JP2007063055A - ガラス接合構造、ガラス接合構造を有する物品、およびガラス接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アルカリ接合により、ガラスと、ガラスを含む他素材との接合を行う。
【解決手段】 一方の石英ガラス２０ａに、マイクロチップで使用する微細な流路３０を形成する。他方の石英ガラス１０ａを５重量％のアルカリ溶液に５分間浸す。その後、この石英ガラス１０ａを、流路３０が形成された石英ガラス２０ａに貼り合わせる。貼り合わせた状態で、所定時間、所定温度、所定圧力で維持し、接合を完成させる。かかる方法で、ガラスと、ガラス以外の素材との接合も容易に行える。
【選択図】 図１

Description

本発明はガラスの接合技術に関し、特に、ガラスと、ガラスを含む他素材との接合を、接着剤を用いることなく低温で直接行うのに適用して有効な技術である。

従来、マイクロチップ等では、ガラス基板に微細な流路を形成して、その上をガラス基板で覆うことが必要とされ、ガラス基板の各種の接合技術が開発、提案されてきた。

特許文献１には、石英ガラスの接合方法として接着剤を使用する方法が開示されている。特許文献２には、ガラス基板を重ね合わせた状態で加熱徐冷すると気泡残りが発生するため、かかる気泡残りを発生させないようにガラス基板の接合面に流体を流す流路とは別のダミー溝を大気中に連結して、加熱により両ガラス基板を貼り合わせる技術が開示されている。

特許文献３には、ガラス基板には吸収されず、シリコン基板には吸収される波長領域の光を、ガラス基板とシリコン基板との界面に照射することで、両者を短時間に接合する技術が開示されている。特許文献４には、低真空度の減圧状況下、ガラス基板の軟化点以下の加熱温度で加圧してガラス基板を密着接合する技術が開示されている。

一方、非特許文献１では、フッ化水素酸を用いた場合と、水酸化カリウムを用いた場合とでのシリコン等との結合性について考察がなされている。かかる考察では、ガラスのアルカリ接合に関しての否定的な見解と解される４０重量％の水酸化カリウムを用いた場合の結合性の脆弱化が指摘されている。
特開２００５−２２９３５号公報 特開２００４−２５６３８０号公報 特開２００４−２３５４６５号公報 特開２００４−２１０５９２号公報 H.Nakanishi, T.Nishimoto, R.Nakamura, A.Totsumoto, T.Yoshida, and S.Shoji, Sensors and Actuators A, 79,2000,237-244

従来、ガラス接合に関しては、前掲の如く多種の方法が提案されている。しかし、実際に製造分野で使用するためには、接合方法として技術的に安定していることが求められる。そこで、低温におけるガラス接合の技術においては世界的な常識となっているフッ化水素酸を用いた接合技術を、現場では採用せざるを得ないのが現状である。

かかる中、ガラス接合におけるアルカリ接合に関しては、前掲の非特許文献１にも記載の如く、否定的な見解を以て対応されているのが現状である。

しかし、アルカリ接合は、技術的には簡便で、且つフッ化水素酸を用いる場合に比べて作業の安全性が格段に高い等、種々の点でメリットを有している。特に、作業の安全性は、かかる化学薬品を用いる場合には、最優先しなければならない事項である。

そこで、本発明者は、ガラス接合におけるアルカリ接合技術を再度見直して、かかる接合技術を実際に使用できるようにできないかと考えた。

また、マイクロ流体操作のために電気泳動や電気浸透流等を用いたマイクロチップが数多く研究されているが、そのためには電極を部材基板上に形成する必要がある。しかしながら、ガラス基板においては前掲の非特許文献１のような超高温で接合を行うために、電極が変成してしまう場合が多く、部材をプラスチックなどにして低温で接合するのが主であった。

マイクロチップに用いられる部材として、石英ガラスは、高純度、耐熱性、耐蝕性、光透過性に優れた特性を有しているが、ガラスのエッチングにはフッ酸などの非常に危険な薬品を用いたり、一枚ごとに流路形成を行う必要がある、大量に生産を行うには非常に高コストであるという欠点も有している。一方、プラスチックや金属においても低コスト・量産性には優れているが、耐熱性、耐蝕性、光透過性が極めて低いという欠点がある。

そこで、本出願の発明は、ガラス部材の優位特性とプラスチック部材や金属部材などの優位特性を併せ持つマイクロチップを作製するために、石英をはじめとするガラス材料同士またはプラスチック素材や金属素材などの異種材料との接合が１００℃以下の低温でかつ簡単な工程でなし得る部材接合法を提供することを課題としている。

