JP2015223543A

JP2015223543A - 流体デバイスの接合方法

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Publication number: JP2015223543A
Application number: JP2014108918A
Authority: JP
Inventors: 英資井形; Hideyori Igata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-14
Also published as: US20150343440A1

Abstract

【課題】溶剤を用いて複数の基板を接合して構成した内部に中空が配置された流体デバイスにおいて、接合のための溶剤の中空への侵入を低減する、基板の面形状および接合方法を提供する。
【解決手段】本発明のデバイスは、第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成するデバイスにおいて、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と溶剤の接触角より大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は複数枚の基板を接合して流路を作製する際、流路の形状を保持するための基板に関する。

化学および生化学反応の経過や結果を確かめるために濃度、成分などの所望の情報を得ることは分析化学の基礎的な事項であり、それらの情報の取得を目的としたさまざまな装置およびセンサが提案されている。それらの装置やセンサを微細化し、所望の情報を得るまでの全工程をマイクロデバイス上にての実現を目指す、マイクロ・トータル・アナリシス・システム（μ−ＴＡＳ）またはラブオンチップと呼ばれるコンセプトがある。これは、採取した原料や未精製検体をマイクロデバイス内の流路を通過させながら、化学反応、酵素反応、検体精製などの工程を経て、最終的な化学合成物や検体中に含まれる成分の濃度などを得ることを目標とするコンセプトである。これらの分析や反応は必然的に微小量の溶液や気体を扱うことから、流路はマイクロ流路、デバイスはマイクロ流体デバイスと呼ばれる。

マイクロ流体デバイスは一般に、数ミリメートル以下の厚みに数センチメートル角以上の表面面積を有する基板に対し、表面に０．１〜１０００マイクロメートルの断面寸法の溝を有する基板と流路の天井または底となる平板を接合させて構成される。その接合方法は、基板同士の熱溶着法、陽極接合法、超音波接合法、エキシマ光照射後に圧着する方法、溶剤で基板表面を軟化させて圧着する方法（以下溶剤接合法）、接着層を用いた接合方法（以下接着接合法）などがある。これらのうち、溶剤接合法や接着接合法は接合のための設備が軽微で、簡便にデバイスを作製できる。完成したデバイスは、流路に接合剤が侵入していないことが必須であり、接合剤の流路内への侵入を防止する方法が開示されている（特許文献１）。

特許第３８８０９３０号公報

マイクロ流体デバイスを複数の基板を接合して作製するときに、接着剤が流路内に侵入して残留すると、接着剤による流路の完全な閉塞や部分的な閉塞を生じ、流体デバイスの所望の機能を果たせなくなる。また溶剤接合法においては、用いた溶剤が流路内に残留すると、流路内の反応が阻害されることがある。また、マイクロ流体デバイスは流路寸法がマイクロメートル単位のため、わずかな量の過剰な供給量でも容易に接着剤や溶剤が流路内に侵入する。

特許文献１の接着接合法は、毛管力により接着剤が接着面を充填して流路を構成する。過剰に接着剤が供給されたときは、流路の周辺にある接着逃げ部に収納される。しかしながら、接着面内においてはわずかな過剰供給量でも力が働くため、接着面の全部分が接着剤により充填される前に、流路の一部分が接着剤の侵入を受けることがある。この傾向は、流路が長くなり、半径の小さいカーブを有する流路などに表われやすい。このように複雑な形状のマイクロ流体デバイスの場合は、接着逃げ部への過剰供給量の収納だけではマイクロ流体デバイスを構成することが困難になる。

本発明は、このような背景技術を鑑みてなされたものであり、マイクロ流体デバイスを構成する際に、過剰な接着剤や溶剤が接合面へ侵入するのを防止する平面を提供する。

上記の課題を解決するデバイスは、第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成するデバイスである。係るデバイスにおいて、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と溶剤の接触角より大きいことを特徴とする。

