JP2007262534A - Apparatus for improving surface of resin base material and method for improving surface of resin base material by using the same - Google Patents

Apparatus for improving surface of resin base material and method for improving surface of resin base material by using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for improving the surface of a resin base material, which can improve the surface of the resin base material at a sufficient treating speed under atmospheric pressure; and to provide a method for improving the surface of the resin base material by using the apparatus. <P>SOLUTION: The apparatus for improving the surface of the resin base material is equipped with: a laser-beam generator 1 generating a laser beam L; a processing vessel 3 into which the laser beam L is introduced; a target 5 for generating scattering particles by the laser beam L with which its surface is irradiated; a gas supplying means 6 for supplying a shield gas to a space between the resin base material 8 whose surface is improved by deposition of the scattering particles scattered from an emission port 3A of the processing vessel 3 and the target 5; and a shield gas atmosphere holding cover 7 composed of a tubular body having a first opening edge and a second opening edge, wherein the first opening edge is joined to the emission port and the second opening edge has a size larger than that of the first opening edge and is arranged close to the surface of the resin base material. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、樹脂基材の表面改質装置並びにそれを用いた樹脂基材の表面改質方法に関し、より詳しくは、ターゲットの表面にレーザー光を照射して発生させた真空紫外光露光と飛散粒子を基材の表面に付着させて基材の表面を改質するために用いられる樹脂基材の表面改質装置並びにそれを用いた樹脂基材の表面改質方法に関する。   The present invention relates to a resin substrate surface modification apparatus and a resin substrate surface modification method using the same, and more particularly, vacuum ultraviolet light exposure and scattering generated by irradiating a target surface with laser light. The present invention relates to a resin substrate surface modifying apparatus used for modifying particles by attaching particles to the substrate surface, and a resin substrate surface modifying method using the resin substrate surface modifying apparatus.

近年、樹脂や金属等からなる基材の表面にX線や紫外線、更には真空紫外線を照射することにより基材表面を活性化させる様々な技術が開発されている。中でも、基材表面を活性化させた直後に飛散粒子を付着せしめて改質することが可能な方法として、特開2004−2962号公報(特許文献1)においては、ターゲットの表面にレーザー光を照射して飛散粒子と共に真空紫外光を発生させ、その真空紫外光を照射しつつ飛散粒子を基材の表面に付着させて改質する、いわゆるレーザーアブレーションを利用した基材の表面改質方法が開示されている。そして、特許文献1に記載の基材の表面改質方法においては、真空状態又はシールドガス雰囲気下において基材の表面を改質させていた。   In recent years, various techniques for activating a substrate surface by irradiating the surface of the substrate made of resin, metal, or the like with X-rays, ultraviolet rays, or vacuum ultraviolet rays have been developed. Among them, as a method that can be modified by adhering scattered particles immediately after activating the substrate surface, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-2962 (Patent Document 1) uses laser light on the surface of a target. There is a method for surface modification of a substrate using so-called laser ablation, in which vacuum ultraviolet light is generated together with scattered particles and the scattered particles are adhered to the surface of the substrate while being irradiated with the vacuum ultraviolet light. It is disclosed. In the substrate surface modification method described in Patent Document 1, the surface of the substrate is modified in a vacuum state or in a shield gas atmosphere.

しかしながら、特許文献1に記載のような従来の基材の表面改質方法においては、真空状態において基材の表面を改質させる場合、真空引きが必要でバッチ処理となり、しかも真空引きに時間を要することから、処理速度の観点からは必ずしも十分なものではなかった。更に、特許文献1に記載のような従来の基材の表面改質方法においては、ヘリウムガス等のシールドガス雰囲気下において基材の表面を改質させる場合においてもヘリウムガスに置換するのに長時間を要することから処理速度の観点からは必ずしも十分なものではなかった。
特開2004−2962号公報
However, in the conventional method for modifying the surface of a substrate as described in Patent Document 1, when the surface of the substrate is modified in a vacuum state, evacuation is required and batch processing is performed. Therefore, it is not always sufficient from the viewpoint of processing speed. Furthermore, in the conventional surface modification method for a substrate as described in Patent Document 1, even when the surface of a substrate is modified in a shield gas atmosphere such as helium gas, it is long to replace with helium gas. Since time is required, it is not always sufficient from the viewpoint of processing speed.
JP 2004-2962 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、バッチ方式で樹脂基材の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を改質することを可能とする樹脂基材の表面改質装置、並びにその樹脂基材の表面改質装置を用いて効率よく且つ確実に樹脂基材の表面を改質することが可能な樹脂基材の表面改質方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is not necessary to perform a surface modification treatment of the resin base material in a batch system, and the surface of the resin base material at a sufficient treatment speed under atmospheric pressure. Resin substrate surface modification device that can modify resin, and resin that can efficiently and reliably modify the surface of resin substrate using the resin substrate surface modification device It aims at providing the surface modification method of a base material.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、前記レーザー光が導入される処理容器と、表面に照射された前記レーザー光により飛散粒子を発生させるターゲットと、前記処理容器の発射口から飛散する前記飛散粒子を付着させることにより表面が改質される樹脂基材と前記ターゲットとの間の空間にシールドガスを供給するためのガス供給手段と、両端に第一の開口縁と大きさが第一の開口縁以上の第二の開口縁とを有する筒状体からなり、第一の開口縁が前記発射口に接合されており且つ第二の開口縁が前記基材の表面に近接して配置されてなるシールドガス雰囲気保持用カバーとを備える樹脂基材の表面改質装置により、バッチ方式で樹脂基材の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を改質することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of earnest research to achieve the above object, the present inventors, as a result, a laser light generator that generates laser light, a processing vessel into which the laser light is introduced, and the laser light irradiated on the surface A target for generating scattered particles and a shield gas for supplying a shield gas to a space between the target and the resin base material whose surface is modified by attaching the scattered particles scattered from the launch port of the processing container A gas supply means and a cylindrical body having a first opening edge and a second opening edge having a size equal to or larger than the first opening edge at both ends, the first opening edge being joined to the launch port In addition, a surface modification device for a resin substrate in a batch mode is provided by a surface modification device for a resin substrate comprising a shield gas atmosphere holding cover in which a second opening edge is disposed close to the surface of the substrate. Need to process Ku, found that it is possible to modify the surface of the resin substrate at a sufficient processing rate under atmospheric pressure, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明の樹脂基材の表面改質装置は、レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、
前記レーザー光が導入される処理容器と、
表面に照射された前記レーザー光により飛散粒子を発生させるターゲットと、
前記処理容器の発射口から飛散する前記飛散粒子を付着させることにより表面が改質される樹脂基材と前記ターゲットとの間の空間にシールドガスを供給するためのガス供給手段と、
両端に第一の開口縁と大きさが第一の開口縁以上の第二の開口縁とを有する筒状体からなり、第一の開口縁が前記発射口に接合されており且つ第二の開口縁が前記樹脂基材の表面に近接して配置されてなるシールドガス雰囲気保持用カバーと、
を備えることを特徴とするものである。
That is, the resin substrate surface modification device of the present invention includes a laser beam generator for generating laser beam,
A processing container into which the laser beam is introduced;
A target for generating scattered particles by the laser light irradiated on the surface;
A gas supply means for supplying a shielding gas to a space between the resin base material whose surface is modified by attaching the scattered particles scattered from the launch port of the processing container and the target;
A cylindrical body having a first opening edge and a second opening edge having a size equal to or larger than the first opening edge at both ends, the first opening edge being joined to the launch port, and a second opening edge A shield gas atmosphere holding cover in which an opening edge is disposed close to the surface of the resin substrate;
It is characterized by providing.

上記本発明の樹脂基材の表面改質装置においては、前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁と前記基材の表面との間の距離が30mm以下であることが好ましい。   In the resin substrate surface reforming apparatus of the present invention, a distance between the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover and the surface of the substrate is preferably 30 mm or less.

また、上記本発明の樹脂基材の表面改質装置においては、前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁に連設されており、先端部が前記基材の表面に当接するフィルターを更に備えることが好ましい。   Further, in the resin substrate surface modification device of the present invention, a filter is provided which is connected to the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover and whose tip is in contact with the surface of the substrate. It is preferable to further provide.

本発明の樹脂基材の表面改質方法は、上記本発明の樹脂基材の表面改質装置を用い、ターゲットの表面にレーザー光を照射して波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子を発生させ、樹脂基材の表面に前記真空紫外光を照射しつつ前記飛散粒子を付着させることを特徴とする方法である。   The resin substrate surface modification method of the present invention uses the resin substrate surface modification device of the present invention, and irradiates the target surface with laser light to produce vacuum ultraviolet light and scattered particles having a wavelength of 50 nm to 100 nm. The scattering particles are adhered to the surface of the resin substrate while irradiating the vacuum ultraviolet light on the surface of the resin substrate.

また、本発明の樹脂基材の表面改質方法においては、前記ターゲットと前記樹脂基材との間の空間を酸素量が6容量%以下のシールドガス雰囲気とすることが好ましい。   In the resin substrate surface modification method of the present invention, it is preferable that the space between the target and the resin substrate has a shielding gas atmosphere with an oxygen amount of 6% by volume or less.

また、本発明の樹脂基材の表面改質方法においては、前記ターゲットと前記樹脂基材の位置関係を相対的に移動させることができ、その移動速度は400mm/分以上であることが好ましい。更には、前記樹脂基材を移動させることがより好ましい。   Moreover, in the resin substrate surface modification method of the present invention, the positional relationship between the target and the resin substrate can be moved relatively, and the moving speed is preferably 400 mm / min or more. Furthermore, it is more preferable to move the resin base material.

