JP5279825B2 - 接合部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材間を適切に接着できるようにしたマイクロチッププレート等の接合部材及びその製造方法に関する。

近年のマイクロ化学技術の進展により、錯形成反応、有機合成、溶媒抽出、細胞培養、化学反応制御等から化学反応をチップ上において行うことが多用されている。特に、バイオチップと称し、ＤＮＡ鑑定等にマイクロチッププレートが利用されている。

ところで、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）等は、透明性が良く低蛍光であり、また厚みを薄くでき、マイクロチッププレートの基材に適している。

しかしながら、これらの低蛍光プラスチックス材料は、表面が不活性であるために、例えばＣＯＰで形成された２枚の基材間を接着剤により適切に接合できないといった問題があった。あるいは、基材間を接着剤により接合する前に、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材表面に対して、超音波融着、紫外線照射、マット処理、コロナ処理、プラズマ処理等の前処理を行うことが必要であった。

また下記の特許文献１に記載された発明に開示されている有機溶剤では、基材同士を溶かして接合するため基材や接合面にクラックが生じたり流路が潰れやすいといった問題があった。また有機溶剤を用いた場合では流路内が有機溶剤により塞がれてしまう不具合が生じやすかった。さらにほとんどの接着剤は蛍光性が大きいといった問題もあった。
特開２００５−８０５６９号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特にシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材間を適切に接着できるようにしたマイクロチッププレート等の接合部材及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、第１基材と、第２基材とが接着層を介して接合されて成る接合部材において、
前記第１基材及び前記第２基材は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成されており、
前記接着層は、パラフィン、あるいは、ナフテンで形成され、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで形成されることを特徴とするものである。

パラフィンやナフテンは、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のポリマー鎖と同種の炭化水素の鎖状ポリマーであり、分子量が数百から数千と小さい。よってパラフィンやナフテンはシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のポリマー鎖の間に拡散しやすく（進入しやすく）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により作成されるポリマー表面の分子鎖を活性化できる（動きやすくできる）。よって本発明では、上記の接着層を用いることで、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材間を適切に接着することが可能である。また、本発明で使用される接着剤は、有機溶剤等と違って、無溶剤又は分散溶剤であるため、ソルベントクラックが発生しない。ここで「分散溶剤」とは、ＣＯＰやＣＯＣより形成された基材を溶かすことなく、接着剤の必須成分であるパラフィンあるいはナフテン中にマクロモノマーが分散した塗布が可能な液状体を指す。さらに本発明によれば、流路を接着層で塞いでしまう等の不具合を抑制できる。また上記した接着層は基材に比べて低蛍光に調整しやすい。

また本発明は、第１基材と、第２基材とが接着層を介して接合されて成る接合部材の製造方法において、
シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された前記第１基材及び前記第２基材の少なくともいずれか一方の対向面に、パラフィン、あるいは、ナフテン、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで形成された接着剤を塗布する工程、
前記第１基材と前記第２基材の対向面同士を前記接着剤を介して対向させ、前記接着剤により両基材を接合する工程、
を特徴とするものである。

本発明では、上記の接着層を用いることで、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された基材間を適切に接着することが可能である。また、本発明の接着剤は、無溶剤又は分散溶剤であるため、ソルベントクラックが発生しない。さらに薄い接着層で形成できる等、生産性の向上を図ることが出来る。

また本発明では、前記第１基材及び前記第２基材は、１０μｍ〜１０ｍｍの厚みのシートで形成されることが好ましい。

また本発明では、前記パラフィン及び前記ナフテンの数平均分子量は、１００〜１０００の範囲内であることが好ましい。これにより接着強度を向上させることができ、しかも接着層が基材に形成された流路を塞いだり、あるいは基材を脆くする等の不具合を適切に抑制することが出来る。

また本発明では、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマーの数平均分子量が５０００以上であることが好ましい。

また本発明では、前記マクロモノマーの数平均分子量が５０００以上であることが好ましい。さらに本発明では、前記マクロマーの混合比（割合）が０．１重量％〜８０重量％の範囲内であることが好ましい。これにより、マクロモノマーをパラフィンやナフテンと適切に混合でき、マクロモノマーを添加した効果、すなわち接着強度の向上等の効果を期待できる。

本発明では、前記マクロモノマーが、ソフトセグメントである高分子鎖とアゾ基が連続してなる架橋構造を持つ開始剤より形成されていることが好ましい。

本発明では、前記マクロモノマーが、以下の構造式により形成されていることが好ましい。

上記マクロモノマーはアゾ基の部分が開裂し開始剤として機能し、さらに相互侵入高分子網目構造（ＩＰＮ）を作る。このマクロモノマーは、パラフィンやナフテンが基材内へ拡散しすぎるのを抑制し、その一方で面内方向へのＩＰＮにより接着層の接着強度を効果的に向上させることができる。

