KR20060113463A - 폴리머 기재의 표면개질방법, 폴리머 기재에 도금막을형성하는 방법, 폴리머부재의 제조방법 및 코팅부재 - Google Patents

폴리머 기재의 표면개질방법, 폴리머 기재에 도금막을형성하는 방법, 폴리머부재의 제조방법 및 코팅부재 Download PDF

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가즈코 이노우에
가츠스케 시마자키
아츠시 유사
도시노리 스기야마
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히다치 막셀 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 폴리머 표면의 소정영역에 침투물질을 부가하는 것과, 침투물질이 부가된 폴리머의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 폴리머 표면에 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 폴리머 기재의 표면개질방법을 제공하는 것이다.
이 방법에 의하여 보다 간이한 방법으로 폴리머 표면의 일부를 선택적(부분적으로)으로 개질할 수 있다.

Description

폴리머 기재의 표면개질방법, 폴리머 기재에 도금막을 형성하는 방법, 폴리머부재의 제조방법 및 코팅부재{SURFACE REFORMING METHOD OF POLYMERIC SUBSTRATE, METHOD FOR FORMING PLATED FILM ON POLYMERIC SUBSTRATE, METHOD FOR MANUFACTURING POLYMER MEMBER, AND COATING MEMBER}
도 1a ~ 도 1c는 본 발명의 표면개질방법의 순서를 나타낸 도,
도 2는 실시예 1에서 제작한 폴리머 기판의 사시도,
도 3은 실시예 1에서 폴리머 기판의 표면개질에 사용한 고압장치의 개략 구성도,
도 4는 실시예 1에서 제작한 폴리머 기판의 깊이방향에서의 색소 함유량의 분포를 나타낸 도,
도 5는 실시예 2에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성도로서, 도 5a는 사시도, 도 5b는 도 5a에 있어서의 A-A'단면도,
도 6은 실시예 3에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성도로서, 도 6a는 사시도, 도 6b는 도 6a에 있어서의 B-B'단면도,
도 7은 실시예 4에서 제작한 렌즈 모듈의 개략 구성도로서, 도 7a는 도 7b에 있어서의 C-C'단면도, 도 7b는 입체면측의 평면도,
도 8은 실시예 4에서 제작한 렌즈 모듈의 입체 배선의 박리시험의 결과를 나 타낸 도,
도 9는 실시예 5에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성도로서, 도 9a는 사시도, 도 9b는 도 9a에 있어서의 E-E'단면도,
도 10a ~ 도 10e는 실시예 5의 폴리머 기판상에 유기물질의 패턴을 형성하는 방법의 순서를 나타낸 도,
도 11a ∼ 도 11e는 실시예 6의 표면개질방법의 순서를 나타낸 도,
도 12는 실시예 6에서 제작한 폴리머 기재의 깊이방향에서의 색소 함유량의 분포를 나타낸 도,
도 13a ~ 도 13f는 실시예 10의 표면개질방법의 순서를 나타낸 도,
도 14a ~ 도 14e는 실시예 11의 표면개질방법의 순서를 나타낸 도,
도 15는 실시예 8의 도금막의 형성방법의 순서를 설명하기 위한 도,
도 16은 실시예 13의 도금막의 형성방법의 순서를 설명하기 위한 도,
도 17은 실시예 14의 도금막의 형성방법의 순서를 설명하기 위한 도,
도 18은 변형예 1의 도금막의 형성방법의 순서를 설명하기 위한 도,
도 19는 변형예 2의 도금막의 형성방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 초임계 유체를 사용한 폴리머 기재의 표면개질방법, 폴리머 기재 표면에 도금막을 형성하는 방법, 폴리머부재의 제조방법 및 이것들의 방법에 사용 되는 코팅부재에 관한 것이다.
최근, 기체와 같은 침투성을 가짐과 동시에 액체와 같은 용매로서의 기능을 구비하는 초임계 유체를 폴리머 기재의 성형가공에 이용한 프로세스가 여러가지 제안되어 있다. 예를 들면 일본국 특개평10-128783호 공보에서는 초임계 유체는 열가소성 수지에 침투함으로써 가소제로서 작용하여 폴리머 기재의 점성을 저하시킬 수 있기 때문에, 이 초임계 유체의 작용을 활용하여 사출 성형시에 있어서의 폴리머 기재의 유동성이나 전사성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다.
또, 예를 들면 일본국 특개2001-226874호 공보 및 특개2002-129464호 공보에는 초임계 유체의 용매로서의 기능을 활용하여 폴리머 기재의 표면의 젖음성을 향상시키는 등의 고기능화를 위한 방법도 여러가지 제안되어 있다. 일본국 특개2001-226874호 공보에는 폴리알킬글리콜을 초임계 유체에 용해시켜 섬유에 접촉시킴으로써, 섬유 표면을 친수화할 수 있는 것을 개시하고 있다. 또 일본 국 특개2002-129464호 공보에는 초임계상태, 즉 고압하에서 기능성 재료인 용질이 미리 용해된 초임계 유체와 폴리머 기재를 접촉시켜 염색을 행하는 폴리머 기재 표면의 고기능화를 위한 배치 프로세스(batch process)가 개시되어 있다.
또, 일본국 특개2002-313750호 공보에는 원하는 형상의 구멍이 형성된 마스크 를 기체 위에 설치하고, 마스크의 위로부터 기체 위에 부착시키는 물질(금속착체)을 용해시킨 초임계 유체를 분사하여 기체 표면에 부착물질의 100 ㎛ 이하의 패턴을 형성하는 방법도 제안되어 있다.
상기 일본국 특개평10-128783호 공보, 특개2001-226874호 공보 및 특개2002- 129464호 공보에는, 초임계 유체를 용매로서 사용한 폴리머 기재의 표면개질방법으로서 폴리머 기재의 표면 전체를 개질하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이들 문헌에 개시된 기술로 폴리머 기재 표면의 일부를 선택적으로 또한 미세하게 개질하는 것은 곤란하다. 또 일본국 특개2002-313750호 공보에서는 초임계 유체에 물질(용질)을 용해하여 폴리머 기재에 분사하기 때문에, 다음과 같은 문제가 생길 염려가 있다.
초임계 유체의 압력과 용질의 용해도와의 사이에는 강한 상관관계가 존재한다. 용질을 용해한 초임계 유체가 충전된 고압하의 용기로부터 초임계 유체가 외부로 방출되면, 초임계 유체의 압력이 급격하게 저하하여 용질의 용해도가 현저하게 저하된다. 즉, 일본국 특개2002-313750호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 용질을 초임계 유체에 용해하여 폴리머 기재에 분사하는 경우, 분사된 시점에서 용질의 석출이 일어난다. 그 때문에 일본국 특개2002-313750호 공보에 기재되어 있는 기술에서는 용질을 폴리머 기재의 표면에 퇴적시킬 수는 있으나, 초임계 유체의 폴리머 기재에 대한 침투와 함께 용질을 폴리머 기재의 내부에 침투시켜 표면개질할 수는 없다.
또한 일본국 특개2002-313750호 공보에서는 초임계 유체를 사용하여 기체 표면의 선택된 영역에 부분적으로 물질(금속착체)을 부착시키는 방법이 개시되어 있으나 이 방법으로는 마스크를 기체와는 별개로 제작하는 프로세스가 필요하여 비용이 높아진다는 문제가 있다. 또 일본국 특개2002-313750호 공보에 개시되어 있는 방법에서는 기체 위에 마스크를 배치할 뿐이기 때문에, 상기 마스크와 기체 사이에 간극이 생기고, 그 간극에 초임계 유체가 들어가, 마스크에 설치된 구멍형상 그대로 물질(금속착체)을 기체에 부착시켜 원하는 패턴을 형성하는 것이 곤란해질 염려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 초임계 유체를 사용하여 보다 간이한 방법으로 폴리머 기재 표면의 일부를 선택적(부분적으로)으로 개질함과 동시에, 폴리머 기재 표면의 일부를 더욱 고정밀도로 또한 미세하게 표면개질하는 방법, 폴리머 기재에 도금막을 형성하는 방법, 폴리머부재의 제조방법 및 그것들의 방법에 사용되는 코팅부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 형태에 따르면, 초임계 유체를 사용한 폴리머 기재의 표면개질방법으로서,
상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것과,
상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재에 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 표면개질방법이 제공된다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에, 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가할 수 있다.
본건 출원인은 먼저 미리 침투물질을 폴리머 기재의 표면에 도포하여 두고, 그 폴리머 기재 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 폴리머 기재 표면을 개질하는 기술을 일본국 특원2004-129235호에서 제안하였다. 이 기술에서는 폴리머 기재 표면의 일부분을 선택적으로 개질하는 방법으로서, 다음과 같은 방법을 제안하였다. 먼저, 폴리머 기재의 표면의 전면 내지 광역에, 폴리머 기재 표면에 침투시키고자 하는 침투물질을 도포하고, 이어서 소정의 요철 패턴을 가지는 금형 표면을 폴리머 기재의 표면에 밀착시킨다. 이어서, 금형(오목부)과 폴리머 기재 표면과의 사이에 구획 형성되는 공간에 초임계 유체를 유입하고, 초임계 유체를 유입한 폴리머 기재 표면의 영역에만 도포된 침투물질을 선택적으로 침투시킨다.
본 발명의 다른 목적은 상기 일본국 특원2004-129235호에서 제안한 폴리머 기재의 표면의 일부분을 선택적으로 개질하는 방법과 같이 미세한 요철 패턴이 형성된 금형을 사용하지 않고 더욱 간이한 방법으로 폴리머 기재의 표면의 일부를 선택적(부분적)으로 개질하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법을 도 1a ~ 도 1b를 사용하여 설명한다. 먼저 도 1a에 나타내는 바와 같이 미리 폴리머 기재(1)의 표면의 일부에 선택적(부분적)으로 침투물질(2)을 부가한다(침투물질을 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가한다). 이어서 도 1b에 나타내는 바와 같이 예를 들면 밀폐용기(11) 내에서 폴리머 기재(1)의 침투물질(2)이 부가된 표면에 초임계 유체(5)를 접촉시킨다. 그렇게 하면 초임계 유체(5)와 함께 침투물질(2)이 폴리머 기재(1)의 내부로 침투한다. 그 결과, 도 1c에 나타내는 바와 같이 침투물질(2)이 부가된 폴리머 기재(1)의 부분에만 침투물질(2)이 침투한 폴리머 기재(1)가 얻어진다. 즉, 침투물 질(2)이 부가된 폴리머 기재(1)의 부분만이 표면개질된 폴리머 기재(1)(폴리머부재)가 얻어진다.
또한 도 1c에서는 침투물질(2)의 일부가 폴리머 기재(1)에 침투한 예를 나타내고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 부가한 침투물질(2)을 모두 폴리머 기재(1) 내에 침투시켜도 좋다. 침투물질(2)의 침투량은 접촉시키는 초임계 유체(3)의 온도, 압력, 접촉시간 등의 조건을 변화시킴으로써 임의로 제어할 수 있고, 본 발명의 표면개질방법에서는 용도 등에 따라 적절히 침투물질(2)의 침투량을 조정할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 일본국 특원2004-129235호에서 사용한 미세한 요철 패턴을 가지는 금형을 필요로 하지 않기 때문에, 제조비용을 내릴 수 있고, 또 프로세스도 간략화할 수 있다. 또 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 침투물질이 적당한 패턴으로 미리 폴리머 기재의 표면에 부가되어 있기 때문에, 침투물질을 초임계 유체에 용해시킨 상태에서 폴리머에 접촉시킨 경우에 생기는 초임계 유체의 감압시에 침투물질이 석출된다는 문제도 해소된다. 이상의 것으로부터 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 의하면 침투물질을 단시간으로 또한 고농도로 폴리머 기재 내에 침투시킬 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시킨 상태(예를 들면 도 1b)에서, 초임계 유체의 압력을 제어하여 폴리머 기재 표면을 적당한 압력의 초임계 유체로 프레스할 수 있다. 이 프레스에 의하여 침투물질을 폴리머 기재 내부에 더욱 깊게 침투시킬 수 있다. 또, 상기한 바 와 같이 초임계 유체는 폴리머 기재에 대하여 가소제로서 작용하여 폴리머 기재 표면을 연화시킨다. 따라서, 초임계 유체를 폴리머 기재 표면에 접촉시킬 때 또는 그 후에 금형 등으로 폴리머 기재 표면을 프레스하면, 폴리머 기재의 변형을 억제하면서 효율좋게 침투물질을 폴리머 기재의 내부로 침투시킬 수 있기 때문에, 더욱 정밀한 패턴을 폴리머 기재 표면에 형성할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 상기 초임계 유체가 초임계상태의 이산화탄소(이하, 초임계 이산화탄소라고도 한다)일 수 있다. 또한 초임계 유체로서는 여러가지의 물질을 이용하는 것이 가능하고, 초임계 이산화탄소 이외에서는 초임계상태의 질소(초임계 질소)를 사용하여도 좋다. 또한 초임계 이산화탄소는, 열가소성 수지 재료에 대한 가소제로서 사출성형이나 압출성형에서 실적이 있어 특히 적합하다. 또, 초임계 유체로서는, 초임계상태에 있는 공기, 물, 부탄, 펜탄, 메탄올 등을 사용하여도 좋고, 침투물질이 어느 정도 용해되는 유체이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 또, 침투물질의 초임계 유체에 대한 용해도를 향상시키기 위하여 초임계 유체에 엔트레이너, 즉 조제로서 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알콜을 혼합시켜도 좋다.
또한 본 발명에 있어서 폴리머 기재에 접촉시키는 초임계 유체의 온도 및 압력 등의 조건은 임의이나, 예를 들면 초임계상태가 되는 문턱값이 온도 약 31℃, 압력 약 7 MPa 이상인 이산화탄소의 경우, 온도는 35∼150℃의 범위, 압력은 10∼25 MPa의 범위가 바람직하다. 온도나 압력이 상기 범위 밖이면 침투물질의 초임계 유체 에 대한 용해성이나 폴리머 기재에 대한 침투성이 불충분하게 된다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 폴리머 기재가 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스폴리올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나로 형성될 수 있다. 또이들을 주성분으로 하는 재료를 사용하여도 좋다. 또한 본 발명의 표면개질방법에서는 폴리머 기재로서 상기 수지 이외의 각종 수지를 사용하여도 좋다. 예를 들면 폴리유산, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리메틸펜텐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 액정 폴리머, 스틸렌계 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리아세탈, ABS 등이나 그것들을 복합종 혼합한 것, 이들을 주성분으로 하는 폴리머 알로이나 이것들에 각종 충전제를 배합한 것 등의 각종 열가소성 수지를 사용하여도 좋다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 침투물질이 유기물질일 수 있다. 또 상기 침투물질을 상기 초임계 유체에 용해할 수 있다. 침투물질로서 초임계 유체에 용해되는 유기물질을 사용한 경우에는, 침투물질이 초임계 유체에 용해된 상태에서 폴리머 기재에 침투하기 때문에, 침투물질이 폴리머 기재 내로 침투하기 쉬워진다.
또한 본 발명에서 「침투물질」이라 부르고 있는 폴리머 기재의 표면에 침투시키는 물질로서는, 여러가지의 유기재료(유기물질)는 물론, 유기 화합물로 수식된 무기재료를 사용할 수도 있고, 초임계 유체에 어느 정도 용해되는 것이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 침투물질은 목적, 용도에 따라 여러가지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면 침투물질의 베이스가 되는 무기재료로서는, 예를 들면 금 속알콕시드 등을 들 수 있다. 본 발명의 표면개질방법에서 사용할 수 있는 물질의 구체예 및 그 효과를 이하에 설명한다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 침투물질이 색소일 수 있다. 침투물질로서 예를 들면 아조계 등의 염료, 형광염료나 프탈로시아닌 등의 유기색소 재료를 사용한 경우에는, 폴리머 기재의 표면을 염색할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 침투물질이 폴리에틸렌글리콜일 수 있다. 침투물질로서 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리알킬글리콜 등을 사용한 경우에는, 폴리머 기재의 표면을 친수화할 수 있다. 특히 폴리에틸렌글리콜은 예를 들면 초임계 이산화탄소에 대하여 용해되기 때문에 비교적 폴리머 기재에 침투하기 쉽고, 또 친수기(OH)를 가진다. 그러므로 침투물질로서 폴리에틸렌글리콜을 사용한 경우에는 표면이 친수화된 폴리머 기재를 제작하기 쉬워진다. 또 생체 적합성이 뛰어난 폴리에틸렌글리콜을 사용하여 친수화된 폴리머 기재는 바이오 칩이나 마이크로 TAS(micro total analysis system) 등에 사용되는 폴리머 기재로서도 적합하다. 예를 들면 소수성 재료인 폴리머 기재 표면을 친수화함으로써 핵산이나 단백질의 고착을 제어하는 효과나, 폴리머 기재 표면의 친수화 - 소수화의 미소 영역에서의 구분에 의하여 핵산의 소수화율에 의한 분리를 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 침투물질이 금속착체일 수 있다. 침투물질로서 유기금속착체를 사용한 경우에는, 폴리머 기재의 표면에 무전해 도금의 촉매핵을 형성할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 폴리머 기재의 표면 개질방법 에서는 또한 상기 침투물질이 부가된 영역에 무전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 다음과 같은 침투물질을 사용하여도 좋다. 침투물질로서 벤조페논, 쿠말린 등의 소수성 자외선 안정제를 사용한 경우에는 폴리머 기재의 풍화 후의 인장강도를 향상할 수 있다. 또 침투물질로서 플루오르화 유기구리 착체 등의 플루오르화합물을 사용한 경우에는, 폴리머 기재의 마찰성이 향상되거나, 발수기능을 가지게 할 수 있다. 또한 침투물질로서 실리콘오일을 사용한 경우에는 발수기능이 발현한다.
또, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 침투물질로서, 초임계 유체에 용해되지 않는 재료를 사용하는 것도 가능하다. 초임계 유체에 용해되지 않는 침투물질을 사용한 경우에는, 초임계 유체를 폴리머 기재 표면에 접촉시켰을 때에, 폴리머 기재 표면에 부분적으로 부가(도포)된 침투물질이, 초임계 유체의 압력에 의해서 폴리머 기재 내로 침투한다. 이 경우, 침투물질에 사용하는 재료로서는 임의의 재료를 사용할 수 있으나, 폴리머 기재 내에 용이하게 침투 가능한 침투물질의 분자의 크기를 고려하여 특히 분자량 5000 이하의 재료를 사용할 수 있다. 단, 금속미립자, 카본 나노튜브, 풀러렌(fullerene), 나노혼 등의 나노카본, 산화티탄 등 무기재료를 사용하는 경우에는, 그것들의 무기재료를 화학수식, 물리수식하여 초임계 유체에 가용화 처리할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 있어서, 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 선택적(부분적)으로 부가하는 방법으로서는, 침투물질을 액상화하여 이것 을 스크린인쇄법이나 잉크젯법 등의 인쇄방법으로 부가하는 방법을 사용할 수 있다. 그것 이외의 방법으로서는 메탈 마스크나 포토리소그래피법을 사용하여 제작한 레지스트 마스크를 폴리머 기재 위에 설치한 후, 침투물질을 함유한 용액을 도포하는 방법을 채용하여도 좋다. 침투물질을 액상화하는 방법으로서는 침투물질을 가열하여 연화시키는 방법이나, 침투물질을 소정의 용매에 용해하는 방법 등을 들 수 있으나, 온도 조정을 행할 필요가 없는 점에서 용매에 용해하는 방법이 간편하고 적합하다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이 상기 폴리머 기재 표면에 소정의 홈 패턴을 형성하는 것과, 그 홈 패턴 내에 상기 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 침투물질이 부가되는 폴리머 기재 표면(표면개질해야 할 소정 패턴영역)에 성형가공, 절삭가공 등에 의하여 소정의 요철 패턴을 설치할 수 있다. 예를 들면 폴리머 기재의 표면에 홈 패턴을 형성하면, 침투물질을 폴리머 기재 표면의 일부(소정 패턴)에 부가할 때의 가이드로서 상기 홈 패턴을 이용할 수 있다.
