JPH0655846B2 - 高分子成形品のエッチング加工方法 - Google Patents
高分子成形品のエッチング加工方法Info
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- JPH0655846B2 JPH0655846B2 JP2059445A JP5944590A JPH0655846B2 JP H0655846 B2 JPH0655846 B2 JP H0655846B2 JP 2059445 A JP2059445 A JP 2059445A JP 5944590 A JP5944590 A JP 5944590A JP H0655846 B2 JPH0655846 B2 JP H0655846B2
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- B29K2023/04—Polymers of ethylene
- B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29K2027/12—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material containing fluorine
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高分子成形品表面のエッチング加工方法に関
し、より詳細には真空紫外光を照射して高分子成形品の
表面をエッチング加工する方法に関する。
し、より詳細には真空紫外光を照射して高分子成形品の
表面をエッチング加工する方法に関する。
Ｓ．ラザレら〔S.Lazare,R.Srinivasan,J.Phys.Chem.,V
ol.90,2124(1986)〕は、高分子フィルムの表面を、エキ
シマーレーザーなどの高強度紫外レーザーで特定部位を
照射すると、照射直後に容易に照射部表面が改質され、
現象工程等の後処理を行なうことなく、直接に形態学的
に凹凸が形成されることを報告している。
ol.90,2124(1986)〕は、高分子フィルムの表面を、エキ
シマーレーザーなどの高強度紫外レーザーで特定部位を
照射すると、照射直後に容易に照射部表面が改質され、
現象工程等の後処理を行なうことなく、直接に形態学的
に凹凸が形成されることを報告している。
このように、紫外レーザーを用いた高分子表面の加工法
は、精度良く、高速で行なうことができ、また、レーザ
ーの照射条件を制御することで、照射樹脂表面の構造特
性や機能性を向上することができるという特徴があり、
多彩な表面反応を制御良く行なうことが可能な手法であ
る。
は、精度良く、高速で行なうことができ、また、レーザ
ーの照射条件を制御することで、照射樹脂表面の構造特
性や機能性を向上することができるという特徴があり、
多彩な表面反応を制御良く行なうことが可能な手法であ
る。
また、Ｓ．クーパーら〔S.Kuper and M.Stuke,Appl.Phy
s.Lett.,Vol.54,4(1989)〕は、パルス幅が300x10-15秒
の極短パルス紫外光（波長：248nm）を用いると、良好
なエッチング特性が得られると報告している。
s.Lett.,Vol.54,4(1989)〕は、パルス幅が300x10-15秒
の極短パルス紫外光（波長：248nm）を用いると、良好
なエッチング特性が得られると報告している。
更に、Ｐ．Ｅ．ダイヤーら〔P.E.Dyer and J.Sidhu,J.O
pt.Soc.Am.B,Vol.3,792(1986)〕、Ｋ．Ａ．ヴァリエフ
ら〔K.A.Valiev,L.V.Velikov,S.D.Dushenkov,and A.V.M
itrofanov,Inatrwm Exp.Tech.,Vol.26,No.4,Pt.2,991(1
984)〕は、Ｆ２エキシマレーザー（波長：157nm）や重
水素ランプを用いた真空紫外光照射によって、ポリイミ
ド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リアクリレート等の光加工を試みている。
pt.Soc.Am.B,Vol.3,792(1986)〕、Ｋ．Ａ．ヴァリエフ
ら〔K.A.Valiev,L.V.Velikov,S.D.Dushenkov,and A.V.M
itrofanov,Inatrwm Exp.Tech.,Vol.26,No.4,Pt.2,991(1
984)〕は、Ｆ２エキシマレーザー（波長：157nm）や重
水素ランプを用いた真空紫外光照射によって、ポリイミ
ド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リアクリレート等の光加工を試みている。
しかしながら、上記ラザレらの紫外光を用いた方法で
は、高分子内に芳香環、多重結合等の紫外光を吸収する
部位が必要であるため、単結合のみで構成されている高
分子では効果的に表面反応を行なうことができなかっ
た。
は、高分子内に芳香環、多重結合等の紫外光を吸収する
部位が必要であるため、単結合のみで構成されている高
分子では効果的に表面反応を行なうことができなかっ
た。
例えば、ポリ四フッ化エチレン（テフロン）の場合、パ
ルス幅が10-8秒程度の高強度パルス紫外光を照射する
と、照射表面が黒化するという欠点があった。
ルス幅が10-8秒程度の高強度パルス紫外光を照射する
と、照射表面が黒化するという欠点があった。
またクーパーらの方法では、極短パルス光を発生させる
ためには、極めて高度なレーザー技術が必要であり、発
振自体も不安定であるという欠点があった。
ためには、極めて高度なレーザー技術が必要であり、発
振自体も不安定であるという欠点があった。
更にダイヤーやヴァリエフらの方法では、Ｆ２レーザー
の発振が不安定であることや、Ｆ２レーザーや重水素ラ
ンプでは光出力が小さいという欠点があるために迅速・
効果的な表面改質を行なうことができなかった。
の発振が不安定であることや、Ｆ２レーザーや重水素ラ
ンプでは光出力が小さいという欠点があるために迅速・
効果的な表面改質を行なうことができなかった。
本発明は上記従来の欠点を解消し、芳香環や多重結合を
含まない高分子についても適用可能であり、高分子材質
の特長を損うことなく、残査等の不純物が完全に樹脂表
面から除去され、しかも簡便、かつ効果的に光ビームに
よりエッチングする方法を提供することを目的としてい
る。
含まない高分子についても適用可能であり、高分子材質
の特長を損うことなく、残査等の不純物が完全に樹脂表
面から除去され、しかも簡便、かつ効果的に光ビームに
よりエッチングする方法を提供することを目的としてい
る。
本発明者らは、高分子成形品表面の効率のよいエッチン
グ加工方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、加
工用光源として、ピンチ効果を利用した希ガス放電プラ