本発明によれば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された基材間を効果的に接合できる。さらにクラックの発生を抑制でき、流路内を接着層で塞いでしまう等の不具合を抑制できる。また本発明での接着層はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された基材に比べて低蛍光に調整でき、例えば、マイクロチッププレートの接着層として適切に使用できる。

さらに接合部材の製造方法では、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された基材間を効果的に接着できること、クラックの発生を抑制できることや薄い接着層で形成できる等、生産性を向上させることができる。

図１は、本実施形態のマイクロチッププレート（接合部材）を厚さ方向から切断した部分断面図である。

本実施形態のマイクロチッププレート１は、例えば、薄平板状（フィルム状）で形成された第１基材２と、第１基材２との対向面側に流路４等が形成された第１基材２よりも剛性が高い平板状（プレート状）の第２基材３と、第１基材２と第２基材３間を接合する接着層５とで構成される。

第１基材２及び第２基材３は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成されている。

ＣＯＰには、日本ゼオン製の商品名ゼオネックスやゼオノア、日本合成ゴム製の商品名アートンや、ＣＯＣには、日本化成工業の商品名オプトレッツ、ポリプラスチックス製の商品名トーパスを好ましく使用できる。

上記した実施形態は、第１基材２がフィルム状で第２基材３がプレート状であったが、これに限定されない。例えば第１基材２及び第２基材３が共に厚みのあるプレート状であってもよい。

第１基材２及び第２基材３は、１０μｍ〜１０ｍｍの厚みのシートで形成されることが好ましい。「シート」には上記したプレート状及びフィルム状を含む。

一例を示すと、上記したように第１基材２がフィルム状であるとき、第１基材２の厚さは、５００μｍ程度であり、プレート状である第２基材３の厚さは、０．５〜１０ｍｍ程度である。

本実施形態では、接着層５は、パラフィン、あるいは、ナフテンで形成され、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで形成される。前記接着層５の厚さは、１〜１００μｍ程度である。

パラフィンやナフテンは、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のポリマー鎖と同種の炭化水素の鎖状ポリマーであり、数平均分子量が数百から数千と小さい。よって、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のポリマー鎖の間に拡散しやすく（進入しやすく）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により作成されるポリマー表面の分子鎖を活性化できる（動きやすくできる）。よって本実施形態では、上記の接着層５を用いることで、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材２，３間を適切に接合することが可能である。また本実施形態の接着剤は、有機溶剤等と違って、無溶剤又は分散溶剤であるため、ソルベントクラックが発生しない。ここで「分散溶剤」とは、ＣＯＰやＣＯＣより形成された基材を溶かすことなく、接着剤の必須成分であるパラフィンあるいはナフテン中にマクロモノマーが分散した塗布が可能な液状体を指す。また上記した接着層５は基材２，３に比べて低蛍光に調整できるためマイクロチッププレート１の接着層として好ましく使用できる。蛍光値は、第１基材２及び第２基材３が８０００〜１２０００であるのに対し、接着層５が、１５００〜２５００程度である。

パラフィンは、化学式Ｃ_nＨ_2n+2で示され、ナフテンは、化学式Ｃ_nＨ_2nで示される。パラフィン及びナフテンの数平均分子量は、１００〜１０００の範囲内、好ましくは２００〜６００の範囲内であり、平均炭素数は、７〜７２程度、好ましくは、１６〜４５程度である。これにより、接着強度を向上させることができ、しかも接着層５が第２基材３に形成された流路４を塞いだり、あるいは基材２，３を脆くする等の不具合を適切に抑制することが出来る。なお「数平均分子量」「平均炭素数」は加圧等して接着層５と成る前の接着剤由来である。

本実施形態では、接着層５は、パラフィンが１００％で、あるいはナフテンが１００％で構成されるもの以外に、接着補助剤、第１基材２及び第２基材３を構成するポリマー、あるいはマクロモノマーを含有したものであってもよい。

「第１基材２及び第２基材３を構成するポリマー」とは、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）であり、低分子量（分子量は千〜１０万程度、特に１万〜４万）であることが好適である。

また、「接着補助剤」には、低分子量（分子量は５００〜１万程度）のシクロオレフィンポリマーやシクロオレフィンコポリマー、バインダー樹脂（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の別を問わない）、アクリル系、開始剤、架橋剤、熱可塑性エラストマー等を提示できる。「接着補助剤」の接着層中に占める混合比は５０重量％より小さい。なおここで、アクリル系は蛍光値が高いので、マイクロチッププレート１の接着層には含有しないほうがよい。よってアクリル系を接着層に含有した場合、マイクロチッププレート以外の光導波路等の使用に適している。