なお、本発明の樹脂基材の表面改質装置並びに樹脂基材の表面改質方法によって上記目的が達成される理由を本発明者らは以下のように推察する。すなわち、レーザーアブレーション処理を圧力450〜1060Torr程度の大気圧条件下において施す場合に、樹脂基材に対する真空紫外光の露光量及び飛散粒子の付着量は、レーザーの照射条件だけでなくレーザー光が照射されるターゲットと樹脂基材との間の真空紫外光と飛散粒子が通る空間の雰囲気のガスの種類やその濃度によって大きく影響を受ける。例えば、ターゲット表面の高温プラズマから輻射される波長50nm〜100nmの真空紫外光は雰囲気ガス中の酸素と窒素によって吸収されるため、雰囲気ガスに酸素と窒素が含まれていると樹脂基材への真空紫外光の露光量は激減する。また、前記ターゲットからの飛散粒子は樹脂基材の表面に到達する前に雰囲気ガス分子とも衝突するため、雰囲気ガス分子が重いものである場合には衝突による滅速が大きくなって飛散粒子が樹脂基材の表面に到達しない確率が高くなる。したがって、飛散粒子の飛散速度の減少を十分に抑えるためには、飛散粒子と雰囲気ガス分子との衝突による影響を十分に抑える必要がある。そのため、樹脂基材の表面改質に必要な真空紫外光と飛散粒子とをより短時間でより十分に確保するためには、ターゲットと樹脂基材との間の空間の雰囲気ガス中の酸素等の濃度を低減し且つヘリウム等のシールドガスの濃度をできるだけ高くすることが必要である。   The present inventors infer the reason why the above object is achieved by the resin substrate surface modification apparatus and the resin substrate surface modification method of the present invention as follows. That is, when the laser ablation treatment is performed under atmospheric pressure conditions of a pressure of about 450 to 1060 Torr, the exposure amount of vacuum ultraviolet light and the amount of scattered particles attached to the resin base material are not only irradiated with laser light but also irradiated with laser light. Greatly affected by the type and concentration of the gas in the space through which the vacuum ultraviolet light and scattered particles pass between the target and the resin substrate. For example, since vacuum ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 100 nm radiated from high-temperature plasma on the target surface is absorbed by oxygen and nitrogen in the atmospheric gas, if the atmospheric gas contains oxygen and nitrogen, The amount of exposure to vacuum ultraviolet light is drastically reduced. In addition, since the scattered particles from the target collide with the atmospheric gas molecules before reaching the surface of the resin base material, if the atmospheric gas molecules are heavy, the speed of the collision is increased and the scattered particles become the resin. The probability of not reaching the surface of the substrate increases. Therefore, in order to sufficiently suppress the decrease in the scattering speed of the scattered particles, it is necessary to sufficiently suppress the influence caused by the collision between the scattered particles and the atmospheric gas molecules. Therefore, in order to ensure sufficient vacuum ultraviolet light and scattered particles necessary for surface modification of the resin base material in a shorter time, oxygen in the atmospheric gas in the space between the target and the resin base material, etc. It is necessary to reduce the concentration of hydrogen and to increase the concentration of shield gas such as helium as much as possible.

そこで、本発明においては、上述のような特定のシールドガス雰囲気保持用カバーによって、外部からの酸素等の侵入を防止してターゲットと樹脂基材との間の空間の雰囲気を酸素等の濃度が十分に低いシールドガス雰囲気とし、樹脂基材に対する真空紫外光の露光量及び飛散粒子の付着量をより短時間でより十分な量とすることを可能とする。すなわち、本発明においては、先ず、上述のような特定のシールドガス雰囲気保持用カバーによって、ターゲットと樹脂基材との間の空間への空気の侵入を十分に防止して、大気圧下においても、ターゲットと樹脂基材との間の空間の酸素量を効率よく6容量%以下(より好ましくは4容量%以下)とすることができ、更には、そのシールドガス雰囲気を容易に維持することできる方法又は装置を提供する。そして、酸素量6容量%以下のシールドガス雰囲気下においては、飛散粒子の飛散速度の減少をより十分に抑えることを可能としつつ真空紫外光の透過率を十分に向上させて樹脂基材の表面に十分な量の真空紫外光を照射して樹脂基材の表面をより効率良く活性化できる。そのため、本発明の樹脂基材の表面改質装置によって、大気圧下においても酸素量6容量%以下のシールドガス雰囲気下においてレーザーアブレーション処理を行うことが可能となり、ターゲット又は樹脂基材を400mm/分以上という非常に速い移動速度で移動させながら、効率よく樹脂基材の表面を改質することが可能となる。このように、本発明の樹脂基材の表面改質装置によって、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を効率よく且つ確実に改質することができ、生産性を向上させることが可能となるとともに、設備が簡易であるので設備コストや生産コストを低減させることが可能となる。   Therefore, in the present invention, the specific shielding gas atmosphere holding cover as described above prevents the entry of oxygen and the like from the outside, so that the atmosphere in the space between the target and the resin substrate has a concentration of oxygen and the like. A sufficiently low shielding gas atmosphere is provided, and the exposure amount of vacuum ultraviolet light and the adhesion amount of scattered particles to the resin base material can be set to a sufficient amount in a shorter time. That is, in the present invention, first, the specific shield gas atmosphere holding cover as described above sufficiently prevents air from entering the space between the target and the resin base material, even under atmospheric pressure. The amount of oxygen in the space between the target and the resin substrate can be efficiently reduced to 6% by volume or less (more preferably 4% by volume or less), and the shielding gas atmosphere can be easily maintained. A method or apparatus is provided. In a shielding gas atmosphere with an oxygen amount of 6% by volume or less, the surface of the resin base material is improved by sufficiently improving the transmittance of vacuum ultraviolet light while making it possible to more sufficiently suppress the decrease in the scattering speed of the scattered particles. The surface of the resin substrate can be activated more efficiently by irradiating with a sufficient amount of vacuum ultraviolet light. Therefore, the apparatus for modifying the surface of a resin base material of the present invention makes it possible to perform laser ablation processing in a shield gas atmosphere having an oxygen amount of 6% by volume or less even under atmospheric pressure, and the target or resin base material is 400 mm / It is possible to efficiently modify the surface of the resin base material while moving at a very high moving speed of more than a minute. Thus, the resin substrate surface modification apparatus of the present invention can efficiently and reliably modify the surface of the resin substrate at a sufficient processing speed under atmospheric pressure, thereby improving productivity. In addition, since the equipment is simple, equipment costs and production costs can be reduced.

また、前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁と前記基材の表面との間の距離が30mmを超えると、酸素等の侵入を十分に防止することが困難になる傾向にある。すなわち、前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁と前記基材の表面との間の距離を30mm(より好ましくは5〜10mm)以下とすることで、酸素等の侵入をより十分に防止してより効率的に所望のシールドガス雰囲気(例えば酸素濃度6容量%以下のシールド雰囲気)を達成することができる。更に、本発明のカバーの第二の開口縁に連設させて先端部が前記樹脂基材の表面に当接するフィルターを更に備えた場合には、カバーが被処理部に接触しても被処理部を傷つけず、更にはカバー内部の空間への空気の侵入をより十分に防止できる傾向にある。また、本発明の樹脂基材の表面改質方法においては、400mm/分以上の速度でターゲット又は樹脂基材を移動させることによって、樹脂基材の表面に飛散粒子を均一に堆積させながらより十分な処理速度で前記樹脂基材を処理することが可能となる傾向にある。また、このようなターゲット又は樹脂基材を移動させる速度としては、現在存在するレーザー装置の出力を考慮すると、400mm/分〜20000mm/分であることがより好ましい。   Further, if the distance between the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover and the surface of the base material exceeds 30 mm, it tends to be difficult to sufficiently prevent the entry of oxygen or the like. That is, when the distance between the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover and the surface of the base material is 30 mm (more preferably 5 to 10 mm) or less, oxygen or the like is more sufficiently invaded. Thus, a desired shield gas atmosphere (for example, a shield atmosphere having an oxygen concentration of 6% by volume or less) can be achieved more efficiently. Furthermore, in the case where the filter further includes a filter that is connected to the second opening edge of the cover of the present invention and has a tip that comes into contact with the surface of the resin base material, There is a tendency that air is not sufficiently invaded into the space inside the cover without damaging the portion. In the resin substrate surface modification method of the present invention, the target or the resin substrate is moved at a speed of 400 mm / min or more, so that the scattered particles are more uniformly deposited on the surface of the resin substrate. It tends to be possible to process the resin substrate at a high processing speed. In addition, the speed at which the target or the resin base material is moved is more preferably 400 mm / min to 20000 mm / min in consideration of the output of a currently existing laser apparatus.

なお、本発明にいう波長50nm〜100nmの真空紫外光とは、50nm〜100nmの波長領域における少なくとも一部の波長を有する真空紫外光のことをいうが、以下の条件のうちの少なくとも一つの条件を満たしていることが好ましい。
(i)50nm〜100nmの波長領域に少なくとも一つの光強度のピークを有すること、
(ii)50nm〜100nmの波長領域の光の全エネルギーが100nm〜150nmの波
長領域の光の全エネルギーより高いこと、
(iii)50nm〜100nmの波長領域の光の全エネルギーが50nm以下の波長領域の
光の全エネルギーより高いこと
(iv)50nm〜100nmの波長領域の光のエネルギー密度が基材上で0.1μJ/cm
〜10mJ/cm(より好ましくは1μJ/cm〜100μJ/cm)であること。
なお、基材上における前記エネルギー密度が0.1μJ/cmより低くなると処理に要する時間が過度に長くなってしまう傾向にあり、他方、10mJ/cmより高くなると基材が分解されてしまう傾向にある。
The vacuum ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 100 nm referred to in the present invention means vacuum ultraviolet light having at least a part of wavelengths in a wavelength region of 50 nm to 100 nm, and at least one of the following conditions: Is preferably satisfied.
(i) having at least one peak of light intensity in a wavelength region of 50 nm to 100 nm;
(ii) the total energy of light in the wavelength region of 50 nm to 100 nm is higher than the total energy of light in the wavelength region of 100 nm to 150 nm;
(iii) The total energy of light in the wavelength region of 50 nm to 100 nm is higher than the total energy of light in the wavelength region of 50 nm or less.
(iv) The energy density of light in the wavelength region of 50 nm to 100 nm is 0.1 μJ / cm on the substrate.
2 to 10 mJ / cm 2 (more preferably 1 μJ / cm 2 to 100 μJ / cm 2 ).
In addition, when the energy density on the substrate is lower than 0.1 μJ / cm 2 , the time required for the treatment tends to be excessively long. On the other hand, when the energy density is higher than 10 mJ / cm 2, the substrate is decomposed. There is a tendency.

