(57)【要約】【課題】強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材及び接合部材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】シクロオレフィン樹脂からなり凹部２０が形成された第１基材１１と、シクロオレフィン樹脂からなる第２基材１２と、が接合されて、凹部２０と第２基材１２とによって形成された微細空間５を有する接合部材１であって、第１基材１１と第２基材１２とがパラフィン系の材料により接合されており、凹部２０には無極性溶媒が浸透しない親水化層１１ａが形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シクロオレフィン樹脂からなり凹部が形成された第１基材と、シクロオレフィン樹脂からなる第２基材と、が接合されて、前記凹部と前記第２基材とによって形成された微細空間を有する接合部材であって、
前記第１基材と前記第２基材とがパラフィン系の材料により接合されており、
前記凹部には無極性溶媒が浸透しない親水化層が形成されていることを特徴とする接合部材。
【請求項２】
前記微細空間の内面全域にわたって前記親水化層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接合部材。
【請求項３】
前記親水化層は、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であることを特徴とする請求項２に記載の接合部材。
【請求項４】
シクロオレフィン樹脂からなる第１基材及び第２基材が接合された接合部材の製造方法であって、
第１凹部が形成された前記第１基材と、前記第２基材と、を用意する工程と、
前記第１基材の前記第１凹部を含む一部に紫外線を照射する工程と、
前記第１凹部と前記第２基材とによって微細空間を形成するために、前記第１基材及び前記第２基材のいずれか又は両方にパラフィン系の材料を塗布して、前記第１基材と前記第２基材とを対向させて加熱加圧する工程と、
を有することを特徴とする接合部材の製造方法。
【請求項５】
前記第２基材における前記第１凹部と対応する部分を含む一部に紫外線を照射する工程を、さらに有することを特徴とする請求項４に記載の接合部材の製造方法。
【請求項６】
前記第２基材には、前記第１凹部と対応する第２凹部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の接合部材の製造方法。
【請求項７】
前記紫外線を照射する工程において、前記親水化層は、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の接合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細空間を有する接合部材及び接合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリアクタや分析用チップとして、２枚の基材を接合した接合部材によって形成された流路プレートが使用されている。このような接合部材を大量生産する方法として、樹脂材料からなる基材が用いられている。
【０００３】
シクロオレフィン樹脂を基材に用いる場合、接着剤や熱溶着では接合までに多くの製造時間を必要とし、かつ細かい流路をつぶしてしまうという問題点があった。そこで、特許文献１では、真空紫外光処理による光接合技術が開発された。図１２は、特許文献１に開示された樹脂製微小流路化学デバイス１００における真空紫外線処理のプロセスの模式図である。図１２（ａ）に示すように、真空紫外線光源１１０から真空紫外線１１１が照射されて、２枚の基材１０３、１０４の接合面に真空紫外線処理が行われ、表面改質層１０７、１０８が形成された。図１２（ｂ）に示すように、引き続く接合プロセスで、２枚の基材１０３、１０４が加熱加圧され、接合された。
【０００４】
特許文献２では、無極性溶媒であるパラフィンを用いて接合する技術が開発された。図１３は、特許文献２に開示された接合部材によるマイクロチッププレート２００を、厚さ方向から切断した部分断面図である。シクロオレフィンポリマー（シクロオレフィン樹脂）からなる第１基材２０２と第２基材２０３とが、パラフィンの接着層２０５を介して、加熱しながら加圧されることにより接合されて、図１３に示すように、流路２０４が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８７７３０号公報