상기한 바와 같이 스크린인쇄법이나 잉크젯법에 의한 인쇄방법으로 침투물질을 평탄한 폴리머 기재의 표면에 부가하는 경우, 현상에서는 기술적으로 100 ㎛ 이하의 미세 패턴을 형성하는 것은 곤란하다. 또 침투물질을 평탄한 폴리머 기재 표면에부가한 경우, 폴리머 기재 표면에 초임계 유체를 접촉시키면, 침투물질이 패턴에 스며드는 등에 의하여 미세 패턴을 형성하는 것이 곤란하게 될 염려도 있다. 그러나 예를 들면 100 ㎛ 이하, 더욱 바람직히는 50 ㎛ 이하, 더더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이하라는 폭 또는 깊이의 요철 패턴을 폴리머 기재 표면에 형성하고, 그 요철 패턴부에 예를 들면 잉크젯법 등에 의하여 침투물질을 부가하면 모세관 현상에 의하여 침투물질이 요철 패턴부를 따라 확산되어 폴리머 기재 표면에 침투물질의 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
또, 폴리머 기재의 요철 패턴 내부에 침투물질을 부가하면 요철 패턴 내부에 침투물질이 들어가 있기 때문에, 폴리머 기재 표면에 초임계 유체를 접촉시켰을 때에 상기 요철 패턴의 측벽에 의하여 상기 침투물질의 가로방향(폴리머 기재의 면내 방향)으로의 용출, 확산을 억제할 수 있어 침투물질이 패턴에 스며드는 것 등을 억제할 수 있다. 그러므로 더욱 미세한 침투물질의 패턴이어도 고정밀도로 폴리머 기재 표면에 형성하는 것이 가능해진다. 또한 폴리머 기재 표면에 형성되는 요철 패턴으로서는 홈 패턴과 같이 오목 패턴인 것이 바람직하나, 볼록패턴을 형성하여 볼록패턴 사이의 골부를 이용하는 것도 가능하다. 또한 폴리머 기재 위에 형성하는 침투물질의 패턴을 상기한 오목부 및/또는 볼록부뿐만 아니라, 폴리머 기재의 평탄부에 형성된 침투물질의 패턴과 병용하여 구성하여도 좋다.
또 상기한 폴리머 기재의 요철 패턴 내부에 침투물질을 부가하는 방법은, 예를 들면 바이오칩이나 μTAS 등의 액체를 제어하는 디바이스에 응용하는 경우, 구체적으로는 친수성을 가지는 유로 등의 미세 패턴을 폴리머 기재 위에 형성하는 경우에 유효하다. 예를 들면 폴리머 기재 위에 오목형상의 홈부를 형성하고, 그 홈부에 침투물질을 부가하여 친수화하면, 상기 오목형상의 홈부에 작용하는 모세관 현상에 의하여 상기 홈부를 따라 검체나 시약 등의 액체는 더욱 흐르기 쉬워지는 효과가 있다.
또한 상기한 폴리머 기재의 요철 패턴 내부에 침투물질을 부가하는 방법은, 전기회로 등의 배선 패턴을 폴리머 기재 위에 형성하는 경우에도 유효하다. 폴리머 기재 위에 배선 패턴을 형성하는 경우에는 먼저 침투물질로서 금속착체를 사용하고, 그 침투물질을 폴리머 기재의 배선 패턴부에 부가하여 도금핵의 패턴을 형성한다. 그 후, 무전해 도금법 등에 의하여 상기 도금핵의 패턴을 따라 금속을 석출시켜 배선 패턴을 형성한다. 상기한 바와 같이 폴리머 기재 위에 배선 패턴을 형성하는 경우, 미리 형성해야 할 배선 패턴에 대응한 요철 패턴이 폴리머 기재 위에 형성되어 있고, 그 오목부 내지 볼록부에 상기 금속착체의 패턴이 형성되면 무전해 도금을 행할 때에 상기 요철부가 가이드가 되어 금속의 석출이 제어되어, 배선 폭이 넓어지는 일 없이 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 상기 침투물질이 부가되는 상기 폴리머 기재의 표면이 입체일 수 있다.
상기한 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 의하면, 폴리머 기재 표면의 소정 패턴영역에만 침투물질을 부가하고, 그 폴리머 기재 표면에 초임계 유체를 접촉시킴으로써 폴리머 기재의 표면을 부분적으로 개질할 수 있다. 그러므로 폴리머 기재 표면을 선택적으로 또한 미세하게 표면개질을 행할 수 있다.
또, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 의하면 폴리머 기재 표면에 침투물질의 미세한 패턴을 형성할 때에 잉크젯법이나 스크린인쇄법 등으로 침투물질 을 폴리머 기재 표면의 소정영역에 부가하기 때문에, 미세 패턴을 형성하기 위한 금형을 필요로 하지 않으므로 저비용이고, 또한 프로세스가 간략화된다.
또한 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 여러가지 기능을 발현하는 침투물질을 폴리머 기재 내부에 침투시킬 수 있기 때문에, 침투물질의 기능이 지속되어 내후성이 우수한 기능성 폴리머 기재(부재)를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 상기 폴리머 기재 위에 접하여 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다. 이 표면개질방법의 일례를, 도 10a ~ 도 10e를 사용하여 간단하게 설명한다.
먼저 준비한 폴리머 기재(41) 위에, 마스크층(44)을 형성한다. 이때 도 10a에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(41) 위의 표면개질해야 할 영역(42) 이외의 영역에 마스크층(44)을 형성한다. 즉, 폴리머 기재(41) 위의 표면개질해야 할 영역(42)이 개구부가 되는 마스크층(44)을 형성한다. 이어서 마스크층(44) 위에 침투물질의 층(45)을 형성한다(마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가한다). 도 10b의 예에서는 마스크층(44)의 개구부에 노출된 폴리머 기재(41)의 영역(42) 위 뿐만 아니라, 마스크층(44)의 개구부 이외의 영역 위에도 침투물질의 층(45)을 형성하였다. 또한 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 적어도 마스크층(44)의 개구부에 침투물질의 층(45)이 형성되면 좋고, 마스크층(44)의 개구부 이외의 영역 위에는 침투물질의 층(45)을 형성하지 않아도 좋다.
이어서, 초임계 유체(46)를 폴리머 기재(41)의 침투물질층(45)측으로부터 접촉시킨다(도 10b의 상태). 이때 마스크층(44)의 개구부에 노출된 폴리머 기재(41)의 영역(42)[폴리머 기재(41) 위의 표면개질해야 할 영역42)] 위에 형성된 침투물질층(45)의 일부가, 초임계 유체(46)와 함께 폴리머 기재(41)의 표면의 영역(42)으로부터 그 내부로 침투한다. 그 결과, 도 10c에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(41) 표면의 영역(42)에만 침투물질(43)이 침투한 상태가 된다. 이어서 폴리머 기재(41)에 침투하지 않은 침투물질을 제거한다(도 10d의 상태). 제일 마지막으로 마스크층(44)을 제거하면 도 10e에 나타내는 바와 같이, 폴리머 기재(41) 위의 소정영역(42)에만 선택적으로 침투물질(43)이 침투하여, 표면개질된 폴리머 기재(40')(폴리머부재)가 얻어진다.
상기한 바와 같이 미리 인쇄법에 의하여 폴리머 기재 위의 표면개질 해야 할 소정의 영역이 개구부가 되는 마스크층을 폴리머 기재 위에 형성한 경우에는, 그 개구부를 거쳐 침투물질을 초임계 유체에 의해 폴리머 기재에 침투시켜 폴리머 기재 위의 소정영역을 선택적으로 표면개질할 수 있다. 그러므로 이 방법에서도 미세한 요철 패턴을 형성한 금형을 사용하지 않고 폴리머 기재 표면의 소정의 영역을 부분적으로 표면개질할 수 있기 때문에, 폴리머 기재 표면의 표면개질해야 할 영역의 패턴에 따라 일일이 금형을 제작할 필요도 없고, 저비용이고 또한 프로세스를 간략화할 수 있다.
또, 미리 인쇄법에 의하여 폴리머 기재 위의 표면개질해야 할 소정의 영역이 개구부가 되는 마스크층을 폴리머 기재 위에 형성한 경우에는, 폴리머 기재 위의 표면개질해야 할 영역이 개구부가 되는 마스크층을 폴리머 기재 위에 밀착시켜 형성하고 있기 때문에, 침투물질을 용해한 초임계 이산화탄소가 마스크층과 폴리머 기재와의 사이에 들어가는 일은 없기 때문에, 더욱 고정밀도로 소정의 패턴으로 폴리머 기재의 표면을 개질 할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 또한 상기 마스크층의 개구부에 대응하는 상기 폴리머 기재 표면에 오목부 및 볼록부의 적어도 한쪽이 형성되어 있는 폴리머 기재를 준비하는 것을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 폴리머 기재 위의 표면개질해야 할 영역(마스크층의 개구부에 대응하는 영역)을 오목부 및 볼록부의 적어도 한쪽에서 형성한 경우에는, 오목부 및 볼록부는 폴리머 기재 위에 침투물질의 패턴을 형성할 때의 가이드로 할 수 있다. 또한 폴리머 기재 위에 형성하는 침투물질의 패턴을, 오목부 및/또는 볼록부뿐만 아니라, 폴리머 기재의 평탄부에 형성된 침투물질의 패턴과 병용하여 구성하여도 좋다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 마스크층이 고분자 재료로 형성될 수 있다. 마스크층은 초임계 유체를 차폐하는 것이 가능하고, 폴리머 기재의 표면에 부착/밀착하는 재료이고, 또한 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시키는 처리를 행한 후, 상기 폴리머 기재에 손상을 남기지 않고 제거할 수 있는 재료이면 임의의 재료를 사용할 수 있다. 이와 같은 성질을 가지는 재료로 마스크층을 형성함으로써 마스크층이 부착/밀착된 폴리머 기재의 영역으로 초임계 유체가 침입하는 것을 방지할 수 있다. 그와 같은 성질을 가지는 재료로서는 고분자 재료 를 사용할 수 있고, 예를 들면 감광성 수지, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 특히 소정의 패턴을 용이하게 형성하고, 또한 폴리머 기재에 밀착시키기 쉽기 때문에 감광성 수지가 적합하고, 예를 들면 폴리에스테르아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트 등의 올리고머를 베이스에 배합한 재료 등을 사용할 수 있다. 폴리머 기재에 열가소성 수지를 사용한 경우, 포지티브형 레지스트 1805(시플레이·파이스트사제)를 사용할 수 있다. 이 감광성 수지 재료는, 초임계 유체를 차폐하는 것이 가능하고, 폴리머 기재의 표면에 부착/밀착하는 재료임과 동시에, 제거할 때에는 프로판올, 부탄올, 에탄올, 메탄올 등을 사용할 수 있기 때문에, 마스크층 제거시에도 폴리머 기재를 손상하지 않고 처리하는 것이 가능하다.
또, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 마스크층의 개구부 이외의 영역에서 초임계 유체의 차폐, 또한 폴리머 기재에 대한 손상을 억제하기 위하여 마스크층과 폴리머 기재와의 사이에 상기 효과를 발휘하는 밑바탕층을 설치하여도 좋다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 마스크층을 인쇄법으로 형성할 수 있다. 마스크층의 형성방법으로서, 폴리머 기재의 표면개질해야 할 영역을 개구부로 하는 마스크층을 형성하는 것이 가능한 방법이면 임의의 방법을 사용할 수 있으나, 특히 액상화한 감광성 수지 등의 마스크재료를 스크린인쇄법이나 잉크젯법 등의 인쇄법에 의해 폴리머 기재의 표면개질해야 할 영역 이외의 영역에 부착시켜 경화시킴으로써 마스크층을 형성할 수 있다. 또 이것 이외의 마스크층의 형성방법으로서는 감광성 수지를 폴리머 기재 전면에 도포한 후, 메탈 마스크나 포토리소그래피법 등을 사용하여 폴리머 기재 위의 표면개질해야 할 영역의 상기 감광성 수지를 제거하고, 마스크층을 형성하는 것도 가능하다. 또한 마스크재료를 액상화하는 방법으로서는, 마스크재료를 가열하여 연화시키는 방법이나, 마스크재료를 소정의 용매에 용해하는 방법등을 들 수 있으나, 온도 조정을 행할 필요가 없는 점에서 용매에 마스크재료를 용해하는 방법이 간편하고 적합하다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가한 후에, 다시 상기 침투물질을 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 또 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가할 수 있다.
본 발명자들은 상기한 바와 같이 잉크젯법이나 스크린인쇄법을 사용하여 침투물질을 폴리머 기재 위에 소정의 패턴으로 부가하여, 부가된 침투물질측의 폴리머 기재 표면에 초임계 유체를 접촉시키고, 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킴으로써 폴리머 기재 표면의 일부분을 선택적으로 개질하는 방법에 대하여 예의연구를 진행한 바, 다음과 같은 것을 더 알 수 있었다.
침투물질이 부가된 폴리머 기재에 초임계 유체를 접촉시켜, 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킬 때, 그 접촉조건 등에 따라서는 상기 침투물질의 일부가 초임계 유체에 용출되어 침투물질이 폴리머 기재 내부에 효율 좋게 침투하지 않는 경우가 생길 염려가 있는 것을 알 수 있었다. 또 상기한 표면개질방법에서는 소정의 패턴으로 침투물질이 부가된 폴리머 기재에 초임계 유체를 접촉시켰을 때, 폴리머 기재 표면에 부가한 침투물질이 초임계 유체에 용출됨으로써 상기 패턴에 스며듦이 생길 염려가 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명자들은 상기 식견에 의거하여 상기한 표면개질방법을 더욱 개량하였다. 그 폴리머 기재의 표면개질방법의 일례를 도 11a ~ 도 11e를 사용하여 설명한다.
먼저, 도 11a에 나타내는 바와 같이 미리 폴리머 기재(1)의 표면의 개질을 행하고자 하는 소정의 영역(전부 내지 소정 부분)에, 침투물질(2)을 부가한다[침투물질(2)을 소정의 패턴으로 폴리머 기재(1)표면에 부가한다]. 이어서 도 11b에 나타내는 바와 같이, 침투물질(2)을 피복하도록 코팅제를 부가하여 코팅층(4)을 형성한다. 또한 도 11b의 예에서는 코팅층(4)을 폴리머 기재(1) 전면에 걸쳐 형성하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 코팅층(4)은 적어도 침투물질(2)을 덮을 수 있는 영역에 형성하면 좋고, 침투물질(2)을 덮을 수 있는 폴리머 기재 표면의 일부분에 형성하여도 좋다. 또 필요에 따라 상기 코팅층(4)을 경화 또는 겔화시키면 코팅층(4)의 유동, 유출 등을 방지할 수 있어 적합하다.
이어서, 도 11c에 나타내는 바와 같이 코팅층(4)이 형성된 폴리머 기재(1)를 예를 들면 밀폐용기(11) 내에 배치하고, 그 밀폐용기(11) 내에 초임계 유체(5)를 도입하여 폴리머 기재(1)의 코팅층(4)측의 표면에 초임계 유체(5)를 접촉시킨다. 그렇게 하면 초임계 유체(5)는 먼저 코팅층(4) 내로 침투하고, 이어서 침투물질(2)에 도달하여 이것을 용해한다. 그리고, 상기 초임계 유체(5)는 용해한 침투물질(2)과 함께 폴리머 기재(1) 내부로 침투한다. 이때 침투물질(2)은 초임계 유체(5)에 용해하여 유체상태로 있으나, 침투물질(2)이 코팅층(4)에 덮여져 있기 때문에, 폴 리머 기재(1)의 표면 근방으로부터 외부로 비산하지 않는다. 이 코팅층(4)의 작용에 의하여 초임계 유체(5)에 용해된 침투물질(2)은 폴리머 기재(1) 내부로 효율좋고 또한 고농도로 침투한다. 또 침투물질(2)이 코팅층(4)에 덮여져 있기 때문에, 침투물질(2)을 폴리머 기재(1)에 침투시킬 때에 초임계 유체에 용해된 침투물질(2)의 폴리머 기재(1)의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있어, 폴리머 기재(1) 위에 부가된 침투물질(2)의 소정 패턴이 스며드는 일 없이 침투물질(2)을 침투시킬 수 있다. 그러므로 폴리머 기재(1)의 표면개질해야 할 소정 패턴의 영역을 고정밀도로 개질 할 수 있다.
상기한 바와 같이 하여 침투물질(2)을 폴리머 기재(1)에 침투시킨 후, 폴리머 기재(1)를 밀폐용기(11)로부터 인출한다(도 11d의 상태). 그리고 마지막으로 침투물질(2)을 피복한 코팅층(4)을 적당한 용제로 씻어 낸다(도 11e의 상태). 그 때, 폴리머 기재(1) 위에 잔류하는 침투물질(2)도 제거하여도 좋다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 코팅층이 디핑법, 롤코팅법, 스크린인쇄법 및 스프레이법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 또한 폴리머 기재의 침투물질 위에 코팅층을 부가하는 방법으로서, 적어도 침투물질의 부가부분이 피복되도록 부가할 수 있는 방법이면 임의의 방법을 사용할 수 있고, 상기 방법 이외이어도 여러가지 공지의 부가방법을 사용할 수 있다. 코팅층의 두께는 초임계 유체가 침투하기 쉽게 또한 침투물질이 확산되지 않을 것 같은 두께이면 임의이고, 코팅층의 두께는 사용하는 폴리머 기재, 침투물질 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 또한 일반적으로는 코팅층의 두께는 5 ㎛∼200 ㎛의 범위로 할 수 있고, 또 균일한 것이 적합하다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서 사용할 수 있는 코팅층의 재료로서는, 초임계 유체를 비교적 투과시킬 수 있고, 또한 침투물질의 확산을 억제할 수 있는 재료를 선택할 수 있다. 이와 같은 성질을 가지는 재료로 코팅층을 형성함으로써 침투물질을 용해한 초임계 유체를 폴리머 기재 표면으로 유도하고, 또한 상기 침투물질이 폴리머 기재 표면으로부터 확산되는 것을 억제하면서 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시킬 수 있기 때문에, 침투물질을 효율좋고 또한 고농도로 폴리머 기재에 침투시킬 수 있다. 또 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 코팅층이 상기 침투물질보다 초임계 유체에 용해되기 어려운 재료로 형성될 수 있다.
상기 성질을 가지는 코팅층의 재료로서, 예를 들면, 각종 수용성 수지(수용성고분자)를 사용할 수 있다. 수용성 수지로서는 예를 들면 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 전분, 메틸셀룰로스, 카르복시메틸세룰로스, 알긴산 나트륨 등을 들 수 있다. 또 그 밖의 코팅층의 형성재료로서는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산 나트륨, 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈 등을 사용할 수 있다. 코팅층을 수용성 수지로 형성한 경우에는 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킨 후에 코팅층을 제거할 때에 폴리머 기재를 물로 씻어 냄으로써 코팅층을 제거할 수 있으므로, 폴리머 기재에 손상을 주지 않고 제거할 수 있다.
본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 또한 상기 소정 패턴의 영역이 오목부로 형성된 폴리머 기재를 준비하는 것을 포함할 수 있다. 또 상기 오목부가 홈 패턴을 포함할 수 있다.
또, 상기한 폴리머 기재의 표면의 소정영역에 침투물질을 부가한 후에, 침투물질을 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함하는 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 폴리머 기재의 표면의 소정영역에 침투물질을 부가하는 것이, 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 상기 폴리머 기재 위에 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다. 이 폴리머 기재의 표면개질방법의 일례를 도 13a∼도 13f를 사용하여 설명한다.
먼저 폴리머 기재(41) 위에 마스크층(76)을 형성한다. 이때 도 13a에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(41) 위의 표면개질해야 할 영역(77) 이외의 영역에 마스크층(76)을 형성한다. 즉, 폴리머 기재(41) 위의 표면개질 해야 할 영역(77)이 개구부가 되는 마스크층(76)을 형성한다. 이어서 마스크층(76) 위에 침투물질[폴리머 기재(41)에 침투시키는 물질]의 층(72)을 형성한다(도 13b의 상태). 이때 도 13b의 예에서는 마스크층(76)의 개구부에 노출된 폴리머 기재(41)의 영역(77) 위 뿐만 아니라, 마스크층(76) 위의 전면에 걸쳐 침투물질의 층(72)을 형성하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 적어도 마스크층(76)의 개구부에 침투물질의 층(72)이 형성되면 좋고, 마스크층(76)의 개구부 이외의 영역상에는 침투물질의 층(72)을 형성하지 않아도 좋다.
다음에 도 13c에 나타내는 바와 같이 침투물질의 층(72) 위에 코팅제를 부가하여 코팅층(73)을 형성한다. 또한 도 13의 예에서는 침투물질의 층(72)이 마스크층(76) 위의 전면에 걸쳐 형성되어 있기 때문에, 코팅층(73)도 침투물질의 층(72) 위의 전면에 걸쳐 형성되어 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 침투물질의 층(72)이 마스크층(76)의 개구부를 포함하는 일부의 영역에만 형성되어 있는 경우에는, 그 침투물질의 층(72)을 덮도록 코팅층(73)을 형성하면 좋고, 그 경우에는 일부의 영역에 형성된 침투물질의 층(72)을 덮도록 일부의 영역에 코팅층(73)을 형성하여도 좋고, 폴리머 기재 전면에 걸쳐 코팅층(73)을 형성하여도 좋다.