本発明によれば、バッチ方式で樹脂基材の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を改質することを可能とする樹脂基材の表面改質装置、並びにその樹脂基材の表面改質装置を用いて効率よく且つ確実に樹脂基材の表面を改質することが可能な樹脂基材の表面改質方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, there is no need to perform a surface modification treatment of a resin substrate in a batch system, and a resin substrate that can modify the surface of a resin substrate at a sufficient treatment speed under atmospheric pressure. It is possible to provide a surface modification method for a resin substrate that can efficiently and reliably modify the surface of the resin substrate using the surface modification device and the surface modification device for the resin substrate. It becomes.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

本発明の樹脂基材の表面改質装置は、レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、
前記レーザー光が導入される処理容器と、
表面に照射された前記レーザー光により飛散粒子を発生させるターゲットと、
前記処理容器の発射口から飛散する前記飛散粒子を付着させることにより表面が改質される樹脂基材と前記ターゲットとの間の空間にシールドガスを供給するためのガス供給手段と、
両端に第一の開口縁と大きさが第一の開口縁以上となる第二の開口縁とを有する筒状体からなり、第一の開口縁が前記発射口に接合されており且つ第二の開口縁が前記樹脂基材の表面に近接して配置されてなるシールドガス雰囲気保持用カバーと、
を備えることを特徴とするものである。
The resin substrate surface modification device of the present invention includes a laser beam generator for generating laser beam,
A processing container into which the laser beam is introduced;
A target for generating scattered particles by the laser light irradiated on the surface;
A gas supply means for supplying a shielding gas to a space between the resin base material whose surface is modified by attaching the scattered particles scattered from the launch port of the processing container and the target;
A cylindrical body having a first opening edge and a second opening edge having a size equal to or larger than the first opening edge at both ends, the first opening edge being joined to the launch port, and a second A cover for holding a shielding gas atmosphere in which the opening edge is disposed close to the surface of the resin base material,
It is characterized by providing.

図1は、本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な一実施形態の概略断面図である。図1に示す樹脂基材の表面改質装置は、レーザー光発生装置1と、反射板2と、処理容器3と、光学系4と、光学系4に配置された集光レンズ4Aと、ターゲット5と、処理容器3と接続されたガス供給手段6と、処理容器3の発射口3Aに接合されたシールドガス雰囲気保持用カバー7と、樹脂基材8とを備えている。なお、図1においては、Pはターゲット6の表面上に発生するプラズマを示し、Aはシールドガスのガス流を示す。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of a resin substrate surface modification apparatus of the present invention. The resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. 1 includes a laser beam generator 1, a reflector 2, a processing vessel 3, an optical system 4, a condensing lens 4A disposed in the optical system 4, and a target. 5, a gas supply means 6 connected to the processing container 3, a shield gas atmosphere holding cover 7 joined to the launching port 3 </ b> A of the processing container 3, and a resin base material 8. In FIG. 1, P indicates plasma generated on the surface of the target 6, and A indicates the gas flow of the shield gas.

このような樹脂基材の表面改質装置においては、レーザー光発生装置1から発せられたレーザー光Lの光路上に反射板2が配置され、反射板2により反射されたレーザー光Lは処理容器3内に導入される。なお、処理容器3は、レーザー光Lを処理容器3内に配置されたターゲット5の表面に導入するための窓(例えば石英製の窓)を備えている。そして、処理容器3内に導入されたレーザー光Lの光路上には集光レンズ4Aが配置されており、更に集光レンズ4Aを通過したレーザー光Lの光路上にはターゲット5が配置されている。また、図1に示す樹脂基材の表面改質装置においては、処理容器3の飛散粒子の発射口3Aにシールドガス雰囲気保持用カバー7が接合されている。そのため、ガス供給手段6から処理容器3の内部にシールドガスが供給された時にターゲット5と樹脂基材8との間の空間を効率よくシールドガス雰囲気とすることができる。また、図1に示す樹脂基材の表面改質装置においては、樹脂基材駆動装置(図示せず)に接続された樹脂基材8が配置されている。そして、このような樹脂基材駆動装置により、樹脂基材8を移動させながら、レーザーアブレーション処理(VALA処理)を施すことを可能としている。   In such a resin base material surface reforming apparatus, the reflecting plate 2 is disposed on the optical path of the laser beam L emitted from the laser beam generator 1, and the laser beam L reflected by the reflecting plate 2 is processed into the processing container. 3 is introduced. The processing container 3 includes a window (for example, a quartz window) for introducing the laser light L onto the surface of the target 5 disposed in the processing container 3. And the condensing lens 4A is arrange | positioned on the optical path of the laser beam L introduce | transduced in the processing container 3, Furthermore, the target 5 is arrange | positioned on the optical path of the laser beam L which passed the condensing lens 4A. Yes. Further, in the resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. 1, a shield gas atmosphere holding cover 7 is joined to the discharge port 3 </ b> A of the scattered particles of the processing container 3. Therefore, when the shielding gas is supplied from the gas supply means 6 to the inside of the processing container 3, the space between the target 5 and the resin base material 8 can be efficiently made into a shielding gas atmosphere. Further, in the resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. 1, a resin substrate 8 connected to a resin substrate driving apparatus (not shown) is disposed. And by such a resin base material drive device, it is possible to perform laser ablation processing (VALA processing) while moving the resin base material 8.

レーザー光発生装置1としては特に制限されないが、パルス幅がパルス幅100ピコ秒〜100ナノ秒のパルスレーザー光を照射することができるレーザー光発生装置を好適に用いることができ、例えばYAGレーザー装置、エキシマレーザー装置によって構成される。このようなレーザー光発生装置の中でもYAGレーザー装置によって構成されることがより好ましい。なお、本実施形態においては、レーザー光Lをターゲット5に照射した際には、ターゲット5の表面に高温のプラズマPが形成され、そのプラズマPから波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子が発生する。   Although it does not restrict | limit especially as the laser beam generator 1, The laser beam generator which can irradiate the pulse laser beam whose pulse width is 100 picoseconds-100 nanoseconds can be used suitably, for example, a YAG laser apparatus It is composed of an excimer laser device. Among such laser light generators, it is more preferable to use a YAG laser device. In this embodiment, when the target 5 is irradiated with the laser beam L, a high-temperature plasma P is formed on the surface of the target 5, and vacuum ultraviolet light and scattered particles having a wavelength of 50 nm to 100 nm are generated from the plasma P. appear.

また、反射板2としては特に制限されず、公知の反射板(例えば鏡等)を適宜用いることができる。また、処理容器3は、少なくとも光学系4(集光レンズ4Aを含む)とターゲット5とを内部に収容するための容器(例えばステンレス鋼製の容器)であり、レーザー光Lを容器3内に配置されたターゲット5の表面に導入するための窓(例えば石英製の窓)を備えている。更に、集光レンズ4Aとしては特に制限されないが、ターゲット5に照射されるパルスレーザー光Lの照射強度を10W/cm〜1012W/cmとすることが可能な集光レンズであることが好ましく、10W/cm〜1010W/cmとすることが可能な集光レンズが特に好ましい。 Moreover, it does not restrict | limit especially as the reflecting plate 2, A well-known reflecting plate (for example, mirror etc.) can be used suitably. The processing container 3 is a container (for example, a stainless steel container) for housing at least the optical system 4 (including the condensing lens 4A) and the target 5 therein, and the laser light L is contained in the container 3. A window (for example, a quartz window) is provided for introduction into the surface of the target 5 arranged. Further, the condensing lens 4A is not particularly limited, but is a condensing lens capable of setting the irradiation intensity of the pulsed laser light L applied to the target 5 to 10 6 W / cm 2 to 10 12 W / cm 2. It is preferable that a condensing lens that can be set to 10 8 W / cm 2 to 10 10 W / cm 2 is particularly preferable.

ターゲット5は、前述のレーザー光Lの照射により、樹脂基材8の表面を改質させるために好適な金属原子及び/又は炭素原子を含む飛散粒子を発生する材料からなるものであり、このような材料としては各種の金属、金属化合物及び炭素からなる群から少なくとも一つの材料が選択される。このような金属材料としては、各種の遷移元素金属、典型元素金属、半金属(メタロイド)、又はそれらの合金を用いることができ、例えば、Cu、Al、Ti、Si、Cr、Pt、Au、Ag、Pd、Zr、Mg、Ni、Fe、Co、Zn、Sn、W、Be、Ge、Mn、Mo、Nb、Ta、Hf、それらを主成分とする合金等が挙げられ、中でもCu、Al、Ti、Si、Znが好ましい。なお、ここでいう金属材料は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化珪素、砒化ガリウム、InP、ZnTe等の半導体であってもよい。また、金属化合物材料としては、各種の遷移元素金属、典型元素金属又は半金属の酸化物、窒化物、炭化物等が挙げられ、中でも酸化亜鉛、チタニア、アルミナ、マグネシア、ベリリア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、Fe、Cr、W、Mo、V等の金属元素の炭化物が好ましい。なお、ここでいう金属化合物材料は複数の金属元素を含有していてもよく、更に非金属元素を含んでいてもよい。また、炭素材料としては、各種の無定形炭素、グラファイト、ダイアモンド等が挙げられ、中でもグラファイト、無定形炭素が好ましい。さらに、ターゲット5は、このような金属材料、金属化合物材料、炭素材料の複合材料であってもよい。なお、本実施形態においては、前記ターゲット材料をテープ上に蒸着することによって形成されたテープ状のターゲットを用いている。このようなターゲット5の形状等は特に制限されず、例えば、板状、ロッド状等に成形された前記ターゲット材料からなるバルク材、前記ターゲット材料をテープ上に塗布等することによって形成されたテープ状のターゲット等を適宜用いることができる。   The target 5 is made of a material that generates scattered particles containing metal atoms and / or carbon atoms suitable for modifying the surface of the resin base material 8 by irradiation with the laser beam L described above. As such a material, at least one material is selected from the group consisting of various metals, metal compounds, and carbon. As such a metal material, various transition element metals, typical element metals, metalloids, or alloys thereof can be used, for example, Cu, Al, Ti, Si, Cr, Pt, Au, Ag, Pd, Zr, Mg, Ni, Fe, Co, Zn, Sn, W, Be, Ge, Mn, Mo, Nb, Ta, Hf, alloys containing them as main components, etc., among others, Cu, Al Ti, Si, and Zn are preferable. The metal material here may be, for example, a semiconductor such as silicon, germanium, silicon carbide, gallium arsenide, InP, or ZnTe. Examples of the metal compound material include various transition element metals, oxides, nitrides, and carbides of typical element metals or metalloids. Among them, zinc oxide, titania, alumina, magnesia, beryllia, aluminum nitride, boron nitride , Carbides of metal elements such as silicon nitride, silicon carbide, Fe, Cr, W, Mo, and V are preferable. In addition, the metal compound material here may contain a plurality of metal elements, and may further contain a non-metal element. Examples of the carbon material include various kinds of amorphous carbon, graphite, diamond, etc. Among them, graphite and amorphous carbon are preferable. Furthermore, the target 5 may be a composite material of such a metal material, a metal compound material, and a carbon material. In the present embodiment, a tape-like target formed by evaporating the target material on a tape is used. The shape or the like of the target 5 is not particularly limited. For example, a bulk material made of the target material formed into a plate shape, a rod shape, or the like, or a tape formed by applying the target material on the tape or the like. A shaped target or the like can be used as appropriate.

