JP2007099970A - Method for modifying surface of base polymer material and the base polymer material the surface of which is modified by using the method - Google Patents

Method for modifying surface of base polymer material and the base polymer material the surface of which is modified by using the method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for finely modifying a surface in higher precision by selectively (partially) modifying a part of the surface of a base polymer material. <P>SOLUTION: The method for modifying the surface of the base polymer material is to use a super critical fluid and modify a predetermined area of the surface of the base polymer material by forming a masking layer having an open port with a predetermined pattern on the base polymer material, bringing the super critical fluid containing a dissolved material to contact with the surface of the masking layer of the base polymer material and bringing the material to penetrate into the base polymer material through the open port of the masking layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリマー基材の表面改質方法及びその方法を用いて表面改質されたポリマー基材に関し、さらに詳細には、超臨界流体を用いたポリマー基材の表面改質方法及びその方法を用いて表面改質されたポリマー基材に関する。   The present invention relates to a polymer substrate surface modification method and a polymer substrate surface-modified using the method, and more particularly, to a polymer substrate surface modification method and method using a supercritical fluid. Relates to a polymer substrate surface-modified using

近年、気体のような浸透性を有すると同時に液体のような溶媒としての機能を備える超臨界流体をポリマー基材の成形加工に用いたプロセスが種々提案されている。例えば、超臨界流体は熱可塑性樹脂に浸透することによって可塑剤として作用し、ポリマーの粘性を低下させることができるので、この超臨界流体の作用を活用して、射出成形時におけるポリマーの流動性や転写性を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   In recent years, various processes have been proposed in which a supercritical fluid that has permeability as a gas and at the same time functions as a solvent such as a liquid is used for molding a polymer substrate. For example, the supercritical fluid acts as a plasticizer by penetrating into the thermoplastic resin and can reduce the viscosity of the polymer. Therefore, the fluidity of the polymer at the time of injection molding is utilized by utilizing the action of this supercritical fluid. And a method for improving transferability has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、超臨界流体の溶媒としての機能を活かして、ポリマー基材の表面の濡れ性を向上させる等の高機能化のための方法も種々提案されている(例えば、特許文献2及び3を参照)。特許文献2には、ポリアルキルグリコールを超臨界流体に溶解させて繊維に接触させることによって、繊維表面を親水化することが開示されている。特許文献3には、超臨界状態、即ち、高圧下で、機能性材料である溶質が予め溶解した超臨界流体とポリマー基材とを接触させて染色を行うポリマー基材表面の高機能化のためのバッチプロセスが開示されている。   In addition, various methods for enhancing the function such as improving the wettability of the surface of the polymer substrate by utilizing the function of the supercritical fluid as a solvent have been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). ). Patent Document 2 discloses that a fiber surface is hydrophilized by dissolving a polyalkyl glycol in a supercritical fluid and bringing the polyalkyl glycol into contact with the fiber. Patent Document 3 discloses a highly functional surface of a polymer substrate that performs dyeing by contacting a supercritical fluid in which a solute as a functional material is dissolved in advance in a supercritical state, that is, under a high pressure, and the polymer substrate. A batch process for disclosing is disclosed.

また、従来、所望の形状の孔が形成されたマスクを基体上に設け、マスクの上から基体上に付着させる物質(金属錯体)を溶解させた超臨界流体を噴射し、基体表面に付着物質の100μm以下のパターンを形成する方法も提案されている(例えば、特許文献4を参照)。   Conventionally, a mask having a hole having a desired shape is provided on the substrate, and a supercritical fluid in which a substance (metal complex) to be deposited on the substrate is dissolved is sprayed from above the mask, and the deposited substance is applied to the substrate surface. A method of forming a pattern of 100 μm or less is also proposed (see, for example, Patent Document 4).

特開平10−128783号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-128783 特開2001−226874号公報JP 2001-226874 A 特開2002−129464号公報JP 2002-129464 A 特開2002−313750号公報JP 2002-313750 A

上記特許文献1〜3には、超臨界流体を溶媒として用いたポリマー基材の表面改質方法であり、ポリマー基材の表面全体を改質する技術が開示されている。しかしながら、上記特許文献1〜3に開示された技術でポリマー基材表面の一部を選択的に且つ微細に改質することは困難である。   The above Patent Documents 1 to 3 disclose a method for modifying the surface of a polymer substrate using a supercritical fluid as a solvent, and discloses a technique for modifying the entire surface of the polymer substrate. However, it is difficult to selectively and finely modify a part of the polymer substrate surface by the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above.

一方、引用文献4では超臨界流体を用いて、基体表面の選択された領域に部分的に物質を付着させる方法が開示されているが、この方法では、マスクを基体とは別個に作製するプロセスが必要であり、コストが高くなるという問題がある。また、引用文献4に開示されている方法では、基体上にマスクを配置するだけであるので、該マスクと基体との間に隙間が生じ、その隙間に超臨界流体が入り込み、マスクに設けられた孔の形状どおりに、該物質を基体に付着させて所望のパターンを形成することが困難となる恐れがある。   On the other hand, Reference 4 discloses a method in which a substance is partially attached to a selected region of a substrate surface using a supercritical fluid. In this method, a process for manufacturing a mask separately from a substrate is disclosed. There is a problem that the cost is high. Further, in the method disclosed in the cited document 4, only a mask is arranged on the base, so that a gap is formed between the mask and the base, and a supercritical fluid enters the gap and is provided on the mask. In accordance with the shape of the holes, it may be difficult to form the desired pattern by attaching the substance to the substrate.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ポリマー基材の表面の一部を選択的に(部分的に)表面改質する方法であって、より高精度に且つ微細に表面改質する方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is a method for selectively (partially) surface-modifying a part of the surface of a polymer substrate. The object is to provide a method for surface modification with high accuracy and fineness.

本発明の第1の態様に従えば、超臨界流体を用いたポリマー基材の表面改質方法であって、上記ポリマー基材上に接して所定パターンの開口部を有するマスク層を形成することと、物質を含有した超臨界流体を上記ポリマー基材の上記マスク層側の表面に接触させて、上記物質を上記マスク層の開口部を介して上記ポリマー基材に浸透させることとを含む表面改質方法が提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for modifying a surface of a polymer substrate using a supercritical fluid, wherein a mask layer having an opening with a predetermined pattern is formed on the polymer substrate. And a surface including contacting a supercritical fluid containing a substance with the surface of the polymer base on the mask layer side so that the substance penetrates the polymer base through the opening of the mask layer. A reforming method is provided.

本件出願人は先に、予め有機物質をポリマー基材の表面に塗布しておき、そのポリマー基材表面に超臨界流体を接触させてポリマー基材表面を改質する技術を提案した(特願2004−129235号)。この出願では、ポリマー基材表面の一部分を選択的に改質する方法として、次のような方法を提案した。まず、ポリマー基材の表面の全面ないし広域に、ポリマー基材に浸透させようとする有機物質を塗布し、次いで、所定の凹凸パターンを有する金型表面をポリマー基材の表面に密着させる。次いで、金型(凹部)とポリマー基材表面との間に画成される空間に超臨界流体を流入し、超臨界流体を流入したポリマー基材表面の領域のみに、塗布された有機物質を選択的に浸透させる。そこで、本発明の別の目的は、上記特願2004−129235号で提案したポリマー基材表面の一部分を選択的に改質する方法のように微細な凹凸パターンが形成された金型を用いることなく、より簡易な方法でポリマー基材表面の一部を選択的(部分的)に改質する方法を提供することである。   The present applicant has previously proposed a technique for modifying a polymer substrate surface by applying an organic substance to the surface of the polymer substrate in advance and bringing the supercritical fluid into contact with the polymer substrate surface (patent application). 2004-129235). In this application, the following method has been proposed as a method for selectively modifying a part of the surface of the polymer substrate. First, an organic substance intended to permeate the polymer substrate is applied to the entire surface or a wide area of the surface of the polymer substrate, and then a mold surface having a predetermined uneven pattern is brought into close contact with the surface of the polymer substrate. Next, the supercritical fluid flows into the space defined between the mold (concave portion) and the polymer substrate surface, and the applied organic substance is applied only to the region of the polymer substrate surface into which the supercritical fluid has flowed. Selectively penetrate. Therefore, another object of the present invention is to use a mold having a fine concavo-convex pattern formed as in the method of selectively modifying a part of the polymer substrate surface proposed in Japanese Patent Application No. 2004-129235. And providing a method for selectively (partially) modifying a part of the surface of the polymer substrate by a simpler method.

本発明の第1の態様に従う表面改質方法の一例を、図3を用いて簡単に説明する。まず、用意したポリマー基材1上に、マスク層3を形成する。この際、図3(a)に示すように、ポリマー基材1上の表面改質すべき領域4以外の領域にマスク層3を形成する。すなわち、ポリマー基材1上の表面改質すべき領域4が開口部となるマスク層3を形成する。次いで、図3(b)に示すように、物質2を含有した超臨界流体(SCF:Supercritical Fluid)5をポリマー基材1のマスク層3側から接触させる。この際、マスク層3の開口部では、ポリマー基材1の表面が露出しているので、超臨界流体に含まれた物質は、超臨界流体とともにマスク層3の開口部に露出したポリマー基材1の表面からその内部に浸透する。その結果、図3(c)に示すように、マスク層3の開口部に露出したポリマー基材1の表面領域4のみに物質2が浸透した状態となる。次いで、マスク層3を除去すると、図3(d)に示すように、ポリマー基材1上の所定の領域4のみに物質2が浸透して表面改質されたポリマー基材10が得られる。   An example of the surface modification method according to the first aspect of the present invention will be briefly described with reference to FIG. First, the mask layer 3 is formed on the prepared polymer substrate 1. At this time, as shown in FIG. 3A, the mask layer 3 is formed in a region other than the region 4 to be surface-modified on the polymer substrate 1. That is, the mask layer 3 in which the region 4 to be surface-modified on the polymer substrate 1 is an opening is formed. Next, as shown in FIG. 3 (b), a supercritical fluid (SCF: Supercritical Fluid) 5 containing the substance 2 is brought into contact from the mask layer 3 side of the polymer substrate 1. At this time, since the surface of the polymer substrate 1 is exposed at the opening of the mask layer 3, the material contained in the supercritical fluid is exposed to the opening of the mask layer 3 together with the supercritical fluid. It penetrates from the surface of 1 into its interior. As a result, as shown in FIG. 3 (c), the substance 2 penetrates only into the surface region 4 of the polymer substrate 1 exposed at the opening of the mask layer 3. Next, when the mask layer 3 is removed, as shown in FIG. 3 (d), the substance 2 penetrates only into a predetermined region 4 on the polymer substrate 1 to obtain a polymer substrate 10 whose surface is modified.

なお、図3の例では、物質2が全てポリマー基材1に浸透した例を示しているが、物質2が全て浸透せずに一部残存していても良い。物質2の浸透量は、物質2を含有した(溶解した)超臨界流体5の温度、圧力、接触時間、物質の含有量(溶解量)等の条件を変化させることにより任意に制御することができ、用途等に応じてこれらの条件を適宜調整して物質2の浸透量を調整することが好ましい。   In addition, although the example of FIG. 3 has shown the example which all the substance 2 osmose | permeated the polymer base material 1, a part of substance 2 may remain | survive without permeating. The permeation amount of the substance 2 can be arbitrarily controlled by changing conditions such as the temperature, pressure, contact time, substance content (dissolution amount) of the supercritical fluid 5 containing (dissolved) the substance 2. It is preferable to adjust the permeation amount of the substance 2 by appropriately adjusting these conditions according to the application.

本発明の第2の態様に従えば、超臨界流体を用いたポリマー基材の表面改質方法であって、上記ポリマー基材上に接して所定パターンの開口部を有するマスク層を形成することと、上記マスク層の少なくとも開口部に物質の層を形成することと、上記物質の層に超臨界流体を接触させて、上記物質を上記マスク層の開口部を介して上記ポリマー基材に浸透させることとを含む表面改質方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided a method for modifying a surface of a polymer substrate using a supercritical fluid, wherein a mask layer having an opening with a predetermined pattern is formed on the polymer substrate. Forming a layer of material at least in the opening of the mask layer; contacting the material layer with a supercritical fluid; and penetrating the material into the polymer substrate through the opening of the mask layer And a surface modification method is provided.