上記の課題を解決するデバイスの基板の接合方法は、第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つ基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成する接合方法である。係る接合方法において、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と前記溶剤の接触角より大きく、前記中空に接しない部分の平面に前記溶剤を供給して、前記中空を構成することを特徴とする。

本発明によれば、２つの基板の接合面に過剰な接着剤や溶剤が侵入することを防止できるため、接着剤や溶剤の流路内の残留が低減されたマイクロ流体デバイスを作製できる。

本発明の原理を説明する斜視図である。本発明の原理を説明する断面図である。本発明の原理を算出したグラフである。本発明の原理を説明する断面図である。本発明における溶剤の挙動を説明する断面図である。本発明の一実施態様を説明する断面図である。本発明の一実施態様を説明する断面図である。本発明の一実施態様を説明する断面図である。本発明の一実施態様を説明する断面図である。本発明の一実施態様を説明する概念図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に係るデバイスは、第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成するデバイスである。係るデバイスにおいて、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と溶剤の接触角より大きいことを特徴とする。

本発明に係るデバイスの基板の接合方法は、第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成する接合方法である。係る接合方法において、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と前記溶剤の接触角より大きく、前記中空に接しない部分の平面に前記溶剤を供給して、前記中空を構成することを特徴とする。

前記基板の平面の材質は、ガラス、シリコン、プラスチック、セラミックなど、溶剤接合法か接着接合法に適用できる材質であれば特に限定されない。

前記溶剤とは、第１の基板と第２の基板のそれぞれの平面を軟化させ得る溶剤、または接着剤を含んだ溶液であってもよい。なお本明細書中にて、接着剤を例示して説明することがあるが、溶剤接合法のための溶剤でもかまわない。

前記中空とは、断面寸法が０．１〜１０００マイクロメートルの形状であればよく、例えば流路、くぼみ、穴などがあるが、特に限定されない。

本発明の原理を図１〜図４を用いて説明する。

図１（Ａ）において、基板１０に貫通する複数の穴１１が開けられている。基板１０と接着剤を介して接合する基板は、図１（Ｂ）の基板１２であり、表面に溝１３を有する。基板１０にある穴１１を基板１２にある溝１３の先端位置が一致するように密着させ、隙間に接着剤を浸透させて接着接合を試みる。

基板１０および１２の材質は、例えばガラスやプラスチックなどである。溝１３の幅は数マイクロメートルから１ミリメートル程度でよいが、その作製方法は、材質に大きく依存する。例えば、ガラスであればフォトリソグラフィーを用いた微細加工、プラスチックであれば射出成型、ホットエンボス、ドリル加工なども可能であるが、特に限定されない。

接着剤は、紫外線硬化型、熱硬化型、２液混合型の接着剤などがあり、その種類は特に限定されない。

２つの基板を合わせ、図１（Ｂ）のＡ−Ａ’に対応する箇所の断面図を図２に示す。ここでは、接着剤が充填され、かつ未硬化である状況を示している。基板２０および表面に溝２３を有する基板２２があり、接着剤２１により接合されている。なお、基板２０と基板２２が接合された状態において、溝２３を流路２３と表現する。接合面２６は接着剤２１が充填されているため、現時点以上の接着剤供給は過剰である。ところが、現実には適正量で接着剤の供給を停止することは困難なため、過剰量が発生する。過剰量は、基板２０の側面と基板２２の表面にメニスカス２４を生成する。そして、メニスカス２４の高さ２５に応じた圧力が接合面２６に働き、接着剤２１を流路２３内へ侵入させることがある。

