CN101527257B - 接合方法及接合体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在一部分的区域能够部分地以高的尺寸精度牢固地,且在低温下效率良好地接合两个基材的接合方法、及利用所述接合方法,在一部分的区域部分地接合两个基材而成的接合体。本发明的接合方法包括:准备第一基材(21)和第二基材(22)的工序;在第一基材(21)上的接合膜形成区域(41)以外的区域设定具有相对于含有硅酮材料的液态材料(30)的疏液性的疏液性区域(43)的工序;向第一基材(21)上供给所述液态材料(30),在接合膜形成区域(41)上形成液态被膜(31)的工序;干燥液态被膜(31),得到接合膜(3)的工序;通过向接合膜(3)赋予能量,在接合膜(3)显示粘接性的工序;通过贴合第一基材(21)和第二基材(22),得到经由接合膜(3)部分地接合这些而成的接合体的工序。
Description
技术领域
本发明涉及接合方法及接合体。
背景技术
在接合(粘接)两个部件(基材)时,以往,多采用使用环氧系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、硅系粘接剂等粘接剂来进行的方法。
粘接剂可以不根据部件的材质的不同而显示粘接性。因此,能够将由各种材料构成的部件之间进行各种组合而粘接。
例如,喷墨打印机具备的液滴喷出头(喷墨式记录头)通过使用粘接剂将由树脂材料、金属材料、硅系材料等异种材料构成的部件之间粘接而组装。
在这样使用粘接剂来粘接部件之间时,将液态或糊状粘接剂涂敷于粘接面,通过涂敷的粘接剂来贴合部件之间。然后,通过利用热量或光的作用,使粘接剂固化来粘接部件之间。
还有,在这样的粘接剂中,存在以下的问题。
·粘接强度低。
·尺寸精度低(粘接剂的渗出等问题)。
·固化时间长,因此粘接需要长时间。
·耐墨液性等对有机溶剂的可靠性低。
另外,在大多数的情况下,为了提高粘接强度,需要使用涂底料,用于其的成本和劳力和时间导致粘接工序的高成本化·复杂化。
另一方面,作为不使用粘接剂的接合方法,有利用固体接合的方法。
固体接合是不夹着粘接剂等中间层,直接接合部件之间的方法(例如,参照专利文献1)。
根据这样的固体接合可知,不使用粘接剂之类的中间层,因此,能够得到尺寸精度高的接合体。
然而,在固体接合中存在以下的问题。
·接合的部件的材质受到限制。
·在接合工序中,伴随高温(例如,700~800℃左右)下的热处理。
·接合工序中的气氛限制为减压气氛。
·不能有选择地接合一部分的区域,因此,在接合界面产生伴随部件之间的热膨胀率差的大的应力,导致接合体的剥离等。
受到这样的问题的影响,从而寻求不取决于供给于接合的部件的材质,将部件之间在一部分的区域以高的尺寸精度部分地,牢固地且在低温下效率良好地接合的方法。
【专利文献1】日本特开平5-82404号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够将两个基材在一部分的区域以高的尺寸精度部分地、牢固地、且在低温下效率良好地进行接合的接合方法、以及利用所述接合方法,将两个基材在一部分的区域部分地接合而成的接合体。
这样的目的通过下述本发明来实现。
本发明的接合方法,其特征在于,包括:
第一工序,其中,准备基材、和经由接合膜与所述基材接合的粘附体;
第二工序,其中,通过对所述基材上的应形成所述接合膜的接合膜形成区域以外的区域的至少一部分赋予相对于含有硅酮材料的液态材料的疏液性来设定疏液性区域;
第三工序,其中,通过向所述基材上供给含有所述硅酮材料的液态材料,利用所述液态材料被所述疏液性区域排斥的性质,在所述接合膜形成区域有选择地形成液态被膜;
第四工序,其中,干燥所述液态被膜,在所述接合膜形成区域得到所述接合膜;
第五工序,其中,通过对所述接合膜赋予能量来使所述接合膜的表面附近显示粘接性,并利用该粘接性,使所述接合膜和所述粘附体在所述接合膜形成区域部分地接合,从而得到接合体。
由此,能够在一部分的区域部分地、以高的尺寸精度牢固地且在低温下效率良好地接合两个基材。另外,在接合体中的两个基材之间形成与接合膜的厚度相对应的高度的空间。从而,通过适当地调节所述规定区域的形状,能够应用该空间,在接合体中形成密闭空间或流路。
在本发明的接合方法中,优选所述硅酮材料的主骨架由聚二甲基硅氧烷构成。
所述化合物比较容易得到,且廉价,并且,通过向含有所述化合物的接合膜赋予能量来容易地切断构成化合物的甲基,其结果,能够在接合膜可靠地显示粘接性,从而作为硅酮材料适合使用。
在本发明的接合方法中,优选所述硅酮材料具有硅烷醇基。
由此,在干燥液态材料而得到接合膜时,通过使邻接的硅酮材料具有的羟基之间结合,使得到的接合膜的膜强度优异。
在本发明的接合方法中,优选所述疏液性区域设定为围绕所述接合膜形成区域。
由此,通过使供给的液态材料可靠地积存(存积)在接合膜形成区域的内侧,能够形成被膜。其结果,能够形成与接合膜形成区域正确地对应的形状的液态被膜。
在本发明的接合方法中,优选所述疏液性区域通过向所述基材上导入相对于所述液态材料显示疏液性的疏液性官能团,或者形成相对于所述液态材料显示疏液性的疏液性被膜来进行设定
由此,即使为复杂的图案,也能够简单地设定疏液性区域。
在本发明的接合方法中,优选所述疏液性官能团为氟代烷基
由此,疏液性被膜显示对液态材料优异的疏液性。
在本发明的接合方法中,优选所述疏液性被膜为自组织化膜(自己組織化膜)或等离子体聚合膜。
由此,能够效率良好地得到致密且均匀的疏液性被膜。
在本发明的接合方法中,优选在所述第三工序中,在所述液态材料的供给之前,实施对所述接合膜形成区域赋予相对于所述液态材料的亲液性的亲液化处理。
由此,供给的液态材料在疏液性区域被排斥,另一方面,由赋予亲液性的接合膜形成区域吸引。其结果,将液态材料可靠地供给于接合膜形成区域。
在本发明的接合方法中,优选所述亲液化处理是利用向所述接合膜形成区域导入羟基的方法来进行的。
由此,通过利用加热或照射紫外线等简单的方法来实施氧化处理,能够向接合膜形成区域导入羟基。
在本发明的接合方法中,优选在所述第五工序中,通过使所述接合膜和所述粘附体接触后,向所述接合膜赋予所述能量而接合所述接合膜和所述粘附体。
在接合膜和粘附体接触的状态下,接合膜和粘附体之间未接合,因此,容易错开这些的相对的位置而微调。由此,能够进一步提高最终得到的接合体的尺寸精度。
在本发明的接合方法中,优选所述第五工序中的所述能量的赋予是利用向所述接合膜照射能量线的方法、加热所述接合膜的方法、及向所述接合膜赋予压缩力的方法中的至少一种方法来进行的。
由此,能够效率良好地活性化接合膜的表面。另外,不以必要以上切断接合膜中的分子结构,因此,能够避免接合膜的特性降低的情况。
在本发明的接合方法中,优选所述能量线为波长在126~300nm的紫外线。
作为能量线使用所述范围内的紫外线,由此最佳化赋予的能量,因此,能够防止接合膜中的呈骨架的分子键以必要以上程度被破坏的情况,同时,能够有选择地切断自接合膜到表面附近的分子键。由此,能够防止接合膜的特性降低,同时,能够在接合膜可靠地显示粘接性。
在本发明的接合方法中,优选所述加热的温度为25~100℃。
由此,能够可靠地防止接合体由于热量而变质·劣化,同时能够可靠地提高接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述压缩力为0.2~10MPa。
由此,能够防止压力过高,导致各基材发生损伤的情况,同时能够可靠地提高接合体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述第五工序中的所述能量的赋予在大气气氛中进行。
由此,在控制气氛时不需要花费劳力和时间或成本,能够更简单地进行能量的赋予。
在本发明的接合方法中,优选所述接合膜的平均厚度为100nm~100μm。
由此,能够防止接合了基材和粘附体的接合体的尺寸精度显著降低,同时,能够更牢固地接合这些。
在本发明的接合方法中,优选至少所述基材的与所述接合膜接触的部分以硅材料、金属材料或玻璃材料为主材料而构成。
由此,即使不实施表面处理,也得到充分的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述粘附体具有与所述接合膜相同的接合膜,
在所述第五工序中,以使所述各接合膜之间密接的方式接合所述基材和所述粘附体。
由此,得到接合强度更高的接合体。
在本发明的接合方法中,优选在所述第五工序后,进而具有:对所述接合体进行提高所述基材与所述粘附体的接合强度的处理的工序。
由此,能够进一步提高接合体的接合强度。
在本发明的接合方法中,优选所述提高接合强度的处理是利用向所述接合膜照射能量线的方法、及加热所述接合膜的方法中的至少一种方法来进行的。
由此,能够容易地进一步提高接合体的接合强度。
本发明的接合体,其是所述基材和所述粘附体利用本发明的接合方法来接合而成的。
由此,得到可靠性高的接合体。
附图说明
图1是用于说明本发明的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。
图2是用于说明本发明的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。
图3是用于说明本发明的接合方法的第二实施方式的图(纵向剖面图)。
图4是用于说明本发明的接合方法的第二实施方式的图(纵向剖面图)。
图5是用于说明本发明的接合方法的第三实施方式的图(纵向剖面图)。
图6是表示适用本发明的接合体得到的喷墨式记录头(液滴喷出头)的分解立体图。
图7是表示图6所示的喷墨式记录头的主要部分的结构的剖面图。
图8是具备表示图6所示的喷墨式记录头的喷墨打印机的实施方式的概略图。
图中:1-接合体;21-第一基材;22-第二基材;23、24-接合面;3、3a、3b-接合膜;3c-空间;30-液态材料;31、31a、31b-液态被膜;41-接合膜形成区域;41a-第一接合膜形成区域;41b-第二接合膜形成区域;42-接合膜非形成区域;42a-第一接合膜非形成区域;42b-第二接合膜非形成区域;43-疏液性区域;43a-第一疏液性区域;43b-第二疏液性区域;431、431a、431b-被膜;5-临时接合体;10-喷墨式记录头;11-喷嘴板;111-喷嘴孔;114-被膜;12-墨液室基板;121-墨液室;122-侧壁;123-贮存室;124-供给口;13-振动板;131-连通孔;14-压电元件;141-上部电极;142-下部电极;143-压电体层;16-基体;161-凹部;162-台阶;17-头主体;9-喷墨打印机;92-装置主体;921-托架;922-排纸口;93-头单元;931-墨盒;932-滑车;94-印刷装置;941-滑车马达;942-往返移动机构;943-滑车引导轴;944-同步齿形带;95-供纸装置;951-供纸马达;952-供纸辊;952a-从动辊;952b-驱动辊;96-控制部;97-操作面板;P-记录纸张。
具体实施方式