本発明の第2の態様に従う表面改質方法の一例を、図9を用いて簡単に説明する。まず、用意したポリマー基材41上に、マスク層44を形成する。この際、図9(a)に示すように、ポリマー基材41上の表面改質すべき領域42以外の領域にマスク層44を形成する。すなわち、ポリマー基材41上の表面改質すべき領域42が開口部となるマスク層44を形成する。次いで、マスク層44上に物質の層45を形成する。この際、図9(b)に示すように、マスク層44の開口部に露出したポリマー基材41の領域42上だけでなく、マスク層44の開口部以外の領域上にも物質の層45を形成した。なお、本発明はこれに限定されず、少なくともマスク層44の開口部に物質の層45が形成されれば良く、マスク層44の開口部以外の領域上には物質の層45を形成しなくても良い。   An example of the surface modification method according to the second aspect of the present invention will be briefly described with reference to FIG. First, the mask layer 44 is formed on the prepared polymer substrate 41. At this time, as shown in FIG. 9A, a mask layer 44 is formed in a region other than the region 42 to be surface-modified on the polymer base material 41. That is, the mask layer 44 is formed in which the region 42 to be surface-modified on the polymer base material 41 becomes an opening. Next, a layer 45 of material is formed on the mask layer 44. At this time, as shown in FIG. 9B, not only the region 42 of the polymer substrate 41 exposed at the opening of the mask layer 44 but also the region 45 of the material on the region other than the opening of the mask layer 44. Formed. Note that the present invention is not limited to this, and the material layer 45 may be formed at least in the opening of the mask layer 44, and the material layer 45 is not formed on the region other than the opening of the mask layer 44. May be.

次いで、超臨界流体46をポリマー基材41の物質層45側から接触させる(図9(b)の状態)。この際、マスク層44の開口部に露出したポリマー基材41の領域42(ポリマー基材41上の表面改質すべき領域42)上に形成された物質層45の一部が、超臨界流体46とともにポリマー基材41の表面の領域42からその内部に浸透する。その結果、図9(c)に示すように、ポリマー基材41表面の領域42のみに物質43が浸透した状態となる。次いで、ポリマー基材41に浸透していない有機物質を除去する(図9(d)の状態)。最後に、マスク層44を除去すると、図9(e)に示すように、ポリマー基材41上の所定領域42のみに選択的に物質43が浸透し、表面改質されたポリマー基材40が得られる。   Next, the supercritical fluid 46 is brought into contact from the material layer 45 side of the polymer base material 41 (state shown in FIG. 9B). At this time, a part of the material layer 45 formed on the region 42 of the polymer base material 41 exposed in the opening of the mask layer 44 (the region 42 to be surface-modified on the polymer base material 41) is supercritical fluid 46. At the same time, it penetrates from the region 42 on the surface of the polymer substrate 41 into the inside thereof. As a result, as shown in FIG. 9 (c), the substance 43 penetrates only into the region 42 on the surface of the polymer base material 41. Next, the organic substance that has not penetrated into the polymer base material 41 is removed (state shown in FIG. 9D). Finally, when the mask layer 44 is removed, as shown in FIG. 9E, the substance 43 selectively penetrates only into the predetermined region 42 on the polymer substrate 41, and the surface-modified polymer substrate 40 is formed. can get.

本発明の表面改質方法では、ポリマー基材として各種の樹脂を用いることができる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリメチルペンテン、非晶質ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、スチレン系樹脂、ポリメチルペンテン、ポリアセタール、ポリ乳酸等やこれらを複合種混合したもの、これらを主成分とするポリマーアロイやこれらに各種の充填剤を配合したもの等の各種熱可塑性樹脂を用いても良い。   In the surface modification method of the present invention, various resins can be used as the polymer substrate. For example, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamide, polyetherimide, polyamideimide, polyester, polyacetal, polymethylpentene, amorphous polyolefin, polytetrafluoroethylene, liquid crystal polymer, styrenic resin, polymethylpentene, polyacetal, polylactic acid And various thermoplastic resins such as those obtained by mixing these with complex species, polymer alloys containing these as main components, and those obtained by blending these with various fillers.

本発明の表面改質方法では、超臨界流体として種々の物質を用いることが可能であるが、特に、超臨界状態の二酸化炭素(以下、超臨界ニ酸化炭素ともいう)または超臨界状態の窒素を用いることが好ましい。特に、超臨界二酸化炭素は熱可塑性樹脂材料に対する可塑剤として、射出成形や押し出し成形において実績があり最適である。また、超臨界流体として、超臨界状態にある空気、水、ブタン、ペンタン、メタノール等を用いても良い。物質をある程度溶解する流体であれば任意のものを用い得る。また、物質の超臨界流体に対する溶解度を向上させるために、超臨界流体にエントレーナ、即ち、助剤としてアセトンやメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールを混合させても良い。   In the surface modification method of the present invention, various substances can be used as the supercritical fluid, and in particular, supercritical carbon dioxide (hereinafter also referred to as supercritical carbon dioxide) or supercritical nitrogen. Is preferably used. In particular, supercritical carbon dioxide is most suitable as a plasticizer for thermoplastic resin materials since it has a proven record in injection molding and extrusion molding. Further, air, water, butane, pentane, methanol or the like in a supercritical state may be used as the supercritical fluid. Any fluid that dissolves a substance to some extent can be used. In order to improve the solubility of the substance in the supercritical fluid, the supercritical fluid may be mixed with an entrainer, that is, an alcohol such as acetone, methanol, ethanol, or propanol as an auxiliary agent.

また、本発明のポリマーの表面改質方法では、ポリマー基材の表面に超臨界流体を接触させた状態(例えば、図3(b)の状態)で、超臨界流体の圧力を制御して、ポリマー基材表面を適度な圧力の超臨界流体でプレスすることが好ましい。このプレスにより物質をポリマー基材内部により深く浸透させることが可能となる。また、上述のように、超臨界流体はポリマー基材に対して可塑剤として作用し、ポリマー基材の表面を軟化させる。それゆえ、超臨界流体をポリマー基材の表面に接触させる際あるいはその後に、金型などでポリマー基材表面をプレスすると、ポリマー基材の変形を抑制しつつ効率良く物質をポリマー基材内部に浸透させることができるので、より精密なパターンをポリマー表面に形成することが可能である。   In the polymer surface modification method of the present invention, the pressure of the supercritical fluid is controlled while the supercritical fluid is in contact with the surface of the polymer substrate (for example, the state of FIG. 3B). It is preferable to press the surface of the polymer substrate with a supercritical fluid at an appropriate pressure. This pressing allows the material to penetrate deeper into the polymer substrate. Further, as described above, the supercritical fluid acts as a plasticizer on the polymer substrate and softens the surface of the polymer substrate. Therefore, when the supercritical fluid is brought into contact with the surface of the polymer substrate or after that, when the surface of the polymer substrate is pressed with a mold or the like, the material is efficiently introduced into the polymer substrate while suppressing deformation of the polymer substrate. Since it can be infiltrated, it is possible to form a more precise pattern on the polymer surface.

なお、本発明の表面改質方法において、ポリマー基材に接触させる超臨界流体の温度及び圧力等の条件は任意であるが、例えば、超臨界状態になる閾値が温度約31℃、圧力約7MPa以上である超臨界二酸化炭素を用いた場合、超臨界二酸化炭素の温度は35〜150℃の範囲、圧力は10〜25MPaの範囲が望ましい。温度や圧力が上記範囲外であると、有機物質の超臨界流体に対する溶解性やポリマー基材への浸透性が不十分となる。   In the surface modification method of the present invention, the conditions such as the temperature and pressure of the supercritical fluid to be brought into contact with the polymer substrate are arbitrary. For example, the threshold value for reaching the supercritical state is a temperature of about 31 ° C. and a pressure of about 7 MPa. When supercritical carbon dioxide as described above is used, the temperature of supercritical carbon dioxide is preferably in the range of 35 to 150 ° C., and the pressure is preferably in the range of 10 to 25 MPa. If the temperature or pressure is outside the above ranges, the solubility of the organic substance in the supercritical fluid and the permeability to the polymer substrate will be insufficient.

上述のように、本発明の表面改質方法では、物質をポリマー基材上に所定のパターンで選択的に浸透させる際に、超臨界流体とともに物質を浸透させる。それゆえ、物質としては、超臨界流体に対して溶解しやすい物質を用いることが好ましい。なお、本発明で、「物質」と称しているポリマー基材の表面に浸透させる物質としては、種々の有機材料(有機物質)はもちろん、有機化合物で修飾された無機材料を用いることもでき、超臨界流体にある程度溶解するものであれば、任意のものを用いることができる。物質は目的・用途に応じて種々の材料を用いることができる。例えば、有機物質のベースとなる無機材料としては、例えば、金属アルコキシド等が挙げられる。本発明の表面改質方法で用い得る物質の具体例及びその効果を以下に説明する。   As described above, in the surface modification method of the present invention, the material is infiltrated with the supercritical fluid when the material is selectively infiltrated into the polymer substrate in a predetermined pattern. Therefore, it is preferable to use a substance that is easily dissolved in the supercritical fluid. In the present invention, as the substance that penetrates the surface of the polymer substrate called “substance”, various organic materials (organic substances) as well as inorganic materials modified with organic compounds can be used. Any material can be used as long as it dissolves to some extent in the supercritical fluid. Various materials can be used depending on the purpose and application. For example, as an inorganic material serving as a base of an organic substance, for example, metal alkoxide and the like can be given. Specific examples of substances that can be used in the surface modification method of the present invention and effects thereof will be described below.

ポリマー基材の表面を親水化することを目的とする場合には、物質として、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアルキルグリコール等の有機物質を用いることができる。特に、ポリエチレングリコールは、例えば、超臨界二酸化炭素に溶解するので比較的ポリマー基材に浸透し易く、また親水基(OH)を有するために表面が親水化されたポリマー基材を得ることができるため好ましい。また、生体適合性に優れたポリエチレングリコールを用いて親水化されたポリマー基材は、バイオチップやμ−TAS(micro total analysis system)等に用いられる基材として好適である。例えば、疎水性材料であるポリマー基材表面を親水化することにより、核酸やタンパク質の固着を制御する効果や、ポリマー基材表面における親水化−疎水化の微小領域における区分けにより核酸の疎水化率による分離を行うことが可能となる。   For the purpose of hydrophilizing the surface of the polymer substrate, organic substances such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyalkyl glycol can be used as the substance. In particular, since polyethylene glycol dissolves in, for example, supercritical carbon dioxide, it can be easily penetrated into the polymer substrate, and since it has a hydrophilic group (OH), a polymer substrate having a hydrophilic surface can be obtained. Therefore, it is preferable. In addition, a polymer base material hydrophilized using polyethylene glycol having excellent biocompatibility is suitable as a base material used in biochips, μ-TAS (micro total analysis system), and the like. For example, by hydrophilizing the surface of a polymer substrate, which is a hydrophobic material, the effect of controlling the adhesion of nucleic acids and proteins, and the hydrophobization rate of nucleic acids due to the separation in the micro-region of hydrophilization-hydrophobization on the polymer substrate surface It becomes possible to perform separation by.

物質として有機金属錯体を用いた場合には、ポリマー基材に無電解メッキの触媒核を形成することができる。この場合には、物質が付加された領域に無電解メッキによりメッキ層を形成することができる。   When an organometallic complex is used as the substance, a catalyst core for electroless plating can be formed on the polymer substrate. In this case, a plating layer can be formed by electroless plating in the region to which the substance is added.

物質として、例えば、アゾ系等の染料、蛍光染料やフタロシアニン等の有機色素材料を用いても良い。このような材料を物質として用いた場合には、ポリマー基材の表面を染色することができる。   As the substance, for example, an azo dye or the like, an organic dye material such as a fluorescent dye or phthalocyanine may be used. When such a material is used as a substance, the surface of the polymer substrate can be dyed.

物質として、ベンゾフェノン、クマリン等の疎水性紫外線安定剤を用いても良い。このような材料を物質として用いた場合には、ポリマー基材の風化後の引っ張り強度を向上させることができる。   As the substance, a hydrophobic ultraviolet stabilizer such as benzophenone or coumarin may be used. When such a material is used as a substance, the tensile strength after weathering of the polymer substrate can be improved.

物質として、フッソ化有機銅錯体等のフッソ化合物を用いても良い。このような材料を物質として用いた場合には、ポリマー基材の摩擦性を向上させたり、撥水機能を持たせることができる。   As the substance, a fluorinated compound such as a fluorinated organocopper complex may be used. When such a material is used as a substance, it is possible to improve the frictional property of the polymer base material or to have a water repellent function.

物質として、シリコンオイルを用いても良い。この場合には、ポリマー基材上に撥水機能が発現する。   Silicon oil may be used as the substance. In this case, a water repellent function is exhibited on the polymer substrate.

