JP2013105803A - 接合方法および接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、効率よく接合し得る接合方法、および、かかる接合方法により接合された接合体を提供すること。
【解決手段】本発明の接合方法は、第１の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、第１の官能基を有する単分子膜３１を第１の基材２１に形成する工程と、第１の官能基と反応する第２の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、第２の官能基を有する単分子膜３２を第２の基材２２に形成する工程と、単分子膜３１と単分子膜３２とが対向するように第１の基材２１と第２の基材２２とを重ね合わせた状態で、第１の基材２１と第２の基材２２とを加圧するとともに加熱することで、単分子膜３１と単分子膜３２とを介して第１の基材２１と第２の基材２２とが接合された接合体１を得る工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、接合方法および接合体に関するものである。

２つの部材（基材）同士を接合（接着）する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤を硬化（固化）させることにより、部材同士を接着する。

ところが、接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。
・部材と接着剤との相性によっては、十分な接着強度を得ることができない
・接着剤層が一定の膜厚を有することから、寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程の高コスト化・複雑化を招いている。

一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である（例えば、特許文献１参照）。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。

しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温（例えば、７００〜８００℃程度）での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、接合に供される部材の材質によらず、部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合する方法が求められている。

特開平５−８２４０４号公報

本発明の目的は、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、効率よく接合し得る接合方法、および、かかる接合方法により接合された接合体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、第１の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第１の官能基を有する第１の単分子膜を第１の基材に形成する第１の工程と、
前記第１の官能基と反応する第２の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第２の官能基を有する第２の単分子膜を第２の基材に形成する第２の工程と、
前記第１の単分子膜と前記第２の単分子膜とが対向するように前記第１の基材と前記第２の基材とを重ね合わせた状態で、前記第１の基材と前記第２の基材とを加圧するとともに加熱することで、前記第１の単分子膜と前記第２の単分子膜とを介して前記第１の基材と前記第２の基材とが接合された接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、効率よく接合することができる。

本発明の接合方法では、前記第３の工程において、前記第１の官能基と前記第２の官能基とが反応して、前記第１の官能基を有する第１の単分子膜と前記第２の官能基を有する第２の単分子膜とが接合することにより、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合されることが好ましい。
これにより、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、効率よく接合することができる。

本発明の接合方法では、前記第１の官能基は、アミノ基であり、前記第２の官能基はエポキシ基であることが好ましい。
これにより、第１の官能基と第２の官能基とを優れた反応率で反応させることができるため、単分子膜同士をより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記カップリング剤は、シランカップリング剤であることが好ましい。
シラン系カップリング剤は、安価であり入手が容易であるとともに、カップリング剤を密着性よく基材上に結合させることができる。

本発明の接合方法では、前記化学的気相成膜法は、熱ＣＶＤ法であることが好ましい。
熱ＣＶＤ法であれば、カップリング剤を、基材上に確実に供給して、単分子膜を形成することができる。また、基材上への供給の際に、カップリング剤が変質・劣化するのを的確に抑制または防止することができる。
本発明の接合方法では、前記第１の工程において、前記第１の単分子膜を形成するのに先立って、前記第１の基材に、中間層を形成することが好ましい。
これにより、第１の基材と第２の基材とが接近するように加圧する際に、中間層が緩衝材として機能する。そのため、第１の基材および第２の基材に亀裂等を生じさせることなく、第１の官能基を有する単分子膜と、第２の官能基を有する単分子膜とをより確実に密着させることができる。

本発明の接合方法では、前記第２の工程において、前記第２の単分子膜を形成するのに先立って、前記第２の基材に、中間層を形成することが好ましい。
これにより、第１の基材と第２の基材とが接近するように加圧する際に、中間層が緩衝材として機能する。そのため、第１の基材および第２の基材に亀裂等を生じさせることなく、第１の官能基を有する単分子膜と、第２の官能基を有する単分子膜とをより確実に密着させることができる。
本発明の接合体は、本発明の接合方法により、前記第１の基材と前記第２の基材とを、前記単分子膜を介して接合してなることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い接合体が得られる。

