JPH04372626A - フッ素樹脂膜の接着方法 - Google Patents

フッ素樹脂膜の接着方法

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JPH04372626A
JPH04372626A JP3151573A JP15157391A JPH04372626A JP H04372626 A JPH04372626 A JP H04372626A JP 3151573 A JP3151573 A JP 3151573A JP 15157391 A JP15157391 A JP 15157391A JP H04372626 A JPH04372626 A JP H04372626A
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JP
Japan
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fluororesin film
treated
film
fluororesin
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Withdrawn
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JP3151573A
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Hiroaki Suzuki
博章 鈴木
Naomi Kojima
小嶋 尚美
Akio Sugama
明夫 菅間
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上へのフッ素樹脂
膜の接着方法に関し、更に詳しくは半導体プロセスおよ
びマイクロマシーニング等の分野においてシリコンウェ
ハ、ガラス基板などにフッ素樹脂膜を強固に接着する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体プロセスやマイクロマシーニング等の分野において、
例えばガス透過膜や絶縁材料としてのフッ素樹脂膜を、
シリコンウェハやガラス基板などに強固に接着しなけれ
ばならない要請がある。例えば、マイクロマシン技術を
利用した小型クラーク型(隔膜型)電極の場合である。
【0003】ところで、酸素電極は近年、種々の分野に
おいて、溶存酸素濃度の測定に有利に用いられている。 例えば、水質保全の見地から水中の生化学的酸素要求量
(BOD)の測定が行われているが、この溶存酸素濃度
の測定器としてこの小型酸素電極を使用することができ
る。 また、醗酵工業において、効率良くアルコール醗酵を進
めるためには醗酵槽中の溶存酸素濃度の調整が必要であ
り、この測定器として本発明の小型酸素電極を使用する
ことができる。さらにまた、小型酸素電極は、酵素と組
み合わせて酵素電極を形成し、糖やアルコールなどの濃
度測定に用いることもできる。例えば、グルコースはグ
ルコースオキシダーゼという酵素を触媒とし、溶存酸素
と反応してグルコノラクトンに酸化するが、これにより
酸素電極セルの中に拡散してくる溶存酸素が減ることを
利用し、溶存酸素の消費量からグルコース濃度を測定す
ることができる。
【0004】このように小型酸素電極は、環境計測、醗
酵工業、臨床医療など各種の分野で使用することができ
るが、特に臨床医療分野においてカテーテルに装着し、
体内に挿入する用途においては、小型であるとともに使
い捨て可能で低価格であるので、非常に利用価値がある
。本発明者らは、従来の酸素電極では、小型化ができず
大量生産も不可能であるため、異方性エッチングを利用
した小型酸素電極(特開昭63−238548)あるい
は異方性エッチングと陽極接合を利用した小型酸素電極
(特願平2−243849)を開発した。これらの酸素
電極は、小型で、特性のばらつきが少なく、また一括大
量生産ができるために、低コストである。ここでガス透
過性膜の形成は、前者においてははっ水性ポリマー膜を
ディップコーティングまたはスピンコーティングにより
形成し、後者においてはフッ素系のFEP膜を熱融着に
より接着した。
【0005】特開昭63−238548号に開示した方
法は、簡便ではあるが、膜パターンの選択的形成と膜の
強度に問題があり、これらを両立させることは一般には
難しい。 また、特願平2−243849に開示した方法はガス透
過性膜としてFEP膜を使用するものであるが、これは
膜が化学的に非常に安定である上に、全工程に渡ってウ
エハー状での作製を可能にするため、非常に優れた方法
である。
【0006】ところで、従来半導体プロセスなどで、ガ
ス透過膜や絶縁材料としてフッ素樹脂を、シリコーンウ
エハやガラス基板などに接着する際、フッ素樹脂の溶解
する温度(280℃前後)で融着をする方法は以前から
知られていた。しかしこの方法だと、融着時に混入する
気泡、湿度の変化、摩擦などによって非常に剥離しやす
く、特に水濡れには弱く問題となっていた。
【0007】また、小型センサー等のバイオセンサーを
医療分野で用いる場合、予じめこれを高圧蒸気滅菌する
必要があるが、このような高圧蒸気滅菌時にしばしばガ
ス透過膜が剥離するという問題があった。これは実用上
極めて重大な問題である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる
ような2つの手段により前記課題を解決できることの知
見を得て本発明を解決した。第一の手段は、フッ素樹脂
表面あるいは、シリコーンウエハ表面を化学修飾し、両
者間に化学結合を形成することで接着力を強化せんとす
るものである。
【0009】フッ素樹脂は反応性が無いことが特徴であ
るが、表層のフッ素のみを脱離し、シランカップリング
剤で処理することにより、シリコーンウエハとの化学結
合を生じ、強固に接着させることが可能となる。すなわ
ち、第一の手段たる発明はフッ素樹脂膜表面を金属ナト
リウムを含む試剤で処理し、次いでシランカップリング
剤で処理し、更にこのように処理したフッ素樹脂膜と基
板を加熱融着することを特徴とするものであり、あるい
はまた、基板表面をシランカップリング剤で処理し、更
にこのように処理した基板とフッ素樹脂膜を加熱融着す
ることを特徴とする。なお、後者の方法においてフッ素
樹脂として、金属ナトリウムを含む試剤で処理したフッ
素樹脂膜を用いることができ、あるいは金属ナトリウム
を含む試剤で処理し、次いでシランカップリング剤で処
理したフッ素樹脂膜を用いることもできる。
【0010】第二の手段は、特に前記の後者の問題に対
処するためのものである。すなわち、高圧蒸気滅菌時の
剥離の現象はフッ素樹脂膜の熱融着時に気泡が膜と基板
間に残り、これが膜と基板の接着面積を減少させるばか
りでなく、高圧蒸気滅菌時に気泡が膨張し、膜を剥離さ
せるためであることが判明した。そこで、本発明者は気
泡を真空中で蒸去する方法、または熱融着工程を全て真
空中で行うことによりこの問題を解決できることを見出
した。
【0011】従って、第二の手段たる発明はフッ素樹脂
膜表面を金属ナトリウムを含む試剤で処理し、次いでシ
ランカップリング剤で処理し、次いでこのように処理し
たフッ素樹脂膜を基板上に熱融着し、次いで熱融着した
基板を真空中に放置し、その後該熱着した基板を大気圧
下に戻した後再び熱融着することを特徴とし、あるいは
又フッ素樹脂膜表面を金属ナトリウムを含む試剤で処理
し、次いでシランカップリング剤で処理し、次いでこの
ように処理したフッ素樹脂膜を真空下、基板上に熱融着
し、次いでそのまま真空中に放置した後、再び真空下で
熱融着することを特徴とする。
【0012】なお、本発明方法で「基板」とはシリコン
ウェハおよびガラス基板等をいう。また、シランカップ
リング剤とはγ−APTES(γ−アミノプロピルトリ
エトキシシランあるいはヘキサメチルジシラザン等のシ
リコーン化合物をいう。以下、更に実施例により本発明
に説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されない
ことはもとよりである。
【0013】
【実施例】実施例1 フッ素樹脂膜としてFEP(フッ化エチレンプロピレン
、東レ(株)製、12μm厚)を用いた。次にエタノー
ルを用いて該FEP膜を洗浄し、乾燥させた(第1段階
)。洗浄したサンプルをNa を含む試剤(CHEMG
RIP、ノートン社製)に30秒間浸漬して反応させ、
アセトンで3回洗浄した(第2段階)。さらにγ−AP
TES(γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、シラ
ンカップリング剤、アルドリッチ製)10%水溶液に5
0℃で30分間浸漬して反応させた(第3段階)。
【0014】このように上記1〜3の各段階で処理をと
めたサンプルを作成した。一方、基板としてシリコンウ
ェハを用い、このシリコンウェハを、未処理のもの(a
)とシランカップリング剤(γ−APTES)で処理し
たもの(b)の2種類を用意した。次に(a)および(
b)の2種類のウェハ上に前記各段階で処理を止めたサ
ンプルをのせ、 280℃のホットプレート上で融着を
行った。その後、オートクレーブで、水中高圧滅菌(1
20℃、2気圧、15分間)を行い、その後の融着状態
を調べた。
【0015】滅菌後のFEP接着割合を第1表に示す。 サンプル数はそれぞれ10片ずつとした。因みに、従来
の接着方法は■−(a)で、水中では非常に剥離しやす
い。これと比較すると■−(a)以外の表面処理サンプ
ルは全て水中でも剥離せずに強固に接着していることが
わかる。特に■−(b)は接着力が強く、セロテープに
よる剥離試験にも耐性だった。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 まず小型酸素電極等のセンサ本体の形成された基板を十
分純水中で超音波洗浄する。次いでFEP膜(東レ製、
膜厚12μm)を金属ナトリウムを含む処理剤(例えば
CHEMGRIP)中に浸漬し、膜表面のフッ素原子を
除去する。 更にシランカップリング(γ−APTES)で該FEP
膜を処理する。
【0018】このように表面処理した膜を 270℃に
加熱した基板上に置き、熱融着を行う。膜−基板間に残
った気泡を除去するため、膜を融着した基板を真空中に
5分間置き、ただちに常圧に戻した後、再び 270℃
に加熱する。必要に応じ、加熱工程を繰り返す。この工
程により、膜の密着性が改善される。
【0019】膜を平坦な基板上に融着する場合には実施
例1に記載したように金属ナトリウムとシランカップリ
ング剤処理のみで十分な強度が得られるが、実際の小型
酸素電極のように表面に凹凸がある基板上に融着する場
合には、膜−基板間にしばしば気泡が入る。これは高圧
蒸気滅菌処理時に膨張して膜を剥離する恐れがある上、
膜と基板の接触面積を小さくし密着性を悪くする。かか