さらに、物質として、超臨界流体に溶解しない材料を用いることも可能である。超臨界流体に溶解しない物質を用いた場合には、超臨界流体をポリマー基材の表面に接触させた際に、ポリマー基材表面に付加(塗布)された物質が、超臨界流体の圧力によってポリマー基材内に浸透する。この場合、物質に用いる材料としては任意のものを用い得るが、ポリマー基材内に容易に浸透可能な物質の分子の大きさを考慮して、特に分子量5000以下の材料を用いることが望ましい。ただし、物質として金属微粒子、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノホーン等のナノカーボン、酸化チタン等、無機材料を用いる場合、化学修飾、物理修飾して超臨界流体に可溶化処理することが望ましい。   Furthermore, a material that does not dissolve in the supercritical fluid can be used as the substance. When a substance that does not dissolve in the supercritical fluid is used, when the supercritical fluid is brought into contact with the surface of the polymer substrate, the substance added (applied) to the polymer substrate surface is caused by the pressure of the supercritical fluid. Penetrates into the polymer substrate. In this case, any material can be used as the substance, but it is desirable to use a material having a molecular weight of 5000 or less in consideration of the molecular size of the substance that can easily penetrate into the polymer substrate. However, when an inorganic material such as metal fine particles, nanocarbons such as carbon nanotubes, fullerenes, and nanohorns, titanium oxide, or the like is used as a substance, it is desirable to perform solubilization treatment in a supercritical fluid by chemical modification and physical modification.

本発明の第1及び第2の態様に従う表面改質方法では、上記マスク層が高分子材料で形成されていることが好ましい。本発明の表面改質方法では、マスク層は超臨界流体を遮蔽することが可能であり、且つポリマー基材の表面に付着/密着する材料であれば、任意の材料が用い得る。このような性質を有する材料でマスク層を形成することにより、マスク層が付着/密着したポリマー基材の領域に超臨界流体が浸入することを防ぐことができる。マスク層の形成材料としては、例えば、感光性樹脂、熱可塑性樹脂、揮発性の溶剤に溶解した樹脂等が好適である。   In the surface modification method according to the first and second aspects of the present invention, the mask layer is preferably formed of a polymer material. In the surface modification method of the present invention, any material can be used as long as the mask layer can shield the supercritical fluid and can adhere / adhere to the surface of the polymer substrate. By forming the mask layer with a material having such properties, it is possible to prevent the supercritical fluid from entering the region of the polymer substrate to which the mask layer is adhered / adhered. As a material for forming the mask layer, for example, a photosensitive resin, a thermoplastic resin, a resin dissolved in a volatile solvent, and the like are preferable.

本発明の第1及び第2の態様に従う表面改質方法では、上記マスク層を印刷法で形成することが好ましい。本発明の表面改質方法では、マスク層の形成方法として、ポリマー基材の表面改質すべき領域を開口部とするマスク層を形成することが可能な方法であれば任意の方法が用い得るが、特に、感光性樹脂(例えば、フォトレジスト)などの液状のマスク部材をスクリーン印刷法やインクジェット法などの印刷方法によりポリマー基材の表面改質すべき領域以外の領域に付着させ、硬化させることによりマスク層を形成することが好ましい。また、これ以外のマスク層の形成方法としては、感光性樹脂をポリマー基材全面に塗布した後、メタルマスクやフォトリソグラフィー法などを用いて、ポリマー基材上の表面改質すべき領域の該感光性樹脂を除去して、マスク層を形成することも可能である。   In the surface modification method according to the first and second aspects of the present invention, the mask layer is preferably formed by a printing method. In the surface modification method of the present invention, as a method for forming the mask layer, any method can be used as long as it is a method capable of forming a mask layer having an opening in a region to be surface-modified of the polymer substrate. In particular, by adhering a liquid mask member such as a photosensitive resin (for example, a photoresist) to a region other than the region where the surface of the polymer substrate is to be modified by a printing method such as a screen printing method or an ink jet method, and curing it. It is preferable to form a mask layer. As another method for forming the mask layer, a photosensitive resin is applied to the entire surface of the polymer substrate, and then the photosensitive region in the region to be surface-modified on the polymer substrate using a metal mask or a photolithography method is used. It is also possible to form the mask layer by removing the functional resin.

本発明の第1及び第2の態様に従う表面改質方法では、さらに、上記マスク層の開口部に対応する上記ポリマー基材表面に、凹部が形成されているポリマー基材を用意することを含むことが好ましい。   In the surface modification method according to the first and second aspects of the present invention, the method further includes preparing a polymer substrate having a recess formed on the surface of the polymer substrate corresponding to the opening of the mask layer. It is preferable.

マスク層の開口部に対応するポリマー基材の領域(表面改質すべき領域)に凹部が形成されているポリマー基材を用いた場合の表面改質方法の一例を、図6を用いて簡単に説明する。まず、図6(a)に示すように、ポリマー基材51の表面改質すべき領域が凹部52で形成されているポリマー基材51を用意する。次いで、用意したポリマー基材51上に、マスク層54を形成する。この際、図6(b)に示すように、ポリマー基材51の凹部52以外の領域にマスク層54を形成する。すなわち、マスク層54の開口部にポリマー基材51の凹部52が露出するようにマスク層54を形成する。次いで、図6(c)に示すように、物質53が含有された超臨界流体55をポリマー基材51のマスク層54側から接触させる。この際、マスク層54の開口部に露出したポリマー基材51の凹部52では、超臨界流体55に含有された物質53が、超臨界流体とともにポリマー基材51の表面からその内部に浸透する。その結果、図6(d)に示すように、ポリマー基材51表面の凹部52にのみ物質53が浸透した状態となる。次いで、マスク層54を除去すると、図6(e)に示すように、ポリマー基材51上に形成された凹部にのみ物質53が浸透して表面改質されたポリマー基材50が得られる。   An example of a surface modification method using a polymer substrate in which a recess is formed in a region of the polymer substrate corresponding to the opening of the mask layer (region to be surface-modified) will be briefly described with reference to FIG. explain. First, as shown in FIG. 6A, a polymer substrate 51 in which a region to be surface-modified of the polymer substrate 51 is formed with a recess 52 is prepared. Next, a mask layer 54 is formed on the prepared polymer substrate 51. At this time, as shown in FIG. 6B, a mask layer 54 is formed in a region other than the recess 52 of the polymer substrate 51. That is, the mask layer 54 is formed so that the recess 52 of the polymer base material 51 is exposed in the opening of the mask layer 54. Next, as shown in FIG. 6C, the supercritical fluid 55 containing the substance 53 is brought into contact with the polymer substrate 51 from the mask layer 54 side. At this time, in the recess 52 of the polymer base 51 exposed at the opening of the mask layer 54, the substance 53 contained in the supercritical fluid 55 penetrates into the inside of the polymer base 51 from the surface together with the supercritical fluid. As a result, as shown in FIG. 6 (d), the substance 53 penetrates only into the recess 52 on the surface of the polymer substrate 51. Next, when the mask layer 54 is removed, as shown in FIG. 6E, the substance 53 penetrates only into the recesses formed on the polymer substrate 51, and the polymer substrate 50 whose surface is modified is obtained.

上述のように、ポリマー基材上の表面改質すべき領域を凹部で形成した場合、該凹部はポリマー基材上に物質のパターンを形成する際のガイドとすることができる。また、ポリマー基材上の表面改質すべき領域を凸部で形成しても良い。さらに、ポリマー基材上に形成する物質のパターンを、凹部及び/または凸部だけでなく、図3に示すようなポリマー基材の平坦部に形成された物質のパターンと併用して構成しても良い。この場合には、種々のパターンの働きをより効果的に発揮させることができる。   As described above, when the region to be surface-modified on the polymer substrate is formed with a recess, the recess can serve as a guide when forming a pattern of a substance on the polymer substrate. Moreover, you may form the area | region which should be surface-modified on a polymer base material by a convex part. Furthermore, the pattern of the substance formed on the polymer substrate is used in combination with the pattern of the substance formed on the flat part of the polymer substrate as shown in FIG. 3 as well as the recesses and / or protrusions. Also good. In this case, the function of various patterns can be exhibited more effectively.

また、スクリーン印刷法やインクジェット法による印刷方法で物質を平坦なポリマー基材表面に付加する場合、現状では、技術的に100μm以下の微細パターンを形成することは困難である。また、物質を平坦なポリマー基材表面に付加した場合、ポリマー基材表面に超臨界流体を接触させると、物質のパターンの滲み等により、微細パターンを形成することが困難になる恐れもある。しかしながら、図6に示す表面改質方法において、例えば、100μm以下、より望ましくは50μm以下、さらに望ましくは10μm以下といった幅あるいは深さの凹凸パターンをポリマー基材表面に形成して、その凹凸パターン部以外のポリマー基材の領域に、例えばインクジェット法などによりマスク材料を付加すると、マスク層の開口部の精度はポリマー基材に形成された凹凸パターンの形状の精度で制御することが可能となる。それゆえ、図6に示すような表面改質方法では、ポリマー基材上に非常に微細で高精度のパターンで物質を浸透させ表面改質することができる。   Moreover, when a substance is added to the surface of a flat polymer substrate by a printing method such as a screen printing method or an ink jet method, it is technically difficult to form a fine pattern of 100 μm or less at present. In addition, when a substance is added to a flat polymer substrate surface, if a supercritical fluid is brought into contact with the polymer substrate surface, it may be difficult to form a fine pattern due to bleeding of the pattern of the substance. However, in the surface modification method shown in FIG. 6, for example, a concavo-convex pattern having a width or depth of 100 μm or less, more desirably 50 μm or less, and even more desirably 10 μm or less is formed on the surface of the polymer substrate. When a mask material is added to the region of the polymer substrate other than, for example, by an ink jet method, the accuracy of the opening of the mask layer can be controlled by the accuracy of the shape of the concavo-convex pattern formed on the polymer substrate. Therefore, in the surface modification method as shown in FIG. 6, it is possible to modify the surface by penetrating a substance with a very fine and highly accurate pattern on the polymer substrate.

また、図6に示すような本発明の表面改質方法は、例えば、バイオチップやμTASなどの液体を制御するデバイスに応用する場合、具体的には、親水性を有する流路などの微細パターンをポリマー基材上に形成する場合に有効である。例えば、ポリマー基材上に凹状の溝部を形成して、その溝部に有機物質を付加して親水化すると、該凹状の溝部に作用する毛細管現象により該溝部に沿って、検体や試薬などの液体はより流れやすくなる効果がある。   In addition, when the surface modification method of the present invention as shown in FIG. 6 is applied to, for example, a device for controlling a liquid such as a biochip or μTAS, specifically, a fine pattern such as a hydrophilic channel. It is effective when forming on a polymer substrate. For example, when a concave groove is formed on a polymer substrate and an organic substance is added to the groove to make it hydrophilic, a liquid such as a specimen or a reagent is produced along the groove due to capillary action acting on the concave groove. Has the effect of making it easier to flow.

さらに、図6に示すような本発明の表面改質方法は、電気回路などの配線パターンをポリマー基材上に形成する場合にも有効である。ポリマー基材上に配線パターンを形成する場合には、まず、物質として金属錯体を用い、その物質をポリマー基材の配線パターン部に付加してメッキ核のパターンを形成する。その後、無電界メッキ法などにより、該メッキ核のパターンに沿って金属を析出させて配線パターンを形成する。上述のようにポリマー基材上に配線パターンを形成する場合、予め形成すべき配線パターンに対応した凹凸パターンがポリマー基材上に形成されており、その凹部ないし凸部に該金属錯体のパターンが形成されると、無電界メッキを行う際に該凹凸部がガイドとなって金属の析出が制御され、配線幅が広がることなく配線パターンを形成することが可能である。   Furthermore, the surface modification method of the present invention as shown in FIG. 6 is also effective when a wiring pattern such as an electric circuit is formed on a polymer substrate. When forming a wiring pattern on a polymer substrate, first, a metal complex is used as a substance, and the substance is added to the wiring pattern portion of the polymer substrate to form a pattern of plating nuclei. Thereafter, a metal pattern is deposited along the pattern of the plating nucleus by an electroless plating method or the like to form a wiring pattern. When a wiring pattern is formed on a polymer substrate as described above, a concavo-convex pattern corresponding to the wiring pattern to be formed in advance is formed on the polymer substrate, and the pattern of the metal complex is formed in the concave portion or convex portion. When formed, the concavo-convex portion serves as a guide during electroless plating to control metal deposition, and a wiring pattern can be formed without increasing the wiring width.

本発明の第3の態様に従えば、第1または第2の態様に従う表面改質方法を用いて表面改質されたポリマー基材が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a polymer substrate that has been surface modified using the surface modification method according to the first or second aspect.

本発明のポリマー基材の表面改質方法によれば、ポリマー基材上の表面改質すべき領域が開口部となるマスク層をポリマー基材上に密着させて形成しているので、ポリマー基材のマスク層側から物質を溶解した超臨界二酸化炭素を接触させても、物質を溶解した超臨界二酸化炭素がマスク層とポリマー基材との間に入り込むことはないので、より高精度に所定のパターンでポリマー基材の表面を改質することができる。   According to the surface modification method for a polymer substrate of the present invention, the mask layer in which the region to be surface modified on the polymer substrate becomes an opening is formed on the polymer substrate in close contact with each other. Even if the supercritical carbon dioxide in which the substance is dissolved is contacted from the mask layer side of the mask layer, the supercritical carbon dioxide in which the substance is dissolved does not enter between the mask layer and the polymer substrate. The surface of the polymer substrate can be modified with a pattern.