以下,基于附图所示的适合的实施方式,详细说明本发明的接合方法及接合体。
本发明的接合方法是经由接合膜3、3a、3b,在一部分的区域部分地接合两个基材(第一基材21及第二基材22)的方法。
该接合膜3、3a、3b,其特征在于,具有:其是以硅酮材料为主材料的被膜,通过赋予能量,在其表面的赋予了能量的区域显示粘接性的特征。
根据具有这样的特征的接合膜3、3a、3b可知,能够以高的尺寸精度牢固地且在低温下效率良好地接合两个基材21、22。还有,根据本发明可知,得到部分地牢固地接合两个基材21、22而成的可靠性高的接合体1。
<接合方法>
《第一实施方式》
首席,说明本发明的积分及本发明的接合体的各第一实施方式。
图1及图2是用于说明本发明的接合方法的第一实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图1及图2中的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
本实施方式所述的接合方法包括:准备第一基材21和第二基材22(粘附体)的工序;通过在形成第一基材21上的接合膜3的区域(接合膜形成区域41)以外的区域(接合膜非形成区域42),通过赋予相对于用于形成接合膜3的液态材料30的疏液性,设定疏液性区域43的工序;向第一基材21上供给含有硅酮材料的液态材料30,在接合膜形成区域41上形成液态被膜31的工序;干燥液态被膜31,在第一基材21的接合膜形成区域41上得到接合膜3的工序;通过向接合膜3赋予能量,在接合膜3的表面附近显示粘接性的工序;以使接合膜3和第二基材22密接的方式,贴合第一基材21和第二基材22(粘附体),由此,得到在接合膜形成区域41部分地接合这些的接合体1的工序。
以下,依次说明本实施方式的接合方法的各工序。
[1]首先,准备第一基材21和第二基材22。
这样的第一基材21及第二基材22的各构成材料分别不特别限定,但可以举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸以下共聚物(EVA)等聚烯烃、环状聚烯烃、改性聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚-(4-甲基戊烯-1)、离聚物、丙烯酸系树脂、聚甲基甲基丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲醛、聚乙烯醇(PVA)、乙烯-乙烯基醇共聚物(EVOH)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚环己烷对苯二甲酸酯(PCT)等聚酯、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺、聚缩醛(POM)、聚苯醚、改性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、其他氟系树脂、苯乙烯系、聚烯烃系、聚氯乙烯系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚丁二烯系、反聚异丙烯系、氟橡胶系、氯化聚苯乙烯系等各种热塑性弹性体、环氧树脂、苯酚树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、芳族聚酰胺系树脂、不饱和聚酯、硅酮树脂、聚氨酯等或以这些为主的共聚物、混合体、聚合物混合物(ポリマ一アロイ)等树脂系材料、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、V、Mo、Nb、Zr、Pr、Nd、Sm之类的金属、或含有这些金属的合金、碳钢、不锈钢、铟锡化合物(ITO)、镓砷之类的金属系材料、单晶硅、多晶硅、非晶质硅之类的硅系材料、硅酸玻璃(石英玻璃)、硅酸碱性玻璃、钠钙玻璃、钾钙玻璃、铅(碱)玻璃、钡玻璃、硼硅酸玻璃之类的玻璃系材料、氧化铝、二氧化锆、铁素体、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化钽之类的陶瓷系材料、石墨之类的碳系材料、或组合这些各材料的一种或两种以上的复合材料等。
另外,第一基材21及第二基材22分别在其表面实施有Ni镀敷之类的镀敷处理、铬酸盐处理之类的钝态化处理、或氮化处理等也可。
还有,第一基材21的构成材料和第二基材22的构成材料分别相同也可,不相同也可。
另外,第一基材21的热膨胀率和第二基材22的热膨胀率优选大致相等。若这些热膨胀率大致相等,则在接合了第一基材21和第二基材22时,在其接合界面难以发生伴随热膨胀的应力。其结果,在最终得到的接合体1中,能够可靠地防止剥离。
还有,在后详述,但在第一基材21的热膨胀率和第二基材22的热膨胀率相互不同的情况下,也在后述的工序中,最佳化第一基材21和第二基材22时的条件,由此能够以高的尺寸精度牢固地接合这些。
另外,两个基材21、22中的至少一方的构成材料优选树脂材料。树脂材料由于其柔软性,在接合了两个基材21、22时,能够缓和在其接合界面产生的应力(例如,伴随热膨胀的应力等)。因此,接合界面难以被破坏,其结果,能够得到接合强度高的接合体1。
还有,从上述观点来说,两个基材21、22中的至少一方优选具有挠性。由此,能够进一步提高接合体1的接合强度。进而,在两个基材21、22两者具有挠性的情况下,得到作为整体具有挠性,功能性高的接合体1。
另外,各基材21、22的形状分别只要是具有支撑各接合膜3a、3b的面的形状即可,例如,形成为板状(层状)、块状(block状)、棒状等。
还有,在本实施方式中,如图1(a)所示,各基材21、22分别形成为板状,其中第一基材21的一主面(接合面23)的除了周缘部的区域设定为形成接合膜3的接合膜形成区域41。通过使各基材21、22分别形成为板状,各基材21、22变得容易挠曲,在重叠两个基材21、22时,能够沿相互的形状充分地变形。因此,重叠两个基材21、22时的密接性变高,最终得到的接合体1中的接合强度变高。
另外,通过各基材21、22挠曲,能够期待将在接合界面产生的应力缓和某种程度的作用。
在这种情况下,各基材21、22的平均厚度不特别限定,但优选0.01~10mm左右,更优选0.1~3mm左右。
其次,根据需要,对第一基材21的接合面23实施提高与接合膜3的密接性的表面处理。由此,接合面23被清洁化及活性化,接合膜3容易地对接合面23发生化学作用。其结果,在后述的工序中,在接合面23上形成接合膜3时,能够提高接合面23和接合膜3的接合强度。
作为该表面处理,不特别限定,但例如可以举出溅射处理、喷砂(ブラスト)处理之类的物理表面处理、使用了氧等离子体、氮等离子体等的等离子体处理、电晕放电处理、蚀刻处理、电子射线照射处理、紫外线照射处理、臭氧暴露处理之类的化学表面处理、或组合了这些的处理等。
还有,实施表面处理的第一基材21由树脂材料(高分子材料)构成的情况下,尤其适合使用电晕放电处理、氮等离子体处理等。
另外,作为表面处理,尤其进行等离子体处理或紫外线照射处理,由此能够将接合面23进一步清洁化及活性化。其结果,能够特别地提高接合面23和接合膜3的接合强度。
另外,根据第一基材21的构成材料的不同,有不实施如上所述的表面处理,也能使与接合膜3的接合强度充分地高的构成材料。作为得到这样的效果的第一基材21的构成材料,例如,可以举出以如上所述的各种金属系材料、各种硅系材料、各种玻璃系材料等为主材料的构成材料。
由这样的材料构成的第一基材21的表面被氧化膜覆盖,在该氧化膜的表面结合有羟基。从而,通过使用被这样的氧化膜覆盖的第一基材21,不实施如上所述的表面处理,也能够提高第一基材21的接合面23和接合膜3的接合强度。
还有,在这种情况下,第一基材21的整体不由如上所述的材料构成也可,至少接合面23附近由如上所述的材料构成即可。
另外,代替表面处理,在第一基材21的接合面23预先形成中间层也可。
该中间层具有任意的功能也可,例如,优选具有提高与接合膜3的密接性的功能、缓冲性(缓冲功能)、缓和应力集中的功能等。通过在这样的中间层上将接合膜3成膜,最终能够得到可靠性高的接合体1。
作为所述中间层的构成材料,例如,可以举出铝、钛之类的金属系材料、金属氧化物、硅氧化物之类的氧化物系材料、金属氮化物、硅氮化物之类的氮化物系材料、石墨、类金刚石碳(diamond like carbon)之类的碳系材料、硅烷偶合剂、硫醇系化合物、金属醇盐、金属-卤化物之类的自组织化膜材料、树脂系粘接剂、树脂薄膜、树脂涂敷材料、各种橡胶材料、各种弹性体之类的树脂系材料等,其中可以使用一种或组合两种以上。
另外,根据在由这些各材料构成的中间层中,由氧化物系材料构成的中间层可知,能够特别地提高第一基材21和接合膜3之间的接合强度。
另一方面,与第一基材21相同地,在第二基材22的接合面24也根据需要预先实施有提高与接合膜3b的密接性的表面处理也可。由此,将接合面24清洁化及活性化。其结果,能够提高第二基材22的接合面24和接合膜3b的接合强度。
作为该表面处理,不特别限定,但可以使用与针对所述第一基材21的接合面23的表面处理相同的处理。
另外,与第一基材21的情况相同地,根据第二基材22的构成材料,有不实施如上所述的表面处理,也充分地提高与接合膜3b的密接性的构成材料。作为得到这样的效果的第二基材22的构成材料,例如,可以举出以如上所述的各种金属系材料、各种硅系材料、各种玻璃系材料等为主材料的构成材料。
即,由这样的材料构成的第二基材22的表面被氧化膜覆盖,在该氧化膜的表面结合有羟基。从而,通过使用被这样的氧化膜覆盖的第二基材22,不实施如上所述的表面处理,也能够提高第二基材22的接合面24和接合膜3b的接合强度
还有,在这种情况下,第二基材22整体不由如上所述的材料构成也可,至少接合面24附近由如上所述的材料构成即可。
另外,在第二基材22的接合面24具有以下的基团或物质的情况下,不实施如上所述的表面处理,也能够充分地提高第二基材22的接合面24和接合膜3b的接合强度。
作为这样的基团或物质,例如,可以举出选自由羟基、硫醇基、羧基、氨基、硝基、咪唑基之类的各种官能团、各种自由基、开环分子或具有双键、三键之类的不饱和键的脱离性中间体分子、F、Cl、Br、I之类的卤素、过氧化物构成的组的至少一个基团或物质、或这些基团脱离而成的未被末端化的结合手(未结合手、悬空键)。
其中,脱离性中间体分子优选开环分子或具有不饱和键的烃分子。这样的烃分子基于开环分子及不饱和键的显著的反应性,对接合膜3牢固地作用。从而,具有这样的烃分子的接合面24能够与接合膜3特别牢固地接合。
另外,接合面24具有的官能团尤其优选羟基。由此,接合面24能够与接合膜3尤其容易且牢固地接合。
另外,通过以具有这样的基团或物质的方式,对接合面24适当地有选择地进行如上所述的各种表面处理,得到能够与接合膜3牢固地接合的第二基材22。
其中,在第二基材22的接合面24优选存在有羟基。在这样的接合面24上,与羟基露出的接合膜3之间产生基于氢键的大的引力。由此,最终能够特别牢固地接合第一基材21和第二基材22。