ガス供給手段6は、ガスボンベ6Aとガスノズル6Bとからなり、ガスボンベ6Aはガスノズル6Bを介して処理容器3に接続されている。そして、ガス供給手段6を用いてシールドガスを供給することで、処理容器3内及びターゲット5と樹脂基材8との間の空間を所定のシールドガス雰囲気とすることができる。このようにして、ガス供給手段6を用いて、ターゲット5と樹脂基材8との間の空間をシールドガス雰囲気とすると、減圧状態とせずとも真空紫外光が真空紫外光吸収物質(酸素等)に吸収されることなく樹脂基材表面に照射されるため、半導体基板表面がより効率良く活性化される。また、シールドガス雰囲気とすると、真空ポンプや耐圧容器を用いる必要がなくなるため、装置の簡便性及び低コストという点でも好ましい。   The gas supply means 6 includes a gas cylinder 6A and a gas nozzle 6B, and the gas cylinder 6A is connected to the processing container 3 via the gas nozzle 6B. And by supplying shield gas using the gas supply means 6, the space in the processing container 3 and between the target 5 and the resin base material 8 can be made into predetermined shield gas atmosphere. In this way, when the space between the target 5 and the resin base material 8 is made a shielding gas atmosphere using the gas supply means 6, the vacuum ultraviolet light is absorbed by a vacuum ultraviolet light absorbing substance (oxygen or the like) without being in a reduced pressure state. Since the resin substrate surface is irradiated without being absorbed by the semiconductor substrate surface, the semiconductor substrate surface is more efficiently activated. Further, the shielding gas atmosphere is preferable in terms of simplicity of the apparatus and low cost because it is not necessary to use a vacuum pump or a pressure vessel.

図2に、図1に示す樹脂基材の表面改質装置のシールドガス雰囲気保持用カバーの近傍の概略断面図を示す。シールドガス雰囲気保持用カバー7は、真空紫外光と飛散粒子とを生成する処理用器3の発射口3Aに接合されており、第一の開口縁と大きさが第一の開口縁以上となる第二の開口縁を有する筒状体からなる。このように、シールドガス雰囲気保持用カバー7は、第一の開口縁の開口径D1が第二の開口縁の開口径D2以上となる(D2≧D1)。開口径D1が開口径D2よりも大きくなると、カバー周辺の空気を巻き込み、処理面の近傍の空間に空気が混在する状態となり、VALA処理が困難となる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the shield gas atmosphere holding cover of the resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. The shield gas atmosphere holding cover 7 is joined to the launch port 3A of the processing device 3 that generates vacuum ultraviolet light and scattered particles, and has a first opening edge and a size larger than the first opening edge. It consists of a cylindrical body which has a 2nd opening edge. As described above, the shield gas atmosphere holding cover 7 has the opening diameter D1 of the first opening edge equal to or larger than the opening diameter D2 of the second opening edge (D2 ≧ D1). When the opening diameter D1 is larger than the opening diameter D2, the air around the cover is entrained, and the air is mixed in the space near the processing surface, making VALA processing difficult.

また、シールドガス雰囲気保持用カバー7は、第一の開口縁が発射口3Aに接合され、第二の開口縁が樹脂基材8の表面に近接して配置される。そして、このようなシールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁と樹脂基材8の表面との間の距離Xは、30mm(より好ましくは5〜10mm)以下であることが好ましい。このようなシールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁と樹脂基材8とは、それぞれが接するようにして配置してもよい。このような距離が前記上限を超えると、酸素等の侵入を十分に防止することが困難になる傾向にある。   Further, the shield gas atmosphere holding cover 7 has a first opening edge joined to the launch port 3 </ b> A and a second opening edge arranged close to the surface of the resin base material 8. The distance X between the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7 and the surface of the resin base material 8 is preferably 30 mm (more preferably 5 to 10 mm) or less. The second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7 and the resin base material 8 may be arranged so as to be in contact with each other. When such a distance exceeds the upper limit, it tends to be difficult to sufficiently prevent the entry of oxygen or the like.

また、ターゲット5と樹脂基材8との間の距離Lは、30〜100mmであることが好ましく、30〜50mmであることが好ましい。このような距離が前記下限未満では、ターゲット5と樹脂基材8との距離が近過ぎて、プラズマPの影響を受け再アブレート等の現象により前記樹脂基材の表面に均一に飛散粒子を堆積させることが困難となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると、ターゲット5と樹脂基材8との距離が離れ過ぎて前記樹脂基材の表面に飛散粒子を効率よく堆積させることが困難となり、処理速度が減少する傾向にある。   Moreover, it is preferable that the distance L between the target 5 and the resin base material 8 is 30-100 mm, and it is preferable that it is 30-50 mm. If such a distance is less than the lower limit, the distance between the target 5 and the resin base material 8 is too close, and the scattered particles are uniformly deposited on the surface of the resin base material due to the effect of plasma P due to reablation or the like. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the distance between the target 5 and the resin base material 8 is too long, and it becomes difficult to efficiently deposit scattered particles on the surface of the resin base material. The processing speed tends to decrease.

また、シールドガス雰囲気保持用カバー7としては、レーザー光Lが照射されるターゲット5(ターゲット5の表面の高温プラズマ)の状態が外部から観察できるようにしたもの(透明又は半透明のもの)を用いることが好ましい。このようなシールドガス雰囲気保持用カバー7の材質としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の透明又は半透明性樹脂、ガラス等が挙げられる。また、シールドガス雰囲気保持用カバー7は、少なくとも一部が樹脂基材8に接触しても樹脂基材8を傷つけないように力を吸収できる材質で構成することが好ましい。そして、このようなシールドガス雰囲気保持用カバー7を用いることによって、ガス供給手段6によりシールドガスを供給することで、ターゲット5と樹脂基材8との間の空間を効率よく所定のシールドガス雰囲気とすることを可能とする。   Further, as the shield gas atmosphere holding cover 7, a cover (transparent or translucent) in which the state of the target 5 (high temperature plasma on the surface of the target 5) irradiated with the laser light L can be observed from the outside. It is preferable to use it. Examples of the material of the shield gas atmosphere holding cover 7 include transparent or translucent resins such as acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, and polypropylene resin, and glass. The shield gas atmosphere holding cover 7 is preferably made of a material capable of absorbing force so that the resin base material 8 is not damaged even if at least a part of the cover 7 contacts the resin base material 8. Then, by using such a shield gas atmosphere holding cover 7, a shield gas is supplied by the gas supply means 6, and thus a space between the target 5 and the resin base material 8 is efficiently provided in a predetermined shield gas atmosphere. It is possible to.

さらに、前記シールドガスとしては、水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス等を適宜用いることができ、前記真空紫外光の吸収が少なく空気より比重が小さいという観点から、水素又はヘリウムを用いることがより好ましい。前記シールドガスとして水素やヘリウムを用いると、飛散粒子の飛散速度の減少をより効率的に抑えることができる傾向にある。また、このようなシールドガスの中でも安全性に観点からヘリウムを用いることが特に好ましい。シールドガスとしてヘリウムを用いることで、飛散速度の減少を効率的に抑えることができるとともに波長50nmから100nmの真空紫外光の透過率がより向上する傾向にある。   Further, as the shielding gas, hydrogen gas, helium gas, neon gas, argon gas or the like can be used as appropriate, and hydrogen or helium is used from the viewpoint that the vacuum ultraviolet light is less absorbed and the specific gravity is smaller than air. More preferred. When hydrogen or helium is used as the shielding gas, the reduction in the scattering speed of scattered particles tends to be more efficiently suppressed. Among such shielding gases, it is particularly preferable to use helium from the viewpoint of safety. By using helium as the shielding gas, it is possible to efficiently suppress a decrease in the scattering rate and to improve the transmittance of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 100 nm.