本発明の目的は、アルカリ接合により、ガラスと、ガラスを含む他素材との接合を行うことにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

ガラス接合におけるアルカリ接合を見直すうち、アルカリ濃度等の接合条件をこれまでは知られていなかった範囲に絞り込むことで、これまでの見解とは異なり、アルカリ接合でも良好なガラス接合が行えることが分かった。

さらに、かかるアルカリ接合技術は、ガラス同士の接合以外にも、金属、プラスチック等の他素材にガラスを良好に接合させ得る事実をも見出した。

本発明は、かかる点を踏まえてなされたものである。すなわち、本発明は、ガラスの接合側を、アルカリ接合により、他素材に直接接合することを特徴とするガラス接合構造である。かかるガラス接合構造において、前記他素材とは、同種または異種のガラスであることを特徴とする。前記他素材とは、金属であることを特徴とする。前記他素材とは、プラスチックであることを特徴とする。前記他素材とは、ガラス以外のセラミックスであることを特徴とする。前記他素材とは、抄紙品であることを特徴とする。かかるガラス接合構造において、ガラス接合部は、透明であることを特徴とする。ガラスの接合側を、アルカリ接合により、非ガラス素材に直接接合することを特徴とする。

かかるガラス接合構造有する物品において、前記ガラス接合構造は、複層に形成されていることを特徴とする。また、かかるガラス接合構造を有する物品において、前記ガラス接合構造を有する物品は、マイクロチップに形成されていることを特徴とする。また、ガラス接合構造を有する物品において、前記ガラス接合構造は、前記ガラス接合構造に覆われた流路が、光学的分析が可能な範囲で透明であることを特徴とする。

本発明は、ガラスの接合側をアルカリで溶かすアルカリ溶解工程と、ガラスを含む他素材に、前記アルカリで溶かした状態のガラスの接合側を貼り合わせる工程とを有することを特徴とするガラス接合方法である。かかるガラス接合方法において、前記アルカリとは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、または有機アルカリ溶液であることを特徴とする。かかるガラス接合方法において、前記アルカリの濃度は、５重量％以上、１５重量％以下であることを特徴とする。かかるガラス接合方法において、前記貼り合わせる工程は、６０℃以上、７５℃以下で行うことを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明により、ガラス同士は勿論、ガラスとガラス以外の素材との接合を行うことができる。

本発明では、フッ化水素酸を使用せずにアルカリを使用するので、フッ化水素酸を使用した場合に比べて作業の安全性が格段に向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本発明は、ガラスと、ガラスを含めた他素材とのアルカリ接合による接合技術である。ガラスとガラス、ガラスと金属、ガラスとプラスチック、ガラスとガラス以外のセラミックス、ガラスと抄紙品等との接合が行える。特に、ガラスと非ガラス素材との接合が簡単に行える技術として有用である。

接合に際して使用するアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物または水酸化テトラメチルアンモニウム等の有機アルカリ溶液を挙げることができる。これらは、一般に強アルカリと呼ばれる部類に属するものである。使用し得るアルカリ溶液としては、水溶液以外にも、例えば、アルカリのアルコール溶液等でも構わない。

かかるアルカリの使用は、接合しようとするガラスを溶かすのに使用される。かかるアルカリ溶解の方法としては、例えば、所定濃度のアルカリの水溶液等のアルカリ溶液にガラスの接合側を浸けることにより、ガラスの接合部を溶かして、接着可能な状態にすればよい。

あるいは、アルカリ溶液を、ガラスと、ガラスを含めた他素材とを貼り合わせ状態で保持し、その界面に供給するようにして、ガラスの接合側を接着可能な状態に溶かす方法でも構わない。要は、アルカリにより、ガラスの接合部側を、溶解すればよい。

このようにアルカリで溶かした状態で、ガラスの接合部側を、相手部材に貼り合わせる。貼り合わせた状態を、所定時間、所定温度、所定圧力で維持することにより、ガラス接合を完成させることができる。

ガラス接合を完成させるために要するアルカリ濃度、時間、圧力、温度は、互いに関連しているものと思われ、例えば、薄い濃度でも高圧力をかければ、高濃度で低圧力のガラス接合に匹敵する程になる。但し、現段階では、アルカリ濃度と圧力との関係は、詳細には分かっていない。かかる点については、今後の研究を待つしかないが、傾向として上記現象が観察されている。

