JP2012086411A - 熱圧着方法及び熱圧着装置 - Google Patents

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公 室田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

【課題】反り発生の抑制と、処理時間の短縮化が可能な熱圧着方法、装置を提供する。
【解決手段】赤外線照射手段を用いて樹脂部材を予備加熱する工程と、加熱及び加圧手段を用いて樹脂部材を熱圧着する工程とにより熱圧着を行う。熱圧着装置は、赤外線照射手段を有する予備加熱部と、加熱手段及び加圧手段を有する熱圧着部と、予備加熱状態を保持したまま予備加熱部から熱圧着部に樹脂部材を搬送する搬送手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂の熱圧着方法及び熱圧着装置に係わる。
接合面に原子の拡散を生させて接合する拡散接合として、熱圧着方法が知られている。熱圧着法は、複数の部材を融点以下の適当な温度に加熱し、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧する接合方法である。この熱圧着方法は、例えば、液晶パネルの基板電極端子と外部駆動回路の電極端子との接合方法に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の一般的な熱圧着方法では、まず、圧着部に異方性導電材を塗布し、熱圧着用の樹脂部材であるベアチップを仮止めする。そして、圧着部をバックアップテーブル上に位置させ、加熱されたヒータバーを圧着部のベアチップに当接する。ベアチップを挟持した状態で、圧着部に所定の圧力を加えて所定の時間保持する。この加熱及び加圧により、熱硬化性の異方性導電材を接着剤として作用させた熱圧着が行われる。
また、上述の熱圧着方法では、樹脂部材の反りの低減、及び、熱圧着時間の短縮のため、ベアチップを支持するバックアップテーブルを予熱する方法がとられている。バックアップテーブルを予め加熱しておくことにより、バックアップテーブル上に載せたベアチップを、熱圧着前に予備加熱する。予備加熱により熱圧着時のベアチップの温度分布を均一化することができ、反りの発生を抑制することができる。
特開２００９−２９５７８７号公報
しかしながら、バックアップテーブルを加熱する方法のように、ベアチップに加熱板を直接接触させる方法では、ベアチップの厚さが大きい場合には、厚さ方向で熱分布を均一にすることが難しい。特に、熱伝達率が低い場合には、バックアップテーブルにより加熱される面から、部材の中心部まで熱が伝わりにくく、部材全体の温度が均一になるまで時間がかかる。このため、予備加熱の際にベアチップに反りが発生しやすい。これは、ベアチップが、熱伝達率が低く、熱膨張係数の大きい樹脂製である場合に顕著に発生する。このため、樹脂製のベアチップを用いる場合、バックアップテーブルの加熱により反りを抑える方法では、バックアップテーブルとベアチップとに、精密な熱制御が必要となる。このため、この方法によりベアチップの反りを抑制することは非常に困難である。
上述した問題の解決のため、本発明においては、熱圧着による反り発生の抑制と、処理時間の短縮化が可能な熱圧着方法及び熱圧着装置を提供するものである。
本発明の熱圧着方法は、赤外線照射手段を用いて樹脂部材を予備加熱する工程と、加熱及び加圧手段を用いて樹脂部材を熱圧着する工程とを有する。
また、本発明の熱圧着装置は、赤外線照射手段を有する予備加熱部と、加熱手段及び加圧手段を有する熱圧着部と、予備加熱状態を保持したまま予備加熱部から熱圧着部に樹脂部材を搬送する搬送手段を備える。