また、本発明のポリマー基材の表面改質方法によれば、予め印刷法により、ポリマー基材上の表面改質すべき所定の領域が開口部となるマスク層をポリマー基材上に形成し、その開口部を介して物質を超臨界流体によりポリマー基材に浸透させて、ポリマー基材上の所定領域を選択的に表面改質することができる。それゆえ、本発明の表面改質方法では、微細な凹凸パターンを形成した金型を用いることなくポリマー基材表面の所定の領域を部分的に表面改質することができるので、ポリマー基材表面の表面改質すべき領域のパターンに応じて個々に金型を作製する必要もなく、低コストであり、またプロセスを簡略化することができる。   According to the surface modification method for a polymer substrate of the present invention, a mask layer in which a predetermined region to be surface modified on the polymer substrate is an opening is formed on the polymer substrate by a printing method in advance. A substance can penetrate into the polymer substrate with a supercritical fluid through the opening, and a predetermined region on the polymer substrate can be selectively surface-modified. Therefore, in the surface modification method of the present invention, a predetermined region of the polymer substrate surface can be partially surface-modified without using a mold having a fine concavo-convex pattern. Therefore, it is not necessary to individually manufacture molds according to the pattern of the region to be surface-modified, and the cost can be reduced and the process can be simplified.

以下に、本発明のポリマー基材の表面改質方法の実施例について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。   Examples of the method for modifying the surface of a polymer substrate of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto.

実施例1では、図1に示すように、ポリマー基板1(ポリマー基材)の表面に色素2(物質)を文字パターン(「A」及び「B」)で浸透させて表面改質する方法について説明する。   In Example 1, as shown in FIG. 1, a method for surface modification by allowing a dye 2 (substance) to permeate the surface of a polymer substrate 1 (polymer substrate) with a character pattern (“A” and “B”). explain.

[高圧装置]
まず、実施例1の表面改質方法で色素2をポリマー基板1内に浸透させるために用いる高圧装置について、図2を用いて説明する。図2は、この例の表面改質方法に用いる高圧装置100の概略構成図である。高圧装置100は、図2に示すように、主に、高圧容器11と、COボンベ12と、超臨界流体調整装置13と、それらの構成要素を繋ぐ配管16a及び16bとで構成されている。
[High pressure equipment]
First, a high-pressure apparatus used for infiltrating the dye 2 into the polymer substrate 1 by the surface modification method of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the high-pressure apparatus 100 used in the surface modification method of this example. As shown in FIG. 2, the high-pressure device 100 mainly includes a high-pressure vessel 11, a CO 2 cylinder 12, a supercritical fluid adjustment device 13, and pipes 16 a and 16 b that connect these components. .

高圧容器11は、図2に示すように、表面に凹部31が形成された容器本体33と、蓋34とを含み、容器本体33の凹部31の外壁上面にはO−リング32が設けられている。そして、図2に示す高圧容器11では、蓋34を容器本体33の凹部側の上面に載置してボルト締めすることにより、容器本体33の凹部31が密閉される。また、高圧容器11には、図2に示すように、容器本体33の凹部31と流通した流路36及び導入口35が形成されている。また、流路36は、図2に示すように、導入口35を介して外部の超臨界流体を流す配管16bと流通しており、高圧容器11の外部で生成された超臨界流体は、配管16bから導入口35及び流路36を通って密閉された容器本体33の凹部31に効率良く導入される。この際、容器本体33の凹部31はO−リング32を介して蓋34により密閉されているので、導入口35及び流路36を介して凹部31に導入された超臨界流体が高圧容器11の外部に漏れ出すことはない。   As shown in FIG. 2, the high-pressure vessel 11 includes a container body 33 having a recess 31 formed on the surface and a lid 34, and an O-ring 32 is provided on the upper surface of the outer wall of the recess 31 of the container body 33. Yes. In the high pressure container 11 shown in FIG. 2, the lid 34 is placed on the upper surface of the container main body 33 on the concave side and bolted to seal the concave portion 31 of the container main body 33. Further, as shown in FIG. 2, the high-pressure vessel 11 is formed with a flow path 36 and an introduction port 35 that are in communication with the recess 31 of the vessel body 33. Further, as shown in FIG. 2, the flow path 36 circulates with a pipe 16 b through which an external supercritical fluid flows through the inlet 35, and the supercritical fluid generated outside the high-pressure vessel 11 is piped. It is efficiently introduced into the recessed portion 31 of the sealed container body 33 from 16 b through the inlet 35 and the flow path 36. At this time, since the concave portion 31 of the container body 33 is sealed by the lid 34 via the O-ring 32, the supercritical fluid introduced into the concave portion 31 via the introduction port 35 and the flow path 36 is retained in the high pressure vessel 11. There is no leakage to the outside.

超臨界流体調整装置13は、図2に示すように、主に、ブースターポンプ21と、バッファータンク17と、物質溶解用タンク18とから構成されている。COボンベ12と超臨界流体調整装置13とは配管16aによって接続されており、COボンベ12から配管16aを介して超臨界流体調整装置13に導入されたCOガスは、ブースターポンプ21により、バッファータンク17内に導入される。そして、導入されたCOガスは、バッファータンク17内で所定の圧力に昇圧され、バッファータンク17に設けられたヒーター17aにより所定の温度に調整された超臨界状態のCOガス(超臨界二酸化炭素)となる。そして、バッファータンク17で発生した超臨界二酸化炭素は、物質溶解用タンク18内に導入され、物質(この例では色素)が超臨界二酸化炭素に溶解される。そして、物質(この例では色素)が溶解された超臨界二酸化炭素は温調装置14で所定の温度に温調された配管16bを通過して、高圧容器11の導入口35から流路36を介して密閉された凹部31内に導入される。 As shown in FIG. 2, the supercritical fluid adjusting device 13 mainly includes a booster pump 21, a buffer tank 17, and a substance dissolving tank 18. The CO 2 cylinder 12 and the supercritical fluid adjustment device 13 are connected by a pipe 16a, and the CO 2 gas introduced from the CO 2 cylinder 12 through the pipe 16a into the supercritical fluid adjustment device 13 is supplied by a booster pump 21. And introduced into the buffer tank 17. The introduced CO 2 gas is boosted to a predetermined pressure in the buffer tank 17 and is adjusted to a predetermined temperature by a heater 17 a provided in the buffer tank 17 (supercritical CO 2 gas in a supercritical state). Carbon). Then, the supercritical carbon dioxide generated in the buffer tank 17 is introduced into the substance dissolving tank 18, and the substance (in this example, a dye) is dissolved in the supercritical carbon dioxide. Then, the supercritical carbon dioxide in which the substance (in this example, the dye) is dissolved passes through the pipe 16b whose temperature is adjusted to a predetermined temperature by the temperature control device 14, and passes through the flow path 36 from the inlet 35 of the high-pressure vessel 11. It is introduced into the recessed portion 31 that is sealed through.

[ポリマー基板の表面改質方法]
次に、この例におけるポリマー基板1上の所定パターン部(アルファベットパターン部)に色素2を浸透させて表面改質する方法について図3を参照しながら説明する。
[Method for surface modification of polymer substrate]
Next, a method for modifying the surface by infiltrating the dye 2 into a predetermined pattern portion (alphabet pattern portion) on the polymer substrate 1 in this example will be described with reference to FIG.

まず、表面が平坦なポリマ−基板1を用意した。ポリマー基板1にはガラス転移温度Tgが約130℃のポリカーボネート樹脂を用いた。   First, a polymer substrate 1 having a flat surface was prepared. A polycarbonate resin having a glass transition temperature Tg of about 130 ° C. was used for the polymer substrate 1.

次いで、図3(a)に示すように、ポリマー基板1上の表面改質すべき領域4(アルファベット「A」及び「B」に対応する領域)以外の領域にマスク層3を形成した。すなわち、マスク層3の開口部にポリマー基板1上の表面改質すべき領域4が露出するようにマスク層3を形成した。この例では、マスク層3として感光性樹脂(化薬マイクロケム(株)製、SU−8)を用い、感光性樹脂の塗布厚さは100nmとした。具体的には、次のようにして、マスク層3を形成した。まず、ポリマー基板1の表面にスクリーン印刷法により、感光性樹脂をポリマー基板1上の表面改質すべき領域4以外の領域に付着した。次いで、感光性樹脂が付着されたポリマー基板1を70℃で1時間乾燥させ、さらに室温で1時間冷却した。次いで、感光性樹脂に紫外線を照射して硬化させてマスク層3を形成した。   Next, as shown in FIG. 3A, a mask layer 3 was formed in a region on the polymer substrate 1 other than the region 4 to be surface-modified (regions corresponding to alphabets “A” and “B”). That is, the mask layer 3 was formed so that the region 4 to be surface-modified on the polymer substrate 1 was exposed in the opening of the mask layer 3. In this example, a photosensitive resin (manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd., SU-8) was used as the mask layer 3, and the coating thickness of the photosensitive resin was 100 nm. Specifically, the mask layer 3 was formed as follows. First, a photosensitive resin was attached to the surface of the polymer substrate 1 in a region other than the region 4 to be surface-modified on the polymer substrate 1 by screen printing. Next, the polymer substrate 1 to which the photosensitive resin was adhered was dried at 70 ° C. for 1 hour and further cooled at room temperature for 1 hour. Next, the photosensitive resin was irradiated with ultraviolet rays and cured to form a mask layer 3.

次に、マスク層3が形成されたポリマー基板1を図2の高圧装置100の高圧容器11内に装着した。次いで、図3(b)に示すように、色素2を溶解した超臨界二酸化炭素5をポリマー基板1のマスク層3側表面に接触させた。なお、この例では、超臨界二酸化炭素に溶解した色素として下記化学式で表される染料Blue35のアルコール(10wt%)溶液を用いた。   Next, the polymer substrate 1 on which the mask layer 3 was formed was mounted in the high-pressure vessel 11 of the high-pressure apparatus 100 of FIG. Next, as shown in FIG. 3B, the supercritical carbon dioxide 5 in which the dye 2 was dissolved was brought into contact with the surface of the polymer substrate 1 on the mask layer 3 side. In this example, an alcohol (10 wt%) solution of the dye Blue35 represented by the following chemical formula was used as a pigment dissolved in supercritical carbon dioxide.

ここで、図3(b)に示すように、色素2を溶解した超臨界二酸化炭素5をポリマー基板1のマスク層3側表面に接触させる手順を図2及び3を用いてより具体的に説明する。   Here, as shown in FIG. 3B, the procedure for bringing the supercritical carbon dioxide 5 in which the dye 2 is dissolved into contact with the surface of the polymer substrate 1 on the mask layer 3 side will be described more specifically with reference to FIGS. To do.

まず、マスク層3が形成されたポリマー基板1を高圧容器11の凹部31の底部に設置した。その後、蓋34を容器本体33上に載置してボルト締めすることにより高圧容器11内の凹部31を密閉した。次に、高圧容器11内の凹部31内に超臨界流体を次のようにして導入した。まず、COボンベ12からCOガスが超臨界流体調整装置13のブースターポンプ21を経由してバッファータンク17内に導入される。導入されたCOガスは、バッファータンク17内で昇圧・加熱されて超臨界状態のCO(超臨界二酸化炭素)が発生する。この例では、温度40℃、圧力15MPaの超臨界二酸化炭素を発生させた。次いで、バッファータンク17で発生した超臨界二酸化炭素は物質溶解用タンク18内に導入される。物質溶解用タンク18内には超臨界二酸化炭素に溶解する色素2が保持されており、超臨界二酸化炭素が物質溶解用タンク18を通過する際に色素2が超臨界二酸化炭素に溶解される。次いで、バルブ15bを開放して、超臨界流体調整装置13内で所定の圧力に調整された色素2を溶解した超臨界二酸化炭素を高圧容器11の導入口35及び流路36を介して、高圧容器11内の密閉された凹部31に導入して滞留させた(図3(b)の状態)。 First, the polymer substrate 1 on which the mask layer 3 was formed was placed on the bottom of the recess 31 of the high-pressure vessel 11. Thereafter, the recess 34 in the high-pressure vessel 11 was sealed by placing the lid 34 on the vessel body 33 and tightening the bolt. Next, the supercritical fluid was introduced into the recess 31 in the high-pressure vessel 11 as follows. First, the CO 2 gas cylinder 12 CO 2 gas through the booster pump 21 of the supercritical fluid regulator 13 is introduced into the buffer tank 17. The introduced CO 2 gas is pressurized and heated in the buffer tank 17 to generate supercritical CO 2 (supercritical carbon dioxide). In this example, supercritical carbon dioxide having a temperature of 40 ° C. and a pressure of 15 MPa was generated. Next, the supercritical carbon dioxide generated in the buffer tank 17 is introduced into the substance dissolving tank 18. The dye 2 that dissolves in supercritical carbon dioxide is held in the substance dissolving tank 18, and the dye 2 is dissolved in supercritical carbon dioxide when the supercritical carbon dioxide passes through the substance dissolving tank 18. Next, the valve 15 b is opened, and supercritical carbon dioxide in which the dye 2 adjusted to a predetermined pressure in the supercritical fluid adjusting device 13 is dissolved is introduced into the high pressure vessel via the inlet 35 and the flow path 36 of the high pressure vessel 11. It was introduced into and retained in the sealed recess 31 in the container 11 (state shown in FIG. 3B).

