(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを、互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、
光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板の接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、
積重状態にある光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、
光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、
マイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた弾性体をマイクロチップの少なくとも一方の表面に設けたことを特徴とするマイクロチップ基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
２枚の光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、これらの光透過性チップ基板の間に介挿された光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、
光透過性チップ基板の各々および光吸収性チップ基板における接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、
積重状態の２枚の光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、
各光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、
マイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた弾性体をマイクロチップの表面に設けたことを特徴とするマイクロチップ基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを、互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、
光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板の接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、
積重状態にある光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、
光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、
マイクロチップの少なくとも一方の表面に弾性体を設け、弾性体の加圧方向と反対の面にマイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた板状剛体を配置したことを特徴とするマイクロチップ基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
２枚の光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、これらの光透過性チップ基板の間に介挿された光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、
光透過性チップ基板の各々および光吸収性チップ基板における接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、
積重状態の２枚の光透過性チップ基板および光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、
各光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、
マイクロチップの表面に弾性体を設け、弾性体の加圧方向と反対の面にマイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた板状剛体を配置したことを特徴とするマイクロチップ基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記フラッシュ光照射手段から光吸収性チップ基板に照射される光から、前記接合面の微小な溝部に照射される光の少なくとも一部を遮断する手段を具えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のマイクロチップ基板貼り合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、吸光高度法により溶液分析を行うために使用するチップ基板を貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置に関し、詳しくは、樹脂製のチップ基板が互いに接着されることにより、内部に微小流路を有するマイクロチップが得られるマイクロチップ基板貼り合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度の微少流路を有するマイクロチップの研究が盛んに行われており、微量の試料による安価な分析が可能であり、小型化を図ることができる検査システムの実現が期待されている。微小流路を有するマイクロチップは、一般的には少なくとも一方のチップ基板に微小な溝部が刻まれており、２つ以上のチップ基板を貼り合わせることで製造されている。これまでに、マイクロチップ基板の部材として、ガラス、樹脂などが用いられているが、ガラスに比べ、樹脂では、生産性、コストの面で有益である。
【０００３】