【特許文献２】国際公開２００９／１３１０７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、真空紫外線処理による光接合技術では、処理された面が親水化されるために、真空紫外線処理後に吸着した水分によって接合後の接合強度が不足する場合があった。このため、接合強度が不十分な接合基板を用いたマイクロリアクタや分析用チップが使用中に破損するという問題があった。
【０００７】
一方、シクロオレフィン樹脂は、無極性溶媒への耐性が十分でないため、無極性溶媒が過剰に拡散するとワレやクラックを引き起こすことが知られている。言い換えると、シクロオレフィン樹脂は無極性溶媒に対する耐薬品性が不足している。このため、無極性溶媒であるパラフィンを用いて接合する場合、接合に必要な以上に塗布することは好ましくない。しかし、図１３に示すように接着部分でない箇所にパラフィンを塗布すると、加熱加圧時にパラフィンが過剰に残留してしまうことがあった。このような場合、パラフィンを用いて強固に接合されても、例えば、流路部に過剰のパラフィンが付着していると、シクロオレフィン樹脂の基材にワレやクラックを引き起こしたり、過剰のパラフィンによって流路部の内壁が膨潤して流路を塞いでしまったりする問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決して、強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材及び接合部材の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明は、シクロオレフィン樹脂からなり凹部が形成された第１基材と、シクロオレフィン樹脂からなる第２基材と、が接合されて、前記凹部と前記第２基材とによって形成された微細空間を有する接合部材であって、前記第１基材と前記第２基材とがパラフィン系の材料により接合されており、前記凹部には無極性溶媒が浸透しない親水化層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
親水化層が形成された凹部は、無極性溶媒であるパラフィン系の材料が浸透しない。第１基材と第２基材との接合部はパラフィン系の材料により接合されているので、接合強度が安定し、かつ、強固に接合されている。また、第１基材の凹部に形成されている親水化層は、無極性溶媒が浸透（拡散）せず、無極性溶媒を弾く性質を有している。すなわち、親水化層を有している凹部には、無極性溶媒が拡散しにくく、また、無極性溶媒が滞留しなくなる。したがって、第１基材と第２基材とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の接合部材において、前記微細空間の内面全域にわたって前記親水化層が形成されていることを特徴とする。第１基材の凹部と凹部に対応する第２基材の部分とに、微細空間の内面全域にわたって親水化層が形成されていると無極性溶媒が拡散しにくく、また、無極性溶媒が滞留しなくなる。したがって、無極性溶媒への耐性がより向上する。
【００１２】
さらに、本発明の接合部材において、前記親水化層は、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であることが好ましい。形成された親水化層の表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であれば、無極性溶媒が拡散しないので無極性溶媒への耐性がさらに向上する。このため、微細空間に無極性溶媒を流入させるような場合であっても、無極性溶媒が浸透せず、膨潤することがない。
【００１３】
また、本発明は、シクロオレフィン樹脂からなる第１基材及び第２基材が接合された接合部材の製造方法であって、第１凹部が形成された前記第１基材と前記第２基材とを用意する工程と、前記第１基材の前記第１凹部を含む一部に紫外線を照射する工程と、前記第１凹部と前記第２基材とによって微細空間を形成するために、前記第１基材及び前記第２基材のいずれか又は両方にパラフィン系の材料を塗布して、前記第１基材と前記第２基材とを対向させて加熱加圧する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
紫外線を照射する工程によって、第１基材の一部に親水化層が形成される。親水化層は、パラフィン系の材料の濡れ性が小さく、第１基材にパラフィン系の材料を塗布した場合にもパラフィン系の材料が浸透しない領域になる。パラフィン系の材料が浸透しないので、親水化層が形成された第１凹部はパラフィン系の材料によって膨潤してしまうことがない。したがって、接合部材に形成された微細空間を閉塞することが抑制され、無極性溶媒への耐性に優れている。さらに、第１基材及び第２基材の紫外線を照射していない領域は、パラフィン系の材料により接合されるので、第１基材と第２基材との接合強度は安定し、かつ、強固に接合することができる。したがって、第１基材と第２基材とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材を容易に製造することができる。