開始剤は、主に重合反応をさせるために使用される。なお開始剤自体はポリマー鎖の中に取り込まれることは少ない。開始剤としては特にその種類は制限はなく、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（化薬アクゾ（株）製、商品名「パーカドックス１６」、１０時間半減期温度＝４４℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキシルＰＶ」、１０時間半減期温度＝５３℃）、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド（日本油脂（株）製、商品名「パーロイル３５５」、１０時間半減期温度＝５９℃）、ラウロイルパーオキサイド（日本油脂（株）製、商品名「パーロイルＬ」、１０時間半減期温度＝６２℃）、 ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキシルＯ」、１０時間半減期温度＝７０℃）、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（日本油脂（株）製、商品名「パーブチルＯ」、１０時間半減期温度＝７２℃）、ベンゾイルパーオキサイド（化薬アクゾ（株）製、商品名「カドックスＢ−ＣＨ５０」、１０時間半減期温度＝７２℃）、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−２−メチルシクロヘキサン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＭＣ」、１０時間半減期温度＝８３℃）、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＴＭＨ」、１０時間半減期温度＝８７℃）、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＨＣ」、１０時間半減期温度＝８７℃）、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサ３Ｍ」、１０時間半減期温度＝９０℃）、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＣ」、１０時間半減期温度＝９１℃）、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＣＤ」、１０時間半減期温度＝９５℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルカーボネート（１０時間半減期温度＝９５℃）、 ｔ−アミルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート（化薬アクゾ（株）製、商品名「カヤエステルＡＮ」、１０時間半減期温度＝９５℃）、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカルボニルオキシ）ヘキサン（化薬アクゾ（株）製、商品名「カヤレン６−７０」、１０時間半減期温度＝９７℃） 、ｔ−ブチルパーオキシラウレート（日本油脂（株）製、商品名「パーブチルＬ」、１０時間半減期温度＝９８℃）、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（日本油脂（株）製、商品名「パーブチルＩ」、１０時間半減期温度＝９９℃）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート（日本油脂（株）製、商品名「パーブチルＥ」、１０時間半減期温度＝９９℃）、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキシルＺ」、１０時間半減期温度＝９９℃）、 ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート（化薬アクゾ（株）製、商品名「トリゴノックス４２」、１０時間半減期温度＝１００℃）、ｔ−アミルパーオキシベンゾエート（化薬アクゾ（株）製、商品名「ＫＤ−１」、１０時間半減期温度＝１００℃）、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサ２２」、１０時間半減期温度＝１０３℃）、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、商品名「パーブチルＺ」、１０時間半減期温度＝１０４℃）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート（日本油脂（株）製、商品名「パーヘキサＶ」、１０時間半減期温度＝１０５℃）、ジクミルパーオキサイド（日本油脂（株）製、商品名「パークミルＤ」、１０時間半減期温度＝１１６℃）、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゾエート（化薬アクゾ（株）製、商品名「パーカドックス１４」、１０時間半減期温度＝１２１℃）等の有機過酸化物；２，２’−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル（大塚化学（株）製、商品名「ＡＤＶＮ」、１０時間半減期温度＝５２℃）、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）（大塚化学（株）製、商品名「ＯＴＡＺＯ−１５」、１０時間半減期温度＝６１℃）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（大塚化学（株）製、商品名「ＡＩＢＮ」、１０時間半減期温度＝６５℃）、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル（大塚化学（株）製、商品名「ＡＭＢＮ」、１０時間半減期温度＝６７℃）、ジメチル−２，２’−イソブチレート（大塚化学（株）製、商品名「ＭＡＩＢ」、１０時間半減期温度＝６７℃）、１，１’−アゾビス−１−シクロヘキサンカーボニトリル）（大塚化学（株）製、商品名「ＡＣＨＮ」、１０時間半減期温度＝８７℃）等のアゾ化合物等の架橋構造を持つ開始剤を使用することができる。

架橋剤は、三次元構造を持たせるために使用される。架橋剤はそれ自身がポリマー鎖に取り込まれることが多い。架橋剤は特に限定されず、イソシアネート系架橋剤、アジリジン系架橋剤、オキサゾリタン工業製のコロネートＨＬ（ヘキサメチレンジイソシアネート、ＨＤＩ−ＴＭＰアダクト）、東洋インキ製造製ＢＸＸ５１３４（アジリジン系架橋剤）、日本触媒製エポクロスＲＰＳ−１００５（オキサゾリン系架橋剤）、三菱瓦斯化学製ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ、ＴＥＴＲＡＤ−Ｃ（共にエポキシ系架橋剤）等が挙げられる。

マクロモノマーは重合可能な官能基を持つ高分子量のモノマーで、重合して高分子化する。特に重合機能と開始機能を合わせ持つものは、マクロモノマー自身が架橋剤として三次元構造を持たせるだけでなく、マクロモノマー自身も重合して高分子化する。高分子化することにより、マクロモノマーは、パラフィンやナフテンを捕まえて、パラフィンやナフテンが基材２，３内へ拡散しすぎるのを（進入しすぎるのを）抑制するように作用する。ところで接着剤としてのパラフィやナフテンは数平均分子量が小さいほど、基材２，３内へ拡散しやすくなる。上記したようにパラフィンやナフテンの基材２，３内への拡散により基材２，３間を適切に接着できるが、パラフィンやナフテンが基材２，３内へ拡散しすぎると、基材２，３が特に薄い場合には脆くなりやすい。よって、マクロモノマーを混合することで、パラフィンやナフテンの基材２，３内への拡散を抑制し耐久性を向上でき、マクロモノマーを接着層５内に混合することで結果的に基材２，３間の接着強度を向上させることができる。また、マクロモノマーは、架橋剤等と比べて低蛍光性を実現できるため、マイクロチッププレート１の接着層５に含有するには好適である。

