(57)【要約】【課題】  製造効率が良く接合不良の発生が少なく品質のよい流路形成体及びこの流路形成体の製造方法を提供する。【解決手段】  シリコンを基材とする流路溝が形成された流路基板と、流路基板に被さって流路溝と共同して流路を形成し、流路基板に被さる面側が硼珪酸ガラスである封止板とが接合されることでなる流路形成体であって、流路基板と封止板とが重なる面の面積から流路基板に形成される流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、面積Ａは、流路基板と封止板とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と流路基板と封止板とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とでなり、面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とする。【選択図】        図１
2007050463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを基材とする流路溝が形成された流路基板と、
前記流路基板に被さって前記流路溝と共同して流路を形成し、該流路基板に被さる面側が可動イオンを含む硼珪酸ガラスである封止板と、が接合されることでなる流路形成体であって、
前記流路基板と前記封止板とが重なる面の面積から該流路基板に形成される前記流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、
前記面積Ａは、前記流路基板と前記封止板とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と該流路基板と該封止板とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とで構成され、
接合面積比として表す面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とすることを特徴とする流路形成体。
【請求項２】
前記間隙に接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の流路形成体。
【請求項３】
シリコンを基材とする流路溝が形成された流路基板と、
前記流路基板に被さって前記流路溝と共同して流路を形成し、該流路基板に被さる面側が可動イオンを含む硼珪酸ガラスである封止板と、が接合されることでなる流路形成体の製造方法であって、
前記流路基板と前記封止板とが重なる面の面積から該流路基板に形成される前記流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、
前記面積Ａは、前記流路基板と前記封止板とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と該流路基板と該封止板とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とで構成され、
接合面積比として表す面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とする前記流路基板と前記封止板とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記流路基板と前記封止板とを重ね合わせた状態で加熱する加熱工程と、
前記流路基板を陽極とし、前記封止板を陰極として直流電圧を印加し、陽極接合する接合工程とを有することを特徴とする流路形成体の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程の後であって、
前記間隙に接着剤を充填する接着剤充填工程を有することを特徴とする請求項３に記載の流路形成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路形成体及び流路形成体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体などで培われた微細加工技術を用いて製造される微小な機械システム（ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）、マイクロマシンとも称される。）の注目度が高まっている。この中で、例えば医療機関などで少量の試薬で検査、実験等を行うマイクロ流体システムと呼ばれている、シリコン（Ｓｉ）やガラスなどの基板上に微小な流路、バルブ、ポンプなどを形成して流体を扱うデバイスがある。
【０００３】
このようなデバイスにおいて、例えば圧電素子を用いた超小型のマイクロポンプ（特許文献１参照）を用いて２種類の液体、例えば燃料電池システムにおける高濃度のメタノールと水を混合して低濃度のメタノールを燃料電池に送出する２液混合用マイクロポンプユニットがある。
