(57)【要約】【課題】検査用ウェルチップの上下の樹脂部材の如き透明な樹脂部材同士を、接着剤を使用せずに接合し、高い形状精度を備えて且つ検査用等として高い信頼性を具備する樹脂接合物を得る方法を提供する。【解決手段】レーザー光透過性を有する熱可塑性の樹脂部材１，２同士を、両者の対向面間に所要パターンの接合領域Ｚを設定する金属細線３を介在させて重ね合わせ、両樹脂部材１，２の一方を通してレーザビーム４をガルバノスキャナー２１による高速走査で、金属細線３の接合領域Ｚに対応する長さＬにわたって略均等に照射し、金属細線３の発熱によって周囲部の樹脂を溶融させることにより、両樹脂部材１，２を所要パターンで溶着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光透過性を有する熱可塑性の樹脂部材同士を、両者の対向面間に所要パターンの接合領域を設定するレーザー光吸収材を介在させて重ね合わせ、両樹脂部材の一方を通してレーザビームをガルバノスキャナーによる高速走査で、該レーザー光吸収材の前記接合領域に対応する全体にわたって略均等に照射し、該レーザー光吸収材の発熱によってその周囲部の樹脂を溶融させることにより、両樹脂部材を前記所要パターンで溶着することを特徴とする樹脂部材の接合方法。
【請求項２】
前記の両樹脂部材が硬質の樹脂成形物からなると共に、レーザー光吸収材が両樹脂部材よりも高融点であり、レーザビームの照射に伴って固形の該レーザー光吸収材が周囲部の溶融した樹脂中に埋入することにより、レーザビーム照射前の両樹脂部材の対向面間に存在していたレーザー光吸収材の厚み分の隙間が消滅するように構成されてなる請求項１に記載の樹脂部材の接合方法。
【請求項３】
レーザー光吸収材が電気配線を構成する導電体である請求項２に記載の樹脂部材の接合方法。
【請求項４】
前記導電体が金属細線である請求項３に記載の樹脂部材の接合方法。
【請求項５】
前記導電体が前記両樹脂部材の一方の表面に設けられたプリント配線である請求項３に記載の樹脂部材の接合方法。
【請求項６】
前記両樹脂部材は検査用ウェルチップを構成する上下の樹脂部材であり、請求項４に記載の接合方法による接合後の上側樹脂部材の上面側から、金属細線の配線位置にパルスレーザーを照射して三次元除去加工を行うことにより、下側樹脂部材内に達する深さで内周面に前記金属細線の除去両端部が対向する電極として露呈した試料ウェルを形成することを特徴とする検査用ウェルチップの製造方法。
【請求項７】
前記両樹脂部材は検査用ウェルチップを構成する上下の樹脂部材であり、請求項４に記載の接合方法による接合後の上側樹脂部材の上面側から、金属細線の配線位置に切削加工によって下側樹脂部材内に達する深さの試料ウェル用凹部を形成したのち、パルスレーザーの照射による三次元除去加工で該試料ウェル用凹部の内周部を仕上げることにより、内周面に前記金属細線の除去両端部が対向する電極として露呈した試料ウェルを形成することを特徴とする検査用ウェルチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光透過性を有する樹脂部材の接合方法と、この接合方法を利用した検査用ウェルチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
哺乳動物胚の診断や各種物質の電気化学的計測等に使用される検査用ウェルチップとして、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、共にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）の如き透明樹脂からなる四角板状の上側樹脂部材１１と略立方体形の下側樹脂部材１２とが接着剤層１３を介して接合され、上側樹脂部材１１の上面中央部に開口して下側樹脂部材１２の上部に達する深さの逆円錐形の試料ウェル１４を備えると共に、該試料ウェル１４の内周面の径方向両側位置に、両樹脂部材１１，１２の対向面間に介在させた白金等よりなる直径１０μｍ程度の金属細線１５の一端部が電極１５ａとして露呈し、各金属細線１５の他端側が下側樹脂部材１２の対向する両側面に設けた上下方向の凹陥部１２ａに配置する電極板１６に接続した構造のものが知られる（特許文献１）。
【０００３】