ズマ光源を用いることにより、微細なエッチングを、し
かも効率よく行いうることを見出し、この知見に基づい
て本発明をなすに至った。
グ加工方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、加
工用光源として、ピンチ効果を利用した希ガス放電プラ
ズマ光源を用いることにより、微細なエッチングを、し
かも効率よく行いうることを見出し、この知見に基づい
て本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、高分子成形品表面の所要部分に、
ピンチ効果を利用した希ガス放電プラズマ光源からの波
長１９０ｎｍ以下の真空紫外光を照射し、該部分をエッ
チングすることを特徴とする高分子成形品のエッチング
加工方法を提供するものである。
ピンチ効果を利用した希ガス放電プラズマ光源からの波
長１９０ｎｍ以下の真空紫外光を照射し、該部分をエッ
チングすることを特徴とする高分子成形品のエッチング
加工方法を提供するものである。
この光源は、例えばＪ．シローら〔J.Shilo,A.Fisher a
nd N.Rostoker,Phys.Rev.Lett.,vol.40,515(1978)〕に
よるガスパフ型Ｚピンチ法などによれば、強いピンチ効
果を利用して高温度にした希ガス放電プラズマを利用す
るもので、波長190nm 以下のパルス光を十分な強度で放
射できる装置であり、シンクロトロン放射光装置のよう
に巨大な設備を必要とせず、Ｆ２エキシマレーザー光や
重水素ランブ光と比較しても、効率、光強度の点で優れ
た特長を有する光源である。
nd N.Rostoker,Phys.Rev.Lett.,vol.40,515(1978)〕に
よるガスパフ型Ｚピンチ法などによれば、強いピンチ効
果を利用して高温度にした希ガス放電プラズマを利用す
るもので、波長190nm 以下のパルス光を十分な強度で放
射できる装置であり、シンクロトロン放射光装置のよう
に巨大な設備を必要とせず、Ｆ２エキシマレーザー光や
重水素ランブ光と比較しても、効率、光強度の点で優れ
た特長を有する光源である。
また、真空紫外光領域には、炭素−炭素や、炭素−水素
等の単結合の吸収があるので、真空紫外光を用いること
によって、紫外光では十分に加工できなかった高分子材
料に対しても、効果的に加工を行なうことができる。
等の単結合の吸収があるので、真空紫外光を用いること
によって、紫外光では十分に加工できなかった高分子材
料に対しても、効果的に加工を行なうことができる。
なお波長の下限は数nmであり、また、190nm を越える長
波長の光を照射した場合、単結合のみで構成されている
高分子はこの波長領域の光吸収が小さいために、熱的現
象による反応の割合が増大し、微細なエッチング加工を
行なうことが困難である。
波長の光を照射した場合、単結合のみで構成されている
高分子はこの波長領域の光吸収が小さいために、熱的現
象による反応の割合が増大し、微細なエッチング加工を
行なうことが困難である。
本発明方法に従えば、高分子成形品表面のエッチングし
ようとする部分に相当するパターンを有するマスク例え
ば金属製パターンを通して所定の光を照射することによ
り、所望のパターンにエッチング加工することができ
る。
ようとする部分に相当するパターンを有するマスク例え
ば金属製パターンを通して所定の光を照射することによ
り、所望のパターンにエッチング加工することができ
る。
本発明における高分子成形品には、フィルム，シート，
繊維，繊維強化樹脂，樹脂成形品等が含まれる。
繊維，繊維強化樹脂，樹脂成形品等が含まれる。
また、これら成形品の材料は、非晶性，結晶性のいづれ
であってもよく、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリ
三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリオキシエチレン、
ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリビニルアルコール樹脂、これら
樹脂ノマーの共縮重合物、またはこれら樹脂の混合物を
挙げることができる。
であってもよく、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリ
三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリオキシエチレン、
ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリビニルアルコール樹脂、これら
樹脂ノマーの共縮重合物、またはこれら樹脂の混合物を
挙げることができる。
真空紫外光の照射は、照射試料室の雰囲気を真空、また
は不活性ガス雰囲気にして光源の窓近くに照射試料を置
くだけで良い。また、更に集光したい場合には、凹面反
射鏡やカルシウムフッ素やリチウムフッ素の材質の凸レ
ンズを用いる。
は不活性ガス雰囲気にして光源の窓近くに照射試料を置
くだけで良い。また、更に集光したい場合には、凹面反
射鏡やカルシウムフッ素やリチウムフッ素の材質の凸レ
ンズを用いる。
以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明する。
実施例１ ポリ四フッ化エチレン（テフロン）シートに、ピンチ効
果を利用したアルゴンガスの高温放電プラズマを光源と
する真空紫外光発生装置（パルス幅約５０ｎｓ，ピーク
強度１０７Ｗ・ｃｍ-2）を用い、真空紫外光を100 パル
ス照射した。照射面は黒化することなく、良好なエッチ
ング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は
完全に除去されていた。エッチング深さは、６μｍであ
った。
果を利用したアルゴンガスの高温放電プラズマを光源と
する真空紫外光発生装置（パルス幅約５０ｎｓ，ピーク
強度１０７Ｗ・ｃｍ-2）を用い、真空紫外光を100 パル
ス照射した。照射面は黒化することなく、良好なエッチ
ング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は
完全に除去されていた。エッチング深さは、６μｍであ
った。
実施例２ ポリ四フッ化エチレン（テフロン）シートに、希ガス放
電プラズマ光源の真空紫外光を50パルス照射した。照射
面は黒化することなく、良好なエッチング特性が得ら
れ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除去され
ていた。エッチング深さは、３μｍであった。
電プラズマ光源の真空紫外光を50パルス照射した。照射
面は黒化することなく、良好なエッチング特性が得ら
れ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除去され
ていた。エッチング深さは、３μｍであった。
