(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂面同士を接合する方法であって、
基材の接合面に、高エネルギー照射を行うことにより当該接合面を平坦化及び軟化する工程と、
前記接合面を接触させた後、基材を、加熱及び／又は加圧して接合する工程と、
を有し、
前記基材が、マイクロ流体デバイスを構成する、熱可塑性樹脂からなり、
前記高エネルギー照射を行う工程において、
前記基材の接合面に、照射時間２〜１０秒の範囲で、アルゴンプラズマを照射することにより、
前記基材の接合面の表面粗さを、算術平均粗さＲａ≦１０ｎｍとし、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度以下、かつ、７０℃以下の温度で、前記基材の接合面同士を接合させる
ことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
２つの基材のうち少なくとも１つの基材の接合面に前記高エネルギー照射を行う請求項１に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂面同士を接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の樹脂基材を接合してなる樹脂積層体は、広く各種方面において様々な用途に用いられている。
例えば、近年の微細加工技術の進展やプラスチック成形加工技術の発展・広範化により、樹脂積層体からなるマイクロ流体デバイスの活用・普及が進んでいる。
マイクロ流体デバイスとは、例えば人間の体液等の対象となる流体の混合，反応，抽出，分離など様々な化学プロセスを小型化・集積化して行うための手段（化学システム）であり、使用目的などにより例えばマイクロミキサー（混合装置），マイクロリアクター（化学反応装置），マイクロＴＡＳ（ラボ・オン・チップ：ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）等とも呼ばれる。
【０００３】
このようなマイクロ流体デバイスは、微小な流路空間内で流体を混合させたり反応させたりするための反応場を形成するマイクロチャンネルチップによって構成されている。マイクロ流体デバイスでは、反応場となる微小なマイクロ空間で流体の混合，反応等が行われるため、例えば通常の装置等では「ｃｍ」空間で行われていた反応が、「１００μｍ」空間で行われることになり、反応場の大きさが約１／１００となり、反応効率が高いというメリットがある。
具体的には、マイクロ流体デバイスでは、分子拡散時間（拡散距離の２乗に比例）が約１／１０，０００程度となり、化学反応速度が大幅に速くなる。
このため、例えば水道水の重金属汚染検査を、通常は３〜４時間程度かかるところを、約５０秒程度で完了することが可能となる。
【０００４】
また、このようなマイクロ流体デバイスでは、反応等に用いられる流体の量も微小となるため、試料・廃液の量も大幅に減少することになる。具体的には、流体の体積（大きさの３乗に比例）を従来の約１／１，０００，０００程度とすることができ、試料・廃液の量をナノリットルオーダーに減少させることができる。
これにより、例えば水道水の重金属汚染検査の場合、対象流体（水）量を、通常の検査装置における１ｋｇから１μｇ程度に、すなわち、およそ１０億分の一までにすることができるようになる。
そして、近年では、このようなマイクロ流体デバイスが、複数の樹脂基材を接合した樹脂積層体によって構成されるようになっている。
【０００５】
ここで、複数の樹脂基材を積層して両者を接合する場合には、接合する基材をガラス転移点以上もしくは融点以上に加熱することにより軟化させて熱融着させる所謂ヒートシールと呼ばれる方法が一般的である。ところが、上述のように微細・狭小な流路空間を備えるマイクロ流体デバイスの場合、そのようなヒートシールによる接合方法では、流路空間が変形等してしまうという問題が発生する。
図１３は、マイクロ流体デバイスを構成する２つの樹脂基材を加熱融着する場合の製造工程を模式的に示す説明図であり、（ａ）はマイクロ流体デバイスを構成する２つの樹脂基材を積層する工程を、（ｂ）は積層した２つの樹脂基材をガラス転移点以上もしくは融点以上に加熱及び加圧して接合する工程を示している。
【０００６】
同図に示すように、マイクロ流体デバイス１００を構成する２つの樹脂基材、具体的にはマイクロ流路１０３を形成した基板１０１と、その上面に積層される蓋部材（カバー体）１０２は、まずお互いに所定位置で積層され（図１３（ａ）参照）、その後、積層された状態で、両基材１０１，１０２がガラス転移点以上もしくは融点以上の温度に加熱され、その加熱温度環境下で加圧される。
ガラス転移点以上もしくは融点以上に加熱されることで、樹脂基材１０１，１０２が軟化することにより分子間が接近され、ファンデルワールス力によって両基材が接合されることになる。
【０００７】