このような樹脂製のマイクロチップ基板の貼り合わせには、微小な溝部の封鎖や変形が生じないように、溝部以外の全面を接着させなければならない。また、溝部に血液等を流すため、水密性も保たなければならない。また、チップ基板によっては表面状態が粗く、チップ基板自体の成型時に数μｍの凸凹を有するものもあり、密着して貼り合わせることが困難な場合もある。これらのチップ基板の接着には、微小な溝部の形状の維持が必須であり、現在多くの手法で接合がなされており、熱溶着または接着剤を用いたものが主に行われている。接着剤に関しては、微小な溝部への液漏れによって、溝部の封鎖や汚染が生じる可能性があり、この問題に取り組んだ接着方法も特開２００２−２０７０２７号公報で提案されているが、生産性、環境面などの問題が解決されていない。
【０００４】
熱溶着方法としては、熱源として熱板、熱風、超音波、光源などを用いたものがある。熱板などによる接合方法は、低価格ではあるが樹脂に熱変形が発生し、外観が悪いという欠点があり、マイクロチップにおける接着には不向きである。超音波を用いても、振動や熱による影響がある。光源としては、レーザ透過性樹脂とレーザ吸収性樹脂を用いたレーザ溶着法は、熱変形を比較的小さく抑えることができ、微小な溝部の封鎖や汚染の可能性も少ない。しかしながら、機材が高価格、一括に大面積照射が不可能であり生産性が悪いという問題がある。この他、溶着方法としてはフラッシュランプによる溶着が考えられる。
【０００５】
フラッシュランプは、短いパルス時間で点灯できるために接着表層のみを溶融できるため、マイクロチップの外観形状を保った貼り合わせができ、さらに一括大面積照射が可能であり生産性などの面でも有益である。しかしながら、接着面を加熱し溶融させ接着させるため、密着性が重要となり、マイクロチップ基板を固定して加圧することなどで密着性を上げなければならない。密着していない部分は密着している部分に比べ、過剰な熱エネルギーを注入しなければならない。すでに述べたが、マイクロチップ基板においても、溝部側の表面状態は、チップ基板自体の成型時に発生する凹凸があり、マイクロチップ基板を加圧した際に、密着不十分で隙間が発生する部分があり、密着性が均一にならず、局部的に密着が過剰または不足の状態になる。このようなフラッシュランプでの樹脂基板の接着面の隙間を改善する方法としては、一般的には弾性体を用いる方法がある。
【０００６】
特開平７−２６６７３２号公報には、透明樹脂基材層と、近赤外吸収発熱材料である光熱変換層と、シリコン樹脂等よりなる離型剤層と、熱可塑性樹脂よりなる透明な保護層よりなる保護膜形成体と受容層を持つ樹脂製の被記録体を重ね合わせ、キセノンフラッシュ光を照射して、光熱変換層を光加熱し、その熱で保護膜層と被記録体を接着させる保護膜形成装置が記載されている。マイクロチップ基板は、加圧部材及び支持部材によって密着される。この発明の特徴は、加圧部材及び支持部材の少なくとも一方の構成を規定したことにある。この構成の１つとして、加圧部材または支持部材が弾性体よりなるものがある。しかしながら、マイクロチップにおける貼り合せにおいては、この方法では溝部上にも弾性体による圧力がかかるため、溝部に沿ってマイクロチップが凹んでしまうため適応できないという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２０７０２７号公報
【特許文献２】特開平７−２６６７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このようなフラッシュランプでのマイクロチップ基板の貼り合わせにおける問題を解決するべく、樹脂製のチップ基板を、微小な溝部の形状が維持された状態で確実に貼り合わせて、低い製造コストで高品質のマイクロチップを得ることができ、高い生産性が得られるマイクロチップ基板貼り合わせ装置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】
【０００８】
本発明は、上述の目的を達成するために、光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを、互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板の接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、積重状態にある光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、マイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた弾性体をマイクロチップの少なくとも一方の表面に設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の発明は、２枚の光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、これらの光透過性チップ基板の間に介挿された光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、光透過性チップ基板の各々および光吸収性チップ基板における接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、積重状態の２枚の光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、各光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、マイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた弾性体をマイクロチップの表面に設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第３の発明は、光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを、互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板の接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、積重状態にある光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