JPH10195665A - Electric discharge plasma treatment - Google Patents

Electric discharge plasma treatment

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JPH10195665A
JPH10195665A JP9002908A JP290897A JPH10195665A JP H10195665 A JPH10195665 A JP H10195665A JP 9002908 A JP9002908 A JP 9002908A JP 290897 A JP290897 A JP 290897A JP H10195665 A JPH10195665 A JP H10195665A
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JP
Japan
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electrodes
discharge
gas
pulse
discharge plasma
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Application number
JP9002908A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Yara
卓也 屋良
Motokazu Yuasa
基和 湯浅
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treating method of a base material using uniform electric discharge plasma generated under a near atmospheric pressure regardless of a kind of an atmospheric gas. SOLUTION: The uniform electrostatic discharge plasma is obtained to be used for the treatment of the base material by generating electric discharge of 0.2-300mA/cm<2> discharge current density between a pair of electrodes 81 and 82 opposed to each other under the near atmospheric pressure, installing a solid dielectric 85 at this time at least on one of a pair of the electrodes and impressing pulse like voltage between the electrodes so that glow discharge is made dominant in the optional atmospheric gas under the near atmospheric pressure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧近傍の圧力
下における基材の放電プラズマ処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a substrate by discharge plasma under a pressure close to atmospheric pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電させ
ることによって発生するプラズマを用いて、表面改質を
行う方法が実用化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of modifying a surface using plasma generated by glow discharge under low pressure conditions has been put to practical use.

【0003】しかし、低圧条件下での処理は、真空容器
並びに真空装置が必要であるとともに、バッチ的に処理
を行うごとに真空容器の真空破壊並びに真空引きを行う
必要があって、工業的には不利であり、電子部品等の高
価な被処理品に対してのみにしか適用されていないのが
実情である。
[0003] However, processing under low pressure conditions requires a vacuum vessel and a vacuum apparatus, and it is necessary to break and evacuate the vacuum vessel every time the processing is performed in a batch. Is disadvantageous and is applied only to expensive processed articles such as electronic components.

【0004】このような点に鑑みて、従来、大気圧近傍
の圧力下で放電プラズマを発生させる方法が提案されて
いる。例えば大気圧近傍のヘリウムとケトンの混合雰囲
気下で発生させたプラズマを用いて処理を行う方法が特
公平2−48626号公報に開示され、アルゴン並びに
ヘリウムおよび/またはアセトンからなる大気圧近傍の
雰囲気下で発生させたプラズマにより処理を行う方法が
特開平4−74525号公報に開示されている。
[0004] In view of the above, there has been proposed a method of generating discharge plasma under a pressure near the atmospheric pressure. For example, Japanese Patent Publication No. 2-48626 discloses a method of performing treatment using plasma generated in a mixed atmosphere of helium and ketone near atmospheric pressure, and an atmosphere near atmospheric pressure composed of argon and helium and / or acetone. A method of performing processing using the plasma generated below is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-74525.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した各
提案方法においては、いずれも、ヘリウムや、アセトン
等のケトン類、といった特定のガスを含む雰囲気中での
処理であり、雰囲気ガスの種類が限定されるという問題
がある。
However, in each of the above-mentioned proposed methods, the processing is performed in an atmosphere containing a specific gas such as helium or ketones such as acetone. There is a problem of being limited.

【0006】また、ヘリウムは高価であるため工業的に
用いるには不利であり、ケトン等の有機化合物からなる
ガスを含有させた場合には、有機化合物自体が被処理体
と反応する場合が多く、所望の表面改質ができないとい
った問題もある。
Helium is expensive and therefore disadvantageous for industrial use. When a gas containing an organic compound such as a ketone is contained, the organic compound itself often reacts with the object to be treated. There is also a problem that desired surface modification cannot be performed.

【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、雰囲気ガスの種類を問わず、しかも大気圧近傍
の圧力下で均一な放電プラズマを発生させることのでき
る方法と、その方法によって発生したプラズマを利用し
た表面処理方法の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a method capable of generating a uniform discharge plasma under a pressure close to the atmospheric pressure regardless of the type of an atmospheric gas, and a method using the method. It is intended to provide a surface treatment method using generated plasma.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の放電プラズマ処
理方法は、ガス雰囲気中で対向する一対の電極間に電圧
を印加することにより、そのガス中で発生する放電プラ
ズマにより基材の表面処理を行う方法において、雰囲気
ガスの圧力が大気圧近傍であり、かつ、電極間の放電電
流密度が0.2〜300mA/cm2 であることによっ
て特徴づけられる。
According to the discharge plasma treatment method of the present invention, a voltage is applied between a pair of electrodes facing each other in a gas atmosphere, and the surface of the substrate is treated by discharge plasma generated in the gas. The method is characterized in that the pressure of the atmosphere gas is near the atmospheric pressure and the discharge current density between the electrodes is 0.2 to 300 mA / cm 2 .

【0009】ここで、本発明の放電プラズマ処理方法に
おいては、一対の電極間にパルス状の電圧を印加するこ
とが、用いる雰囲気ガスの自由度を増大させ得ることか
ら好ましい。
Here, in the discharge plasma processing method of the present invention, it is preferable to apply a pulse-like voltage between the pair of electrodes because the degree of freedom of the atmospheric gas to be used can be increased.

【0010】また、上記のパルス状の電圧の印加により
一対の電極間に作られるパルス電界は、その立ち上がり
および立ち下がり時間がともに40ns〜100μsの
範囲で、かつ、そのパルス電界の強さ、つまりパルス電
界の最大電界強度が1〜100kV/cmの範囲とする
ことが好ましい。
The pulse electric field created between the pair of electrodes by the application of the pulse-like voltage has a rise time and a fall time both in the range of 40 ns to 100 μs, and the intensity of the pulse electric field, that is, It is preferable that the maximum electric field strength of the pulse electric field be in the range of 1 to 100 kV / cm.

【0011】そして、本発明においては、パルス電界の
周波数を1kHz〜100kHzとし、かつ、その1つ
のパルス電界の形成時間を1μs〜1000μsとする
ことが特に好ましい。
In the present invention, it is particularly preferable that the frequency of the pulse electric field is 1 kHz to 100 kHz, and the time for forming one pulse electric field is 1 μs to 1000 μs.

【0012】本発明の放電プラズマ処理方法において、
大気圧近傍の圧力とは、100〜800Torrの圧力
を言い、中でも、圧力調整が容易で装置構成が容易とな
る700〜780Torrの圧力範囲とすることが好ま
しい。
In the discharge plasma processing method of the present invention,
The pressure near the atmospheric pressure refers to a pressure of 100 to 800 Torr, and particularly preferably a pressure range of 700 to 780 Torr that facilitates pressure adjustment and facilitates device configuration.

【0013】また、本発明における電極間の放電電流密
度とは、放電により電極間に流れる電流値を、放電空間
における電流の流れ方向と直交する方向の面積で除した
値を言い、電極として平行平板型のものを用いた場合に
は、その対向面積で上記電流値を除した値に相当する。
また、電極間にパルス電界を形成する場合にはパルス状
の電流が流れるが、この場合にはそのパルス電流の最大
値、つまりピーク−ピーク値を、上記の面積で除した値
を言う。
The term “discharge current density between electrodes” in the present invention refers to a value obtained by dividing a value of a current flowing between electrodes by discharge by an area in a direction orthogonal to a direction of current flow in a discharge space. When a flat type is used, it corresponds to a value obtained by dividing the above current value by its facing area.
When a pulsed electric field is formed between the electrodes, a pulsed current flows. In this case, the maximum value of the pulse current, that is, a value obtained by dividing the peak-to-peak value by the above-mentioned area.

【0014】本発明の表面処理方法においては、上記一
対の電極の少なくともいずれか一方の対向面に固体誘電
体を設置し、一方の電極の対向面に設置された固体誘電
体と他方の電極との間、または一対の電極の双方の対向
面に設置された固体誘電体の間に、基材を配置して処理
を行うようにすることが好ましい。
In the surface treatment method of the present invention, a solid dielectric is provided on at least one of the opposite surfaces of the pair of electrodes, and the solid dielectric provided on the opposite surface of the one electrode and the other electrode are connected to each other. It is preferable that the substrate is disposed between the solid dielectrics disposed on the opposing surfaces of the pair of electrodes, or between the solid dielectrics, to perform the treatment.

【0015】また、本発明の放電プラズマ処理方法で
は、用いる雰囲気ガスをアルゴンおよび/または窒素と
することも可能である。本発明は、大気圧近傍の圧力下
でのグロー放電では、下記に示すように、放電電流密度
がプラズマ密度を反映し、表面処理効果を左右する値で
あることを本発明者らの研究により突き止めた結果とし
てなされたものであり、大気圧近傍の圧力下において、
電極間の放電電流密度を前記した0.2〜300mA/
cm2 の範囲とすることにより、均一な放電プラズマを
発生して良好な表面処理結果を得ることができる。
In the discharge plasma processing method of the present invention, the atmosphere gas used can be argon and / or nitrogen. According to the present inventors' research, the glow discharge under a pressure close to the atmospheric pressure, as shown below, shows that the discharge current density reflects the plasma density and is a value that affects the surface treatment effect. As a result of locating, under pressure near atmospheric pressure,
The discharge current density between the electrodes is 0.2 to 300 mA /
In the range of cm 2 , uniform discharge plasma can be generated and a good surface treatment result can be obtained.