本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。 本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。 本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。 本発明の接合体を適用して得られた波長板（光学素子）を示す斜視図である。

以下、本発明の接合方法および接合体を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜接合方法＞
本発明の接合方法は、＜１＞第１の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、第１の官能基を有する単分子膜３１を第１の基材２１に形成する第１の工程と、＜２＞第１の官能基と反応する第２の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第２の官能基を有する単分子膜３２を第２の基材２２に形成する第２の工程と、＜３＞単分子膜３１、３２が対向するように第１の基材２１と第２の基材２２とを重ね合わせた状態で、第１の基材２１と第２の基材２２とを加圧するとともに加熱することで、単分子膜３１、３２を介して第１の基材２１と第２の基材２２とが接合された接合体１を得る第３の工程とを有する。

＜＜第１実施形態＞＞
以下、この本発明の接合方法の第１実施形態を、工程ごとに詳述する。
図１および図２は、本発明の接合方法の第１実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［１］まず、第１の基材２１および第２の基材２２を用意する。
第１の基材２１および第２の基材２２の構成材料は、それぞれ、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリブテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。

なお、第１の基材２１と第２の基材２２との構成材料は、それぞれ、同一（同種）のものであってもよく、異種のものであってもよい。
さらに、接合体１を、後述するような光学素子（波長板）に適用する場合、第１の基材２１および第２の基材２２の構成材料は、ともに、上述したもののうち透明性を有するものが用いられる。

また、第１の基材２１および第２の基材２２の形状は、単分子膜３１、３２を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状（層状）、塊状（ブロック状）、棒状等とされる。
なお、本実施形態では、図１、２に示すように、第１の基材２１および第２の基材２２が板状をなしている。

この場合、第１の基材２１および第２の基材２２の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であるのがより好ましい。
なお、必要に応じて、基材２１、２２の接合面（表面）２３、２４には、それぞれ、単分子膜３１、３２を形成するのに先立って、形成される単分子膜との密着性を高める表面処理を施すようにしても良い。これにより、接合面２３、２４が清浄化および活性化され、接合面２３、２４に対して単分子膜３１、３２が化学的に作用し易くなる。その結果、後述する工程において、接合面２３、２４と単分子膜３１、３２との接合強度を高めることができる。

この表面処理としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。
なお、表面処理を施す第１の基材２１および第２の基材２２が、樹脂材料（高分子材料）で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、表面処理として、特にプラズマ処理または紫外線照射処理を行うことにより、接合面２３および接合面２４を、より清浄化および活性化することができる。その結果、接合面２３、２４と単分子膜３１、３２との接合強度を特に高めることができる。

［２］次いで、第１の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、第１の官能基を有する単分子膜（第１の単分子膜）３１を第１の基材２１に形成する（第１の工程）。
ここで、本発明のように、第１の基材２１に第１の官能基を有するカップリング剤を供給する方法として、化学的気相成膜法を用いることにより、例えば、第１の官能基を有するカップリング剤を含有する液状材料を塗布法等を用いて供給する場合と比較して、高密度に第１の官能基を有するカップリング剤を供給することができる。そのため、これにより形成される単分子膜３１の密度も高密度なものとなる。したがって、この単分子膜３１と、次工程［３］で形成される単分子膜３２とで接合された接合体１の接合強度が強固なものとなる。

第１の官能基を有するカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、有機リン酸系カップリング剤、シリルパーオキサイド系カップリング剤等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

このようなカップリング剤は、第１の基材２１の接合面２３に共有結合により結合することができることから、第１の官能基を有するカップリング剤を密着性よく第１の基材２１上に結合させることができる。
これらの中でもカップリング剤としては、特にシラン系カップリング剤であるのが好ましい。シラン系カップリング剤は、安価であり入手が容易である。