另外,代替表面处理,在第二基材22的接合面24预先形成中间层也可。
该中间层具有任意功能也可,例如,优选与所述第一基材21的情况相同地,具有提高与接合膜3的密接性的功能、缓冲性(缓冲功能)、缓和应力集中的功能等。通过在这样的中间层上将接合膜3成膜,最终能够得到可靠性高的接合体1。
在所述中间层的构成材料例如可以使用与在所述第一基材21的接合面23形成的中间层的构成材料相同的材料。
还有,如上所述的表面处理及中间层的形成如下所述,即:在下一工序[2]中,形成疏液性区域43的基材(在本实施方式中为第一基材21)上形成了疏液性区域43后,对接合膜形成区域41进行也可。
另外,该表面处理及中间层的形成根据需要进行即可,尤其不需要高的接合强度的情况下,可以省略。
[2]其次,向第一基材21的接合面23中接合膜形成区域41以外的区域(以下,称为“接合膜非形成区域42”)赋予相对于在下一工序[3]中供给于接合面23的含有硅酮材料的液态材料30的疏液性,设定疏液性区域43。
还有,在本说明书中,“具有相对于含有硅酮材料的液态材料30的疏液性”是指对含有硅酮材料的液态材料30的润湿性低的意思。具体来说,优选相对于疏液性区域43的液态材料30的接触角为90°以上,更优选110°以上。由此,充分地发挥疏液性区域43中的液态材料30的疏液性。
向接合膜非形成区域42的疏液性的赋予可以利用<I>向该区域42导入疏液性官能团(疏液性物质),将表面疏液化的方法、或<II>如图1(b)所示,在该区域42形成具有疏液性的被膜431的方法等来进行。以下,依次说明这些<I>、<II>的方法。
<I>作为向接合膜非形成区域42导入疏液性官能团的方法,不特别限定,但例如,可以举出利用放电将处理气体活性化(电离、离子化、激励等),产生等离子体,将等离子体向被处理面放出的等离子体处理等。
作为将第一基材21的表面疏液化的处理气体,例如,可使用CF4、C2F6、C3F6、CClF3、SF6等含氟化合物气体。由此,向接合膜非形成区域42导入氟代烷基等含有氟原子的官能团。其结果,接合膜非形成区域42显示相对于液态材料30的优异的疏液性。
另外,在含有硅酮材料的液态材料30为疏液性的情况下,通过将第一基材21的表面亲水化,能够向所述表面赋予相对于液态材料30的疏液性。
在这种情况下,作为将第一基材21的表面亲水化的处理气体,例如,可以使用O3、H2O、空气等含氧气体、N2、NH3等含氮原子气体、SO2、SO3等含硫气体。通过使用这样的气体,能够向接合膜非形成区域42的被处理面导入羰基、羟基、氨基等亲水性官能团。其结果,能够提高接合膜非形成区域42的表面能,能够在接合膜非形成区域42设定亲水性表面即显示相对于液态材料30的疏液性的疏液性区域43。
还有,将这样的等离子体处理对第一基材21的一部分的接合膜非形成区域42有选择地实施的情况下,在第一基材21上设置具有呈对应于接合膜非形成区域42的形状的形状的窗部的掩模,通过该掩模,放出使用所述处理气体生成的等离子体即可。若这样,则等离子体与接合膜非形成区域42有选择地接触,并向接合膜非形成区域42赋予疏液性。
<II>作为在接合膜非形成区域42形成的具有疏液性的被膜431,例如,可以举出利用具有能够与作为基底的第一基材21的表层原子反应的结合性官能团的化合物而形成的所谓的自组织化单分子(SAM)膜或等离子体聚合膜等。根据这些膜可知,能够效率良好地得到致密且均匀的被膜431。
其中,具有疏液性的自组织化膜可以通过将具有结合性官能团和疏液性官能团的化合物供给于第一基材21的接合膜非形成区域42上,使结合性官能团与接合膜非形成区域42结合而形成。
以下,说明具有结合性官能团和疏液性官能团的化合物。
自组织化膜是如上所述的化合物的分子在固体上自发组织化而形成的膜。
结合性官能团是承担与固体(第一基材21)的结合的官能团,在化合物中含有至少一个即可,但优选含有多个。由此,能够以多个结合性官能团结合化合物和第一基材21,能够提高相对于化合物的第一基材21的密接性。
该结合性官能团只要能够与第一基材21结合即可,不特别限定,但例如,第一基材21为以如上所述的各种金属系材料、各种硅系材料、各种玻璃材料等为主材料而构成,羟基露出在其表面的结构的情况下,可以举出含有烷氧基或卤素基之类的水解基团、氨基等的结合性官能团。另外,在第一基材21以贵金属为主材料而构成的情况下,例如,可以举出包含硫醇基等的结合性官能团。其中,具备分子中的多个结合性官能团的情况下,优选在分子中进而含有水解基团。由此,除了第一基材21之外,在分子间能够进行结合,因此,在第一基材21上可以形成基于分子之间的网络(网眼状结构)。由此,形成的疏液性被膜431变得更致密。其结果,能够得到特别高的疏液性,并且,能够提高疏液性被膜431的向第一基材21的密接性。
另一方面,作为疏液性官能团,例如,可以举出包括氟代烷基、烷基、乙烯基等的疏液性官能团,其中,尤其优选含有氟代烷基的疏液性官能团。含有氟代烷基的官能团具有尤其优异的疏液性。
另外,疏液性官能团的重均分子量优选200~4000左右,更优选1000~2000左右。
若考虑以上情况,则作为能够形成自组织化膜的化合物为羟基露出在第一基材21的表面的结构的情况下,例如,可以适当地使用具备包含氟代烷基的官能团,具有Ti、Li、Si、Na、K、Mg、Ca、St、Ba、Al、In、Ge、Bi、Fe、Cu、Y、Zr、Ta等的各种金属醇盐。其中,通常更适当地使用具有含有氟代烷基的官能团,具有Si、Ti、Al、Zr等的偶合剂(金属醇盐),但尤其优选使用具备含有氟代烷基的官能团,具有Si的硅烷系偶合剂(金属醇盐)。具备含有氟代烷基的官能团的硅烷系偶合剂的化学稳定性稳定,另外廉价,因此容易得到。
在此,具备含有氟代烷基的硅烷系偶合剂由通式RnSiX(4-n)(其中,X是利用水解生成硅烷醇基的水解基,R是含有氟代烷基的官能团。另外,n是1~3的整数,优选1或2整数)表示。
在该通式中,作为X,可以举出甲氧基、乙氧基、卤素基等。
还有,与相同Si原子结合的多个R之间或多个X之间相互相同也可,也可以不相同。
作为具备含有这样的氟代烷基的官能团的硅烷系偶合剂的具体例,可以举出十三氟代-1,1,2,2四氢辛基三乙氧基硅烷、十三氟代-1,1,2,2四氢辛基三甲氧基硅烷、十三氟代-1,1,2,2四氢辛基三氯硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷等。
另外,自组织化膜可以利用液相工序或气相工序等来形成,但其中优选利用液相工序来形成。根据液相工序可知,配制含有化合物的处理液,将该处理液供给于接合膜非形成区域42后,根据需要,进行加热等后处理,由如上所述的比较简单的工序,能够可靠地形成自组织化膜。
作为将液态材料供给于接合膜非形成区域42的方法,例如,可以举出喷射法、旋涂法、浇铸法、微型凹版涂敷法、凹版涂敷法、棒涂法、辊涂法、金属丝辊涂法、浸涂法、溅涂法、网板印刷法、苯胺印刷法、平板印刷法、微型接触打印法之类的各种涂敷法,可以使用其中一种或组合使用。其中,优选使用喷墨法。根据所述方法可知,能够比较容易且以优异的精度,将液态材料向第一基材21的接合膜非形成区域42有选择地供给。
另外,后处理是出于根据化合物的种类,促进结合性官能团和第一基材21的反应等的目的而进行。
作为化合物,将使用具备含有氟代烷基的官能团的硅烷系偶合剂的情况作为例子进行说明如下,将含有其的液态材料例如利用喷射法,向第一基材21的接合膜非形成区域42有选择地供给后,例如加热第一基材21,由此使硅烷系偶合剂的水解基团水解,使生成的硅烷醇基、和露出在第一基材21的表面的羟基反应,形成硅氧烷键。由此,在第一基材21的表面形成对应于接合膜非形成区域42的形状的被膜431。
还有,显示疏液性的宫能团露出在被膜431的表面,从而该被膜431发挥疏液性。
另一方面,等离子体聚合膜是通过利用等离子体活性化原料气体,使活性化的原料气体在被成膜面附近发生聚合反应而成膜。
作为生成具有疏液性的等离子体聚合膜的原料气体,例如,可以举出CHF3、C2F4、C2F6、C4F8等氟系气体。氟系气体可以利用等离子体聚合,形成含有氟原子的致密质的聚合物。
另外,在氟系气体中,也优选以CHF3、C2F6及C4F8中的至少一种为主成分的氟系气体。这些氟系气体是能够利用等离子体聚合容易地聚合,能够形成致密且疏液性优异的聚合物的气体。另外,这些氟系气体的气体分子中的氟原子的含有率高,因此,能够得到疏液性更高的聚合物。
还有,原料气体以使含有氟的液态物质气化得到的物质为主成分也可。由此,能够容易地进行原料的处理。
另外,在含有硅酮材料的液态材料为疏水性的情况下,通过在接合膜非形成区域42形成具有亲水性的等离子体聚合膜,能够向该区域赋予相对于液态材料30的疏液性。作为生成具有亲水性的等离子体聚合膜的原料气体,例如,可以举出使具有丙烯酸、甲基丙烯酸等亲水基的聚合性单体气化得到的原料气体。
在第一基材21的接合膜非形成区域42形成等离子体聚合膜时,在第一基材21上设置具有呈对应于接合膜非形成区域42的形状的形状的窗部的掩模,经由该掩模,将所述原料气体的等离子体聚合膜成膜。若这样,则对接合膜非形成区域42有选择地形成等离子体聚合膜,在接合膜非形成区域42形成具有疏液性的被膜431。
另外,在第一基材21上,以整个面将所述原料气体的等离子体聚合膜成膜,在该等离子体聚合膜上设置具有呈与接合膜非形成区域42相反的图案的形状(对应于接合膜形成区域41的形状)的窗部的掩模,经由该掩模,对等离子体聚合膜进行蚀刻也可。由此,等离子体聚合膜以对应于接合膜非形成区域42的形状的形状图案形成,得到有选择地覆盖接合膜非形成区域42的被膜431。
在这种情况下,作为蚀刻等离子体聚合膜的方法,可以举出等离子体蚀刻之类的干式蚀刻、湿式蚀刻之类的各种蚀刻等,但优选使用等离子体蚀刻。根据等离子体蚀刻可知,能够防止等离子体聚合膜或第一基材21等的污染,同时,实施图案的形状。
另外,作为使用于等离子体蚀刻的蚀刻用气体(蚀刻剂),优选氟系气体,更优选以CF4为主成分。CF4在等离子体蚀刻时,容易解离为碳原子和氟原子而形成为活性种。还有,通过活性种作用于聚合物(例如反应、冲撞等),聚合物的不用部分被除去,能够效率良好地形成图案。
进而,利用蚀刻,向等离子体聚合膜中重新导入氟原子,因此,能够向接合膜非形成区域42赋予更高的疏液性。
利用以上的<I>、<II>的方法,向接合膜非形成区域42赋予疏液性。根据这些方法可知,即使为复杂的图案,也能够简单地设定疏液性区域43。
还有,在本实施方式中,疏液性区域43设定为围绕接合膜形成区域41。通过疏液性区域43呈这样的形状,供给的液态材料30可靠地积存(存积)在接合膜形成区域41的内侧,由此能够形成被膜。由此,能够形成正确地对应于接合膜形成区域41的形状的液态被膜31。
另外,优选这样向接合膜非形成区域42赋予疏液性来设定疏液性区域43,另一方面,向接合膜形成区域41赋予亲液性。由此,在后述的工序中,供给于第一基材21的接合面23的液态材料30被疏液性区域43排斥,另一方面,向接合膜形成区域41吸引。其结果,能够向接合膜形成区域41有选择地供给液态材料30。即,以在接合膜形成区域41和接合膜非形成区域42之间,相对于液态材料30的亲合性的关系相互不同的方式,设定对各区域41、42实施的处理即可。