なお、超臨界流体調整装置13と高圧容器11とを繋ぐ配管16bは、温調装置14(例えば、温水循環型の温調装置)によって所定の温度に温調されているので、配管の調整温度に応じてこの配管16bを通過する超臨界二酸化炭素の温度も調整することができる。それゆえ、温調装置14により、超臨界二酸化炭素が導入された高圧容器11の凹部31内の温度調節も可能となる。なお、超臨界流体は温度調節されることにより、高圧容器11内での温度や圧力が変化するが、本実施例における上記超臨界流体の温度や圧力条件は、高圧容器11導入前の状態を示したものである。   The piping 16b that connects the supercritical fluid adjustment device 13 and the high-pressure vessel 11 is temperature-controlled to a predetermined temperature by a temperature adjustment device 14 (for example, a temperature adjustment device of a hot water circulation type), so the adjustment temperature of the piping Accordingly, the temperature of the supercritical carbon dioxide passing through the pipe 16b can be adjusted. Therefore, the temperature control device 14 can also adjust the temperature in the recess 31 of the high-pressure vessel 11 into which supercritical carbon dioxide has been introduced. The temperature and pressure in the high-pressure vessel 11 change as the temperature of the supercritical fluid is adjusted, but the temperature and pressure conditions of the supercritical fluid in this embodiment are the same as those before the introduction of the high-pressure vessel 11. It is shown.

高圧容器11の凹部31内部に導入された色素2を溶解した超臨界二酸化炭素5がポリマー基板1のマスク層3側の表面に接触すると、マスク層3の開口部に露出したポリマー基板1の表面領域4にのみ、色素2が超臨界二酸化炭素とともに浸透する。   When the supercritical carbon dioxide 5 in which the dye 2 introduced into the recess 31 of the high-pressure vessel 11 is dissolved contacts the surface of the polymer substrate 1 on the mask layer 3 side, the surface of the polymer substrate 1 exposed at the opening of the mask layer 3 Only in region 4 dye 2 penetrates with supercritical carbon dioxide.

次いで、超臨界流体調整装置13内の開放弁24を開放して、高圧容器11内の凹部31を大気開放した後、高圧容器11からポリマー基板1を取り出した(図3(c)の状態)。次いで、ポリマー基板1上のマスク層3を専用の剥離液で除去した(図3(d)の状態)。   Next, the release valve 24 in the supercritical fluid adjusting device 13 is opened to open the concave portion 31 in the high-pressure vessel 11 to the atmosphere, and then the polymer substrate 1 is taken out from the high-pressure vessel 11 (state shown in FIG. 3C). . Next, the mask layer 3 on the polymer substrate 1 was removed with a special stripping solution (state shown in FIG. 3D).

上述のプロセスにより、色素2が、図1に示すような文字パターン「A」及び「B」で、ポリマー基板内部に浸透した状態のポリマー基板1を得た。すなわち、色素2で部分的に表面改質されたポリマー基板1を得ることができた。色素2は、ポリマー基板1内部に高濃度で浸透しているので、色素2が剥離し難い状態となっている。   Through the above-described process, the polymer substrate 1 was obtained in which the dye 2 penetrated into the polymer substrate with the character patterns “A” and “B” as shown in FIG. That is, a polymer substrate 1 partially surface-modified with the dye 2 could be obtained. Since the dye 2 penetrates into the polymer substrate 1 at a high concentration, the dye 2 is difficult to peel off.

上述のように、この例のポリマー基材の表面改質方法では、予めスクリーン印刷法等の印刷方法で、基材上の表面改質すべき領域が開口部となるマスク層を基材上に形成し、その開口部を介して有機物質を超臨界流体により浸透させて、基材上の所定領域を選択的に表面改質を行う。それゆえ、この例の表面改質方法では、微細な凹凸パターンを形成した金型を用いることなく基材表面に所定領域を選択的に表面改質することができるので、表面改質すべき領域のパターンに応じて個々に金型を作製する必要もなく、低コストであり、またプロセスを簡略化することができる。   As described above, in the polymer substrate surface modification method of this example, a mask layer in which the region to be surface modified on the substrate is an opening is formed on the substrate by a printing method such as a screen printing method in advance. Then, the organic material is infiltrated with the supercritical fluid through the opening, and the predetermined region on the substrate is selectively surface-modified. Therefore, in the surface modification method of this example, a predetermined region can be selectively surface-modified on the surface of the substrate without using a mold having a fine uneven pattern. There is no need to manufacture individual molds according to the pattern, the cost is low, and the process can be simplified.

また、この例のポリマー基材の表面改質方法では、マスク層をポリマー基材上に密着させているので、基材のマスク層側から有機物質を溶解した超臨界二酸化炭素を接触させても、有機物質を溶解した超臨界二酸化炭素がマスク層とポリマー基材との間に入り込むことはないので、表面改質すべき領域のパターンをより高精度で形成することができる。   Further, in the surface modification method of the polymer base material of this example, the mask layer is closely attached to the polymer base material. Therefore, even if supercritical carbon dioxide in which an organic substance is dissolved is contacted from the mask layer side of the base material. Since the supercritical carbon dioxide in which the organic substance is dissolved does not enter between the mask layer and the polymer substrate, the pattern of the region to be surface-modified can be formed with higher accuracy.

[付着性の評価]
上述のプロセスで得られたポリマー基板1の表面に形成された色素2の付着性を評価した。具体的には、該色素2の良溶媒であるイソプロピルアルコールにポリマー基板1を浸漬して評価した。なお、比較のため該色素をポリマー基板1にスクリーン印刷しただけの(超臨界流体を用いて色素をポリマー基板内に浸透させる処理を行わなかった)ポリマー基板(以下、比較例1のポリマー基板という)を作製し、同様に付着性の評価を行った。その結果、比較例1のポリマー基板をイソプロピルアルコールに浸漬すると染料が溶出し印字が消えた。しかしながら、この例で作製したポリマー基板1では、文字パターン部の色の消失がみられなかった。これは、比較例1のポリマー基板では色素が基板内部に浸透しておらず、溶出しやすい状態であるのに対して、実施例1のポリマー基板では、色素がポリマー基板内部に高濃度で浸透しており色素が溶出し難い状態となっているためであると考えられる。
[Evaluation of adhesion]
The adhesion of the dye 2 formed on the surface of the polymer substrate 1 obtained by the above process was evaluated. Specifically, the evaluation was performed by immersing the polymer substrate 1 in isopropyl alcohol which is a good solvent for the dye 2. For comparison, a polymer substrate (hereinafter referred to as a polymer substrate of Comparative Example 1) in which the dye is screen-printed on the polymer substrate 1 (the treatment for allowing the dye to penetrate into the polymer substrate using a supercritical fluid was not performed). ) And the adhesion was similarly evaluated. As a result, when the polymer substrate of Comparative Example 1 was immersed in isopropyl alcohol, the dye eluted and the printing disappeared. However, in the polymer substrate 1 produced in this example, the disappearance of the color of the character pattern portion was not observed. This is because, in the polymer substrate of Comparative Example 1, the dye does not penetrate into the substrate and is easily eluted, whereas in the polymer substrate of Example 1, the dye penetrates at a high concentration inside the polymer substrate. This is considered to be because the dye is in a state in which it is difficult to elute.

実施例2では、マイクロTAS(μ−TAS)と呼ばれる生化学分析等に用いられるプレートに本発明の表面改質方法を適用した例を説明する。この例で作製したマイクロTASの概略構成を図4に示した。   In Example 2, an example in which the surface modification method of the present invention is applied to a plate used for biochemical analysis called micro-TAS (μ-TAS) will be described. A schematic configuration of the micro TAS produced in this example is shown in FIG.

この例のマイクロTAS40では、ポリマー基板41上に、図4(a)に示すような有機物質43のパターン42を形成した。ポリマー基板41としては、ガラス転移温度Tgが約100℃のポリメチルメタクリレート樹脂(旭化成工業(株)製、商品名:デルペット560F)製の平坦な基板を用いた。パターン42を形成する有機物質43としては、平均分子量が約1000のポリエチレングリコール(PEG)を用いた。すなわち、この例では、ポリマー基板1の表面の所定領域にPEG43を溶解した超臨界流体を接触させることによりPEG43を浸透させ、該所定領域を親水化する表面改質処理を行った。PEG43が付加されたポリマー基板表面のパターン部42は、親水化されるので、水などを溶質とする検体や試薬等をパターン部42に沿って流動させることができる。   In the micro TAS 40 of this example, the pattern 42 of the organic material 43 as shown in FIG. 4A was formed on the polymer substrate 41. As the polymer substrate 41, a flat substrate made of polymethyl methacrylate resin (manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: Delpet 560F) having a glass transition temperature Tg of about 100 ° C. was used. As the organic substance 43 forming the pattern 42, polyethylene glycol (PEG) having an average molecular weight of about 1000 was used. That is, in this example, a surface modification treatment is performed in which PEG 43 is infiltrated by bringing a supercritical fluid in which PEG 43 is dissolved into contact with a predetermined region on the surface of the polymer substrate 1 to make the predetermined region hydrophilic. Since the pattern part 42 on the surface of the polymer substrate to which the PEG 43 is added is hydrophilized, it is possible to cause a specimen, a reagent, or the like having a solute such as water to flow along the pattern part 42.

PEG43のパターン42は、図4(a)に示すように、液体状のサンプルが注入される円形部42aと、円形部42aからポリマー基板41の長手方向に沿って延在する流路42bと、流路42bの途中から分岐した3つの分流路42cと、3つの分流路42cのそれぞれの先端に形成された試薬が注入される3つの小円形部42dとから構成した。なお、この例では、円形部42aの直径を5mm、小円形部42dの直径を2mm、流路42b及び分流路42cの幅を300μmとした。この例ではポリマー基板41の表面は平坦面である。PEG43のパターン42は、実施例1と同様に、以下のようにしてPEG43のパターン42をポリマー基板41上に形成した。   As shown in FIG. 4A, the pattern 42 of the PEG 43 includes a circular portion 42a into which a liquid sample is injected, and a flow path 42b extending from the circular portion 42a along the longitudinal direction of the polymer substrate 41. The three branch channels 42c branched from the middle of the channel 42b, and three small circular portions 42d into which reagents formed at the respective tips of the three branch channels 42c were injected. In this example, the diameter of the circular portion 42a is 5 mm, the diameter of the small circular portion 42d is 2 mm, and the width of the flow path 42b and the branch flow path 42c is 300 μm. In this example, the surface of the polymer substrate 41 is a flat surface. The PEG 43 pattern 42 was formed on the polymer substrate 41 as described in Example 1 as follows.

まず、ポリマー基板41上にマスク層を次のようにして形成した。ポリマー基板上に形成すべきPEG43のパターン部42以外の領域に、インクジェット印刷法により、マスク材料を付着させた。この例では、実施例1と同様にマスク材料に感光性樹脂(化薬マイクロケム(株)製、SU−8)を用い、感光性樹脂の塗布厚さは100nmとした。次いで、感光性樹脂が付着されたポリマー基板41を70℃で1時間乾燥させ、さらに室温で1時間冷却した。次いで、マスク材料に紫外線を照射してマスク材料を硬化させて、マスク層を形成した。このようにして、PEG43のパターン部42を開口部とするマスク層をポリマー基板41上に形成した。   First, a mask layer was formed on the polymer substrate 41 as follows. A mask material was attached to an area other than the pattern part 42 of the PEG 43 to be formed on the polymer substrate by an ink jet printing method. In this example, a photosensitive resin (SU-8 manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd.) was used as the mask material as in Example 1, and the coating thickness of the photosensitive resin was 100 nm. Next, the polymer substrate 41 to which the photosensitive resin was adhered was dried at 70 ° C. for 1 hour, and further cooled at room temperature for 1 hour. Next, the mask material was cured by irradiating the mask material with ultraviolet rays to form a mask layer. In this way, a mask layer having the pattern part 42 of PEG 43 as an opening was formed on the polymer substrate 41.