また、このようなシールドガス雰囲気としては、酸素量が6容量%以下(より好ましくは4容量%以下)のシールドガス雰囲気とすることが好ましい。前記酸素量が6容量%以下のシールドガス雰囲気下においては、前記樹脂基材の表面に前記飛散粒子を付着させることで、飛散粒子の飛散速度の減少をより十分に抑えることができるとともに真空紫外光の透過率をより十分に向上させることができ、処理速度をより向上させることが可能となる傾向にある。   Further, such a shielding gas atmosphere is preferably a shielding gas atmosphere having an oxygen amount of 6% by volume or less (more preferably 4% by volume or less). In a shield gas atmosphere with an oxygen content of 6% by volume or less, the scattering particles are adhered to the surface of the resin base material, so that the reduction in the scattering speed of the scattering particles can be more sufficiently suppressed and the vacuum ultraviolet is used. There is a tendency that the light transmittance can be sufficiently improved and the processing speed can be further improved.

樹脂基材8としては特に制限されず、得られる製品の用途等によって適宜決定される。このような樹脂基材8を構成する樹脂としては、オレフィン系樹脂{ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリメチルペンテン等}、ブチルゴム、ポリエステル、ポリカーボーネート、ポリアセタール、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルニトリル、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボジイミド、アクリル樹脂{ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリルアミド等}、アクリルゴム、フッ素樹脂{ポリ4フッ素化エチレン等}、フッ素ゴム、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、ポリシラン、シリコーン樹脂(ポリシロキサン等)、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、スチレン樹脂{ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−水添ブタジエン共重合体等}、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等の重合体(単独重合体又は共重合体)並びにそれらの積層体からなる樹脂基材が挙げられ、中でも表面の高硬度化による耐傷付き性や耐摩耗性の効果が有効なディスク基板、ガラス代替部品、摺動部品、シール部品、表皮材等に用いられる樹脂を主な対象にするという観点から、ポリカーボネート、アクリル樹脂、各種ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、フッ素樹脂、各種ポリイミド、フェノール樹脂、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、シリコーンゴム等が好ましい。また、このような樹脂基材は、必要に応じて染料、顔料、繊維状補強物、粒子状補強物、可塑剤、難燃剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、耐候性付与剤、帯電防止剤、透明性改良剤等の添加剤を適量含有していてもよい。   It does not restrict | limit especially as the resin base material 8, It determines suitably by the use etc. of the product obtained. Examples of the resin constituting the resin substrate 8 include olefin resins {polyethylene, polypropylene, polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polybutadiene, water. Polyisoprene, ethylene-propylene-diene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polymethylpentene, etc.}, butyl rubber, polyester, polycarbonate, polyacetal, polyamide, aromatic polyamide, polyamideimide, polyetherimide , Polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyether ketone, polyphthalamide, polyether nitrile, polybenzimidazole, polycarbodiimide, acrylic resin {poly Chill (meth) acrylate, poly (meth) acrylamide, etc.}, acrylic rubber, fluororesin {poly-4-fluorinated ethylene, etc.}, fluororubber, liquid crystal polymer, epoxy resin, melamine resin, urea resin, diallyl phthalate resin, phenol resin, Polysilane, silicone resin (polysiloxane, etc.), silicone rubber, urethane resin, styrene resin {polystyrene, styrene-butadiene copolymer, styrene-hydrogenated butadiene copolymer, etc.], polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyvinyl chloride, Examples of the resin base material include polymers (homopolymers or copolymers) such as polyvinylidene chloride, saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, and polyvinyl acetate, and laminates thereof. For higher hardness From the standpoint of focusing mainly on resins used for disk substrates, glass replacement parts, sliding parts, seal parts, skin materials, etc., which have effective scratch resistance and abrasion resistance effects, polycarbonate, acrylic resin, Polyamide, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polyacetal, fluororesin, various polyimides, phenol resin, fluororubber, ethylene-propylene-diene copolymer, silicone rubber and the like are preferable. In addition, such resin base materials may be dyes, pigments, fibrous reinforcements, particulate reinforcements, plasticizers, flame retardants, heat stabilizers, antioxidants, weather resistance imparting agents, antistatic agents as necessary. An appropriate amount of additives such as a transparency improver may be contained.

このような本発明の樹脂基材の表面改質装置においては、上述のシールドガス雰囲気保持用カバー7によって、大気圧下においてもターゲット5と樹脂基材8との間の空間を、効率よく酸素量が6容量%以下(より好ましくは4容量%以下)のシールドガス雰囲気とし、その雰囲気を維持することができる。そのため、本発明の樹脂基材の表面改質装置によって、ターゲット5の表面にレーザー光Lを照射して波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子を発生させ、樹脂基材8の表面に前記真空紫外光を照射しつつ飛散粒子を付着させることで、バッチ方式で樹脂基材8の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下においてターゲット5又は樹脂基材8を400mm/分以上という非常に速い移動速度で移動させながら樹脂基材8の表面に飛散粒子を堆積させることができ、十分な処理速度で効率よく且つ確実に樹脂基材8の表面を改質することができる。   In such a resin substrate surface reforming apparatus of the present invention, the space between the target 5 and the resin substrate 8 is efficiently oxygenated even under atmospheric pressure by the shield gas atmosphere holding cover 7 described above. A shielding gas atmosphere having an amount of 6% by volume or less (more preferably 4% by volume or less) can be used, and the atmosphere can be maintained. Therefore, the surface modification device for the resin base material of the present invention irradiates the surface of the target 5 with laser light L to generate vacuum ultraviolet light and scattered particles having a wavelength of 50 nm to 100 nm, and the surface of the resin base material 8 By applying scattered particles while irradiating vacuum ultraviolet light, there is no need to perform surface modification treatment of the resin substrate 8 in a batch system, and the target 5 or the resin substrate 8 is 400 mm / min or more under atmospheric pressure. The scattered particles can be deposited on the surface of the resin base material 8 while being moved at a very fast moving speed, and the surface of the resin base material 8 can be efficiently and reliably modified at a sufficient processing speed.

以上、本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な実施形態について説明したが、次に、本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な他の実施形態について説明する。   The preferred embodiment of the resin substrate surface modification apparatus of the present invention has been described above. Next, another preferred embodiment of the resin substrate surface modification apparatus of the present invention will be described.

図3は、本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な他の実施形態の概略断面図である。図3に示す樹脂基材の表面改質装置は、レーザー光発生装置1と、反射板2と、処理容器3と、光学系4と、光学系4に配置された集光レンズ4Aと、ターゲット駆動装置11に接続されたターゲット5と、処理容器3と接続されたガス供給手段6と、処理容器3の発射口3Aに接合されたシールドガス雰囲気保持用カバー7と、シールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁に連接させたフィルター9と、樹脂基材8とを備えている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another preferred embodiment of the resin substrate surface modification apparatus of the present invention. The resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. 3 includes a laser beam generator 1, a reflector 2, a processing container 3, an optical system 4, a condensing lens 4A disposed in the optical system 4, and a target. A target 5 connected to the driving device 11, a gas supply means 6 connected to the processing container 3, a shield gas atmosphere holding cover 7 joined to the launch port 3A of the processing container 3, and a shield gas atmosphere holding cover 7 and a resin base material 8 are provided.

本実施形態においては、ターゲット5としてディスク状の炭素を使用しており、ターゲット5は、ターゲット駆動装置11に接続されている。このようなターゲット駆動装置11は、レーザー光Lがターゲット5の表面の同じ位置に繰り返し照射されて、ターゲット5に穴が開かないように回転及び平行移動させることを可能とするものである。このようなターゲット駆動装置11としては特に制限されず、モーター等の公知の装置を適宜用いることができる。本実施形態においては、ターゲット駆動装置11によりレーザー光Lの照射位置にターゲット5の新鮮な面(レーザー光未照射面)が順次繰り出されるようになっている。   In the present embodiment, disk-like carbon is used as the target 5, and the target 5 is connected to the target driving device 11. Such a target drive device 11 allows the laser beam L to be repeatedly irradiated to the same position on the surface of the target 5 and rotated and translated so that the target 5 does not open a hole. Such a target driving device 11 is not particularly limited, and a known device such as a motor can be appropriately used. In the present embodiment, a fresh surface (a laser light non-irradiated surface) of the target 5 is sequentially drawn out to the irradiation position of the laser light L by the target driving device 11.

また、ターゲット5は、ターゲット5の表面上に形成されるレーザー光Lによる照射光形状が長軸方向の幅が短軸方向の幅の1.5倍〜10倍の略楕円形状となるように、図4に示すレーザー光Lの入射方向とターゲット13の表面の垂線L方向との開口角度θを50〜85°となるようにして配置することが好ましく、開口角度θが65〜75°となるようにして配置することがより好ましい。このようにしてレーザー光Lによる照射光形状が略楕円形状となるようにすることで、不要な方向への飛散粒子を少なくして適量の飛散粒子を均一に堆積させることができ、より効率よく樹脂基材の改質ができる傾向にある。なお、ここにいう略楕円形状とは、長軸方向の幅が短軸方向の幅の1.5〜10倍(より好ましくは2〜6倍)となる楕円形状及び線分形状を含む形状である。 Further, the target 5 has an irradiation shape of the laser beam L formed on the surface of the target 5 such that the major axis width is approximately ellipse that is 1.5 to 10 times the minor axis width. preferably be placed in an opening angle θ of the perpendicular L 1 direction of the surface of the incident direction and the target 13 of the laser beam L shown in FIG. 4 so as to be 50 to 85 °, the opening angle θ is 65 to 75 ° It is more preferable to arrange them as follows. In this way, by making the shape of the light irradiated by the laser light L to be substantially elliptical, it is possible to uniformly deposit an appropriate amount of scattered particles by reducing the amount of scattered particles in unnecessary directions, and more efficiently. The resin base material tends to be modified. The substantially elliptical shape mentioned here is a shape including an elliptical shape and a line segment shape in which the width in the major axis direction is 1.5 to 10 times (more preferably 2 to 6 times) the width in the minor axis direction. is there.

