TW201932513A - 環烯烴聚合物與金屬之接合方法、生物感測器之製造方法、及生物感測器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種將第1構件(覆蓋板)與第2構件(電極板)接合的方法，上述第1構件(覆蓋板)具有由環烯烴聚合物形成之第1被接合面，上述第2構件(電極板)具有由金屬形成之第2被接合面，且具備以下步驟：將第1被接合面及第2被接合面暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者(步驟S21)；及合併第1被接合面與第2被接合面(步驟S22)。
Description
本發明係關於一種將環烯烴聚合物(COP)與金屬接合之技術。
近年來，於醫療現場等，在測定血液等生物樣品中之特定之生物物質之含量(例如血糖值)之時，逐漸開始使用被稱作生物感測器之測定裝置。生物感測器係利用如酵素反應或抗原抗體反應等般特定之生物物質與特定之化學物質(反應物質)之間產生之敏銳之反應，而特定出生物樣品中之特定之生物物質之含量者。
例如專利文獻1所記載之生物感測器具備電極板，該電極板係於由絕緣材料形成之長條平板狀之基材之主面上形成由金屬薄膜所構成之多個線狀電極而成。各電極沿著電極板之長邊方向延伸，於其延伸中途之特定位置，配置與應檢測之生物物質相對應之反應物質。
於電極板中之配置有電極之側之主面，以覆蓋除了其一端部附近以外之大致整體之方式貼合作為隔片之雙面膠帶，於該雙面膠帶之另一黏著面貼合覆蓋板。即，雙面膠帶及覆蓋板係以使電極板之主面之一端部(即電極
之端部)露出且將除此以外之部分整體性地覆蓋之方式配置。自覆蓋板等露出之電極部分形成受到來自外部之電壓之施加的端子部分。
設於電極板與覆蓋板之間之隔片於電極板之長邊方向之中途被斷離，於該斷離部分，在電極板與覆蓋板之間形成相對於電極及反應物質露出之細長空間(即，於電極板之短邊方向延伸之細長空間)。該空間形成用以保持生物樣品之樣品保持空間。
於使用該生物感測器測定生物樣品中所含之生物物質之含量之情形時，首先，向樣品保持空間導入生物樣品(典型而言為血液)。於是，該生物樣品中所含之特定之生物物質與反應物質進行反應，而生成特定之物質。此時，若自於生物感測器之端部露出之電極部分(端子部分)施加特定之電壓，則與藉由反應而生成之物質之量相對應的電流於電極間流動。藉由測定該電流量，可特定出該物質之量、進而生物樣品中所含之生物物質之量(例如血液中之葡萄糖濃度)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-69165號公報
於生物感測器中，要求以較少量之生物樣品實現準確之測定。為了將所需最小限度之生物樣品與電極及反應物質接觸，並且減少不與其等接觸之剩餘之生物樣品量，較佳為減小生物感測器之厚度方向上之樣品保持空間之尺寸。
然而，於專利文獻1所記載之生物感測器中，無法使生物感測器之厚度方向上之樣品保持空間之尺寸小於成為隔片之雙面膠帶之厚度。
又，一般而言，生物感測器於一次測定中用完即廢棄，故而亦需要儘可能地抑制製造成本。然而，於如專利文獻1所記載之生物感測器般，將一對板介隔雙面膠帶而一體化之構成中，零件件數及製造步驟數較多，難以充分地抑制製造成本。
為了避免該等問題，例如，考慮於覆蓋板預先形成槽，將該覆蓋板直接接合於電極板，藉由該槽形成樣品保持空間。若如此，則藉由使槽之深度足夠小，而能夠使生物感測器之厚度方向上之樣品保持空間之尺寸足夠小。又，若將電極板與覆蓋板直接接合，則與使用隔片之情形相比，零件件數及製造步驟數變少，亦能夠抑制製造成本。
然而，近年來較佳地用作覆蓋板之形成材料之環烯烴聚合物(COP)由於為疏水性樹脂，故而對其他構件之接著性較低。因此，將由COP所構成之覆蓋板直接接合於形成有金屬膜之電極板於先前之技術中無法實現。
本發明係為了解決此類課題而完成者，其目的在於提供一種能夠將由COP形成之被接合面與由金屬形成之被接合面直接接合之技術。
