーザ描画することによって、所望のパターンを作製する方法とが挙げられる。焼成方法としては、焼却炉、プラズマ焼成、光焼成などを用いる方法が挙げられる。
【００６９】
塗膜（すなわち、塗布液からなる薄膜）は、塗布液を基材上に塗布し、必要に応じて乾燥により分散媒を除去することで形成できる。塗膜の形成方法は、特に限定されないが、ダイコート、スピンコート、スリットコート、バーコート、ナイフコート、スプレーコート、ディップコート等の塗布法を用いることができる。これらの方法を用いて、基材上に均一な厚みで塗布液を塗布することが望ましい。
【００７０】
塗布液は、任意に乾燥させてよい。本実施形態の方法は、好ましくは、塗布液中の分散媒を除去する乾燥工程を有する。乾燥工程は、６０℃〜１２０℃で３０分間〜５時間の間で行われることが好ましい。
【００７１】
＜焼成工程＞
本工程では、塗膜中の金属及び／又は金属酸化物粒子を焼結及び還元させて低抵抗な金属配線を形成させるために焼成を行う。焼成方法としては、加熱法及び光照射法が挙げられるが、塗膜の一部領域を選択的に焼成して所望パターンの金属配線を得る点で、光照射法が好ましい。
【００７２】
光照射法としては、例えば、光源としてキセノンなどの放電管を用いたフラッシュ光方式又はレーザ光方式が適用可能である。これらの方法によれば、強度の大きい光を短時間露光し、基材上に形成した塗膜を短時間で高温に上昇させ、焼成することができる。焼成時間が短時間であるため基材へのダメージが少なく、耐熱性が低い樹脂フィルム基板への適用が可能である。
【００７３】
フラッシュ光方式とは、例えば、キセノンランプ（放電管）を用い、コンデンサに蓄えられた電荷を瞬時に放電する方式である。この方式では、大光量のパルス光（例えばキセノンランプ光）を発生させ、基材上に形成された塗膜に照射することにより、塗膜を瞬時に高温に加熱する。露光量は、光強度、発光時間、光照射間隔及び回数で調整可能である。光源からマスクを介して塗膜の一部領域に選択的に光照射することで、所望パターンの金属配線を形成可能である。
【００７４】
発光光源としてレーザ光源を用いた場合にも、フラッシュ光方式と同様、所望の照射効果が得られる。レーザ光源は、フラッシュ光方式について上記した調整項目に加え、波長選択にも自由度を有する。したがって、塗膜及び／又は基材の光吸収波長を考慮して波長を選択することが可能である。
以下、レーザ光方式による焼成の好適例について更に説明する。
【００７５】
［レーザ照射による光焼成］
塗膜の、金属配線を形成したい箇所にのみ選択的にレーザを照射することにより、レーザが照射された部分のみ焼成が進行し、金属配線が形成される。一態様においては、当該焼成により、金属酸化物粒子が還元されて金属粒子が生成すると共に、生成した金属粒子同士の焼結（融着）による一体化が生じ、金属配線が形成される。
【００７６】
レーザ光の発光波長は、３５５ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲に中心波長を有することが好ましい。この範囲の波長のレーザ光を照射することにより、塗膜中の金属を効果的に焼結できる。金属の焼結性を高める観点から、レーザ光は、好ましくは、３５５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲、より好ましくは３５５ｎｍに中心波長を有する。
【００７７】
レーザ光は、基本波だけでなく必要に応じ高調波を取り出して使用してもよい。レーザ光は、ＣＷ波（連続波）であってもパルス波であってもよい。パルス波は、高い先頭値の光線を照射することで、熱の拡散を防ぎながら焼成を瞬間的に進行させることができる。パルス波の１パルスあたりの幅は、光線照射時の塗膜のアブレーションを抑制する観点から、好ましくは、１〜１００ナノ秒、又は２〜５０ナノ秒、又は３〜３０ナノ秒である。
【００７８】
レーザ照射時に発生する煙によるレーザ光の散乱を抑制する観点から、塗膜上にガスがフローしている状態で、レーザを照射することが好ましい。この際用いるガスとしては、特に限定されないが空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられ、不活性かつ安価である観点からは窒素を用いることが好ましい。
【００７９】