アルカリ溶液の濃度としては、本発明者が検討した現状では、５重量％以上、１５重量％以下が好ましい。５重量％未満では、アルカリ濃度が薄過ぎで、ガラスの接合側を溶かすのに時間がかかり、且つ、接合が不十分となる場合がある。接合が確実に行える実用的範囲としては、下限が５重量％以上の範囲であることが特に好ましい。

アルカリ濃度が１５重量％より高いと、ガラスによっては接合部分が白濁する場合が見られる。さらに、アルカリ溶液に浸した接合部側が過溶解となり、接着し得る状態ではなくなる場合も見られる。そこで、接合部分の透明性を確保しつつ接合が確実に行える実用的範囲としては、上限が１５重量％以下であることが好ましい。

また、接合に要する温度は、低温で行うことができる。例えば、６０℃以上、７５℃以下の範囲で十分に接合が行えることが確認された。これまでのように、ガラスの徐冷点近い数百度にも達する高温環境は必要でない。さらに、貼り合わせ状態を維持するに際して、かける圧力は、最大でも０．６ＭＰａ程度で十分である。圧力をかけないで、接合を完成させることもできた。

かかるアルカリ接合に関して、ガラスと、ガラスを含めた他素材について、その詳細を説明する。以下の説明では、主にマイクロチップで使用する微細な流路を設けた構成を例に挙げて説明する。しかし、本発明のアルカリ接合は、マイクロチップ製品に限定する必要はなく、その他の製品にも適用できるものである。

（実施の形態１）
本実施の形態では、ガラス同士の接合に関して説明する。図１（ａ）はガラスとガラスのアルカリ接合の状況を示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。図２は、ガラスのアルカリ接合の方法における各工程を示す製造フロー図である。

本実施の形態では、例えば、使用するガラス１０、２０には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、透明性の高い石英ガラス１０ａ、２０ａを使用した。両石英ガラス１０ａ、２０ａは平面板状に形成されており、接合面は両者の貼り合わせが行える程度の平坦性が確保されている。かかる石英ガラス２０ａの一方には、例えば、マイクロチップで使用する微細な流路３０が形成されている。かかる流路３０が形成された側の面２１に、他方の石英ガラス１０ａを接合する。

かかる構成の接合構造は、次のような接合方法により形成することができる。すなわち、図２に示すように、ステップＳ１００のアルカリ溶解工程で、ガラスの接合側をアルカリで溶解する。アルカリで溶解することにより、ガラスの接合側が軟らかくなり、接着性を有する状態になる。ステップＳ２００で、ステップＳ１００で接着が可能な程に軟らかくなったガラスのアルカリ溶解側を、接着相手形部材に貼り合わせる。すなわち、仮貼り合わせを行う。

ステップＳ３００で、ステップＳ２００で行った仮貼り合わせの状態を維持する。所定時間、所定温度、所定圧力で、仮貼り合わせの状態が維持する。かかる状態の維持が可能な接合機等を使用しても構わない。かかるステップＳ３００では、一旦アルカリで溶解したガラスが、析出する工程が進行しているものと思われる。ステップＳ４００で、所定時間経過後に、接合が完成される。

より詳細には、すなわち、石英ガラス１０ａを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成した石英ガラス２０ａと貼り合わせる。石英ガラス１０ａ、２０ａを仮に貼り合わせた状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持する。接合は、このように少なくともアルカリ溶液が完全に蒸発することで完成する。

１２時間経過後、純水で２０分間超音波洗浄して接合状態を確認した。さらに、接合状態は、インク溶液に浸すことでも確認した。また、流路３０に圧力をかけて水を流しても液漏れが無いことでも、接合状態を確認した。

かかる接合状態では、石英ガラス２０ａに形成した流路３０部分も含めて、接合部分は透明性が十分に確保されていた。流路３０内の物質の分析を、流路３０に光を照射して検査する紫外・可視域での光吸収の光学的検査に十分な透明性が確保されていた。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、石英ガラス２０ａに形成した流路３０は、石英ガラス２０ａの一方の面２１にのみ形成され、かかる面２１を、他の石英ガラス１０ａで接合した構成を有していた。しかし、本実施の形態で述べる接合構造は、前記実施の形態１とは異なり、複層に形成されている。

すなわち、本実施の形態の構成では、図３（ａ）に示すように、例えば、石英ガラス２０ａの対向する両面２１、２２にマイクロチップで使用する流路３０が形成されている。かかる流路３０が形成された両面２１、２２に、他の石英ガラス１０ａ、１０ｂが接合されている。石英ガラス１０ａ、１０ｂ、２０ａの接合側は、接合が可能な程度に平坦性が確保されている。