次に、PEG43のパターン部42を開口部とするマスク層が形成されたポリマー基板41を、実施例1で用いた高圧容器11の凹部31に設置して、高圧容器11内部を密閉した。次いで、実施例1と同様にして、ポリマー基板41の表面に、PEG43が溶解した超臨界二酸化炭素を接触させてPEG43をマスク層の開口部に露出しているポリマー基板41表面からその内部に浸透させた。なお、この際、圧力P1=15MPa、温度50℃の超臨界二酸化炭素に60℃に加熱して軟化したPEG43を物質溶解用タンク18内で溶解させ、そのPEG43を溶解した超臨界二酸化炭素を高圧容器11内に導入し滞留させた。次いで、PEG43を溶解した超臨界二酸化炭素の圧力Pが安定した後、その状態を30分間保持した。これにより、マスク層の開口部に露出しているポリマー基板41の表面からその内部に、PEG43を超臨界二酸化炭素とともに浸透させた。ただし、この際、マスク層の開口部以外の領域にも超臨界二酸化炭素が接触するが、この領域には感光性樹脂が形成されているので、この領域でPEG43がポリマー基板41内に浸透することはない(この領域のポリマー基板41の表面は改質されない)。   Next, the polymer substrate 41 on which the mask layer having the pattern portion 42 of the PEG 43 as an opening was formed was placed in the concave portion 31 of the high-pressure vessel 11 used in Example 1, and the inside of the high-pressure vessel 11 was sealed. Next, in the same manner as in Example 1, supercritical carbon dioxide in which PEG 43 is dissolved is brought into contact with the surface of the polymer substrate 41, and PEG 43 penetrates into the inside from the surface of the polymer substrate 41 exposed at the opening of the mask layer. I let you. At this time, PEG 43 softened by heating to 60 ° C. in supercritical carbon dioxide having a pressure P1 of 15 MPa and a temperature of 50 ° C. is dissolved in the substance dissolution tank 18, and the supercritical carbon dioxide in which the PEG 43 is dissolved is high pressure. It was introduced into the container 11 and retained. Subsequently, after the pressure P of supercritical carbon dioxide in which PEG 43 was dissolved was stabilized, the state was maintained for 30 minutes. Thereby, PEG 43 was infiltrated with the supercritical carbon dioxide from the surface of the polymer substrate 41 exposed at the opening of the mask layer to the inside thereof. However, at this time, supercritical carbon dioxide also contacts a region other than the opening of the mask layer. Since photosensitive resin is formed in this region, PEG 43 penetrates into the polymer substrate 41 in this region. (The surface of the polymer substrate 41 in this region is not modified).

次いで、実施例1と同様にして高圧容器11内部を大気開放し、高圧容器11からポリマー基板41を取り出した。その後、マスク層を専用の剥離液で除去した。こうして、ポリマー基板41表面のパターン42部にのみPEG43が浸透した、即ち、PEG43が付加された部分だけが表面改質されたポリメチルメタクリレート樹脂からなるマイクロTAS40を得ることができた。この例で作製されたマイクロTAS40では、PEG43が浸透したポリマー基板41の表面部(パターン42部)のみが親水化されている。   Next, the inside of the high-pressure vessel 11 was opened to the atmosphere in the same manner as in Example 1, and the polymer substrate 41 was taken out from the high-pressure vessel 11. Thereafter, the mask layer was removed with a special stripping solution. In this manner, micro TAS 40 made of polymethyl methacrylate resin in which PEG 43 permeated only into the pattern 42 portion on the surface of the polymer substrate 41, that is, only the portion to which PEG 43 was added, was obtained. In the micro TAS 40 manufactured in this example, only the surface portion (the pattern 42 portion) of the polymer substrate 41 into which PEG 43 has permeated is hydrophilized.

次に、上述のようにして作製されたこの例のマイクロTAS40の表面における濡れ性を評価した。なお、比較のためPEGのパターンをポリマー基板にインクジェット印刷しただけの(超臨界流体を用いてPEGをポリマー基板内に浸透させる処理を行わなかった)マイクロTAS(以下、比較例2のマイクロTASという)を作製し、同様に濡れ性の評価を行った。その結果、比較例2のマイクロTASでは、PEGが付加された表面部分の水の接触角が約55°であったのに対して、この例のマイクロTAS40(表面改質処理を行ったマイクロTAS)ではPEGが付加された表面の水の接触角は約10°であった。すなわち、この例で作製したマイクロTAS40のように、超臨界二酸化炭素を接触させる表面改質処理を行うことにより、PEGが付加された部分の濡れ性が大幅に改善される(親水性が向上する)ことが分かった。また、この例で作製したマイクロTAS40上に形成された円形部42a付近に水滴を滴下したところ、その水は流路42b及びに分流路42cに沿って伝わり、小円形部42dに到達する様子が確認できた。   Next, the wettability on the surface of the micro TAS 40 of this example produced as described above was evaluated. For comparison, a micro TAS (hereinafter referred to as micro TAS of Comparative Example 2) in which a PEG pattern was simply ink-jet printed on a polymer substrate (the treatment for infiltrating PEG into the polymer substrate using a supercritical fluid was not performed). ) And wettability was similarly evaluated. As a result, in the micro TAS of Comparative Example 2, the water contact angle of the surface portion to which PEG was added was about 55 °, whereas the micro TAS 40 (micro TAS subjected to surface modification treatment) was used. ), The contact angle of water on the surface to which PEG was added was about 10 °. In other words, like the micro TAS 40 produced in this example, the wettability of the part to which PEG is added is greatly improved by performing the surface modification treatment in contact with supercritical carbon dioxide (hydrophilicity is improved). ) In addition, when a water droplet is dropped near the circular portion 42a formed on the micro TAS 40 manufactured in this example, the water is transmitted along the flow passage 42b and the branch flow passage 42c and reaches the small circular portion 42d. It could be confirmed.

また、この例のマイクロTAS40を24時間水に浸漬した後に再度濡れ性を確認したところ、水の接触角は殆ど変化し無かった。さらに、この例のマイクロTAS40を10ヶ月間大気中に放置した後に、PEGが付加された領域の濡れ性を確認したところ、水の接触角は13°であり、良好な濡れ性が維持されることが分かった。これは、PEGがポリマー基板内部に高濃度に浸透しているため、濡れ性が安定に保持されているためであると考えられる。   Moreover, when the microTAS40 of this example was immersed in water for 24 hours and then the wettability was confirmed again, the contact angle of water hardly changed. Furthermore, after the micro TAS 40 of this example was left in the atmosphere for 10 months, the wettability of the region to which PEG was added was confirmed. The contact angle of water was 13 °, and good wettability was maintained. I understood that. This is considered to be because wettability is stably maintained because PEG penetrates into the polymer substrate at a high concentration.

実施例3では、実施例2と同様にマイクロTASに本発明の表面改質方法を適用した例を説明する。ただし、この例では実施例2よりさらに微細な有機物質のパターンをポリマー基板上に形成するために、ポリマー基板上の表面改質すべき領域に凹部(溝)を設けた例について説明する。   In Example 3, as in Example 2, an example in which the surface modification method of the present invention is applied to a micro TAS will be described. However, in this example, in order to form a finer organic material pattern on the polymer substrate than in Example 2, an example will be described in which a recess (groove) is provided in a region to be surface-modified on the polymer substrate.

この例で作製したマイクロTASの概略構成図を図5に示した。この例のマイクロTAS50では、図5(a)及び(b)に示すように、ポリマー基板51の表面に、実施例2で作製したマイクロTASのポリマー基板表面に形成されたPEGのパターンと同様の溝パターン52を形成し、その溝パターン内にPEG53を浸透させた。この例のマイクロTAS50では、溝パターン52の寸法を次の通りとした。円形部52aの直径を5mm、流路52b及び分流路52cの幅をともに100μm、小円径部52dの直径を2mm、そして、円形部52a、小円径部52d及び溝パターン52の深さはいずれも100μmとした。また、この例では、ポリマー基板51としてPMMA(ポリメチルメタクリレート)樹脂を用い、溝パターン52内部に浸透させる有機物質としてPEG(ポリエチレングリコール)53を用いた。次に、この例のマイクロTAS50の作製方法を図6を用いて説明する。   A schematic configuration diagram of the micro TAS produced in this example is shown in FIG. In the micro TAS 50 of this example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the surface of the polymer substrate 51 is similar to the pattern of PEG formed on the surface of the polymer substrate of the micro TAS manufactured in Example 2. A groove pattern 52 was formed, and PEG 53 was infiltrated into the groove pattern. In the micro TAS 50 of this example, the dimensions of the groove pattern 52 are as follows. The diameter of the circular part 52a is 5 mm, the widths of the flow path 52b and the branch flow path 52c are both 100 μm, the diameter of the small circular diameter part 52d is 2 mm, and the depths of the circular part 52a, the small circular diameter part 52d and the groove pattern 52 are In either case, the thickness was 100 μm. In this example, PMMA (polymethylmethacrylate) resin is used as the polymer substrate 51, and PEG (polyethylene glycol) 53 is used as an organic substance that penetrates into the groove pattern 52. Next, a manufacturing method of the micro TAS 50 of this example will be described with reference to FIGS.

まず、ポリマー基板51に形成する溝パターン52とは逆の凹凸パターンが形成された金型を用意し、その金型を用いて射出成形により、図5に示すような溝パターン52が表面に形成されたポリマー基板51を作製した(図6(a)の状態)。なお、この例では、金型上の凹凸パターンを精密機械加工により形成したが、リソグラフィー法を応用して金型上に凹凸パターンを形成して成形しても良い。   First, a mold having an uneven pattern opposite to the groove pattern 52 formed on the polymer substrate 51 is prepared, and a groove pattern 52 as shown in FIG. 5 is formed on the surface by injection molding using the mold. A polymer substrate 51 was prepared (state shown in FIG. 6A). In this example, the concavo-convex pattern on the mold is formed by precision machining, but the concavo-convex pattern may be formed on the mold by applying a lithography method.

次に、図6(b)に示すように、上述の方法で形成されたポリマー基板51の溝パターン52(表面改質すべき領域)以外の領域に、実施例2と同様にしてマスク層54を形成した。すなわち、インクジェット印刷法を用いて溝パターン52部を開口部とするマスク層54をポリマー基板51上に形成した。なお、この例では、マスク層54として、実施例2と同様に感光性樹脂(化薬マイクロケム(株)製、SU−8)を用い、感光性樹脂の塗布厚さは100nmとした。   Next, as shown in FIG. 6B, a mask layer 54 is formed in a region other than the groove pattern 52 (region to be surface modified) of the polymer substrate 51 formed by the above-described method in the same manner as in the second embodiment. Formed. That is, a mask layer 54 having the groove pattern 52 as an opening was formed on the polymer substrate 51 using an ink jet printing method. In this example, as the mask layer 54, a photosensitive resin (SU-8, manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd.) was used as in Example 2, and the coating thickness of the photosensitive resin was 100 nm.

次に、マスク層54が形成されたポリマー基板51を、実施例1で用いた高圧容器11の凹部31に設置して、高圧容器11内部を密閉した。次いで、実施例2と同様にして、ポリマー基板51の表面に、PEG53を溶解した超臨界二酸化炭素55に接触させてPEG53をマスク層の開口部に露出しているポリマー基板51表面からその内部に浸透させた(図6(c)の工程)。   Next, the polymer substrate 51 on which the mask layer 54 was formed was placed in the recess 31 of the high-pressure vessel 11 used in Example 1, and the inside of the high-pressure vessel 11 was sealed. Next, in the same manner as in Example 2, the surface of the polymer substrate 51 is brought into contact with the supercritical carbon dioxide 55 in which PEG 53 is dissolved, and the PEG 53 is exposed from the surface of the polymer substrate 51 exposed at the opening of the mask layer to the inside thereof. Infiltrated (step of FIG. 6C).

次いで、実施例1と同様にして高圧容器11内部を大気開放し、高圧容器11からポリマー基板51を取り出した(図6(d)の状態)。次いで、マスク層54を専用の剥離液で除去した(図6(e)の状態)。こうして、ポリマー基板51表面の溝パターン52部にのみPEG53が浸透した(表面改質された)ポリメチルメタクリレート樹脂からなるマイクロTAS50を得ることができた。この例で作製されたマイクロTAS50では、PEG53が浸透したポリマー基板51の溝パターン52部のみが親水化されている。   Next, the inside of the high-pressure vessel 11 was opened to the atmosphere in the same manner as in Example 1, and the polymer substrate 51 was taken out from the high-pressure vessel 11 (state shown in FIG. 6D). Next, the mask layer 54 was removed with a special stripping solution (state shown in FIG. 6E). Thus, a micro TAS 50 made of polymethyl methacrylate resin in which PEG 53 permeated only into the groove pattern 52 portion on the surface of the polymer substrate 51 (surface-modified) could be obtained. In the micro TAS 50 manufactured in this example, only the groove pattern 52 portion of the polymer substrate 51 into which PEG 53 has permeated is hydrophilized.

この例の表面改質方法のように、ポリマー基材上の予め表面改質すべき領域に凹部を設けることにより、より微細なパターンであっても容易に且つ高精度に有機物質のパターンを形成することができることが分かった。実際、この例では、実施例2で作製したマイクロTASの流路パターン幅の約1/3の幅を有する流路パターンでPEGを浸透させることができた。   As in the surface modification method of this example, by forming a recess in the region to be surface-modified in advance on the polymer substrate, an organic substance pattern can be easily and accurately formed even with a finer pattern. I found out that I could do it. In fact, in this example, PEG could be infiltrated with a flow path pattern having a width of about 1/3 of the flow path pattern width of the micro TAS produced in Example 2.