【0016】一般にプラズマ中の電子密度、いわゆるプ
ラズマ密度はプローブ法や電磁波法によって測定され
る。しかし、大気圧近傍の圧力では、電極間の放電は元
来的にアーク放電に移行しやすいので、探針をプラズマ
中に挿入するプローブ法では探針にアーク電流が流れて
しまい、正確な測定はできない。また、発光分光分析や
レーザ吸光分析などによる電磁波法は、ガス種によって
得られる情報が異なるので分析が困難である。
In general, the electron density in plasma, that is, the plasma density, is measured by a probe method or an electromagnetic wave method. However, at pressures near atmospheric pressure, the discharge between the electrodes is inherently susceptible to arc discharge. Therefore, the probe method in which the probe is inserted into the plasma causes an arc current to flow through the probe, resulting in accurate measurement. Can not. In addition, the electromagnetic wave method based on emission spectroscopy, laser absorption analysis, or the like is difficult to analyze because the information obtained varies depending on the gas type.

【0017】大気圧近傍の圧力下におけるグロー放電に
おいては、低ガス圧放電に比してガス分子密度が大きい
ので、電離後、再結合までの寿命が短く、電子の平均自
由行程も短い。そのためグロー放電空間が電極に挟まれ
た空間に限定されるという特徴がある。よってプラズマ
中の電子はそのまま電極を通して電流値に変換され、電
子密度(プラズマ密度)は放電電流密度を反映した値で
あると考えられる。このことは、電極が一種のプローブ
として機能すると言い換えることもできる。
In a glow discharge at a pressure close to the atmospheric pressure, the gas molecule density is larger than that in a low gas pressure discharge, so that the lifetime from ionization to recombination is short, and the mean free path of electrons is short. Therefore, there is a feature that the glow discharge space is limited to the space between the electrodes. Therefore, electrons in the plasma are directly converted into a current value through the electrode, and the electron density (plasma density) is considered to be a value reflecting the discharge current density. This can be rephrased that the electrode functions as a kind of probe.

【0018】図1に、本発明者らが用いた放電プラズマ
発生装置と、その放電電圧および放電電流の測定に用い
た測定回路図を示す。この放電プラズマ発生装置におい
ては、平行平板型の一対の電極1,2間にパルス電源3
からkVオーダーのパルス状の電圧を印加することによ
り、電極1,2間にパルス電界を形成するとともに、そ
の一方の電極2の対向面には固体誘電体4を設置した。
そして、一方の電極2とアース電位間に抵抗5を直列接
続し、その抵抗5の両端をBNC端子6を介してオシロ
スコープ7に接続することにより、抵抗5の両端の電圧
値を測定して、その抵抗5の抵抗値を用いて放電電流に
換算した。また、放電電圧は、電極1の電位を高圧プロ
ーブ8により1/1000に減衰させたうえで、BNC
端子9〜オシロスコープ7によってアース電位との電位
差を計測することによって測定した。
FIG. 1 shows a discharge plasma generator used by the present inventors and a measurement circuit diagram used for measuring a discharge voltage and a discharge current thereof. In this discharge plasma generator, a pulse power source 3 is provided between a pair of parallel plate-type electrodes 1 and 2.
By applying a pulse-like voltage in the order of kV from above, a pulsed electric field is formed between the electrodes 1 and 2, and the solid dielectric 4 is placed on the surface facing the one electrode 2.
Then, a resistor 5 is connected in series between one electrode 2 and the ground potential, and both ends of the resistor 5 are connected to an oscilloscope 7 via a BNC terminal 6 to measure a voltage value at both ends of the resistor 5. The resistance value of the resistor 5 was used to convert to a discharge current. In addition, the discharge voltage was attenuated to 1/1000 by the high voltage probe 8 with the potential of the electrode 1, and then the BNC was applied.
The measurement was performed by measuring the potential difference from the ground potential using the terminals 9 to the oscilloscope 7.

【0019】この測定回路においては、パルス電界によ
る放電電流が高速に通電・遮断を繰り返しているので、
測定に供したオシロスコープ7は、そのパルスの立ち上
がり速度に対応したナノ秒オーダーの測定が可能な高周
波オシロスコープ、具体的には岩崎通信社製オシロスコ
ープDS−9122とした。また、放電電圧の減衰に用
いた高圧プローブ8は、岩崎通信社製高圧プローブSK
−301HVとした。測定結果を図2に例示する。図2
において波形1が放電電圧であり、波形2が放電電流を
表す波形である。パルス電界の形成による放電電流密度
は、この波形2のピーク−ピーク値の電流換算値を電極
対向面の面積で除した値である。
In this measurement circuit, the discharge current caused by the pulsed electric field repeats energization / interruption at high speed.
The oscilloscope 7 used for the measurement was a high-frequency oscilloscope capable of measuring on the order of nanoseconds corresponding to the rising speed of the pulse, specifically, an oscilloscope DS-9122 manufactured by Iwasaki Communication Co., Ltd. The high voltage probe 8 used for attenuating the discharge voltage is a high voltage probe SK manufactured by Iwasaki Tsushin Co., Ltd.
-301 HV. The measurement result is illustrated in FIG. FIG.
, Waveform 1 is a discharge voltage, and waveform 2 is a waveform representing a discharge current. The discharge current density due to the formation of the pulse electric field is a value obtained by dividing the peak-to-peak current conversion value of the waveform 2 by the area of the electrode facing surface.

【0020】さて、本発明において、大気圧近傍の圧力
下での電極間における放電電流密度を、雰囲気ガスの種
類を問わずに、従って用いる雰囲気ガスの選択の自由度
を大きくしたうえで、比較的容易に前記した0.2〜3
00mA/cm2 の範囲を実現する方法として、一対の
電極間にパルス状の電圧を印加する方法を挙げることが
できる。
In the present invention, the discharge current density between the electrodes under a pressure close to the atmospheric pressure is compared regardless of the type of the atmospheric gas, and therefore, the degree of freedom in selecting the atmospheric gas to be used is increased. 0.2 to 3 described above
As a method of realizing the range of 00 mA / cm 2 , a method of applying a pulsed voltage between a pair of electrodes can be exemplified.

【0021】すなわち、表面処理等に用いられるグロー
放電によるプラズマ発生は、空間に存在する電子の密度
が高いほど、効率よくガスが分解され、処理効果が高い
ことが知られている。また、放電により多くのガスを分
解して高い電子密度を得るには、高いガス圧下でのガス
放電が有効である。しかしながら、大気圧近傍の圧力下
では、ヘリウム、ケトン等の特定のガス以外のガスで
は、安定してグロー放電状態が継続されず、瞬時にアー
ク放電に移行することが知られている。
That is, it is known that in plasma generation by glow discharge used for surface treatment or the like, the higher the density of electrons existing in the space, the more efficiently the gas is decomposed and the higher the treatment effect. Further, gas discharge under a high gas pressure is effective to obtain a high electron density by decomposing a large amount of gas by discharge. However, it is known that under a pressure close to the atmospheric pressure, a glow discharge state is not stably maintained in a gas other than a specific gas such as helium, ketone, etc., and an instantaneous transition to arc discharge occurs.

【0022】そこで、本発明においては、このような特
定のガス以外の雰囲気ガス、つまりグロー放電状態から
アーク放電状態に至るまでの時間が長い成分を含有しな
い雰囲気ガスを用いる場合、大気圧近傍の圧力下におい
て前記したガス雰囲気中でグロー放電を支配的にするた
めに、電極間にパルス状の電圧を印加して、その間にパ
ルス化された電界を形成する。このようなパルス電界の
形成により、電極間の放電は、グロー放電からアーク放
電に移行する前に止まり、電極間にこのような周期的に
パルス電界を形成すれば、微視的にはパルス的なグロー
放電が繰り返し発生し、結果としてグロー放電状態が継
続することになる。
Therefore, in the present invention, when an atmosphere gas other than such a specific gas, that is, an atmosphere gas which does not contain a component having a long time from the glow discharge state to the arc discharge state, is used, the ambient gas near the atmospheric pressure is used. In order to make the glow discharge dominant in the above-mentioned gas atmosphere under pressure, a pulsed voltage is applied between the electrodes to form a pulsed electric field therebetween. Due to the formation of such a pulsed electric field, the discharge between the electrodes stops before the transition from the glow discharge to the arc discharge, and if such a pulsed electric field is formed between the electrodes periodically, it is microscopically pulse-like. Glow discharge is repeatedly generated, and as a result, the glow discharge state is continued.

【0023】以上のように、大気圧近傍の圧力下で、し
かも、ヘリウムやケトン等のグロー放電状態からアーク
放電状態に至るまでの時間の長い成分を有しない雰囲気
中では、電極間にパルス化した電界を形成して、放電電
流密度を0.2〜300mA/cm2 とすることによ
り、はじめて安定した放電プラズマを発生することがで
きるのである。
As described above, under an atmosphere near the atmospheric pressure and in an atmosphere having no long-time component such as helium or ketone from the glow discharge state to the arc discharge state, pulsing between the electrodes is performed. A stable discharge plasma can be generated for the first time by forming a generated electric field and setting the discharge current density to 0.2 to 300 mA / cm 2 .