為了解決上述課題而完成之本發明係一種將第1構件與第2構件接合的方法，上述第1構件具有由環烯烴聚合物(COP)形成之第1被接合面，上述第2構件具有由金屬形成之第2被接合面，且具備以下步驟：將上述第1被接合面及上述第2被接合面暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者；及合併上述第1被接合面與上述第2被接合面。
根據該方法，可將由COP形成之第1被接合面、與由金屬形成之第2被接合面直接接合。認為其理由如下。首先，藉由暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者，而於由COP形成之第1被接合面修飾親水性官能基(羥基或羧基)。又，藉由暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者，而於由金屬形成之第2被接合面亦賦予親水性官能基。並且，藉由合併該等被接合面，而於兩被接合面之官能基之間發生脫水反應從而於兩官能基之間形成共價鍵。藉此，兩被接合面直接接合。
於上述本發明中，亦可於合併上述第1被接合面與上述第2被接合面之步驟之後，追加對合併後之兩被接合面施加壓力及熱之步驟。
於上述方法中，作為形成第2被接合面之金屬之一例，例如可列舉：Ru(釕)、Ni-W(鎳-鎢)、Au(金)、Al(鋁)、Cu(銅)等。又，金屬亦可為將奈米墨水(奈米膏)塗佈或印刷於基材而形成者，上述奈米墨水(奈米膏)係使上述金屬之微粒子分散於溶劑而得者。
又，另一態樣之本發明係一種生物感測器之製造方法，其具備以下步驟：準備覆蓋板及電極板，上述覆蓋板具有由環烯烴聚合物(COP)形成並且形成有凹部之第1被接合面，上述電極板具有形成有成為電極之金屬膜之第2被接合面；將上述第1被接合面及上述第2被接合面暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者；及合併上述第1被接合面與上述第2被接合面。
根據該方法，可將由COP形成之第1被接合面、與形成有成為電極之金屬膜之第2被接合面直接接合，而將覆蓋板與電極板一體化。因此，無
需用以將兩板一體化之雙面膠帶等構件，能夠抑制生物感測器之製造成本。於該生物感測器中，藉由調整形成於覆蓋板之凹部之深度，可使生物感測器之厚度方向上之樣品保持空間之尺寸為任意大小。
尤其，於該方法中，藉由將第1被接合面利用H2O電漿及O2電漿中之至少一者進行處理，而使形成於此處之凹部(即，形成樣品保持空間之凹部)親水化。因此，可使樣品容易地流入至樣品保持空間。藉此，能夠以少量之樣品進行迅速且準確之測定。
於該方法中，同樣亦可於合併上述第1被接合面與上述第2被接合面之步驟之後，追加對合併後之兩被接合面施加壓力及熱之步驟。
又，另一態樣之本發明係一種生物感測器，其具備：覆蓋板，其由環烯烴聚合物(COP)形成，並且於一主面形成有凹部；及電極板，其於一主面形成有成為電極之金屬膜，且該一主面與上述覆蓋板中之形成有上述凹部之側之主面直接接合。
根據該生物感測器，由於將覆蓋板與電極板直接接合，故而無需用以將兩板一體化之雙面膠帶等構件，能以低成本製造。又，藉由調整形成於覆蓋板之凹部之深度，可使生物感測器之厚度方向上之樣品保持空間之尺寸為任意大小。
根據本發明，可將由COP形成之被接合面、與由金屬形成之被接合面直接接合。
8‧‧‧生物感測器
71a、71b‧‧‧加熱器
72a、72b‧‧‧金屬塊
73‧‧‧施壓構件
74‧‧‧導向柱
81‧‧‧覆蓋板
82‧‧‧電極板
100‧‧‧電漿處理裝置
801‧‧‧端子部分
802‧‧‧樣品保持空間
810‧‧‧第1被接合面
811‧‧‧凹部
820‧‧‧第2被接合面
821‧‧‧底板
822‧‧‧電極
823‧‧‧反應物質
圖1係用以說明生物感測器之構成及其使用態樣之圖。
圖2係電漿處理裝置之概略構成圖。
圖3A係表示生物感測器之製造之第1處理之流程的圖。
圖3B係表示生物感測器之製造之第2處理之流程的圖。
圖4係表示實施例1、2及參考例1~3之電漿處理之條件的圖。
圖5係表示彙總有實施例1、2及參考例1~3中之接合結果之評價之表的圖。
圖6係表示實施例3、4之電漿處理之條件之圖。