ところが、このような加熱融着・ヒートシールによる接合方法では、ガラス転移点以上もしくは融点以上に加熱された樹脂基材が軟化・溶融するため、図１３（ｂ）に示すように、マイクロ流路１０３を構成する空間が変形してしまい、流路空間が狭められたり、流路の断面形状が変形して流体の流れが阻害され、最悪の場合、流路が閉塞されるという問題が発生する。
そこで、このような樹脂製のマイクロ流体デバイスの製造方法に関して、加熱接合による流路空間の変形を防止する方法として、例えば特許文献１に開示されているような技術が提案されている。
【０００８】
特許文献１に提案されている技術は、マイクロ流体デバイスを構成する樹脂基材の接合面に、真空紫外線を一定時間以上照射することで、樹脂基材の接合面を高い酸化力によって水素結合させて濡れ性を高めるというものである。
樹脂基材の接合面の濡れ性を高めることで、特許文献１によれば、塑性変形温度未満の温度（例えば雰囲気温度７０℃〜９０℃）で加熱圧着できるようになるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４９９３２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、樹脂基材の接合面に高い濡れ性を付与するために、真空紫外線を例えば２分間や５分間など、一定時間以上照射させる必要があった。
このため、工程時間が長期化するだけでなく、長時間の紫外線照射により、樹脂基材の接合面が粗面化するという問題が生じる。この粗面化によって、樹脂基材の機械的強度の低下や透明な樹脂であった場合にはその透明性が低下するおそれがあると考えられる。
【００１１】
本発明は、以上のような従来の技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、樹脂基材の接合面を平坦化及び軟化することにより、接合する樹脂基材を、ガラス転移点以下もしくは融点以上の温度であって、より低温で、確実かつ強固に接合することができる、例えば樹脂製のマイクロ流体デバイスの製造等に好適な接合方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の接合方法は、樹脂面同士を接合する方法であって、基材の接合面に、高エネルギー照射を行うことにより当該接合面を平坦化及び軟化する工程と、前記接合面を接触させた後、基材を、加熱及び／又は加圧して接合する工程と、を有し、前記基材が、マイクロ流体デバイスを構成する、熱可塑性樹脂からなり、前記高エネルギー照射を行う工程において、前記基材の接合面に、照射時間２〜１０秒の範囲で、アルゴンプラズマを照射することにより、前記基材の接合面の表面粗さを、算術平均粗さＲａ≦１０ｎｍとし、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度以下、かつ、７０℃以下の温度で、前記基材の接合面同士を接合させる構成としてある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂基材の接合面を平坦化及び軟化することにより、接合する樹脂基材をガラス転移点以下もしくは融点以上の温度であって、より低温で接合することができる。
これによって、例えば樹脂製のマイクロ流体デバイスの製造等に好適な接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合方法で製造されるマイクロ流体デバイスを模式的に示す斜視図であり、（ａ）はマイクロ流路が刻設された基板とその上面に接合される蓋部材とを分解した状態、（ｂ）は同じく基板の上面に蓋部材を積層して接合させた状態を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る接合方法によるマイクロ流体デバイスの製造工程を模式的に示す説明図であり、（ａ）はマイクロ流体デバイスを構成する２つの樹脂基材の接合面にアルゴンプラズマ照射を行うことにより当該接合面を平坦化及び軟化する工程を、（ｂ）は接合面を平坦化及び軟化した２つの樹脂基材を積層した後、２つの樹脂基材を加熱及び加圧して接合する工程を示している。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）に示す結合エネルギーの測定方法を模式的に示す説明図である。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間と接合面の表面粗さ（Ｒａ）の関係を示すグラフであり、（ｂ）は照射時間による表面粗さ（Ｒａ）の違いを模式的に示す説明図である。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間と接合面のヤング率（ＧＰａ）の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）に示すヤング率の測定方法を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接合方法で製造される包装容器を模式的に示す接合部の断面図であり、（ａ）は従来の包装容器、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る包装容器を示している。