【００１５】
また、本発明の接合部材の製造方法において、前記第２基材における前記第１凹部と対応する部分を含む一部に紫外線を照射する工程を、さらに有することを特徴とする。第１基材の紫外線を照射した第１凹部を含む一部の領域に加え、さらに、第２基材において、紫外線を照射した第１凹部と対応する部分を含む一部の領域はパラフィン系の材料が塗れずに、他の領域はパラフィン系の材料により接合される。紫外線を照射して親水化層が形成された領域は無極性溶媒によって膨潤してしまうことがない。したがって、接合部材に形成された微細空間の内面全域にわたって親水化層を有し、無極性溶媒への耐性がさらに向上した接合部材を容易に製造することができる。
【００１６】
また、本発明の接合部材の製造方法において、前記第２基材には、前記第１凹部と対応する第２凹部が形成されていることを特徴とする。第２基材において、紫外線を照射した第１凹部と対応する第２凹部が形成され、第２凹部を含む一部の領域はパラフィン系の材料が塗れずに、他の領域はパラフィン系の材料により接合される。第２凹部を有するので、比較的大きな微細空間が形成された接合部材を容易に製造することができる。
【００１７】
さらに、前記紫外線を照射する工程において、前記親水化層は、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層とすることを特徴とする。形成された親水化層の表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であれば、微細空間に無極性溶媒を流入させるような場合にも、親水化層には無極性溶媒が浸透しない。これにより、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材を確実に製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の接合部材によれば、第１基材と第２基材とがパラフィン系の材料により接合されており、微細空間を形成するための凹部には無極性溶媒が浸透しない親水化層が形成されている。凹部以外の第１基材と第２基材とはパラフィン系の材料により接合されているので、接合強度が安定し、かつ、強固に接合されている。また、親水化層を有している凹部には、無極性溶媒が拡散しにくく、また、無極性溶媒が滞留しなくなる。したがって、第１基材と第２基材とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材を提供することができる。
【００１９】
本発明の接合部材の製造方法によれば、第１基材は、微細空間を形成するための第１凹部を含む一部に紫外線を照射して無極性溶媒が浸透しない親水化層を形成され、第１基材及び第２基材のいずれか又は両方にパラフィン系の材料を塗布して第２基材と接合される。これにより、第１基材及び第２基材は、パラフィン系の材料により接合されるので、接合強度は安定し、かつ、強固に接合することができる。一方、親水化層は、パラフィン系の材料が残留しないので、膨潤してしまうことがない。このため、接合部材に形成された微細空間を閉塞することが抑制される。したがって、第１基材と第２基材とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間を有する接合部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の接合部材を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の接合部材を示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した模式断面図である。
【図４】図３の接合部材を製造するための製造工程を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態の第１変形例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の製造工程の第２変形例を示す説明図である。
【図７】本発明の製造工程の第１変形例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態の第２変形例を示す模式断面図である。
【図９】実施例における接合強度を示す説明図である。
【図１０】実施例における接合強度を示す説明図である。
【図１１】実施例における表面自由エネルギーを示す説明図である。