なお、第１の官能基を有するシラン系カップリング剤は、例えば、一般式Ｒ^１ _ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（但し、Ｘは、加水分解によりシラノール基を生成する加水分解基、Ｒ^１は第１の官能基である。また、ｎは１〜３の整数である。）で表される。
この一般式において、Ｘとしては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。

また、第１の官能基Ｒ^１としては、特に限定されず、例えば、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、ビニル基、水酸基等が挙げられる。
化学的気相成膜法としては、例えば、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、大気圧ＣＶＤ法等が挙げられるが、なかでも、熱ＣＶＤ法であるのが好ましい。熱ＣＶＤ法であれば、図１（ａ）に示すように、第１の官能基を有するカップリング剤を、第１の基材２１の接合面２３上に確実に供給して、単分子膜３１を形成することができる。また、接合面２３上への供給の際に、第１の官能基を有するカップリング剤が変質・劣化するのを的確に抑制または防止することができる。

［３］次いで、第１の官能基と反応する第２の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第２の官能基を有する単分子膜（第２の単分子膜）３２を第２の基材２２に形成する（第２の工程）。
第２の官能基を有するカップリング剤としては、前述した第１の官能基を有するカップリング剤と同様に、各種のものを用いることができるが、特に、シラン系カップリング剤であるのが好ましい。

なお、第２の官能基を有するシラン系カップリング剤は、例えば、一般式Ｒ^２ _ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（但し、Ｘは、加水分解によりシラノール基を生成する加水分解基、Ｒ^２は第２の官能基である。また、ｎは１〜３の整数である。）で表される。
この一般式において、Ｘとしては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。

また、第２の官能基Ｒ^２としては、第１の官能基Ｒ^１と反応するものであれば、特に限定されず、例えば、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、ビニル基、水酸基等が挙げられる。
なお、第１の官能基Ｒ^１と第２の官能基Ｒ^２との組み合わせとしては、例えば、アミノ基とエポキシ基との組み合わせ（図１（ｂ）参照。）アミノ基とカルボキシル基との組み合わせ、ビニル基同士の組み合わせ、水酸基とエポキシ基との組み合わせ等が挙げられるが、中でも、アミノ基とエポキシ基との組み合わせが好ましい。かかる組み合わせであれば、次工程［４］において、第１の官能基Ｒ^１と第２の官能基Ｒ^２とを優れた反応率で反応させることができるため、単分子膜３１、３２同士をより強固に接合することができる。

以上のことから、アミノ基を有するシラン系カップリング剤としては、例えば、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよび３−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、エポキシ基を有するシラン系カップリング剤としては、例えば、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル） エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、および３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、化学的気相成膜法としては、前記工程［２］で説明したのと同様の方法が挙げられる。
なお、前記工程［２］と本工程［３］との順序は、当然、上記のように前記工程［２］を先に行ってもよいし、本工程［３］を先に行うようにしてもよい。

［４］次に、単分子膜３１と単分子膜３２とが対向するように第１の基材２１と第２の基材２２とを重ね合わせ、この状態で、第１の基材２１と第２の基材２２とが接近するように加圧するとともに加熱することで、単分子膜３１と単分子膜３２とを介して第１の基材２１と第２の基材２２とが接合された接合体１を得る（第３の工程）。
［４−１］次いで、図２（ａ）に示すように、単分子膜３１、３２同士が対向するように第１の基材２１と第２の基材２２とを重ね合わせる。
これにより、単分子膜３１と単分子膜３２とが接触した状態となる。

［４−２］次に、図２（ｂ）に示すように、第１の基材２１と第２の基材２２とを重ね合わせた状態で、第１の基材２１と第２の基材２２とを加圧するとともに加熱する。
このように第１の基材２１と第２の基材２２とを加圧することで、単分子膜３１と単分子膜３２とが密着し、この状態で加熱することから、単分子膜３１が備える第１の官能基と、単分子膜３２が備える第２の官能基とが反応する。その結果、第１の官能基と第２の官能基とが連結して、単分子膜３１と単分子膜３２とが接合するため、これら単分子膜３１、３２を介して、第１の基材２１と第２の基材２２とが接合される。