、マイクロチップの少なくとも一方の表面に弾性体を設け、弾性体の加圧方向と反対の面にマイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた板状剛体を配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第４の発明は、２枚の光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板と、これらの光透過性チップ基板の間に介挿された光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板とを互いに積重された状態において貼り合わせるマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、光透過性チップ基板の各々と光吸収性チップ基板における接合面とされる面の少なくとも一方に、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部が形成されており、積重状態の２枚の光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板をその積重方向に加圧する加圧機構と、各光透過性チップ基板を介して光吸収性チップ基板に光を照射するフラッシュ光照射手段とを具え、マイクロチップの表面に弾性体を設け、弾性体の加圧方向と反対の面にマイクロチップの微小な溝部に対応したパターンが刻まれた板状剛体を配置したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第５の発明は、フラッシュ光照射手段から光吸収性チップ基板に照射される光から、接合面の微小な溝部に照射される光の少なくとも一部を遮断する手段を具えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るマイクロチップ基板貼り合わせ装置によれば、マイクロチップの微小な溝部に対応した部分では、光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板が加圧面と接しないので、積重方向に加圧する力が働かない。これより、光透過性チップ基板と光吸収性チップ基板とが溝部に沿ってマイクロチップが凹むことがなく、微小な溝部を除いて均一に貼り合わせることができる。さらに、フラッシュ光は例えばレーザなどと比して一度に大きな面積に対して照射することができるために、一度に多数のマイクロチップを得ることもでき、高い生産性が得られるマイクロチップ基板貼り合わせ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、微小流路が形成されたチップ基板を貼り合わせることによりマイクロチップが得られるマイクロチップ基板貼り合わせ装置を説明する。
【００１５】
図１に、本願発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の概略断面図を示し、図２に本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置のマイクロチップの概略図を示す。
【００１６】
図２に示すように、マイクロチップ１は、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、ボリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂などのアクリル樹脂類、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などの熱可塑性樹脂からなり、フラッシュ光を透過する光透過性チップ基板１１と、熱可塑性樹脂に例えばカーボンブラックなどの光吸収発熱体を分散させたものからなり、光を吸収して発熱すると共に、その熱により溶融して接着性を有する光吸収性チップ基板１２とを、互いに重ね合わせて、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２が積重された状態において貼り合わせたものである。
【００１７】
光吸収性チップ基板１２の厚みは、例えば０．１〜１．０ｍｍとされ、フラッシュ光が照射されたときに光吸収性チップ基板１２自体の形状を維持できる程度の厚みが必要とされる。光透過性チップ基板１１の厚みは、必要とするマイクロチップ１の厚さやその一面に形成される溝部１３の深さなどに応じて適宜に選択され、例えば０．１〜５．０ｍｍとされ、フラッシュ光が照射されたときに光吸収性チップ基板１２自体の形状を維持できる程度の厚みが必要とされる。また光透過性チップ基板１２には、幅１０〜５００μｍ、深さ１０〜５００μｍの微小な溝部１３が予め形成され、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２が貼り合わされることで、溝部１３が接合面１４に経路を形成している。
【００１８】
このようなマイクロチップ１を形成するためには、図１に示すマイクロチップ基板貼り合わせ装置において、光透過性樹脂からなる光透過性チップ基板１１と、光吸収性樹脂からなる光吸収性チップ基板１２とを、互いに重ね合わせて、積重された状態において、加圧機構４０によって、狭圧することによりその積重方向（図１において上下方向）に加圧し、そして、フラッシュランプ７を照射して、光透過性チップ基板１１を介して光吸収性チップ基板１２を加熱する必要がある。
【００１９】
マイクロチップ１を形成する光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２を加圧する加圧機構４０は、例えば、箱型の機枠４１によって固定された、狭圧用基板の一方を構成する加圧窓６と、ゴム弾性体よりなる介挿体４２を介して配置されるジャッキ４３によって加圧窓６に近接する方向（図１において上方）に押し上げられる支持部材５とを備えている。加圧機構４０によってマイクロチップ１に加えられる加圧力は、例えば０．１〜２．０ＭＰａの範囲であることが好ましい。このマイクロチップ１に加えられる加圧力が０．１ＭＰａ未満であると、マイクロチップ１における光透過性チップ基板１１および光吸収性チップ基板１２との密着が不十分となり、接合面１４において所望の形状の微小流路が得られない恐れがある。また、マイクロチップ１に加えられる加圧力が２．０ＭＰａを越えると、マイクロチップ１に加えられた過大な圧力に起因して、溝部１３の損傷が発生する恐れがある。