【図１２】従来の樹脂製微小流路化学デバイスにおける真空紫外線処理のプロセスの模式図であり、（ａ）は真空紫外線処理工程の模式断面図であり、（ｂ）は接合工程の模式断面図である。
【図１３】従来の接合部材によるマイクロチッププレートを、厚さ方向から切断した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面の各種寸法を適宜変更している。
【００２２】
以下に本実施形態における接合部材１について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の実施形態の接合部材１を示す斜視図である。図２は本発明の実施形態の接合部材１を示す平面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した模式断面図である。
【００２３】
図１及び図２に示すように、接合部材１は第１基材１１と第２基材１２との接合面に微細空間５が形成されている。微細空間５は、幅１００μｍ、深さ４０μｍの矩形断面を有し、図１に示すように、Ｙ２側からＹ１側に延伸されて、Ｙ１側で分岐されている。微細空間５の端部には、Ｚ１方向に貫通する貫通孔６が接続されている。貫通孔６は、微細空間５を流路として使用する場合、流体の流入口及び流出口となる部分である。
【００２４】
第１基材１１は、シクロオレフィン樹脂からなり、射出成形によって矩形の薄板状に成形されている。同様に、第２基材１２は、シクロオレフィン樹脂からなり、射出成形によって矩形の薄板状に成形されている。図３に示すように、第１基材１１には、凹部２０が形成されている。凹部２０には、親水化層１１ａが形成されている。親水化層１１ａは、真空紫外光を照射されたことによって、基材であるシクロオレフィン樹脂の被照射面が改質された改質層である。親水化層１１ａの厚さは１μｍオーダーと推定されるが、図３等では分かりやすく模式的に表わしている。
【００２５】
親水化層１１ａは、水分子に対する親和性が高いという意味の親水性を有する層であり、親水性は簡便には水の濡れ性で評価することができる。親水化層１１ａは水の濡れ性が良く、脂質や無極性溶媒等の油に対する親和性が低く、油の濡れ性が悪い、すなわち無極性溶媒等の油を弾く性質を有している。
【００２６】
第１基材１１及び第２基材１２に用いるシクロオレフィン樹脂は、例えば、日本ゼオン製の商品名ゼオネックスやゼオノア、三井化学製の商品名アペル、日本合成ゴム製の商品名アートン、日本化成工業製の商品名オプトレッツ、ポリプラスチックス製の商品名トーパスを使用できる。
【００２７】
第２基材１２は、親水化層１１ａが形成された凹部２０と第２基材１２とによって微細空間５を形成できるように、第１基材１１と接合されている。微細空間５が形成されている領域以外の第１基材１１と第２基材１２とがパラフィン系の材料により接合されて、接合部３０になっている。
【００２８】
本実施形態では、第１基材１１と第２基材１２とが、ｎ−ヘプタデカン（ｎ−Ｈｅｐｔａｄｅｃａｎｅ）により接合されて、接合部３０が形成されている。シクロオレフィン樹脂からなる第１基材１１と第２基材１２とを接合する直前にｎ−ヘプタデカンが塗布され、第１基材１１と第２基材１２とがｎ−ヘプタデカンを介して貼り合わされて接合されている。この場合、接合部３０は殆ど厚さを有していない。
【００２９】
ｎ−ヘプタデカンは、化学式Ｃ１７Ｈ３６の材料で、無極性溶媒の代表的な種類であるパラフィン系の材料である。本明細書で、パラフィン系の材料とは、殆ど分散成分で構成される無極性溶媒である炭化水素系であり、Ｃ２０Ｈ４２以下の分子を含む総称である。無極性溶媒は、親水性材料への濡れ性が低い性質を有している。したがって、真空紫外光が照射されて親水化層１１ａが形成されている凹部２０には、無極性溶媒であるｎ−ヘプタデカンは付着しない。
【００３０】
なお、接合部３０に適用可能なパラフィン系の材料は、ｎ−ヘプタデカンに限定されるものではない。
【００３１】
接合部３０に用いることができる材料は、無極性溶媒が望ましい。ここで、無極性溶媒とは、表面自由エネルギーが分散成分のみで構成されているものだけでなく、５％以下、好ましくは１％以下、の極性成分が含まれているものを含んでいる。代表的な無極性溶媒は、炭化水素系のパラフィン（化学式ＣｎＨ２ｎ＋２）、ナフテン（化学式ＣｎＨ２ｎ）等である。本発明に適用するパラフィン系の材料とは、パラフィン及びナフテンの数平均分子量は、１００〜１０００の範囲内、好ましくは２００〜６００の範囲内であり、平均炭素数は、７〜７２程度、好ましくは、１６〜４５程度である。
【００３２】