【0024】このような条件を満足することにより、本
発明の放電プラズマ処理方法によれば、空気中で放電プ
ラズマを発生させることも可能である。公知の低圧条件
下におけるプラズマ処理は勿論、特定のガスを含有させ
た状態での大気圧近傍圧力下におけるプラズマ処理にお
いても、外気から遮断された密閉容器内で処理を行うこ
とが必須であったが、本発明の放電プラズマ処理方法を
用いることにより、開放系での処理が可能となる。
By satisfying such conditions, according to the discharge plasma processing method of the present invention, it is possible to generate discharge plasma in air. In addition to the known plasma treatment under low pressure conditions, it is essential to perform the treatment in a closed container shielded from the outside air, even in the plasma treatment under a pressure close to the atmospheric pressure with a specific gas contained. However, by using the discharge plasma treatment method of the present invention, treatment in an open system becomes possible.

【0025】更に、パルス化された電界を形成する方法
によると、高密度のプラズマ状態を生成できるため、高
速連続処理が達成され、各種工業プロセスに適用するう
えで大きな利点を有する。
Further, according to the method of forming a pulsed electric field, a high-density plasma state can be generated, so that high-speed continuous processing can be achieved, which has a great advantage in application to various industrial processes.

【0026】本発明の放電プラズマ発生方法において用
いる電極の材質としては、銅、アルミニウム等の金属単
体、ステンレス、真鍮等の合金、あるいは金属間化合物
等を挙げることができる。
Examples of the material of the electrode used in the discharge plasma generation method of the present invention include simple metals such as copper and aluminum, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds.

【0027】また、上記電極は電界集中によるアーク放
電の発生を避けるために、電極間の距離がほぼ一定とな
る構造であることが好ましく、この条件を満たす電極構
造としては、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板
型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構造等を挙げること
ができる。
Further, in order to avoid the occurrence of arc discharge due to electric field concentration, it is preferable that the electrode has a structure in which the distance between the electrodes is substantially constant. Examples thereof include an opposed flat plate type, a spherical opposed flat plate type, a hyperboloid opposed flat plate type, and a coaxial cylindrical type structure.

【0028】また、本発明においては、上記電極の対向
面の一方または双方に固体誘電体を設置することが好ま
しく、固定誘電体によって覆われずに電極どうしが直接
対向する部位があると、そこからアーク放電が生じやす
くなるため、固体誘電体はこれを設置する側の電極に密
着し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆うようにす
る必要がある。
In the present invention, it is preferable to provide a solid dielectric on one or both of the opposing surfaces of the electrodes, and if there is a part where the electrodes directly oppose each other without being covered by the fixed dielectric, the solid dielectric may be used. Since an arc discharge is likely to occur, the solid dielectric must be in close contact with the electrode on which the solid dielectric is provided, and completely cover the opposing surface of the contacting electrode.

【0029】上記固体誘電体の形状は、シート状でもフ
ィルム状でもよいが、厚みが0.5〜5mm程度である
ことが好ましく、厚すぎると放電プラズマを発生するの
に高電圧を要し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起
こりアーク放電が発生する。
The solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of about 0.5 to 5 mm. If the thickness is too large, a high voltage is required to generate discharge plasma, If it is too thin, dielectric breakdown occurs when voltage is applied, and arc discharge occurs.

【0030】この固体誘電体の材質は、ポリテトラフル
オロエチレンやポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタニウム等の金属酸化物、チ
タン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
Examples of the material of the solid dielectric include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate. Is mentioned.

【0031】ただし、上記固体誘電体は、比誘電率が2
以上(25°C環境下、以下同)であることが好まし
い。このような誘電体としては、ポリテトラフルオロエ
チレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。
また、放電電流密度が0.2〜300mAである放電プ
ラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が10
以上の固定誘電体を用いると有利である。比誘電率の上
限は特に限定されるものではないが、現実の材料では1
8,500程度のものが知られている。比誘電率が10
以上の固体誘電体としては、酸化チタニウム5〜50重
量%、酸化アルミニウム50〜95重量%で混合された
金属酸化物被膜、または、酸化ジルコニウムを含有する
金属酸化物被膜からなり、その被膜の厚みが10〜10
00μmであるものを用いることが好ましい。
However, the solid dielectric has a relative dielectric constant of 2
It is preferable that the above conditions are satisfied (in a 25 ° C. environment, the same applies hereinafter). Examples of such a dielectric include polytetrafluoroethylene, glass, and a metal oxide film.
Further, in order to stably generate discharge plasma having a discharge current density of 0.2 to 300 mA, a relative dielectric constant of 10
It is advantageous to use the above fixed dielectric. The upper limit of the relative permittivity is not particularly limited, but is 1 in actual materials.
About 8,500 are known. Dielectric constant of 10
The above-mentioned solid dielectric comprises a metal oxide film mixed with 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% by weight of aluminum oxide, or a metal oxide film containing zirconium oxide. Is 10 to 10
It is preferable to use one having a thickness of 00 μm.

【0032】本発明における一対の電極間の距離は、固
体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマの利用目
的等を考慮して決定されるが、1〜50mmとすること
が好ましい。1mm未満ではその間に発生するプラズマ
を表面処理等に利用する際の基材の配置のための空隙を
設けるのに不充分であり、50mmを越えると均一な放
電プラズマを発生することが困難となる。
The distance between the pair of electrodes in the present invention is determined in consideration of the thickness of the solid dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of using plasma, and the like, and is preferably 1 to 50 mm. If it is less than 1 mm, it is insufficient to provide a space for disposing the base material when plasma generated during the process is used for surface treatment or the like, and if it exceeds 50 mm, it becomes difficult to generate uniform discharge plasma. .

【0033】本発明において、電極間にパルス電圧を印
加する場合、そのパルス波形は特に限定されるものでは
ないが、図3(A),(B)に例示するようなインパル
ス型や、(C)に例示するような方形波型、(D)に例
示するような変調型等を用いることができる。この図3
には印加電圧が正負の繰り返しであるものを例示した
が、正または負のいずれかの極性のみのパルス電圧、い
わゆる片波状のパルス電圧を印加してもよい。
In the present invention, when a pulse voltage is applied between the electrodes, the pulse waveform is not particularly limited, but may be an impulse type as shown in FIGS. ) And a modulation type as illustrated in (D) can be used. This figure 3
Has been described as an example in which the applied voltage is a repetition of positive and negative, but a pulse voltage of only positive or negative polarity, that is, a so-called single-wave pulse voltage may be applied.

【0034】本発明において電極間に印加するパルス電
圧は、そのパルスの立ち上がり時間および立ち下がり時
間が短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく
行われる。
In the present invention, the pulse voltage applied between the electrodes is such that the shorter the rise time and the fall time of the pulse, the more efficiently the gas is ionized during the generation of plasma.

【0035】特に、電極間に印加するパルス電圧の立ち
上がりおよび立ち下がり時間、換言すれば電極間に形成
されるパルス電界の立ち上がりおよひ立ち下がり時間
は、いずれも40ns〜100μsとすることが好まし
い。40ns未満は現実的でなく、100μsをこえる
と放電状態がアーク放電に移行しやすく不安定なものと
なる。
In particular, the rise and fall times of the pulse voltage applied between the electrodes, in other words, the rise and fall times of the pulse electric field formed between the electrodes are preferably 40 ns to 100 μs. . If it is less than 40 ns, it is not practical. If it exceeds 100 μs, the discharge state easily shifts to arc discharge and becomes unstable.

【0036】なお、ここで言う立ち上がり時間とは、電
圧変化の向きが連続して正である時間を言い、立ち下が
り時間とは、電圧変化の向きが連続して負である時間を
指すものとする。
It should be noted that the rise time mentioned herein refers to the time during which the direction of the voltage change is continuously positive, and the fall time refers to the time during which the direction of the voltage change is continuously negative. I do.

【0037】また、電極間に形成するパルス電界は、そ
のパルス波形、立ち上がりおよび立ち下がり時間、およ
び周波数を適宜に変調してもよく、このような変調は高
速連続表面処理を行ううえで有効である。なお、パルス
電界は、周波数が高く、パルス幅が短い方が、高速連続
表面処理には適している。
The pulse electric field formed between the electrodes may have its pulse waveform, rise and fall times, and frequency appropriately modulated, and such modulation is effective in performing high-speed continuous surface treatment. is there. The pulse electric field having a higher frequency and a shorter pulse width is more suitable for high-speed continuous surface treatment.

【0038】本発明において電極間に形成するパルス電
界の周波数は、1kHz〜100kHzの範囲とするこ
とが好ましい。1kHz未満であると、放電プラズマを
例えば表面処理に利用する場合、その処理に時間がかか
りすぎ、100kHzを越えるとアーク放電が発生しや
すくなる。
In the present invention, the frequency of the pulse electric field formed between the electrodes is preferably in the range of 1 kHz to 100 kHz. When the frequency is less than 1 kHz, when the discharge plasma is used for, for example, surface treatment, the processing takes too much time. When the frequency exceeds 100 kHz, an arc discharge is easily generated.

【0039】また、1つのパルス電界の形成時間は、1
μs〜1000μsであることが好ましく、より好まし
くは3μs〜200μsである。1μs未満であると放
電が不安定なものとなり、1000μsを越えるとアー
ク放電に移行しやすくなる。ここで、1つのパルス電界
の形成時間とは、図4に例示するように、ON・OFF
が繰り返されるパルス電界における、1つのパルス波形
の持続時間、換言すればパルスデューティ時間を言う。
The formation time of one pulse electric field is 1
It is preferably from μs to 1000 μs, more preferably from 3 μs to 200 μs. If it is less than 1 μs, the discharge becomes unstable, and if it exceeds 1000 μs, it becomes easy to shift to arc discharge. Here, the formation time of one pulse electric field means ON / OFF as illustrated in FIG.
Are repeated in a pulse electric field, the duration of one pulse waveform, in other words, the pulse duty time.