【図７】本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と酸素プラズマの照射時間の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と酸素プラズマの照射時間と接合面の表面粗さ（Ｒａ）の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に係る方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と酸素プラズマの照射時間と接合面のヤング率（Ｅ）の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と真空紫外線の照射時間の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と真空紫外線の照射時間と接合面の表面粗さ（Ｒａ）の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に係る方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と真空紫外線の照射時間と接合面のヤング率（Ｅ）の関係を示すグラフである。
【図１３】従来の接合方法における製造工程を模式的に示す説明図であり、（ａ）はマイクロ流体デバイスを構成する２つの樹脂基材を積層する工程を、（ｂ）は積層した２つの樹脂基材を加熱及び加圧して接合する工程を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る接合方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る接合方法で製造されるマイクロ流体デバイス１０を模式的に示す斜視図であり、（ａ）はマイクロ流路１３が刻設された基板１１とその上面に接合される蓋部材１２とを分解した状態、（ｂ）は同じく基板１１の上面に蓋部材１２を接合させた状態を示している。
【００１６】
［マイクロ流体デバイス］
同図に示すように、マイクロ流体デバイス１０を構成するマイクロチャンネルチップは、プラスチック等の合成樹脂製の基板１１に、例えば幅１００μｍ程度，深さ５０μｍ程度の微小な流路空間であるマイクロ流路１３が刻設され、その上面に蓋部材（カバー体）１２が接合されることで反応場となるマイクロ流路１３が形成されるようになっている。なお、基板１１に刻設されるマイクロ流路１３の流路の大きさ（幅・深さ）や流路長，流路形状等は、マイクロ流体デバイスの使用用途や流体の種類などに応じて任意に設定される。
【００１７】
ここで、基板１１，蓋部材１２を形成する合成樹脂材料としては、特に制限されず、公知のマイクロ流体デバイス等と同様に、各種の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル樹脂などを用いることができる。
そして、以上のような微細な流路空間を備えたマイクロチャンネルチップに、図示しない各種検出・制御素子等が埋め込まれて、化学システムを構成するマイクロ流体デバイス１０が形成されるようになっており、例えば簡易なインフルエンザ用の迅速診断キットとなるマイクロ流体デバイス等が構成される。
【００１８】
［接合方法］
以上のようなマイクロ流体デバイス１０について、本実施形態においては、以下のような方法を用いて接合するようになっている。
すなわち、本実施形態に係る接合方法は、２つの樹脂基材を接合し、樹脂積層体を製造する方法であって、２つの樹脂基材うち少なくとも１つの樹脂基材の接合面に、高エネルギー照射を行うことにより当該接合面を平坦化及び軟化する工程と、２つの樹脂基材を積層した後、その２つの樹脂基材を、加熱及び／又は加圧して接合する工程とからなっている。
【００１９】
［高エネルギー照射］
具体的には、本実施形態に係る接合方法では、まず、図２（ａ）に示すように、マイクロ流体デバイス１０のマイクロ流路１３が形成された基板１１と、基板１１に積層される蓋部材１２のそれぞれの接合面となる基材表面に高エネルギー照射を行う。
樹脂基材の表面に原子量の大きな高エネルギー照射を行うことで、基材表面を改質することができ、具体的には基材表面を平坦化及び軟化することができる。
平坦化及び軟化することにより、基材表面同士の接触性・密着性が高まり、より低温の接合温度によっても、両者をファンデルワールス力により強固に融着・接合させることが可能となる。
【００２０】