圖7係用以說明實施例3、4之處理條件之圖。
圖8係表示彙總有實施例3、4及比較例1~3中之是否可接合之表的圖。
圖9係表示彙總有電漿處理後之純水接觸角之測定結果之表的圖。
圖10係表示彙總有溫度、壓力條件不同之情形時之是否可接合之表的圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之較佳之實施形態進行說明。
<1.生物感測器>
<1-1.生物感測器之構成>
一面參照圖1一面對本發明之生物感測器之構成進行說明。圖1係用以說明生物感測器8之構成及其使用態樣之圖。
生物感測器8具備覆蓋板81、及與其直接接合之電極板82。
覆蓋板81係長條矩形平板狀之板，由環烯烴聚合物(COP)形成。於覆蓋板81之一主面810，形成有槽(凹部)811，該槽(凹部)811於覆
蓋板81之短邊方向延伸並且兩端向覆蓋板81之兩側面開口。
電極板82具備成為基材之底板821。底板821係除了長邊方向之長度較覆蓋板81略長以外，與覆蓋板81大致為相同形狀之平板矩形狀之構件，由具有絕緣性之材料(例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、玻璃、COP等)形成。
於底板821之一主面，形成有由金屬薄膜所構成之多條(圖例中為2條)線狀之電極822、822。各電極822設為遍及底板821之整個長邊方向延伸者。作為成為各電極822之金屬，典型而言，可假定Ru(釕)、Ni-W(鎳-鎢)、Au(金)、Ag(銀)、Al(鋁)、Cu(銅)等。但是，其等以外之金屬亦可作為電極822。又，各電極822亦可為將奈米墨水(奈米膏)塗佈或印刷於底板821而形成者，上述奈米墨水(奈米膏)係使上述金屬之微粒子分散於溶劑而得者。
於電極822之延伸中途之特定位置(與凹部811對應之部分)，配置有與應測定之生物物質相對應之反應物質823。
生物感測器8係藉由將覆蓋板81中之形成有凹部811之側之主面810、與電極板82中之配置有電極822、822之側之主面820直接接合而形成(關於將兩板81、82接合之態樣將於下文進行說明)。
如上所述，覆蓋板81的長邊方向之長度略短於電極板82。因此，於兩板81、82已接合之狀態下，覆蓋板81使電極板82之主面820之一端部分(即，各電極822之端部分)露出，且將除此以外之部分整體性地覆蓋。自覆蓋板81露出之各電極822之端部分形成受到來自外部之電壓之施加的端子部分801。
又，於兩板81、82已接合之狀態下，於覆蓋板81中之形成有凹部811之部分，在兩板81、82之間，形成相對於各電極822及反應物質823露出
之細長空間(即，於生物感測器8之短邊方向延伸之細長空間)。該空間形成用以保持生物樣品之樣品保持空間802。
<1-2.生物感測器之使用態樣>
其次，繼續一面參照圖1一面對生物感測器8之使用態樣進行說明。
首先，將生物感測器8之端子部分801自外部裝置9之開口91插入。然後，於該狀態下，使生物樣品(例如血液)流入至生物感測器8之樣品保持空間802。於是，該生物樣品中所含之特定之生物物質與反應物質823進行反應而生成特定物質。
外部裝置9對生物感測器8之端子部分801(具體而言為各電極822、822之間)施加特定之電壓，並且測定此時於各電極822、822之間流動之電流量。基於該測定之電流量，特定出藉由反應而生成之物質之量(進而生物樣品中所含之生物物質之量)。
<2.接合之態樣>
<2-1.電漿處理裝置>
其次，對製造生物感測器8之方法進行說明。於對該方法具體地進行說明之前，一面參照圖2一面對該方法中所使用之電漿處理裝置之構成進行說明。圖2係表示電漿處理裝置100之概略構成之圖。
電漿處理裝置100(SAMCO股份有限公司製造，製品名：AQ-2000)係平行平板型(電容耦合型)電漿處理裝置，且具備：處理腔室1，其於內部形成處理空間；氣體供給部2，其向處理腔室1之內部供給氣體；及一對電極3、4，其等在處理腔室1之內部上下對向配置。又，電漿處理裝置100具備對其所具備之各元件進行控制之控制部5。