第１基材１１及び第２基材１２に用いるシクロオレフィン樹脂は、極性溶媒には耐薬品性があるが、無極性溶媒には耐薬品性がない。例えば、シクロオレフィンポリマー樹脂に油がつくと脆くなりクラックが生じる現象が起きる。これは、シクロオレフィンポリマー樹脂にとって克服が難しい現象であった。そのため、シクロオレフィン樹脂製のマイクロリアクタでは、油等の無極性溶媒に弱く、耐薬品性の観点からエマルジョンの合成に利用することは不可能であった。本実施形態の接合部材１による流路プレートは、耐薬品性が要求される微細空間５に無極性溶媒への耐性を有する親水化層１１ａが形成されているので、エマルジョン等の合成を行うマイクロリアクタにも適用できる。
【００３３】
＜製造方法＞
次に、本発明の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、図３の接合部材を製造するための製造工程を示す説明図である。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、第１基材１１及び第２基材１２を用意し、第１基材１１には射出成形によって第１凹部２１（凹部２０）が形成されている。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、マスク材５１の開口を通して、第１凹部２１に光源６０の真空紫外光を照射する工程を行う。光源６０と第１基材１１とは１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の空間が設けられ、マスク材５１は第１基材１１とほぼ密着している状態（セミ・コンタクト）が好ましい。マスク材５１は金属板のエッチング加工によって開口を設けた金属マスク、又は、真空紫外光を透過する合成石英基板に遮光膜をパターニングしたフォトマスクである。あるいは、他の材料から同様の手法で形成してもよい。真空紫外光を照射する工程によって、第１基材１１の第１凹部２１に無極性溶媒が浸透しない親水化層１１ａを形成できる。親水化層１１ａは、シクロオレフィン樹脂の改質層である。
【００３６】
図４（ｃ）に示すように、この表面にパラフィン系の材料３１を塗布する工程によって、親水化層１１ａが形成された第１凹部２１を除く他の領域に、パラフィン系の材料３１が塗布される。パラフィン系の材料３１は、殆ど分散成分で構成される無極性溶媒である炭化水素系であり、例えば、ｎ−ヘプタデカンである。このとき、第１凹部２１には無極性溶媒であるパラフィン系の材料３１が塗布されない。続いて、図４（ｄ）に示すように、第１基材１１と第２基材１２とを対向させて加熱加圧する工程によって、接合を行う。これにより、第１基材１１の第１凹部２１と第２基材１２とによって、微細空間５を形成することができる。
【００３７】
なお、図４（ｃ）において、第１基材１１の表面にパラフィン系の材料３１を塗布する代わりに、第２基材１２の表面にパラフィン系の材料を塗布してもよい。この場合は、第２基材１２における第１凹部２１と対応する部分はパラフィン系の材料が塗布されているので、塗布されたパラフィン系の材料は第２基材１２における第１凹部２１と対応する部分にも浸透する。また、この部分は改質されていないので、無極性溶媒への溶媒耐性は用いているシクロオレフィン樹脂のままである。
【００３８】
この製造方法によれば、第１基材１１は、微細空間５を形成するための第１凹部２１を含む一部に紫外線を照射して無極性溶媒が浸透しない親水化層１１ａが形成され、第１基材１１にパラフィン系の材料３１を塗布して、加熱加圧されて、第２基材１２と接合される。これにより、第１基材１１及び第２基材１２は、パラフィン系の材料３１により接合されるので、接合強度は安定し、かつ、強固に接合することができる。一方、親水化層１１ａは、パラフィン系の材料３１が残留しないので、膨潤してしまうことがない。このため、接合部材１に形成された微細空間５を閉塞することが抑制される。このため、微細空間に無極性溶媒が流入した場合であっても、無極性溶媒が浸透せず、膨潤することがない。したがって、第１基材１１と第２基材１２とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性に優れた微細空間５を有している接合部材１を容易に製造することができる。
【００３９】
なお、貫通孔６においても、無極性溶媒が浸透しない親水化層が形成されていることが好ましい。貫通孔６の側壁に紫外線を照射することによって、貫通孔６にも親水化層を形成することが可能である。
【００４０】
（第１変形例）
以下に第１変形例について、図４〜図６を用いて説明する。図５は、第１変形例を示す模式断面図である。図６は、第１変形例の製造方法である。
【００４１】
図５に示すように、第２基材１２は、親水化層１２ａが形成されている。
【００４２】