【０００４】
図５は、このマイクロ流体デバイスの一例である２液混合用マイクロポンプユニットＡ（以下、ポンプユニットＡと称する。）を示すもので、ポンプユニットＡを構成している封止板Ａ１、流路基板Ａ２を模式的に示している。
【０００５】
図５において、封止板Ａ１には、２種類の液体をポンプユニットＡに供給する吸入口Ａ１０１及びＡ１０３、ポンプから排出された２種類の液体が混合されてポンプユニットＡの外に排出される排出口Ａ１０５がある。また、流路基板Ａ２には、これに封止板Ａ１を被せて接合することで、液供給室となる液供給室溝Ａ２０１及びＡ２０３、２種類の液体が混合される混合室となる混合室溝Ａ２０５、ポンプを構成する加圧室となる加圧室溝Ａ２０７，Ａ２０９、液供給室Ａ２０１と加圧室Ａ２０７とを連通する液供給路となる液供給路溝Ａ２１１、液供給室Ａ２０３と加圧室Ａ２０９とを連通する液供給路となる液供給路溝Ａ２１３、加圧室Ａ２０７と混合室Ａ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ａ２１５，及び加圧室Ａ２０９と混合室Ａ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ａ２１７が形成されている。
【０００６】
そして、封止板Ａ１の吸入口Ａ１０１、Ａ１０３及び排出口Ａ１０５と流路基板Ａ２の液供給室溝Ａ２０１、Ａ２０３及び混合室Ａ２０５とがそれぞれ一対一で対応するように封止板Ａ１と流路基板Ａ２とを接合することで２液供給流路ユニットＭが形成されている。この流路基板Ａ２の接合面を接合面Ａ２ａ、封止板Ａ１の流路基板Ａ２の接合面Ａ２ａに接する面を接合面Ａ１ａとしている。
【０００７】
２液供給流路ユニットＭに２つの圧電素子を液排出用アクチュエータとして流路基板Ａ２の封止板Ａ１を接合する面と反対側の面の各加圧室Ａ２０７，Ａ２０９に対応した位置に接着することで、ポンプユニットＡが完成する。このポンプユニットＡは、２つの圧電素子に、例えば、交互に駆動パルス電圧を印加することで、２つの圧電素子から発生する振動が加圧室Ａ２０７，Ａ２０９に伝えられ、加圧室Ａ２０７，Ａ２０９内の圧力を変動させることで液供給路Ａ２１５、Ａ２１７を通じて混合室Ａ２０５へ２種類の液体が交互に供給され、混合室Ａ２０５で２種類の液が混合され排出口Ａ１０５から混合液がポンプユニットＡの外へ排出することができる。
【０００８】
ところで、上記のポンプユニットＡを例として示した封止板Ａ１と流路基板Ａ２を貼り合わせて流路を形成する構造を有するマイクロ液体デバイスの別の例としてインクジェット式記録ヘッドがある。この記録ヘッドは、上記のポンプユニットＡの封止板Ａ１、流路基板Ａ２それぞれとよく似た機能を有する部材であるノズルを備えた板、インク流路溝を備えた基板を有している。このノズルを備えた板、インク流路溝を備えた基板は、シリコン基板やガラス基板を基材として公知のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いて製造された後、ノズルを備えた板とインク流路溝を備えた基板を陽極接合法を用いて強固に貼り合わせることが開示されている。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献２】特公平７−８４０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５に示したポンプユニットＡを構成する封止板Ａ１と流路基板Ａ２を接合する場合、良好な接合を行うには封止板Ａ１の接合面Ａ１ａ、流路基板Ａ２の接合面Ａ２ａにゴミ・埃等の付着物がない清浄性が重要である。この接合面Ａ１ａ及びＡ２ａにゴミ・埃等の付着物があると、そこを中心とした接合されない領域が生じ、これが原因となって、形状の変形や強度不足、また接合されない領域が流路にかかると流体が流路から漏れることで異種の液体の混合、液体の排出時における圧力不足、封止板Ａ１と流路基板Ａ２との接合部の劣化や剥がれ等の不都合が生じるといった問題がある。
【００１０】
しかしながら、特許文献２においては、陽極接合法において従来の煩雑な接合工程を簡単な工程とし効果的な陽極接合を行う方法に関する内容が開示されてあるが、接合不良を生じる、接合面Ａ１ａ及びＡ２ａに存在するゴミ・埃等の付着物に対応することに関する内容は開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、製造効率が良く接合不良の発生が少なく品質のよい流路形成体及びこの流路形成体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題は、以下の構成より解決される。