【００２０】
この加圧機構４０の支持部材５上に光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２を載置し、これらを位置決めピン８に押し当てることにより所定の位置に設置する。マイクロチップ１の加圧機構４０に対する位置決めをするためには、縦と横の２面を指定する必要があり、最低２ヶ所に位置決めピン７を支持部材５に設置しなければならない。位置決めピン７は、例えばアルミよりなり、ネジにより支持部材上に固定され、ネジと一体となっているネジ止めピンであることが好ましい。フラッシュランプ７側からは光透過性部材からなる加圧窓６、マイクロチップ１を載置する支持部材５側からは弾性体２を介して、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の表面を両側からはさみこんで、その積重方向に加圧する。
【００２１】
そして、フラッシュランプ７を１ショット当りのパルス幅が０．１〜１００ｍｓ、好ましくは０．５〜２０ｍｓで光吸収性チップ基板１２の接合面１４における照射エネルギー密度が０．１〜１０Ｊ／ｃｍ２、好ましくは１〜７Ｊ／ｃｍ２となる光を照射する特定の作動条件に従って照射すると、フラッシュランプ７からの光は加圧窓６及び光透過性チップ基板１１を通過し、光吸収性チップ基板１２により吸収され、加熱される。そして、光吸収性チップ基板１２は、軟化、溶融され、光透過性チップ基板１１に熱を伝え、接合面１４付近のみが溶融された光透過性チップ基板１１の樹脂と光吸収性チップ基板１２の樹脂を、接着させることが可能となる。
【００２２】
弾性体２としては、光透過性チップ基板１１の樹脂や光吸収性チップ基板１２の樹脂よりも弾力のあるもので、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の接合面１４の隙間を埋める程度の弾性変形をするもので良い。加圧機構４０によって光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の積重された状態に加えられる加圧圧力０．１ＭＰａ〜２．０ＭＰａ程度で１０〜３０μｍ程度の変形量を有する材料でよく、具体的にはショアＡ硬度で２０〜９０°程度の硬度を有するゴムを用いることが好ましい。例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、ウレタンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソブテンイソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴムなどの各種ゴムがあげられ、金属、樹脂などと複合したシートや硬度の異なる弾性体を組み合わせたものでもよい。また、光加熱による熱損傷などを防ぐため、耐熱性に優れたものや透明、半透明の素材のものが好ましい。弾性体２の厚さとしては、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものが好ましい。ただし、板状部材が平面ではない形状をとる場合は、厚さが薄すぎると弾性体２としての機能を損なう恐れがあるので、その形状等に合わせて弾性体の形状を加工することが好ましい。
【００２３】
光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の表面にこのような弾性体２によって加圧すると、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２は隙間を埋めるように変形し、樹脂同士が密着した状態となるが、図３（ａ）に示すように、溝部上でも溝部１３と光吸収性チップ基板１２の空間を埋めようとして、光吸収性チップ基板１２が溝部１３に押し込まれ、フラッシュランプ７による加熱によって、光吸収性チップ基板１２は溝部１３に押し込まれた状態のまま熱変形してしまうことになる。このため、溝部１３に沿った熱変形を抑えることが必要である。
【００２４】
そこで、本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置では、弾性体２にマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻んでいる。溝部１３に沿ってパターン２１が刻まれた弾性体２を設置して、マイクロチップ１の表面を加圧すれば、図３（ｂ）に示すように、溝部１３上には圧力がかからないので、光吸収性チップ基板１２は変形せず、溝部１３の形状を維持したまま光透過性チップ基板１１と密着することができる。
【００２５】
また、弾性体２に刻むパターン２１はマイクロチップ１の微小な溝部１３を必ずしも忠実に再現する必要はない。溝部１３の形状を維持できる程度に、溝部１３に圧力がかからない構造ならばよい。具体的には、弾性体２に刻まれた溝部１３に沿ったパターン２１は、マイクロチップのパターン幅に対して０〜１００μｍ程度広い幅であることが好ましい。パターン幅が大きいとマイクロチップが溝部１３の内部に押し込まれないので、溝部の接合面１４は良好な溝部１３の形状を保つことができる。ただし、パターン２１の幅を大きくしすぎると、十分に加圧できず、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の接合面１４に隙間が発生してしまい、水密性を保つことができなくなる。また、パターン２１の幅が小さすぎると、マイクロチップ１の溝部１３の内部にまで大きな圧力が加わり、光吸収性チップ基板１２は溝部１３に押し込まれた状態のまま熱変形してしまう恐れがある。
【００２６】