【0040】更に、本発明において、パルス電界の強さ
は、放電プラズマの利用目的等によって適宜に選択され
るが、1〜100kV/cmとすることが望ましい。1
kV/cm未満であると表面処理に用いる場合には所要
時間が長くなり、100kVを越えるとアーク放電が発
生するために好ましくない。
Further, in the present invention, the intensity of the pulse electric field is appropriately selected depending on the purpose of use of the discharge plasma and the like, but is preferably 1 to 100 kV / cm. 1
If it is less than kV / cm, the time required for surface treatment is long, and if it is more than 100 kV, an arc discharge occurs, which is not preferable.

【0041】以上のような各条件を満足するパルス電界
を形成するための電源回路の構成例を、図5にブロック
図で示し、また、図6にはその動作の原理を等価的な回
路図によって示す。図6においてSW1〜4は、図5に
おけるスイッチングインバータ回路内でスイッチとして
機能する半導体素子であり、これらの各素子として、5
00ns以下のターンオン時間およびターンオフ時間を
有する半導体素子を用いることにより、電界強度1〜1
00kV/cm、かつ、パルスの立ち上がりおよび立ち
下がり時間がともに40ns〜100μsの高電圧かつ
高速のパルス電界の形成を実現することができる。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a power supply circuit for forming a pulse electric field satisfying the above conditions, and FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing the principle of the operation. Indicated by In FIG. 6, SW1 to SW4 are semiconductor elements that function as switches in the switching inverter circuit shown in FIG.
By using a semiconductor device having a turn-on time and a turn-off time of not more than 00 ns, an electric field strength of 1 to 1
The formation of a high-voltage and high-speed pulsed electric field of 00 kV / cm and pulse rise and fall times of both 40 ns to 100 μs can be realized.

【0042】次に、図6を参照しつつその動作原理を簡
単に説明する。+Eは正極性の直流電圧供給部、−Eは
負極性の直流電圧供給部である。SW1〜4は、上記し
た高速半導体素子からなるスイッチング素子である。D
1〜4はダイオードであり、I1 〜I4 は電荷の移動方
向を示している。
Next, the principle of operation will be briefly described with reference to FIG. + E is a positive DC voltage supply unit, and -E is a negative DC voltage supply unit. SW1 to SW4 are switching elements made of the high-speed semiconductor elements described above. D
Reference numerals 1 to 4 denote diodes, and I 1 to I 4 indicate the directions in which electric charges move.

【0043】まず、SW1をONにすると、電荷がI1
で示す方向に移動して、放電空間の両端に置かれた一対
の電極の一方側(正極性の負荷)を充電する。次に、S
W1をOFFにしてから、SW2を瞬時にONにするこ
とにより、正極性の負荷に充電された電荷がSW2とD
4を通ってI3 の方向に移動する。
First, when SW1 is turned on, the electric charge becomes I 1
Then, one side (positive load) of a pair of electrodes placed at both ends of the discharge space is charged. Next, S
By turning off W1 and then turning on SW2 instantaneously, the charge charged to the positive load becomes SW2 and D
4 through movement in the direction of I 3.

【0044】次いで、SW2をOFFにした後、SW3
を瞬時にONにすると、電荷がI2の方向に移動して他
方側の電極(負極性の負荷)を充電する。更に、SW3
をOFFにしてから、SW4を瞬時にONにすることに
より、負極性の負荷に充電された電荷がSW4とD2を
通ってI4 の方向に移動する。
Next, after SW2 is turned off, SW3
The When ON instantaneously charge to charge the electrodes of the other side moves in the direction of I 2 (negative loading). Furthermore, SW3
The after to OFF, by turning ON the SW4 instantaneously, the electric charge charged in the negative polarity load is moved in the direction of I 4 through SW4 and D2.

【0045】以上の動作を繰り返すことにより、図7に
示した波形の出力パルスを得ることができる。〔表1〕
にこの動作表を示す。この〔表1〕に示した数値は、図
7の波形に付した数値と対応させてある。
By repeating the above operation, an output pulse having the waveform shown in FIG. 7 can be obtained. [Table 1]
The operation table is shown in FIG. The numerical values shown in Table 1 correspond to the numerical values given to the waveforms in FIG.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】以上の回路の利点は、負荷のインピーダン
スが高い場合であっても、充電されている電荷を、SW
2とD4またはSW4とD2の動作により確実に放電す
ることができる点、および、高速ターンオンのスイッチ
ング素子であるSW1,SW3を使って高速に充電を行
うことができる点にあり、これにより、図4に示したよ
うな立ち上がり時間および立ち下がり時間の極めて短い
パルス状の電圧を、負荷に対して、つまり一対の電極間
に印加することが可能となる。
The advantage of the above circuit is that even if the load impedance is high, the charged electric charge is transferred to SW
2 and D4 or SW4 and D2 can be reliably discharged, and high-speed charging can be performed using SW1 and SW3, which are high-speed turn-on switching elements. 4, it is possible to apply a pulse-like voltage having an extremely short rise time and fall time to a load, that is, between a pair of electrodes.

【0048】なお、本発明の放電プラズマ発生方法にお
いて用いられるパルス電界は、直流電界を重畳すること
を妨げない。本発明の放電プラズマ処理方法は、以上説
明した本発明に固有の放電プラズマの発生方法により一
対の電極間に発生させたプラズマを利用するものであ
り、一対の電極間、または一方の電極の対向面に固体誘
電体を設置する場合にはその固体誘電体と他方の電極の
間、もしくは双方の電極の対向面に固体誘電体を設置す
る場合にはその固体誘電体の間に、処理すべき基材を配
置し、放電プラズマにより表面処理を施す。
The pulse electric field used in the discharge plasma generating method of the present invention does not prevent superposition of a DC electric field. The discharge plasma treatment method of the present invention utilizes a plasma generated between a pair of electrodes by the above-described method of generating a discharge plasma specific to the present invention, and is used between a pair of electrodes or a counter electrode of one electrode. When a solid dielectric is placed on the surface, it must be treated between the solid dielectric and the other electrode, or between the solid dielectrics when the solid dielectric is placed on the opposite surface of both electrodes. The base material is placed, and surface treatment is performed by discharge plasma.

【0049】本発明の放電プラズマ処理方法を用いて表
面処理に供される基材の材質としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレ
ン、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、セラミッ
ク、金属等が挙げられる。基材の形状としては、板状、
フィルム状、シート状のもの等が挙げられるが、特にこ
れらに限定されるものではなく、本発明の放電プラズマ
処理方法によれば、様々な形状の基材の処理に容易に対
応することができる。
The material of the substrate subjected to the surface treatment using the discharge plasma treatment method of the present invention may be polyethylene,
Examples thereof include plastics such as polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, and acrylic resin, glass, ceramic, and metal. As the shape of the substrate, plate-like,
Film-like and sheet-like materials are exemplified, but not particularly limited thereto. According to the discharge plasma treatment method of the present invention, it is possible to easily cope with the treatment of substrates having various shapes. .

【0050】本発明の放電プラズマ処理においては、放
電プラズマ発生空間に存在する気体(以下、処理用ガス
と称する)の選択により任意の処理が可能となる。上記
処理用ガスとしてフッ素含有化合物ガスを用いることに
よって、基材表面にフッ素含有基を形成させて表面エネ
ルギを低くし、撥水性表面を形成することができる。
In the discharge plasma processing of the present invention, any processing can be performed by selecting a gas (hereinafter referred to as a processing gas) existing in the discharge plasma generation space. By using a fluorine-containing compound gas as the processing gas, it is possible to form a fluorine-containing group on the surface of the base material, lower the surface energy, and form a water-repellent surface.

【0051】このフッ素含有化合物ガスとしては、4フ
ッ化炭素(CF4 )、6フッ化炭素(C2 6 )、6フ
ッ化プロピレン(CF3 CFCF2 )、8フッ化シクロ
ブタン(C4 8 )等のフッ素−炭素化合物、1塩化3
フッ化炭素(CClF3 )等のハロゲン−炭素化合物、
6フッ化硫黄(SF6 )等のフッ素−硫黄化合物等が挙
げられる。安全上の観点から、有害ガスであるフッ化水
素を生成しない4フッ化炭素、6フッ化炭素、6フッ化
プロピレン、8フッ化シクロブタンを用いることが好ま
しい。
Examples of the fluorine-containing compound gas include carbon tetrafluoride (CF 4 ), carbon hexafluoride (C 2 F 6 ), propylene hexafluoride (CF 3 CFCF 2 ), and cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ) Fluorine-carbon compounds such as monochloride
Halogen, such as fluorocarbon (CClF 3) - carbon compound,
6 fluoride such as sulfur hexafluoride (SF 6) - sulfur compounds and the like. From the viewpoint of safety, it is preferable to use carbon tetrafluoride, carbon hexafluoride, propylene hexafluoride, and cyclobutane 8-fluoride which do not generate hydrogen fluoride which is a harmful gas.

【0052】また、処理用ガスとして以下のような酸素
元素含有化合物、窒素元素含有化合物、硫黄元素含有化
合物を用いて、酸素気体、酸素気体と水素気体の組合
せ、オゾン、水蒸気、酸素元素を含有する有機化合物気
体を使用し、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ
基等の親水性官能基を形成させ、表面エネルギーを高く
し、親水性表面を形成することができる。
Also, the following oxygen element-containing compounds, nitrogen element-containing compounds and sulfur element-containing compounds are used as the processing gas to contain oxygen gas, a combination of oxygen gas and hydrogen gas, ozone, water vapor, and oxygen element. A hydrophilic functional group such as a carbonyl group, a hydroxyl group, or an amino group is formed on the surface of the base material by using an organic compound gas, thereby increasing the surface energy and forming a hydrophilic surface.