다음에, 도 13d에 나타내는 바와 같이 코팅층(73)이 형성된 폴리머 기재(41)를 예를 들면 밀폐용기(11) 내에 배치하여, 상기 밀폐용기(11) 내에 초임계 유체(5)를 도입하고, 폴리머 기재(41)의 코팅층(73)측의 표면에 초임계 유체(5)를 접촉시킨다. 그렇게 하면 초임계 유체(5)는 먼저 코팅층(73) 내로 침투하고, 이어서 침투물질의 층(72)에 도달하여 물질을 용해한다. 이때 마스크층(76)의 개구부에 노출된 폴리머 기재(41)의 영역(77) 위에 부가되어 있는 침투물질도 초임계 유체(5)에 용해된다. 그 결과, 마스크층(76)의 개구부에 노출된 폴리머 기재(41)의 영역(77) 위에 형성된 침투물질의 층(72)의 일부가 초임계 유체(5)와 함께 폴리머 기재(41)의 표면의 영역(77)으로부터 그 내부로 침투하여, 도 13d에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(41) 표면의 영역(77)에만 침투물질이 침투한 상태가 된다. 이때 침투물질의 층(72)은 초임계 유체(5)에 용해되어 유체상태로 있으나, 침투물질의 층(72)이 코팅층(73) 및 마스크층(76)으로 덮여져 있기 때문에, 폴리머 기재(1)의 표면 근방으로부터 외부로 비산되지 않는다. 이 코팅층(73) 및 마스크층(76)의 작용에 의하여 초임계 유체(5)에 용해된 침투물질은 폴리머 기재(41) 내부에 효율 좋고 또한 고농도로 침투한다.
이어서 폴리머 기재(41)를 밀폐용기(4)로부터 인출한다(도 13e의 상태). 그리고 마지막으로 폴리머 기재(41) 위의 코팅층(73), 침투물질의 층(72) 및 마스크층(76)을 적당한 용제로 씻어 낸다(도 13f의 상태). 이때 폴리머 기재(41) 위의 형성막(또는 층)을 최상부로부터 순서대로 제거하여도 좋으나, 마스크층(76)을 용제로 제거함으로써, 마스크층(76) 위의 코팅층(73) 및 침투물질의 층(72)도 함께 제거할 수 있다.
상기한 바와 같이 침투물질을 피복하도록 마스크층 및 코팅층을 형성한 경우에는 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시켜 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킬 때에 초임계 유체에 용해된 침투물질이 폴리머 기재 표면으로부터 외부로 비산되지 않고 폴리머 기재 내부에 침투시킬 수 있고, 또한 초임계 유체에 용해된 침투물질의 폴리머 기재의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있어, 침투물질의 패턴의 스며듦을 억제할 수 있다. 그러므로 본 발명의 폴리머 기재의 표면 개질방법에 있어서, 침투물질을 피복하도록 마스크층 및 코팅층을 형성한 경우에는 침투물질을 더욱 효율좋고, 또한 고농도로 침투시킬 수 있다. 또 폴리머 기재 표면의 소정영역을 더욱 미세하게 또한 고정밀도로 표면개질할 수 있다.
또한 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 상기 침투물질을 코팅필름의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것과, 상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것을 포함할 수 있다.
또 이 표면개질방법에서는 상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것이, 상기 코팅필름의 상기 침투물질이 부가된 측의 표면을 상기 폴리머 기재의 표면과 대향하도록, 상기 코팅필름과 상기 폴리머 기재를 접합시키는 것을 포함할 수 있다. 이 폴리머 기재의 표면개질방법의 일례를 도 14a∼도 14e를 사용하여 설명한다.
먼저 코팅필름(80) 위에 잉크젯법 등의 인쇄법을 사용하여 침투물질(2)[폴리머 기재(1)에 침투시키는 물질]을 소정의 패턴으로 부가한다(도 14a의 상태). 또한 코팅필름(80)의 형성재료로서는 상기 코팅층의 형성재료의 설명에서 들었던 재료를 사용할 수 있고, 특히 수용성 수지로 형성될 수 있다.
이어서, 도 14b에 나타내는 바와 같이 코팅필름(80)의 침투물질(2)이 부가된 측의 표면이 폴리머 기재(1)의 표면과 대향하도록 코팅필름(80)을 폴리머 기재(1) 위에 설치한다. 이때 도 14b에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(1)와 코팅필름(80)이 밀착하도록 접합시킴으로써, 침투물질(2)을 폴리머 기재(1) 표면에 밀착시킬 수 있다.
폴리머 기재(1)와 코팅필름(80)을 밀착시키는 방법으로서는 물, 에탄올, 메탄올 등을 폴리머 기재(1)와 코팅필름(80)과의 사이에 개재시켜 양자를 접합시키는 것이 유효하다. 구체적으로는 먼저 폴리머 기재(1)의 표면에 물 또는 에탄올, 메탄올 등을 소량 적하하여 두고, 그 위에 코팅필름(80)을, 침투물질(2)이 부가된 면이 폴리머 기재(1)와 대향하도록 탑재하고, 이어서 코팅필름(80)의 끝부로부터 서서히 공기의 진입을 피하면서 코팅필름(80)의 표면을 가압하여 밀착시킬 수 있다. 이와 같은 접합방법에서는 물, 알콜 등의 휘발되기 쉬운 액체를 코팅필름과 폴리머 기재와의 사이에 개재시켜 공기의 침입을 방지하면서 양자를 밀착시키고, 그후 상기 액체를 휘발시키는 것이 양호하나, 상기 액체로서는 코팅필름, 폴리머 기재 및 침투물질을 용해하거나 분해하거나 하지 않는 것을 적절히 선택할 수 있다.
다음에 코팅필름(80)이 접합된 폴리머 기재(1)를 도 14c에 나타내는 바와 같이 예를 들면 밀폐용기(11) 내에 배치하고, 상기 밀폐용기(11) 내에 초임계 유체(5)를 도입하여 폴리머 기재(1)의 코팅필름(80)측의 표면에 초임계 유체(5)를 접촉시킨다. 그렇게 하면 초임계 유체(5)는 먼저 코팅필름(80) 내로 침투하고, 이어서 침투물질(2)에 도달하여 이것을 용해한다. 그리고 상기 초임계 유체(5)는 용해된 침투물질(2)과 함께 폴리머 기재(1) 내부로 침투한다. 이때 침투물질(2)은 초임계 유체(5)에 용해되어 유체상태로 있으나, 침투물질(2)이 코팅필름(80)에 덮여져 있기 때문에 폴리머 기재(1)의 표면 근방으로부터 외부로 비산하지 않는다.
상기한 바와 같이 하여 침투물질(2)을 폴리머 기재(1)에 침투시킨 후, 폴리머 기재(1)를 밀폐용기(11)로부터 인출한다(도 14d의 상태). 그리고 마지막으로 침투물질(2)을 피복한 코팅필름(80)을 적당한 용제로 씻어 낸다(도 14e의 상태). 상기한 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 폴리머 기재에 침투물질을 미리 소정 패턴으로 부가한 코팅필름을 롤형상 시트로서 공급하는 것도 가능하고, 그 경우에는 다양한 형상의 폴리머 기재에 대응하는 등, 제조상의 범용성이나 저비용화를 실현하는 것이 가능해지고, 또 양산성의 향상을 도모할 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 있어서, 침투물질이 코팅필름에 피복된 상태에서 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시킨 경우에는 초임계 유체에 용해된 침투물질이 폴리머 기재 표면에서 외부로 비산되지 않고 폴리머 기재 내부로 침투하기 때문에 침투물질을 더욱 효율 좋고 또한 고농도로 침투시킬 수 있다.
또 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에 있어서, 침투물질이 코팅필름에 의해 피복되어 있는 경우에는 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킬 때에 초임계 유체에 용해된 침투물질의 폴리머 기재의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있어, 침투물질이 패턴에 스며드는 것을 억제할 수 있다. 그러므로 폴리머 기재 표면의 소정영역을 더욱 미세하고 또한 고정밀도로 표면개질할 수 있다.
본 발명의 제 2 형태에 따르면 초임계 유체를 사용하여 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 방법으로서,
상기 폴리머 기재 표면에 금속착체를 부가하는 것과,
상기 폴리머 기재의 표면에 상기 초임계 유체를 접촉시켜 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시키는 것과,
상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재 표면의 상기 소정 패턴에 대응하는 영역을 포함하는 영역에 도금막을 형성하는 것과:
도금막을 상기 소정 패턴으로 패터닝하는 마스크층을 형성하는 것을 포함하는 도금막의 형성방법이 제공된다.
상기 일본국 특원 2004-129235호에서 제안된 도금막의 형성방법에서는 미세한 요철 패턴이 형성된 금형을 사용하여 평탄한 폴리머 표면에 소정의 패턴(예를 들면 배선회로 등)으로 금속미립자를 침투시키고, 그 위에 도금막을 형성한다. 이 때 도금막은 그 막두께 방향(상면)뿐만 아니라, 도금막의 면내 방향으로도 성장하기 때문에, 도금막의 막두께의 증대와 함께 도금막의 패턴 폭도 넓어진다. 따라서 예를 들면 좁은 피치 패턴의 도금막을 형성하고, 도금막의 도전성을 확보하기 위하여 도금막의 막두께를 두껍게 한 경우, 상기 일본국 특원2004-129235호에서 개시되어 있는 표면개질기술을 사용하여 도금막을 형성하면, 패턴 폭이 넓어져 좁은 피치 패턴을 형성하는 것이 곤란해질 염려도 있다. 또 상기 일본국 특원 2004-129235호의 기술에서는 미세한 요철 패턴이 형성된 금형을 사용하고 있기 때문에, 입체형상의 폴리머 기재 표면에 도금막을 소정 패턴으로 형성하는 것은 곤란해질 염려도 있다. 따라서 본 발명의 다른 목적은 상기 일본국 특원2004-129235호에서 제안되어 있는 바와 같은 미세한 요철 패턴이 형성된 금형을 사용하지 않고 보다 간이한 방법으로 폴리머 기재 위에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 것이고, 또 입체형상의 폴리머 기재 표면에 대하여도 더욱 간이한 방법으로 폴리머 기재 위에 고정밀도로 미세한 소정 패턴의 도금막을 형성하는 것이다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시킨 후에 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 소정 패턴에 대응하는 영역이 개구부가 되는 상기 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층의 개구부에 상기 도금막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 또 상기 마스크층의 개구부에 상기 도금막을 형성하는 것이 상기 마스크층의 상기 개구부에 노출된 폴리머 기재 표면에 무전해 도금법에 의하여 제 1 도금막을 형성하는 것과, 제 1 도금막 위에 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
이 도금막의 형성방법에서는 먼저 폴리머 기재의 표면의 소정영역에 금속착체를 부가한다. 또한 이때 금속착체를 부가하는 폴리머 기재의 소정영역은 도금막을 형성해야 할 영역(소정 패턴에 대응하는 영역 : 이하, 소정 패턴영역이라고도 한다)을 포함하는 영역이면 임의의 영역이고, 폴리머 기재의 표면 전체에 부가하여도 좋고, 도금막의 소정 패턴영역에만 부가하여도 좋다. 또 금속착체를 부가할 때에는 금속착체를 헥산, 아세톤, 에틸알콜, 메틸알콜 등의 용액에 포함시킨 상태에서 폴리머 기재 표면에 도포할 수 있다. 또한 금속착체를 폴리머 기재 표면에 부가하는 방법으로서는 폴리머 기재를 직접 착체용액에 침투방법(딥법), 스프레이 도포법, 잉크젯법 등의 임의의 방법을 사용할 수 있다. 특히, 딥법은 간편한 방법으로 적합하다.
이어서, 폴리머 기재에 초임계 유체를 접촉시킨다. 그 결과, 초임계 유체와 동시에 금속착체가 폴리머 기재의 표면 내부로 침투한다. 이 공정에서 금속착체를 초임계 유체와 함께 폴리머 기재의 표면 내부에 침투시키는 것만으로 충분한 양의 금속착체가 도금막의 도금 베이스(촉매핵)이 되는 금속 미립자로 환원되는 것이, 본 발명자들의 검증실험에 의하여 알려져 있다. 그러나 충분한 양의 금속 미립자를 폴리머 기재의 표면에 확실하게 편석시키기 위하여 따로 환원제 등을 사용하여 금속착체의 환원처리를 행하여도 좋다.
도금막의 도금 베이스를 폴리머 기재의 표면 내부로 침투시킨 후, 그 폴리머 기재 표면에 도금막의 소정 패턴영역이 개구부가 되도록 마스크층을 형성한다. 이어서 마스크층이 형성된 폴리머 기재에 무전해 도금을 실시하면 마스크층의 개구부 에 노출된 폴리머 기재 표면에 제 1 도금막이 형성된다. 이어서 제 1 도금막을 전극으로 하여 전해도금(전기주조)을 실시하면, 제 1 도금막 위에 제 2 도금막이 형성되고, 제 1 및 제 2 도금막으로 이루어지는 도금막이 폴리머 기재 위에 형성된다. 그리고 마스크층을 제거하면 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 얻어진다. 상기 방법을 사용하여 도금막을 형성하면 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성할 수 있다.
또한 상기한 도금막의 형성방법에서는 도금막의 소정 패턴영역 이외에는 마스크층을 설치하고 있기 때문에, 도금막의 패턴 폭은 마스크층의 개구부의 치수(폭)보다 커지는 일은 없다. 그러므로 상기한 도금막의 형성방법에서는 좁은 피치 패턴의 도금막을 충분한 두께로 형성하는 경우에도 고정밀도한 도금막 패턴을 형성할 수 있다.
또한 상기한 도금막의 형성방법에서는 무전해 도금법과 전해도금법을 사용하여 도금막을 형성하고 있으나, 이것은 다음의 이유에 의한 것이다. 폴리머 기재 위에 무전해 도금법과 전해도금법을 사용하여 도금막을 형성하면, 보다 짧은 시간으로 충분한 두께의 도금막을 형성할 수 있어, 제조속도(양산성)를 향상할 수 있다. 또 일반적으로 전해도금법으로 형성된 도금막은 무전해 도금법으로 형성된 도금막에 비하여 막질(도전율, 경도 등)이 우수한 것이 알려져 있고, 상기 방법을 사용하면 폴리머 기재 위에 단시간으로 양질의 도금막을 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 도금막의 형성방법에서는 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재 에 침투시킨 후에, 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 무전해 도금법에 의해 제 1 도금막을 형성하는 것과, 제 1 도금막 위에 상기 소정 패턴에 대응하는 영역이 개구부가 되는 상기 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층의 개구부에 노출된 제 1 도금막 위에 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것과, 상기 마스크층을 제거하는 것과, 상기 소정 패턴에 대응하는 영역 이외에 형성된 제 1 도금막을 에칭에 의해 제거하는 것을 포함할 수 있다.
이 도금막의 형성방법에서는 금속착체를 폴리머 기재 표면의 소정영역에 침투시킨 후, 무전해 도금을 실시하여 폴리머 기재 표면에 제 1 도금막을 형성한다. 이어서 도금막의 소정 패턴에 대응하는 영역이 개구부가 되도록 마스크층을 제 1 도금막 위에 형성한다. 이어서 제 1 도금막을 전극으로 하여 전해도금을 실시하면, 마스크층의 개구부에 노출된 제 1 도금막 위에 제 2 도금막이 형성되고, 제 1 및 제 2 도금막으로 이루어지는 도금막이 폴리머 기재 위에 형성된다.
이어서, 마스크층을 제거하고, 반응성 이온 에칭법, 웨트 에칭법 등의 에칭법에 의하여 폴리머 기재의 표면을 에칭한다. 이때, 도금막의 소정 패턴영역 이외의 영역에는 제 1 도금막만이 존재하고, 그 막두께는 소정 패턴영역에 형성된 도금막(제1 및 제 2 도금막)의 막두께에 비하면 얇기 때문에, 에칭공정에 의하여 소정 패턴영역 이외의 영역에 형성된 제 1 도금막이 소정 패턴영역에 형성된 도금막보다 먼저 제거된다. 그 결과, 마스크층의 개구부에 형성된 도금막만이 남아, 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 얻어진다. 그러므로 상기 방법을 사용하면 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 도금막의 형성방법에서는 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시킨 후에, 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 도금막을 형성하는 것과, 상기 도금막의 상기 소정 패턴에 대응하는 영역 위에 상기 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층이 형성되어 있지 않은 영역의 상기 도금막을 에칭에 의해 제거하는 것을 포함할 수 있다. 또 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 도금막을 형성하는 것이, 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 무전해 도금법에 의해 제 1 도금막을 형성하는 것과, 제 1 도금막 위에 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
이 도금막의 형성방법에서는 금속착체를 폴리머 기재의 표면의 소정영역에 침투시킨 후, 무전해 도금을 실시하여 폴리머 기재 표면에 제 1 도금막을 형성하고, 이어서, 제 1 도금막을 전극으로 하여 전해도금을 실시하여 제 1 도금막 위에 제 2 도금막을 형성한다. 이어서 도금막의 소정 패턴영역에 대응하는 제 2 도금막의 영역 위에 마스크층을 형성한다. 즉, 도금막의 소정 패턴영역이 덮여지도록 마스크층을 제 2 도금막 위에 형성한다. 이어서, 웨트 에칭법, 반응성 에칭법 등의 에칭법에 의하여 폴리머 기재의 표면을 에칭한다. 이때, 마스크층이 형성되어 있지 않은 영역(소정 패턴영역 이외의 영역)에 형성된 도금막(제 1 및 제 2 도금막)이 에칭에 의해 제거되고, 도금막의 소정 패턴영역에만 도금막(제 1 및 제 2 도금막)이 남는다. 그리고 마스크층을 제거하면 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 얻어진다. 그러므로 상기 방법을 사용하면 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는, 또한 상기 폴리머 기재의 표면에 금속착체를 부가한 후에 상기 금속착체를 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
폴리머 기재에 부가된 금속착체를 피복하도록 코팅층을 형성하면 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시켰을 때에 초임계 유체는 먼저 코팅층 내에 침투하고, 이어서 금속착체에 도달하여 이것을 용해한다. 그리고 상기 초임계 유체는 용해된 금속착체와 함께 폴리머 기재 내부로 침투한다. 이때, 금속착체는 초임계 유체에 용해되어 유체상태에 있으나, 금속착체가 코팅층에 덮여져 있기 때문에, 폴리머 기재의 표면 근방으로부터 외부로 비산되지 않는다. 즉, 금속착체의 초임계 유체측으로의 확산을 억제할 수 있다. 이 코팅층의 작용에 의하여 초임계 유체에 용해된 금속착체를 폴리머 기재 내부에 효율좋게 또한 고농도로 침투시킬 수 있다.
또한 코팅층은 적어도 금속착체를 덮을 수 있는 영역에 형성되어 있으면 좋고, 폴리머 기재 전면에 걸쳐 형성되어 있어도 좋으며, 부가된 금속착체의 영역을 포함하는 일부의 영역에 형성되어 있어도 좋다. 또 필요에 따라 상기 코팅층을 경화 또는 겔화시키면 코팅층의 유동, 유출 등을 방지할 수 있어 적합하다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서 사용할 수 있는 코팅층의 재료로서는, 초임계 유체를 비교적 투과시킬 수 있고, 또한 금속착체의 확산을 억제할 수 있는 재료를 선택하는 것이 적합하다. 구체적으로는 상기 본 발명의 제 1 형태에 따르는 폴리머 기재의 표면개질방법에서 설명한 코팅층의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는 상기 마스크층이 스프레이법, 디핑법, 롤코팅법, 스크린인쇄법 및 잉크젯법 중 어느 하나의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 입체형상의 폴리머 기재 표면에 마스크층을 형성하는 경우에는 잉크젯법을 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 도금막의 형성방법에서 사용할 수 있는 마스크층의 형성재료로서는, 자외선 경화수지 등의 감광성 수지재료가 적합하다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는 상기 폴리머 기재가, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스폴리올레핀 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나로 형성하는 것이 적합하다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는, 도금막으로서 Cu막, Ni, Au, Ag 등을 사용할 수 있다. 또 금속착체로서는 초임계 유체에 용해되는 물질이 바람직하고, 초임계 유체로서 초임계 이산화탄소를 사용한 경우에는, 비스(아세틸아세트나트)팔라듐, 백금디메틸(시클로옥타디엔), 비스(시클로펜타디에닐)니켈, 비스(아세틸아세트네이트)팔라듐, 헥사플루오로아세틸아세트나트팔라듐 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 도금막의 형성방법에서는 제 2 도금막(전해도금법으로 형성되는 도금막)으로서 Cu 막을 사용한 경우에는, 그 막두께는 용도 등에 따라 임의로 설정 가능하나, 10∼100 ㎛의 막두께로 제 2 도금막을 형성하는 것이 바람직하다. 제 2 도금막의 두께가 10 ㎛보다 얇아지면 회로 배선으로서 전기저항을 충분히 작게 하 는 것이 곤란하고, 제 2 도금막의 두께가 100 ㎛보다 두꺼워지면 제 2 도금막에 균열이 생기거나, 박리가 생기기 쉬워진다. 또 제 1 도금막(무전해 도금법으로 형성되는 도금막)으로서 Cu 막을 사용한 경우에는 그 막두께는 1∼2 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 이것은 이 층을 전해도금의 전극으로서 사용함에 있어서, 1 ㎛보다 얇으면 전기저항이 높아지는 경우도 있고, 2 ㎛ 이상이더라도 성능으로서는 동등하기 때문에 2 ㎛ 이하로 충분하다는 이유에 의한다.
본 발명의 도금막의 형성방법에 의하면, 초임계 유체를 사용하여 폴리머 기재의 표면에 금속착체를 침투한 후, 무전해 도금공정 및 전해도금(전기주조법)공정을 사용하여 도금막을 형성하고, 마스크층을 사용하여 도금막의 패터닝을 행하기 때문에 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 도금막 패턴을 폴리머 기재 위에 형성할 수 있다.