このような略楕円形状において、長軸方向の幅が短軸方向の幅の1.5倍未満では、ターゲット面に垂直で長軸を含む面内の方向における飛散粒子の角度分布が広くなって、処理速度を上げると場所による濃度むらができ、処理しようとするすべての領域に十分な量の飛散粒子を付着させることが困難となる傾向にあり、他方、10倍を超えるとターゲット面に垂直で長軸を含む面内の方向における飛散粒子の角度分布は小さくなるが、ターゲット面に垂直で短軸を含む面内の飛散粒子の角度分布が広くなりすぎ、移動方向への粒子濃度のむらは少なくなるがその垂直方向の粒子が分布する幅が狭くなりすぎ、縦移動距離が極端に短くなって全体としての処理速度はかえって遅くなる傾向にある。また、開口角度θが前記下限未満では、レーザー光を照射する際に照射光形状の長軸方向の幅が短軸方向の幅の1.5倍未満となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると照射光形状の長軸方向の幅が短軸方向の幅の10倍を超える傾向にある。   In such a substantially elliptical shape, when the width in the major axis direction is less than 1.5 times the width in the minor axis direction, the angular distribution of scattered particles in the in-plane direction perpendicular to the target surface and including the major axis becomes wide. However, when the processing speed is increased, the concentration varies depending on the location, and it tends to be difficult to attach a sufficient amount of scattered particles to all the areas to be processed. However, the angular distribution of scattered particles in the in-plane direction including the major axis becomes small, but the angular distribution of the scattered particles in the plane perpendicular to the target surface and including the minor axis becomes too wide, and uneven particle concentration in the moving direction Although the number of particles in the vertical direction is reduced, the width in which the vertical particles are distributed becomes too narrow, the longitudinal movement distance becomes extremely short, and the overall processing speed tends to be slow. Further, when the opening angle θ is less than the lower limit, when the laser light is irradiated, the width in the major axis direction of the irradiation light tends to be less than 1.5 times the width in the minor axis direction, while the upper limit is If it exceeds, the width in the major axis direction of the irradiated light shape tends to exceed 10 times the width in the minor axis direction.

また、フィルター9は、シールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁に連接させ且つその先端部が樹脂基材8の表面に当接するように配置されている。このようにしてフィルター9を更に備えることによって、より効率的よくシールドガス雰囲気保持用カバー7の内部の空間への空気の侵入を防止しながら、シールドガスをカバー7の外部に流出させることが可能となる。このようなフィルター9としては被処理物を傷つけないように柔軟なものを用いることが好ましく、その材質としては、例えば、不織布(ポリオレフィン)、軟質発泡ウレタン、軟質発泡ゴム、PVA発泡体等を用いることができる。なお、本実施形態においては、シールドガス雰囲気保持用カバー7の形状は円筒状(D2=D1)となっている。   Further, the filter 9 is arranged so as to be connected to the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7, and the front end thereof is in contact with the surface of the resin base material 8. By further providing the filter 9 in this way, the shield gas can flow out of the cover 7 while preventing air from entering the space inside the shield gas atmosphere holding cover 7 more efficiently. It becomes. As such a filter 9, it is preferable to use a flexible material so as not to damage the object to be treated. As the material, for example, a nonwoven fabric (polyolefin), a soft foamed urethane, a soft foamed rubber, a PVA foam or the like is used. be able to. In the present embodiment, the shape of the shield gas atmosphere holding cover 7 is cylindrical (D2 = D1).

以上、本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な実施形態について説明したが、本発明の樹脂基材の表面改質装置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、シールドガス雰囲気保持用カバーはガス整流部を備えていないが、本発明においては、シールドガス雰囲気保持用カバーに更にガス整流部を設置してもよい。図5に、ガス整流部を備えるシールドガス雰囲気保持用カバーが配置された樹脂基材の表面改質装置のシールドガス雰囲気保持用カバーの近傍の概略断面図を示す。ガス整流部7Aを更に備えるシールドガス雰囲気保持用カバー7を用いることで、ガス流Aをより十分にコントロールすることができ、より効率よく所望のシールドガス雰囲気を達成することができる。なお、このようなガス整流部7Aは、レーザーアブレーション処理を施す際に、シールドガスがより効率よく流れるようにその形状及び大きさを適宜変更して使用することができる。   As mentioned above, although preferred embodiment of the surface modification apparatus of the resin base material of this invention was described, the surface modification apparatus of the resin base material of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the shield gas atmosphere holding cover does not include the gas rectifying unit. However, in the present invention, a gas rectifying unit may be further provided on the shield gas atmosphere holding cover. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the shield gas atmosphere holding cover of the resin substrate surface reforming apparatus in which the shield gas atmosphere holding cover including the gas rectifying unit is arranged. By using the shield gas atmosphere holding cover 7 further including the gas rectifying unit 7A, the gas flow A can be more sufficiently controlled, and a desired shield gas atmosphere can be achieved more efficiently. In addition, such a gas rectification | straightening part 7A can change and use the shape and magnitude | size suitably so that shield gas may flow more efficiently, when performing a laser ablation process.

また、本発明の樹脂基材の表面改質装置においては、処理容器3に真空ポンプを更に接続させてもよい。このようにして真空ポンプを配置することで、処理容器3の内部を所定の圧力条件に維持することができる。このような処理容器3の内部の圧力の条件としては特に制限されないが、例えば大気圧以下の圧力とすることが好ましく、500Torr以下の圧力がより好ましい。   Moreover, in the resin substrate surface modification apparatus of the present invention, a vacuum pump may be further connected to the processing vessel 3. By arranging the vacuum pump in this way, the inside of the processing container 3 can be maintained at a predetermined pressure condition. The condition of the pressure inside the processing container 3 is not particularly limited. For example, the pressure is preferably an atmospheric pressure or lower, and more preferably 500 Torr or lower.

以上説明したような本発明の樹脂基材の表面改質装置を用い、ターゲットの表面にレーザー光を照射して波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子を発生させ、樹脂基材の表面に前記真空紫外光を照射しつつ前記飛散粒子を付着させることで、バッチ方式で樹脂基材の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を改質することを可能とする樹脂基材の表面改質装置、並びにその樹脂基材の表面改質装置を用いて効率よく且つ確実に樹脂基材の表面を改質することが可能な樹脂基材の表面改質方法を提供することが可能となる。   Using the resin substrate surface modification apparatus of the present invention as described above, the surface of the target is irradiated with laser light to generate vacuum ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 100 nm and scattered particles. By applying the scattered particles while irradiating the vacuum ultraviolet light, it is not necessary to perform a surface modification treatment of the resin substrate in a batch system, and the surface of the resin substrate is modified at a sufficient treatment speed under atmospheric pressure. Resin substrate surface modification device that can be modified and resin substrate surface modification device that can efficiently and reliably modify the surface of the resin substrate using the resin substrate surface modification device It is possible to provide a surface modification method.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
図1に示す樹脂基材の表面改質装置を用いて真空紫外光アシストレーザーアブレーション処理(以下、「VALA処理」という。)を行った。このような処理においては、樹脂基材8として、ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製「PC−6」、サイズ:縦150mm、横70mm、厚み、3mm)の平板試験片を用いた。また、シールドガス雰囲気保持用カバー7としては、開口径D1が100mm、開口径D2が150mm、長さが30mmとなるアクリル樹脂製のカバーを用い、レーザー光Lが照射されるターゲット5(ターゲット表面の高温プラズマ)の状態が外部から観察できるようにした。更に、ターゲット5としては、幅10mm、厚さ50μmのPETテープ上に炭素(膜厚17μm)を積層させた炭素テープターゲットを用いた。また、ターゲット5と樹脂基材8間の距離は50mmとした。更に、シールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁と樹脂基材8の表面との間の距離は10mmとした。また、ガス供給手段6のガスノズル6Bから処理用器3の内部にヘリウムガスを供給し、大気圧下(760Torr)、ターゲット5と樹脂基材8の間の空間をヘリウムガス雰囲気とした。なお、このようなヘリウムガス雰囲気中のターゲット5と樹脂基材8との間の飛散粒子が通る空間の酸素濃度(vol%)を新コスモス電機製デジタル酸素濃度計(XPO−318)により測定し、結果を表1に示す。
Example 1
A vacuum ultraviolet light assisted laser ablation process (hereinafter referred to as “VALA process”) was performed using the resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. In such a treatment, a flat plate test piece of polypropylene (“PC-6” manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., size: 150 mm long, 70 mm wide, 3 mm thick) was used as the resin base material 8. As the shield gas atmosphere holding cover 7, an acrylic resin cover having an opening diameter D1 of 100 mm, an opening diameter D2 of 150 mm, and a length of 30 mm is used, and the target 5 (target surface) irradiated with the laser light L is used. The high temperature plasma) can be observed from the outside. Furthermore, as the target 5, a carbon tape target in which carbon (film thickness: 17 μm) was laminated on a PET tape having a width of 10 mm and a thickness of 50 μm was used. Moreover, the distance between the target 5 and the resin base material 8 was 50 mm. Furthermore, the distance between the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7 and the surface of the resin base material 8 was set to 10 mm. Further, helium gas was supplied into the processing device 3 from the gas nozzle 6B of the gas supply means 6, and the space between the target 5 and the resin base material 8 was made a helium gas atmosphere under atmospheric pressure (760 Torr). In addition, the oxygen concentration (vol%) of the space through which the scattered particles between the target 5 and the resin base material 8 in such a helium gas atmosphere pass is measured by a digital oximeter (XPO-318) manufactured by New Cosmos Electric. The results are shown in Table 1.

そして、VALA処理の際には、レーザー光発生装置1としてスペクトラフィジックス社製のパルスYAGレーザー装置からの波長1064nm、パルス幅7ns、エネルギー1.84J、繰返し10Hzのレーザー光Lを焦点距離200mmの集光レンズ4Aを用いて集光してターゲット5のフィルム側に照射し、ターゲット5のレーザー光Lの進行方向前方側に波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子を発生させた。なお、このような処理においては、樹脂基材8をパルスモータに接続させて移動させることにより処理速度を1200cm/分とした。また、このときのレーザーの照射強度は2.5GW/cmとした。 During the VALA process, a laser beam L of 1064 nm, a pulse width of 7 ns, an energy of 1.84 J, and a repetition rate of 10 Hz from a pulse YAG laser device manufactured by Spectra Physics Co., Ltd. as a laser beam generator 1 is collected at a focal length of 200 mm. It condensed using the optical lens 4A and irradiated to the film side of the target 5, and the vacuum ultraviolet light and scattering particle | grains with a wavelength of 50 nm-100 nm were generated in the advancing direction front side of the laser beam L of the target 5. In such processing, the processing speed was set to 1200 cm 2 / min by moving the resin base material 8 connected to a pulse motor. At this time, the laser irradiation intensity was 2.5 GW / cm 2 .