【0053】上記酸素元素含有化合物としては、酸素、
オゾン、水、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二
酸化窒素のほか、メタノール、エタノール等のアルコー
ル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メ
タナール、エタナール等のアルデヒド類等の酸素元素を
含有する有機化合物等を挙げることができる。
As the oxygen-containing compound, oxygen,
Contains oxygen elements such as ozone, water, carbon monoxide, carbon dioxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and aldehydes such as methanal and ethanal. Organic compounds and the like can be mentioned.

【0054】これらは単独でも2種以上を混合して用い
てもよい。更に、上記の酸素元素含有化合物と、メタ
ン、エタン等の炭化水素化合物ガスとの混合ガスを用い
てもよい。
These may be used alone or in combination of two or more. Further, a mixed gas of the above oxygen element-containing compound and a hydrocarbon compound gas such as methane and ethane may be used.

【0055】また、上記酸素元素含有化合物にフッ素元
素含有化合物を50体積%以下で添加することにより、
親水化が促進される。このフッ素元素含有化合物として
は、先に述べたフッ素含有化合物と同等のものを用いる
ことができる。
By adding a fluorine element-containing compound to the oxygen element-containing compound at 50% by volume or less,
Hydrophilization is promoted. As this fluorine-containing compound, those equivalent to the above-mentioned fluorine-containing compounds can be used.

【0056】また、窒素元素含有化合物としては、窒素
ガス、アンモニア等が挙げられる。この窒素含有化合物
と水素を混合して用いてもよい。更に、前記した硫黄含
有化合物としては、二酸化硫黄、三酸化硫黄等が挙げら
れる。
Examples of the nitrogen-containing compound include nitrogen gas and ammonia. The nitrogen-containing compound and hydrogen may be used as a mixture. Further, examples of the sulfur-containing compound include sulfur dioxide and sulfur trioxide.

【0057】また、硫酸を気化させて用いることもで
き、これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよ
い。更にまた、分子内に親水性基と重合性不飽和結合を
有するモノマーの雰囲気下で処理を行うことにより、基
材表面に親水性の重合膜を堆積させることも可能であ
る。ここで用いる親水性基としては、水酸基、スルホン
酸基、スルホン酸塩基、1級もしくは2級または3級ア
ミノ基、アミド基、4級アンモニウム塩基、カルボン酸
基、カルボン酸塩基等の親水性基を挙げることができ
る。
Further, sulfuric acid may be used after being vaporized, and these may be used alone or as a mixture of two or more. Furthermore, by performing the treatment in an atmosphere of a monomer having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated bond in the molecule, a hydrophilic polymer film can be deposited on the substrate surface. Examples of the hydrophilic group used herein include a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a primary or secondary or tertiary amino group, an amide group, a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, and a carboxylic acid group. Can be mentioned.

【0058】また、ポリエチレングリコール鎖を有する
モノマーを用いても、同様に親水性重合膜の堆積が可能
である。上記モノマーとしては、アクリル酸、メタクリ
ル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジ
メチルアクリルアミド、アクリル酸ナトリウム、メタク
リル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸
カリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルアル
コール、アリルアミン、ポリエチレングリコールジメタ
クリル酸エステル、ポリエチレングリコールジアクリル
酸エステル等が挙げられる。これらモノマーは、単独ま
たは混合して用いられる。
Even when a monomer having a polyethylene glycol chain is used, a hydrophilic polymer film can be similarly deposited. Examples of the monomer include acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, sodium acrylate, sodium methacrylate, potassium acrylate, potassium methacrylate, sodium styrenesulfonate, allyl alcohol, allylamine, and polyethylene. Glycol dimethacrylate, polyethylene glycol diacrylate and the like. These monomers are used alone or as a mixture.

【0059】上記親水性モノマーは一般に固体であるか
ら、溶媒に溶解させたものを減圧等の手段により気化さ
せて用いる。ここで用いる溶媒としては、メタノール、
エタノール、アセトン等の有機溶媒、水、および、これ
らの混合物等が挙げられる。
Since the above hydrophilic monomer is generally a solid, it is used by dissolving it in a solvent and evaporating it by a means such as reduced pressure. The solvent used here is methanol,
Examples thereof include organic solvents such as ethanol and acetone, water, and mixtures thereof.

【0060】更に、Si,Ti,Sn等の金属の金属−
水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラート
等の処理用ガスを用いて、SiO2 、TiO2 、SnO
2 等の金属酸化物薄膜を基材表面に形成させ、その表面
に電気的、光学的機能を与えることもできる。
Further, metals such as Si, Ti, Sn, etc.
Using a processing gas such as a hydrogen compound, a metal-halogen compound, or a metal alcoholate, SiO 2 , TiO 2 , SnO
It is also possible to form a metal oxide thin film such as 2 on the surface of the base material and give the surface an electrical and optical function.

【0061】ここで、経済的並びに安全性の観点から、
以上述べた各種の処理用ガスを不活性ガスによって希釈
した雰囲気ガス中で処理することが好ましい。この不活
性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノ
ン等の希ガス、窒素ガス等が挙げられ、これらは単独で
も2種以上を混合して用いてもよい。
Here, from the viewpoint of economy and safety,
It is preferable to perform the treatment in an atmosphere gas in which the various treatment gases described above are diluted with an inert gas. Examples of the inert gas include rare gases such as helium, neon, argon, and xenon, and nitrogen gas. These may be used alone or in combination of two or more.

【0062】従来、大気圧近傍の圧力下においては、ヘ
リウムの存在下での処理が行われてきたが、本発明の方
法によれば、ヘリウムに比して安価なアルゴン、窒素ガ
ス中における安定した処理が可能であることから、これ
らを用いることによって、工業上大きな優位性を示す。
Conventionally, treatment has been carried out in the presence of helium at a pressure close to the atmospheric pressure. However, according to the method of the present invention, stable treatment in argon or nitrogen gas, which is less expensive than helium, is performed. Since these treatments can be performed, the use of these has a great industrial advantage.

【0063】ここで、処理用ガスはプラズマ発生空間に
均一に供給されることが好ましい。処理用ガスと不活性
ガスの混合気体中で処理を行う場合には、不活性ガスは
処理用ガスに比して一般に軽いので、供給時に不均一な
混合状態とななることを避けるような工夫を講じること
が好ましく、特に面積の大きな基材を処理する場合に
は、雰囲気ガスが不均一な混合状態となりやすいので注
意を要する。処理用ガスと不活性ガスからなる雰囲気ガ
スの混合状態を均一とするためには、例えば一対の電極
のうちの上部電極を多孔構造を持つものとし、その上部
電極に対してガス導入管を連結して処理用ガスを供給
し、この処理用ガスを上部電極の多数の孔を介して電極
間に置かれた基材上方からプラズマ発生空間に導く。一
方、不活性ガスは、これとは別の導入管並びに吐出口を
用いて、プラズマ発生空間に対してその周囲から導く、
といった対策を挙げることができる。なお、気体を均一
に供給可能であれば、このような対策に限定されず、気
体を攪拌または高速で吹きつける等の手段を講じてもよ
い。
Here, it is preferable that the processing gas is uniformly supplied to the plasma generation space. When processing in a mixed gas of a processing gas and an inert gas, the inert gas is generally lighter than the processing gas. In particular, when processing a substrate having a large area, care must be taken because the atmosphere gas tends to be in a non-uniform mixed state. In order to make the mixed state of the atmosphere gas composed of the processing gas and the inert gas uniform, for example, the upper electrode of the pair of electrodes has a porous structure, and a gas introduction pipe is connected to the upper electrode. Then, the processing gas is supplied, and the processing gas is guided to the plasma generation space from above the base material placed between the electrodes through a number of holes of the upper electrode. On the other hand, the inert gas is guided from the surroundings to the plasma generation space using another introduction pipe and a discharge port.
Such measures can be taken. In addition, as long as the gas can be supplied uniformly, the present invention is not limited to such a measure, and a means such as stirring or blowing the gas at a high speed may be employed.

【0064】また、本発明の放電プラズマ発生方法並び
に表面処理方法を適用した装置においては、通常、一対
の電極は容器中に収容され、その容器内に雰囲気ガスが
満たされるのであるが、その容器の材質としては、樹
脂、ガラス等を好適に使用することができるが、特に限
定されるものではない。電極と絶縁のとれた構造になっ
ていれば、ステンレス、アルミニウム等の金属を用いる
こともできる。
In the apparatus to which the discharge plasma generation method and the surface treatment method of the present invention are applied, the pair of electrodes is usually housed in a container, and the container is filled with an atmospheric gas. As the material of the resin, resin, glass and the like can be preferably used, but it is not particularly limited. Metals such as stainless steel and aluminum can also be used as long as they have a structure insulated from the electrodes.