ここで、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、高エネルギー照射として、樹脂基材の接合面にアルゴンプラズマを照射するようにしてある。
アルゴンプラズマは、原子量が大きく、プラズマ化し易いアルゴンガスを原料ガスとして導入して放電を行うことで、アルゴンの活性種であるＡｒイオンやＡｒラジカルがプラズマによって生成されるもので、原子量が大きくアタック力の強いアルゴン活性種を樹脂基材の表面に衝突させることで、樹脂基材の分子間を切断させることができるものである。
これによって、樹脂基材の表面を改質することができ、具体的には、基材表面が平坦化されるとともに、基材表面が低分子量化、すなわち軟化されることになる。
【００２１】
このように平坦化及び軟化（低分子量化）された表面を接合面とすることで、基材表面同士の接触性・密着性が高まり、より低温の接合温度によっても、両者を強固に融着・接合させることが可能となる。
これによって、図２（ｂ）に示すように、樹脂基材（基板１１・蓋部材１２）はガラス転移点以下もしくは融点以下の温度においても接合が可能となり、例えば後述する図３に示すように接合温度約３０℃で、２つの基材を接合することができるようになる。
そして、ガラス転移点以下もしくは融点以下の温度で接合が行われることで、基板１１に形成されたマイクロ流路１３が変形等することはなく、マイクロ流体デバイス１０の製造方法として好適に用いることができる。
【００２２】
なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態では３０℃の接合温度での接合が可能であることから、加熱及び加圧は、少なくともいずれかを行えばよく、例えば加熱を行うことなく加圧するだけで、樹脂基材を接合することもでき、あるいは、加熱のみを行って加圧することなく樹脂基材を接合することも可能である。
但し、より強固に確実に樹脂基材同士を接合するためには、適切な温度及び圧力で加熱及び加圧することが望ましい。
【００２３】
ここで、本実施形態において樹脂基材の接合面に対して行われる高エネルギー照射としては、上述したアルゴンプラズマが好ましいが、これに限定されるものではない。
例えば、アルゴンプラズマ以外の高エネルギー照射としては、酸素プラズマ，アルゴンと酸素などの混合プラズマ，真空紫外線のうち、いずれかを照射する場合であってもよい。
これらは、プラズマ化し易く、アタック力のあるエネルギー照射であり、上述したアルゴンプラズマ照射の場合と同様に、樹脂基材の表面の改質、すなわち、基材表面の平坦化及び軟化（低分子量化）に好ましいものであり、アルゴンプラズマに代えて採用することができる。
また、これらの高エネルギー照射は、接合する２つの樹脂基材の、少なくとも一方の接合面に対して行えば良い。但し、より強固な接合強度を得るためには、接合する２つの樹脂基材の各接合面に対して高エネルギー照射を行うことが望ましい。
【００２４】
［結合エネルギー］
次に、以上のようなアルゴンプラズマ等の高エネルギーの照射時間と、接合される樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）の関係について、図３を参照しつつ説明する。
図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）に示す結合エネルギーの測定方法を模式的に示す説明図である。
【００２５】
前提として、本実施形態における樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）は、クラックオープニング法と呼ばれる方法で測定を行った。図３（ｂ）に示すように、板厚ｔの２つの基材を接合し、２つの基材の間に厚さ２ｙのかみそりの刃を挿入して、２つの樹脂基材が離間する距離Ｌを計測して、下記の式１により結合エネルギーγとして算出する。
［式１］
0006728575.tif 000002
【００２６】
まず、図３（ａ）に示すように、高エネルギーを全く照射していない状態（照射時間０秒）では、接合温度３０℃で樹脂基材を接合させることはできない（結合エネルギー＝０Ｊ／ｍ2）。
次に、高エネルギーを照射させた場合には、照射時間が長くなるにつれて、樹脂基材の接合強度も高くなる。
その後、照射時間が８〜９秒で、結合エネルギーγは２．８Ｊ／ｍ2を超えて最高になるが、その直後に、照射時間が１０秒で結合エネルギー＝０Ｊ／ｍ2となり、その後は、照射を継続しても結合エネルギー＝０Ｊ／ｍ2となり、接合温度３０℃で樹脂基材を接合させることはできなくなる。
【００２７】
以上より、接合強度（結合エネルギー）との関係では、樹脂基材の接合面への高エネルギーの照射時間は、１０秒以下であることが好ましく、２秒〜８秒の範囲がより好ましく、５秒〜８秒の範囲が特に好ましいことが分かる。
すなわち、高エネルギーの照射時間は長ければ良いというものではなく、上記のような所定範囲の照射時間とすることが重要であることが分かる。
