真空紫外光アシストプラズマ表面改質によるフッ素樹脂と金属の直接接合

真空紫外光辅助等离子体表面改性氟树脂与金属直接键合

基本信息

批准号：
21K04672
负责人：
小林靖之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フッ素樹脂は耐熱性，耐薬品性，電気的特性に優れ，近年ではエレクトロニクス分野や医療分野への利用が飛躍的に増加している。一方で，フッ素樹脂は難接着性の素材であるため，部材として組み込むためには信頼性の高い異種材料との接着技術が必須となる。本研究ではプラズマ表面改質を利用して，樹脂と金属を平滑，かつ接着剤フリーで直接接合する技術を確立する。本年度は，①真空紫外光（VUV）アシストプラズマ装置の組み立て，②各種金属とフッ素樹脂の密着強度比較，をおこなった。2種類のVUV照射装置を既存のプラズマ真空チャンバーの前段に接続した装置を組み立てた。基板材料にはPFA樹脂を，原料ガスにはアンモニアおよび窒素ガスを用いた。また，VUVを基板フィルム表面に直接照射するVUV直接改質法についても検討した。VUVアシストプラズマ実験では，VUV照射室の真空度，ガス濃度を変化させて改質効果および銅箔との密着性を評価したが，VUVアシストによる密着性向上効果は認められなかった。VUV直接改質法では，アンモニアガスを用いた場合，PFAの表面改質が効果的におこり，濡れ性が大幅に低下するとともに，表面にアミノ基を導入することができた。しかしながら，銅箔との密着強度は十分でなく，PFA樹脂の表面脆弱層でのはくりが確認できた。過度の表面改質が起こっていることが示唆されたため，次年度は改質条件の検討を行い，密着性向上をめざす。フッ素系樹脂PFAと銅箔との直接接合のメカニズムを検討するため，種々の金属材料とPFAとの密着性について調べた。ポリイミド表面に種々の金属をスパッタした試料とPFAの貼り合わせ実験を行った。金属の種類が密着強度に大きく影響を及ぼすことがわかった。

氟树脂具有优异的耐热性、耐化学性和电性能，近年来其在电子和医疗领域的应用急剧增加。另一方面，由于氟树脂是一种粘合性较差的材料，因此为了将其融入到部件中，需要高度可靠的异种材料粘合技术。在这项研究中，我们将建立一种利用等离子表面改性以光滑且无粘合剂的方式直接粘合树脂和金属的技术。今年，我们（1）组装了真空紫外光（VUV）辅助等离子体装置，（2）比较了各种金属和氟树脂之间的粘合强度。我们组装了一种装置，其中两种类型的 VUV 照射装置连接到现有等离子体真空室的前级。使用PFA树脂作为基材，使用氨气和氮气作为原料气体。我们还研究了 VUV 直接改性方法，其中 VUV 直接照射到基材薄膜表面。在VUV辅助等离子体实验中，改变VUV照射室中的真空度和气体浓度来评估改性效果和对铜箔的附着力，但没有观察到由于VUV辅助而导致附着力的改善。在VUV直接改性方法中，当使用氨气时，PFA的表面得到了有效的改性，润湿性显着降低，并且在表面引入了氨基。然而，与铜箔的粘合强度不足，并且在PFA树脂的脆弱表面层处观察到剥离。由于有人认为发生了过度的表面改性，我们将在明年检查改性条件，以提高粘合性。为了研究氟树脂PFA与铜箔直接粘合的机理，我们研究了各种金属材料与PFA之间的粘合力。我们进行了一项实验，将 PFA 粘合到样品上，其中将各种金属溅射到聚酰亚胺表面上。研究发现，金属的类型对粘合强度有很大影响。