言い換えると、メニスカス２４によって生じる液圧が、接合面２６に形成された隙間の管路抵抗を下回れば、過剰に供給された接着剤２１は接合面２６に侵入することができないため、流路２３に接着剤２１が侵入しない。接合面の幅（図２においては紙面奥行き方向）が隙間に比べて十分大きいとき、接着剤２１が流路２３に侵入しない圧力条件Ｐは、管路抵抗と液圧の差が０より大きければよいので、式で表わすと、
となる。ここで、ρは接着剤の密度、ｇは重力加速度、ｂは隙間の平均間隔、Ｌは接着剤を注入する位置から流路２３までの距離を表わす。Ｒｅはレイノルズ数であり、マイクロ流路の場合は１×１０^−６〜１００程度になる。ｖは隙間を流れる接着剤２１の平均速度で、レイノルズ数に応じて決定される。ｈは、メニスカス２４の接合面２６の上端からの高さ２５であり、図１（Ａ）の１４で表わされるデバイスの幅をａとし、メニスカス２４の形状が略円弧であるときは、過剰な供給量Ｖに対して、
と算出できる。

式（２）を式（１）に代入する。ここで、デバイスの幅（ａ）１０ｍｍ、隙間の平均間隔（ｂ）、接着剤密度（ρ）１ｇ／ｃｍ^３、レイノルズ数（Ｒｅ）１×１０^−６、距離（Ｌ）８７５μｍ、接着剤粘度を５０ｍＰａ・ｓとし、圧力条件Ｐを過剰な供給量Ｖと隙間の間隔ｂの関数として解くと図３のようになる。

接着剤が流路に侵入しない範囲、つまり圧力条件Ｐ＞０が成立する範囲は、図３のグラフの各点よりも下側の領域で表わされ、隙間ｂが小さいとき、または供給量Ｖが小さいときである。特に、供給量が３μＬ程度以下のときは、隙間が４μｍ以下でありさえすれば、接着剤の供給量に依存することなく、流路へ接着剤は侵入しない。また、過剰に供給された量が少なくても、隙間の間隔が大きければ大きいほど、圧力条件Ｐ≦０の状態に近づくため、接着剤は流路へ侵入し易くなる。

さらに、式（１）の条件が成立する範囲が存在するとは、図２のメニスカス２４のような微量と思われる接着剤を過剰供給しても、流路２３を形成する上では許容できないことを示している。そのため、接着剤２１が侵入しない流路２３を形成するためには、接着剤２１が過剰供給されたときでもメニスカス２４を形成させないことが重要となる。

メニスカス２４を形成させない方法として、基板２２のうち、基板２０に覆われていない部分の平面２７に過剰な接着剤量を逃がす方法が考えられ、図４を用いて説明する。

図４は基板４０と基板４２を接着剤４１を用いて接合するときに、基板４２のうち基板４０に覆われていない平面に接着剤４１を滴下した瞬間の状態を示している。空気中で滴下された接着剤４１は、基板４２の平面および空気との間に界面張力が発生する。図４において、４３は空気と基板４２に生じる界面張力（σ_Ｓ）、４４は空気と接着剤４１に生じる界面張力（σ_Ｌ）、４５は接着剤４１と基板４２に生じる界面張力（σ_ＬＳ）を示す。基板４２を濡れ広がる界面張力の関係Ｆ_Ｓは、
と表わされる。一方、接着剤４１は基板４０と基板４２の隙間を毛管力によって進行することから、その界面張力４６（Ｆ_Ｃ）は接触角４７（θ）を有しながら、
と表わせる。Ｆ_Ｓは図４でいうと、基板４２の左端方向の力を誘発し、Ｆ_Ｃは基板４２の右端方向の力を誘発する。滴下された接着剤４１の全量が基板４２の左端方向へと流れると、隙間を充填することができないため、Ｆ_ＳとＦ_Ｃの大小関係はＦ_Ｃ＞Ｆ_Ｓのようになる必要がある。よって、
の関係が成立するときに、接着剤４１は基板４２の左端方向ではなく、隙間に侵入し基板４０と基板４２を接合することができる。式（３）の条件を満たす接着剤と基板の組み合わせは、例えば基板４０および４２をＰＭＭＡ面（σ_Ｓ≒４１ｍＮ／ｍ）、接着剤（σ_Ｌ≒７３ｍＮ／ｍ）とできる。ただし、この組み合わせは図２のメニスカス２４を形成する。過剰な接着剤供給により、図２の流路２３内に接着剤が侵入する恐れが生じる。