２枚の接合に用いる石英ガラス１０ａ、１０ｂを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成した石英ガラス２０ａと貼り合わせる。仮貼り合わせの状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持する。接合完成は、このように少なくとも１２時間保持することで完成する。

１２時間経過後、純水で２０分超音波洗浄して接合状態を確認した。さらに、接合状態は、インク溶液に浸すことでも確認した。また、圧力をかけて流路に水を流しても液漏れが無いことでも、接合状態を確認した。

かかる接合状態では、石英ガラス２０ａに形成した流路３０部分も含めて、接合部分は透明性が十分に確保されていた。流路３０内の物質の分析を、流路３０に光を照射して検査する紫外・可視域での光吸収の光学的検査に十分な透明性が確保されている。

また、かかる複層の接合は、図３（ｂ）に示すように、流路３０を形成した２枚のガラス４０、５０、すなわち石英ガラス４０ａ、５０ａを、間に一枚のガラス６０である石英ガラス６０ａを挟んで形成しても構わない。かかる構成では、間にはさまれる石英ガラス６０ａの対向する両面６１、６２が接着側として機能することとなる。

すなわち、間に挟む石英ガラス６０ａを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成した２枚の石英ガラス４０ａ、５０ａと貼り合わせればよい。このように仮に貼り合わせた状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持すれば接合が完成する。接合状態の確認、および接合部の透明性も、図３（ａ）に示す場合と同様である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、ガラスと金属との接合について説明する。図４に示すように、使用したガラス１０は、石英ガラス１０ａを用いた。金属７０には、例えば、ステンレス（ＳＵＳ−３１６）７０ａを用いた。ステンレス７０ａには、マイクロチップ用の微細な流路３０が、前記実施の形態１で述べたように形成されている。かかるステンレス７０ａの流路３０が形成された側の面７１に、石英ガラス１０ａを接合する。ステンレス７０ａ、石英ガラス１０ａともに、接合か可能な程度に接合する側の平坦性が確保されている。

石英ガラス１０ａを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成したステンレス７０ａと貼り合わせる。仮に貼り合わせた状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持して接合を完成させる。

１２時間経過後、純水で２０分超音波洗浄して接合状態を確認した。さらに、接合状態は、インク溶液に浸すことでも確認した。また、流路３０に圧力をかけて水を流しても液漏れが無いことでも、接合状態を確認した。

かかる接合状態では、ステンレス７０ａに形成した流路３０部分も含めて、接合部分の透明性は十分に確保されていた。流路３０内の物質の分析を、流路３０に光を照射して検査する紫外・可視域での光吸収の光学的検査に十分な程に透明性が確保されていた。

かかる実施の形態では、ステンレ７０ａを金属として取り上げたが、ステンレス７０ａ以外にも、金、白金、アルミニュウム、鉄、チタン、クロム、銅等の金属７０でも接合することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、ガラスとプラスチックとの接合について説明する。図５に示すように、本実施の形態で使用したガラス１０は、石英ガラス１０ａを用いた。プラスチック８０には、例えば、ポリプロピレン８０ａを用いた。ポリプロピレン８０ａには、マイクロチップ用の微細な流路３０が、前記実施の形態１で述べたように形成されている。かかるポリプロピレン８０ａの流路３０が形成された側の面８１に、石英ガラス１０ａを接合する。ポリプロピレン８０ａ、石英ガラス１０ａともに、接合か可能な程度に接合する側の平坦性が確保されている。

石英ガラス１０ａを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成したポリプロピレン８０ａと貼り合わせる。仮に貼り合わせた状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持して接合を完成させる。

１２時間経過後、純水で２０分超音波洗浄して接合状態を確認した。さらに、接合状態は、インク溶液に浸すことでも確認した。また、流路３０に圧力をかけて水を流しても液漏れが無いことでも、接合状態を確認した。

かかる接合状態では、ポリプロピレン８０ａに形成した流路３０部分も含めて、接合部分の透明性は十分に確保されていた。流路３０内の物質の分析を、流路３０に光を照射して検査する紫外・可視域での光吸収の光学的検査に十分な程に透明性が確保されていた。