於處理腔室1，設有用以向其內部導入氣體之氣體導入口11、及用以自處理腔室1之內部排出氣體之排氣口12。於氣體導入口11連接有氣體供
給部2。又，於排氣口12連接有配管123，該配管123中插接有閥121及真空泵122。又，於處理腔室1設有用以向其內部搬入被處理物之搬入搬出口(省略圖示)以及將該搬入搬出口堵住之加載互鎖真空室(省略圖示)。
氣體供給部2具備供給水之水供給源21、及供給氧氣之氧氣供給源22。各供給源21、22經由配管210、220連接於氣體導入口11。於與水供給源21連接之配管210，插接有使水汽化成為水蒸氣之汽化器(汽化裝置)211、質量流量控制器212、及閥213。另一方面，於與氧氣供給源22連接之配管220，插接有質量流量控制器221及閥222。
於處理腔室1之內部上下對向配置之一對電極3、4中之下側之電極(下部電極)3之上表面成為供載置被處理物之載置面。於該上表面設有用以固定被處理物之靜電吸盤等(省略圖示)。又，下部電極3接地。另一方面，於上側之電極(上部電極)4，經由電容器41連接有高頻電源42。
控制部5將個人電腦等作為硬體資源，藉由執行安裝於該個人電腦之專用之控制、處理軟體，而實現各種功能元件。又，於控制部5連接有由液晶顯示器等構成之顯示部、及由滑鼠、鍵盤、觸控面板等所構成之輸入部(省略圖示)。
控制部5與汽化裝置211、各質量流量控制器212、221、及各閥213、222電性連接，分別控制向處理腔室1之內部導入之氣體之種類、氣體之流量、氣體之導入及停止之時間點等。又，控制部5與閥121、及泵122電性連接，分別控制氣體自處理腔室1之內部之排出及停止之時間點等。又，控制部5與高頻電源42電性連接，控制對上部電極4輸入高頻電力之時間點、電力值等。
<2-2.處理之流程>
一面參照圖3A一面對製造生物感測器8之方法進行說明。圖3A係表示生物
感測器8之製造之處理之流程的圖。
步驟S1：首先，準備覆蓋板81及電極板82。各板81、82之具體構成如上所述。
步驟S2：其次，將覆蓋板81中之形成有凹部811之側之主面810、與電極板82中之形成有電極822之側之主面820接合。以下，對步驟S2之處理具體地進行說明。再者，於以下之說明中，將覆蓋板81中之與電極板82接合之側之主面810稱作「第1被接合面810」，將電極板82中之與覆蓋板81接合之側之主面820稱作「第2被接合面820」。
步驟S21：首先，將覆蓋板81之第1被接合面810、與電極板82之第2被接合面820利用H2O電漿或O2電漿進行處理。該處理係使用例如上述電漿處理裝置100進行。
於該情形時，首先，經由未圖示之搬入口將覆蓋板81與電極板82搬入至處理腔室1之內部，將各板81、82以如各者之被接合面810、820朝上般之姿勢載置於下部電極3，並以靜電吸盤固定。
繼而，於處理腔室1之內部形成H2O電漿或O2電漿。具體而言，將搬入口封閉而使處理腔室1之內部成為封閉空間後，氣體供給部2開始向該內部導入水蒸氣或氧氣。與此同時，進行該內部之排氣，將該內部維持於特定之壓力。此處，電漿處理中之處理腔室1內之壓力較佳維持為低於大氣壓。尤其是，若電漿處理中之壓力達到大氣壓以上，則H2O電漿之生成時之溫度將達到100℃以上，故而有由環烯烴聚合物形成之第1被接合面變形或劣化之傾向。因此，電漿處理中之壓力更佳為維持於0.1Pa至2000Pa之範圍。
繼而，自高頻電源42向上部電極4輸入高頻電力。於是，導入至處理腔室1之內部之氣體被電漿化而生成電漿。當然，於向處理腔室1之內部導入水蒸氣之情形時，於處理腔室1生成H2O電漿(水電漿)，於向處理腔室1之
內部導入氧氣之情形時生成O2電漿(氧電漿)。藉由將載置於下部電極3之各板81、82之被接合面810、820暴露於處理腔室1內所生成之電漿中，而進行各被接合面810、820之電漿處理。
電漿處理開始後經過特定之處理時間後，氣體供給部2停止向處理腔室1之內部導入水蒸氣或氧氣，並且停止自高頻電源42向上部電極4供給高頻電力，結束電漿處理。其後，使處理腔室1之內部恢復至大氣壓，將各板81、82自處理腔室1搬出。
步驟S22：繼而，合併被實施過電漿處理之兩板81、82之被接合面810、820。