このような検査用ウェルチップを用いて例えば哺乳動物受精卵の診断を行う場合、図８（ｃ）に示すように、まず試料ウェル１４内に検査溶液Ｓを収容し、電極１５ａの電極電位を参照電極（一般に銀／塩化銀）に対して定電位（一般に−０．６Ｖ）に制御した上で、酸素還元電流（バルク電流）を測定し、次いで試料ウェル１４内に受精卵Ｅを入れて酸素還元電流（試料電流）を測定し、このバルク電流と試料電流の測定値の差から受精卵Ｅの呼吸量（酸素消費量）を算出して健康度を診断評価する。
【０００４】
ところが、上記従来の検査用ウェルチップでは、図９（ａ）（ｂ）に示すように、金属細線１５は、下側樹脂部材１２の上面に設けた溝１２ｂ内で接着剤層１３に包まれて配置し、該接着剤層１３を介して弾性的に支持された状態にあるため、電極１５ａの位置を厳密に設定できない上、試料ウェル１４内での露出長さも不均一になり、もって測定値の誤差が大きくなるという問題があった。また、試料ウェル１４の周面に接着剤層１３が露呈しているから、接着剤成分の溶出や化学作用等によって検査対象への悪影響や検査結果の信頼性低下を生じる懸念もあった。更に、試料ウェル１４は切削工具を用いた研削加工にて形成していることから、加工時の押圧力による樹脂部材１１，１２の面精度や試料ウェル１４の内周面及び電極１５ａの形状精度が低下すると共に、電極１５ａの研削面にバリが発生し易く、これらによって測定値のバラツキを生じ易いという難点もあった。従って、このような検査用ウェルチップでは、上下の樹脂部材１１，１２を接着剤を用いずに接合することが望ましい。
【０００５】
従来、透明な樹脂部材同士を接着剤を用いずに接合する手段として、両樹脂部材間に光吸収性の薄い透明フィルムを介在させ、一方の樹脂部材側からレーザー光を照射して該フィルムを溶融させて両樹脂部材を溶着させる方法（特許文献２）、基台の光学鏡面をなす表面上に一方の樹脂部材を載置し、この樹脂部材の光吸収剤を塗付した上面に他方の樹脂部材を重ね、上方からレーザー光を照射することにより、光吸収剤塗付層の光吸収による発熱で両樹脂部材を溶着させる方法（特許文献３）、一方の樹脂部材の表面に吸収性波長の第一のレーザー光を照射して粗面領域を形成し、この粗面領域を有する該樹脂部材の表面に他方の樹脂部材を重ね合わせ、外側から透過性波長の第二のレーザー光を照射することにより、粗面領域での光散乱による発熱で両樹脂部材を溶着させる方法（特許文献４）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６３２８７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１９３１号公報
【特許文献３】ＷＯ２００８−１１７７１７号公報
【特許文献４】特開２００７−２３００５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、検査用ウェルチップの上下の樹脂部材の接合に前記特許文献２及び３のようなレーザー光による溶着方法を適用した場合、電極形成用の金属細線が光吸収性フィルムや光吸収剤塗付層と樹脂部材表面との間に挟まれる形になるから、試料ウェルにおける電極の位置及び露出長さを高精度に均一に設定できず、測定値の誤差が大きくなり、また光吸収性フィルムの溶融層や光吸収剤塗付層が試料ウェルの周面に露呈することで、これらに含まれる光吸収剤によって検査対象への悪影響や検査結果の信頼性低下を生じる懸念があり、前記特許文献１のように両樹脂部材を接着剤で接合した場合と同様の問題が発生する。一方、特許文献４のように一方の樹脂部材の表面を粗面化してレーザー光で溶着する方法では、粗面化用と溶着用とで波長の異なるレーザー光による２段階のレーザー加工を行うから、それだけ手間及び時間を要すると共に、波長の違いに対応した異種のレーザー（例えば炭酸ガスレーザーと半導体レーザー）を用いる必要があり、設備コストも高く付くことになる。
【０００８】