向接合膜形成区域41的亲液性的赋予例如可以利用向该区域41导入亲液性官能团(亲液性物质),将表面亲液化的方法、或在该区域41形成具有亲液性的被膜的方法等来进行。
其中,作为亲液性官能团,根据液态材料30的特性,适当地选择即可,例如,液态材料30为疏液性的情况下,可以使用羟基、羰基、氨基等亲水性官能团。另一方面,在液态材料30为亲水性的情况下,可以使用甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基之类的烷基、苯基、萘基之类的芳基等疏水性官能团。
作为向接合膜形成区域41导入这样的亲水性官能团或疏水性官能团的方法,只要是能够通过赋予能量,导入各官能团的方法,就不特别限定,但如上所述,例如,可以举出利用放电,将处理气体活性(电离、离子化、激励等),产生等离子体,将该等离子体向被处理面放出的等离子体处理等。
尤其,若对接合膜形成区域41实施氧化处理,则能够容易地导入羟基。氧化处理可以利用加热或照射紫外线等的简单的方法来进行。
另外,在接合膜形成区域41形成具有亲水性或疏水性的被膜也可。该被膜例如可以由自组织化膜或等离子体聚合膜等构成。
进而,通过实施粗糙面化处理,也能够将接合膜形成区域41亲液化。作为粗糙面化处理,例如,可以举出溅射处理、等离子体处理等。
[3]其次,如图1(c)所示,向第一基材21的接合面23供给含有硅酮材料的液态材料30,在接合膜形成区域41形成液态被膜31。
在供给液态材料30的方法中,可以使用与所述工序[2]中例示的方法相同的方法。
还有,此时,通过适当地设定供给于接合面23的液态材料30的量,能够比较容易地进行形成的接合膜3的厚度的控制。
若向第一基材21的接合面23供给液态材料30,则接合膜非形成区域42作为疏液性区域43设定,因此,液态材料30被排斥,液态材料30几乎不附着在接合膜非形成区域42。另一方面,排斥的液态材料30向接合膜形成区域41移动而有选择地附着(自调整(selfalignment))。其结果,在第一基材21的接合面23形成构图为接合膜形成区域41的形状的液态被膜31。
这样,若向接合膜非形成区域42赋予疏液性,则即使向第一基材21的接合面23的整个面供给液态材料30,也能够在接合膜形成区域41自发且有选择地附着液态材料30。因此,使用像旋涂法等一样简易的涂敷法,难以控制液态材料的供给区域的涂敷法的情况下,也不需要使用掩模等,能够得到规定的形状的液态被膜31。因此,能够实现液态被膜31的形成工序的简易化,并且,能够缩短需要时间。
另外,即使向接合膜形成区域41供给大量的液态材料30,液态材料30也不易渗出在接合膜非形成区域42。由此,液态被膜31难以扩散,能够进一步增加最终得到的接合膜3的厚度。进而,还能够进行多次被膜堆积。因此,能够进一步扩大能够控制的厚度的范围。另外,能够以高精度控制接合膜3的厚度或形状。
在此,液态材料30含有硅酮材料。
硅酮材料是具有聚有机硅氧烷骨架的化合物,通常,主骨架(主链)主要是指由有机硅氧烷单元的重复构成的化合物,可以具有从主链的一部分突出的支链状结构,可以是主链呈环状的环状体,可以是主链的末端之间不连结的直链状。
例如,在具有聚有机硅氧烷骨架的化合物中,有机硅氧烷单位在其末端部具有由下述通式(1)表示的结构单元,在连结部具有由下述通式(2)表示的结构单元,另外,在支链部具有由下述通式(3)表示的结构单元。
【化1】
[式中,各R分别独立,表示取代或无取代的烃基,各Z分别独立,表示羟基或水解基,X表示硅氧烷残基,a表示0或1~3的整数,b表示0或1~2的整数,c表示0或1。]
还有,作为硅氧烷残基是指:与经由氧原子邻接的结构单元具有的硅原子结合,形成了硅氧烷键的取代基。具体来说,形成为-O-(Si)结构(Si是邻接的结构单元具有的硅原子)。
在这样的硅酮材料中,聚有机硅氧烷骨架优选呈直链状即由上述通式(1)的结构单元及上述通式(2)的结构单元构成。由此,在下一工序中,以使含于液态材料中的硅酮材料之间相互缠绕的方式形成接合膜3,因此,得到的接合膜3的膜强度优异。
具体来说,作为具有所述结构的聚有机硅氧烷骨架的化合物,例如,可以举出由下述通式(4)表示的化合物。
【化2】
[式中,各R分别独立,表示取代或无取代的烃基,各Z分别独立,表示羟基或水解基,a表示0或1~3的整数,m表示0或1以上的整数,n表示0或1以上的整数。]
在上述通式(1)~上述通式(4)中,作为基团R(取代或无取代的烃基),例如,可以举出甲基、乙基、丙基等烷基、环戊基、环己基等环烷基、苯基、甲苯基、联苯基等芳基、苄基、苯基乙基等芳烷基等。进而,可以举出结合在这些基团的碳原子的氢原子的一部分或全部被I)氟原子、氯原子、溴原子之类的卤素原子、II)环氧丙氧基之类的环氧基、III)甲基丙烯酰基之类的(甲基)丙烯酰基、IV)羧基、磺酰基之类的阴离子基团等取代的基团等。
另外,作为水解基团,可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等烷氧基、二甲基酮肟、甲基乙基酮肟等酮肟基、乙酰氧基等酰氧基、异丙烯氧基、异丁烯氧基等链烯氧基等。
另外,在上述通式(4)中,m及n表示聚有机硅氧烷的聚合度,但m及n的总计(m+n)优选5~10000左右的整数,更优选50~1000左右的整数。通过设定为所述范围内,能够将液态材料30的粘度比较容易地设定在如后所示的适当的范围内。
在这样的硅酮材料中,也尤其优选其主骨架由聚二甲基硅氧烷构成。即,在上述通式(4)中,各基团R优选甲基。所述化合物比较容易得到,且廉价,并且,在后工序中,通过向接合膜3赋予能量,容易地切断甲基,其结果,能够在接合膜3可靠地显示粘接性,因此,适合用作硅酮材料。
进而,硅酮材料优选具有硅烷醇基。即,在上述通式(4)中,各基团Z优选羟基。由此,在下一工序中,干燥液态材料30后,最终得到接合膜3时,邻接的硅酮材料具有的羟基之间进行结合,从而得到的接合膜3的膜强度优异。进而,作为第一基材21,如上所述,使用了羟基从其接合面(表面)23露出的基材的情况下,硅酮材料具备的羟基、和第一基材21具备的羟基结合,因此,硅酮材料不仅物理结合,而且能够利用化学结合来结合于第一基材21。其结果,接合膜3相对于第一基材21的接合面23牢固地结合。
另外,硅酮材料是比较富有柔软性的材料。因此,在后工序中,经由接合膜3,将第二基材22接合于第一基材21而得到接合体1时,例如,使用第一基材21和第二基材22的各构成材料相互不同的接合体1的情况下,也能够可靠地缓和在各基材21、22之间产生的伴随热膨胀的应力。由此,在最终得到的接合体1中能够可靠地防止发生剥离。
进而,硅酮材料的耐药品性优异,因此,在长期暴露于药品类等的部件的接合时能够有效地使用。具体来说,例如,在制造使用容易浸蚀树脂材料的有机系墨液的工业用喷墨打印机的液滴喷出头时,若适用本发明的接合膜3,则能够可靠地提高其耐久性。另外,硅酮材料的耐热性优异,因此,在暴露于高温下的部件的接合时也能够有效地使用。
这样的液态材料30的粘度(25℃)通常优选0.5~200mPa·s左右,更优选3~20mPa·s左右。通过液态材料30的粘度设在所述范围,能够使临时供给于疏液性区域43(接合膜非形成区域42)的液态材料30向接合膜形成区域41迅速移动,液态材料30选择性良好地附着于接合膜形成区域41。其结果,能够得到正确地对应于接合膜形成区域41的形状的液态被膜31。另外,若液态材料30的粘度在所述范围内,则液态材料30具有某种程度的粘性,能够形成更厚的厚度的液态被膜31。进而,在下一工序[4]中干燥由该液态材料30构成的液态被膜31时,能够使形成接合膜3所需的充分的量的硅酮材料含于液态材料30中。
还有,在液态材料30的粘度小于所述下限值的情况下,液态材料30的流动性变得显著,可能流出在疏液性区域43。另一方面,若液态材料30的粘度大于所述上限值的情况下,液态被膜31的厚度或形状的精度显著降低。
另外,液态材料30如上所述地含有硅酮材料,但硅酮材料单独呈液态,粘度为作为目的的粘度范围的情况下,可以将硅酮材料直接用作液态材料30。另外,硅酮材料单独呈固态或高粘度的液态的情况下,作为液态材料30,可以使用硅酮材料的溶液或分散液。
作为用于溶解或分散硅酮材料的溶媒或分散介质,例如,可以使用氨、水、过氧化氢、四氯化碳、乙烯碳酸酯等无机溶媒或丁酮(MEK)、丙酮等酮系溶媒、甲醇、乙醇、异丁醇等醇系溶媒、二甲基醚、二异丙基醚等醚系溶媒、甲基溶纤剂等溶纤剂系溶媒、己烷、戊烷等脂肪族烃系溶媒、甲苯、二甲苯、苯等芳香族烃系溶媒、吡啶、吡嗪、呋喃等芳香族杂环化合物系溶媒、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺系溶媒、二氯甲烷、氯仿等卤化物系溶媒、醋酸乙酯、醋酸甲酯等酯系溶媒、二甲基亚砜(DMSO)、环丁砜等硫化合物系溶媒、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈基系溶媒、蚁酸、三氟醋酸等有机酸系溶媒之类的各种有机溶媒、或含有这些的混合溶媒等。
[4]其次,干燥供给于第一基材21的接合膜形成区域41的液态被膜31。由此,如图1(d)所示,形成对应于接合膜形成区域41的形状(规定形状)而形成图案的接合膜3。这样得到的接合膜3通过赋予能量,显示粘接性。所述接合膜3例如作为硅酮材料使用了具有硅烷基的材料的情况下,能够对于硅酮材料具有的硅烷基之间,进而使该硅烷基和第一基材21具有的羟基可靠地结合,因此,形成的接合膜3的膜强度优异,且能够与第一基材21牢固地结合。
干燥液态材料30时的温度优选25℃以上,更优选25~100℃左右。
另外,干燥的时间优选0.5~48小时左右,更优选15~30小时左右。
进而,干燥时的气氛的压力可以为大气压下,但优选减压下。具体来说,减压的程度优选133.3×10-5~1333Pa(1×10-5~10Torr)左右,更优选133.3×10-4~133.3Pa(1×10-4~1Torr)左右。由此,促进液态材料30的干燥,并且,致密化接合膜3的膜密度,能够使接合膜3具有更优异的膜强度。
如上所述,通过适当地设定形成接合膜3时的条件,能够使形成的接合膜3的膜强度等为期望的膜强度等。
接合膜3的平均厚度优选100nm~100μm左右,更优选200nm~10μm左右。通过适当地设定供给的液态材料30的量,将形成的接合膜3的平均厚度设为所述范围内,能够防止接合了第一基材21和第二基材22的接合体的尺寸精度显著降低,同时,能够更牢固地接合。
还有,在接合膜3的平均厚度小于所述下限值的情况下,可能得不到充分的接合强度。另一方面,在接合膜3的平均厚度大于所述平均值的情况下,接合体的尺寸精度可能显著降低。