なお、第１の基材２１と第２の基材２２とを加圧する圧力は、第１の基材２１および第２の基材２２の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて適宜調整されるが、具体的には、５ＭＰａ以上、６０ＭＰａ以下であるのが好ましく、２０ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。これにより、単分子膜３１と単分子膜３２とがより確実に密着するため、第１の官能基と、第２の官能基とが接触する接触機会が増加することとなる。

また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒以上、３０分以下であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体１を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
さらに、単分子膜３１、３２を加熱する際の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、１２０℃以上、２５０℃以下であるのがより好ましい。かかる条件で単分子膜３１、３２を加熱することにより、第１の官能基と、第２の官能基とを確実に反応させることができる。

なお、加圧・加熱する際の雰囲気の圧力は、大気圧であってもよいが、減圧であるのが好ましい。具体的には、減圧の程度は、１３３．３×１０^−５Ｐａ以上、１３３３Ｐａ以下（１×１０^−５Ｔｏｒｒ以上、１０Ｔｏｒｒ以下）であるのが好ましく、１３３．３×１０^−４Ｐａ以上、１３３．３Ｐａ以下（１×１０^−４Ｔｏｒｒ以上、１Ｔｏｒｒ以下）であるのがより好ましい。
以上のようにして、図２（ｃ）に示すような接合体１が得られる。

このような接合方法によれば、高密度に形成された単分子膜３１、３２を介して第１の基材２１と第２の基材２２とが強固に接合された接合体１を得ることができる。
また、単分子膜３１、３２を介して第１の基材２１と第２の基材２２とを接合しているため、各基材２１、２２の構成材料に制約がないという利点が得られ、第１の基材２１および第２の基材２２の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。

さらに、単分子膜３１、３２を介して第１の基材２１と第２の基材２２とが接合されているため、高い寸法精度で第１の基材２１と第２の基材２２とを接合することができる。
また、単分子膜３１、３２は、優れた耐光性を有するものであるため、本発明の接合方法を、後述するような波長板の形成に適用したとしても、単分子膜３１、３２に黄変が生じること等に起因して、波長板の透光率が低下してしまうのを的確に抑制または防止することができる。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の接合方法の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の接合方法の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第２実施形態の接合方法について、前記第１実施形態の接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態の接合方法では、図３に示すように、第１の基材２１および第２の基材２２に、それぞれ、第１の官能基を有する単分子膜３１および第２の官能基を有する単分子膜３２を化学的気相成膜法を用いて形成するのに先立って、中間層４１および中間層４２を形成すること以外は、前記第１実施形態の接合方法と同様である。
このような中間層４１、４２を設けることで、前記工程［４］において、第１の基材２１と第２の基材２２とが接近するように加圧する際に、中間層４１、４２が緩衝材として機能する。そのため、第１の基材２１および第２の基材２２に亀裂等を生じさせることなく、単分子膜３１と単分子膜３２とをより確実に密着させることができる。

かかる中間層４１、４２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

このような第２実施形態の接合方法によっても、前記第１実施形態の接合方法と同様の効果が得られる。
なお、このような中間層４１、４２の形成は、第１の基材２１および第２の基材２２の構成材料およびその厚さ等に応じて適宜選択され、第１の基材２１および第２の基材２２の双方であっても良いし、何れか一方であっても良い。

＜波長板＞
次に、本発明の接合体を波長板（光学素子）に適用した場合の実施形態について説明する。
図４は、本発明の接合体を適用して得られた波長板（光学素子）を示す斜視図である。
図４に示す波長板９は、透過する光に１／２波長分の位相差を与える「１／２波長板」であって、２枚の複屈折性を有する結晶板９１、９２を、それぞれの光学軸が直交するように接着してなるものである。複屈折性を有する材料としては、例えば、水晶、方解石、ＭｇＦ_２、ＹＶＯ_４、ＴｉＯ_２、ＬｉＮｂＯ_３等の無機材料や、ポリカーボネート等の有機材料が挙げられる。