この点は、上述した特許文献１において、樹脂基材の接合面に真空紫外線を例２分間や５分間などの長時間に亘って照射させた結果、接合温度の低温化が阻害されてしまうことからもよく理解できる。
【００２８】
［表面粗さ］
次に、以上のような高エネルギーの照射時間と、接合される樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と、樹脂基材の接合面の表面粗さ（平坦化度）の関係について、図４を参照しつつ説明する。
図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間と接合面の表面粗さ（Ｒａ）の関係を示すグラフであり、（ｂ）は照射時間による表面粗さ（Ｒａ）の違いを模式的に示す説明図である。
【００２９】
前提として、本実施形態における樹脂基材の接合面の表面粗さは、算術平均粗さＲａを用いている。
算術平均粗さは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さｌだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均し値であり、下記の式２により求められる。
一つの傷が測定値に及ぼす影響が非常に小さくなり、安定した結果が得られることから、本実施形態では、この算術平均粗さを接合面の平坦化の基準として採用している。
［式２］
0006728575.tif 000003
【００３０】
まず、図４（ａ）に示すように、高エネルギーを全く照射していない状態（照射時間０秒）では、接合面の算術平均粗さＲａは１０ｎｍ程度となっており（図４（ｂ）の左図参照）、これが樹脂基材の接合面の常温・常態における平坦化度である。
次に、高エネルギーを照射させると、まず、照射時間が長くなるにつれて、樹脂基材の接合面の算術平均粗さも小さくなり、照射時間が８秒近辺まで算術平均粗さが小さくなり、従って、接合面が平坦化されていくことが分かる。例えば照射時間２秒で、Ｒａは１０ｎｍ以下となり、照射時間５秒で約５ｎｍ、照射時間８秒で約３ｎｍ程度になっている。
照射時間が８秒近辺で、算術平均粗さは最小になるが、その直後に、照射時間が１０秒でＲａは６０ｎｍとなり、その後は、照射時間が長くなるにつれてＲａの値も大きくなり、照射時間２０秒では、Ｒａは７０ｎｍを超えるようになる（図４（ｂ）の右図参照）。
【００３１】
以上より、接合面の表面粗さ（平坦化度）との関係では、樹脂基材の接合面への高エネルギーの照射時間は、８秒以下であることが好ましく、２秒〜８秒の範囲がより好ましく、５秒〜７秒の範囲が特に好ましいことが分かる。
これを接合面の表面粗さの面から理解すれば、上記のようにＲａは、１０ｎｍ以下から最小値（約３ｎｍ）に至った直後に、６０ｎｍまで急激に変化（増大）することから、接合面の算術平均粗さＲａ≦１０ｎｍとなるように、高エネルギーの照射時間を制御することが好ましいことが分かる。
【００３２】
すなわち、上述した接合強度（結合エネルギー）との関係の場合と同様、接合面の表面粗さとの関係からも、高エネルギーの照射時間は長ければ良いというものではなく、上記のような所定範囲の照射時間を採用することが望ましい。
この点も、上述した特許文献１において、樹脂基材の接合面に真空紫外線を例２分間や５分間などの長時間に亘って照射させた結果、接合温度の低温化が阻害されてしまうことからもよく理解できる。
【００３３】
［ヤング率］
次に、以上のような高エネルギーの照射時間と、接合される樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）と、樹脂基材の接合面のヤング率（軟化度）の関係について、図５を参照しつつ説明する。
図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る接合方法により接合される２つの樹脂基材の接合強度（結合エネルギー）とアルゴンプラズマの照射時間と接合面のヤング率（Ｅ）の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）に示すヤング率の測定方法を模式的に示す説明図である。
【００３４】
前提として、本実施形態における樹脂基材の接合面のヤング率（軟化度）とは、同軸方向のひずみと応力の比例定数であり、ひずみ＝ε，応力＝σとして、ヤング率＝Ｅは以下の式３で求められる。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、先端部の曲率半径Ｒ４００ｎｍの探針（プローブ）を樹脂基材の接合面に垂直に当接させて、５０ｎｍの深さまで押圧することで計測している。
［式３］
0006728575.tif 000004
【００３５】
まず、図５（ａ）に示すように、高エネルギーを全く照射していない状態（照射時間０秒）では、接合面のヤング率Ｅは３．３ＧＰａ程度となっており、これが樹脂基材の接合面の常温・常態における軟化度である。