また、弾性体２に刻むパターン２１の深さは、パターン２１の幅に対し深すぎると弾性体２が異常変形する可能性がある。図４（ｂ）のように、パターン２１の深さが大きすぎると、加圧したときに弾性体２の押圧部分２２に圧力が集中し、図４（ｃ）のように、押圧部分２２に異常変形が生じる。そのため、図４（ａ）のように、弾性体２のパターン２１の深さはパターン２の幅に対して５〜２０％程度であることが好ましい。加圧機構により加圧された光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２は、弾性体２により数μｍ変形され、溝部１３以外を密着させることが可能になる。
【００２７】
さらに、図５のように、パターンの入っていない平らな弾性体２とマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン３１が刻まれた板状剛体３を重ね合わせることで、パターン２１が刻まれた弾性体２の代わりとすることも可能である。例えば、金属板、ガラス、セラミックスのような板状剛体３から、マイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン３１を型抜きし、これを弾性体３の支持部材５側から重ね合わせて、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２をその積重方向に挟み込み加圧する。このように、弾性体２の加圧方向と反対の面にマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターンが刻まれた板状剛体３を配置したことによって、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２をその積重方向に挟み込み加圧しても溝部１３には圧力がかからないので、光吸収性チップ基板１２は変形せず、溝部１３の形状を維持したまま光透過性チップ基板１１と密着することができる。
【００２８】
このとき、板状剛体３に刻むパターン３１はマイクロチップ１の微小な溝部１３を必ずしも忠実に再現する必要はない。弾性体２の場合と同様に、板状剛体３に刻まれる溝部１３に沿ったパターン３１は、マイクロチップ１の溝部１３の幅に対して０〜１００μｍ程度広い幅であることが好ましい。また、パターン２１が刻まれていない平らな弾性体３１とマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン３１が刻まれた板状剛体３を重ね合わせることで、溝部１３に沿ったパターン２１が刻まれた弾性体２を設置した場合と同様の効果が得られる。
【００２９】
さらに、図６にフラッシュランプ７側にマイクロチップ１の溝部１３のパターンに沿ったマスク４を設置したときの概略図を示す。図６（ａ）のように、マスク４を設置しない場合では、溝部１３上の光吸収性チップ基板１２と光透過性チップ基板１１は接着していないが、光吸収性チップ基板１２は光透過性チップ基板１１に接していないので、熱を伝えることができなくなる。このため、溝部１３上の光吸収性チップ基板１２は、溝部１３以外の密着部１５よりも高温状態になり、過熱により熱分解などを引き起こし、溝部１３を損傷する恐れがある。このため、図６（ｂ）のように溝部１３の上に遮光板としてマスク４を設置して、フラッシュランプ７からの溝部１３への照射光を遮断し溝部１３の光吸収性チップ基板１２の過熱を防ぐことができる。
【００３０】
マスク４の配置位置は、マイクロチップ１に隣接して設置することが好ましい。具体的には加圧窓部材のマイクロチップ側表面にアルミニウムなどの金属膜をコーティングする方法が好ましい。また、加圧窓６にガラスのような部材を用いて、ガラス間に金属膜を挟み込むことも可能である。金属膜は、マイクロチップ１の微少な溝部１３と同様の形状に、塗布する薄膜の材料、厚さ、耐久性、コストなどを考慮して、コーティングされている。具体的には、無電解メッキ、ディッピング、スプレー、CVD、スパッタリング、ゾルゲル法などがあり、膜はフォトリソグラフィなどの微細パターニングによって微少な溝部１３の形状に形成できる。また、金属膜はマイクロチップ１の加圧体に含まれるため、膜厚は、できる限り薄いほうが好ましく、1μm程度以下であることが望ましい。また、マスク４は溝部１３の形状に型抜きした金属板より設けることも可能である。
【００３１】
図７はマスクを設置したときの密着部１５の熱伝導と光吸収性チップ基板１２の温度分布の簡易図である。マスク４によって照射光は遮断されるが、光吸収性チップ基板１２の熱伝導により溝部１３側にも熱が伝わり温度は上昇する。溝部１３周りは、水密性を保ち、無損傷であることが必要とされるので、熱伝導効果を考慮すると、マスク４のパターンは溝部１３よりも１０〜１００μｍ程度大きな幅で設け、余分な熱伝導を遮断できるように設計されることが好ましい。
【００３２】
以上、マイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻んだ弾性体２が支持部材５側に設けられた例について説明したが、弾性体２は支持部材５側と加圧窓６側のどちらに設けられてもよく、さらに両側に設けられても本願発明と同様の効果を有する。ただし、フラッシュランプ７側に弾性体２を設ける場合には、光を透過する部材であることを必要とする。また、マイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻んだ弾性体２やマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン３１が刻まれた板状剛体３は、少なくとも一方の弾性体２に設ければ、本願発明の効果を有する。
【００３３】
また、得られるマイクロチップ１において微小流路となる、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の積重体における溝部１３は、光透過性チップ基板１１に形成されていることに限定されず、例えば光吸収性チップ基板１２に形成されていてもよく、また、光透過性チップ基板１１と光吸収性チップ基板１２の両方に形成された溝部１３が、接合面１４で連通していてもよい。
【００３４】