樹脂部材に対して赤外線を照射することにより、照射面からその内部まで赤外光が吸収される。このため、短時間で均一な予備加熱が可能となる。樹脂部材を均一に加熱することより、樹脂部材の反りの発生を抑えることができる。また、予備加熱を行うことにより、熱圧着の際の時間を短縮することができる。
本発明によれば、熱圧着による反り発生の抑制と、処理時間の短縮化が可能な熱圧着方法及び熱圧着装置を提供することができる。
本発明の熱圧着方法の実施の形態として、マイクロ流体チップの製造方法を説明するフロー図である。 熱圧着時の加圧量及び温度と、熱圧着時間との関係を示す図である。 本発明の熱圧着装置の実施の形態として、マイクロ流体チップの製造装置の構成例を示すブロック図である。 実施例で用いる樹脂部材の反り量の測定方法を示す図である。 Ａ，Ｂは、実施例で使用する樹脂部材の光学特性を示す図である。 実施例で使用する赤外線ランプヒータの分光放射強度を示す図である。 比較例で用いる樹脂部材の反り量の測定方法を示す図である。 実施例における温度及び反り量と、予備加熱時間との関係を示す図である。 比較例における温度及び反り量と、予備加熱時間との関係を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．熱圧着方法の実施の形態
２．熱圧着装置の実施の形態
３．熱圧着方法の実施例
〈１．熱圧着方法の実施の形態〉
以下本発明の熱圧着方法の具体的な実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態の熱圧着方法を適用したマイクロ流体チップの製造方法のフロー図を示す。マイクロ流体チップは、熱圧着する樹脂部材として、マイクロメートルサイズの流路を基板上に形成した樹脂製のチップ部品を用いる。樹脂製のマイクロ流体チップは、予め流路となる溝が形成された基板となるチップ部品に、蓋となるチップ部品を接合して形成される。この基板と蓋との接合に、本実施の形態の熱圧着方法を適用する。
［マイクロ流体チップの製造］
マイクロ流体チップの製造工程は、チップ部品形成（ステップＳ１）、表面処理（ステップＳ２）、予備加熱（ステップＳ３）、熱圧着（ステップＳ４）、及び、検査（流路検査・欠陥検査）（ステップＳ５）とからなる。
ステップＳ１におけるチップ部品形成は、射出成型又はフィルム押し出し成型で作られた樹脂部材から、マイクロ流体チップ用の溝を有するチップ部品を形成する。
ステップＳ２における表面処理は、チップ部品を接合する前に、チップ部品の接合面の洗浄及び表面改質を行う。
ステップＳ３における予備加熱は、熱圧着時の加熱時間の短縮のために、赤外線ランプヒータ（ＩＲヒータ）を用いて、熱圧着の前処理工程として加熱を行う。
ステップＳ４における熱圧着は、チップ部品の接合面同士を接触させた状態で加熱及び加圧し、部品同士を熱圧着により接合する。
ステップＳ４における検査では、熱圧着により形成されたマイクロ流体チップの流路、形状等に欠陥の有無を判断する。
以下、上述の各工程について説明する。
［チップ部品形成］
チップ部品には、射出成形又はフィルム押し出し成形により作製され樹脂部材を用いる。
まず、マイクロ流体チップに用いるチップ部品に、流路等の細部形状を成形するためのスタンパを作製する。マイクロ流体チップの製造に使用するスタンパは、例えば、ガラス基板等を原盤として、電気化学的鋳造法（Ｎｉ電鋳法）により作製する。また、半導体の製造技術を応用することによってガラス基板やシリコン基板等からスタンパを製造する。
次に、作製したスタンパを用いて、射出成形等により形成された樹脂部材に、マイクロ流体チップ用の微小流路を形成する。
熱圧着に用いる樹脂材料は、熱圧着が可能な熱可塑性樹脂であり、赤外光に対して透過率が高い材料であれば特に限定することなく使用することができる。