또 본 발명의 도금막의 형성방법에 의하면, 상기 일본국 특원2004-129235호에 개시되어 있는 기술과 같이, 미세한 요철 패턴이 표면에 형성된 금형을 사용하지 않고 폴리머 기재 표면에 소정 패턴으로 도금막을 형성할 수 있기 때문에, 상기 일본국 특원2004-129235호에 기재되어 있는 도금막의 형성방법에 비해서도 더욱 간이한 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 도금막의 형성방법에 있어서, 마스크층을 잉크젯법으로 형성한 경우에는 입체형상의 폴리머 기재 표면에 대해서도 용이하게 소정 패턴의 도금막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 형태에 따르면 폴리머부재의 제조방법으로서,
상기 폴리머부재가, 폴리머 기재를 가지고 상기 폴리머 기재의 표면 내부에 침투물질이 함침되어 있는 폴리머부재이고,
상기 폴리머부재의 제조방법이,
상기 폴리머 기재를 준비하는 것과,
상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가하는 것과,
상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재에 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 제조방법이 제공된다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에, 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가할 수 있다.
상기한 본 발명의 폴리머부재의 제조방법에 의하면, 더욱 간이한 방법으로 폴리머 기재 표면의 일부를 선택적(부분적으로)으로 개질함과 동시에, 폴리머 기재 표면의 일부를 더욱 고정밀도로 또한 미세하게 표면개질된 폴리머부재가 얻어진다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 초임계 유체가 초임계상태의 이산화탄소일 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재가 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스폴리올레핀 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나로 형성하는 것이 적합하다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 침투물질이 유기물질일 수 있 다. 또 상기 침투물질이 상기 초임계 유체에 용해될 수 있다. 구체적으로는 상기 침투물질이 색소일 수 있다. 또 상기 침투물질이 폴리에틸렌글리콜일 수 있다.
또, 본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는 상기 침투물질이 금속착체일 수 있다. 이 경우, 또한 본 발명의 폴리머부재의 제조방법은 상기 금속착체가 부가된 영역에 무전해 도금법에 의하여 도금층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가할 때에 스크린인쇄법 또는 잉크젯법으로 상기 침투물질을 부가할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 상기 폴리머 기재의 표면에 소정의 홈 패턴을 형성하는 것과, 상기 홈 패턴 내에 상기 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 침투물질이 부가되는 상기 폴리머 기재의 표면이 입체구조를 가질 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 상기 폴리머 기재 위에 접하여 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가한 후에, 다시 상기 침투물질을 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 상기 폴리머 기재 위에 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리머부재의 제조방법에서는, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것이, 상기 침투물질을 코팅필름의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것과, 상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 4 형태에 따르면, 제 1 형태에 따르는 폴리머 기재의 표면개질방법을 사용하여 표면개질된 폴리머 기재가 제공된다. 또 본 발명의 제 5 형태에 따르면, 제 2 형태에 따르는 도금막의 형성방법에 의해 형성된 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 제공된다.
본 발명의 제 6 형태에 따르면, 초임계 유체에 의해 폴리머 기재를 표면개질 할 때에 상기 폴리머 기재 위에 설치되는 코팅부재로서,
코팅필름과,
상기 코팅필름 위에 부여된 침투물질을 구비하는 코팅부재가 제공된다.
본 발명의 코팅부재에서는 상기 침투물질이 소정 패턴으로 상기 코팅필름 위에 형성될 수 있다. 또 상기 침투물질이 유기물질일 수 있다.
본 발명의 코팅부재에서는 상기 코팅필름이 상기 침투물질보다 상기 초임계 유체에 용해되기 어려운 재료로 형성될 수 있다. 또 상기 코팅필름이 수용성 물질로 형성될 수 있다.
이하에, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법 및 제조방법의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
실시예 1에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 폴리머 기판(1)(폴리머 기재)의 표면에 색소(2)(침투물질)를 문자 패턴(「A」및「B」)으로 부가하고, 그 부분에서만 색소(2)를 폴리머 기판(1) 내에 침투시켜 표면개질을 행하는 방법에 대하여 설명한다.
[표면개질방법에 사용하는 고압장치]
먼저, 실시예 1의 표면개질방법에 사용하는 고압장치에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 이 예의 표면개질방법에 사용하는 고압장치의 개략 구성도이다. 고압장치(100)는 도 3에 나타내는 바와 같이 주로 고압용기(11)와, CO2 봄베(12)와, 초임계 유체 조정장치(13)와, 그것들의 구성요소를 연결하는 배관(16a 및 16b)으로 구성되어 있다.
고압용기(11)는 도 3에 나타내는 바와 같이 표면에 오목부(31)가 형성된 용기본체(33)와, 덮개(34)를 포함하고, 용기본체(33)의 오목부(31)의 외벽 상면에는 O -링(32)이 설치되어 있다. 그리고 도 3에 나타내는 바와 같이 덮개(34)를 용기 본체(33)의 오목부측의 상면에 얹어 놓고 볼트로 조임으로써 용기 본체(33)의 오목부(31)가 밀폐된다. 또 고압용기(11)에는 도 3에 나타내는 바와 같이 용기 본체(33)의 오목부(31)와 유통한 유로(36) 및 도입구(35)가 형성되어 있다. 또 유 로(36)는 도 3에 나타내는 바와 같이 도입구(35)를 거쳐 외부의 초임계 유체를 흘리는 배관(16b)과 유통하고 있고, 고압용기(11)의 외부에서 생성된 초임계 유체는, 배관(16b)으로부터 도입구(35) 및 유로(36)를 통하여 밀폐된 용기 본체(33)의 오목부(31)에 효율좋게 도입된다. 이때 용기 본체(33)의 오목부(31)는 O-링(32)을 거쳐 덮개(34)에 의해 밀폐되어 있기 때문에, 도입구(35) 및 유로(36)를 거쳐 오목부(31)에 도입된 초임계 유체가 고압용기(11)의 외부로 새어나가는 일은 없다.
초임계 유체 조정장치(13)는 도 3에 나타내는 바와 같이 주로 부스터펌프 (21)와, 버퍼탱크(17)로 구성되어 있다. CO2 봄베(12)와 초임계 유체 조정장치(13)는 배관(16a)에 의해 접속되어 있고, CO2 봄베(12)로부터 배관(16a)을 거쳐 초임계 유체 조정장치(13)에 도입된 CO2 가스는, 부스터펌프(21)에 의하여 버퍼탱크(17) 내로 도입된다. 그리고 도입된 CO2 가스는, 버퍼탱크(17) 내에서 소정의 압력으로 승압되고, 버퍼탱크(17)에 설치된 히터(14a)에 의해 소정의 온도로 조정된 초임계상태의 CO2 가스(초임계 이산화탄소)가 된다. 버퍼탱크(17) 내에서 발생한 초임계 이산화탄소는, 온도 조정장치(14b)에서 소정의 온도로 온도 조정된 배관(16b)을 통과하여, 고압용기(11)의 도입구(35)로부터 유로(36)를 거쳐 밀폐된 오목부(31) 내로 도입된다.
[폴리머 기재의 표면개질방법 및 제조방법]
다음에, 이 예의 폴리머 기판(1)의 표면개질방법에 대하여 설명한다. 먼저 표면이 평탄한 폴리머 기판(1)을 준비하였다. 폴리머 기판(1)에는 유리전이온도 (Tg)가 약 130℃인 폴리카보네이트 수지를 사용하였다. 이어서 그 폴리머 기판(1)의 표면에 스크린인쇄법에 의해 색소(2)(침투물질)를 소정 패턴(문자 패턴)으로 부가하였다. 이 예에서는 부분적인 표면개질의 효과를 평가하기 위하여 도 2에 나타내는 바와 같이 색소(2)의 패턴으로서 알파벳「A」및「B」를 형성하였다. 또 폴리머 기판(1)에 부가하는 색소(2)로서는, 하기 화학식 (1)로 나타내는 염료 Blue 35의 알콜용액을 사용하였다. 또한 이때 색소용액의 도포 두께가 약 15 ㎛가 되도록 부가하였다. 이어서 색소(2)를 도포한 폴리머 기판(1)을 70℃에서 1시간 건조시키고, 그후 실온에서 1시간 냉각하였다.
Figure 112006029329162-PAT00001
상기한 바와 같이 하여, 도 2에 나타낸 바와 같은 표면에 색소(2)를 소정의 문자 패턴으로 부가한 폴리머 기판(1)을 얻었다. 이 시점의 폴리머 기판(1)의 개략단면도를 나타낸 것이 도 1a이고, 이 시점에서는 폴리머 기판(1) 위에 색소(2)가 도포되었을 뿐인 상태이고, 색소(2)는 폴리머 기판(1) 내로는 침투하고 있지 않다.
이어서, 폴리머 기판(1)을 고압용기(11)의 오목부(31)의 바닥부에 설치하였다. 그후, 덮개(34)를 용기 본체(33) 위에 얹어 놓고 볼트로 조임으로써 고압용 기(11) 내의 오목부(31)를 밀폐하였다. 다음에 고압용기(11) 내의 오목부(31) 내에 초임계 유체를 이하와 같이 하여 도입하였다. 먼저 CO2 봄베(12)로부터 CO2가스가 초임계 유체 조정장치(13)의 부스터펌프(21)를 경유하여 버퍼탱크(17) 내로 도입된다. 도입된 CO2가스는, 버퍼탱크(17) 내에서 승압, 가열되어 초임계상태의 CO2(초임계 이산화탄소)가 발생한다. 이 예에서는 온도 40℃, 압력 15 MPa의 초임계 이산화탄소를 발생시켰다. 이어서, 밸브(15b)를 개방하고, 버퍼탱크(17) 내에서 소정의 압력으로 조정된 초임계 이산화탄소를 고압용기(11)의 도입구(35) 및 유로(36)를 거쳐 고압용기(11) 내의 밀폐된 오목부(31)에 도입하여 체류시킨다(도 1b의 상태).
또한 초임계 유체조정장치(13)와 고압용기(11)를 연결하는 배관(16b)은, 온도 조정장치(14b)(예를 들면, 온수 순환형의 온도 조정장치)에 의하여 소정의 온도로 온도 조정되어 있기 때문에, 배관의 조정온도에 따라 이 배관(16b)를 통과하는 초임계이산화탄소의 온도도 조정할 수 있다. 그러므로, 온도 조정장치(14b)에 의하여 초임계 이산화탄소가 도입된 고압용기(11)의 오목부(31) 내의 온도 조정도 가능해진다. 또한 초임계 유체는 온도 조정됨으로써 고압용기(11) 내에서의 온도나 압력이 변화되나, 본 실시예에 있어서의 상기 초임계 유체의 온도나 압력조건은, 고압용기(11) 도입 전의 상태를 나타낸 것이다.
고압용기(11)의 오목부(31) 내부로 도입된 초임계 이산화탄소(5)가 폴리머 기판(1)의 표면에 접촉하면 폴리머 기판(1)의 표면에 부분적으로 부가된 색소(2)가 초임계 이산화탄소에 용해되어 초임계 이산화탄소와 함께 폴리머 기판(1)의 내부로 침투한다.
이어서, 초임계 유체 조정장치(13)내의 개방밸브(24)을 개방하여 고압용기 (11) 내의 오목부(31)를 대기 개방한 후, 고압용기(11)로부터 폴리머 기판(1)을 인출하였다(도 1c의 상태).
상기한 프로세스에 의하여 도 2에 나타내는 바와 같은 색소(2)의 문자 패턴이, 폴리머 기판(1) 내부로 침투한 상태의 폴리머 기판(1)(폴리머부재)을 얻었다. 즉, 색소(2)로 부분적으로 표면개질이 행하여진 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어지는 폴리머 기판(1)을 얻을 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 미리 스크린인쇄법 등의 인쇄방법으로, 폴리머 표면의 소정부분에 색소 등의 침투물질을 부가할 수 있기 때문에, 미세한 요철 패턴을 형성한 금형을 사용하지 않고 폴리머 기재 표면을 부분적으로 표면개질할 수 있다. 그러므로 폴리머 기재 표면에 형성하는 패턴에 따라 일일이 금형을 제작할 필요도 없고, 저비용으로, 또한 프로세스를 간략화할 수 있다.
[부착성의 평가]
상기한 프로세스에서 얻어진 폴리머 기판(1)의 표면에 형성된 색소(2)의 부착성을 평가하였다. 구체적으로는 색소재료(염료)의 양용매인 이소프로필알콜에 폴리머 기판(1)을 침지하여 평가하였다. 또한 비교를 위해 염료색소를 폴리머 기판(1)에 스크린인쇄한 후, 상기한 표면개질처리(초임계 유체와 접촉시켜 색소재료 를 폴리머 기판에 침투시키는 처리)를 행하지 않은 폴리머 기판(이하, 비교예 1의 폴리머 기판이라 함)을 제작하여 색소의 부착성의 평가를 행하였다. 그 결과, 비교예 1의 폴리머 기판을 이소프로필알콜에 침지하면 염료가 용출되어 인자가 사라졌다. 그러나 이 예에서 제작한 폴리머 기판(1)에서는 인쇄부(문자 패턴부)의 색의 소실을 볼 수 없었다.
[단면구조]
실시예 1에서 제작한 폴리머 기판(소정의 표면영역을 부분적으로 표면개질한 폴리머 기판)과, 비교예 1에서 제작한 폴리머 기판에 있어서, 침투물질(색소)의 폴리머 기판 표면에의 침투의 모양을 분석하였다. 구체적으로는 실시예 1 및 비교예 1의 폴리머 기판의 색소를 부가한 부분의 기판의 두께 방향에서의 색소의 농도분포에 대하여 조사하였다. 측정방법으로서는 폴리머 기판을 표면으로부터 스퍼터링으로 파내려 가, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)를 사용하여 색소의 상대적인 함유량[소정 깊이의 색소 함유량에 대한 각 측정깊이에 있어서의 색소 함유량(단, 임의 스케일로 나타낸다)]의 변화를 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서는 가로축에 폴리머 기판의 두께 방향의 깊이 위치를 취하고, 세로축에는 색소의 함유량의 상대값을 나타내었다. 또한 도 4에 있어서 ○표가 실시예 1의 측정결과이고, ●표가 비교예 1의 측정결과이다. 또 가로축의 O의 위치는 기판의 최표면 으로, 인쇄층(색소)과의 경계면이다. 즉, 도 4의 특성에 있어서는 도면상의 우측을 향하여 기판의 깊이 위치가 깊어지는 방향이 된다. 도 4로부터 분명한 바와 같이 실시예 1에서 제작한 폴리머 기판에서는 기판의 최표면 부근 으로부터 약 400 nm의 기판깊이까지 색소가 침투하고 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예 1에서 제작한 폴리머 기판에서는 도 4로부터 분명한 바와 같이 기판 내부에의 색소의 침투는 거의 보이지 않았다.
상기 결과로부터 분명한 바와 같이 이 예에서 제작한 폴리머 기판은, 표면개질처리를 행하지 않은 폴리머 기판에 비하여 색소재료가 폴리머 기판의 표면으로부터 내부에 고농도로 침투하고 있고, 색소가 침투한 폴리머 기판의 영역에서는 색소가 박리되기 어려운 상태로 개질되어 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는 마이크로 TAS라 불리우는 생화학분석 등에 사용되는 플레이트에 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성을 도 5a 및 도 5b에 나타내었다.
이 예의 마이크로 TAS(40)에서는 폴리머 기판(41) 위에, 도 5a에 나타내는 바와 같은 침투물질(43)의 패턴(42)을 형성하였다. 폴리머 기판(41)으로서는 유리전이온도(Tg)가 약 100℃인 폴리메틸메타크릴레이트 수지제(아사히 가세이 고교(주)제, 상품명 : 델펫 560F)의 폴리머 기판을 사용하였다. 패턴(42)을 형성하는 침투물질(43)로서는 평균 분자량이 약 1000인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용하였다. 즉, 이 예에서는 폴리머 기판(41)의 표면에 PEG(43)를 소정 패턴으로 부가하여 초임계 유체를 접촉시킴으로써, PEG(43)가 부가된 표면영역을 친수화하는 표면개질처리를 행하였다.
PEG(43)의 패턴(42)은, 도 5a에 나타내는 바와 같이 액체형상의 샘플이 주입 되는 원형부(42a)와, 원형부(42a)로부터 폴리머 기판(41)의 길이방향을 따라 연장하는 유로(42b)와, 유로(42b)의 도중에서 분리된 3개의 분류로(42c)와, 3개의 분류로(42c)의 각각의 선단에 형성된 시약이 주입되는 3개의 작은 원형부로 구성하였다. 또한 이 예에서는 원형부(42a)의 직경을 5 mm, 작은 원형부(42d)의 직경을 2 mm, 유로(42b) 및 작은 유로(42c)의 폭을 300 ㎛로 하였다. 이 예에서는 폴리머 기판(1)의 표면은 평탄면이다. PEG(43)의 패턴(42)은 스크린인쇄에 의해 폴리머 기판(41) 위에 인쇄하여 부가하였다. 이때, 60℃로 가열하여 연화시킨 PEG(43)를 폴리머 기판(41)의 표면에 스크린인쇄로 부가하였다.
다음에 스크린인쇄로 PEG(43)의 패턴(42)이 형성된 폴리머 기판(41)을 실시예 1에서 사용한 고압용기(11)의 오목부(31)에 설치하여 고압용기(11) 내부를 밀폐하였다. 이어서 실시예 1과 동일하게 하여 폴리머 기판(41)의 표면에 초임계 이산화탄소에 접촉시켜 PEG(43)를 폴리머 기판(41) 내부에 침투시켰다. 또한 이때 고압용기(11) 내부에는, 압력 P = 15 MPa, 온도 50℃의 초임계 이산화탄소를 도입하여 체류시키고, 초임계 이산화탄소의 압력(P)이 안정된 후, 그 상태를 30분간 유지하였다. 이것에 의하여 폴리머 기판(41)의 표면에 도포된 PEG(43)가 초임계 이산화탄소에 용해되어, 초임계 이산화탄소와 함께 폴리머 기판(41) 내부로 침투한다. 단, 이때 PEG(43)가 부가되어 있지 않은 부분에도 초임계 이산화탄소가 접촉하나, 이 부분에는 PEG(43)가 부가되어 있지 않기 때문에, 이 부분의 폴리머 기판(41)의 표면은 개질되지 않는다.
이어서, 실시예 1과 동일하게 하여 고압용기(11) 내부를 대기 개방하여 고압 용기(11)로부터 폴리머 기판(41)을 인출하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기판(41) 표면의 패턴(42)부에만 PEG(43)가 침투한, 즉 PEG(43)가 부가된 부분만이 표면개질된 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어지는 마이크로 TAS(40)(폴리머부재)를 얻을 수 있었다. 이 예에서 제작된 마이크로 TAS(40)에서는 PEG(43)가 침투한 폴리머 기판(41)의 표면부[패턴(42)부]만이 친수화되어 있다.
다음에 상기한 바와 같이 하여 제작된 이 예의 마이크로 TAS(40)의 표면에서의 젖음성을 평가하였다. 또한 이 평가에서는 비교를 위해 표면개질처리(초임계 유체에 접촉시켜 폴리머 기판에 PEG를 침투시키는 처리)를 행하지 않은 마이크로 TAS(이하, 비교예 2의 마이크로 TAS라 한다)도 제작하여 젖음성을 평가하였다. 그 결과, 비교예 2의 마이크로 TAS에서는 PEG가 부가된 표면부분의 물의 접촉각이 약 55°이었던 것에 대하여, 이 예의 마이크로 TAS(40)(표면개질처리를 행한 마이크로 TAS)에서는 PEG가 부가된 표면의 물의 접촉각은 약 10°이었다. 즉, 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(40)와 같이 표면개질처리를 행함으로써(초임계 이산화탄소를 접촉시킨다), PEG가 부가된 부분의 젖음성이 대폭으로 개선되는(친수성이 향상한다) 것을 알 수 있었다. 또 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(40) 위에 형성된 원형부(42a) 부근에 물방울을 적하한 바, 그 물은 유로(42b) 및 분류로(42c)를 따라 전해져 작은 원형부(42d)에 도달하는 모양을 확인할 수 있었다.
또, 이 예의 마이크로 TAS(40)를 24시간 물에 침지한 후에 다시 젖음성을 확인한 바, 물의 접촉각은 거의 변화하지 않았다. 또한 이 예의 마이크로 TAS(40)를 10개월 동안 대기 중에 방치한 후에 PEG가 부가된 영역의 젖음성을 확인한 바, 물 의 접촉각은 13°로서 양호한 젖음성이 유지되는 것을 알 수 있었다. 이것은 PEG가 폴리머 내부에 고농도로 침투되어 있기 때문에, 젖음성이 안정되게 유지되고 있기 때문이라고 생각된다.