另外,通过将接合膜3的平均厚度设为所述范围,接合膜3某种程度上富有弹性,因此,在后工序中,接合第一基材21和第二基材22时,即使与接合膜3接触的第二基材22的接合面24附着有颗粒等,也以用接合膜3包入该颗粒的方式接合接合膜3和接合面24。因此,能够可靠地抑制或防止由于该颗粒的存在,导致接合膜3和接合面24的界面中的接合强度降低,或在该界面上发生剥离的情况。
[5]其次,向接合膜3赋予能量。
若向接合膜3赋予能量,则在该接合膜3中,表面附近的分子键的一部分切断,表面被活性化,由此在表面附近显示相对于第二基材22的粘接性。
这样的状态的第一基材21能够基于化学键,与第二基材22牢固地接合。
在此,在本说明书中,表面“被活性化”是指:除了如上所述地接合膜3的表面的分子键的一部分具体来说,例如,聚二甲基硅氧烷骨架具备的甲基被切断,在接合膜3中产生未被末端化的结合手(以下,还称为“未结合手”或“悬空键”)的状态之外,还包括该未结合手被羟基(OH基)末端化的状态、以及这些状态混合存在的状态,接合膜3形成为“被活性化”的状态。
向接合膜3赋予的能量可以使用任意的方法来赋予,但例如,可以举出向接合膜3赋予能量线的方法、加热接合膜3的方法、向接合膜3赋予压缩力(物理能量)的方法、使接合膜3暴露于(赋予等离子体能量)等离子体的方法、将接合膜3暴露于(赋予化学能量)臭氧气体的方法等。由此,能够效率良好地活性化接合膜3的表面。另外,接合膜3中的分子结构不以必要以上切断,因此,能够避免接合膜3的特性降低。
在上述方法中,在本实施方式中,作为向接合膜3赋予能量的方法,尤其优选使用向接合膜3照射能量线的方法。所述方法能够对接合膜3比较简单且效率良好地赋予能量,因此,适合用作赋予能量的方法。
其中,作为能量线,例如,可以举出紫外线、激光之类的光、X射线、γ射线之类的电磁波、电子射线、离子束之类的粒子射线等或这些能量线的两种以上的组合。
在这些能量线中,尤其优选使用波长126~300nm左右的紫外线(参照图1(e))。根据所述范围内的紫外线可知,最佳化赋予的能量,因此,能够防止接合膜3中的呈骨架的分子键以必要以上破坏,同时,能够有选择地切断从接合膜3到表面附近的分子键。由此,能够防止接合膜3的特性(机械特性、化学特性等)降低,同时,能够在接合膜3可靠地显示粘接性。
另外,根据紫外线可知,能够没有不均地在短时间内处理广的范围,因此,能够效率良好地进行分子键的切断。进而,紫外线还具有:能够用UV灯等简单的设备产生紫外线的优点。
还有,紫外线的波长更优选126~200nm左右。
另外,在使用UV灯的情况下,其输出根据接合膜3的面积而不同,但优选1mW/cm2~1W/cm2左右,更优选5mW/cm2~50mW/cm2左右。还有,在这种情况下,UV灯和接合膜3的间隔距离优选3~3000mm左右,更优选10~1000mm左右。
另外,照射紫外线的时间优选能够切断接合膜3的表面附近的分子键的程度的时间,即能够有选择地切断在接合膜3的表面附近存在的分子键的程度的时间。具体来说,紫外线的光量根据接合膜3的构成材料等而略不同,但优选1秒~30分钟左右,更优选1秒~10分钟左右。
另外,紫外线在时间上连续照射也可,但间歇(脉冲状)照射也可。
另一方面,作为激光,例如,可以举出受激准分子激光之类的脉冲振荡激光(脉冲激光)、二氧化碳激光、半导体激光之类的连续振荡激光等。其中,优选使用脉冲激光。在脉冲激光的情况下,在接合膜3的被照射激光的部分难以经时蓄积热量,因此,能够可靠地防止由蓄积的热量引起的接合膜3的变质·劣化。即,根据脉冲激光可知,能够防止蓄积的热量的影响产生至接合膜3的内部的情况。
另外,脉冲激光的脉冲宽度在考虑了热量的影响的情况下,优选尽量短。具体来说,优选脉冲宽度为1ps(皮秒)以下,更优选500fs(飞秒)以下。若将脉冲宽度设为所述范围内,则能够可靠地抑制伴随激光照射而在接合膜3产生的热量的影响。还有,将脉冲宽度小至所述范围内程度的脉冲激光称为“飞秒激光”。
另外,激光的波长不特别限定,但例如优选200~1200nm左右,更优选400~1000nm左右。
另外,激光的峰输出在脉冲激光的情况下,根据脉冲宽度而不同,但优选0.1~10W左右,更优选1~5W左右。
进而,脉冲激光的重复频率优选0.1~100kHz左右,更优选1~10kHz左右。通过将所述脉冲激光的频率设为所述范围内,能够有选择地切断表面附近的分子键。
还有,这样的激光的各种条件优选如下,即:照射激光的部分的温度优选常温(室温)~600℃左右,更优选200~600℃左右,进而优选适当地调节为300~400℃左右。由此,能够防止照射激光的部分的温度限制上升,能够有选择地切断表面附近的分子键。
另外,向接合膜3照射的激光优选使其焦点与接合膜3的表面吻合的状态下,沿该表面进行扫描。由此,利用激光的照射来产生的热量局部地蓄积在表面附近。其结果,能够使在接合膜3的表面存在的分子键有选择地脱离。
另外,对接合膜3的能量线的照射在任意的气氛中进行也可,具体来说,可以举出大气、氧之类的氧化性气体气氛、氢之类的还原性气体气氛、氮、氩之类的惰性气体气氛、或将这些气氛减压的减压(真空)气氛等,但其中优选在大气气氛(尤其,露点低的气氛下)中进行。由此,在接合膜3的表面附近产生臭氧气体,更顺畅地进行表面的活性化。进而,控制气氛时不需要花费劳力和时间或成本,能够更简单地进行能量线的照射。
这样,根据照射能量线的方法可知,能够容易地对接合膜3有选择地赋予能量,因此,例如,能够防止能量的赋予引起的第一基材21的变质·劣化。
另外,根据照射能量线的方法可知,能够精度良好且简单地调节赋予的能量的大小。因此,能够调节在接合膜3被切断的分子键的量。通过调节这样被切断的分子键的量,能够容易地控制第一基材21和第二基材22之间的接合强度。
即,通过增加在表面附近被切断的分子键的量,在接合膜3的表面附近产生更多量的活性键,因此,能够进一步提高在接合膜3显示的粘接性。另一方面,通过减少在表面附近被切断的分子键的量,能够减少在接合膜3的表面附近产生的活性手,能够抑制在接合膜3显示的粘接性。
还有,为了调节赋予的能量的大小,例如,调节能量线的种类、能量线的输出、能量线的照射时间等条件即可。
进而,根据照射能量线的方法可知,能够在短时间内赋予能量,因此,能够效率进一步良好地进行能量的赋予。
[6]其次,以使在第一基材21形成的接合膜3、和第二基材22的接合面24密接的方式,贴合第一基材21和第二基材22(参照图2(f))。由此,在所述工序[5]中,在接合膜3的表面显示相对于第二基材22的粘接性,因此,接合膜3和第二基材22的接合面24化学结合。其结果,第一基材21和第二基材22经由接合膜3部分地接合,得到如图2(g)所示的接合体1。即,接合体1在与接合膜3接触的区域部分地接合。
在这样得到的接合体1中,如在以往的接合方法中使用的粘接剂一样,主要不是基于锚定效果之类的物理结合来粘接,而是基于共价键之类的在短时间内产生的牢固的化学键,接合两个基材21、22。因此,能够在短时间内形成接合体1,且极其难以剥离,还难以发生接合不均等。
另外,根据这样的接合方法可知,不需要高温(例如700℃以上)下的热处理,因此,还能够将由耐热性低的材料构成的第一基材21及第二基材22供给于接合。
另外,经由接合膜3接合第一基材21和第二基材22,因此,还具有各基材21、22的构成材料不受限制的优点。
因此,根据本发明可知,能够分别扩大第一基材21及第二基材22的各构成材料的选择的宽度。
另外,接合膜3与以往的粘接剂等相比,热膨胀系数极小。因此,接合膜3在环境温度变化的情况下,其厚度也难以变化,其结果,接合体1的尺寸精度极高。
另外,在本实施方式中,仅在应接合的区域形成接合膜3,因此,基于第一基材21和第二基材22的热膨胀率之差,在接合界面产生的应力与在接合面23整体上形成了接合膜的情况相比,被抑制得小。其结果,能够可靠地抑制或防止第一基材21和第二基材22的剥离。
另外,在第一基材21的热膨胀率和第二基材22的热膨胀率相互不同的情况下,优选在尽量低的温度下进行接合。通过在低温下进行接合,能够进一步降低在接合界面产生的热应力。
具体来说,虽然取决于第一基材21和第二基材22的热膨胀率之差,但优选在第一基材21及第二基材22的温度为25~50℃左右的状态下,贴合第一基材21和第二基材22,更优选在25~40℃左右的状态下贴合。在这样的温度范围的情况下,即使第一基材21和第二基材22的热膨胀率之差大到某种程度,也能够将在接合界面产生的热应力充分地降低。其结果,能够可靠地抑制或防止接合体1中的翘起或剥离等的发生。
另外,在具体的第一基材21和第二基材22之间的热膨胀系数之差为5×10-5/K以上的情况下,如上所述,尤其推荐在尽量低的温度下进行接合。
另外,根据本实施方式可知,接合第一基材21和第二基材22时,不是接合这些的接合面(相互对置的面)整体,而是有选择地仅接合一部分的区域(与接合膜接触的区域)。与该接合膜3接合的区域可以通过仅控制第一基材21中的接合膜形成区域41,简单地选择。由此,例如,通过控制第一基材21和第二基材22的与接合膜接触的面积或形状,能够容易地调节接合体1的接合强度。其结果,例如,得到能够容易地分离第一基材21和第二基材22。即,能够调节接合体1的接合强度的同时,能够调节分离接合体1时的强度(割裂强度)。
从所述观点来说,制作能够容易地分离的接合体1的情况下,接合体1的接合强度优选用人的手能够容易地分离的程度的大小。由此,可以在分离接合体1时不使用装置等的情况下,简单地进行。
另外,通过控制第一基材21和第二基材22的与接合膜3接触的区域面积或形状,能够缓和在接合膜3产生的应力的局部集中。由此,例如,在第一基材21和第二基材22之间,热膨胀率差大的情况下,也能够可靠地接合各基材21、22。
进而,根据本实施方式的接合方法可知,如图2(g)所示,在未形成有接合膜3的区域,在第一基材21和第二基材22之间,形成与接合膜3的厚度相对应的距离(高度)空间3c。通过为了应用这样的空间3c,适当地调节接合膜形成区域41的形状,能够在第一基材21和第二基材22之间形成密闭空间或流路等。
在此,在本工序中,说明接合第一基材21和第二基材22的机制。
例如,将羟基露出在第二基材22的接合面24的情况作为例子进行说明如下,在本工序中,以使在第一基材21形成的接合膜3、和第二基材22的接合面24接触的方式,贴合这些时,在接合膜3的表面存在的羟基、和在第二基材22的接合面24存在的羟基通过氢键,相互吸引,在羟基相互之间产生引力。推测为第一基材21和第二基材22利用该引力接合。
另外,利用该氢键相互吸引的羟基相互根据温度条件等,伴随脱水缩合,从表面被切断。其结果,在第一基材21和第二基材22的接触界面,羟基结合的结合手之间结合。由此,推测为第一基材21和第二基材22被更牢固地接合。
另外,在第一基材21的接合膜3的表面或内部、及第二基材22的接合面24或内部分别存在有未被末端化的结合手即未结合手(悬空键)的情况下,贴合第一基材21和第二基材22时,这些未结合手之间再次结合。该再次结合导致相互重叠(相互缠绕)地变得复杂,因此,在接合界面形成网络状结合。由此,尤其牢固地接合接合膜3和第二基材22。