かかる実施の形態では、プラスチック８０としてポリプロピレン８０ａを例として取り上げたが、ポリプロピレン８０ａ以外にも、ＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、ポリイミド、ポリスチレン、アクリル等のプラスチック８０でも接合することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、ガラスと、ガラス以外のセラミックスとの接合について説明する。図６に示すように、本実施の形態で使用したガラス１０は、石英ガラス１０ａを用いた。セラミックス９０については、例えば、酸化クロムセラミックス９０ａを使用した。酸化クロムセラミックス９０ａには、マイクロチップ用の微細な流路３０が、前記実施の形態１で述べたように形成されている。かかる酸化クロムセラミックス９０ａの流路が形成された側の面９１に、石英ガラス１０ａを接合する。酸化クロムセラミックス９０ａ、石英ガラス１０ａともに、接合か可能な程度に接合する側の平坦性が確保されている。

石英ガラス１０ａを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、水酸化カリウム溶液内で、流路３０を形成した酸化クロムセラミックス９０ａと貼り合わせる。仮に貼り合わせた状態で、水酸化カリウム溶液から貼り合わせた状態のものを上げ、接合状態を維持したまま、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持して、接合を完成させる。

１２時間経過後、純水で２０分超音波洗浄して接合状態を確認した。さらに、接合状態は、インク溶液に浸すことでも確認した。また、流路３０に圧力をかけて水を流しても液漏れが無いことでも、接合状態を確認した。

かかる接合状態では、酸化クロムセラミックス９０ａに形成した流路３０部分も含めて、接合部分の透明性は十分に確保されていた。流路３０内の物質の分析を、流路３０に光を照射して検査する紫外・可視域での光吸収等の光学的検査に十分な程に透明性が確保されていた。

かかる実施の形態では、セラミックス９０として酸化クロムセラミックス９０ａを例として取り上げたが、酸化クロムセラミックス９０ａ以外にも、チタニア、ジルコニア等のセラミックス９０でも接合することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、ガラスと、抄紙品との接合について説明する。図７に示すように、本実施の形態で使用したガラス１０には、ソーダガラス１０ｃを用いた。抄紙品１００には、例えば、和紙１００ａを使用した。この和紙１００ａに、ソーダガラス１０ｃを接合する。ソーダガラス１０ｃは、接合か可能な程度に平坦性が確保されている。

ソーダガラス１０ｃを、水酸化カリウムの５重量％溶液に５分間浸す。５分経過後、アルカリで溶けたガラスの接合側を、和紙１００ａと貼り合わせる。仮に貼り合わせた状態で、そのまま接合状態を維持し、６５℃、０．６ＭＰａの条件で、１２時間保持して接合を完成させる。

１２時間経過後、接合状態は、抄紙品を引っ張って破り、顕微鏡で繊維の吸着を見ることで確認した。かかる接合状態では、接合部分の透明性は十分に確保されていた。

かかる実施の形態では、抄紙品１００として和紙１００ａを例として取り上げたが、和紙１００ａ以外にも、洋紙も抄紙品１００として接合することができる。また、かかる抄紙品１００としては、和紙、洋紙以外にも、紙状に漉いた製品でも構わない。

（実施の形態７）
本実施の形態では、前記実施の形態とは異なり、アルカリ接合に使用するアルカリ溶液中に、シリカを予め溶かしておくものである。例えば１０重量％の水酸化カリウム溶液に、粒径５〜１５μｍの粉末シリカを投入し、２４時間程度放置し、飽和状態となるまで溶解させる。この後、溶解しきれなかった粉末シリカをろ過し除去、あるいは上澄みのみを使用する方法もある。

かかる構成を採用することで、接合面の平坦度が十分得られない場合でも、溶解しているシリカ成分が接着剤としての役目を果たし、十分な接合ができる。前記実施の形態の１〜６のいずれの場合にも、適用することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。また、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることもいうまでもない。

前記実施の形態では、ガラスの接合部分の透明性が、例えば、流路内の物質の光照射による分析が可能な程度に確保されている場合についてのみ説明したが、かかる分析等の必要性がない場合には、ガラス接合部の透明性は確保されていなくても構わない。例えば、白濁していても構わない。

前記実施の形態では、ガラスと、ガラスと貼り合わせる側とのいずれかに、マイクロチップで使用する微細流路が形成されたマイクロチップ製品としての適用の場合を示したが、本発明におけるガラス接合は、マイクロチップ製品に限定する必要はなく、例えば、
ガラス製多層回路基板、ガラス工芸品、表示装置等でも使用することができる。