【0065】本発明の放電プラズマを用いた表面処理方
法においては、処理すべき基材を加熱または冷却しても
よいが、室温下でも充分に処理可能である。なお、本発
明の表面処理方法を、高分子材料などの低融点材料の表
面処理に適用する場合には、放電電流密度の値は、固体
誘電体の厚さ、固体誘電体の誘電率、電極間に形成する
電界強度、電極間距離、処理目的等の諸条件により決定
されるが、1〜200mA/cm2 とすることが好まし
い。放電電流密度が1mA/cm2 未満では、放電が不
安定になりやすく、あるいは均一なグロー放電が生じに
くく、充分な処理効果が得られない。放電電流密度が2
00mA/cm2 を越えると、処理すべき基材が高密度
のプラズマに曝されることによって熱変質する恐れがあ
る。よって、200mA/cm2 を越える放電電流密度
で処理する場合には5秒以下の短時間の処理を行うか、
基材を冷却することが好ましい。
In the surface treatment method using the discharge plasma of the present invention, the substrate to be treated may be heated or cooled, but the treatment can be performed sufficiently even at room temperature. When the surface treatment method of the present invention is applied to the surface treatment of a low melting point material such as a polymer material, the value of the discharge current density depends on the thickness of the solid dielectric, the dielectric constant of the solid dielectric, and the electrode. It is determined by various conditions such as the electric field strength formed between the electrodes, the distance between the electrodes, and the purpose of the treatment, but is preferably 1 to 200 mA / cm 2 . If the discharge current density is less than 1 mA / cm 2 , the discharge tends to be unstable, or uniform glow discharge is unlikely to occur, and a sufficient treatment effect cannot be obtained. Discharge current density is 2
If it exceeds 00 mA / cm 2 , the substrate to be treated may be thermally deteriorated by being exposed to high-density plasma. Therefore, when processing at a discharge current density exceeding 200 mA / cm 2 , a short-time processing of 5 seconds or less may be performed,
Preferably, the substrate is cooled.

【0066】[0066]

【実施例】以下、本発明方法を適用して実際に放電プラ
ズマを発生し、あるいはその放電プラズマを用いて表面
処理を行った例を、比較例とともに述べる。
EXAMPLES Examples in which a discharge plasma is actually generated by applying the method of the present invention or surface treatment is performed using the discharge plasma will be described together with comparative examples.

【0067】<実施例1>この実施例1で用いた装置を
図8に模式的に示す。この装置では、ガラス製の容量8
リットルのチャンバー80内に、上部電極81および下
部電極82を対向配置するとともに、その電極81,8
2間にパルス電源83からパルス電圧を印加するように
構成した。下部電極82は絶縁体84を介してチャンバ
ー80に支承することにより、いわゆる電気的に浮かせ
た状態とした。また、この下部電極82の上面、つまり
上部電極81への対向面には、固定誘電体85を密着し
た状態で設置した。また、容器80には油回転ポンプ
(図示せず)を接続し、その内部の排気を可能とした。
<Embodiment 1> The apparatus used in Embodiment 1 is schematically shown in FIG. In this device, glass capacity 8
An upper electrode 81 and a lower electrode 82 are arranged in a liter chamber 80 so as to face each other.
A pulse voltage was applied from a pulse power supply 83 between the two. The lower electrode 82 is in a so-called electrically floating state by being supported on the chamber 80 via an insulator 84. Further, a fixed dielectric 85 was placed in close contact with the upper surface of the lower electrode 82, that is, the surface facing the upper electrode 81. Further, an oil rotary pump (not shown) was connected to the container 80, and the inside thereof was evacuated.

【0068】上部電極81は多孔構造のものとし、ガス
導入管86を連結することによって、上部電極81の多
数の孔から雰囲気ガスをチャンバー内に導入し得るよう
に構成した。
The upper electrode 81 has a porous structure, and is configured such that an atmosphere gas can be introduced into the chamber from a large number of holes of the upper electrode 81 by connecting a gas introduction pipe 86.

【0069】上部電極81はステンレス製とし、その大
きさ並びに形状は直径80mmの円板状であり、雰囲気
ガス吐出用の、直径1mmの孔を、5mm間隔で多数個
設けた。
The upper electrode 81 is made of stainless steel and has a size and a shape of a disk having a diameter of 80 mm. A large number of holes having a diameter of 1 mm for discharging an atmospheric gas are provided at intervals of 5 mm.

【0070】また、下部電極82はステンレス製で、直
径80mmの円板状とし、この下部電極82と上部電極
81との間の距離は4mmとした。この下部電極82の
上面を覆った固体誘電体85の材質はガラスであり、大
きさ並びに形状は140mm角の正方形、厚さは2mm
とし、比誘電率は5である。
The lower electrode 82 was made of stainless steel and had a disk shape with a diameter of 80 mm, and the distance between the lower electrode 82 and the upper electrode 81 was 4 mm. The material of the solid dielectric 85 covering the upper surface of the lower electrode 82 is glass, the size and shape are 140 mm square and 2 mm thick.
And the relative dielectric constant is 5.

【0071】以上の構成により、電極の対向面積は50
cm2 、放電空間の厚みは2mmとなった。また、放電
電圧並びに放電電流は、図8においては図示を省略する
が、前記した図1に示した回路によって測定した。
With the above configuration, the facing area of the electrodes is 50
cm 2 , and the thickness of the discharge space was 2 mm. Although not shown in FIG. 8, the discharge voltage and the discharge current were measured by the circuit shown in FIG.

【0072】さて、以上の装置において、油回転ポンプ
により容器80内を0.1Torr以下にまで排気した
後、ガス導入管86を通じてその内部に流量1000s
ccmのArガスを導入し、容器80内の圧力を760
Torrとした。電極81,82間に周波数4kHz、
立ち上がりおよび立ち下がり時間ともに5μs、ピーク
−ピーク電圧5kVのインパルス電圧を印加したとこ
ろ、電極81,82間に一様な発光が出現した。この発
光は波長763nmに主たる輝線を持つことが観測され
た。
In the above-described apparatus, the inside of the container 80 is evacuated to 0.1 Torr or less by the oil rotary pump, and then the gas is introduced into the container 80 through the gas introduction pipe 86 at a flow rate of 1000 s.
Ar gas of ccm was introduced, and the pressure in the container 80 was increased to 760.
Torr. A frequency of 4 kHz between the electrodes 81 and 82,
When an impulse voltage of 5 μs in both rise and fall times and a peak-to-peak voltage of 5 kV was applied, uniform light emission appeared between the electrodes 81 and 82. This light emission was observed to have a main bright line at a wavelength of 763 nm.

【0073】以上の放電において、電極間電圧が5k
V、従って電界強度が25kV/cmであり、このと
き、400mAの電流が電極間に流れ、8mA/cm2
の放電電流密度を得ることができた。
In the above discharge, the voltage between the electrodes is 5 k
V, and thus the electric field strength is 25 kV / cm, at which time a current of 400 mA flows between the electrodes and 8 mA / cm 2
Was obtained.

【0074】<実施例2>図8の装置の固体誘電体85
の上に、50mm角のポリエチレンテレフタレートフィ
ルム(東レ社製ルミラーT150、接触角60°)を配
設し、ガス導入管86を通じて流量20sccmのCF
4 ガスと流量980sccmのArガスの混合ガスを容
器80内に導入した。また、電極81,82間に印加す
るパルス電圧はピーク−ピーク値で10kVとし、上記
のポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PETフ
ィルムと称する)を15秒間にわたって放電プラズマ処
理を施した以外は、実施例1と同じとした。
<Embodiment 2> The solid dielectric 85 of the apparatus shown in FIG.
A 50 mm square polyethylene terephthalate film (Lumirror T150, manufactured by Toray Industries, contact angle: 60 °), and a CF having a flow rate of 20 sccm through a gas introduction pipe 86.
A mixed gas of four gases and an Ar gas having a flow rate of 980 sccm was introduced into the container 80. Further, the pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 was set to 10 kV in peak-peak value, and the above-mentioned polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as PET film) was subjected to a discharge plasma treatment for 15 seconds. I assumed the same.

【0075】<実施例3>図8の装置における固体誘電
体85を、ポリテトラフルオロエチレン(大きさ並びに
形状:140mm角、厚さ2mm、比誘電率2.5)と
した以外は実施例2と同じとした。
<Embodiment 3> An embodiment 2 was adopted except that the solid dielectric 85 in the apparatus of FIG. 8 was made of polytetrafluoroethylene (size and shape: 140 mm square, 2 mm thick, relative dielectric constant 2.5). And the same.

【0076】<実施例4>図8の装置における固体誘電
体85として、140×140mm×厚み10mmの炭
素鋼(SS41)の片面に、プラズマ容射法で酸化チタ
ニウム13重量%、酸化アルミニウム87重量%の被膜
(比誘電率14)を500μmの厚みで形成したものを
用い、被膜面が上部電極81に臨むように下部電極82
上に配置した。また、電極間に印加するパルス電圧は、
そのピーク−ピーク値を5kVとした。それ以外は実施
例2と同じとした。
<Embodiment 4> 13% by weight of titanium oxide and 87% by weight of aluminum oxide were applied to one side of 140 × 140 mm × 10 mm thick carbon steel (SS41) as a solid dielectric 85 in the apparatus of FIG. % (Having a relative dielectric constant of 14) with a thickness of 500 μm, and using the lower electrode 82 such that the coating surface faces the upper electrode 81.
Placed above. Also, the pulse voltage applied between the electrodes is
The peak-to-peak value was 5 kV. The other conditions were the same as in Example 2.