本発明者らは、上述の事情に鑑みて、検査用ウェルチップの上下の樹脂部材を既知手段によらずに接合する技術を開発すべく研究を重ねる過程で、電極形成用の金属細線自体がレーザー光に対する吸収性を有することに着目し、該金属細線にレーザー光を照射した際の光吸収に伴う発熱により、周囲の樹脂を溶融させて両樹脂部材を溶着させるという画期的な接合技術を見出すと共に、この接合技術を更に発展させて検査用ウェルチップ以外の広範な用途にも対応する透明樹脂同士の接合方法を確立し、本発明をなすに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１に係る樹脂部材の接合方法は、図面の参照符号を付して示せば、レーザー光透過性を有する熱可塑性の樹脂部材１，２同士を、両者の対向面間に所要パターンの接合領域Ｚを設定するレーザー光吸収材（金属細線３，プリント配線７）を介在させて重ね合わせ、両樹脂部材１，２の一方を通してレーザビーム４をガルバノスキャナー２１による高速走査で、該レーザー光吸収材３，７の接合領域Ｚに対応する全体にわたって略均等に照射し、該レーザー光吸収材３，７の発熱によってその周囲部の樹脂を溶融させることにより、両樹脂部材１，２を所要パターンで溶着することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、上記請求項１の樹脂部材の接合方法において、両樹脂部材１，２が硬質の樹脂成形物からなると共に、レーザー光吸収材３，７が両樹脂部材１，２よりも高融点であり、レーザビーム４の照射に伴って固形の該レーザー光吸収材３，７が周囲部の溶融した樹脂中に埋入することにより、レーザビーム４照射前の両樹脂部材１，２の対向面間に存在していたレーザー光吸収材３，７の厚み分の隙間ｔが消滅するように構成されてなる。
【００１１】
請求項３の発明は、上記請求項２の樹脂部材の接合方法において、レーザー光吸収材が電気配線を構成する導電体（金属細線３，プリント配線７）である構成としている。
【００１２】
請求項４の発明は、上記請求項３の樹脂部材の接合方法において、前記導電体が金属細線３である構成としている。
【００１３】
請求項５の発明は、上記請求項３の樹脂部材の接合方法において、前記導電体が両樹脂部材１，２の一方の表面に設けられたプリント配線７である構成としている。
【００１４】
また、請求項６の発明に係る検査用ウェルチップの製造方法では、両樹脂部材１，２は検査用ウェルチップＴを構成する上下の樹脂部材であり、上記請求項４に記載の接合方法による接合後の上側樹脂部材１の上面側から、金属細線３の配線位置にパルスレーザー８を照射して三次元除去加工を行うことにより、下側樹脂部材２内に達する深さで内周面に金属細線３の除去両端部が対向する電極３ａ，３ａとして露呈した試料ウェル６を形成することを特徴としている。
【００１５】
更に、請求項７の発明に係る検査用ウェルチップの製造方法では、両樹脂部材１，２は検査用ウェルチップを構成する上下の樹脂部材であり、請求項４に記載の接合方法による接合後の上側樹脂部材１の上面側から、金属細線３の配線位置に切削加工によって下側樹脂部材２内に達する深さの試料ウェル用凹部を形成したのち、パルスレーザーの照射による三次元除去加工で該試料ウェル用凹部の内周部を仕上げることにより、内周面に金属細線３の除去両端部が対向する電極３ａ，３ａとして露呈した試料ウェル６を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
以下に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。請求項１の発明によれば、樹脂部材１，２同士を対向面間にレーザー光吸収材（金属細線３，プリント配線７）を介在して重ね合わせた状態で、、所要パターンの接合領域Ｚを設定する両樹脂部材１，２の一方を通して該レーザー光吸収材３，７にレーザビーム４を照射すれば、該レーザー光吸収材３，７が光吸収によって発熱し、その温度が樹脂部材１，２の融点以上に上がることで、該レーザー光吸収材３，７に接する部分から周囲部の樹脂が溶融してゆき、その溶融部分で両樹脂部材１，２が溶着することになる。そして、この際のレーザビーム４の照射をガルバノスキャナー２１による高速走査で行うから、該レーザー光吸収材３，７の接合領域Ｚに対応する全体を略同時に昇温させ、接合領域Ｚの全体にわたって樹脂の溶融を均等に進行させ、もって両樹脂部材１，２を歪のない状態で溶着できる。これに対し、ＸＹテーブル等によって樹脂部材１，２側を移動させながら、レーザビーム４を定位置に照射する方式では、接合領域の始端側から終端側への溶融の時間差ひいては溶着の時間差により、接合後の両樹脂部材１，２に歪を生じ易くなる。
【００１７】
しかして、このような接合方法では、両樹脂部材１，２間に光吸収性フィルムを介在させたり、表面に光吸収剤を塗付したり、更には粗面化を施したりする必要がないから、低コストで手間を要さずに短時間で接合操作できる。また、検査用ウエルチップＴの試料ウェル６のように、両樹脂部材１，２の接合界面が現れる計測部を設ける用途でも、その接合界面には計測に悪影響を及ぼす異質材が露呈しないため、該異質材に起因した計測誤差を生じる懸念がない。