る場合、膜融着時の真空処理が有効である。
【0020】実施例2の方法で処理し気泡を除去した場
合の効果を第2表に示す。ここでは、実施例2で記載し
た如く金属ナトリウムとγ−APTESによる処理を行
った膜を何も処理していないシリコン基板上に融着し真
空処理して小型酸素電極を完成させる。一方、金属ナト
リウムとγ−APTESによる処理を行った膜を何を処
理していないシリコン基板上に融着し真空処理しない小
型酸素電極を対照電極として用いた。それぞれの電極を
高圧蒸気滅菌し、その後の膜の剥離状態を比較した。結
果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】表2より真空処理の著しい効果が確認され
た。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は構成される
ので、基板とフッ素樹脂膜とを強固に接着せしめること
ができ該フッ素樹脂膜の基板からの剥離を防止できる効
果を奏する。特に、例えば実際の小型酸素電極を作成し
、これを高圧蒸気滅菌するような過酷な条件にさらす場
合でも、真空処理する本発明方法ではガス透過膜の密着
性が著るしく改善されるため膜剥離は全く認められない
という効果を奏する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板上にフッ素樹脂膜を接着する方法
    であって、該フッ素樹脂膜表面を金属ナトリウムを含む
    試剤で処理し、次いでシランカップリング剤で処理し、
    更にこのように処理したフッ素樹脂膜と基板を加熱融着
    することを含んでなる、フッ素樹脂膜の接着方法。
  2. 【請求項2】  基板上にフッ素樹脂膜を接着する方法
    であって、該基板表面をシランカップリング剤で処理し
    、更にこのように処理した基板とフッ素樹脂膜を加熱融
    着することを含んでなる前記方法。
  3. 【請求項3】  フッ素樹脂膜として、金属ナトリウム
    を含む試剤で処理したフッ素樹脂膜を用いる請求項2の
    方法。
  4. 【請求項4】  フッ素樹脂膜として、金属ナトリウム
    を含む試剤で処理し、次いでシランカップリング剤で処
    理したフッ素樹脂膜を用いる請求項2の方法。
  5. 【請求項5】  基板上にフッ素樹脂膜を接着する方法
    であって、該フッ素樹脂膜表面を金属ナトリウムを含む
    試剤で処理し、次いでシランカップリング剤で処理し、
    次いでこのように処理したフッ素樹脂膜を基板上に熱融
    着し、次いで熱融着した基板を真空中に放置し、その後
    該熱融着した基板を大気圧下に戻した後再び熱融着する
    ことを含んでなる前記方法。
  6. 【請求項6】  基板上にフッ素樹脂膜を接着する方法
    であって、該フッ素樹脂膜表面を金属ナトリウムを含む
    試剤で処理し、次いでシランカップリング剤で処理し、
    次いでこのように処理したフッ素樹脂膜を真空下、基板
    上に熱融着し、次いでそのまま真空中に放置した後、再
    び真空下で熱融着することを含んでなる前記方法。
JP3151573A 1990-09-17 1991-06-24 フッ素樹脂膜の接着方法 Withdrawn JPH04372626A (ja)

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KR1019910016150A KR960012335B1 (ko) 1990-09-17 1991-09-16 산소전극
EP91308484A EP0476980B1 (en) 1990-09-17 1991-09-17 Oxygen electrode and process for the production thereof
DE69125557T DE69125557T2 (de) 1990-09-17 1991-09-17 Sauerstoffelektrode und Verfahren zu deren Herstellung
US07/993,486 US5358619A (en) 1990-09-17 1992-12-17 Oxygen electrode
US08/153,144 US5431806A (en) 1990-09-17 1993-11-17 Oxygen electrode and temperature sensor

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6103034A (en) * 1996-10-08 2000-08-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and apparatus for welding hard resin product to substrate, method of manufacturing window glass and window glass
JP2010280911A (ja) * 2008-09-16 2010-12-16 Asahi Rubber Inc 三次元化シリコーンゴム接着体の製造方法
WO2023182389A1 (ja) * 2022-03-23 2023-09-28 株式会社クレハ 成形体及び成形体の製造方法

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