このような波長板９を光が透過するとき、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分とに光が分離される。そして、分離された光は、各結晶板９１、９２の複屈折性に伴う屈折率差に基づいて一方に遅延が生じ、前述した位相差が生じることとなる。
ところで、波長板９によって透過光に与えられる位相差の精度や波長板９の透過率は、各結晶板９１、９２の板厚の精度に依存しているため、各結晶板９１、９２の板厚は高精度に制御されている必要がある。

それに加え、結晶板９１と結晶板９２との間隙も透過光の位相に影響を及ぼすため、結晶板９１と結晶板９２との間隙は、離間距離が厳密に制御されており、かつ離間距離が変化しないように強固に接着されている必要がある。
さらに、結晶板９１と結晶板９２とを透過する透過光透過率が減衰することなく、高い状態を維持する必要がある。

そこで、本発明では、波長板９に本発明の接合体を適用することとした。これにより、単分子膜を介して結晶板（第１の基材）９１と結晶板（第２の基材）９２とが強固に接合された波長板９を容易に得ることができる。
また、この単分子膜は、均一に成膜することができ、かつ膜厚の精度が高い。このため、結晶板９１と結晶板９２との間の平行度が高く、波面収差等の各種収差の少ない波長板９が得られる。

さらに、この単分子膜は、波長板９を透過する光の波長以下であり、非常に薄いものであるため、波長板９を透過する光に及ぼす影響を抑えることができる。
なお、波長板９は、１／２波長板の他に、１／４波長板、１／８波長板等であってもよい。
以上、本発明の接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

また、前記実施形態における光学素子は、２つの光学部品の双方が光透過性を有したものであるが、本発明の接合体はかかる構成に限定されず、一方のみが光透過性を有しており、他方の光学部品と単分子膜との接合界面で光を反射させるような光学素子であってもよい。
また、前記実施形態では、各光学部品の表面の全面に単分子膜を形成したが、一部のみに形成するようにしてもよい。この場合、接合領域を適宜調整することにより、接合界面における応力集中を緩和することができ、光学素子の変形または接合界面の剥離等の不具合を防止することができる。また、２つの光学部品同士の間に隙間ができるため、例えばこの隙間に空気等のガスを流すことによって、光学部品を強制冷却することが可能になる。

以上、本発明の接合方法および接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接合方法では、必要に応じて、１以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、本発明の接合体は、波長板（光学素子）以外のものに適用可能であることは言うまでもない。具体的には、本発明の接合体は、例えば、プロジェクタ、ディスプレイにおける光学部品、センサー、ＭＥＭＳおよび液滴吐出ヘッド等に適用することができる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．接合体の形成
（実施例１）
［１］ まず、第１の基材として、縦１．０ｃｍ×横１．０ｃｍ×厚さ０．８μｍのＳｉ基板（ＳＵＭＣＯ社製、「ＮＷ−８３」）を用意し、第２の基材として、縦４．８ｃｍ×横４．３ｃｍ×厚さ０．３ｍｍのＳｉＯ_２基板（鶴丸産業社製、「ＢＫ７」）を用意した。

［２］ 次に、ＳｉＯ_２基板の表面に対して、酸素プラズマによる表面処理を行った。
［３］ 次に、シリコーン材料（信越シリコーン社製、「ＫＦ−９６−１ＣＳ」）を用意し、Ｐｌａｓｍａ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ_２基板上にシリコン酸化物で構成される中間層（平均厚さ：５００ｎｍ）を形成した。
［４］ 次に、ＳｉＯ_２基板の中間層、および、Ｓｉ基板の表面に対して、それぞれ、酸素プラズマによる表面処理を行った。

［５］ 次に、第１の官能基（アミノ基）を有するシラン系カップリング剤としてＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製、「ＫＢＭ６０３」）」を用意し、このシラン系カップリング剤を熱ＣＶＤ法を用いて、Ｓｉ基板に供給することにより、Ｓｉ基板上に第１の官能基（アミノ基）を有する単分子膜を形成した。