そこで、式（３）が不成立となる組み合わせ、つまり
を考えると、例えば基板４０および基板４２をＰＭＭＡ面（σ_Ｓ≒４１ｍＮ／ｍ）、接着剤（σ_Ｌ≒１８ｍＮ／ｍ）とできる。このときは図２のメニスカス２４を形成しないが、同時に基板４０と基板４２の隙間で毛管力が発生しない。よって、図２の流路２３に接する位置において、気液界面張力が発生しないため、流路２３内へ接着剤が侵入してしまう。

以上より、接着剤注入口におけるメニスカスの発生を防止し、かつ流路近傍にて接着剤の気液界面に発生するメニスカスによって流路内への接着剤侵入を防止することは式（３）と（４）を同時に満たす平面を作製すればよいことがわかる。これを図５を用いて例示する。

基板５０および５２をポリカーボネート（気液界面張力〜４０ｍＮ／ｍ）で作製し、基板５２が基板５０で覆われていない部分の平面５５に銅薄膜を形成する。銅と空気との界面張力は約１１００ｍＮ／ｍなので、表面張力が２０〜１００ｍＮ／ｍの接着剤であれば式（４）が成立し、平面５５に滴下された接着剤５１（図５（Ａ））は注入口にメニスカスを形成せずに濡れ広がる（図５（Ｂ））。接着剤は、ポリカーボネートの隙間５４に侵入すると、隙間５４内において毛管力が発生し、隙間５４を充填する（図５（Ｃ））。このとき、流路５３と接触する位置において再び気液界面張力により流路５３内へは侵入しない。さらに、接着剤が過剰に供給されたとしても、注入口ではメニスカスが形成されず、過剰な圧力がかからないことから、流路５３内へ接着剤５１は侵入しない（図５（Ｄ））。

平面５５における界面張力が大きいとは、換言すると接着剤５１の平面５５に対する接触角が低いことを意味する。濡れ広がるのであるから、接着剤５１と平面５５の接触角は好ましくは０°であり、このときは拡張濡れにより広がる。一方、隙間５４内においては、接触角を有することによってメニスカスが形成され、流路５３に接着剤５１が侵入するのを防ぐ。よって、界面張力の大きさを調整するとは、接触角を適切に保つことである。

また、平面５５における接触角は０°となることが好ましいが、０°に近い値なら構わない。接着剤５１が平面５５に滴下され、濡れ広がる際に、濡れ広がった液滴の高さが隙間５４の高さより低ければ、過剰な接着剤供給による高さが生じない。この条件を求める。

接着剤５１が接触角略０°の平面５５に滴下され、濡れ広がると、濡れ広がった時の形状は略三角錐となる。この三角錐の高さｈ、接着剤供給量Ｖ、接触角θの間には、三角錐の体積を求めるのであるから、
の関係があり、ｈについて解いた値が隙間ｂより小さければよい。よって、
を解いて、
と関係が求まる。隙間５４を３μｍ、接着剤供給量Ｖを１μＬとすると、θは約０．０１°となるため、以降は略０°と記す。

なお、金属コーティングが不可能な基板材質に対する接触角を低下させる方法は、超親水性スプレー照射などに代表されるさまざまな化学的な親水処理、紫外光照射、エキシマ光照射、コロナプラズマ照射、超精密研磨などがあり、適宜用いればよい。

本発明は上述の原理を利用して、溶剤や接着剤を用いてマイクロ流体デバイスを作製するさいに、流路内への溶剤や接着剤を侵入させることのない平面を提供する。

以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例は本発明をより詳細に説明するための例であって、実施形態は以下の実施例のみに限定されない。