【００１３】
（１）  シリコンを基材とする流路溝が形成された流路基板と、
前記流路基板に被さって前記流路溝と共同して流路を形成し、該流路基板に被さる面側が可動イオンを含む硼珪酸ガラスである封止板と、が接合されることでなる流路形成体であって、
前記流路基板と前記封止板とが重なる面の面積から該流路基板に形成される前記流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、
前記面積Ａは、前記流路基板と前記封止板とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と該流路基板と該封止板とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とで構成され、
接合面積比として表す面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とすることを特徴とする流路形成体。
【００１４】
（２）  前記間隙に接着剤が充填されていることを特徴とする（１）に記載の流路形成体。
【００１５】
（３）  シリコンを基材とする流路溝が形成された流路基板と、
前記流路基板に被さって前記流路溝と共同して流路を形成し、該流路基板に被さる面側が可動イオンを含む硼珪酸ガラスである封止板と、が接合されることでなる流路形成体の製造方法であって、
前記流路基板と前記封止板とが重なる面の面積から該流路基板に形成される前記流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、
前記面積Ａは、前記流路基板と前記封止板とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と該流路基板と該封止板とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とで構成され、
接合面積比として表す面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とする前記流路基板と前記封止板とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記流路基板と前記封止板とを重ね合わせた状態で加熱する加熱工程と、
前記流路基板を陽極とし、前記封止板を陰極として直流電圧を印加し、陽極接合する接合工程とを有することを特徴とする流路形成体の製造方法。
【００１６】
（４）  前記接合工程の後であって、
前記間隙に接着剤を充填する接着剤充填工程を有することを特徴とする（３）に記載の流路形成体の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１又は３に記載の発明によれば、封止板と流路基板とが接して接合される領域の面積（面積Ｂ）は流路形成体を形成する上で十分な接合強度が確保される面積とされると共に封止板と流路基板との接合面積を抑えられていることで、接合面のゴミ・埃等の付着物のない清浄な状態が要求される領域を大幅に減少させることができる。
【００１８】
従って、封止板と流路基板の接合強度が十分で、且つ封止板と流路基板の接合面の清浄化に費やす時間が短縮され、また接合面のゴミ・埃等の付着物による接合不良の発生の確率が低くなり良品の歩留まりが高くなることから、製造効率が良く接合不良の発生が少なく品質の良い流路形成体及び流路形成体の製造方法を提供することができる。
【００１９】
請求項２又は４に記載の発明によれば、流路基板と封止板とが接合されない領域の間隙に接着剤を充填することで封止板と流路基板でなる流路形成体の接合部は、流路基板と封止板とが重なる面の面積から流路基板に形成される流路溝の面積を差し引いた面積Ａ全域の領域になる。
【００２０】
従って、封止板と流路基板とでなる流路形成体の強度は、この間隙に接着剤を充填することで流路形成体の強度をさらに高めることができることから、上記の効果に併せてより強度の大きい流路形成体及び流路形成体の製造方法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】
【００２１】
以下に本発明に係わる実施の形態の一例として２液混合用マイクロポンプユニットＢ（以下、ポンプユニットＢと称する。）を例にして詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る実施の形態の一例であるポンプユニットＢを構成する、封止板Ｂ１、流路基板Ｂ２を模式的に表している。
【００２３】