マクロモノマーは、特に限定されず、東亞合成株式会社製メタクリロイル基系のマクロモノマー 45％AA-6、AA-6SR、AA-6、AA-10、AS-6、AN-6S、AB-6、AW-6S、AA-714SK、AY-707S、AY-714S、AK-5、AK-30、AK-32、 東亞合成株式会社製ヒドロキシル基系のマクロモノマー HA-6S、HA-6SX、HN-６、HK-20、 共栄化学株式会社製 アクリレート系のマクロモノマー ライトアクリレート９EG-A、ライトアクリレート４EG-A、ライトアクリレートPTGMA-250、ライトアクリレートNPD-A、ライトアクリレート1.6HX-A、ライトアクリレートBEPG-A、ライトアクリレート1.9ND-A、ライトアクリレートMOD-A、ライトアクリレートNCP-A、ライトアクリレートBP-4EA、ライトアクリレートBP-4PA、ライトアクリレートBA-134、ライトアクリレートBP-10EA、ライトアクリレートHPP-A、ライトアクリレートG-201P、ライトアクリレートTMP-A、ライトアクリレートTMP-３EO-A、ライトアクリレートTMP-６EO-3A、ライトアクリレートPE-3A、ライトアクリレート PE-4E、ライトアクリレート DPE-６A、ライトアクリレートFA-108、共栄化学株式会社製 エポキシ系のマクロモノマー、エポライトM-1230、エポライト４０E、エポライト100E、エポライト200E、エポライト400E、エポライト70E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト400P、エポライト1500NP、エポライト1600、エポライト80MF、エポライト100MF、エポライト4000、エポライト3002、共栄化学株式会社製 エステル系のマクロモノマー、エポキシエステルＭ-600A、エポキシエステル40EＭ、エポキシエステル70PA、エポキシエステル200PA、エポキシエステル80MFA、エポキシエステル3002A、エポキシエステル3000M、エポキシエステル3000A、共栄化学株式会社製 ウレタンアクリレート系のマクロモノマー、AH-600、AT-600、UA-306H、UA-306T、UA-306I、UA-510H、UF-8001等が挙げられる。

本実施形態では、マクロモノマーは、ソフトセグメントである高分子鎖とアゾ基が連続してなる架橋構造を持つ開始剤より形成されていることが好適である。具体的には、マクロモノマーは以下の構造式より形成されていることが好適である。

又は、

上記したマクロモノマーには、和光純薬製のＶＰＳシリーズ（化７）やＶＰＥシリーズ（化８）を好ましく使用できる。

上記マクロモノマーはソフトセグメントである高分子セグメントとアゾ基とが繰り返し結合した構造である。このマクロモノマーはアゾ基の部分が開裂し開始剤として機能し、さらに接着層内に相互侵入高分子網目構造（ＩＰＮ）を作る。

上記マクロモノマーをを混合することで、パラフィンやナフテンの基材２，３内への拡散をより効果的に抑制し耐久性を向上できる。またマクロモノマーは上記のようにＩＰＮを作るため接着層５の面内方向への強度を向上させることができる。上記マクロモノマーを接着層５内に混合することで基材２，３間の接着強度をより効果的に向上させることができる。

また本実施形態では、マクロモノマーの分子量が５０００以上であることが好ましく、２万〜１０万の範囲内であることがより好ましい。マクロモノマーの分子量が２万〜４万の範囲内であることがさらに好ましい。さらに本実施形態では、接着層５内に占めるマクロモノマーの混合比が０．１〜８０重量％であることが好ましく、３重量％〜３０重量％の範囲内であることがより好ましい。これにより、マクロモノマーをパラフィンやナフテンと適切に混合でき、マクロモノマーを添加した効果、すなわち接着強度の向上等の効果を期待できる。

次に本実施形態のマイクロチッププレート１の製造方法を説明する。
図２に示すようにＣＯＰやＣＯＣで形成された第１基材２の表面（対向面）２ａに液状の接着剤６を塗布する。

接着剤６は、パラフィン、あるいは、ナフテンで形成され、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで構成されている。

「接着補助剤」「第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー」、「マクロモノマー」の材質等は上記で記述したとおりである。