塗膜上にガスがフローしているとは、一態様において、塗膜上のレーザ照射部位に、流速０．０１ｍ／ｓ以上１．０ｍ／ｓ以下の流れが発生していることを意味する。ガスの流速は、より好ましくは、０．０５ｍ／ｓ以上０．８ｍ／ｓ以下、又は０．１ｍ／ｓ以上０．６ｍ／ｓ以下である。ガスの流れは、塗膜表面全体に同じ流速にて発生している必要はなく、レーザ光が照射されている塗膜上のある点において上記流れが発生していればよい。なお上記のガスの流速は、塗膜表面のレーザ光照射点から塗膜に対して垂直方向に１０ｍｍ離れた位置に風速計の測定部を設置して測定される値である。ガスをフローさせるための手段は、ガスを塗膜表面上に流すことができるものであれば、特に限定されない。モータ駆動により送風するタイプのブロワーを用いてもよいし、高圧ガスボンベから配管を通して直接ガスを流してもよく、コンプレッサー等で圧縮したガスを流す装置を用いてもよい。
【００８０】
（金属配線製造装置）
レーザ光方式による焼成は、例えば以下のような金属配線製造装置を用いて実施できる。図３は、本実施形態に係る構造体の製造に用いる金属配線製造装置の一例を示す模式図であり、金属配線製造装置１０は、構造体保持部１０１、レーザ光を発振する光線発振器１０２、ガス供給部１０３、光線走査部１０４、速度制御部１０５、及びコンピュータ１０６を有してよい。一態様において、構造体保持部１０１は試料室である。試料室は窓部を有してよく、当該窓部は、光線を、当該窓部を介して塗膜１２まで到達させ得る光透過性を有してよい。試料室はガス導入口を有してよく、例えば、ガス供給部１０３（例えば、前述のブロワー、コンプレッサー等であってよい。）からのガスがガス導入口を介して試料室内に導入されるように構成されていてよい。又は、金属配線製造装置は試料室を備えないこともできる。この場合、基材１１上の塗膜１２に対してガスが直接フローされてよい。
【００８１】
光線走査部
光線走査部１０４は、光線発振器１０２から射出された光線Ｌを走査する。図３では、光線走査部１０４がガルバノスキャナーである例を示している。光線走査部１０４としてのガルバノスキャナーは、Ｘ軸ガルバノミラー１０４ａ、Ｘ軸ガルバノモータ１０４ｂ、Ｙ軸ガルバノミラー１０４ｃ及びＹ軸ガルバノモータ１０４ｄを有する。ガルバノスキャナーは、ｆθレンズ（図示せず）、Ｚ軸調整用駆動レンズ（図示せず）等を有してもよい。Ｘ軸ガルバノモータ１０４ｂ及びＹ軸ガルバノモータ１０４ｄは、速度制御部１０５（例えばスキャナ制御部）に電気的に接続されている。
【００８２】
ガルバノスキャナーは、速度制御部１０５からの制御信号に従って、Ｘ軸ガルバノモータ１０４ｂ及びＹ軸ガルバノモータ１０４ｄの回転角及び回転速度を制御可能に構成されている。速度制御部１０５はコンピュータ１０６によって制御される。
光線Ｌは、光線走査部１０４により走査され、基材１１の上に形成された塗膜１２の表面に照射される。
【００８３】
上記では、光線走査部１０４としてガルバノスキャナーを例示したが、ガルバノスキャナー以外の光線走査部も使用可能である。例えば、光線走査部１０４は、ガルバノスキャナーに代えて、塗膜１２が形成された基材１１をＸ軸方向及びＹ軸方向の両方に移動できるＸ−Ｙステージを載置台として用い、レーザ光Ｌの照射点Ｐを移動させる代わりに基材１１を移動させてもよい。
【００８４】
図３に示す光線走査部１０４（ガルバノスキャナー）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの移動に、Ｘ軸ガルバノミラー１０４ａ、Ｙ軸ガルバノミラー１０４ｃのそれぞれを用いているが、ガルバノミラーをＸ軸及びＹ軸のいずれか一方に用いること、例えば、Ｘ軸方向のみの移動にガルバノミラーを用い、Ｙ軸方向の移動には基材１１を載置している載置台（図示せず）のモータ等を用いることも可能である。
【００８５】
速度制御部
金属配線製造装置１０における走査速度制御は、例えば下記のように行うことができる。まず、速度制御部１０５に、金属配線のパターンの所望の形状、位置及び大きさを示すスキャン用データ（座標データ）を入力する。速度制御部１０５としてのスキャナ制御部は、スキャン用データに基づいて、パターンのＸ軸方向に沿った長さから走査線の長さ（Ｌ）（単位：ｍｍ）を算出する。次に、スキャナ制御部は、算出された走査線の長さ（Ｌ）に基づいて、以下の式により、所定の走査周期（Ｆ）（単位：Ｈｚ）（例えば、１５Ｈｚ）になるように、レーザ光を走査する速度（以下、走査速度という）（Ｖ）（単位：ｍｍ／秒）を算出する。