また、前記実施の形態では、アルカリ接合する双方の形状を平板状のものを例に挙げて説明したが、接合する双方、あるいは一方の形状は、平板状の形状以外のものでも構わない。すなわち、本発明のアルカリ接合では平板状のものが接合し易いが、しかし、接合する形状はかかる平板状の形状に限定する必要はない。

本発明のアルカリ接合では、使用するガラスには、色付きガラスも使用することができる。例えば、金属のコバルト入りのガラスも接着することができる。

上記実施の形態では、石英ガラス同士を接合した場合を示したが、このように同種のガラス同士を接合するように、ソーダガラスと石英ガラス等のように異種のガラス同士もこのアルカリ接合により接合することができる。

また、ガラスを薄く形成して、ガラス両面をアルカリ溶解して、そのガラス両面にガラス以外の他素材を接合することで、ガラスを接着剤の代わりに使用することもできる。

本発明は、ガラスと、ガラスを含めた他素材との接合分野で利用することができる。

（ａ）は本発明の一実施の形態のガラス−ガラスの接合状況を示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。 ガラス接合の各工程を示したフロー図である。 （ａ）、（ｂ）はカラス接合が複層に構成された場合を示す変形例である。 ガラス−金属の接合状況を示す断面図である。 ガラス−プラスチックの接合状況を示す断面図である。 ガラス−ガラス以外のセラミックスの接合状況を示す断面図である。 ガラス−抄紙品の接合状況を示す断面図である。

符号の説明

１０ ガラス
１０ａ 石英ガラス
１０ｂ 石英ガラス
１０ｃ ソーダガラス
２０ ガラス
２０ａ 石英ガラス
２１ 面
２２ 面
３０ 流路
４０ ガラス
４０ａ 石英ガラス
５０ ガラス
５０ａ 石英ガラス
６０ ガラス
６０ａ 石英ガラス
６１ 面
６２ 面
７０ 金属
７０ａ ステンレス
７１ 面
８０ プラスチック
８０ａ ポリプロピレン
８１ 面
９０ セラミックス
９０ａ 酸化クロムセラミックス
９１ 面
１００ 抄紙品
１００ａ 和紙

Claims (17)

1. ガラスの接合側を、アルカリ接合により、他素材に直接接合することを特徴とするガラス接合構造。
2. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   前記他素材とは、同種または異種のガラスであることを特徴とするガラス接合構造。
3. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   前記他素材とは、金属であることを特徴とするガラス接合構造。
4. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   前記他素材とは、プラスチックであることを特徴とするガラス接合構造。
5. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   前記他素材とは、ガラス以外のセラミックスであることを特徴とするガラス接合構造。
6. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   前記他素材とは、抄紙品であることを特徴とするガラス接合構造。
7. 請求項１記載のガラス接合構造において、
   ガラス接合部は、透明であることを特徴とするガラス接合構造。
8. ガラスの接合側を、アルカリ接合により、非ガラス素材に直接接合することを特徴とするガラス接合構造。
9. ガラスの接合側を、アルカリ接合により、ガラスを含む他素材に直接接合するガラス接合構造を有することを特徴とするガラス接合構造を有する物品。
10. 請求項９記載のガラス接合構造を有する物品において、
    前記ガラス接合構造は、複層に形成されていることを特徴とするガラス接合構造を有する物品。
11. 請求項９記載のガラス接合構造を有する物品において、
    前記ガラス接合構造を有する物品は、マイクロチップに形成されていることを特徴とするガラス接合構造を有する物品。
12. 請求項９記載のガラス接合構造を有する物品において、
    前記ガラス接合構造は、前記ガラス接合構造に覆われた流路が、光学的分析が可能な範囲で透明であることを特徴とするガラス接合構造を有する物品。
13. ガラスの接合側をアルカリで溶かすアルカリ溶解工程と、
    ガラスを含む他素材に、前記アルカリで溶かした状態のガラスの接合側を貼り合わせる工程とを有することを特徴とするガラス接合方法。
14. 請求項１３記載のガラス接合方法において、
    前記アルカリには、予めシリカを溶かしてあることを特徴とするガラス接合方法。
15. 請求項１３または１４記載のガラス接合方法において、
    前記アルカリとは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、または有機性アルカリ溶液であることを特徴とするガラス接合方法。
16. 請求項１３または１４記載のガラス接合方法において、
    前記アルカリの濃度は、５重量％以上、１５重量％以下であることを特徴とするガラス接合方法。
17. 請求項１３または１４記載のガラス接合方法において、
    前記貼り合わせる工程は、６０℃以上、７５℃以下で行うことを特徴とするガラス接合方法。

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