また、図８のように、光吸収性チップ基板１２の両面に光透過性チップ基板１１を貼り合わせて、光吸収性チップ基板１２の両面に微小な溝部１３を形成することも可能である。このようにマイクロチップ１に２層の溝部１３を形成するためには、光吸収性チップ基板１２の両側からフラッシュランプ７を照射する必要がある。また、弾性体２および支持部材５は、光を透過する部材であることを必要とする。
【００３５】
２層の溝部１３を形成するマイクロチップ１を貼り合わせるとき、図９（ａ）のように、マイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻んだ弾性体２を、それぞれ光透過性チップ基板１１のフラッシュランプ１の照射側に配置する。このとき、弾性体２はそれぞれに隣接するマイクロチップ１の接合面１４に形成された微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻む必要があるので、光吸収性チップ基板１２の両側に配置された２つの弾性体２の両方に、マイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン２１を刻む必要がある。また、図９（ｂ）のように、パターンの入っていない平らな弾性体２とマイクロチップ１の微小な溝部１３に対応したパターン３１が刻まれた板状剛体３を重ね合わせることで、パターン２１が刻まれた弾性体２の代わりとすることも可能である。なお、弾性体２や板状剛体３に刻む微小な溝部１３に対応したパターンは、光吸収性チップ基板１２の片面だけに光透過性チップ基板１１を貼り合わせる場合と同様に、マイクロチップ１の溝部１３の幅に対して０〜１００μｍ程度広い幅であることが好ましい。また、弾性体２に刻むパターン２１の深さはパターン２１の幅に対して５〜２０％程度であることが好ましい。さらに、光吸収性チップ基板１２の両面に光透過性チップ基板１１を貼り合わせる場合にも、フラッシュランプ７の照射光を遮断するようにマイクロチップ１の溝部１３のパターンに沿ったマスク４を設置することが可能である。
【００３６】
次に、本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置について、その効果を確認した実験について説明する。
図１に示す構成のマイクロチップ基板貼り合わせ装置であって、マイクロチップとしては、ポリエチレンテレフタレートからなる微小な溝部が刻まれた光透過性チップ基板（厚さ１．５ｍｍ）と光吸収性チップ基板（厚さ０．５ｍｍ）を使用した。フラッシュランプはキセノンガスを４５０ｔｏｒｒ封入したもので、弾性体（厚さ１．０ｍｍ）には、硬度６０°のシリコンゴムを用い、シリコンゴムに微少な溝部に沿った深さ５０μｍ、幅は、微少な溝部に対して１０μｍ大きくしたパターンを刻んだ。加圧窓は、厚さ１５ｍｍの石英ガラスを用い、光照射側から加圧窓、光透過性チップ基板、光吸収性チップ基板、弾性体の順で重ねあわせ加圧窓と支持部材でマイクロチップ基板を加圧した。加圧窓のマイクロチップ側の表面は、微少な溝部に照射される光を遮断するようにアルミニウム膜を分散させてマスクを配置した。比較例として、同条件で弾性体にマイクロチップの微小な溝部に対応するパターンを刻まないマイクロチップ基板貼り合わせ装置を作成し、これについても光照射実験を行った。
【００３７】
上記条件で照射エネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ２、パルス幅０．１ｍｓ、板状部材の表面の加圧圧力０．４ＭＰａとして照射実験を行った。マスクを設置した条件では溝部以外の全面にマイクロチップを接着することができ、溝部に沿った光吸収性チップ基板の凹みはみられなく外観は良好であった。また、溝部に液体を注入したところリークは発生せず、水密性にも優れていた。パターンを刻まない弾性体を設置した場合では、全面にマイクロチップを接着することができたが、溝部に沿った光吸収性チップ基板の凹みがあった。溝部に液体を注入したところ、凹みが発生した部分での液流れが通常よりも悪くなった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の概略断面図
【図２】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置のマイクロチップの概略図
【図３】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【図４】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【図５】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【図６】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【図７】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【図８】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の概略断面図
【図９】本発明のマイクロチップ基板貼り合わせ装置の拡大断面図
【符号の説明】
【００３９】
１        マイクロチップ
２        弾性体
３        板状剛体
４        マスク
５        支持部材
６        加圧窓
７        フラッシュランプ
８        位置決めピン
１１      光透過性チップ基板
１２      光吸収性チップ基板
１３      溝部
１４      接合面
１５      密着部
２１      パターン
２２      押圧部分
３１      パターン
４０        加圧機構
４１        機枠
４２        介挿体
４３        ジャッキ
【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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