走査速度（Ｖ）＝走査周期（Ｆ）  ｘ  走査線の長さ（Ｌ）
【００８６】
次に、スキャナ制御部は、このように算出された走査速度に従って、光線走査部１０４としてのガルバノスキャナーにレーザ光Ｌの照射点ＰをＸ軸方向に移動させ、１回の走査を実行させる。
その後、スキャナ制御部は、ガルバノスキャナーに、レーザ光Ｌの照射点ＰをＹ軸方向に移動させる。
上述のように、レーザ光Ｌの走査速度（Ｖ）を、走査線の長さ（Ｌ）に基づいて、塗膜１２内のいずれの位置においても走査周期（Ｆ）が同一になるように、設定することができる。
【００８７】
出力調整機構
金属配線製造装置は、光線の出力を調整する出力調整機構を備えてよい。これにより、光線照射時のアブレーション及び／又は炭化を抑制できる。出力調整機構の一例は、光線の経路上に配置されるアッテネータである。アッテネータは、コンピュータに電気的に接続され、コンピュータからの制御信号により出力値を任意の値に変更することが出来る。又は、出力調整機構は、出力値を手動操作により変更可能であるように構成されていてもよい。
【００８８】
パルス抑制機構
光線発振器がパルス光を出射するように構成されている場合、金属配線製造装置は、パルス光の初期パルスを抑制するパルス抑制機構を備えてよい。パルス抑制機構は、出射開始時の過大なパルス光が塗膜に照射されるのを防止することで、アブレーション及び／又は炭化を防止する。パルス抑制機構は、例えば、ファーストパルスサブレッション機能（ＦＰＳ機能）、すなわち、初期パルスの余分な出力を前もって予測し、その余分な出力を低下させる機能を有してよい。
【００８９】
スポット調整機構
金属配線製造装置は、光線の焦点位置におけるスポット径を調整するスポット調整機構を有してよい。スポット調整機構は、光線の集光密度を制御してスポット径を調整することで、アブレーション及び／又は炭化を防止する。スポット調整機構の一例は、ガルバノスキャナーに入射する光線の直径を拡大若しくは縮小させる装置であり、例えばビームエキスパンダーを利用することが出来る。光線の直径を変化させることで、集光レンズによって集光された焦点におけるスポット径を変化させることが出来る。光線の直径を拡大することでスポット径は小さくなり、光線の直径を縮小することでスポット径は大きくなる。
【００９０】
［レーザの重複照射］
レーザ光は、塗膜上の所望の領域に繰り返し照射してよい。図４は、本発明の一態様に係る金属配線の製造方法におけるレーザ光の重複照射について説明する模式図である。図４を参照し、走査線幅Ｓ１を有する第１の走査線Ｒ１のようにレーザ光を照射した後、第１の走査線Ｒ１に対して、走査線幅方向にオーバーラップするように、第２の走査線Ｒ２のようにレーザ光を照射する。このようなオーバーラップによれば、オーバーラップ領域において蓄熱量が大きくなるため、塗膜の焼結度を高め、堅い金属配線を形成できる。これにより、例えば、金属配線をフレキシブル基板上に形成して曲げたときにも、金属配線が割れることなくフレキシブル基板に追従できる。また塗膜の焼結度が高いことで、低抵抗値の金属配線を形成できる。
【００９１】
第１の走査線Ｒ１の走査線幅Ｓ１（例えば、３２０μｍ）に対する、オーバーラップ幅Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１（本開示で、オーバーラップ率Ｓともいう。）は、金属及び／又は金属酸化物の焼結を良好に進行させる観点から、好ましくは、５％以上、又は１０％以上、又は１５％以上、又は２０％以上であり、工業的に実用性のある速度でレーザを移動させながら焼結を行う観点から、好ましくは、９９．５％以下、又は９９％以下、又は９５％以下、又は９０％以下、又は８５％以下である。なお、第２の走査線の走査方向は、第１の走査線と同じでも異なってもよい。
【００９２】
＜はんだ付け工程＞
本工程では、金属配線上にはんだ付けを行ってはんだ層を形成する。はんだ材料としては、≪構造体≫の項で例示したものを使用できる。はんだ付け工程は従来既知の方法であれば特に制限されないが、はんだごてを、使用するはんだの種類に合わせて加熱する。加熱したはんだごてを金属配線上に当て、はんだを押し当てて融かし、はんだ層を形成させる。はんだ付け工程により、はんだ層を形成するとともに金属配線中、特に金属配線が有する孔の内部に、はんだを侵入させることができる。