【００１８】
請求項２の発明によれば、レーザー光吸収材３，７が硬質の樹脂成形物からなる両樹脂部材１，２に対して高融点であり、レーザビーム４の照射に伴って固形の該レーザー光吸収材３，７が周囲部の溶融した樹脂中に埋入し、レーザビーム４照射前の両樹脂部材１，２の対向面間に存在していたレーザー光吸収材３，７の厚み分の隙間ｔが消滅する。従って、両樹脂部材１，２は、接合領域Ｚ以外の対向面部でも完全に密接し、レーザー光吸収材３，７の介在による歪が発生しない。また、レーザー光吸収材３，７は溶融後の硬化した樹脂中に固定されるから、該レーザー光吸収材３，７が機能的に配置の位置精度を要求されるものであっても厳密に定位置で保持できる。更に、この接合方法では、接合領域Ｚの全体にわたってレーザー光吸収材３，７が均等に溶融樹脂中に埋入してゆくから、両樹脂部材１，２は金属細線３の介在による影響を殆ど受けずに歪のない状態で溶着する。これに対し、前述のＸＹテーブル等で樹脂部材１，２側を移動させる方式では、接合途上において溶着済み部分では上記隙間ｔが消滅しているのに対し、未溶着部分では該隙間ｔが存在することで、両樹脂部材１，２に歪を生じることが避けられない。
【００１９】
請求項３の発明によれば、レーザー光吸収材が電気配線を構成する導電体（金属細線３，プリント配線７）であるから、用途的に電気配線を設ける必要がある樹脂接合物において、別途に接合のための材料を用いる必要がなく、その電気配線のみを利用して両樹脂部材１，２を溶着接合できる上、電気配線が溶融した樹脂中に埋入して固定されるので機械的負荷による断線を生じなくなる。このような電気配線を構成する導電体としては、請求項４，５の発明で規定する金属細線３及びプリント配線７が挙げられる。
【００２０】
また、請求項６の発明に係る検査用ウェルチップの製造方法では、上下の樹脂部材１，２の対向面間にレーザー光吸収材として介在する金属細線３が試料ウェル６の位置で除去され、その両端部が対向する電極３ａ，３ａとして該試料ウェル６の内周面に露呈するが、該金属細線３は溶融後の硬化した樹脂中に埋入して固定されているため、電極３ａの位置を厳密に設定できると共に、試料ウェル６内での該電極３ａ露出長さも均一になる上、試料ウェル６の内周には従来の接着剤層のような異質材の露出もない。そして、試料ウェル６をパルスレーザー８による三次元除去加工によって形成するから、従来の切削加工のような押圧による樹脂部材１，２の面精度の低下を回避できると共に、試料ウェル６及び電極３ａの形状をナノオーダーまで精密に設定でき、また電極３ａにバリが発生することもない。従って、得られた検査用ウェルチップＴは、測定値の誤差やバラツキが非常に少なく、高精度の測定を行えて、且つ検査対象への悪影響を生じさせる懸念もなく、高い信頼性を備えるものとなる。
【００２１】
更に、請求項７の発明に係る検査用ウェルチップの製造方法によれば、試料ウェル６の形成に際し、まず切削加工で試料ウェル用凹部を形成し、その内周部をパルスレーザーの照射による三次元除去加工で仕上げるという二段階の加工を行うから、一段目の切削加工において試料ウェル容積の大部分を切削することで樹脂除去能率を高め、次いで二段目のパルスレーザーによる三次元除去加工にて試料ウェル６及び電極３ａの形状をナノオーダーまで精密に仕上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂部材の接合方法を示し、（ａ）は樹脂部材同士を重ねる前の状態、（ｂ）は樹脂部材同士を重ねて金属細線にレーザビームを照射している状態，（ｃ）は該金属細線の発熱状態、（ｄ）は該金属細線の周囲部の溶融状況、（ｅ）は溶着接合後の状態、のそれぞれ縦断正面図である。
【図２】同接合方法における金属細線に対するレーザビーム照射長さと接合領域を示す平面図である。
【図３】同接合方法におけるレーザビームの照射方法を例示する模式図である。
【図４】本発明の接合方法による検査用ウェルチップを対象とした接合装置を示し、（ａ）は全体の概略側面図、（ｂ）はチップ固定治具の平面図、（ｃ）はチップ固定治具の縦断側面図である。