(실시예 3)
실시예 3에서는 실시예 2와 마찬가지로 마이크로 TAS에 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 단, 이 예에서는 실시예 2보다 더욱 미세한 침투물질의 패턴을 폴리머 기판 위에 형성하는 경우에 적합한 표면개질방법을 설명한다.
이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성도를 도 6a 및 도 6b에 나타내었다. 이 예의 마이크로 TAS(50)에서는 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이 폴리머 기판(51)의 표면에, 실시예 2에서 제작한 마이크로 TAS의 폴리머 기판 표면에 형성된 PEG의 패턴과 동일한 홈 패턴(52)을 형성하고, 그 홈 패턴 내에 PEG(53)를 부가하였다. 이 예의 마이크로 TAS(50)에서는 홈 패턴(52)의 치수를 다음과 같이 하였다. 원형부(52a)의 직경을 5 mm, 유로(52b) 및 분류로(52c)의 폭을 모두 100 ㎛, 작은 원지름부(52d)의 직경을 2 mm, 그리고, 원형부(52a), 작은 원 지름부(52d) 및 홈 패턴(52)의 깊이는 모두 100 ㎛로 하였다. 또 이 예에서는 폴리머 기판(51)으로서 PMMA (폴리메틸메타크릴레이트) 수지를 사용하여 홈 패턴(52) 내부에 부가하는 침투물질로서 PEG(폴리에틸렌글리콜)(53)를 사용하였다. 이 예의 마이크로 TAS(50)는 다음과 같이 하여 제작하였다.
먼저, 폴리머 기판(51)에 형성하는 홈 패턴(52)이란, 반대의 요철 패턴이 형성된 금형을 준비하고, 그 금형을 사용하여 사출성형에 의하여 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같은 홈 패턴(52)이 표면에 형성된 폴리머 기판(51)을 제작하였다. 또한 이 예에서는 금형 위의 요철 패턴을 정밀기계가공에 의하여 형성하였으나, 리소그래피법을 응용하여 금형 위에 요철 패턴을 형성하여 성형하여도 좋다.
다음에 도 5a에 나타내는 바와 같이 상기한 방법으로 형성된 폴리머 기판(51)의 홈 패턴(52)을 따라 PEG(53)를 잉크젯법에 의해 부가하였다. 이때, 60℃로 가열되어 연화된 상태의 PEG(53)를 잉크젯 헤드로부터 토출하여 폴리머 기판(51) 표면에 형성된 홈 패턴(52) 내부에 부가하였다. 또한 이 공정에서 PEG(53)가 홈 패턴(52)으로부터 밀려 나온 경우에는 그 불필요한 PEG(53)를 물이나 알콜 등을 사용하여 닦어 내어 제거할 수 있다.
PEG(53)를 폴리머 기판(51)의 홈 패턴(52) 내에 부가한 후는 실시예 2와 동일하게 하여 초임계 이산화탄소를 폴리머 기판(52)의 표면에 접촉시켜 PEG(53)를 폴리머 기판(51)의 홈 패턴부(52)에 침투시켜 표면개질을 행하였다(친수화하였다). 이와 같이 하여 이 예의 마이크로 TAS(50)를 얻었다. 상기한 바와 같은 방법으로 마이크로 TAS를 제작하면 100 ㎛ 이하의 패턴으로 침투물질을 폴리머 기판 위에 부가할 수있어, 보다 미세한 패턴부분만을 표면개질한 마이크로 TAS(폴리머부재)를 제작할 수 있다.
또, 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(50)에 대하여 실시예 2와 동일하게 하여 젖음성을 평가하였다. 그 결과, 실시예 2와 동일한 결과가 얻어졌다. 즉 PEG를 침투시킨 패턴부에서만 젖음성이 향상하여 친수화되고, 또한 그것이 안정되게 유지되는 것이 확인되었다.
(실시예 4)
실시예 4에서는 표면이 입체형상인 폴리머 기재에 대하여 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 구체적으로는 이 예에서는 렌즈와, 렌즈에 의한 결상을 전기신호로서 검출하는 이미지센서를 일체로 가지는 원칩형의 렌즈 모듈의 기재에 회로 배선을 행할 때에 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다.
이 예에서 제작한 렌즈 모듈의 개략 구성을 도 7a 및 도 7b에 나타내었다. 이 예에서 제작한 렌즈 모듈(60)은 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(61)와, 렌즈(62)와, 이미지센서(63)로 구성된다. 폴리머 기재(61)의 한쪽 면(61a)(도 7a에 있어서 상면)은 대략 평탄면이고, 다른쪽 면(61b)(도 7a에 있어서 중앙 하면)은 오목형상의 입체면으로 되어 있다. 렌즈(62)는 도 7a에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(61)의 평탄면(61a)의 중앙부분에 폴리머 기재(61)와 일체적으로 탑재되어 있고, 이미지센서(63)는 오목형상의 입체면(61b)의 바닥부(61e) 위에 설치된다. 그리고 이 예의 렌즈 모듈(60)에서는 도 7b에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b)의 상부(61d)와 바닥부(61e)를 연결하는 복수의 입체배선(64)이 형성되어 있다. 이 입체배선(64)은 이미지센서를 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위에 탑재하기 위하여 필요한 배선이다.
폴리머 기재(61)로서는 유리전이온도(Tg)가 약 145℃인 아몰퍼스 폴리올레핀으로 이루어지는 폴리머 기판을 사용하였다.
입체 배선(64)은 Cu막으로 형성하였다. 입체 배선(64)의 제작방법은 다음과 같다. 먼저, 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴에 대한 영역에 도금 베이스를 형성한다. 구체적으로는 비스(아세틸아세트나트)팔라듐 금속착체(침투물질)의 헥산용액을, 잉크젯인쇄법에 의하여 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴부에 부가한다. 이어서 실시예 2와 동일하게 하여 폴리머 기재(61)에 초임계 이산화탄소를 접촉시켜 오목형상의 입체면(61b)의 배선 패턴부에 부가한 금속착체를 기재(61) 내부에 침투시켜 안정화시킨다. 또한 초임계 이산화탄소에 용해되고, 환원하여 도금핵이 될 수 있는 금속착체로서는 백금디메틸(시클로옥타디엔), 비스(시클로펜타디에닐)니켈, 비스(아세틸아세트네이트)팔라듐 등을 사용할 수도 있다.
그후, 환원제(수소화 붕소 나트륨)에 폴리머 기재(61)를 침지하고, 금속착체를 환원하여 금속 미립자로 하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴에 대응하는 영역에 도금 베이스를 형성하였다.
다음에 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b)측에 무전해 도금에 의하여 Cu를 도금하였다. 이 때에 금속착체가 침투하여 표면개질된 부분(도금 베이스의 부분)에만 Cu 막이 성장한다. 이 예에서는 막두께 10 ㎛의 Cu 막을 형성하였다.
이와 같이 하여 도 7에 나타내는 바와 같은 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)에 Cu막으로 이루어지는 입체 배선(64)을 형성하였다. 상기한 바와 같이 본 발명의 표면개질방법을 적용하는 폴리머 기판이 본 실시예와 같이 입체구조를 가지는 경우, 잉크젯법에 의한 패턴인쇄를 행함으로써 상기 입체부(요철부)에 침투물질을 부가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 표면개질방법을 사용함으로써 종래 불가능하였던 입체부에의 배선 등을 가능하게 할 수 있었다.
다음에 이 예에서 제작된 렌즈 모듈(60)의 입체 배선(64)의 밀착성을 평가하였다. 구체적으로는 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)에 형성된 입체 배선(64)에 대하여 점착 테이프에 의한 박리시험을 행하였다. 또한 비교를 위해 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)을 표면개질처리(초임계 이산화탄소를 접촉시켜 금속착체를 침투시키는 처리)하지 않은 렌즈 모듈(이하, 비교예 3의 렌즈 모듈이라 한다)을 제작하여 밀착성을 조사하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8로부터 분명한 바와 같이 비교예 3의 렌즈 모듈에서는 입체 배선은, 박리시험에 있어서 간단하게 박리하였다. 그것에 대하여 이 예의 렌즈 모듈(60)에서는 입체 배선(64)은 박리하기 어렵게 되어 있어 밀착성이 대폭으로 개선되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 표면개질처리 후의 렌즈 모듈을 10개월간 대기 중에 방치한 후에 입체 배선(64)의 밀착성을 확인한 바, 박리하기 어렵고, 양호한 밀착성이 유지되는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
실시예 5에서는 실시예 2와 마찬가지로, 마이크로 TAS(μ-TAS)라 불리우는 생화학분석 등에 사용되는 플레이트에 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 단, 실시예 2와는 다른 표면개질방법을 설명한다. 이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 개략 구성을 도 9a 및 도 9b에 나타내었다.
이 예의 마이크로 TAS(40')에서는 폴리머 기판(41) 위에 도 9a에 나타내는 바와 같은 침투물질(43)의 패턴(42)을 형성하였다. 또한 이 예에서는 폴리머 기판(41) (폴리머 기재)으로서 실시예 2에서 사용한 폴리머 기판과 동일한 기판을 사용하고, 침투물질(43)의 패턴(42)의 형상 및 치수도 실시예 2와 동일하게 하였다. 또 침투물질(43)로서는 실시예 2와 동일하게 PEG를 사용하였다. 또한 이 예에서는 뒤에서 설명하는 바와 같이 폴리머 기판(1) 표면의 소정영역에 PEG(43)를 침투시켜, 상기 소정영역을 친수화하는 표면개질을 한다. 따라서 이 예의 마이크로 TAS(40')에서는 실시예 2(도 5b)와 달리, 도 9b에 나타내는 바와 같이 초임계 유체와 함께 부가한 PEG(43)가 대부분 폴리머 기판(41) 내에 침투한 상태가 된다. PEG(43)의 패턴(42)은 이하와 같이 하여 PEG(43)의 패턴(42)을 폴리머 기판(41) 위에 형성하였다.
이 예의 마이크로 TAS의 제작방법을 도 10a∼도 10e를 사용하여 설명한다. 또한 이 예의 표면개질방법에 사용하는 고압장치로서는 실시예 1과 동일한 고압장치(도 3)를 사용하였다.
먼저, 도 10a에 나타내는 바와 같이 폴리머 기판(41) 위에 PEG(43)의 패턴부(42)를 개구부로 하는 마스크층(44)을 형성하였다. 이어서 폴리머 기판(41)에 침투시키는 PEG(43)의 층(45)을, 마스크층(44) 위에 형성하였다. 구체적으로는 60℃로 가열한 PEG(43)(평균 분자량 1000)를 도 10b에 나타내는 바와 같이 마스크층(44) 위 및 마스크층(44)의 개구부(42) 위에 도포하였다. 또한 이 예에서는 도 10b에 나타내는 바와 같이 마스크층(44) 상부 전면에 걸쳐 PEG의 층(45)을 도포한 예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이 예의 표면개질방법에 서는 마스크층(44)의 개구부(42)에는 반드시 PEG(43)를 도포할 필요가 있으나, 그것 이외의 마스크층(44)위의 영역에는 PEG(43)를 도포하지 않아도 좋다.
다음에, PEG(43)의 층(45)을 형성한 폴리머 기판(41)을, 실시예 4에서 사용한 고압용기(11)의 오목부(31)에 설치하고, 고압용기(11) 내부를 밀폐하였다. 이어서 압력 P1 = 15 MPa, 온도 50℃의 초임계 이산화탄소를 고압용기(11) 내부에 도입하여 체류시켰다(도 10b의 상태). 그리고 초임계 이산화탄소의 압력이 안정된 후, 그 상태를 30분간 유지하였다. 이때, 폴리머 기판(41)의 표면에 초임계 이산화탄소에 접촉시킴으로써 마스크층(44)의 개구부(42)에 형성된 PEG의 층(45)의 일부가 초임계 이산화탄소와 함께 마스크층(44)의 개구부에 노출되어 있는 폴리머 기판(41) 표면으로부터 그 내부로 침투한다(도 9c의 상태). 즉, 이 예에서는 미리 폴리머 기판 위에 PEG를 도포하여 두고, 그 위로부터 초임계 이산화탄소를 접촉시킴으로써 PEG를 폴리머 기판 내부에 침투시킨다.
또, 초임계 이산화탄소를 폴리머 기판에 접촉시켰을 때, 마스크층의 개구부 이외의 영역에도 초임계 이산화탄소가 접촉하나, 이 영역에는 마스크층이 형성되어 있기 때문에, 이 영역에서 PEG가 폴리머 기판(41) 내로 침투하는 일은 없다[이 영역의 폴리머 기판(41)의 표면은 개질되지 않는다].
다음에 PEG(43)를 폴리머 기판(41)의 소정영역에 침투시킨 후, 고압용기(11) 내부를 대기 개방하여 고압용기(11)로부터 폴리머 기판(41)을 인출하였다(도 10c의 상태). 이어서 물, 또는 에틸알콜 등의 알콜을 이용하여 세정함으로써, 폴리머 기판(41) 내로 침투하고 있지 않은 PEG(43)를 제거하였다(도 10d의 상태). 이어서 마스크층(44)을 전용의 박리액으로 제거하였다(도 10e의 상태). 이와 같이 하여 폴리머 기판(41) 표면의 패턴(42)부에만 PEG(43)가 침투한, 즉 PEG(43)가 부가된 부분만이 표면개질된 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어지는 마이크로 TAS(40')(폴리머부재)를 얻을 수 있었다. 이 예에서 제작된 마이크로 TAS(40')에서는 PEG(43)가 침투한 폴리머 기판(41)의 표면부[패턴(42)부]만이 친수화되어 있다.
다음에 상기한 바와 같이 하여 제작된 이 예의 마이크로 TAS(40')의 표면에서의 젖음성을 평가하였다. 또한 비교를 위해 PEG의 패턴을 폴리머 기판에 잉크젯 인쇄하였을 뿐의 (초임계 유체를 사용하여 PEG를 폴리머 기판 내에 침투시키는 처리를 행하지 않았다) 마이크로 TAS(이하, 비교예 4의 마이크로 TAS라 한다)를 제작하여, 마찬가지로 젖음성의 평가를 행하였다. 그 결과, 비교예 4의 마이크로 TAS에서는 PEG가 부가된 표면부분의 물의 접촉각이 약 55°이었던 것에 대하여, 이 예의 마이크로 TAS(40')(표면개질처리를 행한 마이크로 TAS)에서는 PEG가 부가된 표면의 물의 접촉각은 약 10°이었다. 즉, 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(40')와 같이 초임계 이산화탄소를 접촉시키는 표면개질처리를 행함으로써, PEG가 부가된 부분의 젖음성이 대폭으로 개선되는(친수성이 향상한다) 것을 알 수 있었다. 또 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(40') 위에 형성된 원형부(42a) 부근에 물방울을 적하한 바, 그 물은 유로(42b) 및 분류로(42c)를 따라 전해져, 작은 원형부(42d)에 도달하는 모양을 확인할 수 있었다.
또, 이 예의 마이크로 TAS(40')를 24시간 물에 침지한 후에 다시 젖음성을 확인한 바, 물의 접촉각은 거의 변화하지 않았다. 또한 이 예의 마이크로 TAS(40')를 10개월간 대기 중에 방치한 후에, PEG가 부가된 영역의 젖음성을 확인한 바, 물의 접촉각은 13°로서 양호한 젖음성이 유지되는 것을 알 수 있었다. 이것은 PEG가 폴리머 기판 내부에 고농도에 침투하여 있기 때문에, 젖음성이 안정되게 유지되어 있기 때문이라고 생각된다.
(실시예 6)
실시예 6에서는 실시예 1과 마찬가지로 도 2에 나타내는 바와 같이 폴리머 기재(1)의 표면에 색소(2)(침투물질)를 문자 패턴(「A」및「B」)으로 부가하여, 그 부분에만 색소(2)를 폴리머 기재(1) 내에 침투시켜 표면개질을 행하는 방법에 대하여 설명한다. 단, 실시예 1 및 4는 다른 표면개질방법을 설명한다. 또한 이 예의 표면개질방법에 사용하는 고압장치로서는, 실시예 1과 동일한 고압장치(도 3)를 사용하였다.
[폴리머 기재의 표면개질방법]
이 예의 폴리머 기재의 표면개질방법에 대하여 도 11a∼도 11e를 사용하여 설명한다. 먼저, 표면이 평탄한 폴리머 기재(1)를 준비하였다. 폴리머 기재(1)에는 유리전이온도(Tg)가 약 130℃인 폴리카보네이트 수지를 사용하였다. 이어서 그 폴리머 기재(1)의 표면에 스크린인쇄법에 의해 색소(2)를 소정 패턴(문자 패턴 : 알파벳「A」및「B)으로 부가하였다. 또한 폴리머 기재(1)에 부가하는 색소(2)로서는 실시예 1과 마찬가지로 염료 Blue35의 알콜용액[상기 화학식 (1)]을 사용하였다. 또한 이때 색소용액의 도포 두께가 약 15 ㎛가 되도록 부가하였다. 이어서 색소(2)를 도포한 폴리머 기재(1)를 70℃에서 1시간 건조시키고, 그 후 실온에서 1시간 냉각하였다. 상기한 바와 같이 하여 도 2에 나타낸 바와 같은 표면에 색소(2)를 소정의 문자 패턴으로 부가한 폴리머 기재(1)를 얻었다. 이 시점의 폴리머 기재(1)의 개략 단면도를 나타낸 것이 도 11a이고, 이 시점에서는 폴리머 기재(1) 위에 색소(2)가 도포되었을 뿐의 상태이며, 색소(2)는 폴리머 기재(1) 내로는 침투하고 있지 않다.
다음에 문자 패턴으로 형성된 색소(2)를 피복하도록 코팅층(4)을 폴리머 기재(1) 위에 형성하였다(도 11b의 상태). 구체적으로는 다음과 같이 하여 코팅층(4)을 형성하였다. 또한 이 예에서는 코팅층(4)의 형성재료로서는 폴리비닐알콜을 사용하였다. 먼저 폴리머 기재(1)의 색소(2)가 부가된 측의 표면 전면에 스핀코트법에 의하여 폴리비닐알콜을 도포하였다. 이때 그 도포 두께를 약 100 ㎛로 하였다. 이어서 폴리비닐알콜이 도포된 폴리머 기재(1)를 70℃에서 1시간 건조시키고, 그후 실온에서 1시간 냉각하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기재(1) 위에 코팅층(4)을 형성하였다. 또한 이 시점에서도 폴리머 기재(1) 위에 부가된 색소(2)가 코팅층(4)에 피복되었을 뿐의 상태이기 때문에 색소(2)는 폴리머 기재(1) 내에는 침투하고 있지 않다.
이어서 폴리머 기재(1)를 고압용기(11)의 오목부(31)의 바닥부에 설치한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 초임계 이산화탄소(5)를 폴리머 기재(1)에 접촉시켰다(도 11c의 상태). 이때 고압용기(11)의 오목부(31) 내부에 도입된 초임계 이산화탄소(5)가 폴리머 기재(1)의 코팅층(4)측에서 접촉하면 먼저 초임계 이산화탄소(5) 는 코팅층(4)에 침투한다. 이어서 코팅층(4)에 피복된 색소(2)에 초임계 이산화탄소(5)가 도달하여 색소(2)가 초임계 이산화탄소(5)에 용해된다. 그리고 초임계 이산화탄소(5)에 용해된 색소(2)가, 초임계 이산화탄소(5)와 함께 폴리머 기재(1)의 내부로 침투한다. 이때 색소(2)는 초임계 이산화탄소(5)에 용해되어 유체상태로 있으나, 색소(2)가 코팅층(4)에 피복되어 있기 때문에 색소(2)가 폴리머 기재(1)의 표면으로부터 외부로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 코팅층(4)을 형성하지 않은 경우에 비하여 색소(2)를 효율좋고 또한 고농도로 폴리머 기재(1)에 침투시킬 수 있다. 또 본 실시예와 같이 폴리머 기재(1) 위에 소정 패턴으로 부가한 색소(2)를 피복하도록 코팅층(4)을 형성한 경우에는 색소(2)의 폴리머 기재(1)의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있기 때문에 색소(2)가 패턴에 스며드는 것이 억제된다. 그러므로 코팅층(4)을 형성하지 않은 경우에 비하여 보다 미세한 패턴을 고정세하게 형성하는 것이 가능해진다.
이어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 폴리머 기재(1)를 인출하였다(도 11d의 상태). 이어서 폴리머 기재(1)를 물로 세정하여 코팅층(4)을 제거하고, 다시 폴리머 기재(1)를 이소프로필알콜로 세정하여 폴리머 기재(1) 표면에 잔류한 색소(2)를 제거하였다(도 11e의 상태).
상기한 프로세스에 의하여 도 1에 나타내는 바와 같은 색소(2)의 문자 패턴이, 폴리머 기재(1) 내부에 침투한 상태의 폴리머 기재(1)(폴리머부재)를 얻었다. 즉, 색소(2)로 부분적으로 표면개질이 행하여진 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 폴리머 기재(1)를 얻을 수 있었다.