藉由步驟S21~步驟S22之處理，將兩被接合面810、820直接接合。認為其理由如下。首先，藉由步驟S21之電漿處理，於第1被接合面810修飾親水性官能基(羥基或羧基)。又，對第2被接合面820亦賦予親水性官能基。並且，若將被實施過電漿處理之兩被接合面810、820於步驟S22中設為合併狀態，則接近至兩被接合面810、820之官能基能夠形成氫鍵之距離。藉此，於兩被接合面810、820之官能基之間發生脫水反應而於兩官能基之間形成共價鍵。藉此，兩被接合面810、820被直接接合。
藉由將覆蓋板81之第1被接合面810、與電極板82之第2被接合面820直接接合，而獲得生物感測器8。
再者，亦可於進行步驟S22之處理後，進行對兩被接合面810、820施加壓力及熱之步驟。於此情形時，生物感測器8之製造之處理流程如圖3B所示。即，該情形時之流程為圖3A中之步驟S2成為步驟S2B，步驟S2B成為於步驟S22之後附加步驟S23所得者。以下，對步驟S23進行說明。
步驟S23：繼步驟S22之後，對合併後之兩被接合面810、820施加壓力及熱。即，對兩被接合面810、820進行加壓並加熱。該步驟具體而言，
例如，如圖7(b)所例示般，可使用一對加熱器71a、71b及一對金屬塊72a、72b以如下方式進行。即，於載置於一加熱器71a上之金屬塊72a上，載置對象物(此處為將各被接合面810、820合併後之一對板81、82)。然後，於其上依序載置另一加熱器71b及另一金屬塊72b。然後，藉由利用施壓構件73使上側之金屬塊72b朝向下側之金屬塊72a施壓，而對夾持於其等之間之對象物進行加壓。又，藉由將一對加熱器71a、71b調溫至特定溫度，而對夾持於其等之間之對象物進行加熱。
此時，施加至兩被接合面810、820之壓力例如可設為400(N/cm2)以上且2400(N/cm2)以下。例如於將該壓力設為1600(N/cm2)之情形時，兩被接合面810、820之加熱溫度只要設為90℃以上且150℃以下即可，尤佳為設為95℃以上且150℃以下。又，進行加熱及加壓之時間例如可設為5分鐘。
藉由步驟S21~步驟S23之處理，兩被接合面810、820亦被直接接合。認為其理由如下。首先，藉由步驟S21之電漿處理，而於第1被接合面810修飾親水性官能基(羥基或羧基)。又，對第2被接合面820亦賦予親水性官能基。並且，若被實施過電漿處理之兩被接合面810、820於步驟S22中被設為合併狀態，並於步驟S23中被施加壓力，則接近至兩被接合面810、820之官能基能夠形成氫鍵之距離。藉由進而於此處施加熱，而於兩被接合面810、820之官能基之間發生脫水反應從而於兩官能基之間形成共價鍵。藉此，兩被接合面810、820被直接接合。
藉由將覆蓋板81之第1被接合面810、與電極板82之第2被接合面820直接接合，而獲得生物感測器8。
<3.實施例>
<實施例1>
準備COP樣品(尺寸：15mm×10mm，厚度：0.5mm)(日本ZEON製造，製品名：ZEONOR1060R)、及於鈦晶圓之表面利用濺鍍法設置金薄膜而成之金屬樣品(尺寸：15mm×10mm，金薄膜部分之平均粗糙度Ra：1.332nm)。利用H2O電漿對COP樣品之一主面、及金屬樣品之形成有金屬膜之側之主面進行處理。處理條件如圖4所示，將高頻電力功率設為100W，將水蒸氣之流量設為20sccm，將處理腔室內之壓力設為5Pa，將處理時間設為80秒。又，電漿處理裝置之處理模式設為PE模式。
其次，合併金屬樣品中之經H2O電漿處理後之主面、與COP樣品中之經H2O電漿處理後之主面。具體而言，金屬樣品之主面與COP樣品之主面以重疊10mm×10mm之正方形區域之方式進行合併。
其次，利用拉伸試驗機，藉由同時拉伸金屬樣品之另一主面、與COP樣品之另一主面而測定3次接合面之強度，並求出其平均值。
<參考例1>
將實施例1中所製作之接合樣品於常溫(24℃)加壓並利用與實施例1相同之方法求出接合強度之平均值。接合樣品之加壓係於金屬製之第1塊體上載置接合樣品，於接合樣品上裝載金屬製之第2塊體，利用油壓式汽缸對第2塊體之上表面進行加壓而進行。加壓條件設為以4900(N/cm2)進行10分鐘。