【図５】同検査用ウェルチップにおける試料ウェルの形成操作を示し、（ａ）は上下の樹脂部材の接合後の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線における矢視断面図、（ｃ）はパルスレーザーによる試料ウェルの形成途上の縦断側面図、（ｄ）は試料ウェル形成後の該ウェルチップの平面図、（ｅ）形成後の試料ウェルの電極近傍を拡大して示す縦断側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る樹脂部材の接合方法を示し、（ａ）は樹脂部材同士を重ねる前の状態、（ｂ）は樹脂部材同士の溶着接合後の状態、のそれぞれ縦断正面図である。
【図７】本発明の接合方法における接合領域のパターンを例示し、（ａ）はコルゲートパターン、（ｂ）は平行パターン、（ｃ）は矩形環状パターン、のそれぞれ接合領域を設定する金属細線を配置した樹脂部材の平面図である。
【図８】従来の検査用ウェルチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線における矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）の仮想線円Ｃ内を試料ウェルに受精卵及び検査溶液を収容した状態で示す拡大図である。
【図９】従来の検査用ウェルチップにおける試料ウェルの電極近傍を拡大して示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線における矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る樹脂部材の接合方法の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、各実施形態で共通する構成要素については、形態やサイズの違いがあっても同じ符号を付している。
【００２４】
図１〜図３で示す樹脂部材の接合方法は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の高透明でレーザー光透過性の硬質樹脂成形物からなる上下の樹脂部材１，２間に、図２の斜線部で示す帯状の接合領域Ｚを設定するためのレーザー光吸収材として、直線状の金属細線３を介在させて両樹脂部材１，２を溶着接合するものである。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すように、下側樹脂部材２上の所定位置に金属細線３を直線状に配置した状態で、この下側樹脂部材２上に図示仮想線の如く上側樹脂部材１を重ね合わせる。そして、同図（ｂ）に示すように、上方から上側樹脂部材１を通してレーザビーム４を金属細線３に照射する。このとき、該レーザビーム４は、図３に示すようにレーザー発振器２０から出射される連続発振光をガルバノスキャナー２１を介した高速往復走査により、図２に示す金属細線３の接合領域Ｚに対応した長さＬの全体にわたって略均等に照射する。これにより、該金属細線３の長さＬ分が光吸収に伴って略均等に発熱し、その熱が図１（ｃ）の放射状の矢印で示す如く周囲へ放熱されることで、上下の樹脂部材１，２が金属細線３との接触部分から昇温して溶融温度に達して溶融してゆく。無論、照射するレーザビーム４は、樹脂部材１，２の樹脂が急加熱で炭化することがないように、そのビーム強度と走査時間を調整する。
【００２６】
上記の溶融に伴って金属細線３が溶融樹脂中に埋入してゆくため、図１（ｃ）で示す両樹脂部材１，２間に存在していた金属細線３の太さに相当する隙間ｔが塞がってゆき、最終的に図１（ｄ）に示すように溶融領域Ｚにおいて上下の両樹脂部材１，２が一体に溶着すると共に、該溶融領域Ｚを除いた両樹脂部材１，２の対向面間も隙間なく密着して密接界面１０を形成し、図１（ｅ）の如く両樹脂部材１，２が金属細線３の周囲部で溶着して完全に接合した状態となる。なお、金属細線３の長さＬを越える両端側でも伝熱による昇温があるため、その両端側の周囲にも接合領域Ｚが図２に示すように次第に狭まる形で延長生成する。
【００２７】
ガルバノスキャナー２１は、図３に示すように、各々モーター（ロータリーエンコーダー）にて可逆回転駆動する一対のガルバノミラーＭ１，Ｍ２と、光軸方向に進退駆動する結像レンズＦとを内蔵した一般的なものであり、制御装置２２を介して両ガルバノミラーＭ１，Ｍ２の回転と結像レンズＦの移動を制御することにより、レーザビーム４を入力プログラムに基づく様々なパターンの照射域全体に高速走査できる。
【００２８】