【0077】なお、この実施例4では、放電空間の厚み
が2mmとなるように、電極間の距離を12mmとし
た。<実施例5>図8の装置における固体誘電体85と
して、上記と同じ炭素鋼の片面に8重量%のY2 3
含むZrO2 被膜(比誘電率16)を厚み500μmで
形成したものを用いた以外は、実施例4と同じとした。
In the fourth embodiment, the distance between the electrodes was set to 12 mm so that the thickness of the discharge space became 2 mm. <Embodiment 5> As the solid dielectric material 85 in the apparatus of FIG. 8, a ZrO 2 coating containing 8% by weight of Y 2 O 3 (relative dielectric constant: 16) was formed at a thickness of 500 μm on one surface of the same carbon steel as above. The same as Example 4 except that was used.

【0078】以上の実施例2〜5は、PETフィルムの
撥水処理に関する例であり、これらの処理結果を〔表
2〕に纏めて示す。また〔表2〕を基にした処理効果の
放電電流密度依存性を表すグラフを図9に示す。これら
の結果から、いずれの誘電体を用いた場合においても、
撥水効果が得られていることが明らかであり、また、固
体誘電体の比誘電率によって、電極間の電界強度に対す
る放電電流密度の大きさを制御できることが明らかであ
る。
The above Examples 2 to 5 are examples relating to the water repellent treatment of the PET film, and the results of these treatments are summarized in Table 2. FIG. 9 is a graph showing the discharge current density dependence of the processing effect based on [Table 2]. From these results, when any of the dielectrics was used,
It is clear that a water-repellent effect is obtained, and that the magnitude of the discharge current density with respect to the electric field strength between the electrodes can be controlled by the relative dielectric constant of the solid dielectric.

【0079】〔表2〕ないしは図9において、表面F/
Cとは、基材表面のX線光電子分光法により得た表面の
フッ素量と炭素量の比であり、処理時における放電電流
密度が高いほど表面がよりフッ化されていることが明ら
かである。
In Table 2 or FIG. 9, the surface F /
C is the ratio of the amount of fluorine and the amount of carbon on the surface of the substrate obtained by X-ray photoelectron spectroscopy, and it is clear that the higher the discharge current density during the treatment, the more the surface is fluorinated. .

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】<実施例6>電極81,82間に印加する
パルス電圧の大きさをピーク−ピーク値で2.2kVと
した以外は実施例2と同じとした。この例はガラス誘電
体を用いた場合において、均一な放電が起こる最小の電
圧値で、放電電流密度は1mA/cm2 であった。処理
後のPETフィルムの接触角は100°で、放電下の基
材全面に撥水処理効果が得られた。
<Example 6> Example 6 was the same as Example 2 except that the magnitude of the pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 was 2.2 kV in peak-to-peak value. In this example, when a glass dielectric was used, the discharge was performed at the minimum voltage value at which uniform discharge occurred, and the discharge current density was 1 mA / cm 2 . The contact angle of the treated PET film was 100 °, and a water-repellent treatment effect was obtained on the entire surface of the substrate under discharge.

【0082】<実施例7>図8の装置において、ガス導
入管86を通じて容器80内に流量1000sccmの
2 ガスを導入するとともに、電極81,82間に印加
するパルス電圧をピーク−ピーク値で30kVとして、
親水処理を行った以外は、実施例2と同じとした。
<Embodiment 7> In the apparatus shown in FIG. 8, N 2 gas at a flow rate of 1000 sccm is introduced into the container 80 through the gas introduction pipe 86, and the pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 is changed to a peak-to-peak value. As 30kV,
It was the same as Example 2 except that the hydrophilic treatment was performed.

【0083】<実施例8>図8の装置において、ガス導
入管86を通じて容器80内に流量1000sccmの
2 ガスを導入するとともに、電極81,82間に印加
するパルス電圧をピーク−ピーク値で30kVとして、
親水処理を行った以外は、実施例3と同じとした。
<Embodiment 8> In the apparatus of FIG. 8, N 2 gas at a flow rate of 1000 sccm is introduced into the vessel 80 through the gas introduction pipe 86, and the pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 is changed to a peak-to-peak value. As 30kV,
It was the same as Example 3 except that the hydrophilic treatment was performed.

【0084】<実施例9>図8の装置において、ガス導
入管86を通じて容器80内に流量1000sccmの
2 ガスを導入するとともに、電極81,82間に印加
するパルス電圧をピーク−ピーク値で14kVとして、
親水処理を行った以外は、実施例4と同じとした。
<Embodiment 9> In the apparatus shown in FIG. 8, N 2 gas at a flow rate of 1000 sccm is introduced into the container 80 through the gas introduction pipe 86, and the pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 is changed to a peak-to-peak value. As 14 kV,
It was the same as Example 4 except that the hydrophilic treatment was performed.

【0085】<実施例10>図8の装置において、ガス
導入管86を通じて容器80内に流量1000sccm
のN2 ガスを導入するとともに、電極81,82間に印
加するパルス電圧をピーク−ピーク値で14kVとし
て、親水処理を行った以外は、実施例5と同じとした。
<Embodiment 10> In the apparatus of FIG. 8, a flow rate of 1000 sccm
While introducing N 2 gas, a pulse voltage applied between the electrodes 81 and 82 peaks - as 14kV peak value, other than performing the hydrophilic treatment was the same as in Example 5.

【0086】実施例7〜実施例10の処理結果を〔表
3〕に纏めて示す。また、〔表3〕を基にした親水処理
効果の放電電流密度依存性を表すグラフを、図10に示
す。これらの結果から、いずれの誘電体を用いた場合に
おいても、親水効果が得られていることが明らかであ
り、また、固体誘電体の比誘電率によって、電極間の電
界強度に対する放電電流密度の大きさを制御できること
は、撥水処理の場合と同様であった。
The processing results of the seventh to tenth embodiments are summarized in [Table 3]. FIG. 10 is a graph showing the dependence of the hydrophilic treatment effect on the discharge current density based on [Table 3]. From these results, it is clear that a hydrophilic effect was obtained in any of the dielectrics, and the relative dielectric constant of the solid dielectric caused the discharge current density to the electric field strength between the electrodes to be reduced. The ability to control the size was the same as in the case of the water-repellent treatment.

【0087】〔表3〕ないしは図10において、表面N
/Cとは、基材表面のX線光電子分光法により得た表面
の窒素量と炭素量の比であり、処理時における放電電流
密度が高いほど表面に多くの窒素が存在しており、表面
がよりアミノ化されていることが明らかである。
In Table 3 or FIG. 10, the surface N
/ C is the ratio of the amount of nitrogen to the amount of carbon on the surface of the substrate obtained by X-ray photoelectron spectroscopy, and the higher the discharge current density during the treatment, the more nitrogen is present on the surface. It is clear that is more aminated.

【0088】[0088]

【表3】 [Table 3]

【0089】<実施例11>印加するパルス電圧のピー
ク−ピーク値を30kVとした以外は実施例10と同じ
とした。放電電流密度は100mA/cm2 であった。
初期接触角は21°となり、表面N/Cは0.5であっ
た。
<Embodiment 11> The same as Embodiment 10 except that the peak-to-peak value of the applied pulse voltage was set to 30 kV. The discharge current density was 100 mA / cm 2 .
The initial contact angle was 21 °, and the surface N / C was 0.5.

【0090】<比較例1>PETフィルム基材に、コロ
ナ放電処理装置(春日電機社製、形式:HFSS−10
3)を使用して30kVの電圧を印加して15秒間コロ
ナ放電して、初期接触角35°の親水性の表面処理品を
得た。
<Comparative Example 1> A corona discharge treatment device (manufactured by Kasuga Electric Co., type: HFSS-10)
Using 3), a voltage of 30 kV was applied and corona discharge was performed for 15 seconds to obtain a hydrophilic surface-treated product having an initial contact angle of 35 °.

【0091】<比較例2>図8の装置において、ガス導
入管86を通じて容器80内に流量10sccmのN2
ガスと流量990sccmのHeガスの混合ガスを導入
し、電極81,82間に印加する電圧として、周波数1
5kHz、ピーク−ピークの電圧値2kVの正弦波電圧
(放電電流密度0.1ma)を用いて親水処理を施した
以外は実施例10と同じとした。初期接触角は30°と
なり、表面N/Cは0.1であった。
<Comparative Example 2> In the apparatus of FIG. 8, N 2 having a flow rate of 10 sccm was introduced into the container 80 through the gas introduction pipe 86.
A mixed gas of a gas and a He gas having a flow rate of 990 sccm is introduced, and the voltage applied between the electrodes 81 and 82 is set to a frequency 1
Example 10 was the same as Example 10 except that the hydrophilic treatment was performed using a sine wave voltage (discharge current density 0.1 ma) having a frequency value of 5 kHz and a peak-to-peak voltage value of 2 kV. The initial contact angle was 30 °, and the surface N / C was 0.1.

【0092】実施例11、比較例1および比較例2で得
られた親水処理後の試料について、60°C環境下(タ
バイエスペック社製ST−110)で親水耐久性促進試
験を行った。処理品の初期接触角をθ0とし、t分後の
接触角をθt、基材の当初の接触角をθ∞と表したとき
の接触角変化量θを、次式により算出した。
The samples subjected to the hydrophilic treatment obtained in Example 11, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were subjected to a hydrophilic durability promotion test in an environment of 60 ° C. (ST-110 manufactured by Tabai Espec Corp.). The contact angle change θ when the initial contact angle of the treated product is represented by θ0, the contact angle after t minutes is represented by θt, and the initial contact angle of the base material is represented by θ に よ り is calculated by the following equation.