なお、熱ＣＶＤ法における条件は、以下の通りとした。
＜熱ＣＶＤ条件＞
・加熱温度 ：１４０℃
・加熱時間 ：１時間
・雰囲気の圧力：大気圧〜１×１０^５Ｐａ

［６］ 次に、第２の官能基（エポキシ基）を有するシラン系カップリング剤として２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製、「ＫＢＭ３０３」）」を用意し、このシラン系カップリング剤を熱ＣＶＤ法を用いて、中間層上に供給することにより、中間層を介してＳｉＯ_２基板上に第２の官能基（エポキシ基）を有する単分子膜を形成した。

なお、熱ＣＶＤ法における条件は、以下の通りとした。
＜熱ＣＶＤ条件＞
・加熱温度 ：１００℃
・加熱時間 ：１時間
・雰囲気の圧力：大気圧〜１×１０^５Ｐａ

［７］ 次に、各基板上に形成された単分子膜同士が対向するようにして、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板とを重ね合わせた。そして、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板とを１０ｋＮで加圧しつつ、加圧装置が備えるステージを１００℃から１４０℃に昇温させる温度条件で、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板との加圧を２０分間維持した。
以上の工程を経ることにより、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板とが単分子膜を介して接合された実施例１の接合体を得た。

（実施例２〜５）
前記工程［７］において、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板とを加圧および加熱する際の条件を表１に示すように変更したこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２〜６の接合体を得た。

２．接合体の評価
各実施例１〜５で得られた接合体について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基材を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。そして、接合強度を以下の基準にしたがって評価した。
＜接合強度の評価基準＞
○：９．８ＭＰａ以上
×：９．８ＭＰａ未満
これらの結果を、表１に示す。

表１から明らかなように、各実施例で得られた接合体は、Ｓｉ基板とＳｉＯ_２基板とを単分子膜を介して優れた接合強度で接合することができた。

１……接合体 ２１……第１の基材 ２２……第２の基材 ２３、２４……接合面 ３１……第１の官能基を有する単分子膜 ３２……第２の官能基を有する単分子膜 ４１、４２……中間層 ９……波長板 ９１、９２……結晶板

Claims (8)

1. 第１の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第１の官能基を有する第１の単分子膜を第１の基材に形成する第１の工程と、
   前記第１の官能基と反応する第２の官能基を有するカップリング剤を用いた化学的気相成膜法により、前記第２の官能基を有する第２の単分子膜を第２の基材に形成する第２の工程と、
   前記第１の単分子膜と前記第２の単分子膜とが対向するように前記第１の基材と前記第２の基材とを重ね合わせた状態で、前記第１の基材と前記第２の基材とを加圧するとともに加熱することで、前記第１の単分子膜と前記第２の単分子膜とを介して前記第１の基材と前記第２の基材とが接合された接合体を得る第３の工程とを有することを特徴とする接合方法。
2. 前記第３の工程において、前記第１の官能基と前記第２の官能基とが反応して、前記第１の官能基を有する第１の単分子膜と前記第２の官能基を有する第２の単分子膜とが接合することにより、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合される請求項１に記載の接合方法。
3. 前記第１の官能基は、アミノ基であり、前記第２の官能基はエポキシ基である請求項１または２に記載の接合方法。
4. 前記カップリング剤は、シランカップリング剤である請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
5. 前記化学的気相成膜法は、熱ＣＶＤ法である請求項１ないし４のいずれかに記載の接合方法。
6. 前記第１の工程において、前記第１の単分子膜を形成するのに先立って、前記第１の基材に、中間層を形成する請求項１ないし５のいずれかに記載の接合方法。
7. 前記第２の工程において、前記第２の単分子膜を形成するのに先立って、前記第２の基材に、中間層を形成する請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の接合方法により、前記第１の基材と前記第２の基材とを、前記単分子膜を介して接合してなることを特徴とする接合体。

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