<實施例2>
除使用COP樣品(尺寸：15mm×10mm，厚度：50μm)(日本ZEON製造，製品名：ZEONORZF14-050)以外，以與實施例1相同之方式求出接合強度之平均值。
<參考例2>
除使用COP樣品(尺寸：15mm×10mm，厚度：50μm)(日本ZEON製造，製品名：ZEONORZF14-050)、及於矽晶圓之表面利用蒸鍍法設置鋁薄膜
(薄膜之厚度：300nm，鋁薄膜部分之平均粗糙度Ra：5.462nm)而成之金屬樣品以外，以與參考例1相同之方式求出接合強度之平均值。
<參考例3>
除使用於矽晶圓之表面利用蒸鍍法設置銅薄膜(薄膜之厚度：1μm，銅薄膜部分之平均粗糙度Ra：3.032nm)而成之金屬樣品以外，以與參考例2相同之方式求出接合強度之平均值。
將彙總有以如上之方式製作之實施例1、2及參考例1~3中之接合結果之評價的表示於圖5。可確認：即便於未進行加壓之實施例1、2中，亦充分接合。
<實施例3>
作為COP樣品61，準備3片矩形之COP膜片(尺寸：10mm×20mm，厚度：0.5mm)。又，準備3種金屬樣品(第1金屬樣品62a、第2金屬樣品62b、及第3金屬樣品62c)。第1金屬樣品62a係於由PET形成之膜片(尺寸：10mm×20mm)之一主面整體形成Ru(釕)薄膜而得者。第2金屬樣品62b係於由PET形成之膜片(尺寸：10mm×20mm)之一主面整體形成Ni-W(鎳-鎢)薄膜而得者。第3金屬樣品62c係於由PET形成之膜片(尺寸：10mm×20mm)之一主面整體形成Au(金)薄膜而得者。
利用H2O電漿對3片COP樣品61之一主面、及3種金屬樣品62a、62b、62c中之形成有金屬膜之側之主面進行處理。處理條件如圖6所示，將高頻電力功率設為100W，將水蒸氣之流量設為20sccm，將處理腔室內之壓力設為5Pa，將處理時間設為40秒。又，作為電漿處理裝置，使用SAMCO公司製造之電漿處理裝置(製品名：AQ-2000)(處理模式為PE模式)。
其次，合併第1金屬樣品62a中之以H2O電漿處理後之側之主面、與COP樣品61中之以H2O電漿處理後之側之主面。具體而言，如圖7(a)
所示般，第1金屬樣品62a之該主面與COP樣品61之該主面以重疊10mm×10mm之正方形區域之方式合併。關於第2金屬樣品62b及第3金屬樣品62c，亦以相同之方式將以H2O電漿處理後之側之主面與COP樣品61中之以H2O電漿處理後之側之主面合併。
其次，對COP樣品61與各金屬樣品62a、62b、62c之主面彼此合併後之樣品對(第1金屬樣品62a與COP樣品61合併後之第1樣品對60a、第2金屬樣品62b與COP樣品61合併後之第2樣品對60b、及第3金屬樣品62c與COP樣品61合併後之第3樣品對60c之各者)進行加壓並加熱。
具體而言，將各樣品對60a、60b、60c以SiO2薄板夾持，使用圖7(b)所示之裝置對其進行加熱並加壓。即，將以SiO2薄板所夾持之各樣品對60a、60b、60c載置於第1金屬塊72a(載置於第1加熱器71a上之第1金屬塊72a)上，並於其上依序載置第2加熱器71b及第2金屬塊72b。第2金屬塊72b設置為能夠沿著直立設置於第1金屬塊72a之一對導向柱74、74升降，並且藉由一對施壓構件73、73，朝向第1金屬塊72a以特定之負載施壓。各施壓構件73例如由螺絲構件形成，該螺絲構件係於第2金屬塊72b自上側貫通，且於下端與設於第1金屬塊72a之螺絲孔螺合。於該情形時，可藉由施加至各施壓構件73之上端之轉矩，調整附加於樣品對60a、60b、60c之壓力之大小。此處，將兩加熱器71a、71b之溫度設為100℃，將附加於樣品對60a、60b、60c之壓力設為1600(N/cm2)。又，加熱及加壓之時間設為5分鐘。
於實施例3之被實施過一系列處理後之3組樣品對60a、60b、60c中，藉由目視確認COP樣品61與各金屬樣品62a、62b、62c是否已接合。其結果如圖8之表所示，可確認：於全部第1樣品對60a、第2樣品對60b、及第3樣品對60c中，COP樣品61與金屬樣品62a、62b、62c已接合。