実施例３ ポリビニルアルコールフィルムに、希ガス放電プラズマ
光源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化
することなく、良好なエッチング特性が得られ、照射部
の周囲には残査等の不純物は完全に除去されていた。エ
ッチング深さは、６μｍであった。
光源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化
することなく、良好なエッチング特性が得られ、照射部
の周囲には残査等の不純物は完全に除去されていた。エ
ッチング深さは、６μｍであった。
実施例４ ポリ三フッ化塩化エチレン（ダイフロン）シートに、希
ガス放電プラズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射し
た。照射面は黒化することなく、良好なエッチング特性
が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除
去されていた。エッチング深さは、８μｍであった。
ガス放電プラズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射し
た。照射面は黒化することなく、良好なエッチング特性
が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除
去されていた。エッチング深さは、８μｍであった。
実施例５ ポリ三フッ化塩化エチレン（ダイフロン）シートに、希
ガス放電プラズマ光源の真空紫外光を50パルス照射し
た。照射面は黒化することなく、良好なエッチング特性
が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除
去されていた。エッチング深さは、４μｍであった。
ガス放電プラズマ光源の真空紫外光を50パルス照射し
た。照射面は黒化することなく、良好なエッチング特性
が得られ、照射部の周囲には残査等の不純物は完全に除
去されていた。エッチング深さは、４μｍであった。
実施例６ ポリエチレンフィルムに、希ガス放電プラズマ光源の真
空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化すること
なく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲に
は残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング
深さは、４μｍであった。
空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化すること
なく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲に
は残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング
深さは、４μｍであった。
実施例７ ポリプロピレンフィルムに、希ガス放電プラズマ光源の
真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化するこ
となく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲
には残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチン
グ深さは、3.8 μｍであった。更に、照射面に微細構造
が形成された。
真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化するこ
となく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲
には残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチン
グ深さは、3.8 μｍであった。更に、照射面に微細構造
が形成された。
実施例８ ポリエチレンテレフタレートフィルムに、希ガス放電プ
ラズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。良好な
エッチング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不
純物は完全に除去されていた。エッチング深さは、５μ
ｍであった。更に、照射面に微細構造が形成された。
ラズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。良好な
エッチング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不
純物は完全に除去されていた。エッチング深さは、５μ
ｍであった。更に、照射面に微細構造が形成された。
実施例９ ポリエチレンナフタレートフィルムに、希ガス放電プラ
ズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。良好なエ
ッチング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不純
物は完全に除去されていた。エッチング深さは、３μｍ
であった。更に、照射面に微細構造が形成された。
ズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。良好なエ
ッチング特性が得られ、照射部の周囲には残査等の不純
物は完全に除去されていた。エッチング深さは、３μｍ
であった。更に、照射面に微細構造が形成された。
実施例10 ポリオキシエチレンフィルムに、希ガス放電プラズマ光
源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化す
ることなく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の
周囲には残査部の不純物は完全に除去されていた。エッ
チング深さは、４μｍであった。更に、照射面に微細構
造が形成された。
源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化す
ることなく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の
周囲には残査部の不純物は完全に除去されていた。エッ
チング深さは、４μｍであった。更に、照射面に微細構
造が形成された。
実施例11 ポリスチレンフィルムに、希ガス放電プラズマ光源の真
空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化すること
なく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲に
は残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング
深さは、３μｍであった。更に、照射面に微細構造が形
成された。
空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化すること
なく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲に
は残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング
深さは、３μｍであった。更に、照射面に微細構造が形
成された。
実施例12 ポリイミドフィルムに、希ガス放電プラズマ光源の真空
紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化することな
く、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲には
残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング深
さは、0.8μｍであった。
紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化することな
く、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲には
残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチング深
さは、0.8μｍであった。
実施例13 ポリ塩化ビニルフィルムに、希ガス放電プラズマ光源の
真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化するこ
となく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲
には残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチン
グ深さは、12μｍであった。
真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は黒化するこ
となく、良好なエッチング特性が得られ、照射部の周囲
には残査等の不純物は完全に除去されていた。エッチン
グ深さは、12μｍであった。
実施例14 ポリメチルメタクリレートフィルムに、希ガス放電プラ
ズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は
黒化することなく、良好なエッチング特性が得られ、照
射部の周囲には残査等の不純物は完全に除去されてい
た。エッチング深さは、6.4 μｍであった。
ズマ光源の真空紫外光を100 パルス照射した。照射面は
黒化することなく、良好なエッチング特性が得られ、照
射部の周囲には残査等の不純物は完全に除去されてい
た。エッチング深さは、6.4 μｍであった。
本発明によれば、真空紫外光による非熱的な光化学反応
によって高分子化合物が反応する。従って、本発明の方
法は照射部位以外の周辺には何らの熱的損傷を伴わず、
かつ真空紫外光により切削された断片は、周囲には付着
しておらず、極めて効果的な処理方法である。
によって高分子化合物が反応する。従って、本発明の方
法は照射部位以外の周辺には何らの熱的損傷を伴わず、
かつ真空紫外光により切削された断片は、周囲には付着
しておらず、極めて効果的な処理方法である。
更に本発明は、極短パルス光の場合と比べて真空紫外光
の光源が性能やコストの点で有利である。
の光源が性能やコストの点で有利である。
また、真空紫外光の照射によって形成される模様の形
状，大きさ，及び除去されるフィルムの量、すなわち切
削される深さは、照射する真空紫外光の波長，単位面積
当りの強度，パルス数（照射時間）により制御できる。
状，大きさ，及び除去されるフィルムの量、すなわち切
削される深さは、照射する真空紫外光の波長，単位面積
当りの強度，パルス数（照射時間）により制御できる。
更に本発明の方法は、非照射体が、薄膜状であろうと、
厚膜状であろうと、凹凸があるような表面であろうと
も、光が照射された表面部分のみが改質されるため、非
照射体の形状は問わない方法である。
厚膜状であろうと、凹凸があるような表面であろうと
も、光が照射された表面部分のみが改質されるため、非
照射体の形状は問わない方法である。
このように、真空紫外光照射によって高分子表面上に、
物理的，化学的に安定した加工を行なうことができる。
物理的，化学的に安定した加工を行なうことができる。
フロントページの続き (72)発明者 角舘 洋三 茨城県つくば市東１丁目１番地 化学技術 研究所内 (72)発明者 ▲吉▼田 正典 茨城県つくば市東１丁目１番地 化学技術 研究所内 (72)発明者 薄葉 州 茨城県つくば市東１丁目１番地 化学技術 研究所内 (72)発明者 青木 勝敏 茨城県つくば市東１丁目１番地 化学技術 研究所内 (72)発明者 藤原 修三 茨城県つくば市東１丁目１番地 化学技術 研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−223731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7936（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128947（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】高分子成形品の表面の所要部分に、ピンチ
効果を利用した希ガス放電プラズマ光源からの波長１９
０ｎｍ以下の真空紫外光を照射し、該部分をエッチング
することを特徴とする高分子成形品のエッチング加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059445A JPH0655846B2 (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 高分子成形品のエッチング加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059445A JPH0655846B2 (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 高分子成形品のエッチング加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03259932A JPH03259932A (ja) | 1991-11-20 |
| JPH0655846B2 true JPH0655846B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
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