また接着剤６中にマクロモノマーを添加する場合には、上記した［化７］又は［化８］の構造式のマクロモノマーを使用することが好ましい。またマクロモノマーの分子量は５０００以上であることが好ましく、２万〜１０万の範囲内であることがより好ましく（さらに好ましくは２万〜４万）、さらに、接着剤に占めるマクロモノマーの混合比（割合）が０．１重量％〜８０重量％であることが好ましく、３重量％〜３０重量％の範囲内であることがより好ましい。マクロモノマーの混合比が小さすぎてもマクロモノマーを混合した効果、すなわち接着強度の向上等の効果を十分に期待できない。またマクロモノマーの混合比が大きすぎるとパラフィンやナフテンにマクロモノマーを適切に混合できない。マクロモノマーは、例えばメタノールに溶解している。このためマクロモノマーの量を増やすと、パラフィンやナフテンと不溶なメタノールの量も増えるため、マクロモノマーとパラフィンやナフテンとを適切に混合することができない（分離してしまう）といった問題がある。よって、マクロモノマーの混合比は上記した３重量％〜３０重量％の範囲内であることがより好適である。

そして、対向面３ａ側に流路４が形成されたＣＯＰやＣＯＣから成る第２基材３と第１基材２を接着剤６を介して対向させ、ホットプレス等で加熱しながら第１基材２と第２基材３間を加圧する。

このとき接着剤６を、５０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。なお接着剤６を構成するパラフィンやナフテンの数平均分子量が小さいほど、加熱温度が低くても基材２，３間を接着することが可能である。例えば後述する実験で使用した接着剤では、室温（２０℃）でも基材２，３間の接着が可能であるので、加熱は必須条件でない。すなわち、加熱の有無は接着剤６を構成する材質にもよるが、加熱する場合は、５０℃以上とすれば、後述する実験で使用した接着剤６であると基材２，３間を適切に接着できることがわかった。また化７や化８に示すマクロモノマーを添加した場合、アゾ基の開裂温度が概ね６０℃以上であるため、マクロモノマーを含む接着剤６を使用する場合には加熱温度を６０℃以上とすることが効果的である。なお加熱温度をあまり高くしすぎるとＣＯＰやＣＯＣで形成された基材２，３の軟化により流路４が加圧により潰れたり基材２，３にクラックが生じる等の不具合が生じる。また後述する実験によれば加熱温度を８０℃とすれば十分な接着強度が得られたため加熱温度の上限を８０℃に設定した。

また、第１基材２と第２基材３間を０．１〜１０ＭＰａの範囲内で加圧する。好ましくは１．０〜２．６ＭＰａの圧力範囲とすると、ほぼ一定の接着強度を得ることが出来ることが後述する実験によりわかっている。

図２では、第１基材２の表面２ａの全面に接着剤６を塗布した。なお図３のように第１基材２の表面２ａに部分的に接着剤６を塗布しても当然よい。ただし図２のように第１基材２の表面２ａの全面に接着剤６を塗布したほうが接着強度を向上させることができて好ましい。また本実施形態における接着剤６の動粘度（４０℃）は、４〜７０ｍｍ²／Ｓであり、好ましくは１０〜４０ｍｍ²／Ｓである。この程度の動粘度を有することで、図２のように基材２の表面２ａの全面に接着剤６を塗布しても流路４内が接着剤で封鎖されたり流路４の内壁が汚染されるといったことを適切に特性することが出来る。また第１基材２と第２基材３の対向面の双方に接着剤６を塗布した状態で接合することも可能である。

本実施形態のマイクロチッププレート１の製造方法によれば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）で形成された基材２，３間を適切に接合することが可能である。また、本実施形態の接着剤６は、有機溶剤等と違って、無溶剤又は分散溶剤であるため、ソルベントクラックが発生しない。ここで「分散溶剤」とは、ＣＯＰやＣＯＣより形成された基材を溶かすことなく、接着剤の必須成分であるパラフィンあるいはナフテン中にマクロモノマーが分散した塗布が可能な液状体を指す。

また、本実施形態の接着剤６を用いれば、ＣＯＰやＣＯＣで形成された基材２，３の表面に対して、超音波融着、紫外線照射、マット処理、コロナ処理、プラズマ処理等の前処理を行うことが不要となる。また本実施形態では、液状の接着剤６を塗布したものであるため例えば接着シートを用いるような場合に比べて必要な接着剤６の量が少なくて済み、接着層５を１〜１００μｍ程度（好ましくは３０μｍ以下）に薄く形成できる。接着シートを用いた場合では薄型化を促進できない。また接着シートを用いた場合では基材２，３からはみ出た不要な接着シートを切断し除去しなければならず生産性が悪い。これに対して、本実施形態のマイクロチッププレート１の製造方法は従来に比べて生産性を効果的に向上させることが可能である。

本実施形態は、マイクロチッププレートに限定されず光学部材等、ＣＯＰあるいはＣＯＣで形成された基材間を接着層を介して接合する「接合部材」の全てに適用できる。

（材料による接着性の実験）
第１基材及び第２基材を以下の表１に示す材質で形成した。

括弧内は商品名を示している。ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）は、日本ゼオン製のゼオネックス、日本合成ゴム製のアートン、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）は、日本化成工業のオプトレッツ、ポリプラスチックス製のトーパス、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）は、クラレ製のパラペット、ＰＣ（ポリカーボネート）は、帝人化成製のパンライト、三菱エンジニアリングプラスチックス製のユーピロン、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）は、ポリプラスチック製のジュラコンを用いた。基材の厚みは１ｍｍであった。