如上所述，關於COP樣品61與各金屬樣品62a、62b、62c接合之
理由，認為係藉由電漿處理而於各樣品61、62a、62b、62c之被接合面形成親水性官能基，並藉由加熱及加壓於兩被接合面之官能基之間形成共價鍵。為了驗證該點，對在上述處理條件下實施H2O電漿處理後之各樣品61、62a、62b、62c之被接合面之純水接觸角進行測定，結果獲得了圖9所示之測定結果。由此，可知藉由以H2O電漿實施處理，各樣品61、62a、62b、62c之被接合面親水化(於被接合面生成親水性官能基)。
<實施例4>
利用O2電漿對與實施例3相同之樣品61、62a、62b、62c進行處理，以與上述相同之方式合併各樣品之主面之一部分作為3組樣品對60a、60b、60c，並對其等進行加壓並加熱。其中，電漿處理之條件係除將氣體之種類由水蒸氣變更為氧以外，設為與實施例3相同(圖6)。又，加熱及加壓之條件設為與實施例3相同。
於實施例4之被實施過一系列處理後之3組樣品對60a、60b、60c中，藉由目視確認COP樣品61與各金屬樣品62a、62b、62c是否已接合。其結果如圖8之表所示，可確認：於全部第1樣品對60a、第2樣品對60b、及第3樣品對60c中，COP樣品61與金屬樣品62a、62b、62c已接合。
又，此處，亦對在上述處理條件下實施O2電漿處理後之各樣品61、62a、62b、62c之純水接觸角進行測定，結果獲得了圖9所示之測定結果。由此，可知藉由以O2電漿實施處理，各樣品61、628、62b、62c之被接合面親水化(於被接合面生成親水性官能基)。
<比較實驗1>
比較例1：於實施例3中，不進行H2O電漿處理。即，將與實施例3相同之樣品61、62a、62b、62c不進行任何電漿處理，以與上述相同之方式合併主面之一部分作為3組樣品對60a、60b、60c，並對其等進行加壓並加熱。其中，加壓及
加熱之條件設為與實施例3相同。
比較例2：於實施例3中，不進行加熱及加壓。即，將與實施例3相同之樣品61、62a、62b、62c以H2O電漿進行處理，以與上述相同之方式合併主面之一部分作為3組樣品對60a、60b、60c而不進行加熱及加壓。其中，電漿處理之條件設為與實施例3相同。
比較例3：於實施例4中，不進行加熱及加壓。即，將與實施例4相同之樣品61、62a、62b、62c以O2電漿進行處理，以與上述相同之方式合併主面之一部分作為3組樣品對60a、60b、60c而不進行加熱及加壓。其中，電漿處理之條件設為與實施例4相同。
於比較例1~3之被實施過各處理之3組樣品對60a、60b、60c中，藉由目視確認COP樣品61與各金屬樣品62a、62b、62c是否已接合。其結果如圖8之表所示，於比較例1~3之任一者中，COP樣品61與金屬樣品62a、62b、62c均未接合。
<比較實驗2>
分別準備多片與實施例3相同之COP樣品61(矩形COP膜片(尺寸：10mm×20mm，厚度：0.5mm))、及與實施例3相同之第1金屬樣品62a(於由PET形成之膜片(尺寸：10mm×20mm)之一主面整體形成Ru薄膜而得者)。並且，藉由H2O電漿對各COP樣品61之一主面、及各第1金屬樣品62a中之形成有金屬膜之側之主面進行處理。其中，電漿處理之處理條件設為與實施例3相同。繼而，與實施例3同樣地，合併各第1金屬樣品62a中之以H2O電漿處理後之側之主面、與各COP樣品61中之以H2O電漿處理後之側之主面(參照圖7(a))。然後，對第1金屬樣品62a與COP樣品61之主面彼此合併後之各樣品對(第1樣品對60a)利用與實施例3相同之方法進行加壓並加熱(參照圖7(b))。其中，此處，藉由調整一對加熱器71a、71b之溫度及施加至各施壓
構件73之上端之轉矩，而對多個樣品對60a之各者分別於不同之溫度、壓力條件下實施了加熱及加壓。又，加熱及加壓之時間全部設為5分鐘。