（実施例１）
実施例１を図６を用いて説明する。図６において、基板６０と基板６２の隙間６４を接着剤６１が充填し、流路６３を構成している。基板６２上に形成された平面６５は接着剤６１に対して略０°となる接触角を有する。

平面６５に滴下された接着剤６１は、平面６５上を濡れ広がり、隙間６４に侵入する。ただし、このときは隙間６４内の平面６５において、接着剤６１の接触角は０°なので、毛管力は働いていない。接着剤６１が平面６５の右端部に達すると、基板６０と基板６２による毛管力が働き始め、流路６３に接する位置にて表面張力により接着剤６１は流路６３へ侵入することなく隙間６４を充填する。隙間６４が完全に充填されると、隙間６４の管路抵抗の強さから、過剰に接着剤が供給されたとしても隙間６４には侵入せずに、基板６２の基板６０に覆われていない平面に濡れ広がる。

流路６３の周囲は、接着剤６１が空気と接する位置にて気液界面が形成されなければならない領域であり、その大きさは以下のように求められる。図１の１４で示されるデバイスの幅ａ、隙間ｂである空間内を進行する液体に対し、毛管力が進行方向に働き、同時に基板と液体との摩擦力が進行方向と逆向きに働く。ただし、重力の影響が無視できるように、基板を重力方向と垂直方向に置くとする。このときの隙間内を距離Ｌだけ進行してきた液体の有する運動量の時間変化は、毛管力と摩擦力の差に等しくなる。式で表わすと、
となる。ここで、ρは液体の密度、σは液体の表面張力、ｖは液体の速度、θは基板と液体の接触角である。さらに、時間に関係しないパラメータを抜き出して、
として、式（５）を解くと、

となり、ここでＣ_１およびＣ_２は定数である。上式に再びＡおよびＢを代入すると、
となり、進行距離Ｌが定数Ｃ_３およびＣ_４に対して求められる。ここで、μは接着剤の粘度である。さて、式（６）の第２項である非指数項は、進行距離Ｌが時間ｔの平方根に比例するという、ルーカス・ウォッシュバーンの式を表わす。よって、時間の変化に伴い線形に進行距離が増加していく、安定的な進行状態を示す。実際、この状態になると初速度の値を変化させても、進行距離は毛管力に支配されるので、ほぼ影響はない。一方、式（６）の第１項の指数項は、毛管力が働き始めた直後のごく短い時間のみに影響する。基板の界面張力により急速に力が加わる状態であり、進行距離Ｌは急速に増加するという非線形な状態にある。よって、安定的な毛管現象に到達するまでの距離は、
と近似してよい。よって、流路からの法線距離が（７）となるように、流路の周囲に０°でない接触角を有するようにすればよい。

なお、ａを１０ｍｍ、ｂを３μｍ、σを５０ｍＮ／ｍ、μを５０ｍＰａ・ｓ、θを１０°として、時刻ｔを０．１秒として計算すると、式（６）と式（７）の値いずれもＬ＝０．３１４ｍｍとなり一致する。ただし、Ｃ_３＝Ｃ_４＝０とした。

以上より、接触角が略０°の平面が基板６０の直下に存在しても、流路の周囲に毛管力が安定的に働く領域を確保することによって、過剰な接着剤が流路に侵入することがないことが示された。

（実施例２）
実施例２において、本発明は流路形状に代表される他の様々な中空形状に適用できることを示す。

過剰な接着剤が供給されたとき、中空に接着剤が侵入しないとは、接着剤の注入口にかかる圧力が隙間を通じて伝わり、その圧力が中空で構成される気液界面のメニスカスの圧力を下回ればよい。これを定性的に記載すると、
（メニスカスにかかる圧力）＞（注入口にかかる圧力）―（圧力損失）
である。