樹脂の材料によって赤外線透過率に波長依存性がある。このため、樹脂部材の赤外線透過率は、８５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長域において、吸収ピーク以外で８０％以上１００％未満、好ましく８５％以上９５％未満であることが好ましい。また、吸収ピークにおいて、赤外線透過率が４０％以上１００％未満、好ましくは５０％以上９５％未満であることが好ましい。
吸収率が高いと、照射面（表面）側と照射面の反対面（裏面）側とで、赤外線の照射量が大きく変わるため、全体を均一に照射することができない。従って、表面側と裏面側とで加熱に差が発生し、反りの発生原因となる。
赤外線透過率が１００％に近く樹脂自体の赤外線吸収率が低い場合であっても、ＩＲヒータの出力を上げ、樹脂に照射する赤外線量を増やすことにより速やかな加熱を行うことができる。
また、樹脂材料としては、マイクロ流体チップを用いた試験目視による評価が可能な程度に、可視光に対して透過率が高いことが好ましい。
上述の樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シリコン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）等のノルボルネン系環状ポリオレフィン等を用いることができる。
［表面処理］
チップ部品の熱圧着面を表面処理する。表面処理には、例えば、有機溶剤等の薬剤を用いる。また、プラズマ放電によりチップ部品の表面改質を行う。
有機溶剤を用いて表面を洗うことにより、チップ部品の表面を軟化（膨潤）させる。これにより、熱圧着時の樹脂の接着性を向上させる。或いは、プラズマ放電によるチップ部品の接着面の表面改質により、熱圧着時の接着性を向上させる。
薬剤による表面処理には、エタノール等の低級アルコール、酢酸ブチル等のエステルを含む有機溶剤を用いる。
なお、この表面処理工程は、マイクロ流体チップの密着性等を考慮し、必要に応じて行う。表面処理工程を行わずに、チップ部品同士を熱圧着させてマイクロ流体チップを製造することも可能である。
［予備加熱］
赤外線ランプヒータ（ＩＲヒータ）を用いて、上述のチップ部品の予備加熱を行う。
熱圧着に用いるチップ部品は、上述のように赤外線に対して透過率が高い。このため、ＩＲヒータからの赤外光が、チップ部品全体に対してほぼ均一に照射される。この均一な照射によってチップ部品内部に均一な温度上昇がおこる。ここで、ＩＲヒータの照射面をチップ部品の表面とし、ＩＲヒータの照射面の反対面をチップ部品の裏面とすると、樹脂の表面側温度、裏面側温度、及び、チップ部品全体の平均温度はほぼ同じになる。このため、予備加熱時にチップ部品内での温度差を抑制することができ、反りの発生を抑えることができる。
予備加熱では、チップ部品を形成する樹脂の荷重たわみ温度以下に加熱する。例えば、荷重たわみ温度（℃）の１／２程度、又は、０．４〜０．６倍程度の範囲内の温度まで加熱する。例えば、荷重撓み温度１３５℃の材料で５５〜８０℃程度まで温度を上げる。
予備加熱でのチップ部品の加熱温度が高いほど、熱圧着時間を短縮できる。これは、チップ部品を熱圧着時の温度に対して近い温度まで加熱しておくことにより、熱圧着の際にチップ部品が圧着温度まで到達する時間が短くなるためである。
透明な樹脂からなるチップ部品を充分に加熱することができればＩＲヒータの種類、出力等は特に限定することなく使用することができる。
［熱圧着］
チップ部品を熱圧着（拡散接合）して微小流路を内部に形成する。圧着条件が適当でない場合、チップ部品の接合不良の発生や、微小流路が潰れて消失することがある。
マイクロ流体チップの製造では、試験サンプルへの混入を防ぐため接着剤等の接合剤を使用しない。チップ部品同士の接合は、接合面を直接接触させて行う。
熱圧着は、上下の圧着ヘッド等からなる熱圧着部にチップ部品を組み合わせた状態で保持し、この圧着ヘッドによりチップ部品を上下から加圧する。そして、圧力を保ったまま昇温し、熱圧着（拡散接合）を行う。さらに、加圧した状態でチップ部品を冷却した後、上下の圧着ヘッドを解放してチップ部品を減圧する。