於分別在不同之溫度、壓力條件下實施了加熱及加壓後之各樣品對60a中，藉由目視確認COP樣品61與第1金屬樣品62a是否已接合。彙總有其結果之表示於圖10。如此處所示般，例如，於附加之壓力為400(N/cm2)之情形時，以100℃以上之加熱實現接合，於附加之壓力為2400(N/cm2)之情形時，以85℃以上之加熱實現接合。即，可知附加之壓力越高，則以越低之加熱溫度實現接合(以另一觀點來看，加熱溫度越高，則以越低之壓力實現接合)。
又，例如於附加之壓力為1600(N/cm2)之情形時，以90℃以上之加熱實現接合。但是，於此情形時，若使加熱溫度升高至150℃，則可確認雖然實現接合，但COP樣品61發生變形。因此，於附加之壓力為1600(N/cm2)之情形時，適當之溫度範圍可為90℃以上且150℃以下。尤其是，藉由將加熱溫度設為95℃以上且150℃以下，可不使COP樣品61變形，而實現足夠牢固之接合。
<4.變形例>
於上述實施形態中，對應用本發明之方法將覆蓋板81與電極板82接合而獲得生物感測器8之方法進行了說明，但本發明之方法之應用範圍並不限定於此，可廣泛用於將具有由COP形成之被接合面之構件、與具有由金屬形成之被接合面之構件接合的情形。
又，於上述實施形態中，應用本發明之方法將由COP形成之被接合面(第1被接合面810)、與由成為電極之金屬(Ru、Ni-W、Au、銀等)形成之被接合面(第2被接合面820)接合，但若使用本發明之方法，則亦可將由除了成為電極之金屬以外之各種金屬形成之被接合面、與由COP形成之被接
合面接合。
又，於上述實施形態中，在電漿處理裝置100中，供載置被處理物之下部電極3接地並且於上部電極4連接有高頻電源42，對各板81、82進行了利用PE(Plasma Etching)模式之電漿處理，但亦可於供載置被處理物之下部電極3連接高頻電源並且使上部電極4接地，進行利用RIE(Reactive Ion Etching)模式之電漿處理。
又，於上述實施形態之步驟S2中，將第1被接合面810與第2被接合面820藉由H2O電漿或O2電漿進行了處理，但亦可藉由包含H2O電漿或O2電漿之至少一者之混合電漿等進行處理。例如，可藉由H2O電漿與O2電漿之混合電漿進行處理，亦可利用於H2O電漿(或O2電漿)中混合有氮氣(N2)、氨(NH3)、氫(H2)、氬(Ar)、氦(He)等各種氣體之環境進行處理。
又，於上述實施形態之步驟S23中，同時對合併後之兩被接合面810、820進行了加熱與加壓，但根據情形，既可於加熱之後進行加壓，亦可於加壓之後進行加熱。
Claims (7)
- 一種接合方法，其係將第1構件與第2構件接合的方法，上述第1構件具有由環烯烴聚合物形成之第1被接合面，上述第2構件具有由金屬形成之第2被接合面，且具備以下步驟：將上述第1被接合面及上述第2被接合面暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者；及合併上述第1被接合面與上述第2被接合面。
- 如請求項1所述之接合方法，其於合併上述第1被接合面與上述第2被接合面之步驟之後，具備對合併後之兩被接合面施加壓力及熱之步驟。
- 一種生物感測器之製造方法，其具備以下步驟：準備覆蓋板及電極板，上述覆蓋板具有由環烯烴聚合物形成並且形成有凹部之第1被接合面，上述電極板具有形成有成為電極之金屬膜之第2被接合面；將上述第1被接合面及上述第2被接合面暴露於H2O電漿及O2電漿中之至少一者；及合併上述第1被接合面與上述第2被接合面。
- 如請求項3所述之生物感測器之製造方法，其於合併上述第1被接合面與上述第2被接合面之步驟之後，具備對合併後之兩被接合面施加壓力及熱之步驟。
- 一種生物感測器，其具備：覆蓋板，其由環烯烴聚合物形成，並且於一主面形成有凹部；及電極板，其於一主面形成有成為電極之金屬膜，且該一主面與上述覆蓋板中之形成有上述凹部之側之主面直接接合。
- 如請求項5所述之生物感測器，其中， 上述成為電極之金屬膜係由Ru、Ni-W、Au、Ag、Al、或者Cu形成。
- 如請求項6所述之生物感測器，其中，上述成為電極之金屬膜係將奈米墨水(奈米膏)塗佈或印刷於基材而形成者，上述奈米墨水(奈米膏)係使上述金屬之微粒子分散於溶劑而得者。
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