封止板Ｂ１には、２種類の液体をポンプユニットＢに供給する吸入口Ｂ１０１及びＢ１０３、ポンプから排出された２種類の液体が混合されてポンプユニットＢの外に排出される排出口Ｂ１０５がある。また、流路基板Ｂ２には、これに封止板Ｂ１を被せて接合することで、液供給室となる液供給室溝Ｂ２０１及びＢ２０３、２種類の液体が混合される混合室となる混合室溝Ｂ２０５、ポンプを構成する加圧室となる加圧室溝Ｂ２０７，Ｂ２０９、液供給室Ｂ２０１と加圧室Ｂ２０７とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１１、液供給室Ｂ２０３と加圧室Ｂ２０９とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１３、加圧室Ｂ２０７と混合室Ｂ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１５，及び加圧室Ｂ２０９と混合室Ｂ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１７が形成されている。
【００２４】
そして、封止板Ｂ１の吸入口Ｂ１０１、Ｂ１０３及び排出口Ｂ１０５と流路基板Ｂ２の液供給室溝Ｂ２０１、Ｂ２０３及び混合室Ｂ２０５とがそれぞれ一対一で対応するように封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とを接合することで２液供給流路ユニットＰを形成している。
【００２５】
ここで理解を容易にするために、以後、上記で説明に使用した液供給室溝、加圧室溝、混合室溝、液供給路溝の各符号はそれぞれ液供給室、加圧室、混合室、液供給路にも使用する。
【００２６】
更に、２液供給流路ユニットＰに２つの圧電素子を液排出用アクチュエータとして流路基板Ｂ２の封止板Ｂ１を接合する面と反対側の面の各加圧室Ｂ２０７，Ｂ２０９に対応した位置に接着することで、ポンプユニットＢが完成する。
【００２７】
このポンプユニットＢは、２つの圧電素子に、例えば、交互に駆動パルス電圧を印加することで、各圧電素子から発生する振動が加圧室Ｂ２０７，Ｂ２０９に伝えられ、加圧室Ｂ２０７，Ｂ２０９内の圧力を変動させることで液供給路Ｂ２１５、Ｂ２１７を通じて混合室Ｂ２０５へ２種類の液体が交互に供給され、混合室Ｂ２０５で２種類の液が混合され排出口Ｂ１０５から混合液がポンプユニットＢの外へ排出することができる。
【００２８】
次に、封止板Ｂ１及び流路基板Ｂ２に関して説明する。封止板Ｂ１の製造方法は、基材として厚みが１ｍｍ〜５ｍｍ程度の可動イオンを含む硼珪酸ガラス基板を用いて、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）とエッチング技術等を用いることで吸入口Ｂ１０１、Ｂ１０３及び排出口Ｂ１０５を形成できる。この吸入口Ｂ１０１、Ｂ１０３及び排出口Ｂ１０５の穴径は、概ねφ０．５ｍｍ〜φ３ｍｍ程度である。尚、以降、可動イオンを含む硼珪酸ガラスを硼珪酸ガラスと称することにする。
【００２９】
流路基板Ｂ２は、基材として厚みが１５０μｍ〜５００μｍ程度のシリコン基板を用いて、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術（レジスト塗布、露光、現像）とエッチング技術等を用いることで、先に述べた封止板Ｂ１とで形成する、液供給室となる液供給室溝Ｂ２０１及びＢ２０３、２種類の液体が混合される混合室となる混合室溝Ｂ２０５、ポンプを構成する加圧室となる加圧室溝Ｂ２０７，Ｂ２０９、液供給室Ｂ２０１と加圧室Ｂ２０７とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１１、液供給室Ｂ２０３と加圧室Ｂ２０９とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１３、加圧室Ｂ２０７と混合室Ｂ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１５，及び加圧室Ｂ２０９と混合室Ｂ２０５とを連通する液供給路となる液供給路溝Ｂ２１７形成する。また、溝以外に以降で説明する流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが間隙を備えることで接合されない領域である非接合領域Ｂ２ｆを上記溝の形成と同じ方法で同じ時期に形成することができる。
【００３０】
形成する溝の大きさは、用途により適宜に決めれば良いが、本実施の形態の一例であるポンプユニットＢでは、例えば、液供給室溝Ｂ２０１，Ｂ２０３、混合室溝Ｂ２０５は１ｍｍ〜２ｍｍ  ×  ２ｍｍ〜５ｍｍ程度、深さ１００μｍ〜２００μｍ程度、加圧室溝Ｂ２０７，Ｂ２０９は幅０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ  ×  １ｍｍ〜４ｍｍ程度、深さ１００μｍ〜２００μｍ程度、液供給溝Ｂ２１１，Ｂ２１３，Ｂ２１５，Ｂ２１７は幅０．１ｍｍ〜１ｍｍ  ×  ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、深さ１００μｍ〜１５０μｍ程度である。