また、この例で作製したマイクロTAS50に対しても、実施例2と同様にして濡れ性を評価した。その結果、実施例2と同様の結果が得られた。すなわち、PEGを浸透させたパターン部でのみ濡れ性が向上し、親水化され且つ濡れ性が長期間安定して保持されることが確認された。   Further, the wettability of the micro TAS 50 produced in this example was also evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the same result as in Example 2 was obtained. In other words, it was confirmed that the wettability was improved only in the pattern portion infiltrated with PEG, and it was made hydrophilic and the wettability was stably maintained for a long time.

なお、この例では、ポリマー基材上の表面改質すべき領域を凹部で形成したが、本発明はこれに限定されず、凸部で形成しても良い。   In this example, the region to be surface-modified on the polymer substrate is formed with a concave portion, but the present invention is not limited to this and may be formed with a convex portion.

また、この例では、ポリマー基材上に所定のパターンで溝パターンを形成する際に、金型を用いて形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、次のような方法によりポリマー基材上に有機物質のパターンに対応する溝パターンを形成しても良い。まず、平坦なポリマー基材上に、表面改質すべき領域が開口部となるマスク層を形成する。次いで、リアクティブイオンエッチングなどの方法によりマスク層の開口部(ポリマー基材の表面が露出している領域)に溝(凹部)を形成しても良い。   In this example, when the groove pattern is formed in a predetermined pattern on the polymer base material, the groove pattern is formed using a mold, but the present invention is not limited to this. For example, a groove pattern corresponding to the organic material pattern may be formed on the polymer substrate by the following method. First, a mask layer is formed on a flat polymer substrate so that the region to be surface-modified is an opening. Next, grooves (concave portions) may be formed in the openings of the mask layer (regions where the surface of the polymer substrate is exposed) by a method such as reactive ion etching.

実施例4では、表面が立体形状のポリマー基板に対して本発明の表面改質方法を適用した例について説明する。具体的には、この例では、レンズと、レンズによる結像を電気信号として検出するイメージセンサーとを一体に有するワンチップ型のレンズモジュールのモジュール基材に回路配線を行う際に、本発明の表面改質方法を適用した例を説明する。   In Example 4, an example in which the surface modification method of the present invention is applied to a polymer substrate having a three-dimensional surface will be described. Specifically, in this example, when circuit wiring is performed on a module substrate of a one-chip type lens module that integrally includes a lens and an image sensor that detects image formation by the lens as an electrical signal, An example in which the surface modification method is applied will be described.

この例で作製したレンズモジュールの概略構成を図7に示した。この例で作製したレンズモジュール60は、図7(a)及び(b)に示すように、基材61(ポリマー基板)と、レンズ62と、イメージセンサー63とから構成される。基材61の一方の面61a(図7(a)中の上面)は略平坦面であり、他方の面61b(図7(a)中の下面)は凹形状の立体面となっている。レンズ62は、図7(a)に示すように、基材61の平坦面61aの中央部分に基材61と一体的に搭載されており、イメージセンサー63は、凹状の立体面61bの底部61e上に設置される。そして、この例のレンズモジュール60では、図7(b)に示すように、基材61の凹状の立体面61bの上部61dと底部61eとを繋ぐ複数の立体配線64が形成されている。この立体配線64は、イメージセンサーを基材61の凹状の立体面61b上に搭載するために必要な配線である。   A schematic configuration of the lens module manufactured in this example is shown in FIG. As shown in FIGS. 7A and 7B, the lens module 60 manufactured in this example includes a base 61 (polymer substrate), a lens 62, and an image sensor 63. One surface 61a (upper surface in FIG. 7A) of the substrate 61 is a substantially flat surface, and the other surface 61b (lower surface in FIG. 7A) is a concave solid surface. As shown in FIG. 7A, the lens 62 is mounted integrally with the base material 61 on the central portion of the flat surface 61a of the base material 61, and the image sensor 63 has a bottom 61e of the concave solid surface 61b. Installed on top. And in the lens module 60 of this example, as shown in FIG.7 (b), the some solid wiring 64 which connects the upper part 61d and the bottom part 61e of the concave solid surface 61b of the base material 61 is formed. The three-dimensional wiring 64 is a wiring necessary for mounting the image sensor on the concave three-dimensional surface 61 b of the base material 61.

基材61には、ガラス転移温度Tgが約145℃のアモルファスポリオレフィンからなるポリマー基板を用いた。また、立体配線64はCu膜で形成した。立体配線64の作製方法は次の通りである。   As the substrate 61, a polymer substrate made of amorphous polyolefin having a glass transition temperature Tg of about 145 ° C. was used. The three-dimensional wiring 64 was formed of a Cu film. The manufacturing method of the three-dimensional wiring 64 is as follows.

まず、基材61の凹状の立体面61b上の配線パターンに対応する領域にメッキベースのパターンを形成する。具体的には、次のようにして、メッキベースのパターンを基材61の立体面61b上に形成した。   First, a plating base pattern is formed in a region corresponding to the wiring pattern on the concave three-dimensional surface 61b of the substrate 61. Specifically, a plating base pattern was formed on the three-dimensional surface 61b of the substrate 61 as follows.

まず、基材61の立体面61b上の配線パターン部64に対応しない領域に実施例2と同様にしてマスク層を形成した。すなわち、インクジェット印刷法を用いて配線パターン部64を開口部とするマスク層を基材61上に形成した。なお、この例では、マスク層として、実施例2と同様に感光性樹脂(化薬マイクロケム(株)製、SU−8)を用い、感光性樹脂の塗布厚さは100nmとした。   First, a mask layer was formed in a region not corresponding to the wiring pattern portion 64 on the three-dimensional surface 61b of the substrate 61 in the same manner as in Example 2. That is, a mask layer having the wiring pattern portion 64 as an opening was formed on the substrate 61 using an inkjet printing method. In this example, as the mask layer, a photosensitive resin (manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd., SU-8) was used as in Example 2, and the coating thickness of the photosensitive resin was 100 nm.

次に、マスク層が形成された基材61を、実施例1で用いた高圧容器11の凹部31に設置して、高圧容器11内部を密閉した。次いで、実施例2と同様にして、基材61の表面に、金属錯体(物質)を溶解した超臨界二酸化炭素を接触させて、該金属錯体をマスク層の開口部に露出している基材61表面からその内部に浸透させて安定化させた。   Next, the base material 61 on which the mask layer was formed was placed in the recess 31 of the high-pressure vessel 11 used in Example 1, and the inside of the high-pressure vessel 11 was sealed. Next, in the same manner as in Example 2, the surface of the substrate 61 is brought into contact with supercritical carbon dioxide in which a metal complex (substance) is dissolved so that the metal complex is exposed at the opening of the mask layer. 61 It was stabilized by permeating the inside from the surface.

この例では、金属錯体として、ビス(アセチルアセトナト)パラジウム金属錯体を用い、金属錯体のヘキサン溶液を超臨界二酸化炭素に溶解した。なお、超臨界二酸化炭素に溶解し、還元してメッキ核となりうる金属錯体としては、白金ジメチル(シクロオクタジエン)、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(アセチルアセトネート)パラジウム、ヘキサクロロアセチルアセトナトパラジウム等を用いることもできる。   In this example, a bis (acetylacetonato) palladium metal complex was used as the metal complex, and a hexane solution of the metal complex was dissolved in supercritical carbon dioxide. Metal complexes that can be dissolved in supercritical carbon dioxide and reduced to become plating nuclei include platinum dimethyl (cyclooctadiene), bis (cyclopentadienyl) nickel, bis (acetylacetonate) palladium, hexachloroacetylacetate. Natopalladium or the like can also be used.

その後、還元剤(水素化ホウ素ナトリウム)に基材61を浸漬し、金属錯体を還元し金属微粒子とした。このようにして、基材61の凹状の立体面61b上の配線パターンに対応する領域にメッキベースを形成した。   Thereafter, the substrate 61 was immersed in a reducing agent (sodium borohydride) to reduce the metal complex to form metal fine particles. In this way, a plating base was formed in a region corresponding to the wiring pattern on the concave three-dimensional surface 61b of the substrate 61.

次に、基材61の凹状の立体面61b側に無電界メッキによりCuをメッキした。この際に金属錯体が浸透して表面改質された部分(メッキベースの部分)にのみCu膜が成長する。この例では、膜厚10μmのCu膜を形成した。最後に、マスク層を専用の剥離液で除去した。こうして、図7に示すような基材61の立体面61bにCu膜からなる立体配線64を形成した。上述のように、本発明の表面改質方法を適用するポリマー基材がこの例のように立体構造を有する場合でも、インクジェット法により配線パターン部を開口部とするマスク層を形成してその上から金属錯体(物質)を溶解した超臨界流体を接触させることにより、配線パターン部のみに該金属錯体を浸透させて表面改質することができる。それゆえ、本発明の表面改質方法を用いることにより、従来不可能であった立体部への配線などを可能にすることができた。   Next, Cu was plated on the concave solid surface 61b side of the substrate 61 by electroless plating. At this time, the Cu film grows only in a portion (plating base portion) where the metal complex has permeated and the surface is modified. In this example, a 10 μm thick Cu film was formed. Finally, the mask layer was removed with a special stripping solution. Thus, the three-dimensional wiring 64 made of the Cu film was formed on the three-dimensional surface 61b of the base member 61 as shown in FIG. As described above, even when the polymer substrate to which the surface modification method of the present invention is applied has a three-dimensional structure as in this example, a mask layer having a wiring pattern portion as an opening is formed by an ink jet method. By bringing a supercritical fluid in which a metal complex (substance) is dissolved into contact with each other, the metal complex can be infiltrated only into the wiring pattern portion to modify the surface. Therefore, by using the surface modification method of the present invention, wiring to a three-dimensional part, which has been impossible in the past, can be made possible.

次に、この例で作製されたレンズモジュール60の立体配線64の密着性を評価した。具体的には、基材61の立体面61bに形成された立体配線64に対して粘着テープによる引き剥がし試験を行った。なお、比較のため、基材61の立体面61bを表面改質処理(超臨界二酸化炭素を用いて金属錯体を基材に浸透させる処理)しないレンズモジュール(以下、比較例3のレンズモジュールという)を作製して密着性を調べた。その結果を図8に示した。図8から明らかなように、比較例3のレンズモジュールでは立体配線は、引き剥がし試験において簡単に剥離した。それに対して、この例のレンズモジュール60では、立体配線64は剥離しにくくなっており、密着性が大幅に改善されていることが分かった。さらに、表面改質処理後のレンズモジュールを10ヶ月間大気中に放置した後に立体配線64の密着性を確認したところ、剥離しにくく、良好な密着性が維持されることが分かった。   Next, the adhesion of the three-dimensional wiring 64 of the lens module 60 produced in this example was evaluated. Specifically, a peeling test using an adhesive tape was performed on the three-dimensional wiring 64 formed on the three-dimensional surface 61 b of the base material 61. For comparison, a lens module that does not subject the solid surface 61b of the substrate 61 to surface modification treatment (treatment of allowing a metal complex to permeate the substrate using supercritical carbon dioxide) (hereinafter referred to as the lens module of Comparative Example 3). The adhesiveness was examined. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 8, in the lens module of Comparative Example 3, the three-dimensional wiring was easily peeled off in the peeling test. On the other hand, in the lens module 60 of this example, it was found that the three-dimensional wiring 64 was difficult to peel off, and the adhesion was greatly improved. Furthermore, when the adhesion of the three-dimensional wiring 64 was confirmed after leaving the lens module after the surface modification treatment in the atmosphere for 10 months, it was found that it was difficult to peel off and good adhesion was maintained.

実施例5では、実施例2と同様の構造のマイクロTAS(図4)を、実施例2とは異なる表面改質方法で作製した。この例で作製したマイクロTASの基材、有機物質及び基材上に形成するパターンは実施例2と同じとした。この例のマイクロTASの作製方法を図9を用いて説明する。   In Example 5, a micro TAS (FIG. 4) having the same structure as that of Example 2 was produced by a surface modification method different from that of Example 2. The base material of the micro TAS produced in this example, the organic material, and the pattern formed on the base material were the same as those in Example 2. A method for manufacturing the micro TAS of this example will be described with reference to FIGS.