熱圧着により、チップ部品が組み合わされてマイクロ流体チップが形成される。
図２に、熱圧着時の加圧量（Press Force）［ｋＮ］及び温度［℃］と、熱圧着開始からの時間［秒］との関係の一例を示す。温度は、上部圧着ヘッド（Upper Temp）の温度と下部圧着ヘッド（Lower Temp）の温度とを示す。
熱圧着ヘッド等からなる熱圧着部にチップ部品を重ねた状態で載置する（０〜２秒）。
チップ部品に加圧を開始する（１０秒）。所定の圧力に達した状態（１３秒）で保持する。図２の場合には、１３ｋＮ程度に加圧している。
加圧開始後、チップ部品の加熱を開始するする（２７秒）。チップ部品は予備加熱により８５℃程度まで加熱されている。熱圧着の加熱では、荷重たわみ点からガラス転移点までの間を熱圧着温度に設定する。図２の場合には、熱圧着温度を１２５℃程度に設定して加熱している。加熱により徐々に温度が上昇し、所定の熱圧着温度に達した状態で、数秒間（８２〜１０５秒）保持する。図２の場合には、設定温度での保持時間が２３秒である。予備加熱を行うことにより、加熱時間の短縮が可能である。特に、所定の熱圧着温度に達した状態での保持時間を短縮することができる。
所定の温度及び時間でチップ部品を保持した後、上下圧着ヘッドの圧力を維持したまま冷却する（１０５秒以降）。そして、温度が充分に低下した後、加圧を停止し（１２３秒）、熱圧着部からチップ部品を開放する。
熱圧着における昇温の到達温度は、チップ部品に使用する樹脂が、結晶性樹脂のように融点を持つ場合には融点未満、非晶性樹脂のように融点を持たない場合にはガラス転移点未満に加熱する。
融点以上又はガラス転移点以上に加熱すると、チップ部品に形成されている微小流路の変形や消失の可能性がある。さらに、チップ部品同士の接合強度や接合時間等を考慮すると、荷重たわみ温度付近以上に加熱する必要がある。例えば、チップ部品材料の荷重たわみ点付近からガラス転位点までが目安となる。チップ部品に形成された微小流路の形状の安定性等を考慮すると、樹脂の荷重たわみ温度±５℃に加熱することが好ましく、さらに荷重たわみ温度±２℃に加熱することが好ましい。
［検査］
チップ部品を熱圧着して形成したマイクロ流体チップに対し、検査を行う。検査は、複数の検査項目について適合の判定をする。例えば、汎用のレーザー変位センサを使用して、熱圧着後のマイクロ流体チップの内部に形成された微小流路の寸法を測定し、測定値が規定範囲内かを判定する。また、画像処理装置を用いて、マイクロ流体チップの欠陥の有無を判断する。
検査で異常の見つかったものは、正規品から分離され、廃棄処理等される。また、検査を通過したマイクロ流体チップには、必要に応じて滅菌処理や梱包等を行う。
上述のマイクロ流体チップの製造方法では、ＩＲヒータを用いた予備加熱と、加圧状態で加熱される熱圧着とにより、加熱処理が２段階に分けて行われる。予備加熱において、チップ部品が所定の温度まで均一に加熱されることで、熱圧着時の時間を短縮することができる。また、予備加熱にＩＲヒータを用いることにより、樹脂の均一な加熱が可能であり、樹脂加熱時の反りの発生を抑制することができる。
〈２．熱圧着装置の実施の形態〉
図３に熱圧着装置の実施の形態を示す。図３に示す熱圧着装置は、上述の製造工程によりマイクロ流体チップを製造するための装置である。
［マイクロ流体チップの製造装置］
マイクロ流体チップの製造装置は、チップ部品供給排出部１１、表面処理部１２、圧着部１３、検査部１４、及び、各構成間にチップ部品又はマイクロ流体チップを搬送する搬送手段を備える。チップ部品供給排出部１１は、チップ部品供給部１１Ａと、チップ部品排出部１１Ｂとからなる。圧着部１３は、予備加熱部１３Ａと熱圧着部１３Ｂとからなる。検査部１４は、流路検査部１４Ａと欠陥検査部１４Ｂとからなる。