【００９３】
≪適用例≫
本実施形態に係る構造体は、例えば、電子回路基板等の配線材（プリント基板、ＲＦＩＤ、自動車におけるワイヤハーネスの代替など）、携帯情報機器（スマートフォン等）の筐体に形成されたアンテナ（携帯情報機器筐体用アンテナ）、メッシュ電極（静電容量式タッチパネル用電極フィルム）、電磁波シールド材、及び、放熱材料、に好適に適用することができる。
【実施例】
【００９４】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。
【００９５】
＜実施例１＞
［塗布液の製造］
イオン交換水８００ｇ及び１，２−プロピレングリコール（和光純薬製）４００ｇからなる混合溶媒中に、酢酸銅（ＩＩ）一水和物（和光純薬製）８０ｇを溶解し、ヒドラジン水和物（和光純薬製）２０ｇを加えて、窒素雰囲気下で攪拌した後、遠心分離によって上澄みと沈殿物とに分離した。
【００９６】
得られた沈殿物２．８ｇに、リン含有有機化合物としてＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１４５（商品名、ビックケミー社製）（ＢＹＫ−１４５）０．４ｇ及び分散媒としてエタノール（和光純薬製）６．６ｇを加え、窒素雰囲気下でホモジナイザを用いて分散した後、遠心分離して沈殿物を回収した。沈殿物をエタノールで希釈してホモジナイザで分散した。上記の遠心分離（濃縮）と分散（希釈）とを繰り返すことにより、酸化第一銅（酸化銅（Ｉ））を含む酸化第一銅粒子を含有する塗布液を得た。最終組成は沈殿物が２．８ｇ、ＢＹＫ−１４５が０．４ｇ、エタノールが６．６ｇ、ヒドラジン水和物が０．０１ｇであった。酸化第一銅の平均一次粒子径を、大塚電子製ＦＰＡＲ−１０００を用いてキュムラント法によって測定したところ、８ｎｍであった。
【００９７】
［試料の製造］
（塗膜の形成）
幅×奥行き×厚みが７０ｍｍ×７０ｍｍ×０．１ｍｍのポリイミド基板の表面にＵＶオゾン処理を３分間施した後、塗布液１ｍｌを基板上に滴下してスピンコート（５００ｒｐｍ×３００秒）し、室温で１０分間乾燥後、９０℃で２時間乾燥させ、基板上に厚み３．５μｍの塗膜が形成された試料を得た。
【００９８】
（レーザによる焼成）
図３に示す構成の金属配線製造装置を用いてレーザ照射を行った。サンプルケースには、１．０Ｌ／ｍｉｎで窒素ガスを送り込んだ。サンプルケースの上面はガラスとし、レーザ光を透過させる構造とした。ガルバノスキャナーを用いて、最大速度５ｍｍ／秒で焦点位置を動かしながらレーザ光（中心波長３５５ｎｍ、周波数３００ｋＨｚ、パルス幅１０ｎｓ、出力３９５ｍＷ、スポット径１１０μｍ）を、サンプルケース内の試料に照射した。このとき、レーザ光を走査方向に５ｍｍ動かした（１回目照射）あと、走査方向に対して垂直の方向に１０μｍ移動させて再び走査方向に最大速度５ｍｍ／秒の速さで動かした（２回目照射）。この操作を繰り返すことで、走査方向に垂直な方向に１０μｍずつ移動させながらレーザ光を走査し、所望とする長さ５ｍｍ×幅１ｍｍの寸法の銅を含む金属配線を得た。オーバーラップ率を以下の方法で計算したところ、９１．１％であった。具体的には、得られた金属配線の表面を光学顕微鏡（２０倍）で観察し、レーザ光の走査線が、２１μｍの間隔で確認できた。また、金属配線の走査終端部の、オーバーラップしていない部分のレーザ光照射の軌跡の幅は２３５μｍであった。下記の式により算出されるオーバーラップ率が、９１．１％であった。
（オーバーラップ率）＝（２３５μｍ−２１μｍ）÷２３５μｍ
【００９９】
（はんだ付け）
はんだとして、エコソルダーＬＥＯ（千住金属工業）（元素組成：錫４２質量％、ビスマス５８質量％、融点：１４０℃）を用いた。はんだごてを１６０℃に加熱し、金属配線上にはんだ層を形成した。
金属配線及びはんだ層の厚みは、それぞれ１．５μｍ及び１０００μｍであった。
【０１００】
［金属配線中のはんだ含有率の評価］
はんだの含有率は、金属配線の厚み方向断面における、走査型電子顕微鏡観察−エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ−ＥＤＸ）によって得られる錫の分布に基づいて求めた。１００００倍に拡大して得られた断面画像のうち、［金属配線厚み］×［当該厚み方向に対して垂直の方向の長さ１０μｍ］の矩形の範囲においてマッピング観察を行った。ＳＥＭ―ＥＤＸの測定条件は、以下のとおりである。
