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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。

In recent years, due to its excellent heat resistance, chemical resistance and electrical characteristics, the use of pigment resin in medical field has been greatly increased. On the one hand, the resin is difficult to adhere to the material, the component is difficult to assemble, and the heterogeneous material is necessary. In this study, the use of surface modification, resin and metal smoothing, and direct bonding technology were established. This year, the following aspects were discussed: (1) vacuum ultraviolet light (VUV) emission test equipment assembly;(2) adhesion strength comparison of various metal and pigment resins; and (3) vacuum ultraviolet radiation (VUV) emission test equipment. Two types of VUV irradiation devices are currently in existence. The substrate material is PFA resin. The VUV direct modification method is used for direct irradiation of the substrate surface. VUV irradiation chamber vacuum, temperature, temperature, temperature VUV direct modification method is used in the case of surface modification of PFA, which results in a significant decrease in surface properties. The adhesion strength of copper foil is very high, and the surface fragile layer of PFA resin is confirmed. The surface modification of the material has been initiated, and the surface modification conditions have been discussed in the following year, and the adhesion has been improved. The direct bonding between PFA and copper foil is discussed in detail, and the adhesion between PFA and metal materials is adjusted. The metal on the surface of the film is mixed with PFA. The type of metal is closely related to the strength of the metal.