チップ部品供給部１１Ａには、予めチップ部品に微小流路がされたチップ部品が複数個保有されている。そして、チップ部品供給部１１Ａ内に保有されているチップ部品を、マイクロ流体チップの製造工程に送出する。
表面処理部１２は、チップ部品供給部１１Ａから供給されてきたチップ部品の表面処理装置を備える。表面処理装置としては、有機溶剤による暴露処理装置、例えば浸漬装置やスプレー装置等を備える。また、例えば、プラズマ照射装置を備える。
表面処理装置において、チップ部品の熱圧着面をプラズマ放電、又は、有機溶剤に曝して、チップ部品の表面処理を行う。表面処理後のチップ部品は、搬送手段により表面処理部１２から圧着部１３の予備加熱部１３Ａに搬出される。
予備加熱部１３Ａは、赤外線照射手段を備える。赤外線照射手段としては、例えば赤外線ランプヒータ（ＩＲヒータ）を備える。そして、ＩＲヒータにより、表面処理部１２から搬出されてきた表面処理済みのチップ部品に赤外線を照射する。赤外線吸収によりチップ部品が予備加熱される。予備加熱されたチップ部品は、搬送手段１３Ｃにより、同じ圧着部１３内の熱圧着部１３Ｂに搬送される。このとき搬送手段１３Ｃは、予備加熱の温度を保持した状態で、予備加熱部１３Ａから熱圧着部１３Ｂにチップ部品を搬送する。
熱圧着部１３Ｂは、予備加熱部１３Ａから搬送されてきたチップ部品を圧着して、マイクロ流体チップを形成する。熱圧着部１３Ｂは、チップ部品を組み合わせて加圧するための上下の圧着ヘッド等の加圧手段と、この加圧手段を加熱するための加熱手段とを有する。熱圧着部１３Ｂでは、２個のチップ部品のそれぞれ接合面を重ねて加圧する。そして、加圧中に加熱し、チップ部品同士を熱圧着（拡散接合）する。このように、熱圧着部１３Ｂにおいて、チップ部品からマイクロ流体チップが形成される。圧着部１３で形成したマイクロ流体チップは、検査部１４の流路検査部１４Ａに搬出される。
流路検査部１４Ａは、汎用のレーザー変位センサ等を備える。そして、熱圧着により形成されたマイクロ流体チップの内部に形成された微小流路の寸法を測定する。さらに、マイクロ流体チップは、欠陥検査部１４Ｂに送られる。欠陥検査部１４Ｂは、画像処理装置等を備える。そして、画像からマイクロ流体チップの状態を識別し、欠陥の有無を判断する。検査済みのマイクロ流体チップは、検査部１４からチップ部品供給排出部１１のチップ部品排出部１１Ｂに送られる。
チップ部品排出部１１Ｂでは、検査により欠陥等の異常が見つかったマイクロ流体チップが、チップ部品排出部１１Ｂにおいて分離、破棄される。また、検査を通過したマイクロ流体チップは、チップ部品供給排出部１１から装置外へ搬出される。製造されたマイクロ流体チップは、必要に応じて別の装置において滅菌処理や梱包等が行われ、製品化される。
なお、上述のマイクロ流体チップの製造装置において、表面処理を行わない場合には、表面処理部１２を備えていなくてもよい。また、チップ部品供給排出部１１や、検査部１４は、マイクロ流体チップの製造装置とは別の装置として構成してもよい。例えば、マイクロ流体チップの製造装置としては、圧着部１３を備えていればよく、チップ部品供給排出部１１や、検査部１４とが同じ装置に構成されていなくてもよい。また、上記流路検査、欠陥検査は、検査部１４で行う検査の一例であり、必要に応じて他の検査手段を備えることもできる。
〈３．熱圧着方法の実施例〉
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。下記の実施例及び比較例では、マイクロ流体チップの製造方法において、予備加熱によるチップ部品の温度と反り量について測定及び評価を行う。
（実施例）
図４に、赤外線ランプヒータ（ＩＲヒータ）を用いた加熱によりチップ部品に発生する反り量の測定方法を示す。