(비교예 5)
비교예 5에서는 색소(2)를 폴리머 기재(1)에 스크린인쇄로 부가한 후, 코팅층을 형성하지 않고, 또 상기한 표면개질처리[초임계 유체와 접촉시켜 색소(2)를 폴리머 기재(1)에 침투시키는 처리]도 행하지 않고 폴리머 기재(이하, 비교예 5의 폴리머 기재라 한다)를 제작하였다. 또한 폴리머 기재(1) 및 색소(2)에는 실시예 6과 동일한 재료를 사용하였다.
[부착성의 평가]
상기 실시예 6 및 비교예 5에서 얻어진 폴리머 기재(1)의 표면에 형성된 색소(2)의 부착성을 평가하였다. 구체적으로는 색소재료(염료)의 양용매인 이소프로필알콜에 폴리머 기재(1)를 침지하여 평가하였다. 그 결과, 비교예 5의 폴리머 기재를 이소프로필알콜에 침지하면 염료가 용출되어 인자가 사라졌다. 그러나, 실시예 6에서 제작한 폴리머 기재(1)에서는 인쇄부(문자 패턴부)의 색의 소실이 보이지 않았다. 이것은 비교예 5의 폴리머 기재에서는 색소가 기재 내부에 침투하고 있지 않아 용출되기 쉬운 상태인 데 대하여, 실시예 6에서는 상기한 표면개질처리[초임계 유체와 접촉시켜 색소(2)를 폴리머 기재(1)에 침투시키는 처리]를 행함으로써 색소(2)가 폴리머 기재(1) 내부에 고농도로 침투하고 있어 색소가 용출되기 어려운 상태로 되어 있기 때문이라고 생각된다.
[단면구조]
실시예 6 및 비교예 5에서 제작한 폴리머 기재에 있어서, 실시예 1과 동일하게 하여 침투물질(색소)의 폴리머 기재 표면에의 침투의 모양을 분석하였다. 그 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12에서는 가로축에 폴리머 기재의 두께 방향의 깊이 위치를 취하고, 세로축에는 색소의 함유량의 상대값을 임의의 스케일로 나타내었다. 또한 도 12에는 비교를 위해 실시예 1에서 제작한 폴리머 기재의 분석결과도 나타내었다. 도 12에 있어서의 □표가 실시예 6의 측정결과이고, ■표가 비교예 5의 측정결과이며, 그리고 ○표가 실시예 1의 측정결과이다. 또 가로축의 O의 위치는 폴리머 기재의 최표면이다. 즉, 도 12도의 특성에 있어서는 도면상의 우측을 향하여 기재의 깊이위치가 깊어지는 방향이 된다. 도 12로부터 분명한 바와 같이 실시예 6에서 제작한 폴리머 기재에서는 폴리머 기재의 최표면 부근으로부터 약 500 nm의 깊이까지 색소가 침투하고 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예 5에서 제작한 폴리머 기재에서는 도 12로부터 분명한 바와 같이, 폴리머 기재 내부로의 색소의 침투는 거의 보이지 않았다. 또 실시예 1에서 제작한 폴리머 기재에서는 폴리머 기재의 최표면 부근으로부터 약 400 nm의 깊이까지 색소가 침투하고 있었으나, 그 색소의 침투량은 실시예 1의 경우의 약 60% 정도이었다. 즉, 도 12의 실시예 6과 실시예 1과의 색소의 침투량의 비교로부터, 실시예 6과 같이 색소를 코팅층으로 피복함으로써, 색소가 폴리머 기재에 의해 깊게 침투하고, 또한 고농도로 침투하는 것을 알 수 있었다. 이것은 색소를 코팅층에 의하여 피복함으로써 초임계 유체의 접촉시에 색소의 외부로의 확산이 억제되어 색소가 효율좋게 폴리머 기재 내부로 침투하였기 때문이다.
[패턴의 스며듦 평가]
또한, 실시예 6과 실시예 1 및 비교예 5에서 제작된 폴리머 기재의 표면에 형성된 색소 패턴(문자 패턴)의 스며듦의 정도를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 실시예 6의 폴리머 기재(1)에서는 스며듦이 보이지 않았으나, 실시예 1의 폴리머 기재에서는 스며듦이 관측되었다. 이 결과로부터 실시예 6과 같이 색소를 코팅층으로 피복함으로써, 초임계 유체의 접촉시에 색소의 폴리머 기재(1)면내 방향으로의 확산이 억제되어 색소의 패턴의 스며듦을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 실시예 6과 같이 색소를 코팅층으로 피복함으로써, 폴리머 기재 위로 스며듦이 적은 고정세한 색소의 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 비교예 5에서는 초임계 유체를 사용하여 표면개질처리하고 있지 않기 때문에 색소는 스크린인쇄에 의해 부가된 상태 그대로이고, 당연하나 스며듦은 관측되지 않았다.
(실시예 7)
실시예 7에서는 실시예 2와 마찬가지로 마이크로 TAS라 불리우는 생화학분석 등에 사용되는 플레이트에 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 단, 이 예에서는 실시예 2와는 다른 방법으로 표면개질을 행하였다.
이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 구조는 실시예 2와 동일하게 하였다(도 5a 및 도 5b). 즉, 폴리머 기재(41)로서는 유리전이온도(Tg)가 약 100℃인 폴리메틸메타크릴레이트 수지제(아사히 가세이 고교(주)제, 상품명 : 델펫 560F)의 폴리머 기재를 사용하여 패턴(42)을 형성하는 침투물질(43)로서는 평균 분자량이 약 1000인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용하였다. 또 PEG(43)의 패턴(42)은 실시예 2와 동일하게 하였다. 또 이 예의 표면개질방법에 사용하는 고압장치로서는 실시예 1과 동일한 고압장치(도 3)를 사용하였다.
이 예에서는 먼저 스크린인쇄에 의해 PEG(43)를 스크린인쇄에 의해 폴리머 기재(41) 위에 소정 패턴[패턴(42)]으로 부가하였다. 이때 60℃로 가열하여 연화시킨 PEG(43)를 폴리머 기재(41)의 표면에 스크린인쇄로 부가하였다. 상기한 바와 같이 하여 폴리머 기재(41)의 표면에 PEG(43)의 소정 패턴(42)을 형성하였다.
이어서 패턴(42)이 인쇄된 PEG(43)를 피복하도록 폴리머 기재(41) 위에 폴리비닐알콜을 스크린인쇄법에 의해 도포하여 건조시켜, PEG(43) 위에 코팅층을 형성하였다. 또한 이 시점에서는 폴리머 기재(41) 위에 PEG(43)의 소정 패턴(42)이 형성되고, 그 PEG(43)를 코팅층으로 피복하였을 뿐의 상태(예를 들면, 도 11b에 나타내는 바와 같은 상태)이기 때문에, PEG(43)는 폴리머 기재(41) 내에 침투하고 있지 않다.
다음에 스크린인쇄로 PEG(43)의 패턴(42)이 형성되고, 그 위에 코팅층이 형성된 폴리머 기재(41)를 실시예 1에서 사용한 고압용기(11)의 오목부(31)에 설치한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 초임계 이산화탄소(5)를 폴리머 기재(1)에 접촉시켰다. 또한 이때 고압용기(11) 내부에는 압력 P = 15 MPa, 온도 50℃의 초임계 이산화탄소를 도입하여 체류시키고, 초임계 이산화탄소의 압력(P)이 안정된 후, 그 상태를 30분간유지하였다. 이 공정에 의하여 PEG(43)를 초임계 이산화탄소와 함께 폴리머 기재(41)의 내부에 침투시켰다. 이때 PEG(43)는 초임계 이산화탄소에 용해되어 유체상태로 있으나, PEG(43)가 코팅층에 피복되어 있기 때문에 PEG(43)가 폴리머 기재(41)의 표면으로부터 외부로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 코팅층을 형성하지 않은 경우에 비하여 PEG(43)를 효율좋고 또한 고농도로 폴리머 기재(41)에 침투시킬 수 있다. 또 본 실시예와 같이 폴리머 기재(41) 위에 소정 패턴으로 부가한 PEG(43)를 피복하도록 코팅층을 형성한 경우에는, PEG(43)의 폴리머 기재(41)의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있기 때문에, PEG(43)의 패턴의 스며듦이 억제된다. 그러므로 코팅층을 형성하지 않은 경우에 비하여 보다 미세한 패턴을 고정세하게 형성하는 것이 가능해진다.
이어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 고압용기(11)로부터 폴리머 기재(41)를 인출하였다. 그 후, 폴리머 기재(41)를 물로 세정하여 코팅층을 제거하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기재(41) 표면의 패턴(42)부에만 PEG(43)가 침투한, 즉 PEG(43)가 부가된 부분만이 표면개질된 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어지는 마이크로 TAS(40)(폴리머부재)를 얻을 수 있었다. 이 예에서 제작된 마이크로 TAS(40)에서는 PEG(43)가 침투한 폴리머 기재(41)의 표면부[패턴(42)부]만이 친수화되어 있다.
[비교예 6]
비교예 6에서는 PEG(침투물질)를 폴리머 기재에 스크린인쇄로 부가한 후, 코팅층을 형성하지 않고, 또 상기한 표면개질처리(초임계 유체와 접촉시켜 PEG를 폴리머 기재에 침투시키는 처리)도 행하지 않고 마이크로 TAS(이하, 비교예 6의 마이크로 TAS라 한다)를 제작하였다. 또한 폴리머 기재 및 PEG에는 실시예 7과 동일한 재료를 사용하였다.
[젖음성의 평가]
상기한 바와 같이 하여 제작된 실시예 7 및 비교예 6의 마이크로 TAS(40)의 표면에서의 젖음성(친수화의 정도)를 평가하였다. 그 결과, 비교예 6의 마이크로 TAS에서는 PEG가 부가된 표면부분의 물의 접촉각이 약 55°이었던 것에 대하여 실시예 7의 마이크로 TAS(40)(표면개질처리를 행한 마이크로 TAS)에서는 PEG가 부가된 표면의 물의 접촉각은 약 10°이었다. 또한 비교예 6의 접촉각은 대략 폴리머 기재 그자체의 값과 같다. 이것은 비교예 6의 폴리머 기재 위에 형성된 PEG에 물을 접촉시킨 경우에 PEG가 물에 용해되어 있는 것을 나타내고 있고, PEG의 패턴이 유로로서 기능하고 있지 않음을 알 수 있었다.
상기 결과로부터 실시예 7에서 제작한 마이크로 TAS(40)와 같이, 표면개질처리를 행함으로써(초임계 이산화탄소를 접촉시킨다), PEG가 부가된 부분의 젖음성이 대폭으로 개선되는(친수성이 향상한다)것을 알 수 있었다.
또, 실시예 7의 마이크로 TAS(40)를 24시간 물에 침지한 후에 다시 젖음성을 확인한 바, 물의 접촉각은 거의 변화하지 않았다. 또한 실시예 7의 마이크로 TAS (40)를 10개월간 대기 중에 방치한 후에 PEG가 부가된 영역의 젖음성을 확인한 바 물의 접촉각은 13°이고 양호한 젖음성이 유지되는 것을 알 수 있었다. 이것은 PEG가 폴리머 기재 내부에 고농도로 침투하고 있기 때문에, 젖음성이 안정되게 유지되어 있기 때문이라고 생각된다.
[유로 패턴의 평가]
실시예 7과 실시예 2 및 비교예 6에서 제작된 마이크로 TAS의 표면에 물을 소량 적하하여 형성된 유로 패턴의 스며듦의 정도를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 실시예 7의 마이크로 TAS에서는 스며듦이 보이지 않았으나, 실시예 2의 마이크 로 TAS에서는 스며듦이 관측되었다. 이 결과로부터 실시예 7과 같이 PEG로 형성된 유로 패턴을 코팅층으로 피복함으로써 초임계 유체의 접촉시에 PEG의 폴리머 기재 면내 방향으로의 확산이 억제되어 유로 패턴의 스며듦을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 실시예 7과 같이 PEG를 코팅층으로 피복함으로써, 폴리머 기재 위로 스며듦이 적은 고정세한 PEG의 유로 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 비교예 6에서는 초임계 유체를 사용하여 표면개질처리하고 있지 않기 때문에, PEG의 유로 패턴은 스크린인쇄에 의해 부가된 상태 그대로이기 때문에, 당연하나 물을 적하한 시점에서는 스며듦은 관측되지 않았으나, 시간이 경과하면 PEG가 수분에 용해되어 유로의 스며듦이 발생하였다. 또한 시간이 경과하면 그 스며듦은 더욱 확대되었다.
또, 실시예 7과 실시예 2 및 비교예 6의 마이크로 TAS에 대하여 마이크로 TAS 위에 형성된 원형부 부근에 물방울을 적하하여 유로에 전해지는 물의 모양을 관찰하였다. 실시예 7에서 제작한 마이크로 TAS(40) 위에 형성된 원형부(42a) 부근에 물방울을 적하한 바, 그 물은 유로(42b) 및 분류로(42c)를 따라 전해져 작은 원형부(42d)에 도달하는 모양을 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 6의 마이크로 TAS에서는 물방울은 유로를 따라 전해지지 않았다. 또 실시예 2의 마이크로 TAS에서는 적하된 물방울은 PEG로 형성된 유로를 따라 전해지는 모양이 관측되었으나, 실시예 7에 비하여 물방울의 유동이 원활하지 않아 물방울의 전파에 시간이 걸리는 것을 알 수 있었다. 이것은 실시예 2의 마이크로 TAS에서는 PEG의 유로 패턴에 스며듦이 생겨 있기 때문에 유로의 측면에 요철이 생겨, 그 요철이 물방울의 전파의 장해가 되었기 때문이라고 생각된다. 즉, 이 결과로부터 실시예 7의 마이크로 TAS와 같이 PEG로 형성한 유로 패턴을 코팅층으로 피복한 후에 표면개질처리를 한 쪽이 유로 패턴의 스며듦이 억제되어 액체가 흐르기 쉬운 유로 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 8)
실시예 8에서는 실시예 7과 마찬가지로 마이크로 TAS에 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 단, 이 예에서는 실시예 7보다 더욱 미세한 침투물질의 패턴을 폴리머 기재 위에 형성하는 경우에 적합한 표면개질방법을 설명한다. 이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 구조 및 형성재료는 실시예 3과 동일하게 하였다(도 6a 및 도 6b). 이 예의 마이크로 TAS(50)는 다음과 같이 하여 제작하였다.
먼저, 폴리머 기재(51)에 형성하는 홈 패턴(52)과는 반대의 요철 패턴이 형성된 금형을 준비하고, 그 금형을 사용하여 사출성형에 의하여 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같은 홈 패턴(52)이 표면에 형성된 폴리머 기재(51)를 제작하였다. 또한 이 예에서는 금형 위의 요철 패턴을 정밀기계가공에 의하여 형성하였으나, 리소그래피법을 응용하여 금형 위에 요철 패턴을 형성하여 성형하여도 좋다.
다음에, 도 6a에 나타내는 바와 같이 상기한 방법으로 형성된 폴리머 기재(51)의 홈 패턴(52)을 따라 PEG(53)를 잉크젯법에 의하여 부가하였다. 이때, 60℃로 가열되어 연화된 상태의 PEG(53)를 잉크젯 헤드로부터 토출하여, 폴리머 기재(51) 표면에 형성된 홈 패턴(52) 내부에 부가하였다. 또한 이 공정에서 PEG(53)가 홈 패턴(52)으로부터 밀려 나온 경우에는 그 불필요한 PEG(53)를 물이나 알콜 등을 사용하여 닦어 내어 제거하는 것이 바람직하다.
다음에 홈 패턴(52) 내부에 부가된 PEG(53)를 피복하도록 폴리머 기재(51) 위에 폴리비닐알콜을 도포하고 건조시켜, PEG(53) 위에 코팅층을 형성하였다. 이어서 실시예 7과 동일하게 하여 초임계 이산화탄소를 폴리머 기재(51)의 표면에 접촉시켜 PEG(53)를 폴리머 기재(51)의 홈 패턴부(52)에 침투시켜 표면개질을 행하였다(친수화하였다). 이와 같이 하여 이 예의 마이크로 TAS(50)(폴리머부재)를 얻었다.
이 예의 마이크로 TAS(50)에서는, 홈 패턴(52) 내부에 부가된 PEG(53)의 측면및 상면은 각각 홈 패턴(52)의 측벽 및 코팅층으로 둘러 싸여 있기 때문에(피복된 상태로 되어 있기 때문에), PEG(53)가 홈 패턴(52)으로부터 외부로 확산되는 것을 억제할 수 있어 폴리머 기재(51) 내에 효율좋고 또한 고농도로 침투시키는 것이 가능해진다. 또 상기한 바와 같은 방법으로 마이크로 TAS를 제작하면 100 ㎛ 이하의 패턴으로 침투물질을 폴리머 기재 위에 부가할 수 있어, 더욱 미세한 패턴부분만을 표면개질한 마이크로 TAS를 제작할 수 있다.
또, 이 예에서 제작한 마이크로 TAS(50)에 대하여, 실시예 7과 동일하게 하여 젖음성을 평가하였다. 그 결과, 실시예 7과 동일한 결과가 얻어졌다. 즉, PEG를 침투시킨 패턴부에서만 젖음성이 향상하여 친수화하고, 또한 그것이 안정되게 유지되는 것이 확인되었다.
(실시예 9)
실시예 9에서는 실시예 4와 마찬가지로 표면이 입체형상인 폴리머 기재에 대 하여 본 발명의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 구체적으로는 실시예 4와 마찬가지로 렌즈와 렌즈에 의한 결상을 전기신호로서 검출하는 이미지센서를 일체로 가지는 원칩형의 렌즈 모듈의 모듈기재에 대하여 본 발명의 폴리머의 표면개질방법을 적용한 예를 설명한다. 단, 이 예에서는 실시예 4와는 다른 방법으로 표면개질을 행하였다.
또, 이 예에서 제작한 렌즈 모듈의 구조 및 형성재료는 실시예 4와 동일하게 하였다(도 7a 및 도 7b). 즉, 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이 유리전이온도(Tg)가 약 145℃인 아몰퍼스폴리올레핀으로 이루어지는 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위에 입체 배선(64)을 Cu 막으로 형성하였다. 이 예의 입체 배선(64)의 제작방법은 다음과 같다. 우선 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴에 대응하는 영역에 도금 베이스를 형성한다. 구체적으로는 비스(아세틸아세트나트)팔라듐 금속착체(침투물질)의 헥산용액을 잉크젯 인쇄법에 의하여 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴부에 부가한다.
다음에 비스(아세틸아세트나트)팔라듐 금속착체가 부가된 배선 패턴부를 피복하도록 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 폴리비닐알콜을 도포하여 건조시켰다. 또한 이 예에서는 스프레이법에 의하여 폴리비닐알콜을 도포하였다. 이에 의하여 배선 패턴부 위에 코팅층을 형성하였다.
이어서 실시예 7과 동일하게 하여 폴리머 기재(61)에 초임계 이산화탄소를 접촉시켜 오목형상의 입체면(61b)의 배선 패턴부에 부가한 금속착체를 폴리머 기 재(61) 내부에 침투시켜 안정화시킨다. 상기한 바와 같이 하여 금속착체를 폴리머 기재(61) 내부에 침투시킨 경우, 배선 패턴부에 부가한 금속착체는 코팅층에 피복된 상태에서 초임계 이산화탄소와 함께 폴리머 기재(61) 내부로 침투하기 때문에, 금속착체가 배선 패턴부의 외부로 확산되는 것을 억제할 수 있고, 폴리머 기재(61) 내에 효율좋고 또한 고농도로 침투시킬 수 있게 되고, 또 스며듦이 없는 고정세한 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한 초임계 이산화탄소에 용해되고, 환원하여 도금핵이 될 수 있는 금속착체로서는 백금디메틸(시클로옥타디엔), 비스(시클로펜타디에닐)니켈, 비스(아세틸아세트네이트)팔라듐, 헥사플루오로아세틸아세트나트팔라듐 등을 사용할 수도 있다.
금속착체를 폴리머 기재(61) 내부에 침투시킨 후, 물로 폴리머 기재(61)를 세정하여 폴리비닐알콜로 형성된 코팅층을 제거하고, 또한 에탄올로 폴리머 기재(61)를 세정하여 폴리머 기재(61) 위에 잔존하는 금속착체를 제거하였다. 이어서 환원제(수소화붕소나트륨)에 폴리머 기재(61)를 침지하고, 금속착체를 환원하여 금속 미립자로 하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위의 배선 패턴에 대응하는 영역에 도금 베이스를 형성하였다.
다음에 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b)측에 무전해 도금에 의하여 Cu를 도금하였다. 이 때에 금속착체가 침투하여 표면개질된 부분(도금 베이스의 부분)에만 Cu막이 성장한다. 이 예에서는 막두께 10 ㎛의 Cu막을 형성하였다. 이와 같이 하여 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같은 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)에 Cu막으로 이루어지는 입체 배선(64)을 형성하였다. 상기한 바와 같이 폴리머 기재가 본 실시예와 같이 입체구조를 가지는 경우, 잉크젯법에 의한 패턴인쇄를 행함으로써 상기 입체부(요철부)에 침투물질을 부가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 표면개질방법을 사용함으로써, 종래 불가능하였던 입체부에의 배선 등을 가능하게 할 수 있었다.