いま、中空形状の外周をｌ_ｐ、隙間をｂ、接着剤の表面張力をσ、接着剤の密度をρ、接着剤の粘度をμ、接着剤の進行平均速度をｖ、接着剤と隙間を構成する平面の接触角をθ、注入口から中空形状までの距離をＬとすると、上の定性的な式は、
と表わせる。ここで、ｇは重力加速度、Ｖは供給接着剤量、Ａは過剰接着剤が濡れ広がる面積を示す。式（８）において右辺の第２項は、圧力損失項を意味し、Ｌ〜０の位置においても成立させるときは、右辺の第２項は０として考える。

式（８）をＡについて解くと、
が得られる。さまざまな形状の周囲長ｌ_ｐを有する中空形状は、過剰に供給された接着剤が逃げられる面積を式（９）が成立するように決定できる。

例えば、供給接着剤量Ｖを１μＬ、中空形状が直径１００μｍの円、隙間ｂを３μｍ、接着剤の表面張力σを５０ｍＮ／ｍ、接着剤の密度ρを１０００ｋｇ／ｍ^３、接着剤の粘度μを５０ｍＰａ・ｓ、接着剤と隙間を構成する平面の接触角θを１０°とする。この場合の面積Ａは２９６ｍｍ^２となる。

中空形状を円形として例示したが、周囲長ｌ_ｐは形状を限定されるものではないため、本発明は任意の中空形状を作製する場合に有効である。

（実施例３）
実施例３において、デバイスの面積が実施例２における式（９）が満足できないときの対処方法を図７を用いて例示する。

接着剤が逃げられる面積Ａが式（９）を満足できない場合、接着剤を供給する面から接着剤が溢れないとすると、過剰な接着剤は接着剤を供給する面に堆積する。そして、図２におけるメニスカス２４の高さ２５が生じるのと同様に、ある一定の高さが生じ、基板の隙間へ接着剤を供給する圧力源となり得る。

図７において、基板７０が基板７２に対して隙間７４を有して接触し、隙間７４に接着剤７１を充填して流路７３を形成する。いま、接触角が略０°である平面７５にはテーパーが設けられ、接着剤７１が過剰供給された場合に、過剰分をより速やかに基板７２より落下できるようにして、過剰な接着剤の高さが増加するのを防止できる。さらに、図７に示した態様によれば、基板７２の面積を小さくできる。

（実施例４）
実施例４において、接触角が略０°となる平面が必ずしも基板上に形成されなくてもよい例を図８を用いて示す。

図８において、基板８０と基板８２の隙間８４を接着剤８１が充填し、流路８３を構成している。基板８２の側面に密着された基板８５は接着剤８１に対して略０°なる接触角を有する。

基板８５上に滴下された接着剤８１は、平面８５上を濡れ広がり、隙間８４に侵入する。接着剤８１が基板８５の右端部に達すると、基板８０と基板８２による毛管力が働き始め、流路８３に接する位置にて表面張力により接着剤８１は流路８３へ侵入することなく隙間８４を充填する。隙間８４が完全に充填されると、隙間８４の管路抵抗の強さから、過剰に接着剤が供給されたとしても隙間８４には侵入せずに、基板８５上に濡れ広がる。また、基板８５を物理的に基板８２から離すことにより、さらなる過剰供給を防止することになる。また、基板８５を実施例３に示したように、基板８２に対してテーパーを有するような角度で密着させられるようにしてもよい。

本実施例が示すように、親水性処理やコーティングが困難な材質に対しても、接着剤や溶剤に対する接触角が略０°となる基板を密着させることにより本発明は効果を有する。

（実施例５）
実施例５において、接着剤の供給を容易にするような供給平面を図９に例示する。

図９において、基板９０と基板９２の隙間９４を接着剤９１が充填し、流路９３を構成している。接着剤が供給される平面９５は略０°の接触角を有し、平面９５の基板９０に覆われていない部分に、接着剤９１を貯留する接着剤受け形状９６が作製されている。