図４に示すように、支持部２３上にチップ部品２１の端部が接するように載せ、チップ部品２１の上方からＩＲヒータ２２により加熱した。チップ部品２１は、２５×７５ｍｍ、厚さ１ｍｍの大きさのシクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製のＺｅｏｎｅｘ（登録商標）４８０）を用いた。また、ＩＲヒータ２２の出力は１２００ｗとし、ＩＲヒータ２２からチップ部品２１の表面２１Ａまでの距離は８０ｍｍとした。
チップ部品２１の加熱は、室温（約２５℃）から約７０℃まで行った。
図４に示す構成では、ＩＲヒータ２２に近い表面２１Ａ側が赤外線の照射量が多く、裏面２１Ｂよりも温度が高くなる。従って、表面２１Ａ側が裏面２１Ｂよりも大きく膨張して、図４に示すような反りが発生する。このため、本実施例では、チップ部品２１の表面２１Ａ側において、端面の最下点から中心付近の最上部までの距離２０をチップ部品２１の反り量とした。
以上の方法を用いて、チップ部品２１の裏面２１Ｂ側の温度と、チップ部品２１の反り量を測定した。
実施例で使用する樹脂及びＩＲヒータについて説明する。
図５Ａ，Ｂに、実施例で使用するＺｅｏｎｅｘ４８０の光線透過率［％］を示す。また、図５には、Ｚｅｏｎｅｘ４８０と一緒に、チップ部品として適用可能な樹脂の一例として、ＺｅｏｎｅｘＥ４８Ｒ、Ｚｅｏｎｅｘ３３０Ｒ（共に日本ゼオン社製のシクロオレフィンポリマー）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、及び、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）の光線透過率［％］を示す。さらに、図６に一般的なＩＲヒータの代表特性として分光放射強度を示す。
図５Ａに示すように、各樹脂は４００〜８００ｎｍの可視光域において、８０〜９０％程度の高い透過率を有している。
そして、図５Ｂに示すように、Ｚｅｏｎｅｘ４８０、ＺｅｏｎｅｘＥ４８Ｒ、及び、Ｚｅｏｎｅｘ３３０Ｒのシクロオレフィンポリマーは、１０００ｎｍ以上の赤外光域において、１２００ｎｍ付近と１４００ｎｍ付近において吸収ピークを有する。１２００ｎｍ付近の吸収ピークにおいて、上記シクロオレフィンポリマーは、透過率が９０％から５０％程度に低下する。また、１４００ｎｍ付近の吸収ピークにおいて、上記シクロオレフィンポリマーは、透過率が９０％から６０％程度に低下する。
また、図６に示すように、ＩＲヒータは、１２００ｎｍ付近をピークになだらかに強度が低下する波長分布を有する。樹脂の吸収ピークの波長域では、照射面側での吸収が大きく、裏面側まで照射される赤外光の強度が低下し、均一な照射とはならないが、吸収ピーク以外の波長においても充分な赤外光を照射しているため、チップ部品に対して均一な照射が可能である。
（比較例）
図７に、熱板を用いた加熱によりチップ部品に発生する反り量の測定方法を示す。
図７に示すように、熱板２４上にチップ部品２１を載せ、チップ部品２１の反り量を測定した。熱板２４の表面温度は６４℃とした。また、チップ部品２１は、実施例と同じく、２５×７５ｍｍ、厚さ１ｍｍの大きさの日本ゼオン社製のＺｅｏｎｅｘ４８０を用いた。なお、図７において、チップ部品２１の熱板２４に接触する面を表面２１Ａとし、熱板２４に接触しない面を裏面２１Ｂとする。
図７に示す構成では、熱板２４に接する表面２１Ａが最初に加熱されるため、表面２１Ａ側が裏面２１Ｂよりも大きく膨張して反りが発生する。このため、チップ部品２１の反り量は、チップ部品２１の表面２１Ａの熱板２４の接触部から、端面の最上部までの距離２０とした。
（結果）
以上の方法により測定した実施例のチップ部品２１の反り量、及び、チップ部品２１の裏面２１Ｂ側の温度と、予備加熱時間との関係を図８に示す。また、比較例のチップ部品２１の反り量、及び、チップ部品２１の裏面２１Ｂ側の温度と、予備加熱時間との関係を図９に示す。
図８に示す結果から、実施例では、赤外線照射直後、一時的に反り量が１ｍｍ程度まで増加するが、すぐに０．５ｍｍ程度に低下して安定する。この反り量が０．５ｍｍで安定する際のチップ部品裏面温度は、４０℃程度である。また、反り量が安定し、裏面温度が所定の予備加熱温度に達するまで、約２０秒であった。