【0093】[0093]

【数1】 (Equation 1)

【0094】上式を用いて、上記の3つの試料について
親水性経時変化を調べた結果を図11に示す。この図1
1から明らかなように、本発明実施例11による親水処
理では、従来のコロナ放電処理、Heを用いた常圧プラ
ズマによる処理に比べ、耐久性が約10倍に向上してい
ることが判った。
FIG. 11 shows the results of examining the change with time of the hydrophilicity of the above three samples using the above equation. This figure 1
As is clear from FIG. 1, the durability was improved about 10 times in the hydrophilic treatment according to Example 11 of the present invention as compared with the conventional corona discharge treatment and the treatment using the atmospheric pressure plasma using He. .

【0095】<比較例3>図8の装置において、電極8
1,82間に印加するパルス電圧をピーク−ピーク値で
1.5kVとした以外は、実施例3と同じとした。
<Comparative Example 3> In the apparatus of FIG.
Example 3 was the same as Example 3 except that the pulse voltage applied between 1, 82 was 1.5 kV in peak-peak value.

【0096】放電は電極の1/3程度の面積で起こり、
放電電流密度は0.1mA/cm2であった。接触角は
放電部で80°、それ以外の箇所では70°以下で充分
な撥水処理効果が得られなかった。
The discharge occurs in about one third of the area of the electrode.
The discharge current density was 0.1 mA / cm 2 . The contact angle was 80 ° at the discharge part and 70 ° or less at other places, and a sufficient water-repellent effect could not be obtained.

【0097】<比較例4>図8の装置において、電極8
1,82間に印加するパルス電圧をピーク−ピーク値で
50kVとした以外は、実施例10と同じとした。
<Comparative Example 4> In the apparatus of FIG.
Example 10 was the same as Example 10 except that the pulse voltage applied between 1, 82 was set to 50 kV in peak-peak value.

【0098】放電電流密度が250mA/cm2 とな
り、基材の一部が溶け、数カ所にわたって、上部電極8
1に形成した導入ガス吐出用の孔に対応した孔が開い
た。
The discharge current density became 250 mA / cm 2 , a part of the base material was melted, and the upper electrode 8
Holes corresponding to the inlet gas discharge holes formed in No. 1 were opened.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、大気圧
近傍の圧力下において、安定して均一な放電プラズマ処
理を行うことができる。また、電極間にパルス化された
電界を形成することにより、放電空間における雰囲気ガ
スの種類を問わず、安定して均一で、しかも高密度の放
電プラズマを生成することが可能となり、短時間で高い
レベルのプラズマ処理を行うことが可能となった。この
ことは、高速で連続したプラズマ処理を行うことが可能
であることを意味し、特に工業プロセスにおける各種材
料ないしは部品の表面処理等に適用して、極めて有意義
な結果をもたらす。
As described above, according to the present invention, a stable and uniform discharge plasma treatment can be performed under a pressure near the atmospheric pressure. In addition, by forming a pulsed electric field between the electrodes, it is possible to generate a stable, uniform, and high-density discharge plasma regardless of the type of atmospheric gas in the discharge space, and in a short time. High-level plasma processing can be performed. This means that high-speed continuous plasma processing can be performed, and particularly when applied to surface treatment of various materials or components in an industrial process, extremely significant results can be obtained.

【0100】また、本発明によれば、パルス電界の立ち
上がり、立ち下がり時間、あるいはその周波数等の設定
条件次第では、ガス雰囲気が限定されず、空気中で安定
した放電プラズマを発生させることも可能となるため、
開放系での処理を行うことができ、放電プラズマ処理の
適用可能な分野が大幅に拡大されることになる。
Further, according to the present invention, the gas atmosphere is not limited, and a stable discharge plasma can be generated in the air depending on the setting conditions such as the rise and fall times of the pulse electric field and the frequency thereof. Because
Open-system processing can be performed, and the applicable field of discharge plasma processing is greatly expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した装置における放電電圧および
放電電流の測定回路の例の説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a circuit for measuring a discharge voltage and a discharge current in an apparatus to which the present invention is applied.

【図2】図1の装置により得られた放電電圧(波形1)
と放電電流(波形2)の測定結果を示すグラフ
FIG. 2 is a discharge voltage (waveform 1) obtained by the apparatus of FIG.
Showing the measurement results of the discharge current and the discharge current (waveform 2)

【図3】本発明において一対の電極間に印加するパルス
電圧の波形の例の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a waveform of a pulse voltage applied between a pair of electrodes in the present invention.

【図4】本発明で言う1つのパルス電界の形成時間の説
明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of a formation time of one pulse electric field according to the present invention.

【図5】本発明を適用した装置において用いるのに適し
た電源回路の構成例を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a power supply circuit suitable for use in an apparatus to which the present invention is applied.

【図6】等価的な回路図で示す図5の回路の動作原理の
説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation principle of the circuit of FIG. 5 shown in an equivalent circuit diagram.

【図7】図6に示された動作原理により得ることのでき
るパルス電圧波形の説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of a pulse voltage waveform that can be obtained by the operation principle shown in FIG.

【図8】本発明の各実施例で用いた放電プラズマ発生装
置の構成を示す模式図
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a discharge plasma generator used in each embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例2〜5の結果に基づいて作成し
た、PETフィルムの撥水処理時における撥水効果の放
電電流密度依存性を示すグラフ
FIG. 9 is a graph showing the discharge current density dependence of the water-repellent effect of the PET film during the water-repellent treatment, which was created based on the results of Examples 2 to 5 of the present invention.

【図10】本発明の実施例7〜10の結果に基づいて作
成した、PETフィルムの親水処理時における親水効果
の放電電流密度依存性を示すグラフ
FIG. 10 is a graph showing the discharge current density dependence of the hydrophilic effect at the time of hydrophilic treatment of a PET film, which was created based on the results of Examples 7 to 10 of the present invention.

【図11】本発明実施例11と比較例1,2で得られた
親水処理後のPETフィルムについての、各親水性経時
変化を示すグラフ
FIG. 11 is a graph showing the time-dependent changes in hydrophilicity of the PET films obtained in Example 11 of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 after the hydrophilic treatment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 電極 3 パルス電源 4 固体誘電体 5 抵抗 6,9 BNC端子 7 オシロスコープ 8 高圧プローブ 80 チャンバー 81 上部電極 82 下部電極 83 パルス電源 85 固体誘電体 86 ガス導入管 1, 2 electrode 3 pulse power supply 4 solid dielectric 5 resistance 6, 9 BNC terminal 7 oscilloscope 8 high voltage probe 80 chamber 81 upper electrode 82 lower electrode 83 pulse power supply 85 solid dielectric 86 gas introduction tube

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス雰囲気中で対向する一対の電極間に
電圧を印加することにより、そのガス中で発生する放電
プラズマにより基材の表面処理を行う方法において、雰
囲気ガスの圧力が大気圧近傍であり、かつ、電極間の放
電電流密度が0.2〜300mA/cm2 であることを
特徴とする放電プラズマ処理方法。
In a method of performing a surface treatment of a substrate by using a discharge plasma generated in a gas by applying a voltage between a pair of electrodes facing each other in a gas atmosphere, the pressure of the atmosphere gas is close to the atmospheric pressure. And a discharge current density between the electrodes is 0.2 to 300 mA / cm 2 .
【請求項2】 上記一対の電極間にパルス状の電圧を印
加することを特徴とする、請求項1に記載の放電プラズ
マ処理方法。
2. The discharge plasma processing method according to claim 1, wherein a pulse-like voltage is applied between said pair of electrodes.
【請求項3】 上記パルス状の電圧の印加により上記電
極間に作られるパルス電界の立ち上がりおよび/または
立ち下がり時間が、ともに40ns〜100μsの範囲
で、かつ、そのパルス電界の強さが1〜100kV/c
mの範囲であることを特徴とする、請求項2に記載の放
電プラズマ処理方法。
3. The rising and / or falling time of a pulse electric field generated between the electrodes by applying the pulse-like voltage is both in the range of 40 ns to 100 μs, and the intensity of the pulse electric field is 1 to 100 μs. 100kV / c
The discharge plasma processing method according to claim 2, wherein the range is m.
【請求項4】 上記パルス電界の周波数が1kHz〜1
00kHzであり、かつ、その1つのパルス電界の形成
時間が1μs〜1000μsであることを特徴とする、
請求項2または3に記載の放電プラズマ処理方法。
4. The pulse electric field has a frequency of 1 kHz to 1 kHz.
00 kHz, and the time for forming one pulsed electric field is 1 μs to 1000 μs.
The discharge plasma processing method according to claim 2.
【請求項5】 上記一対の電極の少なくともいずれか一
方の対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極の対向面
に設置された固体誘電体と他方の電極の電極との間、ま
たは一対の電極の双方の対向面に設置された固体誘電体
の間に、基材を配置して処理を行うことを特徴とする、
請求項1,2,3または4に記載の放電プラズマ処理方
法。
5. A solid dielectric is provided on at least one of the opposite surfaces of the pair of electrodes, and between the solid dielectric provided on the opposite surface of the one electrode and the electrode of the other electrode, or between the electrodes of the other electrode. Characterized in that the substrate is disposed between the solid dielectrics disposed on both opposing surfaces of the electrodes and the treatment is performed.
The discharge plasma processing method according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 上記雰囲気ガスがアルゴンおよび/また
は窒素であることを特徴とする、請求項1,2,3,4
または5に記載の放電プラズマ処理方法。
6. The method according to claim 1, wherein said atmospheric gas is argon and / or nitrogen.
Or the discharge plasma treatment method according to 5.
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