この接合方法によれば、接合領域Ｚの全体にわたって金属細線３の近傍から樹脂の溶融が均等に進行し、これに伴って該金属細線３がレーザビーム４の照射部全体（長さＬの全長）で均等に溶融樹脂中に埋入してゆくから、両樹脂部材１，２は金属細線３の介在による影響を殆ど受けずに歪のない状態で溶着する。これに対し、ＸＹテーブル等によって樹脂部材１，２側を移動させながら、レーザビーム４を定位置に照射する方式では、接合領域の始端側から終端側への溶着の時間差を生じるから、接合途上において、溶着済み部分では金属細線３の太さに相当する隙間ｔが消滅しているのに対し、未溶着部分では該隙間ｔが存在するから、両樹脂部材１，２とりわけ上側樹脂部材１に大きく歪を生じることになる。
【００２９】
また、この接合方法では、両樹脂部材１，２間に光吸収性フィルムを介在させたり、表面に光吸収剤を塗付したり、更には粗面化を施したりする必要がないから、低コストで手間を要さずに短時間で接合操作できる。そして、得られる樹脂接合物は、用途的に両樹脂部材１，２の接合界面が現れる計測部を設けるものであっても、その接合界面には計測に悪影響を及ぼす異質材が露呈しないため、該異質材に起因した計測誤差を生じる懸念がない。加えて、金属細線３は溶融後の硬化した樹脂中に固定されて厳密に定位置で保持できるから、該金属細線３が機能的に配置の位置精度を要求される場合にも全く支障なく対応できる。
【００３０】
図４は、本発明の接合方法による検査用ウェルチップを対象とした接合装置を示す。この接合装置は、同図（ａ）に示すように、加工テーブル２３の上方に、高収束型のレーザー発振器２０に光路接続したガルバノスキャナー２１が設置され、その直下に位置してチップ固定治具３０が加工テーブル２３上に配置しており、該チップ固定治具３０に固定された接合前の検査用ウェルチップＴに対し、レーザー発振器２０から出射される連続発振のレーザビーム４をガルバノスキャナー２１を介して、制御装置２２に入力された加工プログラムに基づいて高速走査で照射するように構成されている。
【００３１】
そして、チップ固定治具３０は、同図（ｂ）（ｃ）に示すように、厚板状の樹脂台座３１上に順次、各々平面視正方形をなすチップ保持枠３２と石英ガラスブロック３３と押さえ枠３４が積み重なると共に、樹脂台座３１から突出した４本のボルト３５がチップ保持枠３２及び押さえ枠３４の四隅部を貫通しており、チップ保持枠３２の中央の角穴３２ａに接合対象の検査用ウェルチップＴを嵌め込んだ状態で、各ボルト３５に平座金３７及びバネ座金３８を介してナット３６を螺着することにより、石英ガラスブロック３３で該ウェルチップＴを押さえて固定する構造になっている。なお、石英ガラスブロック３３は四角環状の押さえ枠３４によって周縁部を押さえられるが、その内側が上方に露呈していることでレーザビーム４を透過させる。また、ウェルチップＴに加える押圧力はバネ座金３８の弾発力で担わせる程度でよいから、各ボルト３５に螺着したナット３６を強く緊締する必要はない。
【００３２】
接合対象の検査用ウェルチップＴは、従来の検査用ウェルチップと同様の形態であり、図５（ａ）（ｂ）に示すように、共にＰＭＭＡの如き透明樹脂からなる四角板状の上側樹脂部材１と略立方体形の下側樹脂部材２とを、両者の対向面間に電極形成用の白金等よりなる金属細線３を介在させた状態で接合し、その接合後の後加工によって上側樹脂部材１の上面中央部に開口する逆円錐形の試料ウェル６を形成するようになっている。なお、金属細線３の両端は、下側樹脂部材２の対向する両側面に設けた上下方向の凹陥部２ａに配置する電極板５に各々接続している。
【００３３】
この検査用ウェルチップＴの上下の樹脂部材１，２の接合は、既述した本発明の接合方法に準じ、金属細線３をレーザー光吸収材として、その全長にわたってレーザビーム４をガルバノスキャナー２１を介した高速往復走査で略均等に照射し、その光吸収によって該金属細線３を発熱させて周囲部の樹脂を溶融させることにより、該金属細線３に沿う接合領域で上下の樹脂部材１，２を溶着接合すればよい。
【００３４】
かくして上下の樹脂部材１，２を接合した検査用ウェルチップＴに対し、図５（ｃ）に示すように、試料ウェル６を形成するためにパルスレーザー８による三次元除去加工を施す。この除去加工では、金属細線３の配線位置において上側樹脂部材１の上面側からパルスレーザー８を照射して樹脂を蒸発揮散させてゆくことにより、連続的に縮径する形で樹脂を除去して下側樹脂部材２内に達する逆円錐形の試料ウェル６を形成する。そして、この試料ウェル６の形成に伴い、金属細線３の該試料ウェル６を直径方向に横切る部分が除去され、同図（ｄ）（ｅ）で示すように、その除去した両端部が対向する電極３ａ，３ａとして該試料ウェル６の内周面に露呈した検査用ウェルチップＴの完成品が得られる。