このように、ＩＲヒータを用いてチップ部品を加熱することにより、速やかに裏面側まで加熱することができる。さらに、短時間で所定温度まで加熱しても、反りの発生量が小さい。このため、ＩＲヒータを用いた予備加熱では、チップ部品を均一に、且つ、短時間で加熱することができた。
比較例では、図９に示すように、加熱直後に２．５ｍｍ程度まで反り量が増加した。また、比較例では、２０秒程度経過した後、反り量が約１．０ｍｍで安定するが、裏面温度が５０℃程度であり、所定の予備加熱温度まで達していない。反り量が実施例と同等の０．５ｍｍで安定するには、さらに７０秒程度経過するまで加熱を続け、裏面温度を６０℃付近まで上昇させる必要があった。
上述の実施例及び比較例において反り量の低い値での安定は、チップ部品の熱分布の均一性を示す。比較例の場合には、熱板に接触する表面側分の温度が上昇し、表面側のみが膨張するため、加熱直後に反り量がおおきくなる。そして、時間経過ともに、熱板と接触する表面から、裏面側に熱が伝搬されて熱分布が均一になるため、裏面温度の上昇とともに反り量が低下する。そして、チップ部品全体がほぼ均一に加熱されることにより、反り量が安定する。
これに対し、実施例のようにＩＲランプヒータを用いて予備加熱を行うことにより、短時間での予備加熱が可能であり、且つ、反りの発生を抑制することができる。
なお、上述の実施の形態では、透明樹脂製のマイクロ流体チップに本発明の熱圧着方法を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず他の形態に適用することが脳である。
例えば、チップ部品が赤外光に対して吸収が少なく、全体を均一に照射することができ、赤外光の照射により加熱が可能な樹脂の熱圧着（拡散接合）であれば適用可能である。
また、上述の実施の形態では、赤外線ランプヒータを用いて樹脂の加熱を行っているが、赤外線の照射により樹脂を加熱可能な構成であれば、赤外線照射手段については特に限定することなく使用可能である。赤外線を照射する手段において、必要な強度の赤外線が含まれていれば、紫外及び可視光が赤外線と同時に射出されていてもよい。
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
１１ チップ部品供給排出部、１１Ａ チップ部品供給部、１１Ｂ チップ部品排出部、１２ 表面処理部、１３ 圧着部、１３Ａ 予備加熱部、１３Ｂ 熱圧着部、１３Ｃ 搬送手段、１４ 検査部、１４Ａ 流路検査部、１４Ｂ 欠陥検査部、２１ チップ部品、２１Ａ 表面、２１Ｂ 裏面、２２ ＩＲヒータ、２３ 支持部、２４ 熱板

Claims (6)

  1. 赤外線照射手段を用いて樹脂部材を予備加熱する工程と、
    加熱及び加圧手段を用いて前記樹脂部材を熱圧着する工程と、
    を有する
    熱圧着方法。
  2. 前記予備加熱において、前記樹脂部材を荷重たわみ温度以下に加熱する請求項１に記載の熱圧着方法。
  3. 前記樹脂部材として、吸収ピーク波長域以外での赤外線透過率が８０％以上１００％未満である請求項１に記載の熱圧着方法。
  4. 前記樹脂部材として、マイクロ流体チップ製造用のチップ部品を用いる請求項１に記載の熱圧着方法。
  5. 前記熱圧着において、前記樹脂部材を融点又はガラス転移点未満に加熱する請求項１に記載の熱圧着方法。
  6. 赤外線照射手段を有する予備加熱部と、
    加熱手段及び加圧手段を有する熱圧着部と、
    予備加熱状態を保持したまま前記予備加熱部から前記熱圧着部に樹脂部材を搬送する搬送手段を備える
    熱圧着装置。
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