还有,在所述工序[5]中被活性化的接合膜3的表面的活性状态经时而被缓和。因此,优选在所述工序[5]结束后,尽早进行本工序[6]。具体来说,优选在所述工序[5]结束后,在60分钟内进行本工序[6],更优选在5分钟内进行。若在所述时间内,则接合膜3的表面维持充分的活性状态,因此,在贴合第一基材21和第二基材22时,能够在这些之间得到充分的接合强度。
换而言之,活性化之前的接合膜3是干燥硅酮材料而得到的接合膜,因此,化学性比较稳定,耐气候性优异。因此,活性化前的接合膜3适合长期的保存。从而,制作或购入大量具备那样的接合膜3的第一基材21而保存,并进行本工序的贴合临前,仅对必要的个数进行所述工序[5]所示的能量的赋予的情况下,从接合体1的制造效率的观点来说有效。
如上所述,能够得到图2(g)所示的接合体(本发明的接合体)1。
另外,这样得到的接合体1优选第一基材21和第二基材22之间的接合强度为5MPa(50kgf/cm2)以上,更优选10MPa(10kgf/cm2)以上。具有这样的接合强度的接合体1能够充分地防止其剥离。另外,根据本发明的接合方法可知,能够效率良好地制作第一基材21和第二基材22以如上所述的大的接合强度接合的接合体1。
还有,在得到接合体1时,或得到接合体1后,对该接合体1,根据需要,进行以下的两个工序([7A]及[7B])中的至少一个工序(提高接合体1的接合强度的工序)也可。由此,能够容易地进一步提高接合体1的接合强度。
[7A]如图2(h)所示,将得到的接合体1向第一基材21和第二基材22相互靠近的方向加压。
由此,使接合膜3的表面分别更接近第一基材21的表面及第二基材22的表面,能够进一步提高接合体1中的接合强度。
另外,通过对接合体1加压,压扁在接合体1中的接合界面残留的间隙,能够进一步扩大接合面积。由此,能够进一步提高接合体1中的接合强度。
还有,该压力根据第一基材21及第二基材22的各构成材料或各厚度、接合装置等条件,适当地调节即可。具体来说,根据第一基材21及第二基材22的各构成材料或各厚度等而略不同,但优选0.2~10MPa左右,更优选1~5MPa左右。由此,能够可靠地提高接合体1的接合强度。还有,即使该压力大于所述上限值也无妨,但根据第一基材21及第二基材22的各构成材料,可能在各基材21、22发生损伤等。
另外,加压的时间不特别限定,但优选10秒~30分钟左右。还有,加压的时间根据加压时的压力来适当地变更即可。具体来说,对接合体1加压时的压力越高,加压的时间越短,也能够提高接合强度。
[7B]如图2(h)所示,加热得到的接合体1。
由此,能够进一步提高接合体1中的接合强度。
此时,加热接合体1时的温度只要比室温高,小于接合体1的耐热温度,就不特别限定,但优选25~100℃左右,更优选50~100℃左右。若以所述范围的温度加热,则能够可靠地防止接合体1由于热量而变质·劣化,同时,能够可靠地提高接合强度。
另外,加热时间不特别限定,但优选1~30分钟左右。
另外,在进行所述工序[7A]、[7B]两者的情况下,优选同时进行这些。即,如图2(h)所示,优选对接合体1进行加压的同时加热。由此,相辅相成地发挥加压引起的效果、和加热引起的效果,尤其能够提高接合体1的接合强度。
通过进行以上所述的工序,能够容易地进一步提高接合体1中的接合强度。
《第二实施方式》
其次,说明本发明的接合方法的第二实施方式。
图3及图4是用于说明本发明的第二实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图3及图4中的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,说明接合方法的第二实施方式,但以与所述第一实施方式的接合方法的不同点为中心进行说明,关于相同的事项,省略其说明。
本实施方式的接合方法除了在第一基材21及第二基材22两者形成接合膜3a、3b,经由这些接合膜3a、3b,接合第一基材21和第二基材22而得到接合体1之外,与所述第一实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法具有:准备第一基材21和第二基材22,向第一基材21上的接合膜形成区域(第一接合膜形成区域41a)以外的区域、即第二基材22上的接合膜形成区域(第二接合膜形成区域41b)以外的区域分别赋予相对于液态材料30的疏液性,由此设定第一疏液性区域43a及第二疏液性区域43b的工序;向第一基材21及第二基材22上分别供给液态材料30,在各接合膜形成区域41a、41b形成液态被膜31a、31b的工序;干燥各液态被膜31a、31b,在第一基材21及第二基材22的各接合膜形成区域41a、41b分别得到各接合膜3a、3b的工序;通过向各接合膜3a、3b赋予能量,在各接合膜3a、3b的表面附近显示粘接性的工序;以使接合膜3a和接合膜3b密接的方式,贴合第一基材21和第二基材22,由此得到在第一接合膜形成区域41a和第二接合膜形成区域41b的共通的区域部分地接合了这些的接合体1的工序。
以下,依次说明本实施方式的接合方法的各工序。
[1]首先,与所述第一实施方式相同地,准备第一基材21及第二基材22。还有,在本实施方式中,如图3(a)所示,第一基材21的一方的面(接合面23)的周缘部以外的区域设定为形成接合膜3a的第一接合膜形成区域41a,第二基材22的一方的面(接合面24)的周缘部以外的区域设定为形成接合膜3b的第二接合膜形成区域41b。
[2]其次,如图3(b)所示,向第一基材21的接合面23中第一接合膜形成区域41a以外的区域(以下,称为“第一接合膜非形成区域42a”)赋予疏液性(形成被膜431a),设定第一疏液性区域43a。另外,与此相同地,向第二基材22的接合面24中第二接合膜形成区域41b以外的区域(第二接合膜非形成区域42b)赋予疏液性(形成被膜431b),设定第二疏液性区域43b。还有,赋予疏液性的方法在第一基材21和第二基材22中相同,也可以不同。
[3]其次,如图3(c)所示,向第一基材21的第一接合膜形成区域41a供给含有硅酮材料的液态材料30,得到液态被膜31a。另外,与此相同地,向第二基材22的第二接合膜形成区域41b供给含有硅酮材料的液态材料30,得到液态被膜31b。
在这种情况下,向第一接合膜形成区域41a供给的液态材料30、和向第二接合膜形成区域41b供给的液态材料30可以为硅酮材料的组成或聚合度等相互不同的液态材料,但优选相同种类的液态材料。由此,提高接合膜3a和接合膜3b的亲和性。其结果,通过经过后述的工序,能够牢固地接合接合膜3a和接合膜3b之间。
[4]其次,干燥向第一基材21的第一接合膜形成区域41a供给的液态材料30(液态被膜31a)。另外,与此相同地,干燥向第二基材22的第二接合膜形成区域41b供给的液态材料30(液态被膜31b)。由此,如图3(d)所示,在第一基材21及第二基材22上分别形成对应于第一接合膜形成区域41a及第二接合膜形成区域41b的形状(规定形状)而形成图案的接合膜3a、3b。
[5]其次,如图3(e)所示,向在第一基材21上形成的接合膜3a上赋予能量。另外,与此相同地,向在第二基材22上形成的接合膜3b上供给能量。
若向各接合膜3a、3b赋予能量,则在各接合膜3a、3b中,表面附近的分子键的一部分切断,表面被活性化,由此在表面附近显示粘接性。
[6]其次,以使接合膜3a和接合膜3b密接的方式,贴合第一基材21和第二基材22(参照图4(f))。由此,在所述工序[5]中,在各接合膜3a、3b显示粘接性,因此,接合膜3a和接合膜3b化学结合。其结果,在第一接合膜形成区域41a和第二接合膜形成区域41b重叠的部分,部分地接合第一基材21和第二基材22,得到如图4(g)所示的接合体1。即,接合体1在第一接合膜形成区域41a及第二接合膜形成区域41b部分地接合。
还有,在得到接合体1后,对于该接合体1,根据需要,进行所述第一实施方式中的两个工序([7A]及[7B])中的至少一个工序也可。由此,能够容易地进一步提高接合体1的接合强度。
在这样的第二实施方式中,也得到与所述第一实施方式相同的作用·效果。
另外,在本实施方式中,对接合膜之间进行接合,因此,与所述第一实施方式相比,能够更牢固地接合。
还有,在本实施方式中,尤其在第一基材21和第二基材22两者以相同的图案形成有接合膜3a、3b,但各接合膜3a、3b的图案相互不同也可。
《第三实施方式》
其次,说明本发明的接合方法的第三实施方式。
图5是用于说明本发明的接合方法的第三实施方式的图(纵向剖面图)。还有,在以下的说明中,将图5中的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
以下,说明接合方法的第三实施方式,但以与所述第一实施方式及所述第二实施方式的接合方法的不同点为中心进行说明,关于相同的事项,省略其说明。
在本实施方式中的接合方法中,将第一基材21及第二基材22在向各接合膜3a、3b赋予能量之前重叠而形成为临时接合体5后,向该临时接合体5赋予能量,得到接合体1,除此之外,与所述第二实施方式相同。
即,本实施方式的接合方法具有:准备第一基材21和第二基材22,向第一基材21上的接合膜形成区域(第一接合膜形成区域41a)以外的区域、及第二基材22上的接合膜形成区域(第二接合膜形成区域41b)以外的区域分别赋予相对于液态材料30的疏液性,由此设定第一疏液性区域43a及第二疏液性区域43b的工序;向第一基材21及第二基材22上分别供给液态材料30,在各接合膜形成区域41a、41b形成液态被膜31a、31b的工序;干燥各液态被膜31a、31b,在第一基材21及第二基材22的各接合膜形成区域41a、41b分别得到各接合膜3a、3b的工序;以使接合膜3a和接合膜3b密接的方式,重叠第一基材21和第二基材22,得到临时接合体5的工序;向临时接合体5中的各接合膜3a、3b赋予能量,得到接合体1的工序。
以下,依次说明本实施方式的接合方法的各工序。
[1]~[4]首先,与所述第一实施方式中的工序[1]~[4]相同地,在第一基材21上形成接合膜3a。另外,与此相同地,在第二基材22上形成接合膜3b。
[5]其次,如图5(a)所示,以使接合膜3a和接合膜3b密接的方式,重叠第一基材21和第二基材22。由此,得到临时接合体5。
还有,在该临时接合体5的状态下,在接合膜3a和接合膜3b之间未接合。因此,在临时接合体5中,错开第一基材21和第二基材22,由此能够容易地微调这些的相对位置。其结果,能够进一步提高最终得到的接合体1的尺寸精度。
[6]其次,对得到临时接合体5中的各接合膜3a、3b赋予能量。
具体来说,如图5(b)所示,通过向临时接合体5照射紫外线,赋予能量。由此,在临时接合体5中,各接合膜3a、3b的分子键的一部分切断,并被活性化。其结果,在各接合膜3a、3b显示粘接性。还有,利用该粘接性,在接合膜3a和接合膜3b(第一接合膜形成区域41a和第二接合膜形成区域41b)重叠的部分,部分地接合第一基材21和第二基材22。由此,得到图5(b)所示的接合体1。
还有,向临时接合体5赋予的能量可以利用照射紫外线的方法以外的方法来赋予,例如,利用在所述第一实施方式中举出的方法来赋予。