高エネルギーを照射させると、まず、照射時間が長くなるにつれて、樹脂基材の接合面のヤング率も小さくなり、照射時間が５秒近辺までヤング率が小さくなり、従って、接合面が軟化（低分子量化）されていくことが分かる。例えば照射時間２秒では、Ｅは約１．７ＧＰａとなり、照射時間５秒で約１．６ＧＰａと小さくなっていることが分かる。
照射時間が５秒近辺でヤング率が最小になるが、その直後に、ヤング率は上昇に転じ、照射時間が１０秒で２．０ＧＰａとなり、その後は、照射時間が長くなってもヤング率に変化はなく、それ以上の軟化（低分子量化）の変動がないことが分かる。
【００３６】
以上より、接合面のヤング率（軟化度）との関係では、樹脂基材の接合面への高エネルギーの照射時間は、８秒以下であることが好ましく、２秒〜８秒の範囲がより好ましく、２秒〜５秒の範囲が特に好ましいことが分かる。
すなわち、上述した接合強度（結合エネルギー）や接合面の表面粗さ（平坦化）との関係の場合と同様、接合面のヤング率（軟化度）との関係からも、高エネルギーの照射時間は長ければ良いというものではなく、上記のような所定範囲の照射時間を採用することが望ましい。
この点においても、上述した特許文献１において、樹脂基材の接合面に真空紫外線を例２分間や５分間などの長時間に亘って照射させた結果、接合温度の低温化が阻害されてしまうことからもよく理解できる。
【００３７】
以上のことから、マイクロ流体デバイス１０の基板１１及び蓋部材１２を構成する樹脂基材を接合する際に、樹脂基材の接合面にアルゴンプラズマなどの高エネルギー照射を行う場合の照射時間は、基材の接合強度との関係からは２秒〜１０秒、接合面の表面粗さ（平坦化度）との関係からは２秒〜８秒、接合面のヤング率（軟化度）との関係からは２秒〜５秒の範囲とすることが好ましい。
従って、樹脂基材の接合面の高エネルギーの照射時間は、２秒〜５秒の範囲が特に好ましく、この範囲で、樹脂基材の接合面の表面粗さ（平坦化度）Ｒａ≦１０ｎｍ、接合面のヤング率（軟化度）Ｅ≦３．０とすることができる。
【００３８】
［包装容器］
以上、マイクロ流体デバイス１０を例にとって本発明に係る接合方法の一実施形態について説明したが、本発明に係る接合方法を適用可能なものとしては、マイクロ流体デバイスに限定されるものではない。
例えば、本発明に係る接合方法により製造される包装容器として、カレーやシチューなどの食品用の所謂レトルトパウチ，パウチ等と呼ばれる包装容器に適用することも可能である。
【００３９】
一般に、レトルトパウチと呼ばれる包装容器は、気密性・遮光性の樹脂基材を積層して容器を形成し、容器内に食品を充填して容器を密封した後、レトルト（加圧加熱）殺菌するもので、保存性や保管性等に優れ、調理や容器の廃棄等も簡単であることから、例えば、カレーやシチュー，お粥，ハンバーグ，パスタソース，その他の具材用などに幅広く用いられている。
また、パウチは、食材用のみに限らず、例えば洗剤や調味料，酒類など、様々な分野において簡便な包装容器として用いられている。
【００４０】
このようなレトルトパウチを構成する樹脂基材は、単一の樹脂材料ではなく、所謂マルチレイヤーと呼ばれる複数の樹脂あるいは金属が積層されて樹脂基材を構成するようになっている。
例えば、延伸ナイロンフィルムを外層とし、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルムを内層とする二層構成、延伸ポリエステルフィルムを外層とし、ポリオレフィンフィルムを内層とする二層構成、あるいはこのような内・外層フィルム間にアルミニウム等の金属箔を積層した三層構成のフィルム等がある。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係る接合方法で製造される包装容器を模式的に示す接合部の断面図であり、（ａ）は従来の包装容器、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る包装容器を示している。
同図（ａ）は、従来のレトルトパウチを示しており、２つの樹脂基材１０１ａ，１０２ａの端部が加熱・加圧接合されて包装容器１００ａを構成するようになっている。
そして、このように包装容器１００ａを構成する樹脂基材１０１ａ，１０２ａは、それぞれ複数の層からなるマルチレイヤーとなっており、具体的には、容器外装側からＰＥＴ層・アルミ層・ＰＰ層の３層が積層された構成となっている。
【００４２】
このような構成からなる従来の包装容器１００ａでは、２つの樹脂基材１０１ａ，１０２ａが積層されて、容器外周の端部が加熱・加圧されることで、容器内面側に位置するＰＰ層同士が溶融・接合されることになる。
ここで、図６に示すような層構成となっているのは、外層にＰＥＴ層が配置されるのは、ＰＥＴ樹脂が強度や柔軟性・耐久性等に優れ、容器外装用の印刷等の適性にも優れるためである。
一方、内層にＰＰ層が配置されるのは、ＰＰ樹脂同士はヒートシール性に優れ、熱融着により確実に接合できるためである。
【００４３】