第１基材１１は、図４（ｂ）の真空紫外光を照射する工程まで同じである。第２基材１２は、図６（ｂ）に示すように、マスク材５２の開口を通して、第１凹部２１（凹部２０）に対応する部分に光源６０の真空紫外光を照射する工程が追加される。マスク材５２は、マスク材５１と同様にして形成されたものである。
【００４３】
さらに、図６（ｃ）に示すように、第２基材１２の表面にパラフィン系の材料３２を塗布する工程によって、親水化層１２ａが形成されていない領域に、パラフィン系の材料３２が塗布される。このとき、親水化層１２ａには無極性溶媒であるパラフィン系の材料３２が塗布されない。続いて、図６（ｄ）に示すように、第１基材１１と第２基材１２とを対向させて加熱加圧する工程によって、接合を行う。これにより、第１基材１１の第１凹部２１と第２基材１２とによって、微細空間５を形成することができる。
【００４４】
この製造方法によれば、第１基材１１は、第１凹部２１を含む一部に紫外線を照射して親水化層１１ａが形成され、さらに、第２基材１２において第１凹部２１と対応する部分に紫外線を照射して親水化層１２ａが形成されている。続いて、第２基材１２にパラフィン系の材料３２を塗布して、加熱加圧されて、第１基材１１と接合される。これにより、第１基材１１及び第２基材１２は、パラフィン系の材料３２により接合されるので、接合強度は安定し、かつ、強固に接合することができる。一方、親水化層１１ａ、１２ａは、パラフィン系の材料３２が残留しないので、膨潤してしまうことがない。この接合部材２は、形成された微細空間５の内面全域にわたって親水化層１１ａ、１２ａを有し、用いているシクロオレフィン樹脂に比べて、無極性溶媒への溶媒耐性が向上する。このため、接合部材２に形成された微細空間５を閉塞することが抑制される。したがって、この製造方法によって製造された接合部材２は、第１基材１１と第２基材１２とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性を有する微細空間５が形成されている。
【００４５】
なお、図６（ｃ）の工程は、第２基材１２の表面にパラフィン系の材料３２を塗布する代わりに、図４（ｃ）のように、第１基材１１の表面にパラフィン系の材料３１を塗布してもよい。また、第１基材１１と第２基材１２との両基材の接合面にパラフィン系の材料３１、３２を塗布してもよい。
【００４６】
（第２変形例）
以下に第２変形例について、図７〜図８を用いて説明する。図７は、第２変形例を示す模式断面図である。図８は、第２変形例の製造方法である。
【００４７】
なお、第２変形例は、第２基材１２の断面形状が異なっているが、材質等は同じであるため、同一の符号を用いた。
【００４８】
図７に示すように、第２基材１２には、第１凹部２１と対応する第２凹部２２が形成されている。第２基材１２において、紫外線を照射した第１凹部２１と対応する第２凹部２２が形成され、第２凹部２２はパラフィン系の材料３２が塗れずに、他の領域はパラフィン系の材料３２により接合される。
【００４９】
第２凹部２２を有するので、比較的大きな微細空間５を形成する場合に適している。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、第２基材１２には、射出成形によって、第１凹部２１と対応する第２凹部２２が形成されている。
【００５１】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク材５１の開口を通して、第１凹部２１に光源６０の真空紫外光を照射する工程を行う。光源６０と第１基材１１とは１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の空間が設けられ、マスク材５１は第１基材１１とほぼ密着している状態（セミ・コンタクト）が好ましい。マスク材５１は金属板のエッチング加工によって開口を設けた金属マスク、又は、真空紫外光を透過する合成石英基板に遮光膜をパターニングしたフォトマスクである。あるいは、他の材料から同様の手法で形成してもよい。真空紫外光を照射する工程によって、第１基材１１の第１凹部２１に無極性溶媒が浸透しない親水化層１１ａを形成できる。親水化層１１ａは、シクロオレフィン樹脂の改質層である。また、第２基材１２は、マスク材５２の開口を通して、第２凹部２２に光源６０の真空紫外光を照射する。マスク材５２は、マスク材５１と同様にして形成されたものである。真空紫外光を照射する工程によって、第２基材１２の第２凹部２２に無極性溶媒が浸透しない親水化層１２ａを形成できる。親水化層１２ａは、シクロオレフィン樹脂の改質層である。
【００５２】