実験では、図４に示す引張りせん断試験用サンプルを形成した。接着剤には、数平均分子量が３９０のパラフィンD１００％（表２を参照）の接着剤を用いて第１基材と第２基材を図４に示す条件で接合した。接着層の厚みは３０μｍであった。

表１に示すようにＣＯＰ、ＣＯＣはいずれもパラフィンで構成された接着剤により接合することができた。一方、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＯＭはいずれもパラフィンで構成された接着剤により接合できなかった。このほか、ポリスチレン、ＬＣＰ、ＰＰＳなど、他の樹脂も試したが、シクロオレフィン系ポリマー以外は接合ができなかった。

（接合強度試験−加熱温度の影響について）
次に、図５（ａ）（ｂ）に示す破壊試験用サンプルを形成した。図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は裏面図（基材２側から見た図）である。

そして図５（ｃ）では、破壊試験用サンプルの４隅（各１４ｍｍ²四方）を固定し、押し込み試験を行った。
なお基材には日本ゼオン製のゼオネックス（ＣＯＰ）を使用した。

また接着剤には、以下の表２に示すパラフィンＡ〜パラフィンＥを使用した。表２に示すようにパラフィンＡ〜パラフィンＥは、夫々、平均炭素数及び数平均分子量が異なっている。表２に示す「２０℃」〜「８０℃」は、基材間のプレス温度である。なお各パラフィンで構成された接着層の厚さは１〜３０μｍであった。

表２に示す「２０℃」〜「８０℃」の横欄に、各パラフィンの接着剤を用いたときの実験結果が示されている。表２に示す×印は、基材間を接着できなかったことを示している。表２に示す◎は、母材破壊である。数値が記載されている欄は、図５（ｃ）に示す押し込み試験を行ったときに、接着層の部分が破壊（界面破壊）して基材間が剥がれたときの接着強度であり単はＮ（ニュートン）である。なお、ここで上記した母材破壊は、接着層での界面破壊が生じずに基材が破壊されるに至る現象であり、母材破壊が最も接着強度が強いことを示している。

表２に示すようにパラフィンの数平均分子量が小さいほど、接合温度が低温になっても基材間を接着できることがわかった。これは、パラフィンの数平均分子量が小さいほど基材内にパラフィンが拡散（進入）しやすいためと考えられる。

例えば表２のパラフィンＡを用いた場合、室温（２０℃）でも基材間を接合できることがわかった。またどの接着層を用いた場合でも接合温度を高くすれば接着強度を向上できることがわかった。この表からすると、パラフィンＡ〜パラフィンＥのいずれの接着剤も使用可能にするには加熱温度を５０℃〜８０℃に設定することが好ましいとわかった。

また表２に示すように、パラフィンの数平均分子量が小さくなるほど接着剤の動粘度が小さくなることがわかった。

次に、以下、表３に示すように、パラフィンＤにマクロモノマーＡ〜マクロモノマーＦを添加した接着剤を用いて上記と同じ実験を行った。実験で使用したサンプルや試験方法は図５で説明した通りである。パラフィンＤについては表２を参照されたい。各サンプルの接着層の厚さは１〜３０μｍであった。

マクロモノマーＡ〜マクロモノマーＦはいずれも以下の［化９］に示す構造式により形成されている。マクロモノマーＡ〜マクロモノマーＤには和光純薬製のＶＰＥ−０４０１、マクロモノマーＥには和光純薬製のＶＰＥ−０２０１、マクロモノマーＦには和光純薬製のＶＰＥ−０６０１を使用した。

パラフィンＡ〜パラフィンＤは、表３に示すように接着剤に含まれるマクロモノマーの混合比（割合；重量％）が異なっている。一方、マクロモノマーＥ、マクロモノマーＦは、マクロモノマーＡ〜マクロモノマーＤと分子量、ポリエチレンオキシドの分子量、１ｇ当たりのアゾ基のモル量が異なっている。接着剤は、メタノールに溶解したマクロモノマーＡ〜マクロモノマーＦをパラフィンＤと混合したものである。

表３に示す「２０℃」〜「８０℃」の横欄に、各接着剤を用いたときの実験結果が示されている。表３に示す×印は、基材間を接着できなかったことを示している。表３に示す◎は、母材破壊である。数値が記載されている欄は、図５（ｃ）に示す押し込み試験を行ったときに、接着層の部分が破壊（界面破壊）して基材間が剥がれたときの接着強度であり単はＮ（ニュートン）である。なお、ここで上記した母材破壊が最も接着強度が強いことを示している。

マクロモノマーを含むいずれの接着層を用いても良好な接合結果が得られた。
また表３に示すようにどの接着剤を用いても接合温度を高くするほど接着強度を向上できることがわかった。