ところが、容器内層に位置するＰＰ層は、ＰＰ樹脂の収着性が高いという特性により、レトルトパウチ内に充填される内容物（例えばカレー）の色素や味，香りなどを収着してしまうという問題があった。
このため、従来のレトルトパウチに充填される内容物は、内層のＰＰ層に収着されることを前提として、例えばカレーであれば、本来よりも色や味の濃い，香りの強いカレーを充填して、ＰＰ層による収着があった上で、本来のカレーの色や味，香りがするように調理されたものが充填されるようになっていた。
従って、通常の料理として調理されたものを従来のレトルトパウチに充填すると、ＰＰ層の収着作用によって、色も味も香りも薄く、極端な場合には味のしない無味無臭のカレーとなってしまうことになる。
【００４４】
このような問題に対して、容器内層をＰＥＴ層とすれば、ＰＥＴ樹脂はＰＰ樹脂と比較して収着性がほとんどなく、上記のような内容物の色素や味，香りなどの収着の問題は発生しない。
ところが、ＰＥＴ層を容器内層にすると、ヒートシールにより包装容器（レトルトパウチ）を構成できないという問題が生じてしまう。
ＰＥＴ樹脂同士をヒートシール・熱融着させるには、例えば融点である２６０℃以上の高温によって融着・接合させることは可能であるが、その場合ＰＥＴ樹脂が結晶化してしまい、例えば落下させると砕けてしまうような硬く脆い状態となってしまい、もはやレトルトパウチとしての機能を果たせないものとなってしまう。
このため、ＰＥＴ層を容器内層に配したレトルトパウチは、これまで一切提案されていない。
【００４５】
これに対して、上述したように、本実施形態に係る接合方法によれば、接合面を平坦化・軟化する改質をした上で、ヒートシールを行うことにより、融点以下の例えば２００℃の接合温度で、樹脂面同士を熱融着させることができる。
これによって、図６（ｂ）に示すように、包装容器１０ａを構成する基材１１ａ，１２ａとして、それぞれ容器外装側からＰＥＴ層・アルミ層・ＰＥＴ層の３層が積層されたマルチレイヤー構成の基材を用いることができる。
この場合、容器内層側のＰＥＴ層の接合面について、図２に示したアルゴンプラズマ等の高エネルギー照射を行った上で、基材１１ａ，１２ａを積層した加熱・加圧することで、例えば２００℃の接合温度で両基材１１ａ，１２ａをヒートシールすることができる。
【００４６】
これによって、ＰＥＴ層同士が、融点以下の低温で接合されるので、上述したようなＰＥＴ樹脂の高温加熱による硬質化や脆弱化等の変質がなく、柔軟性・耐久性に優れたパウチとして構成することができる。
そして、容器内層側にＰＥＴ層が配置されたパウチは、ＰＥＴ樹脂の収着性の低さによって、内容物の色素や味，香りなどの収着の問題が発生せず、その結果、通常の料理として調理されたものをそのまま充填しても、色や味・香りなどが変化しない、理想的なレトルトパウチ・パウチを実現することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の接合方法によれば、接合する樹脂基材の接合面を平坦化・軟化する改質を行うことで、ガラス転移点もしくは融点以下の接合温度で、より低温の接合温度で樹脂からなる接合面同士を熱融着させることができる。
このような低温接合によって、例えばマイクロ流体デバイス１０に形成された微細なマイクロ流路１３が高温加熱により変形等することなく、所望の流路空間を備えたマイクロ流体デバイス１０を製造することができる。
【００４８】
また、ＰＥＴ樹脂などのポリエステル製の樹脂同士も低温で接合することが可能となり、例えば容器内層にＰＥＴ層を備えたポリエステル製レトルトパウチを製造することができる。また、キャップ、スパウト、蓋材などの包装材の接合に用いてもよく、複数の基材に限らず、基材の端部同士を接合して筒状や袋状の包装容器としてもよいが、樹脂面同時は同種の材料を選択することが好ましい。
従って、本発明は、例えば簡易なインフルエンザ用の迅速診断キットを構成するマイクロ流体デバイスや、カレーなどのレトルト食品用の包装容器（レトルトパウチ）に好適な製造方法として用いることができる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明に係る接合方法の実施例を説明する。
なお、本発明を以下の実施例により更に説明するが、本発明は下記実施例により何らかの制限を受けるものではない。
【００５０】
［実施例１］
射出成形機でポリメチルメタクリレート（クラレ製、商品名パラペットＧＦ、ガラス転移点１００℃）を射出成形し、外形寸法６０ｍｍ×１５ｍｍ×１．０ｍｍのプレート状の基板と蓋部材を作製した。
基材表面を７０％エタノールで洗浄し、ＣＤＡにより乾燥させた。
続いて、高エネルギー照射は、表面波プラズマ装置にてアルゴンガス流量２００ＳＣＣＭ、マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚ、マイクロ波出力１．５ｋＷ、真空度４００Ｐａの条件下で、基材表面にプラズマ照射を行い、表面を平坦化・軟化させた。そして、直ちに基材のプラズマ照射面を内側にして、基板と蓋部材を重ね、ヒートシール機で接合温度３０℃、接合圧力１．９ＭＰａの条件下で６０秒間保持し、基板と蓋部材を接合した。