図８（ｃ）に示すように、第１基材１１の表面にパラフィン系の材料３１を塗布する工程によって、親水化層１１ａが形成された第１凹部２１を除く他の領域に、パラフィン系の材料３１が塗布される。このとき、第１凹部２１には無極性溶媒であるパラフィン系の材料３１が塗布されない。また、第２基材１２の表面にパラフィン系の材料３２を塗布する工程によって、親水化層１２ａが形成された第２凹部２２を除く他の領域に、パラフィン系の材料３２が塗布される。このとき、第２凹部２２には無極性溶媒であるパラフィン系の材料３２が塗布されない。続いて、図８（ｄ）に示すように、第１基材１１と第２基材１２とを対向させて加熱加圧する工程によって、接合を行う。これにより、第１基材１１の第１凹部２１と第２基材１２の第２凹部２２とによって、微細空間５を形成することができる。
【００５３】
この製造方法によれば、第１基材１１は、第１凹部２１を含む一部に紫外線を照射して親水化層１１ａが形成され、さらに、第２基材１２において第２凹部２２を含む一部に紫外線を照射して親水化層１２ａが形成されている。続いて、第１基材１１にパラフィン系の材料３１を、また、第２基材１２にパラフィン系の材料３２を、それぞれ塗布して、加熱加圧されて、第１基材１１と第２基材１２とが接合される。これにより、第１基材１１及び第２基材１２は、パラフィン系の材料３１、３２により接合されるので、接合強度は安定し、かつ、強固に接合することができる。一方、親水化層１１ａ、１２ａは、パラフィン系の材料３１、３２が残留しないので、膨潤してしまうことがない。この接合部材３は、形成された微細空間５の内面全域にわたって親水化層１１ａ、１２ａを有し、用いているシクロオレフィン樹脂に比べて、無極性溶媒への溶媒耐性が向上する。このため、接合部材３に形成された微細空間５を閉塞することが抑制される。したがって、この製造方法によって製造された接合部材３は、第１基材１１と第２基材１２とが強固に接合されているとともに、無極性溶媒への耐性を有する微細空間５が形成されている。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例により、接合部材の接合強度と、親水化層の無極性溶媒への耐性について説明する。
【００５５】
第１基材１１及び第２基材１２には、日本ゼオン製の商品名ゼオネックス４８０Ｒを用い、基材の厚みは１ｍｍである。製作した破壊試験用サンプルの大きさは、７０ｍｍ×３０ｍｍである。凹部２０は、長さ１０ｍｍ、幅１００μｍ、深さ４０μｍで、成形用の金型によって形成され、サンプルのほぼ中央部分に配置された。
【００５６】
凹部２０に真空紫外光（ウシオ電機製ＳＵＳ０５、波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ／ｃｍ２）を照射した。このとき、光源と第１基材１１との間隔は５ｍｍ、照射時間は５分であった。
【００５７】
引き続き、第１基材１１にｎ−ヘプタデカンを塗布し、第１基材１１と第２基材１２とを貼り合わせた状態で、面方向に１．６５ＭＰａの圧力を加え、摂氏７０度の加熱を行いながら、５分間の接合を行った。
【００５８】
このようにして作成した実施例は、基材が破壊される前に基材同士が剥がれることは見られなかった。また、凹部２０と第２基材１２とによって形成された微細空間５が閉塞されてしまう不具合は観察されなかった。
【００５９】
また、ｎ−ヘプタデカンを介した接合の効果は以下の比較例の実験により確認された。
【００６０】
真空紫外光（ウシオ電機製ＳＵＳ０５、波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ／ｃｍ２）を、光源と第１基材との間隔は５ｍｍで、真空紫外光を第１基材１１及び第２基材１２の接合面全面に亘って、照射した。真空紫外光を照射する照射時間を変えたサンプルを多数作成して、真空紫外光が照射された基材面でのｎ−ヘプタデカンを介した接合を行い、それぞれの接合強度を測定した。なお、この測定サンプルの接合面積は２６ｍｍ×２６ｍｍとした。この結果を図９及び図１０に示す。
【００６１】
図９は、ｎ−ヘプタデカンを塗布して接合したサンプルの、塗布直前に行った真空紫外光の照射時間と測定された接合強度との関係をまとめたグラフである。図１０は、真空紫外光の照射後にｎ−ヘプタデカンを塗布して接合した比較例２と、真空紫外光の照射のみによって接合した比較例３との、それぞれの接合強度を測定したサンプルにおける真空紫外光の照射時間との関係をまとめたグラフである。図９に示すように、比較例１（真空紫外光を照射していない基材面でのｎ−ヘプタデカンを介した接合）の接合強度は３００Ｎであった。これに対して、図９及び図１０の比較例２（１分以上の照射時間で真空紫外光が照射された基材面でのｎ−ヘプタデカンを介した接合）の接合強度は、５０Ｎ以下であった。図１０に示すように、真空紫外光のみによる比較例３は、照射時間が長いほど接合強度が大きくなるが、照射時間が４分〜５分で、真空紫外光による接合強度（比較例１）と、真空紫外光が照射された基材面でのｎ−ヘプタデカンを介した接合強度（比較例２）とがほぼ一致した。すなわち、４分以上の照射時間で、ｎ−ヘプタデカンを介した接合を得られなくなっていることを意味している。