在此,作为向临时接合体5赋予能量的方法,将加热临时接合体5中的接合膜3a、3b的方法、及向各接合膜3a、3b赋予压缩力的方法作为例子进行说明。
在加热各接合膜3a、3b的情况下,优选将加热温度设定为25~100℃左右,更优选设定为50~100℃左右。若以所述范围的温度加热,则能够可靠地防止第一基材21及第二基材22由于热量而变质·劣化,同时,能够可靠地活性化各接合膜3a、3b。
另外,加热时间为能够使各接合膜3a、3b的脱离基脱离的程度的时间即可,具体来说,加热温度为所述范围内的情况下,优选1~30分钟左右。
另外,各接合膜3a、3b可以利用任意的方法来加热,但例如,可以利用使用加热器的方法、照射红外线的方法、与火焰接触的方法等各种方法来加热。
另一方面,通过向各接合膜3a、3b赋予压缩力,对各接合膜3a、3b赋予能量的情况下,优选向第一基材21和第二基材22相互靠近的方向,以0.2~10MPa左右的压力压缩临时接合体5,更优选以1~5MPa左右的压力压缩。由此,仅通过单单压缩,就能够对各接合膜3a、3b简单地赋予适度的能量,在接合膜3a和接合膜3b相互显示充分的粘接性。还有,即使该压力大于所述上限值也无妨,但根据第一基材21和第二基材22的各构成材料,有可能在各基材21、22发生损伤等。
另外,赋予压缩力的时间不特别限定,但优选10秒~30分钟左右。还有,赋予压缩力的时间根据压缩力的大小来适当地变更即可。具体来说,压缩力的大小越大,越能够缩短赋予压缩力的时间。
还有,在得到接合体1后,对该接合体1,根据需要,进行所述第一实施方式的两个工序([7A]及[7B])中的至少一个工序也可。由此,能够容易地进一步提高接合体1的接合强度。
在本实施方式的接合方法中,得到与所述第一实施方式的接合方法相同的作用·效果。
如上所述的所述各实施方式中的接合方法可以使用于各种多个部件之间的接合。
作为这样供给于接合的部件,例如,可以举出晶体管、二极管、存储器之类的半导体元件、水晶振子之类的压电元件、反射镜、光学透镜、衍射格子、滤光器之类的光学元件、太阳电池之类的光电转换元件、半导体基板和搭载于其的半导体元件、绝缘性基板和配线或电极、喷墨式记录头、微型反应器、微镜之类的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部件、压力传感器、加速度传感器之类的传感器部件、半导体元件或电子部件的封装件部件、磁记录介质、光磁记录介质、光记录介质之类的记录介质、液晶显示元件、有机EL元件、电泳显示元件之类的显示元件用部件、燃料电池用部件等。
<液滴喷出头>
在此,说明将本发明的接合体适用于喷墨式记录头的情况的实施方式。
图6是表示适用本发明的接合体得到的喷墨式记录头(液滴喷出头)的分解立体图,图7是表示图6所示的喷墨式记录头的主要部的结构的剖面图,图8是表示具备图6所示的喷墨式记录头的喷墨打印机的实施方式的概略图。还有,图6中将通常使用的状态上下倒置而示出。
图6所示的喷墨式记录头10搭载于图8所示的喷墨打印机9。
图8所示的喷墨打印机9具备装置主体92,设置有在上部后方设置记录纸张P的托架921、向下部前方排出记录纸张P的排纸口922、和上部面上的操作面板97。
操作面板97例如具备:由液晶显示器、有机EL显示器、LED灯构成,且显示错误消息等的显示部(未图示)、和由各种开关等构成的操作部(未图示)。
另外,在装置主体92的内部主要具有:具备往返移动的头单元93的印刷装置(印刷机构)94、向印刷装置94将记录纸张P一张张送入的供纸装置(供纸机构)95、和控制印刷装置94及供纸装置95的控制部(控制机构)96。
通过控制部96的控制,供纸装置95将记录纸张P一张张间歇输送。该记录纸张P通过头单元93的下部附近。此时,头单元93在与记录纸张P的输送方向大致正交的方向上往返移动,进行向记录纸张P的印刷。即,头单元93的往返移动和记录纸张P的间歇输送成为印刷中的主扫描及副扫描,进行喷墨方式的印刷。
印刷装置94具备:头单元93、作为头单元93的驱动源的滑车马达941、和接受滑车马达941的旋转,使头单元93往返移动的往返移动机构942。
头单元93在其下部具有:具备多个喷嘴孔111的喷墨式记录头10(以下,简称为“头10”)、向头10供给墨液的墨盒931、和搭载了头10及墨盒931的滑车932。
还有,作为墨盒931,使用填充有黄色、青色、品红、黑色(黑)这四色的墨液的墨盒,由此能够进行彩色印刷。
往返移动机构942具有:将其两端支撑于框架(未图示)的滑车引导轴943、和与滑车引导轴943平行地延伸的同步齿形带944。
滑车932往返移动自如地支撑于滑车引导轴943,并且,固定于同步齿形带944的一部分。
若通过滑车马达941的运行,经由滑轮使同步齿形带944正反行进,则被滑车引导轴943引导,头单元93往返移动。还有,在该往返移动时,从头10适当地喷出墨液,进行向记录纸张P的印刷。
供纸装置95具有:作为其驱动源的供纸马达951、和利用供纸马达951的运行来旋转的供纸辊952。
供纸辊952由夹着记录纸张P的输送路径(记录用纸p),在上下对置的从动辊952a和驱动辊952b构成,驱动辊952b连结于供纸马达951。由此,供纸辊952将在托架921设置的多张记录纸张P朝向印刷装置94一张张送入。还有,代替托架921,形成为能够装卸自如地装配收容记录纸张P的供纸盒的结构也可。
控制部96例如基于从个人计算机或数码相机等主机输入的印刷数据,控制印刷装置94或供纸装置95等,由此进行印刷。
控制部96均未图示,但主要具备:存储控制各部的控制程序等的存储器、驱动压电元件(振动源)14,控制墨液的喷出时序的压电元件驱动电路、驱动印刷装置94(滑车马达941)的驱动电路、驱动供纸装置(供纸马达951)95的驱动电路、及输入来自主机的印刷数据的通信电路、和与这些电连接,进行各部中的各种控制的CPU。
另外,在CPU例如分别连接有能够检测墨盒931的墨液残留量、头单元93的位置等的各种传感器等。
控制部96经由通信电路,输入印刷数据,储存于存储器。CPU处理该印刷数据,基于该处理数据及来自各种传感器的输入数据,向各驱动电路输出驱动信号。利用该驱动信号,压电元件14、印刷装置94及供纸装置95分别运行。由此,对记录纸张P进行印刷。
以下,参照图6及图7的同时,详细说明头10。
头10包括:具备喷嘴板11、墨液室基板12、振动板13、与振动板13接合的压电元件(振动源)14的头主体17、收容该头主体17的基体16。还有,该头10构成需求处理形式的压电喷射式头。
喷嘴板11例如由SiO2、SiN、石英玻璃之类的硅系材料、Al、Fe、Ni、Cu或含有这些的合金之类的金属系材料、氧化铝、氧化铁之类的氧化物系材料、炭黑、石墨之类的碳系材料等构成。
在该喷嘴板11形成有用于喷出墨液滴的多个喷嘴孔111。这些喷嘴孔111之间的间距根据印刷精度来适当地设定。
在喷嘴板11固着(固定)有墨液室基板12。
该墨液室基板12利用喷嘴板11、侧壁(隔壁)122及后述的振动板13,划分形成多个墨液室(腔室、压力室)121、贮存从墨盒931供给的墨液的贮存室123、从贮存室123向各墨液室121分别供给墨液的供给口124。
各墨液室121分别形成为长条状(长方体状),对应于各喷嘴孔111而配设。各墨液室121可通过后述的振动板13的振动来改变容积,利用该容积变化,喷出墨液。
作为用于得到墨液室基板12的母材,例如,可以使用硅单晶基板、各种玻璃基板、各种树脂基板等。这些基板均为通用的基板,因此,通过使用这些基板,能够降低头10的制造成本。
另一方面,在墨液室基板12的与喷嘴板11相反的一侧接合振动板13,进而在振动板13的与墨液室基板12相反的一侧设置有多个压电元件14。
另外,在振动板13的规定位置,贯通厚度方向形成有连通孔131。经由该连通孔131,能够从所述墨盒931向贮存室123供给墨液。
各压电元件14分别在下部电极142和上部电极141之间间介插入有压电体层143,对应于各墨液室121的大致中央部而配设。各压电元件14与压电元件驱动电路电连接,基于压电元件驱动电路的信号来运行(振动、变形)。
各压电元件14分别作为振动源发挥功能,振动板13发挥利用压电元件14的振动来振动,将墨液室121的内部压力瞬间提高的功能。
基体16例如由各种树脂材料、各种金属材料等构成,在该基体16固定、支撑有喷嘴板11。即,以在基体16具备的凹部161收容了头主体17的状态,利用在凹部161的外周部形成的台阶162,支撑喷嘴板11的缘部。
在如上所述的喷嘴板11和墨液室基板12的接合、墨液室基板12和振动板13的接合、及喷嘴板11和基体16的接合时,至少在一部位适用本发明的接合方法。
换而言之,在喷嘴板11和墨液室基板12的接合体、墨液室基板12和振动板13的接合体、及喷嘴板11和基体16的接合体中至少一部位适用本发明的接合体。
这样的头10中接合部的接合界面的接合强度及耐药品性变高,由此,提高相对于在各墨液室121贮存的墨液的耐久性及液密性。其结果,头10的可靠性高。
另外,能够以非常低的温度进行可靠性高的接合,因此,即使为线膨胀系数不同的材料的情况下,也能够产生大面积的头的方面有利。
这样的头10在不通过压电元件驱动电路,输入规定的喷出信号的状态即压电元件14的下部电极142和上部电极141之间未施加有电压的状态下,在压电体层143不发生变形。因此,在振动板13不发生变形,在墨液室121不发生容积变化。从而,从喷嘴孔111不喷出墨液滴。
另一方面,在通过压电元件驱动电路,输入了规定的喷出信号的状态即压电元件14的下部电极142和上部电极141之间施加了一定电压的状态下,在压电体层143发生变形。由此,振动板13大幅度挠曲,发生墨液室121的容积变化。此时,墨液室121内的压力瞬间变高,从喷嘴孔111喷出墨液滴。
若一次墨液的喷出结束,则压电元件驱动电路停止向下部电极142和上部电极141之间的电压的施加。由此,压电元件14大致恢复为原来的形状,墨液室121的容积增大。还有,此时,从墨盒931向喷嘴孔111的压力(向正方向的压力)作用于墨液。因此,防止空气从喷嘴孔111向墨液室121进入,从墨盒931(贮存室123)向墨液室121供给与墨液喷出量相称的量的墨液。
这样,在头10中,通过经由压电元件驱动电路,向欲印刷的位置的压电元件14依次输入喷出信号,能够印刷任意的(期望的)文字或图形等。
还有,头10中代替压电元件14,具有电热转换元件也可。即,头10可以为利用基于电热转换元件的材料的热膨胀,喷出墨液的结构(所谓的“气泡喷射方式”)(“气泡喷射”是注册商标))。
在所述结构的头10中,在喷嘴板11设置有出于赋予疏液性的目的而形成的被膜114。由此,在从喷嘴孔111喷出墨液滴时,能够可靠地防止在该喷嘴孔111的周边残留墨液滴的情况。其结果,能够使从喷嘴孔111喷出的墨液滴可靠地着落在作为目的的区域。
【实施例】
其次,说明本发明的具体的实施例。
1.接合体的制造
(实施例1)