【００３１】
流路基板Ｂ２に対するエッチング加工方法は、流路基板Ｂ２の面に対して垂直にエッチング加工ができるシリコン（Ｓｉ）異方性ドライエッチング法が好ましい。シリコン（Ｓｉ）異方性ドライエッチング法に関しては、産業図書株式会社「半導体ドライエッチング技術」等を参照することが出来る。
【００３２】
ここで、流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが重なる面の面積、換言すれば流路基板Ｂ２又は封止板Ｂ１が成す長方形の面積から流路基板に形成される流路溝の面積を差し引いた面積を面積Ａとし、面積Ａは、流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）と流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが間隙を備えることで接合されない領域の面積（面積Ｃ）とで構成され、接合面積比として表す面積Ｂ／面積Ａは２％から２０％とするのが好ましい。具体的には、以下に説明する。
【００３３】
図５に示す従来の２液供給流路ユニットＭにおいては、流路基板Ａ２と封止板Ａ１とが重なる領域から流路基板に形成される流路溝の領域を除いた領域Ａ２ａは全て接合領域であり、また接合面としていた。
【００３４】
図１に示す本実施の形態の２液供給流路ユニットＰにおいては、流路基板Ｂ２に形成する溝の周辺に、封止板Ｂ１が被さることで流路が形成されるために封止板Ｂ１と接触して接合領域となる流路形成領域Ｂ２ｂが備えられている。
【００３５】
また、２液供給流路ユニットＰの外周辺部にも接合領域となる流路基板外周領域Ｂ２ｄが備えられている。上記の流路形成領域Ｂ２ｂ及び流路基板外周領域Ｂ２ｄで成る接合領域を流路基板Ｂ２に備えることで、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２が貼り合わされてできる２液供給流路ユニットＰの各流路が必要な強度を備え、且つ２液供給流路ユニットＰを容易に取り扱うことができる強度も備えることができる。
【００３６】
上記の流路形成領域Ｂ２ｂ及び流路基板外周領域Ｂ２ｄは、流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが接触して接合される領域の面積（面積Ｂ）となる。
【００３７】
尚、図１で示している流路基板外周領域Ｂ２ｄの一部を切り欠いている。これは、流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とを接合する場合、接合面の空気が円滑に逃げるように設けられている。
【００３８】
一方、流路基板Ｂ２全域から流路溝の領域を除いた領域の面積が面積Ａであり、この面積Ａから上記の面積Ｂを差し引いた面積（面積Ｃ）に相当する領域は、図１で非接合領域Ｂ２ｆで示される。流路基板Ｂ２が有するこの非接合領域Ｂ２ｆは、２液供給流路ユニットＰを製造する上で接合されない領域であり、接合に際し封止板Ｂ１と接触しないように流路形成領域Ｂ２ｂ及び流路基板外周領域Ｂ２ｄより低く（深く）なるように、これまでに述べた溝形成と同じ方法で同じ時期に形成される。
【００３９】
接合領域である流路形成領域Ｂ２ｂ及び流路基板外周領域Ｂ２ｄは、封止板Ｂ１との接合面であることから、この接合領域が広ければ広いほど接合強度が大きくなる反面、接合面上にゴミ・埃等が存在する確率が高くなる。従って、ゴミ・埃等が存在する確率の観点から、この接合領域はできる限り狭い方がよいが、強度の観点から狭くできる限界がある。
【００４０】
ここで、上記で述べた接合面積比を導き出すために勘案する要素として、例えば、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２との接合強度が確保できること、封止板１と流路基板２との貼り合わせ作業における位置合わせを、例えば、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とを重ねた状態で互いにずらすようにして行う場合に流路基板Ｂ２に形成された各溝の壁となる流路形成領域Ｂ２ｂの部分に割れや欠けが発生しない等の構造体の強度が確保できること、またポンプを構成する加圧溝のように溝の側壁部に機能として必要な強度を確保できること等が挙げられる。
【００４１】
実際に作製する流路形成体に応じて上記の要素等を勘案して接合面積比を決めれば良いが、この接合面積比を２％から２０％とすることで、流路溝を成す構造体の強度および完成した２液供給流路ユニットＰの強度を確保しつつ、接合面のゴミ・埃等の存在による不良の発生率を効果的に抑えることができる。尚、図５で示す従来の流路基板Ａ２と封止板Ａ１との接合おける接合面積比は１００％となる。