【００３５】
このような検査用ウェルチップの製造方法によれば、上下の樹脂部材１，２の対向面間に介在する金属細線３が溶融後の硬化樹脂中に埋入して固定された状態であるため、試料ウェル６の形成に伴う該金属細線３の除去端部として形成される電極３ａを厳密に位置設定できると共に、試料ウェル６内での該電極３ａ露出長さも均一になる上、試料ウェル６の内周には従来の接着剤層のような異質材の露出がない。そして、試料ウェル６をパルスレーザー８による三次元除去加工によって形成するから、従来の切削加工のような押圧による樹脂部材１，２の面精度の低下を回避できると共に、試料ウェル６及び電極３ａの形状をナノオーダーまで精密に設定でき、また電極３ａにバリが発生することもない。従って、得られた検査用ウェルチップＴは、測定値の誤差やバラツキが非常に少なく、高精度の測定を行えて、且つ検査対象への悪影響を生じさせる懸念もなく、高い信頼性を備えるものとなる。
【００３６】
また、上述の検査用ウェルチップの製造方法ではパルスレーザー８による三次元除去加工のみで試料ウェル６を形成しているが、該試料ウェル６の形成に際し、まず切削加工で試料ウェル用凹部を形成し、その内周部をパルスレーザーの照射による三次元除去加工で仕上げるようにしてもよい。この場合、一段目の切削加工において試料ウェル容積の大部分を切削することで、パルスレーザー８による三次元除去加工のみで試料ウェル６を形成する場合に比較して樹脂除去能率を大幅に高めると共に、二段目のパルスレーザーによる三次元除去加工にて試料ウェル６及び電極３ａの形状をナノオーダーまで精密に仕上げることができる。
【００３７】
なお、検査用ウェルチップＴの上下の樹脂部材１，２のサイズ及び形態は、適用する検査項目に応じて適宜設定すればよい。その樹脂材料についてもレーザー光透過性の種々の熱可塑性樹脂を採用できるが、ＰＭＭＡのように透明性の高いものが好ましい。また、試料ウェル６は、数μＬ〜数ｍＬ程度の容積サイズであればよく、例示したような逆円錐形に限らず、円筒形や半球形等、検査対象とする試料の種類に応じて適宜設定できる。一方、金属細線３としては、白金に限らず、金、銀、銅、ニッケル等を始めとして、電気化学分野で作用電極に用いられている種々の金属材料を適宜選択して使用できると共に、その太さもチップサイズ及び検査項目に応じて２〜５００μｍの範囲で選択できる。
【００３８】
上記の検査用ウェルチップＴでは電気配線となる金属細線３をレーザー光吸収材として利用しているが、本発明の樹脂部材の接合方法では、電気配線を構成する他の種々の導電体も同様のレーザー光吸収材として利用できる。例えば、図６（ａ）に示すように、上面にプリント配線７を設けた下側樹脂部材２に、上側樹脂部材１を仮想線で示すように重ね合わせ、この状態で既述同様にして、上方からガルバノスキャナーを介してレーザビームをプリント配線７全体に高速走査で略均等に照射すれば、該プリント配線７が光吸収によって発熱し、その熱によって該プリント配線７の周囲部の樹脂が溶融するから、その溶融領域において両樹脂部材１，２を溶着接合し、同図（ｂ）に示すようにプリント配線７が完全に埋入し、溶融領域以外の対向面が密接界面をなす状態となる。
【００３９】
本発明の樹脂部材の接合方法において、上記の金属細線３やプリント配線７のような電気配線を構成する導電体をレーザー光吸収材として利用すれば、用途的に電気配線を設ける必要がある樹脂接合物において、別途に接合のための材料を用いる必要がなく、その電気配線のみを利用して両樹脂部材１，２を溶着接合できる上、電気配線が溶融した樹脂中に埋入して固定されるので機械的負荷による断線を生じなくなるという利点がある。
【００４０】