[비교예 7]
비교예 7에서는 폴리머 기재의 입체면의 배선 패턴에 대응하는 영역에 금속착체를 부가한 그대로의 상태로 하여 폴리머 기재 위에 코팅층을 형성하지 않고, 또 상기한 표면개질처리(초임계 유체와 접촉시켜 금속착체를 폴리머 기재에 침투시키는 처리)도 행하지 않고 환원처리와 Cu 무전해 도금을 행하였다(이하, 비교예 7의 렌즈 모듈이라 한다). 그러나 비교예 7에서는 배선 패턴부에 도금막을 형성할 수 없었다. 이것은 비교예 7에서는 표면개질처리를 행하고 있지 않기 때문에, 금속착체가 폴리머 기재 내로 침투하지 않고 폴리머 기재 표면으로 퍼져 있을 뿐의 상태이기 때문에, 폴리머 기재와 도금 베이스와의 밀착성이 나빠 도금 베이스 위에 도금막이 형성되지 않았던 것으로 생각된다.
[밀착성의 평가]
다음에, 실시예 9에서 제작된 렌즈 모듈의 입체 배선의 밀착성을 평가하였다. 구체적으로는 폴리머 기재의 입체면에 형성된 입체 배선에 대하여 점착 테이프에 의한 박리시험을 행하였다. 그 결과, 입체 배선은 잘 박리되지 않고 밀착성이 대폭으로 개선되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 표면개질처리 후의 렌즈 모듈을 10개월간 대기 중에 방치한 후에 입체 배선의 밀착성을 확인한 바, 잘 박리되 지 않고 양호한 밀착성이 유지되는 것을 알 수 있었다. 상기 결과로부터 실시예 9와 같이 초임계 유체와 접촉시켜 금속착체를 폴리머 기재에 침투시키는 처리를 행함으로써, 밀착성이 양호한 입체 배선이 형성 가능한 것을 알 수 있었다.
[배선 패턴의 스며듦의 평가]
다음에 실시예 9 및 실시예 4에서 제작된 렌즈 모듈의 표면에 형성된 입체 배선 패턴의 스며듦의 정도를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 실시예 9의 렌즈 모듈에서는 스며듦이 보이지 않았으나, 실시예 4의 렌즈 모듈에서는 스며듦이 관측되었다. 이 결과로부터, 실시예 9와 같이 금속착체가 부가된 배선 패턴부를 코팅층으로 피복함으로써, 초임계 유체의 접촉시에 금속착체의 폴리머 기재 면내 방향으로의 확산이 억제되어 배선 패턴의 스며듦을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 실시예 9와 같이 금속착체가 부가된 배선 패턴부를 코팅층으로 피복함으로써 폴리머 기재 위로 스며듦이 적은 고정세한 배선 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(실시예 10)
실시예 10에서는 실시예 2와 동일한 구조의 마이크로 TAS(도 5a 및 도 5b)를 실시예 2 및 실시예 7과는 다른 표면개질방법으로 제작하였다. 이 예에서 제작한 마이크로 TAS의 폴리머 기재, 침투물질 및 폴리머 기재 위에 형성하는 패턴은 실시예 2와 동일하게 하였다. 이 예의 마이크로 TAS의 표면개질방법을 도 13a 내지 도 13f를 사용하여 설명한다.
먼저, 폴리머 기재(41) 위에 마스크층(76)을 다음과 같이 하여 형성하였다. 폴리머 기재(41) 위에 형성해야 할 PEG(침투물질)의 유로 등의 패턴부(77) 이외의 영역에 잉크젯 인쇄법에 의하여 마스크재료를 부착시켰다. 이 예에서는 마스크재료에 감광성 수지[가야쿠 마이크로켐(주)제, SU-10]를 사용하여 감광성 수지의 도포 두께는 약 1 ㎛로 하였다. 이어서 감광성 수지가 부착된 폴리머 기재(41)를 70℃에서 1시간 건조시키고, 또한 실온에서 1시간 냉각하였다. 이어서 마스크재료에 자외선을 조사하여 마스크재료를 경화시켜 마스크층(76)을 형성하였다. 이와 같이 하여 PEG(43)의 패턴부(77)를 개구부로 하는 마스크층(76)을 폴리머 기재(41) 위에 형성하였다(도 13a의 상태). 또한 마스크층(76)의 재료로서는 초임계 유체를 차폐하는 것이 가능하고, 또한 폴리머 기재(41)의 표면에 부착/밀착하는 재료이면 임의의 재료를 사용할 수 있다.
이어서, 폴리머 기재(41)에 침투시키는 PEG의 층(72)을 마스크층(76) 위에 형성하였다. 구체적으로는 60℃로 가열한 PEG(평균 분자량 1000)를, 도 13b에 나타내는 바와 같이 마스크층(76) 위 및 마스크층(76)의 개구부(77) 위에 도포하였다. 또한 이 예에서는 도 13b에 나타내는 바와 같이 마스크층(76) 위의 전면에 걸쳐 PEG의 층(72)을 도포한 예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이 예의 표면개질방법에서는 마스크층(76)의 개구부(77)에는 반드시 PEG를 도포할 필요가 있으나, 그것 이외의 마스크층(76) 위의 영역에는 PEG을 도포하지 않아도 좋다.
다음에 폴리비닐알콜을 PEG의 층(72)을 피복하도록 도포하여 건조시켰다. 이때 폴리비닐알콜을 0.5 ㎛의 두께로 도포하고, PEG의 층(72) 위에 코팅층(73)을 형성하였다(도 13c의 상태). 이 시점에서는 PEG의 층(72)이 마스크층(76) 및 코팅층(73)으로 피복되었을 뿐의 상태이기 때문에, PEG는 폴리머 기재(41) 내에 침투되어 있지 않다.
다음에 PEG의 층(72) 위에 코팅층(73)이 형성된 폴리머 기재(41)를 실시예 1에서 사용한 고압용기(11)(도 3)의 오목부(31)에 설치하여 고압용기(11) 내부를 밀폐하였다. 이어서 압력 P1 = 15 MPa, 온도 50℃의 초임계 이산화탄소(5)를 고압용기(4) 내부에 도입하여 체류시켰다. 그리고 초임계 이산화탄소(5)의 압력이 안정된 후 그 상태를 30분간 유지하였다. 이때, 폴리머 기재(41)의 표면에 초임계 이산화탄소에 접촉시킴으로써 마스크층(76)의 개구부(77)에 형성된 PEG의 층(72)의 일부가 초임계 이산화탄소(5)와 함께 마스크층(76)의 개구부에 노출되어 있는 폴리머 기재(41) 표면으로부터 그 내부로 침투한다(도 13d의 상태).
이 예의 마이크로 TAS에서는 폴리머 기재(41) 위에 부가된 PEG의 측면 및 상면은 각각 마스크층(76)의 측벽 및 코팅층(73)에 둘러 싸여 있기 때문에(피복된 상태로 되어 있기 때문에), PEG가 폴리머 기재(41) 위로부터 외부로 확산되는 것을 억제할 수 있어, 폴리머 기재(41) 내로 효율좋고 또한 고농도로 침투시키는 것이 가능해진다. 또 이 예의 마이크로 TAS에서는 PEG의 측부에 마스크층(76)이 형성되어 있기 때문에 PEG를 폴리머 기재(41)에 침투시킬 때에 초임계 유체에 용해된 PEG의 폴리머 기재(41)의 면내 방향으로의 확산을 억제할 수 있어 PEG의 유로 패턴의 스며듦을 억제할 수 있다.
또한 초임계 이산화탄소를 폴리머 기재에 접촉시켰을 때(도 13d의 공정), 개 구부 이외의 영역에도 초임계 이산화탄소가 접촉하나, 이 영역에는 마스크층이 형성되어 있기 때문에 이 영역에서 PEG가 폴리머 기재 내로 침투하는 일은 없다(이 영역의 폴리머 기재의 표면은 개질되지 않는다).
다음에 PEG를 폴리머 기재(41)의 소정영역에 침투시킨 후, 실시예 1과 동일하게 하여 고압용기(11) 내부를 대기 개방하고, 고압용기(11)로부터 폴리머 기재(41)를 인출한다(도 13e의 상태). 이어서 마스크층(73), 폴리머 기재(41) 위에 잔류하는 PEG의 층(72)을 물로 세정 제거하고, 마스크층(76)을 수산화나트륨 수용액으로 세정제거하였다(도 13f의 상태). 이와 같이 하여 폴리머 기재(41) 표면의 패턴(42)부에만 PEG가 침투한, 즉 PEG가 부가된 부분만이 표면개질된 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어지는 마이크로 TAS(40)(폴리머부재)를 얻을 수 있었다. 이 예에서 제작된 마이크로 TAS(40)에서는 실시예 2와 마찬가지로 PEG가 침투한 폴리머 기재(41)의 표면부[패턴(42)부]만이 친수화되어 있다.
또, 이 예에서 제작한 마이크로 TAS에 대해서도 실시예 2와 동일하게 하여 젖음성을 평가하였다. 그 결과, 실시예 2와 동일한 결과가 얻어졌다. 즉, PEG를 침투시킨 패턴부에서만 젖음성이 향상하여 친수화되고, 또한 젖음성이 장기간 안정되게 유지되는 것이 확인되었다. 또 이 예에서 제작한 마이크로 TAS 위에 형성된 원형부(42a) 부근에 물방울을 적하한 바, 실시예 7과 마찬가지로 그 물은 유로(42b) 및 분류로(42c)를 따라 전해져 작은 원형부(42d)에 도달하는 모양을 확인할 수 있었다.
(실시예 11)
실시예 11에서는 상기 실시예 6 내지 실시예 10와 같이 침투시키고자 하는 침투물질을 폴리머 기재에 직접 부가하는 것은 아니고, 폴리머 기재와는 별개로 준비한 시트형상의 전사부재(이하에서는 코팅필름이라 함) 위에 침투물질을 소정의 패턴으로 부가하여 두고, 이어서 코팅필름을 폴리머 기재 위에 설치하고, 그 후 초임계 유체를 폴리머 기재에 접촉시켜 침투물질을 폴리머 기재에 침투시킴으로써 표면개질을 행하였다.
이 예에서는 실시예 1과 마찬가지로, 폴리머 기재(1)의 표면에 색소(2)(침투물질)를 문자 패턴(「A」및「B」)으로 침투시켜 표면개질을 행한 폴리머부재(도 1)를 제작하였다. 또 폴리머 기재(1)로서는 실시예 1과 마찬가지로 유리전이온도(Tg)가 약 130℃인 폴리카보네이트 수지를 사용하였다. 이 예의 폴리머 기재의 표면개질방법에 대하여 도 14a∼도 14e를 사용하여 설명한다.
먼저, 시트형상으로 고화한 폴리비닐알콜로 이루어지는 코팅필름(80)을 준비하였다. 코팅필름(80)의 두께는 100 ㎛로 하였다.
이어서, 코팅필름(80)의 표면에 잉크 제트 인쇄법에 의하여 폴리머 기재에 침투시키는 색소(2)를 소정의 패턴으로 부가하였다. 또한 이 예에서는 최종적으로 도 2에 나타내는 바와 같이 알파벳「A」및「B」의 문자 패턴을 폴리머 기재(1) 위에 형성하기 때문에, 색소(2)를 코팅필름(80)의 표면에 부가할 때에는 색소(2)를 상기 문자 패턴을 표리 반전한 패턴(이하, 반전 패턴이라고도 한다)으로 코팅필름(80) 위에 부가하였다. 또 코팅필름(80)에 부가하는 색소(2)로서는, 실시예 1과 마찬가지로 상기 화학식 (1)로 나타내는 염료 Blue35의 알콜용액을 사용하였다. 색소용액의 도포 두께는 약 15 ㎛ 가 되도록 부가하였다. 이어서 색소(2)가 도포된 코팅필름(80)을 실온에서 충분히 건조시켰다. 이와 같이 하여 색소(2)가 문자 패턴의 반전 패턴으로 부가된 폴리비닐알콜제의 코팅필름(80)을 얻었다(도 14a의 상태).
상기한 바와 같이 하여 색소(2)가 부가된 코팅필름(80)을 준비한 후, 다음과 같이 하여 코팅필름(80)을 폴리머 기재(1) 표면에 밀착시켰다. 양자를 밀착시킬 때에는 물, 에탄올, 메탄올 등을 폴리머 기재(1)와 코팅필름(80)과의 사이에 개재시키는 것이 유효하다. 본 실시예에서는 먼저 폴리머 기재(1)의 표면에 물을 소량 부착시켜 두고, 그 위에 코팅필름(80)을 얹어 놓게 하였다. 이때 코팅필름(80)의 색소(2)가 부가된 면이 폴리머 기재(1)의 물이 부착된 면과 대향하도록 얹어 놓게 하였다. 이어서 코팅필름(80)의 끝부로부터 서서히 공기의 진입을 피하면서 코팅필름(80)의 표면을 가압하여 코팅필름(80)을 폴리머 기재(1)에 밀착시키고, 그후 실온에 서 충분히 건조시켰다(도 14b의 상태). 또한 이 시점에서는 폴리머 기재(1) 위에 색소(2)가 부가된 코팅필름(80)을 밀착시켰을 뿐의 상태이기 때문에, 색소(2)는 폴리머 기재(1) 내에는 침투하지 않는다.
이어서 폴리머 기재(1)를 실시예 1에서 사용한 고압용기(11) 내에 설치하고, 실시예 1과 동일하게 하여 폴리머 기재(1)의 코팅필름(80)측으로부터 초임계 이산화탄소(5)를 접촉시켜 색소(2)를 소정의 패턴(문자 패턴)으로 침투시켰다(도 14c의 상태). 본 실시예의 경우에는 초임계 이산화탄소(5)는 코팅필름(80)을 통과한 후, 코팅필름(80)에 부가된 색소(2)를 용해하여 폴리머 기재(1) 내부에 침투한다. 이 때 색소(2)는 초임계 이산화탄소(5)에 용해되어 유체상태에 있으나, 색소(2)가 코팅필름(80)에 피복되어 있기 때문에, 색소(2)가 폴리머 기재(1)의 표면으로부터 외부로 확산되는 것이 억제된다. 이 작용에 의하여 많은 색소(2)를 효율좋고 또한 고농도로 폴리머 기재(1) 내에 침투시킬 수 있다. 또 상기 작용에 의하여 색소(2)의 패턴의 스며듦이 억제된다. 따라서 이 예에서는 보다 미세한 패턴을 고정세하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음에 실시예 1과 동일하게 하여 고압용기(11) 내부를 대기 개방하고, 고압용기(11)로부터 폴리머 기재(1)를 인출하였다(도 14d의 상태). 이어서 실시예 1과 동일하게 하여 물로 세정하고, 코팅필름(80)을 제거하였다(도 14e의 상태). 이와 같이 하여 도 1에 나타내는 바와 같은 색소(2)의 문자 패턴이, 폴리머 기재(1) 내부로 침투한 상태의 폴리머 기재(1)(폴리머부재)를 얻었다. 즉, 색소(2)가 소정의 패턴으로 폴리머 기재(1)에 침투한 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 폴리머 기재를 얻을 수 있었다.
본 실시예에서 제작한 폴리머 기재에 대해서도 실시예 6과 동일한 평가를 행한 바, 동일한 결과가 얻어졌다. 즉, 색소가 폴리머 기재의 표면으로부터 내부로 고농도로 침투하고 있어, 색소가 박리되기 어려운 상태로 개질되어 있었다.
상기한 바와 같이 본 실시예의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 폴리머 기재 표면의 소정부분에 부가된 색소 등의 침투물질을 코팅필름으로 피복한 상태에서 상기 침투물질을 침투시키기 때문에, 침투물질이 초임계 유체로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그것에 의하여 침투물질을 효율좋고 또한 고농도로 폴리머 기재 중 으로 침투시킬 수 있고, 또 고정세한 패턴으로 침투물질을 침투시킬 수 있다. 또한 본 실시예의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 폴리머 기재와는 별개로 폴리머 기재에 침투시키는 침투물질을 소정 패턴으로 인쇄한 코팅필름(시트형상의 전사부재)을 준비 하여 둘 수 있기 때문에, 예를 들면 침투물질을 소정 패턴으로 부가한 코팅필름을 롤형상의 전사부재로서 일관하여 제조하여 둘 수 있다. 그러므로 본 실시예의 폴리머 기재의 표면개질방법에서는 다양한 형상의 폴리머 기재에 대응하는 등, 제조상의 범용성이나 저비용화를 실현하는 것이 가능해지고, 또 양산성의 향상도 도모할 수 있다.
상기한 실시예 1 내지 실시예 11의 폴리머 기재의 표면개질방법 및 그 방법에 사용되는 코팅부재에 의하면 폴리머 기재 위의 소정영역(소정 패턴의 영역)을 용이하게 표면개질할 수 있다. 특히 100 ㎛ 이하의 미세한 영역에서도 용이하게 표면개질 할 수 있기 때문에, 본 발명의 폴리머 기재의 표면개질방법은, 미세한 패턴으로 표면개질을 필요로 하는 마이크로 TAS나 바이오칩, 또는 입체 배선 디바이스 등의 제조에 특히 적합하다.
(실시예 12)
실시예 12에서는 실시예 4와 마찬가지로 표면이 입체형상의 폴리머 기재에 대하여 도금막을 소정의 패턴으로 형성하는 방법을 설명한다. 구체적으로는 실시예 4와 마찬가지로 렌즈와, 렌즈에 의한 결상을 전기신호로서 검출하는 이미지 센서를 일체로 가지는 원칩형의 렌즈 모듈의 모듈기재의 입체면에 도금막을 소정의 패턴으로 형성하는 방법을 설명한다. 단, 이 예에서는 실시예 4 및 실시예 9와는 다른 방법으로 폴리머 기재의 표면에 도금막을 형성하였다.
또, 이 예에서 제작한 렌즈 모듈의 구조 및 형성재료는 실시예 4와 동일하게 하였다(도 7a 및 도 7b). 즉, 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이 유리전이온도 (Tg)가 약 145℃인 아몰퍼스폴리올레핀으로 이루어지는 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체면(61b) 위에 입체 배선(64)을 Cu막으로 형성하였다. 이 예의 입체 배선(64)의 제작방법의 플로우차트를 도 15에 나타내었다. 도 15를 참조하면서 이 예의 도금막의 형성방법을 설명한다. 또한 도 15는 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)의 일부의 평탄부분의 개략 단면도이고, 예를 들면, 도 7b에 있어서의 D-D' 단면의 개략도이다.
먼저, 아몰퍼스폴리올레핀으로 이루어지는 폴리머 기재(61)를 준비하였다(도 15에 있어서 단계 S10). 이어서 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위의 표면에 도금 베이스를 형성한다. 구체적으로는 먼저 비스(아세틸아세트나트)팔라듐 금속착체(침투물질)(65)의 헥산용액을 잉크젯 인쇄법에 의하여 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 부가하였다(도 15에 있어서 단계 S11). 또한 이 예에서는 금속착체를 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)에 부가할 때에 금속착체는 폴리머 기재(1)의 입체면(61b)의 전면에 부가하지 않고, 배선 패턴에 대응하는 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)의 표면영역을 포함하는 일부의 영역(소정영역)에 부가하였다. 단, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 금속착체를 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)의 전면에 부가하여도 좋다.
이어서, 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 부가된 금속착체(65)를 피복하 도록 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 폴리비닐알콜을 도포하여 건조시켰다. 또한 이 예에서는 스프레이법에 의해 폴리비닐알콜을 도포하였다. 이에 의하여 폴리머 기재 표면 위에 코팅층(66)을 형성하였다(도 15에 있어서 단계 S12).
이어서, 폴리머 기재(61)를 실시예 1에서 사용한 고압장치(100)(도 3)의 고압용기(11) 내에 장착하고, 실시예 1과 동일하게 하여 폴리머 기재(61)에 초임계 이산화탄소(5)를 접촉시켰다(도 15에 있어서의 단계 S13). 또한 이때 고압용기(11) 내부에 압력 P = 15 MPa, 온도 50℃의 초임계 이산화탄소를 도입하여 체류시켜 초임계 이산화탄소의 압력(P)이 안정된 후, 그 상태를 30분간 유지하였다. 이 공정에 의하여 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 표면의 소정영역에 부가한 금속착체(65)를 폴리머 기재(1) 내부에 침투시켜 안정화시켰다. 상기한 바와 같이 하여 금속착체(65)를 폴리머 기재(61) 내부에 침투시킨 경우, 폴리머 기재 표면 위에 부가한 금속착체(65)는 코팅층에 피복된 상태에서 초임계 이산화탄소와 함께 폴리머 기재(61) 내부로 침투하기 때문에 폴리머 기재(61) 내로 효율좋고 또한 고농도로 침투시키는 것이 가능하다.