【００４２】
また、本実施の形態である図１で示す２液供給流路ユニットＰの非接合領域Ｂ２ｆにおいては、接合面より低く形成されていることから流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とで間隙を成している。
【００４３】
この間隙を成す流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１との距離を流路基板Ｂ２及び封止板Ｂ１それぞれの接合面に付着するゴミ・埃等の想定される大きさより決められる概ね一定距離とすることで、流路基板Ｂ２及び封止板Ｂ１それぞれの接合面側の面上にゴミ・埃等が存在している場合であっても、存在している場所が非接合領域Ｂ２ｆ内であって想定している範囲内の大きさのゴミ・埃等であれば、ゴミ・埃等が存在していない場合と同様に流路基板Ｂ２と封止板Ｂ１とが良好に接合される。
【００４４】
この概ね一定の距離は、想定されているゴミ・埃等の大きさから概ね２５μｍ以上とするのが好ましい。また、２液供給流路ユニットＰの厚みや要求される強度、これを構成する流路基板及び封止板の厚みや強度の観点から一定の距離は概ね５０μｍ以下とするのが好ましい。
【００４５】
また、本実施の形態の図１で示す２液供給流路ユニットＰでは、この非接合領域Ｂ２ｆに間隙を備えるために、流路基板Ｂ２側の非接合領域Ｂ２ｆが接合面より低く成るようされているが、封止板Ｂ１側の非接合領域が接合面より低くなるようにして間隙を備えるようにしても良い。
【００４６】
次に、これまで説明した方法で加工されている封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とを陽極接合法を用いて接合する。
【００４７】
図２は、図１で示した２液供給流路ユニットＰのＸ−Ｘの位置における断面において、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とを接合して２液供給流路ユニットＰを製造する工程を模式的に示した図である。図２（ａ）は、硼珪酸ガラスを基材として、吸入口Ｂ１０１，Ｂ１０３及び排出口Ｂ１０５（何れも図示されてない。）が加工された封止板Ｂ１及び各溝（混合室溝２０５が図示されている。）及び非接合領域Ｂ２ｆが加工された流路基板Ｂ２を示している。
【００４８】
陽極接合法を用いて２つの基材を接合する場合、基材の一方をシリコンとし、他方を可動イオン、例えば代表的にはナトリウムイオン（Ｎａ+）を含むガラス材でシリコン（Ｓｉ）と比較的類似した線膨張係数（シリコンの線膨張係数は、４．２×１０-6／℃程度である。）を有する硼珪酸ガラスとする場合がある。
【００４９】
ここで、封止基板Ｂ１の基材としている硼珪酸ガラスとしては、コーニンググラスワークス社（米国）のパイレックス（登録商標）、またはショットグラスワークス社（ドイツ）のテンパックス  フロート（登録商標）がこれらの線膨張係数（パイレックス（登録商標）及びテンパックス  フロート（登録商標）の線膨張係数は共に３．２×１０-6／℃程度である。）の観点からより好ましい。
【００５０】
図２（ｂ）で示す通りに、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とを適切な位置関係にして重ね合わせて固定し、接合部の温度を高温状態にして、直流高圧電源Ｂ３２０を用いて電圧を印加して陽極接合する。封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２が接合される部分は、図２で示す接合面Ｂ２ｂ、Ｂ２ｄの領域となる。
【００５１】
接合に際して、封止板Ｂ１及び流路基板Ｂ２、特に接合面である流路形成領域Ｂ２ｂ、流路基板外周領域Ｂ２ｄにゴミ・埃等が無いように十分な洗浄を行う。洗浄を行った後、封止板Ｂ１及び流路基板Ｂ２の接合面の清浄状態を顕微鏡を用いて確認を行い、これらの接合面にゴミ・埃等が残っている場合は再洗浄を行う。再洗浄を必要とする封止板Ｂ１及び流路基板Ｂ２の選別において、従来は流路基板Ｂ２における非接合領域Ｂ２ｆ及びこの領域に相対する封止板Ｂ１上の領域に存在するゴミ・埃等は、大きさに関係なく全て再洗浄の対象となったが、本発明に係わる流路基板Ｂ２は非接合領域Ｂ２ｆを概ね一定の距離（深さ）となるように接合面より低くしているため、この非接合領域Ｂ２ｆ内で想定される範囲内の大きさのゴミ・埃であれば封止板Ｂ１及び流路基板Ｂ２上に存在していても良好に接合することができる。従って、洗浄が従来より簡略化することができると共に接合不良の発生率が低くなる。
【００５２】
陽極接合を行う場合に印加する電圧の極性は、シリコンの基材側をプラス（＋）、硼珪酸ガラスの基材側をマイナス（−）とする。このようにすると、静電引力によって接合界面が密着すると同時に電流が流れ、両基板が強固に陽極接合される。