【００６２】
これは、真空紫外光の照射によって改質された親水化層を有するシクロオレフィン樹脂にはｎ−ヘプタデカンを付着できなくなり、真空紫外光による接合（第１基材１１の親水化層と第２基材１２の親水化層との直接接合）になったためであると思われる。すなわち、真空紫外光による接合に比べて、パラフィン系の材料を介した接合は大きな接合強度（比較例１）が得られるが、パラフィン系の材料を介した接合と真空紫外光による接合とが同時に行われているわけではない。むしろ、真空紫外光が照射された基材面はパラフィン系の材料を介した接合を行うことができない、相反する接合条件であることを意味している。
【００６３】
次に、真空紫外光を照射する照射時間に対する表面自由エネルギーの測定によって、基材であるシクロオレフィン樹脂（日本ゼオン製の商品名ゼオネックス４８０Ｒ）に形成される親水化層の評価を行った。図１１は、基材の全面に亘って、真空紫外光を照射する照射時間を変えたサンプルの、それぞれの表面自由エネルギーを測定した結果である。真空紫外光を照射する照射時間を変えたサンプルを多数作成して、水、１−ブロモナフタレン、エチレングリコールの３液で接触角の測定を行った後、北崎・畑理論を用いてそれぞれの表面自由エネルギーの分散成分、極性成分及び水素結合成分を算出した。真空紫外光を照射していないシクロオレフィン樹脂は、表面自由エネルギーの極性成分がほぼ０であり、分散成分のみで構成されている無極性である。真空紫外光を照射すると、表面自由エネルギーの極性成分が０から３００ｍＪ／ｍ２に増加していることが分かる。照射時間が１分〜４分の間で、表面自由エネルギーの極性成分が１００ｍＪ／ｍ２以下になる現象が見られた。これは、真空紫外光の照射直後は基材表面に吸着している有機物が分解等で揮発して表面自由エネルギーが増加するが、シクロオレフィン樹脂が改質された改質層の形成はあまり進んでいないためである。
【００６４】
図９〜図１１に示す評価結果によれば、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上であれば、水の濡れ性が高く、無極性溶媒の濡れ性が低いと考察される。
【００６５】
シクロオレフィン樹脂は、本来、表面自由エネルギーが分散成分のみで構成されており、無極性溶媒に対する耐薬品性がない。そのため、無極性溶媒が浸透して膨潤してしまう問題があった。シクロオレフィン樹脂が改質された改質層は、極性成分と水素結合成分を有することによって、無極性溶媒が付着しなくなるため、無極性溶媒であるｎ−ヘプタデカン等のパラフィン系の材料がシクロオレフィン樹脂に拡散しなくなる。すなわち、シクロオレフィン樹脂に形成された親水化層は無極性溶媒への耐性を有している。このため、微細空間に無極性溶媒が流入させるような場合であっても、無極性溶媒が浸透せず、膨潤することがない。
【００６６】
図１１に示すように、５分以上の真空紫外光の照射時間で、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上に急速に改質されている。このことから、親水化層は、表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上、好ましくは１５０ｍＪ／ｍ２以上となるように改質された改質層であることが好ましい。すなわち、形成された親水化層の表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が１００ｍＪ／ｍ２以上、とくに、１５０ｍＪ／ｍ２以上であれば、無極性溶媒であるパラフィン系の材料を付着させることができない。
【００６７】
本実施例に記載の親水化層の形成条件に依らず、真空紫外光の波長や出力等が異なる場合においても、形成された親水化層の表面自由エネルギーの極性成分と水素結合成分との合計が上述の測定値であれば、形成された接合部材は、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６８】
１、２、３  接合部材
５      微細空間
６    貫通孔
１１    第１基材
１２    第２基材
１１ａ、１２ａ  親水化層
２０    凹部
２１    第１凹部
２２    第２凹部
３０    接合部
３１、３２  パラフィン系の材料
【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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