まず、図9(a)に示すように、ポリマー基板41上に、実施例2と同様にしてPEG43のパターン部42を開口部とするマスク層44を形成した。次いで、ポリマー基板41に浸透させるPEG43の層45を、マスク層44上に形成した。具体的には、60℃に加熱したPEG43(平均分子量1000)を、図9(b)に示すように、マスク層44上及びマスク層44の開口部42上に塗布した。なお、この例では、図9(b)に示すように、マスク層44上全面に渡ってPEGの層45を塗布した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。この例の表面改質方法では、マスク層44の開口部42には必ずPEG43を塗布する必要があるが、それ以外のマスク層44上の領域にはPEG43を塗布しなくても良い。   First, as shown in FIG. 9A, a mask layer 44 having a pattern part 42 of PEG 43 as an opening was formed on a polymer substrate 41 in the same manner as in Example 2. Next, a layer 45 of PEG 43 that penetrates the polymer substrate 41 was formed on the mask layer 44. Specifically, PEG 43 (average molecular weight 1000) heated to 60 ° C. was applied onto the mask layer 44 and the opening 42 of the mask layer 44 as shown in FIG. 9B. In this example, as shown in FIG. 9B, the example in which the PEG layer 45 is applied over the entire surface of the mask layer 44 has been described, but the present invention is not limited to this. In the surface modification method of this example, it is necessary to apply PEG 43 to the opening 42 of the mask layer 44, but it is not necessary to apply PEG 43 to other areas on the mask layer 44.

次に、PEG43の層45を形成したポリマー基板41を、実施例1で用いた高圧容器11の凹部31に設置して、高圧容器11内部を密閉した。次いで、圧力P1=15MPa、温度50℃の超臨界二酸化炭素を高圧容器11内部に導入し滞留させた(図9(b)の状態)。そして、超臨界二酸化炭素の圧力が安定した後、その状態を30分間保持した。この際、ポリマー基板41の表面に、超臨界二酸化炭素に接触させることにより、マスク層44の開口部42に形成されたPEGの層45の一部が超臨界二酸化炭素とともに、マスク層44の開口部に露出しているポリマー基板41表面からその内部に浸透する(図9(c)の状態)。すなわち、この例では、実施例2のようにPEGを溶解した超臨界二酸化炭素をポリマー基板に接触させてPEGをポリマー基板内部に浸透させるのではなく、予めポリマー基板上にPEGを塗布しておき、その上から超臨界二酸化炭素を接触させることにより、PEGをポリマー基板内部に浸透させる。   Next, the polymer substrate 41 on which the PEG 43 layer 45 was formed was placed in the recess 31 of the high-pressure vessel 11 used in Example 1, and the inside of the high-pressure vessel 11 was sealed. Next, supercritical carbon dioxide having a pressure P1 = 15 MPa and a temperature of 50 ° C. was introduced into the high-pressure vessel 11 and retained (state shown in FIG. 9B). And after the pressure of supercritical carbon dioxide was stabilized, the state was maintained for 30 minutes. At this time, by bringing the surface of the polymer substrate 41 into contact with supercritical carbon dioxide, a part of the PEG layer 45 formed in the opening 42 of the mask layer 44 is opened together with the supercritical carbon dioxide. It penetrates into the inside from the surface of the polymer substrate 41 exposed to the part (state of FIG. 9C). That is, in this example, the supercritical carbon dioxide in which PEG is dissolved is not brought into contact with the polymer substrate to infiltrate the inside of the polymer substrate as in Example 2, but PEG is applied on the polymer substrate in advance. Then, PEG is infiltrated into the polymer substrate by bringing supercritical carbon dioxide into contact therewith.

なお、この例では、図2に示した高圧装置100を用いたが、上述のように、高圧容器11に導入する超臨界二酸化炭素にはPEGを溶解させる必要がないので、この例の高圧装置100中の物質溶解用タンク18にはPEGを投入しなかった。   In this example, the high-pressure apparatus 100 shown in FIG. 2 is used. However, since the supercritical carbon dioxide introduced into the high-pressure vessel 11 does not need to be dissolved as described above, the high-pressure apparatus of this example is used. No PEG was charged into the substance dissolution tank 18 in 100.

また、超臨界二酸化炭素をポリマー基板に接触させた際、マスク層の開口部以外の領域にも超臨界二酸化炭素が接触するが、この領域にはマスク層が形成されているので、この領域でPEGがポリマー基板41内に浸透することはない(この領域のポリマー基板41の表面は改質されない)。   In addition, when supercritical carbon dioxide is brought into contact with the polymer substrate, supercritical carbon dioxide also comes into contact with a region other than the opening of the mask layer, but since the mask layer is formed in this region, in this region, PEG does not penetrate into the polymer substrate 41 (the surface of the polymer substrate 41 in this region is not modified).

次に、PEG43をポリマー基板41の所定領域に浸透させた後、実施例1と同様にして高圧容器11内部を大気開放し、高圧容器11からポリマー基板41を取り出した(図9(c)の状態)。次いで、水、あるいは、エチルアルコール等のアルコールを用いて洗浄することにより、ポリマー基板41内に浸透していないPEG43を除去した(図9(d)の状態)。次いで、マスク層44を専用の剥離液で除去した(図9(e)の状態)。こうして、ポリマー基板41表面のパターン42部にのみPEG43が浸透した、即ち、PEG43が付加された部分だけが表面改質されたポリメチルメタクリレート樹脂からなるマイクロTAS40を得ることができた。この例で作製されたマイクロTAS40では、実施例2と同様、PEG43が浸透したポリマー基板41の表面部(パターン42部)のみが親水化されている。   Next, after infiltrating PEG 43 into a predetermined region of the polymer substrate 41, the inside of the high-pressure vessel 11 was opened to the atmosphere in the same manner as in Example 1, and the polymer substrate 41 was taken out from the high-pressure vessel 11 (see FIG. 9C). Status). Next, PEG 43 that did not penetrate into the polymer substrate 41 was removed by washing with water or an alcohol such as ethyl alcohol (state of FIG. 9D). Next, the mask layer 44 was removed with a special stripping solution (state shown in FIG. 9E). In this manner, micro TAS 40 made of polymethyl methacrylate resin in which PEG 43 permeated only into the pattern 42 portion on the surface of the polymer substrate 41, that is, only the portion to which PEG 43 was added, was obtained. In the micro TAS 40 produced in this example, only the surface portion (the pattern 42 portion) of the polymer substrate 41 infiltrated with PEG 43 is hydrophilized as in the second embodiment.

また、この例で作製したマイクロTAS40に対しても、実施例2と同様にして濡れ性を評価した。その結果、実施例2と同様の結果が得られた。すなわち、PEGを浸透させたパターン部でのみ濡れ性が向上し、親水化され、且つ濡れ性が長期間安定して保持されることが確認された。   Further, the wettability of the micro TAS 40 produced in this example was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the same result as in Example 2 was obtained. In other words, it was confirmed that the wettability was improved only in the pattern portion infiltrated with PEG, it was made hydrophilic, and the wettability was stably maintained for a long time.

上記実施例1〜5では、超臨界流体をポリマー基板に接触させる際に、高圧容器内の密閉状態を維持するためにボルト締めを行ったが、本発明はこれに限定されず、任意の手段を用い得る。例えば、回転式の蓋シール機構等を用い得る。また、プレス装置を用いて、プレスの力で合わせ面をシールする方法等を採用してもよい。   In the above Examples 1 to 5, when the supercritical fluid was brought into contact with the polymer substrate, the bolting was performed in order to maintain the hermetic state in the high-pressure vessel, but the present invention is not limited to this, and any means Can be used. For example, a rotary lid seal mechanism or the like can be used. Moreover, you may employ | adopt the method of sealing a mating surface with the force of a press using a press apparatus.

本発明のポリマー基材への表面改質方法によれば、ポリマー基板上の所定領域(所定パターンの領域)を選択的に表面改質することができる。特に、非常に微細な領域においても容易に表面改質することができるので、本発明のポリマー基材の表面改質方法は、微細なパターンで表面改質を必要とするマイクロTASやバイオチップ、あるいは、立体配線デバイス等の製造に特に好適である。   According to the surface modification method for a polymer substrate of the present invention, a predetermined region (region of a predetermined pattern) on a polymer substrate can be selectively surface-modified. In particular, since the surface can be easily modified even in a very fine region, the method for modifying the surface of the polymer substrate of the present invention includes a micro TAS and biochip that require surface modification with a fine pattern, Or it is especially suitable for manufacture of a three-dimensional wiring device etc.

図1は、実施例1で作製したポリマー基板の斜視図である。1 is a perspective view of the polymer substrate produced in Example 1. FIG. 図3は、実施例1でポリマー基板の表面改質に用いた高圧装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the high-pressure apparatus used for surface modification of the polymer substrate in Example 1. 図3(a)〜(d)は、実施例1のポリマー基板上に有機物質のパターンを形成する方法の手順を示した図である。3A to 3D are diagrams showing a procedure of a method for forming a pattern of an organic substance on the polymer substrate of Example 1. FIG. 図4は、実施例2で作製したマイクロTASの概略構成図であり、図4(a)は斜視図であり、図4(b)は図4(a)中のA−A’断面図である。4 is a schematic configuration diagram of a micro TAS manufactured in Example 2, FIG. 4 (a) is a perspective view, and FIG. 4 (b) is an AA ′ sectional view in FIG. 4 (a). is there. 図5は、実施例3で作製したマイクロTASの概略構成図であり、図5(a)は斜視図であり、図5(b)は図5(a)中のB−B’断面図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a micro TAS manufactured in Example 3, FIG. 5 (a) is a perspective view, and FIG. 5 (b) is a cross-sectional view along BB ′ in FIG. 5 (a). is there. 図6(a)〜(e)は、実施例3のポリマー基板上に有機物質のパターンを形成する方法の手順を示した図である。FIGS. 6A to 6E are diagrams showing a procedure of a method for forming a pattern of an organic substance on the polymer substrate of Example 3. FIG. 図7は、実施例4で作製したレンズモジュールの概略構成図であり、図7(a)は図7(b)中のC−C’断面図であり、図7(b)は立体面側の平面図である。7 is a schematic configuration diagram of a lens module manufactured in Example 4, FIG. 7A is a cross-sectional view along CC ′ in FIG. 7B, and FIG. 7B is a three-dimensional surface side. FIG. 図8は、実施例4で作製したレンズモジュールの立体配線の引き剥がし試験の結果を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing the results of a three-dimensional wiring peeling test of the lens module manufactured in Example 4. 図9(a)〜(e)は、実施例5のポリマー基板上に有機物質のパターンを形成する方法の手順を示した図である。FIGS. 9A to 9E are diagrams showing a procedure of a method of forming an organic substance pattern on the polymer substrate of Example 5. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,41,51 ポリマー基板
2,43,53 物質
3,44,54 マスク層
5,55 物質を溶解した超臨界流体
1, 41, 51 Polymer substrate 2, 43, 53 Substance 3, 44, 54 Mask layer 5, 55 Supercritical fluid in which substance is dissolved

Claims (7)

超臨界流体を用いたポリマー基材の表面改質方法であって、
上記ポリマー基材上に接して所定パターンの開口部を有するマスク層を形成することと、
物質を含有した超臨界流体を上記ポリマー基材の上記マスク層側の表面に接触させて、上記物質を上記マスク層の開口部を介して上記ポリマー基材に浸透させることとを含む表面改質方法。
A method for surface modification of a polymer substrate using a supercritical fluid,
Forming a mask layer having an opening with a predetermined pattern in contact with the polymer substrate;
Surface modification comprising bringing a supercritical fluid containing a substance into contact with the surface of the polymer base on the mask layer side and allowing the substance to permeate the polymer base through an opening in the mask layer Method.
超臨界流体を用いたポリマー基材の表面改質方法であって、
上記ポリマー基材上に接して所定パターンの開口部を有するマスク層を形成することと、
上記マスク層の少なくとも開口部に物質の層を形成することと、
上記物質の層に超臨界流体を接触させて、上記物質を上記マスク層の開口部を介して上記ポリマー基材に浸透させることとを含む表面改質方法。
A method for surface modification of a polymer substrate using a supercritical fluid,
Forming a mask layer having an opening with a predetermined pattern in contact with the polymer substrate;
Forming a layer of material at least in the opening of the mask layer;
A surface modification method comprising: bringing a supercritical fluid into contact with the layer of the substance, and allowing the substance to permeate the polymer substrate through the opening of the mask layer.
さらに、上記マスク層の開口部に対応する上記ポリマー基材表面に、凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されているポリマー基材を用意することを含む請求項1または2に記載の表面改質方法。 The surface modification according to claim 1, further comprising preparing a polymer base material on which at least one of a concave portion and a convex portion is formed on the surface of the polymer base material corresponding to the opening of the mask layer. Method. 上記マスク層が高分子材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面改質方法。 The surface modification method according to claim 1, wherein the mask layer is formed of a polymer material. 上記マスク層を印刷法で形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の表面改質方法。 The surface modification method according to claim 1, wherein the mask layer is formed by a printing method. 上記物質が有機物質であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の表面改質方法。 The surface modification method according to any one of claims 1 to 5, wherein the substance is an organic substance. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の表面改質方法を用いて表面改質されたポリマー基材。 The polymer base material surface-modified using the surface modification method as described in any one of Claims 1-6.
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