(実施例2)
図5に示すガス整流部7Aを備えるシールドガス雰囲気保持用カバー7を用い、シールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁にフィルター9を更に備えた以外は図1に示す装置と同様の構成を備える樹脂基材の表面改質装置を用い、更に、その樹脂基材の表面改質装置を空気雰囲気の外部と隔てた処理室(雰囲気はヘリウムガスが主成分)内に設置した以外は、実施例1と同様にしてVALA処理を行った。
(Example 2)
The apparatus shown in FIG. 1 is the same as the apparatus shown in FIG. 1 except that the shield gas atmosphere holding cover 7 having the gas rectifying unit 7A shown in FIG. 5 is used and a filter 9 is further provided at the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7. Except for using a resin substrate surface modification device having a configuration, and further installing the resin substrate surface modification device in a treatment chamber (the atmosphere is mainly composed of helium gas) separated from the outside of the air atmosphere. In the same manner as in Example 1, VALA treatment was performed.

このようなVALA処理に用いたシールドガス雰囲気保持用カバー7は、形状が先細形状となっているポリカーボネート製のガス整流部を備えたカバーである。また、シールドガス雰囲気保持用カバー7の本体の材質もポリカーボネートとし、レーザーが照射されるターゲット(ターゲット表面の高温プラズマ)の状態が外部から観察できるようにした。更に、フィルター9は、樹脂基材8の表面に当接するようにしてシールドガス雰囲気保持用カバー7の第二の開口縁に連接させた。なお、このようなフィルター9としては、不織布(日本バイリーン株式会社製のエアーフィルタ「PA/306」)を用い、これによって被処理物に接触しても被処理物を傷つけないようにした。また、VALA処理を施す際には、フィルター9を介してヘリウムガスをシールドガス雰囲気保持用カバー7の外部に流出させた。このようにしてシールドガス雰囲気保持用カバー7の内部への空気の侵入を防ぐとともに、ターゲット5から樹脂基材8の間の真空紫外光と飛散粒子が通る主要な空間にヘリウムガスを選択的に高速で供給することによって、ターゲット5と樹脂基材8との間の真空紫外光と飛散粒子の大部分が通る主要な空間のヘリウム濃度をより短時間で高くできるようにした。   The shield gas atmosphere holding cover 7 used for such a VALA process is a cover provided with a gas rectifying unit made of polycarbonate having a tapered shape. Moreover, the material of the main body of the shielding gas atmosphere holding cover 7 is also made of polycarbonate so that the state of the target irradiated with the laser (high temperature plasma on the target surface) can be observed from the outside. Further, the filter 9 was connected to the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover 7 so as to contact the surface of the resin base material 8. In addition, as such a filter 9, the nonwoven fabric (The air filter "PA / 306" by Japan Vilene Co., Ltd.) was used, and it was made not to damage a to-be-processed object even if it contacts a to-be-processed object. Further, when performing the VALA treatment, helium gas was allowed to flow out of the shield gas atmosphere holding cover 7 through the filter 9. In this way, air is prevented from entering the inside of the shield gas atmosphere holding cover 7 and helium gas is selectively introduced into the main space between the target 5 and the resin base material 8 through which the vacuum ultraviolet light and scattered particles pass. By supplying at a high speed, the helium concentration in the main space through which most of the vacuum ultraviolet light and scattered particles between the target 5 and the resin substrate 8 pass can be increased in a shorter time.

(実施例3)
図3に示す樹脂基材の表面改質装置を用いた以外は実施例1と同様にしてVALA処理を行った。すなわち、シールドガス雰囲気保持用カバー7としては、開口径D1及びD2が100mm、長さが30mmとなる円筒状の強化ガラス製のカバーを用い、レーザーが照射されるターゲット5(ターゲット表面の高温プラズマ)の状態が外部から観察できるようにした。また、フィルター9としては、軟質発泡ウレタンゴム製のフィルターを用い、これによって被処理物に接触しても被処理物を傷つけないようにした。また、スペクトラフィジックス社製のパルスYAGレーザー装置からの波長1064nm、パルス幅7ns、エネルギー1.84J、繰返し10Hzのレーザー光Lを焦点距離200mmの集光レンズ11を用いて集光してターゲット13の表面上に照射し、ターゲット5の表面上に形成される照射光形状が楕円(5.0×2.5mm)となるようにした。なお、このときのレーザーの照射強度は2.8GW/cmとした。また、レーザー光の入射角度はターゲット5に対して18°(図4に示すθが72°)となるようにした。更に、ターゲット5としては、ディスク状の炭素を使用した。また、樹脂基材駆動装置11としてはパルスモータを用い、ターゲットのレーザー照射部ができるだけ新鮮面になるように1rpm程度の速度で回転させた。
(Example 3)
VALA treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the resin substrate surface modification apparatus shown in FIG. 3 was used. That is, as the shielding gas atmosphere holding cover 7, a cylindrical tempered glass cover having an opening diameter D1 and D2 of 100 mm and a length of 30 mm is used, and a target 5 (high temperature plasma on the target surface) irradiated with a laser is used. ) Can be observed from the outside. Further, as the filter 9, a filter made of soft foamed urethane rubber was used, so that the object to be treated was not damaged even if it contacted the object to be treated. Further, the laser beam L having a wavelength of 1064 nm, a pulse width of 7 ns, an energy of 1.84 J, and a repetition rate of 10 Hz from a pulse YAG laser device manufactured by SpectraPhysics Co., Ltd. is condensed using a condenser lens 11 having a focal length of 200 mm. The surface was irradiated so that the shape of the irradiation light formed on the surface of the target 5 was an ellipse (5.0 × 2.5 mm). Note that the irradiation intensity of the laser at this time was 2.8 GW / cm 2 . The incident angle of the laser beam was set to 18 ° (θ shown in FIG. 4 is 72 °) with respect to the target 5. Further, as the target 5, disc-shaped carbon was used. Further, a pulse motor was used as the resin base material driving device 11 and rotated at a speed of about 1 rpm so that the laser irradiation part of the target was as fresh as possible.

(比較例1)
シールドガス雰囲気保持用カバー7を用いなかった以外は実施例1と同様にしてVALA処理を行った。
(Comparative Example 1)
VALA treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the shield gas atmosphere holding cover 7 was not used.

(比較例2)
シールドガス雰囲気保持用カバー7及びフィルター9を用いなかった以外は実施例2と同様にしてVALA処理を行った。
(Comparative Example 2)
VALA treatment was performed in the same manner as in Example 2 except that the shield gas atmosphere holding cover 7 and the filter 9 were not used.

(比較例3)
シールドガス雰囲気保持用カバー7及びフィルター9を用いなかった以外は実施例3と同様にしてVALA処理を行った。
(Comparative Example 3)
VALA treatment was performed in the same manner as in Example 3 except that the shield gas atmosphere holding cover 7 and the filter 9 were not used.

<付着性の評価(A)>
実施例1〜2及び比較例1〜2で得られたVALA処理後の樹脂基材を室内で1日放置した後、ボデー用水性メタリックベース塗料(関西ペイント株式会社製の商品名「WBC713T」)とバンパー用溶剤型クリア塗料(関西ペイント株式会社製の商品名「SOFLEX 7172」)を、それぞれの塗膜が15μm、25μmとなるようにして塗布し、積層させて120℃で20分間(保持)焼付けて塗装板を得た。
<Evaluation of adhesion (A)>
The resin base material after VALA treatment obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was left indoors for 1 day, and then a water-based metallic base paint for body (trade name “WBC713T” manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.). And a solvent-type clear paint for bumpers (trade name “SOFLEX 7172” manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) are applied so that the respective coating films become 15 μm and 25 μm, and laminated for 20 minutes at 120 ° C. (holding) Baking was done to obtain a painted plate.

次に、得られた塗装板を室内で1日放置した後、碁盤目テープ剥離試験を行ない、初期付着性を下記評価基準に従って評価した。また、得られた塗装板を40℃の温水に10日間浸漬した後、碁盤目テープ剥離試験を行ない、耐水付着性を下記評価基準に従って評価した。なお、碁盤目剥離試験は、JIS K5400に準拠して行った。結果を表1に示す。   Next, after the obtained coated plate was left indoors for 1 day, a cross-cut tape peeling test was performed, and the initial adhesion was evaluated according to the following evaluation criteria. Moreover, after immersing the obtained coated board in 40 degreeC warm water for 10 days, the cross-cut tape peeling test was done and the water-resistant adhesion was evaluated according to the following evaluation criteria. The cross-cut peel test was performed according to JIS K5400. The results are shown in Table 1.

〔付着性の評価基準〕
○:剥がれた個数が0である
△:剥がれた個数が1/100〜9/100の範囲である
×:剥がれた個数が10/100以上である。
[Evaluation criteria for adhesion]
◯: The number of peeled is 0. Δ: The number of peeled is in the range of 1/100 to 9/100. X: The number of peeled is 10/100 or more.

<付着性の評価(B)>
実施例3及び比較例3で得られたVALA処理後の樹脂基材を室内で1日放置した後、バンパー用溶剤型メタリックベース塗料(関西ペイント株式会社製の商品名「SOFLEX 420T」)とバンパー用溶剤型クリア塗料(関西ペイント株式会社製の商品名「SOFLEX 500TL」)を、それぞれの塗膜が15μm、25μmとなるようにして塗布し、積層させて90℃で20分間(保持)焼付けて得られた塗装板を用いた以外は上記付着性試験と同様にして、初期付着性と耐水付着性を評価した。結果を表1に示す。
<Evaluation of adhesion (B)>
The resin base material after VALA treatment obtained in Example 3 and Comparative Example 3 was left indoors for 1 day, and then a solvent-type metallic base paint for bumpers (trade name “SOFLEX 420T” manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) and a bumper were used. Solvent-type clear paint (trade name “SOFLEX 500TL” manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) was applied so that the respective coatings were 15 μm and 25 μm, laminated and baked at 90 ° C. for 20 minutes (retained). Initial adhesion and water-resistant adhesion were evaluated in the same manner as in the above adhesion test except that the obtained coated plate was used. The results are shown in Table 1.