表３に示すようにいずれのサンプルでも７０℃以上の加熱温度であると母材破壊を起こし接着強度が非常に強いことがわかった。

この実験より、マクロモノマーの混合比を３〜３０重量％に規定した。またマクロモノマーの分子量の好ましい範囲を２万〜４万の範囲内に規定した。

またマクロモノマーのアゾ基の開裂温度は概ね６０℃以上であるため、接合温度は６０℃以上が好ましい。

（接合強度試験−接合時間の影響について）
次に、パラフィンＤ、パラフィンＤ＋マクロモノマーＥ、パラフィンＤ＋マクロモノマーＢ、パラフィンＤ＋マクロモノマーＦからなる接着剤を用い、以下の表４に示すように接合時間を変えたときの接着強度について実験を行った。実験で使用したサンプルや試験方法は図５で説明した通りである。パラフィンＤに関しては表２を参照されたい。

表４に示す「６０℃」「７０℃」「８０℃」は基材間のプレス温度であり、各温度の右欄に記載されている時間（ｍｉｎ）が接合時間を示している。プレス温度を６０℃以上としたのはマクロモノマーのアゾ基の開裂温度が概ね６０℃であるためである。そして各時間の右欄に各接着剤を用いたときの実験結果が示されている。表４に示す◎は、母材破壊である。数値が記載されている欄は、図５（ｃ）に示す押し込み試験を行ったときに、接着層の部分が破壊（界面破壊）して基材間が剥がれたときの接着強度であり単はＮ（ニュートン）である。なお、ここで上記した母材破壊が最も接着強度が強いことを示している。
表４に示すように、接合時間が長いほど接着強度が大きくなることがわかった。

（接合強度試験−圧力の影響について）
実験では、図５で説明した破壊試験サンプルを用いて接着強度の試験を行った。接着剤には表２に示すパラフィンＣを用いた。図６が、接着圧力と接着強度との関係を示すグラフである。なお破壊試験サンプルは界面破壊を起こし界面破壊した基材同士が剥がれたときの接着強度を測定した。
図６に示すように圧力が変化してもほぼ一定の接着強度を得ることが出来た。

（マクロモノマー添加による接着強度について）
図７に示す破壊試験用サンプルを形成した。基材には日本ゼオン製のゼオネックス（ＣＯＰ）を使用した。

接着剤にはパラフィンＤのみの接着剤、パラフィンＤに和光純薬製のＶＰＥ−０２０１、ＶＰＥ−０４０１、ＶＰＥ−０６０１のいずれかを添加した接着剤を用いた。なお以下の表５に示すように、同じマクロモノマーを用いてもマクロモノマーの混合比（重量％）が異なる複数のサンプルを用意した。

図７に示すように破壊試験用サンプルは、基材１が図５（ｂ）と同様に２６ｍｍ×７６ｍｍの大きさであり、基材２が２０ｍｍ×７６ｍｍであった。図７に示す破壊試験用サンプルでは、図５で用いた破壊試験用サンプルに比べて接着面積を小さくして、圧力に対する接着層の影響が相対的により大きくなるようにした。

表５に示すようにパラフィンＤのみの接着剤、及びＶＰＥ−０４０１のマクロモノマーを３．３重量％添加した接着剤はいずれも界面破壊であった。

一方、マクロモノマーとしてＶＰＥ−０４０１を使用した接着剤でも混合比を大きくしたり、あるいは他のマクロモノマーを使用することで接着強度が向上したために界面破壊は生じず母材破壊を起こした。

表５の実験結果から、接着剤にマクロモノマーを添加することで接着強度を向上させることができるとわかった。

（プレッシャークッカーテスト（ＰＣＴ）実験）
１００μｍ厚のＣＯＰ（日本ゼオン製のゼオノア）シートと流路が形成された２ｍｍ厚のＣＯＰ（日本ゼオン製のゼオネックス）板とを接着層を介して接合した。

実施例には、パラフィンＢのみで構成された接着剤を使用した。実施例での接合条件は、温度８０℃、圧力１．６５Ｍｐａ、接合時間３００ｓｅｃとした。接着層の厚さは１０μｍであった。

比較例には、ポリマー（スチレン系熱可塑性エラストマー）とパラフィンとトルエンにて構成される接着シートを使用した。ポリマー、パラフィン、トルエンの混合比は１５重量％、１５重量％、７０重量％であった。実施例での接合条件は、温度５０℃、圧力０．６Ｍｐａ、接合時間６０ｓｅｃとした。接着層（接着シート）の厚さは３５μｍであった。

プレッシャークッカーテスト（ＰＣＴ）の条件は、時間：２４時間、温度：１２０℃、圧力０．２ＭＰａ、湿度１００％とした。

図８がＰＣＴ後の実施例の写真、図９がＰＣＴ後の比較例の写真である。
図８に示すように実施例ではＰＣＴ後でもクラックが生じなかったが、図９の比較例では、接着シートの部分にクラックが生じていることがわかった。

なお、１ｍｍ厚のＣＯＰ板を上記の実施例の接着剤で接合したサンプルに対してもＰＣＴを行ったが、図８と同じくクラックは発生しないことがわかった。
このように本実施例では耐久性に優れることがわかった。