【００５３】
本実施の形態の一例であるポンプユニットＢにおいては、流路基板Ｂ２はプラス（＋）、封止板Ｂ１はマイナス（−）とする電圧を印加すれば良い。
【００５４】
接合時の高温状態とは、３００℃〜５００℃の範囲であって、このような雰囲気温度を維持できる恒温漕や簡便な方法ではセラミックヒーター等を内蔵する絶縁性の良いホットプレート等を用いて封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２との接合部を加熱すれば良い。
【００５５】
また、直流高圧電源Ｂ３２０にて封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２との間に印加する直流電圧の電圧は、５００Ｖ〜２ｋＶの範囲が良い。
【００５６】
このように直流電圧を印可し、流れる電流がほぼゼロとなった時点で陽極接合が終了し、封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２で２液供給流路ユニットＰが形成される。
【００５７】
また、この２液供給流路ユニットＰの強度をさらに増すために、２液供給流路ユニットＰの形成後に封止板Ｂ１と流路基板Ｂ２とで非接合領域Ｂ２ｆに備わる間隙に接着剤を充填するのが好ましい。図３（ａ）に２液供給流路ユニットＲに接着剤を充填する場合の流路基板の構造の一例として流路基板Ｃ２を示している。尚、この図３（ａ）では説明のため、本来接合されてある封止板を省いた図としている。
【００５８】
２液供給流路ユニットＲの非接合領域Ｃ２ｆに接着剤を充填する場合、図３に示す流路基板Ｃ２のように接着剤がスムースに充填される箇所を選び、非接合領域Ｃ２ｆを形成する際に、その箇所の外周の一部に切り欠き部ＣＧを設けておくのが好ましい。図３（ａ）のＹから見た２液供給流路ユニットＲへ接着剤を充填する切り欠き部ＣＧの様子を図３（ｂ）に示す。流路基板Ｃ２の切り欠き部ＣＧを設ける箇所は、図３に示す様に複数箇所としてもよい。
【００５９】
また、図３（ａ）の流路基板Ｃ２で示しているように流路基板外周領域Ｃ２ｄを備えることができない場合、流路基板Ｃ２の外周を囲む治具を用意することで流路基板外周領域Ｃ２ｄの代わりとしてもよい。更に、例えば、図３に示すように接合領域として流路形成領域Ｃ２ｂ及び流路基板外周領域Ｃ２ｄに加えて、接着剤の充填がしやすいように接着剤誘導領域Ｃ２ｇを備えてもよい。このような接着剤誘導領域Ｃ２ｇを備えることで、流路の形状により接着剤を充填し難い場合においても接着剤の充填を外部からより容易に行うことができる。更に、接着剤の充填をより容易で確実に行うことができるように、図４の流路基板Ｄ２が備えている流路形成領域Ｄ２ｂの側壁部の凹凸を少なくしても良い。
【００６０】
充填する接着剤は、特に限定するものではないが、先の非接合領域Ｂ２ｆ、Ｃ２ｆ、Ｄ２ｆの深さ（概ね２５μｍから５０μｍ）が接着剤を充填する隙間となるため、粘度が低いものが好ましい。例えば、水の粘度１×１０-3Ｐａ．ｓ（パスカルセカンド）に近い４×１０-3Ｐａ．ｓの紫外線硬化性樹脂のＴＢ３０４６（商品名）等がある。紫外線硬化性樹脂のＴＢ３０４６を、例えば図３に示す２液供給流路ユニットＲの非接合領域Ｃ２ｆに充填し、その後、硼珪酸ガラスが基材である封止板Ｃ１側から紫外線を照射することで硬化させる。このようにして２液供給流路ユニットＲの強度をさらに増加させることができる。
【００６１】
この後、図１で示す２液供給流路ユニットＰを例にすると、各加圧室Ｂ２０７、Ｂ２０９の底面にそれぞれ圧電素子を設けることでポンプユニットＢが完成する。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施の形態の一例として図３で示すような２液混合用マイクロポンプユニットＣ（大きさ  １７ｍｍ  ×  ３５ｍｍ。以下、ポンプユニットＣと称する。）を１０個製造した。そのうち５個は接着剤を充填したポンプユニットＣ’とした。
【００６３】
（実施例１）
流路基板Ｃ２をシリコン基板を基材として製造した。具体的には、シリコン基板（厚み２００μｍ）にスピンコート法を用いてレジストを塗布した後、エタノールや水の流路となる流路溝等を描いたマスクを用いて露光を行った。その後シリコン（Ｓｉ）異方性ドライエッチングを行うことでシリコン基板上に、液供給室溝２０１、２０３（約１．５ｍｍ  ×  ４ｍｍ、深さ約１７０μｍ）、液供給路溝２１１，２１３、２１５、２１７（約０．２ｍｍ４つの溝の合計長さ約８ｍｍ、深さ約１７０μｍ）、加圧室溝２０７，２０９（約０．７ｍｍ  ×  ３ｍｍ、深さ約１７０μｍ）、混合室溝２０５（約１．５ｍｍ  ×  ４ｍｍ、深さ約１７０μｍ）を形成した。
【００６４】