電動式のシリンジポンプなどで接着剤を供給する場合、シリンジポンプの始動直後は供給量がばらつくことがある。それらの初期の接着剤量のバラツキを接着剤受け形状９６にて溜め、一定の時間を経て安定的な供給速度となったときの接着剤供給により接合を行う方が、適切な量を再現性高く供給することができる。また、接着剤受け形状９６の容積を調整することにより、より精密に接着剤を隙間９４に向けて供給することも可能である。例えば、最小供給量が１μＬの道具を用いて、０．５μＬが隙間を充填するために適正な量であるとすると、接着剤受け形状９６の容積を０．５μＬに設定することなどが挙げられる。

さらに、供給する接着剤の量を低減させたい場合には、図１０のように接着剤のガイドを形成してもよい。図１０において、基板１０２の上に基板１００が密着した状態で、内部に中空形状１０３を作製するとする。領域１０４は接着剤に対して略０°の接触角を有する領域で、領域１０４以外の基板１０２上は０より大きい接触角を有する。領域１０４に滴下された接着剤は、基板１０２の全平面には濡れ広がらずに流れる方向が制限され、領域１０４にまず濡れ広がる。領域１０４は基板１００の直下にも存在し、濡れ広がった接着剤は、基板１００と１０２の隙間を毛管力により充填される。

このように、接着剤を供給し易いように、接触角が略０°となる平面に接着剤受け形状やガイド機能を備えてもよい。

本発明は、（生）化学反応、（生）化学分析を実施するためのマイクロ流体デバイスの作製に利用することができる。

１０基板
１１穴
１２基板
１３溝、流路
１４幅
２０基板
２１接着剤
２２基板
２３溝、流路
２４メニスカス
２５高さ
２６接合面
２７平面
４０基板
４１接着剤
４２基板
４３〜４６界面張力
４７接触角
５０、６０、７０、８０、９０、１００基板
５１、６１、７１、８１、９１接着剤
５２、６２、７２、８２、９２、１０２基板
５３、６３、７３、８３、９３溝、流路
５４、６４、７４、８４、９４隙間
５５、６５、７５、９５平面
８５基板
９６接着剤受け形状
１０３中空形状
１０４領域

Claims

第１の基板と第２の基板の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成するデバイスにおいて、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と溶剤の接触角より大きいことを特徴とする、デバイス。
前記中空に接する部分の平面における、前記中空の外周からの法線の距離Ｌが、前記平面の幅をａ、前記２つの基板の平面の距離をｂ、前記溶剤の表面張力をσ、前記平面と前記溶剤の接触角をθ、前記溶剤の粘度をμ、前記溶剤が前記距離Ｌに接した時点からの時間をｔとするとき、下記式（１）：
が成り立つことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記中空に接しない部分の平面と前記溶剤の接触角θが、前記２つの基板の平面の距離をｂ、供給する前記溶剤の容積をＶとするとき、下記式（２）：
が成り立つことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記中空に接しない部分の平面の面積Ａが、前記中空の外周の長さをｌ_ｐ、前記２つの基板の平面の距離をｂ、前記溶剤の表面張力をσ、前記平面と前記溶剤の接触角をθ、前記溶剤の密度をρ、重力加速度をｇとするとき、下記式（３）：
が成り立つことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記中空に接しない部分の平面が、前記中空に接する部分の平面に対して、前記中空に接しない部分の平面から前記デバイスの外周に向かって、接触角が略０°であることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記中空に接しない部分の平面に、前記溶剤を貯留する形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
前記中空に接しない部分の平面に、前記溶剤が流れる方向を制限する形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
第１と第２の平面の少なくとも一方に凹部を有し、前記２つの基板の平面を溶剤を用いて接合し、内部に中空を構成するデバイスの基板の接合方法において、前記中空に接する部分の平面と前記溶剤の接触角が、前記中空に接しない少なくとも一部分の平面と前記溶剤の接触角より大きく、前記溶剤が前記中空に接しない部分の平面に供給され、前記中空に接する平面を毛管力により充填されることにより、前記中空を構成することを特徴とする、デバイスの基板の接合方法。