（ナフテンの実験）
ナフテン（数平均分子量が３５０）のみからなる接着剤を、１００μｍ厚のＣＯＰ（日本ゼオン製のゼオノア）シートと２ｍｍ厚のＣＯＰ（日本ゼオン製のゼオネックス）間の接合に用いた。接合条件は温度８０℃、圧力１．８５ｋＮ（１ＭＰａ）、接合時間を１分とした。そして図１０に示すように１分１０ｍｍの速度で引っ張り強度試験を行ったところ、界面破壊でなく母材破壊が起こったため、パラフィンを用いた場合と同様に強く接着されていることがわかった。

本実施形態のマイクロチッププレートを厚さ方向から切断した部分断面図、 本実施形態のマイクロチッププレートの製造方法を説明するための工程図（製造工程中のマイクロチッププレートを厚さ方向から切断した部分断面図）、 図２とは異なる本実施形態のマイクロチッププレートの製造方法を説明するための工程図（製造工程中のマイクロチッププレートを厚さ方向から切断した部分断面図）、 表１に示す実験に用いた実験サンプルの概念図、 表２〜表４、図５の実験で使用した破壊試験用サンプルと実験方法を示す概念図、 パラフィンで構成された接着剤を用いて基材を接合したときの接着圧力と接着強度との関係を示すグラフ、 表５に示す実験で使用した破壊試験用サンプルと実験方法を示す概念図、 実施例に対するＰＣＴ後の状態を示す写真、 比較例に対するＰＣＴ後の状態を示す写真、 ナフテンで構成される接着剤を用いた実施例に対する実験方法を示す概念図、

１ マイクロチッププレート
２ 第１基材
３ 第２基材
４ 流路
５ 接着層
６ 接着剤

Claims (18)

1. 第１基材と、第２基材とが接着層を介して接合されて成る接合部材において、
   前記第１基材及び前記第２基材は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成されており、
   前記接着層は、パラフィン、あるいは、ナフテンで形成され、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで形成されることを特徴とする接合部材。
2. 前記第１基材及び前記第２基材は、１０μｍ〜１０ｍｍの厚みのシートで形成される請求項１記載の接合部材。
3. 前記パラフィン及び前記ナフテンの数平均分子量は、１００〜１０００の範囲内である請求項１又は２に記載の接合部材。
4. 前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマーの数平均分子量が５０００以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の接合部材。
5. 前記マクロモノマーの数平均分子量が５０００以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の接合部材。
6. 前記接着層内に占める前記マクロモノマーの混合比（割合）が０．１重量％〜８０重量％の範囲内である請求項１ないし５のいずれかに記載の接合部材。
7. 前記マクロモノマーが、ソフトセグメントである高分子鎖とアゾ基が連続してなる架橋構造を持つ開始剤より形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の接合部材。
8. 前記マクロモノマーが、以下の構造式により形成されている請求項７記載の接合部材。
   

   
9. 前記マクロモノマーが、以下の構造式により形成されている請求項７記載の接合部材。
   

   
10. 第１基材と、第２基材とが接着層を介して接合されて成る接合部材の製造方法において、
    シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成された前記第１基材及び前記第２基材の少なくともいずれか一方の対向面に、パラフィン、あるいは、ナフテン、又は、パラフィン、あるいは、ナフテンと、少なくとも、接着補助剤、前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマー、マクロモノマーのいずれか１種を含んで形成された接着剤を塗布する工程、
    前記第１基材と前記第２基材の対向面同士を前記接着剤を介して対向させ、前記接着剤により両基材を接合する工程、
    を特徴とする接合部材の製造方法。
11. 前記第１基材及び前記第２基材を、１０μｍ〜１０ｍｍの厚みのシートで形成する請求項１０記載の接合部材の製造方法。
12. 前記パラフィン及び前記ナフテンの数平均分子量を、１００〜１０００の範囲内で調整する請求項１０又は１１に記載の接合部材の製造方法。
13. 前記第１基材及び前記第２基材を構成するポリマーの数平均分子量を５０００以上で調整する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の接合部材の製造方法。
14. 前記マクロモノマーの数平均分子量を５０００以上で調整する請求項１０ないし１３のいずれかに記載の接合部材の製造方法。
15. 前記接着剤に占める前記マクロモノマーの混合比（割合）を０．１重量％〜８０重量％の範囲内で調整する請求項１０ないし１４のいずれかに記載の接合部材の製造方法。
16. 前記マクロモノマーが、ソフトセグメントである高分子鎖とアゾ基が連続してなる架橋構造を持つ開始剤より形成されている請求項１０ないし１５のいずれかに記載の接合部材の製造方法。
17. 前記マクロモノマーが、以下の構造式により形成されている請求項１６記載の接合部材の製造方法。
    

    
18. 前記マクロモノマーが、以下の構造式により形成されている請求項１６記載の接合部材の製造方法。
    

    

    
    

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