また、上記の溝形成と同じ方法で同じ時期に非接合領域Ｃ２ｆを、接合面である流路形成領域Ｃ２ｂ、流路基板外周領域Ｃ２ｄ及び接着剤誘導領域Ｃ２ｇの頂部より５０μｍ低くなるようにした。この非接合領域Ｃ２ｆの形成に際し、接合面となる流路形成領域Ｃ２ｂ、流路基板外周領域Ｃ２ｄ及び接着剤誘導領域Ｃ２ｇの幅を概ね１５０μｍした。この場合の接合面積比は４％であった。
【００６５】
封止板Ｃ１となる基材は、硼珪酸ガラスの一つであるパイレックス（登録商標）とし、公知のフォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いてφ１ｍｍの２つの吸入口及び１つの排出口Ｃを形成した。
【００６６】
次に、流路溝を形成した流路基板Ｃ２及び封止板Ｃ１の洗浄を行った後、顕微鏡にて接合面を観察した。非接合領域Ｃ２ｆにゴミ・埃等が多少認められたが許容範囲内の大きさであり、また接合領域にはゴミ・埃は認められなかった。
【００６７】
次に上記の通り用意した封止板Ｃ１と流路基板Ｃ２とを以下の通り陽極接合を行った。陽極接合を行うためのプラス電極となる流路基板保持電極に流路基板Ｃ２をセットし、その上に流路基板Ｃ２との位置関係を整えて封止板Ｃ１をセットしこれに固定を兼ねたマイナス電極となる封止板保持電極をセットした。この状態で両電極に設けてあるヒーターを用いて流路基板Ｃ２及び封止板Ｃ１とが接している面が４００℃になるように加熱した。
【００６８】
４００℃の状態を維持して、流路基板保持電極と封止板保持電極との間にＤＣ１．２ｋＶを印加した。このときの電流値をモニターし、０ｍＡになった時点で接合完了とした。
【００６９】
次に上記で製造した２液供給流路ユニットＲ１０個の内５個の非接合領域Ｃ２ｆに接着剤である紫外線硬化性樹脂ＴＢ３０４６（商品名、スリーボンド製）を充填し、紫外線ランプを照射して硬化させて２液供給流路ユニットＲ’を製造した。
【００７０】
次に、製造した２液供給流路ユニットＲ、Ｒ’それぞれ５個に圧電素子Ｃ３０１，Ｃ３０３を接着してそれぞれポンプユニットＣ及びポンプユニットＣ’とした。
【００７１】
この後、ポンプユニットＣ及びポンプユニットＣ’を動作させたところ５個とも全て良好に作動することを確認した。また、接着剤を充填したポンプユニットＣ’は、充填してないポンプユニットＣと比較して強度が高いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係わる実施の形態の一例であるポンプユニットの構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係わる実施の形態の一例であるポンプユニットにおける封止板と流路基板とを接合する工程を模式的に示した図である。
【図３】本発明に係わる実施の形態の一例であるポンプユニットが有する２液供給流路ユニットに接着剤を充填する場合の流路基板の構造の一例を模式的に示した図である。
【図４】本発明に係わる実施の形態の一例であるポンプユニットが有する２液供給流路ユニットに接着剤を充填する場合の流路基板の構造の一例を模式的に示した図である。
【図５】従来例としてのマイクロ流体デバイスの一例であるポンプユニットの構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ｂ、Ｃ  本実施の形態の一例のポンプユニット
Ｂ１、Ｃ１  本発明に係わる封止板
Ｂ１０１、Ｂ１０３  吸入口
Ｂ１０５  排出口
Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２  本発明に係わる流路基板
Ｂ２ｂ、Ｃ２ｂ、Ｄ２ｂ  流路形成領域
Ｂ２ｄ、Ｃ２ｄ、Ｄ２ｄ  流路基板外周領域
Ｂ２ｆ、Ｃ２ｆ、Ｄ２ｆ  非接合領域
Ｂ２０１、Ｂ２０３  液供給室
Ｂ２０５  混合室
Ｂ２０７、Ｂ２０９  加圧室
Ｂ２１１、Ｂ２１３、Ｂ２１５、Ｂ２１７  液供給路
Ｃ３０１、Ｃ３０３  圧電素子
Ｂ３２０  直流高圧電源
Ｃ２ｇ、Ｄ２ｇ  接着剤誘導領域
ＣＧ、ＤＧ  切り欠き部（流路基板外周領域における）
Ｐ  本実施の形態の一例の２液供給流路ユニット
Ｒ  本実施の形態の一例の２液供給流路ユニット
Ａ  従来例のポンプユニット
Ａ１  従来例の封止板
Ａ１ａ  従来例の封止板の接合面
Ａ１０１、Ａ１０３  従来例の吸入口
Ａ１０５  従来例の排出口
Ａ２  従来例の流路基板
Ａ２ａ  従来例の流路基板の接合面
Ａ２０１、Ａ２０３  従来例の液供給室
Ａ２０５  従来例の混合室
Ａ２０７、Ａ２０９  従来例の加圧室
Ａ２１１、Ａ２１３、Ａ２１５、Ａ２１７  従来例の液供給路
Ｍ  従来例の２液供給流路ユニット
【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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