Figure 2007262534
Figure 2007262534

表1の結果からも明らかなように、実施例1〜3で得られたVALA処理後の樹脂基材は、処理速度が1200cm/分以上であっても十分に高い初期付着性と耐水付着性とを示すことが確認された。このような結果から、シールドガス雰囲気保持用カバー7を用い、酸素濃度が6vol%の条件(実施例1及び3)とすることで、処理速度が1200cm/分であっても、樹脂基材を十分に改質できることが確認された。また、酸素濃度が4vol%の条件(実施例2)の場合、処理速度1400cm/分であっても樹脂基材を十分に改質できることが確認された。 As is clear from the results in Table 1, the resin substrate after VALA treatment obtained in Examples 1 to 3 has sufficiently high initial adhesion and water-resistant adhesion even when the treatment speed is 1200 cm 2 / min or more. It was confirmed that it shows sex. From such a result, even if the processing speed is 1200 cm 2 / min by using the shield gas atmosphere holding cover 7 and setting the oxygen concentration to 6 vol% (Examples 1 and 3), the resin substrate It was confirmed that can be sufficiently modified. Further, it was confirmed that the resin base material can be sufficiently modified even when the treatment speed is 1400 cm 2 / min in the case where the oxygen concentration is 4 vol% (Example 2).

これに対して、比較例1及び3で得られたVALA処理後の樹脂基材は、処理速度100cm/分という条件下においても初期付着性と耐水付着性とが不十分であった。これは、シールドガス雰囲気保持用カバー7を用いなかったことで、酸素濃度が10vol%となってしまったことに起因する。また、比較例2で得られたVALA処理後の樹脂基材は、処理速度100cm/分では初期付着性及び耐水付着性が十分なものとなったが、処理速度400cm/分では初期付着性及び耐水付着性とも十分なものではなかった。これは、シールドガス雰囲気保持用カバー7を用いなかったことで、酸素濃度が8vol%となってしまったことに起因する。 On the other hand, the resin substrate after VALA treatment obtained in Comparative Examples 1 and 3 was insufficient in initial adhesion and water-resistant adhesion even under the condition of a treatment rate of 100 cm 2 / min. This is because the oxygen concentration became 10 vol% because the shield gas atmosphere holding cover 7 was not used. Further, the resin substrate after VALA treatment obtained in Comparative Example 2 had sufficient initial adhesion and water-resistant adhesion at a treatment speed of 100 cm 2 / min, but initial adhesion at a treatment speed of 400 cm 2 / min. The water resistance and water adhesion were not sufficient. This is because the oxygen concentration became 8 vol% because the shield gas atmosphere holding cover 7 was not used.

このような結果から、本発明の樹脂基材の表面改質装置を用いることで、効率よくシールドガス雰囲気下のVALA処理を施すことができ、大気圧下において十分な処理速度で効率よく樹脂基材の表面を改質することができることが確認された。   From these results, by using the resin substrate surface reforming apparatus of the present invention, it is possible to efficiently perform VALA treatment under a shielding gas atmosphere, and efficiently perform the resin base at a sufficient treatment speed under atmospheric pressure. It was confirmed that the surface of the material can be modified.

以上説明したように、本発明によれば、バッチ方式で樹脂基材の表面改質処理を行う必要がなく、大気圧下において十分な処理速度で樹脂基材の表面を改質することを可能とする樹脂基材の表面改質装置、並びにその樹脂基材の表面改質装置を用いて効率よく且つ確実に樹脂基材の表面を改質することが可能な樹脂基材の表面改質方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is not necessary to perform the surface modification treatment of the resin base material in a batch manner, and the surface of the resin base material can be modified at a sufficient treatment speed under atmospheric pressure. Resin substrate surface modification device, and resin substrate surface modification method capable of efficiently and reliably modifying the resin substrate surface using the resin substrate surface modification device Can be provided.

したがって、本発明の樹脂基材の表面改質装置は、レーザーアブレーション処理の処理速度を飛躍的に向上させることができ、更には生産コストの低減を図ることができるため、樹脂基材に塗装を施す際の前処理等に用いる装置として特に有用である。   Therefore, the resin substrate surface modification apparatus of the present invention can dramatically improve the processing speed of the laser ablation process, and can further reduce the production cost. It is particularly useful as an apparatus used for pretreatment at the time of application.

本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of suitable one Embodiment of the surface modification apparatus of the resin base material of this invention. 図1に示す樹脂基材の表面改質装置のシールドガス雰囲気保持用カバーの近傍の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the vicinity of the cover for shielding gas atmosphere holding | maintenance of the surface modification apparatus of the resin base material shown in FIG. 本発明の樹脂基材の表面改質装置の好適な他の実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of other suitable embodiment of the surface modification apparatus of the resin base material of this invention. ターゲットとレーザー光との関係を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the relationship between a target and laser beam. ガス整流部を備えるシールドガス雰囲気保持用カバーが配置された樹脂基材の表面改質装置のシールドガス雰囲気保持用カバー近傍の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the shield gas atmosphere holding cover vicinity of the surface modification apparatus of the resin base material in which the shield gas atmosphere holding cover provided with a gas rectification part is arrange | positioned.

符号の説明Explanation of symbols

1…レーザー光発生装置1、2…反射板、3…処理容器、3A…発射口、4…光学系、4A…集光レンズ、5…ターゲット、6…ガス供給手段、7…シールドガス雰囲気保持用カバー、8…樹脂基材、9…フィルター、11…ターゲット駆動装置、L…レーザー光、P…プラズマ、A…シールドガスのガス流、L…ターゲット表面の垂線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser beam generator 1, 2 ... Reflector plate, 3 ... Processing container, 3A ... Launch port, 4 ... Optical system, 4A ... Condensing lens, 5 ... Target, 6 ... Gas supply means, 7 ... Shield gas atmosphere maintenance use cover, 8 ... resin substrate 9 ... filter, 11 ... target drive, L ... laser light, P ... plasma gas flow a ... shielding gas, the perpendicular of L 1 ... target surface.

Claims (7)

レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、
前記レーザー光が導入される処理容器と、
表面に照射された前記レーザー光により飛散粒子を発生させるターゲットと、
前記処理容器の発射口から飛散する前記飛散粒子を付着させることにより表面が改質される樹脂基材と前記ターゲットとの間の空間にシールドガスを供給するためのガス供給手段と、
両端に第一の開口縁と大きさが第一の開口縁以上の第二の開口縁とを有する筒状体からなり、第一の開口縁が前記発射口に接合されており且つ第二の開口縁が前記樹脂基材の表面に近接して配置されてなるシールドガス雰囲気保持用カバーと、
を備えることを特徴とする樹脂基材の表面改質装置。
A laser light generator for generating laser light;
A processing container into which the laser beam is introduced;
A target for generating scattered particles by the laser light irradiated on the surface;
A gas supply means for supplying a shielding gas to a space between the resin base material whose surface is modified by attaching the scattered particles scattered from the launch port of the processing container and the target;
A cylindrical body having a first opening edge and a second opening edge having a size equal to or larger than the first opening edge at both ends, the first opening edge being joined to the launch port, and a second opening edge A shield gas atmosphere holding cover in which an opening edge is disposed close to the surface of the resin substrate;
An apparatus for modifying a surface of a resin substrate, comprising:
前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁と前記樹脂基材の表面との間の距離が30mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂基材の表面改質装置。   The apparatus for modifying a surface of a resin substrate according to claim 1, wherein a distance between the second opening edge of the cover for holding a shielding gas atmosphere and the surface of the resin substrate is 30 mm or less. 前記シールドガス雰囲気保持用カバーの第二の開口縁に連設されており、先端部が前記樹脂基材の表面に当接するフィルターを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂基材の表面改質装置。   3. The resin according to claim 1, further comprising a filter that is connected to the second opening edge of the shield gas atmosphere holding cover and has a tip that abuts against the surface of the resin base material. Surface modification equipment for base materials. 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の樹脂基材の表面改質装置を用い、ターゲットの表面にレーザー光を照射して波長50nm〜100nmの真空紫外光及び飛散粒子を発生させ、前記樹脂基材の表面に前記真空紫外光を照射しつつ前記飛散粒子を付着させることを特徴とする樹脂基材の表面改質方法。   Using the surface modification apparatus for a resin base material according to any one of claims 1 to 3, the surface of the target is irradiated with laser light to generate vacuum ultraviolet light having a wavelength of 50 nm to 100 nm and scattered particles. A method for modifying the surface of a resin substrate, wherein the scattering particles are adhered to the surface of the resin substrate while irradiating the vacuum ultraviolet light. 前記ターゲットと前記樹脂基材との間の空間を酸素量が6容量%以下のシールドガス雰囲気とすることを特徴とする請求項4に記載の樹脂基材の表面改質方法。   The method for modifying the surface of a resin substrate according to claim 4, wherein the space between the target and the resin substrate is a shield gas atmosphere having an oxygen content of 6% by volume or less. 前記ターゲットと前記樹脂基材の位置関係を相対的に移動させることを特徴とする請求項4又は5に記載の樹脂基材の表面改質方法。   The method for modifying a surface of a resin substrate according to claim 4 or 5, wherein the positional relationship between the target and the resin substrate is relatively moved. 前記ターゲット又は前記樹脂基材を移動させる速度が400mm/分以上であることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか一項に記載の樹脂基材の表面改質方法。
The method for modifying the surface of a resin substrate according to any one of claims 4 to 6, wherein a speed of moving the target or the resin substrate is 400 mm / min or more.
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