一方、本発明の接合方法によって電気配線を有しない樹脂接合物を得る場合、レーザー光吸収材として種々の材質及び形態のものを採用できると共に、該レーザー光吸収材によって設定する溶融領域Ｚについても要求される接合強度や樹脂接合物の用途に応じて様々なパターンを選択できる。特に、レーザー光吸収材として金属細線３のような線状物や帯状物を使用すれば、その曲げ形態や複数本の配列によって溶融領域Ｚを、例えば図７（ａ）の如きコルゲートパターン、同（ｂ）の如き平行パターン、同（ｃ）の如き矩形環状パターン等、種々のパターンに容易に設定できる。なお、ガルバノスキャナーによれば、溶融領域Ｚが図７（ｂ）の如く非連続パターンであっても、また複雑な面状のパターンであっても、対応するレーザー光吸収材へのレーザビームの高速走査により、パターン全体を略同時に昇温させて溶融することができる。
【００４１】
更に、本発明の接合方法は、接合する樹脂部材の一方又は両方がシート状等の非硬質成形物である場合にも適用可能であり、また３以上の樹脂部材を重ねて接合する場合にも適用できる。
【実施例】
【００４２】
実施例１
ＰＭＭＡ（住友化学工業社製の商品名スミペックＥ）の硬質成形物からなる下側樹脂部材（縦横５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）の上面中央に沿って直径１００μｍの銅線を直線状に配置し、その上に同様の硬質成形物からなる上側樹脂部材（縦横５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を重ね合わせ、ディスクレーザー発振器（トルンプ社製）から出射される連続発振のレーザビーム（照射径２ｍｍ、出力４００Ｗ）をガルバノスキャナー（Ａｒｇｅｓ社製）を介して、上側樹脂部材を通して銅線の全長５０ｍｍにわたってスポット移動速度０．４ｍ／秒の高速走査で照射し、照射部分の該銅線の温度が上記ＰＭＭＡの溶融温度に達した時点でレーザビームの照射を停止させることにより、銅線の周囲の樹脂を平面幅で５ｍｍ程度まで溶融させて上下の樹脂部材を溶着接合した。得られた樹脂接合物は、銅線全体が樹脂中に埋入すると共に、両樹脂部材が溶融部以外の対向面でも密接界面を形成する状態で完全に接合しており、歪がなく高い表面精度を有していた。
【００４３】
実施例２
検査用ウェルチップの構成材として、ＰＭＭＡ（前出）の硬質成形物からなる立方体ブロック状の下側樹脂部材（一辺８ｍｍ）と、同様の硬質成形物からなる正方形厚板状の上側樹脂部材（縦横１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）とを用い、下側樹脂部材の上面中央に沿って直径約１０μｍの白金線を配設し、その上に上側樹脂部材を重ね合わせた状態で、図４（ｂ）（ｃ）で示すようにチップ固定治具３０に固定し、同図（ａ）に示す接合装置により、実施例１と同様のディスクレーザー発振器及びガルバノスキャナーを介して、実施例１と同様のスポット径及び出力の連続発振のレーザビームを、上側樹脂部材を通して白金線の全長８ｍｍにわたってスポット移動速度０．４ｍ／秒の高速走査で照射し、白金線の温度がＰＭＭＡの溶融温度に達した時点でレーザビームの照射を停止させることにより、白金線の周囲の樹脂を平面幅で５ｍｍ程度まで溶融させて上下の樹脂部材を溶着接合した。得られた樹脂接合物は、白金線全体が樹脂中に埋入すると共に、両樹脂部材が溶融部以外の対向面でも密接界面を形成する状態で完全に接合しており、歪がなく高い表面精度を有していた。
【００４４】
次に、この接合後の上側樹脂部材１の上面中央部に、切削加工によって前記白金線の配設部を中心とする直径１．９ｍｍ、深さ１．９ｍｍの逆円錐形の試料ウェル用凹部を形成したのち、該試料ウェル用凹部の内周面に超短パルスレーザ発振器から出射されるパルスレーザー光をガルバノスキャナー（前出）を介して照射して三次元除去加工を行うことにより、開口径２．０ｍｍ、深さ２．０ｍｍで内周面に白金線の除去両端部が対向する電極として露呈した逆円錐形の試料ウェルを形成し、検査用ウェルチップを作製した。
【符号の説明】
【００４５】
１      上側樹脂部材
２      下側樹脂部材
３      金属細線（レーザー光吸収材）
３ａ    電極
４      レーザビーム
６      試料ウェル
７      プリント配線（レーザー光吸収材）
１０    密接界面
２０    レーザー発振器
２１    ガルバノスキャナー
Ｔ      検査用ウェルチップＴ
Ｚ      接合領域
【図１】
2015160334.tif 000003
【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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