首先,作为第一基材,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm的单晶硅基板,作为第二基材,准备纵20mm×横20mm×平均厚度1mm的石英玻璃基板,对硅基板和玻璃基板两者进行基于氧等离子体的基底处理。由此,对硅基板及玻璃基板的整个面实施了亲液化处理。
其次,将具备含有氟代烷基的官能团的硅烷偶合剂(信越硅酮公司制、“KY-130”)成为0.1质量%地溶解于FR辛纳(信越硅酮公司制),配制处理液。还有,利用喷射法,向硅基板及玻璃基板的周缘部宽度3mm的框状区域以外的内侧的区域(接合膜形成区域)供给处理液。
其次,通过在100℃×15分钟的条件下,加热·干燥向硅基板及玻璃基板供给的液态材料,向硅基板及玻璃基板的接合膜非形成区域赋予疏液性。由此,在接合膜非形成区域设定疏液性区域。
其次,作为硅酮材料,准备含有具有聚二甲基硅氧烷骨架的物质,作为溶媒含有甲苯及异丁醇的液态材料(信越化学工业公司制、“KR-251”:粘度(25℃)18.0mPa·s)。还有,利用辊涂法,向硅基板及玻璃基板上供给液态材料。此时,向硅基板及玻璃基板上供给的液态材料在接合膜非形成区域被排斥而不附着,有选择地附着于两个基材的周缘部的框状区域(接合膜形成区域)。
其次,将向硅基板及玻璃基板的接合膜形成区域供给的液态材料在常温(25℃)下干燥24小时。由此,液态材料固化,得到接合膜。
其次,在以下所示的条件下,向得到的接合膜照射紫外线。
<紫外线照射条件>
·气氛气体的组成:大气(空气)
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间:5分钟
其次,照射紫外线后经过1分钟后,使接合膜之间接触地重叠两个基材,得到接合体。
其次,以3MPa对得到的接合体加压的同时,在80℃下加热,维持15分钟。由此,提高接合体的接合强度。
(实施例2)
将对接合体加压的同时加热时的加热温度从80℃变更为25℃,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(实施例3~13)
将第一基材的构成材料及第二基材的构成材料分别变更为表1所示的材料,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(实施例14)
利用将C2F6气体作为处理气体而使用的等离子体处理,进行向硅基板及玻璃基板的接合膜非形成区域的疏液性的赋予,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(实施例15)
通过将C2F6气体作为原料气体成膜等离子体聚合膜,进行向硅基板及玻璃基板的接合膜非形成区域的疏液性的赋予,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(实施例16)
在玻璃基板不形成接合膜,仅在硅基板形成接合膜,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(实施例17)
首先,与所述实施例1相同地,在硅基板的周缘部的宽度3mm的框状区域形成接合膜。另一方面,与所述实施例14相同地,在玻璃基板的周缘部的宽度3mm的框状区域形成接合膜。
其次,使接合膜之间接触地重叠单晶硅基板和玻璃基板。由此,得到临时接合体。
还有,在以下所示的条件下,向临时接合体照射紫外线。
·气氛气体的组成:氮气
·气氛气体的温度:20℃
·气氛气体的压力:大气压(100kPa)
·紫外线的波长:172nm
·紫外线的照射时间:5分钟
由此,接合各基板,得到接合体。
接着,以3MPa对得到的接合体加压的同时,在80℃下加热,维持15分钟。由此,提高接合体的接合强度。
(比较例1~3)
将第一基材的构成材料及第二基材的构成材料分别作为表1所示的材料,用环氧系粘接剂粘接各基材之间的周缘部的宽度3mm的框状的区域,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(比较例4~6)
将第一基材的构成材料及第二基材的构成材料分别作为表1所示的材料,用Ag糊剂粘接各基材之间的周缘部的宽度3mm的框状的区域,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。
(参考例1~3)
将第一基材的构成材料及第二基材的构成材料分别作为表1所示的材料,在向各接合膜照射紫外线时,向各接合膜的各自整个面照射,除此之外,与所述实施例1相同地,得到接合体。由此得到的接合体中第一基材和第二基材以整个面接合。
2.接合体的评价
2.1加热温度(割裂强度)的评价
关于各实施例、各比较例及各参考例中得到的接合体,分别测定接合强度。
接合强度的测定是通过剥离各基材时,测定剥离临前的强度(负荷)而进行。还有,按以下的基准,评价接合强度。
其结果,在各实施例中得到的接合体的接合强度均比在各参考例中得到的接合体的接合强度小。因此,明确的是,通过将接合的区域选择为接合面的一部分,或作为全部,即改变接合部的面积,能够调节接合强度(负荷的大小)。
另外,在各实施例中得到的接合体的接合强度均比在各实施例中得到的接合体的接合强度大。
2.2尺寸精度的评价
关于各实施例、各比较例及各参考例中得到的接合体,分别测定厚度方向的尺寸精度。
尺寸精度的测定是通过测定正方形的接合体的各角部的厚度,算出四部位的厚度的最大值和最小值之差而进行。还有,按照以下的基准,评价所述差。
<尺寸精度的评价基准>
○:小于10μm
×:10μm以上
2.3耐药品性的评价
在以下的条件下,将在各实施例、各比较例及各参考例中得到的接合体浸渍于维持为80℃的喷墨打印机用墨液(爱普生公司制、“HQ4”)3周。然后,剥离各基材,确认墨液是否浸入接合界面。还有,按照以下的基准,评价其结果。
<耐药品性的评价基准>
◎:完全没有浸入
○:略浸入角部
△:沿缘部浸入
×:浸入内侧
2.4形状变化的评价
关于在各实施例、各比较例及各参考例中得到的接合体,测定各自的接合体的接合前后的形状变化。
具体来说,在接合前后测定接合体的翘起量,按照以下的基准,进行评价。
<翘起量的评价基准>
◎:在接合前后,翘起量几乎没有变化
○:在接合前后,翘起量略微变化
△:在接合前后,翘起量略大幅度变化
×:在接合前后,翘起量大幅度变化。
以上,将2.2~2.4的各评价基准示出在表1中。
【表1】
从表1明确可知,在各实施例中得到的接合体在尺寸精度、耐药品性、翘起量的变化的任意项目中均显示优异的特性。
另外,在各实施例中得到的接合体与在各参考例中得到的接合体相比,翘起量的变化小。
另一方面,在各比较例中得到的接合体的耐药品性不充分。另外确认到尺寸精度也低。
Claims (21)
1.一种接合方法,其特征在于,包括:
第一工序,其中,准备基材和经由接合膜与所述基材接合的粘附体;
第二工序,其中,通过对所述基材上的应形成所述接合膜的接合膜形成区域以外的区域的至少一部分赋予相对于含有硅酮材料的液态材料的疏液性,设定疏液性区域;
第三工序,其中,通过向所述基材上供给所述含有硅酮材料的液态材料,利用所述液态材料被所述疏液性区域排斥的性质,在所述接合膜形成区域有选择地形成液态被膜;
第四工序,其中,干燥所述液态被膜,在所述接合膜形成区域得到所述接合膜;
第五工序,其中,通过对所述接合膜赋予能量来使所述接合膜的表面附近显示粘接性,并利用该粘接性,使所述接合膜和所述粘附体在所述接合膜形成区域部分地接合,从而得到接合体。
2.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述硅酮材料的主骨架由聚二甲基硅氧烷构成。
3.根据权利要求1或2所述的接合方法,其中,
所述硅酮材料具有硅烷醇基。
4.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述疏液性区域被设定为围绕所述接合膜形成区域。
5.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述疏液性区域是通过如下方法设定的,即通过向所述基材上导入相对于所述液态材料显示疏液性的疏液性官能团的方法,或者形成相对于所述液态材料显示疏液性的疏液性被膜的方法。
6.根据权利要求5所述的接合方法,其中,
所述疏液性官能团为氟代烷基。
7.根据权利要求5所述的接合方法,其中,
所述疏液性被膜为自组织化膜或等离子体聚合膜。
8.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
在所述第三工序中,在所述液态材料的供给之前,实施对在所述接合膜形成区域赋予相对于所述液态材料的亲液性的亲液化处理。
9.根据权利要求8所述的接合方法,其中,
所述亲液化处理是利用向所述接合膜形成区域导入羟基的方法来进行的。
10.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
在所述第五工序中,通过使所述接合膜和所述粘附体接触后,向所述接合膜赋予所述能量而接合所述接合膜和所述粘附体。
11.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述第五工序中的所述能量的赋予是利用向所述接合膜照射能量线的方法、加热所述接合膜的方法及向所述接合膜赋予压缩力的方法中的至少一种方法来进行的。
12.根据权利要求11所述的接合方法,其中,
所述能量线为波长126~300nm的紫外线。
13.根据权利要求11所述的接合方法,其中,
所述加热的温度为25~100℃。
14.根据权利要求11所述的接合方法,其中,
所述压缩力为0.2~10MPa。
15.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述第五工序中的所述能量的赋予是在大气气氛中进行的。
16.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述接合膜的平均厚度为100nm~100μm。
17.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
至少所述基材的与所述接合膜接触的部分以硅材料、金属材料或玻璃材料为主材料而构成。
18.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
所述粘附体具有与所述接合膜相同的接合膜,
在所述第五工序中,以使所述接合膜与所述粘附体的接合膜之间密接的方式接合所述基材和所述粘附体。
19.根据权利要求1所述的接合方法,其中,
在所述第五工序后,还包括对所述接合体进行提高所述基材与所述粘附体的接合强度的处理的工序。
20.根据权利要求19所述的接合方法,其中,
提高所述接合强度的处理是利用向所述接合膜照射能量线的方法及加热所述接合膜的方法中的至少一种方法来进行的。
21.一种接合体,其特征在于,
其是所述基材和所述粘附体利用权利要求1~20中任一项所述的接合方法来接合而成的。
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