クラックオープニング法にて結合エネルギーを測定したところ、アルゴンプラズマを照射したことにより、図３〜５で示すように、基材表面が平坦化・軟化されることで、結合エネルギーが増加した（図３参照）。
【００５１】
［実施例２］
高エネルギー照射は、表面波プラズマ装置にて酸素ガス流量２００ＳＣＣＭ、真空度１００Ｐａ、接合は接合温度７０℃の条件下とした以外は、実施例１と同様に試料を準備した。
その結果、図７〜９に示すように、基板及び蓋部材の表面が平坦化・軟化されることで、結合エネルギーが増加した（図７参照）。
【００５２】
［実施例３］
高エネルギー照射は、真空紫外線装置（ＭＤエキシマ製、型式ＭＥＩＲＡ−Ｍ−１−１５２−Ｈ２）にて、波長１７２ｎｍ、管面照度７８Ｗ／ｃｍ２、ＲＦ出力６００Ｗ、照射距離２ｍｍ、大気雰囲気の条件下とした以外は実施例１と同様に試料を準備した。
その結果、図１０〜１２に示すように、基板及び蓋部材の表面が平坦化・軟化されることで、結合エネルギーが増加した（図１０参照）。
【００５３】
［比較例１］
基材表面への高エネルギー照射を行わずに、接合は接合温度３０℃ならびに７０℃とした以外は、実施例１と同様に試料を準備した。
その結果、基板と蓋部材をヒートシール機から取り出すと、基板と蓋部材は接合されなかった（結合エネルギー０Ｊ／ｍ2）
【００５４】
［実施例４］
外層に延伸ポリエステル（厚さ１２μｍ）にアルミ箔（厚さ６μｍ）を重ね、内層に延伸ポリエステル（厚さ１００μｍ、融点２６０℃）をドライラミネート機で積層し、基材を作製した。
基材表面を７０％エタノールで洗浄し、ＣＤＡにより乾燥させた。
続いて、表面波プラズマ装置にてアルゴンガス流量２００ＳＣＣＭ、マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚ、マイクロ波出力１．５ｋＷ、真空度４００Ｐａの条件下で、基材表面にプラズマ照射を行い、表面を平坦化・軟化させた。
内層の延伸ポリエステル同士を内側にして基材を重ね、ヒートシール機で接合温度２００℃、接合圧力１．３ＭＰａの条件下で６０秒間保持し、基材同士を接合した。引張試験機で引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎのＴピール試験にて接合強度を測定した結果、シール強度は２３Ｎ／１５ｍｍ以上であった。
また、４方シール袋（１７０ｍｍ×１３０ｍｍ）を作製し、カレーを充填・密封後、レトルト釜にて温度１２１℃の条件下で２時間加圧加熱殺菌を実施した。
目視検査により、シール袋内面への色素の収着を確認した結果、内層の延伸ポリエステルは着色されていなかった。
【００５５】
［比較例２］
実施例４の基材の内層にポリプロピレン（厚さ１００μｍ）にして、高エネルギー照射を行わずに、接合温度２００℃、接合圧力１．３ＭＰａの条件下で１０秒間保持し、基材同士を接合した以外は、実施例４と同様に試料を作製した。
その結果、シール強度は２３Ｎ／１５ｍｍ以上であったが、レトルト後の目視検査により、シール袋内面への色素の収着を確認した結果、内層のポリプロピレンは黄色に着色されていた。
【００５６】
以上、本発明の接合方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る接合方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【００５７】
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る接合体の一例として、インフルエンザ用の診断キットを構成するマイクロ流体デバイスや、食品等の包装容器を例にとって説明したが、本発明に係る接合方法で接合（製造）可能なものとしては、そのようなマイクロ流体デバイスや包装容器のみに限定されるものではない。
すなわち、本願発明は、ガラス転移点又は融点のいずれか一方の温度以下で加熱接合させる要請のある用途であれば、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば簡易なインフルエンザ用迅速診断キットなどを構成するマイクロ流体デバイスや、食品等の包装容器を構成する樹脂積層体の製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  マイクロ流体デバイス
１１  基板
１２  蓋部材（カバー体）
１３  マイクロ流路
１０ａ  包装容器
１１ａ  基材
１２ａ  基材
【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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