測定装置：  株式会社日立ハイテクノロジーズ  走査電子顕微鏡  ＳＵ８２２０
測定条件：加速電圧  １５ｋＶ
銅、炭素、酸素、錫、ビスマスについてマッピングでの定量分析を行った。錫、ビスマス合計の質量割合から、はんだ含有率は、７質量％であった。
錫のマッピング像について、解析ソフトＩｍａｇｅＪを用いて２値化を行ったところ、金属配線内に断面積０．００１μｍ２〜０．１５μｍ２のはんだ分散相が確認された。
また、はんだ層と金属配線内のはんだ領域とが連続している部位と連続していない部位とが存在した。
また、ＳＥＭ−ＥＤＸで金属配線部を選択してスペクトル分析を行った結果、金属配線には銅とカーボンが含まれていることが分かった。ＳＥＭ−ＥＤＸの測定条件は［金属配線中のはんだ含有率の評価］に記載の条件と同じとした。
【０１０１】
［金属配線の孔、並びに、金属配線及びはんだ層の厚みの評価］
金属配線の厚み方向断面の孔の面積をＳＥＭ画像解析により計測したところ、断面積０．０１μｍ２〜０．１５μｍ２の孔の存在が確認された。
ＳＥＭの観察条件は、以下のとおりである。
測定装置：  株式会社日立ハイテクノロジーズ  走査電子顕微鏡  ＳＵ８２２０
測定条件：加速電圧  ５ｋＶ
測定モード：反射電子観察
【０１０２】
孔の面積は、解析ソフトＩｍａｇｅＪを用いて画像解析を行って求めた。画像解析を行う範囲は、断面方向において、［金属配線厚み］×［当該厚み方向に対して垂直の方向の長さ４０μｍ］の矩形とした。次いで、上記で設定された視野の画像を、孔が識別できるように２値化した。２値化の際の閾値は、デフォルトとした。
【０１０３】
［密着性の評価］
密着性の評価は、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に沿ってテープ剥離試験により行った。テープとして、セロテープ（登録商標）ＣＴ−１８（ニチバン株式会社）を用い、はんだ層の剥離が起こらない場合を合格とした。
テープ剥離試験の結果、はんだ層の剥離は見られず、密着性試験は合格であった。
【０１０４】
＜比較例１＞
レーザ光の焦点位置の走査速度を１００ｍｍ／秒、出力を９２０ｍＷ、スポット径を２５０μｍ、オーバーラップ率を８８．５％としたこと以外は、実施例１と同様の方法で金属配線を形成し、はんだ付け及び評価を行った。
【０１０５】
［金属配線中のはんだ含有率の評価］
実施例１と同様の方法で評価したところ、はんだ含有率は１．８質量％であった。また、金属配線内に断面積０．００１μｍ２〜０．０２μｍ２のはんだ分散相が確認された。
【０１０６】
［金属配線の孔の評価］
実施例１と同様の方法で評価したところ、金属配線の断面に断面積０．０１〜１．９μｍ２の孔の存在が確認された。
【０１０７】
［密着性の評価］
実施例１と同様の方法で評価したところ、はんだ層の剥離が起こり、密着性試験は不合格であった。
【０１０８】
実施例１及び比較例１の結果から、実施例のように金属配線中に適切な量のはんだが含まれる場合、はんだ層と金属配線との密着性が高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の一態様によれば、はんだ層と金属配線との密着性が高い金属配線を提供できる。本発明の一態様によって得られる金属配線は、電子回路基板等の配線材、メッシュ電極、電磁波シールド材、及び、放熱材料の作製に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  構造体
１０  金属配線製造装置
１１  基材
１２  塗膜
１３  金属配線
１４  絶縁領域
１５  単一層
１６  はんだ層
１７  はんだ
１０１  構造体保持部
１０２  光線発振器
１０３  ガス供給部
１０４  光線走査部
１０４ａ  Ｘ軸ガルバノミラー
１０４ｂ  Ｘ軸ガルバノモータ
１０４ｃ  Ｙ軸ガルバノミラー
１０４ｄ  Ｙ軸ガルバノモータ
１０５  速度制御部
１０６  コンピュータ
Ｌ  レーザ光
Ｒ１  第１の走査線
Ｒ２  第２の走査線
Ｓ１  走査線幅
Ｓ２  オーバーラップ幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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