금속착체(65)를 폴리머 기재(61) 내부에 침투시킨 후, 고압장치(100)로부터 폴리머 기재(61)를 인출하여 물로 세정하고, 폴리비닐알콜로 형성된 코팅층(66)을 제거하였다. 이어서 에탄올로 폴리머 기재(61)를 세정하여 폴리머 기재(61) 위에 잔존하는 금속착체(65)를 제거하였다. 이어서 환원제(수소화 붕소 나트륨)에 폴리머 기재(61)를 침지하고, 금속착체(65)를 환원하여 금속 미립자(65')로 하였다(도 15에 있어서의 단계 S14). 이와 같이 하여 폴리머 기재(61)의 오목형상의 입체 면(61b) 표면의 소정영역에 도금 베이스(촉매핵)를 형성하였다.
다음에, 그 도금 베이스가 형성된 폴리머 기재(61)의 표면에 배선 패턴에 대응하는 영역이 개구부(67a)가 되는 마스크층(67)을 형성하였다(도 15에 있어서의 단계 S15). 마스크층(67)의 형성재료로서는 자외선 경화수지를 사용하여 잉크젯 인쇄법에 의해 폴리머 기재(61) 위에 부가하였다. 그 때에 배선 패턴영역이 개구부가 되고, 그 개구부에서 도금 베이스가 형성된 폴리머 기재 표면이 노출되도록 마스크층(67)을 형성하였다. 그리고 자외선을 조사하여 상기 마스크층(67)을 경화시켰다.
다음에 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)측[마스크층(67)이 형성되어 있는 측]의 표면에 무전해 도금법에 의하여 제 1 Cu막(68)(제 1 도금막)을 형성하였다(도 15에 있어서의 단계 S16). 이때 마스크층(67)의 개구부(67a)에 노출된 금속착체(65)가 침투하여 표면개질된 폴리머 기재(61)의 표면영역에만 Cu막이 성장한다. 이 예에서는 막두께 1 내지 2 ㎛의 제 1 Cu막(68)을 형성하였다. 또한 무전해 도금은 다음과 같이 하여 행하였다. 마스크층(67)이 형성된 폴리머 기재(61)를 무전해 구리 도금용수용액(오쿠노세이야쿠고교제「OPC70OA」100mL/L + 오쿠노세이야쿠고교제「OPC70OB」100mL/L)이 들어간 용기에 침지하여 온도 30℃의 조건으로 10분간 교반하여 마스크층(67)의 개구부(67a)에 노출된 폴리머 기재(61)의 표면영역을 구리 도금처리하였다.
다음에 순수 및 메탄올로 폴리머 기재(61)를 초음파 세정한 후, 제 1 Cu 막(68)을 전극으로 하여 전해도금(전기주조)을 행하여 제 1 Cu막(68) 위에 구리도 금막(69)(제 2 도금막 : 이하, 제 2 Cu막이라고도 한다)을 형성하였다(도 15에 있어서의 단계 S17). 제 2 Cu 막(69)의 막 두께는 10 ㎛로 하였다. 또한 전해도금은 공지의 방법을 사용하여 행하였다. 이와 같이 하여 폴리머 기재(61) 위에 제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)으로 이루어지는 입체 배선(64)(도금막)을 형성하였다.
다음에 마스크층(67)을 수산화나트륨 수용액으로 세정하여 제거하였다(도 15에 있어서의 단계 S18). 이상과 같이 하여 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같은 Cu막으로 이루어지는 입체 배선(64)이 입체면(61b)에 형성된 폴리머 기재(61)를 제작하였다.
상기한 이 예의 도금막의 형성방법을 사용하면 입체형상의 폴리머 기재 표면에 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성시킬 수 있다.
(실시예 13)
실시예 13에서는 실시예 12와 다른 방법으로 폴리머 기재 위에 소정 패턴의 도금막을 형성하였다. 또한 이 예에서는 실시예 12와 마찬가지로 렌즈와, 렌즈에 의한 결상을 전기신호로서 검출하는 이미지 센서를 일체로 가지는 원칩형의 렌즈 모듈의 모듈기재에 회로 배선을 형성할 때에 본 발명의 도금막의 형성방법을 적용한 예를 설명한다. 또 이 예에서 제작한 렌즈 모듈의 구성은 실시예 4와 동일하게(도 7a 및 도 7b 참조) 하였다.
다음에 이 예의 폴리머 기재 표면에의 도금막의 형성방법을 도 16을 참조하면서 설명한다. 또한 이 예의 도금막의 형성방법에서는 폴리머 기재(61)를 준비하 는 공정(도 16에 있어서 단계 S20)으로부터 폴리머 기재(61)의 표면(입체면)(61b) 내부에 금속착체(65)를 침투시켜, 도금 베이스(금속 미립자)(65')를 형성하는 공정(도 16에 있어서 단계 S24)은, 실시예 12에서 설명한 도 15의 단계 S10∼S14의 공정과 동일하다. 따라서 여기서는 도 16에 있어서의 단계 S20∼S24의 공정의 설명은 생략하고, 단계 S25 이후의 공정에 대하여 설명한다.
폴리머 기재(61)의 입체면(61b)의 소정영역(배선 패턴영역을 포함하는 영역)에 도금 베이스(65')가 형성된 후, 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)측[도금 베이스(65')가 형성되어 있는 측]의 표면에 무전해 도금을 실시하여 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 제 1 Cu막(68)(제 1 도금막)을 형성하였다(도 16에 있어서의 단계 S25). 이 예에서는 제 1 Cu막(68)의 막두께를 1∼2 ㎛로 하였다. 또한 무전해 도금은 다음과 같이 하여 행하였다. 마스크층(67)이 형성된 폴리머 기재(61)를 무전해 구리도금용 수용액(오쿠노세이야쿠고교업제「OPC70OA」100 mL/L + 오쿠노세이야쿠고교제 「OPC7OOB」100 mL/L)이 들어 간 용기에 침지하여 온도 30℃의 조건으로 10분간 교반하여 폴리머 기재(61)의 표면에 구리 도금처리하였다. 이어서 순수 및 메탄올로 도금처리된 폴리머 기재(61)를 초음파 세정하였다.
다음에 무전해 도금으로 형성된 제 1 Cu막(68) 위에 감광성 수지를 부가하였다. 이 예에서는 감광성 수지에 [가야쿠 마이크로켐(주)제, SU-10]를 사용하여 감광성 수지의 도포 두께는 약 1 ㎛로 하였다. 이 예에서는 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)에 배선 패턴을 형성하기 때문에 잉크젯법에 의하여 상기 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부가 되도록 감광성 수지를 제 1 Cu막(68) 위에 부가하였다. 이어서 부가된 감광성 수지측으로부터 자외선 확산광을 조사하여 경화시킴으로써 마스크층(67)을 형성하였다. 이와 같이 하여 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부(67a)가 되는 마스크층(67)을 제 1 Cu막(68) 위에 형성하였다(도 16에 있어서의 단계 S26).
다음에 제 1 Cu막(68)을 전극으로 하여 전해도금(전기주조)을 행하였다. 또한 전해도금에는 공지의 기술을 사용하였다. 이때 마스크층(67)의 개구부(67a)에 노출된 제 1 Cu막(68) 위에 구리도금막(69)(제 2 도금막 : 이하, 제 2 Cu막이라고도 한다)이 형성된다(도 16에 있어서의 단계 S27). 즉, 배선 패턴영역에 대응하는 마스크층(67)의 개구부(67a)에만 제 2 Cu막(69)이 형성된다. 이 예에서는 제 2 Cu막(69)의 막두께를 10 ㎛로 하였다. 이어서 마스크층(67)을, 수산화나트륨 수용액으로 세정하여 제거하였다(도 16에 있어서의 단계 S28).
다음에 제 1 및 제 2 Cu막이 형성된 폴리머 기재(61)에 드라이에칭을 실시하였다. 배선 패턴영역(도금막을 형성해야 할 영역) 위에는 제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)이 형성되어 있으나, 배선 패턴영역 이외의 영역에는 제 1 Cu막(68)만 형성되어 있기 때문에, 배선 패턴영역 이외의 영역의 도금막의 막두께는 배선 패턴영역에 형성된 도금막의 막두께에 비하면 얇아진다. 그러므로 이 에칭공정에 의하여 배선 패턴영역 이외의 영역에 형성된 도금막이 소정 패턴영역에 형성된 도금막보다 먼저 제거된다. 그 결과, 마스크층(67)의 개구부(67a)에 형성된 도금막(64)[제 1 Cu막(68) + 제 2 Cu막(69)]만이 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 남아 소정의 배선 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 얻어진다(도 16에 있어서의 단 계 S29). 이 예에서는 이상과 같이 하여 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같은 Cu막으로 이루어지는 입체 배선(64)이 입체면(61b)에 형성된 폴리머 기재(61)를 제작하였다.
상기한 이 예의 도금막의 형성방법을 사용하면 실시예 12와 마찬가지로 입체형상의 폴리머 기재 표면에 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성시킬 수 있다.
또한, 이 예의 도금막의 형성방법에서는 무전해 도금법에 의하여 형성되는 얇은 막두께의 제 1 Cu 막을, 폴리머 기재 표면의 배선 패턴영역을 포함하는 광범위한 영역(소정영역)에 형성하기 때문에, 그 후 공정인 전해도금의 공정에서, 제 1 Cu막을 전극으로서 사용하기 쉽게 된다. 그러므로 이 예의 도금막의 형성방법은 더욱 범용성이 있는 방법으로서 유효하다.
(실시예 14)
실시예 14에서는 실시예 12 및 실시예 13과 다른 방법으로 폴리머 기재 위에 소정 패턴의 도금막을 형성하였다. 또한 이 예에서는 실시예 12 및 13과 마찬가지로 렌즈와 렌즈에 의한 결상을 전기신호로서 검출하는 이미지 센서를 일체로 가지는 원칩형의 렌즈 모듈의 모듈기재에 회로배선을 형성할 때에 본 발명의 도금막의 형성방법을 적용한 예를 설명한다. 또 이 예에서 제작한 렌즈 모듈의 구성은 실시예 4와 동일하게(도 7a 및 도 7b 참조) 하였다.
다음에 이 예의 폴리머 기재 표면에 대한 도금막의 형성방법을 도 17를 참조하면서 설명한다. 또한 이 예의 도금막의 형성방법에서는 폴리머 기재(61)를 준비 하는 공정(도 17에 있어서의 단계 S30)으로부터 폴리머 기재(61)의 표면(61b)(입체면) 내부에 금속착체(65)를 침투시켜 도금 베이스(금속 미립자)(65')를 형성하는 공정(도 17에 있어서의 단계 S34)은, 실시예 12에서 설명한 도 15의 단계 S10∼S14의 공정과 동일하다. 그러므로 여기서는 도 17에 있어서의 단계 S30∼S34의 공정의 설명은 생략하고, 단계 S35 이후의 공정에 대하여 설명한다.
폴리머 기재(61)의 입체면(61b)의 소정영역(배선 패턴영역을 포함하는 영역)에 도금 베이스(65')가 형성된 후, 폴리머 기재(61)의 입체면(61b)측[도금 베이스(65')가 형성되어 있는 측]의 표면에 무전해 도금을 실시하여 폴리머 기재(61)의 입체면(61b) 위에 제 1 Cu막(68)을 형성하였다(도 17에 있어서의 단계 S35). 이 예에서는 제 1 Cu막(68)의 막두께를 1∼2㎛로 하였다. 또한 무전해 도금은 실시예 13과 동일하게 하여 행하였다.
다음에 제 1 Cu막(68)을 전극으로 하여 전해도금(전기주조)을 행하여 제 1 Cu막(68) 위에 제 2 Cu막(69)을 형성하였다(도 17에 있어서의 단계 S36). 또한 전해도금은 공지의 방법으로 행하였다. 이 예에서는 제 2 Cu막(69)의 막두께를 10 ㎛로 하였다.
다음에 배선 패턴영역에 대응하는 제 2 Cu막(69)의 표면영역 위에 잉크젯법에 의하여 자외선 경화수지를 부가하였다. 이어서 자외선을 조사하여 자외선 경화수지를 경화하였다. 이와 같이 하여 배선 패턴영역에 대응하는 제 2 Cu막(69)의 표면영역 위에 마스크층(67)을 형성하였다(도 17에 있어서의 단계 S37). 즉, 이 예에서는 배선 패턴영역에 대응하는 제 2 Cu막(69)의 표면영역을 피복하도록 마스 크층(67)을 형성하였다.
이어서, 마스크층(67)이 형성된 폴리머 기재(61)를 에칭액에 침지하여 웨트 에칭을 행하여 마스크층(67)으로 덮여져 있지 않은 영역(배선 패턴영역 이외의 영역)의 도금막[제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)]을 제거하였다(도 17에 있어서의 단계 S38). 또한 에칭액으로서는 왕수, 요드/요드화 칼리 수용액, 요드/요드화 암모늄/메탄올 수용액 등을 사용할 수 있다. 이어서 수산화 나트륨 수용액으로 폴리머 기재(1)를 세정하여 배선 패턴 위의 자외선 경화수지를 제거하였다(도 17에 있어서의 단계 S39). 이 예에서는 이상과 같이 하여 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같은 Cu 막으로 이루어지는 입체 배선(64)이 입체면(61b)에 형성된 폴리머 기재(61)를 제작하였다.
상기한 이 예의 도금막의 형성방법을 사용하면 실시예 12와 마찬가지로 입체형상의 폴리머 기재 표면에 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성시킬 수 있다.
또한 실시예 14의 도금막의 형성방법에 있어서, 폴리머 기재(61)의 배선 패턴영역을 포함하는 광범위한 영역(소정영역)에 도금막(64)[제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)]을 형성한 상태의 폴리머 기재(61)[도 17에 있어서의 S36의 상태의 폴리머 기재(61)]를 배선기판 상품으로서 유통시켜도 좋다. 이 경우, 구입자는 도금 프로세스를 행할 필요가 없고, 포토리소그래피공정만으로 원하는 배선 패턴을 형성할 수 있다. 그러므로 설비 및 프로세스의 관점에서 부하가 작은 배선기판을 제공할 수 있다. 또한 이 경우에는 폴리머 기재(61)의 배선 패턴영역을 포함하는 보다 광범위한 영역(가능하면 전면)에 도금막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 실시예 12 내지 실시예 14에서는 입체형상의 폴리머 기재 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 평탄한 폴리머 기재 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 경우에도 상기 실시예 12내지 실시예 14에서 설명한 도금막의 형성방법은 적용 가능하고, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 평탄한 폴리머 기재 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 경우, 다음과 같은 변형예를 들 수 있다.
[변형예 1]
변형예 1에서는, 실시예 13의 도금막의 형성방법의 변형예에 대하여 설명한다. 변형예 1에서는 제 1 Cu막(68)이 형성된 폴리머 기재(61)의 표면에 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부(67a)가 되는 마스크층(67)을 형성하는 공정, 즉 도 16에 있어서의 단계 S25로부터 단계 S26에 이르는 공정을 실시예 13과는 다르게 하였다. 그것 이외의 공정은 실시예 13과 동일하게 하였다. 따라서 이 예에서는 단계 S25로부터 단계 S26에 이르는 공정에 대해서만 설명한다.
이 예의 도금막의 형성방법에 있어서의, 제 1 Cu막(68)이 형성된 폴리머 기재(61)의 표면에 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부(67a)가 되는 마스크층(67)을 형성하는 공정(도 16에 있어서의 단계 S25로부터 단계 S26에 이르는 공정)의 순서를 도 18에 나타내었다. 이 예에서는 먼저 폴리머 기재(61)의 표면에 형성된 제 1 Cu막(68) 위에[도 18에 있어서의 S25의 상태의 폴리머 기재(61) 위에], 감광성 수지(레지스트)를 도포하였다. 감광성 수지의 두께는 약 1 ㎛로 하였 다. 이어서 감광성 수지가 도포된 폴리머 기재(61)를 건조시키고, 다시 실온에서 냉각하여 경화시켰다. 이와 같이 하여 제 1 Cu막(68) 위에 마스크층(67)을 형성하였다(도 18에 있어서의 단계 S25A).
다음에 마스크층(67) 위에 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부로 되어 있는 포토마스크(90)를 씌웠다. 또한 포토마스크(90)는 차광성을 가지는 임의의 재료로 형성할 수 있으나, 특히 Cr 등의 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 또 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 차광성을 가지고 폴리머 기재의 표면에 부착/밀착하는 성질을 가지는 재료로 이루어지는 잉크를 비노광부(배선 패턴영역 이외의 영역)에 인쇄하여 마스크층(67)을 형성하여도 좋다. 이 경우에는 이 예의 도금막의 형성방법을 입체형상의 폴리머 기재 표면에도 적용할 수 있다.
이어서 포토 마스크(90) 위로부터 자외선 확산광(300)을 조사하여 노광처리를 행하였다(도 18에 있어서의 단계 S25B). 이때, 포토마스크(90)의 개구부에 노출된 마스크층(67)의 영역만이 감광된다.
이어서 감광성 수지로 이루어지는 마스크층(67)을 상온하에서 전용의 현상액으로 현상처리하여 마스크층(67)의 감광영역을 제거하였다. 이어서 폴리머 기재(61)를 수세하였다. 이와 같이 하여 제 1 Cu막(68)이 형성된 폴리머 기재(61)의 표면에, 배선 패턴영역에 대응하는 영역이 개구부(67a)가 되는 마스크층(67)을 형성하였다(도 18에 있어서의 단계 S26의 상태).
[변형예 2]
변형예 2에서는 실시예 14의 도금막의 형성방법의 변형예에 대하여 설명한 다. 변형예 2에서는 도금막(64)[제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)]이 형성된 폴리머 기재 표면의 배선 패턴영역에 대응하는 영역에 마스크층(67)을 형성하는 공정, 즉, 도 17에 있어서의 단계 S36로부터 단계 S37에 이르는 공정을 실시예 14와는 다르게 하였다. 그것 이외의 공정은 실시예 14와 동일하게 하였다. 따라서 이 예에서는 단계 S36부터 단계 S37에 이르는 공정에 대해서만 설명한다.
이 예의 도금막의 형성방법에 있어서의, 제 1 Cu막(68) 및 제 2 Cu막(69)이 형성된 폴리머 기재 표면의 배선 패턴영역에 대응하는 영역에 마스크층(67)을 형성하는 공정(도 17에 있어서의 단계 S36부터 단계 S37에 이르는 공정)의 순서를 도 19에 나타내었다. 이 예에서는 먼저 폴리머 기재(61) 위에 형성된 제 2 Cu막(69) 위에 [도 19에 있어서의 S36의 상태에 있는 폴리머 기재(61) 위에], 감광성 수지(레지스트)를 도포하였다. 감광성 수지의 두께는 약 1 ㎛로 하였다. 이어서 감광성 수지가 도포된 폴리머 기재(61)를 건조시키고, 다시 실온에서 냉각하여 경화시켰다. 이와 같이 하여 제 2 Cu막(69) 위에 마스크층(67)을 형성하였다(도 19에 있어서의 단계 S36A).
다음에 마스크층(67) 위의 배선 패턴영역에 대응하는 영역 위에 포토마스크(90)를 씌웠다. 즉, 배선 패턴영역 이외의 영역이 개구부가 되는 포토마스크(90)를 마스크층(67) 위에 씌웠다. 또한 포토마스크(90)는 차광성을 가지는 임의의 재료로 형성할 수 있으나, 특히 Cr 등의 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 또 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 차광성을 가지고 폴리머 기재의 표면에 부착/밀착하는 성질을 가지는 재료로 이루어지는 잉크를 비노광부(배선 패턴 영역 이외의 영역)에 인쇄하여 마스크층(67)을 형성하여도 좋다.
이어서 포토마스크(90) 위에서 자외선 확산광을 조사하여 노광처리를 행하였다(도 19에 있어서의 단계 S36B). 이때, 포토마스크(90)의 개구부에 노출된 마스크층(67)의 영역(배선 패턴영역 이외의 영역)만이 감광된다.
이어서, 감광성 수지로 이루어지는 마스크층(67)을 상온에 있어서 전용의 현상액으로 현상 처리하여 마스크층(67)의 감광영역을 제거하였다. 이어서 폴리머 기재(61)를 수세하였다. 이와 같이 하여 제 2 Cu막(69)의 표면의 배선 패턴영역에 대응하는 영역에 마스크층(67)을 형성하였다(도 19에 있어서의 단계 S37의 상태).
상기 변형예 1 및 변형예 2의 어느 것에 있어서도, 실시예 12 내지 실시예 14와 마찬가지로 양질의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성시킬 수 있다.
상기 실시예 12 내지 실시예 14 및 변형예 1 및 2에서는 폴리머 기재 표면의 소정영역에 금속착체를 부가하여 침투시키는 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 폴리머 기재 표면의 전면에 금속착체를 부가하여 침투시켜도 좋다.
또, 상기 실시예 12 내지 실시예 14 및 변형예 1 및 2에서는 도금막을 무전해 도금법과 전해도금법을 조합시켜 형성한 예를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 도금막을 무전해 도금법만으로 형성하여도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 폴리머 기재의 도금막의 형성방법에서는 도금막을 형성하는 폴리머 기재의 표면의 형상(입체형상 또는 평탄면)에 관계없이 양질 의 도금막을 원하는 패턴으로 용이하게 형성할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도한 배선 등의 도금막 패턴을 형성시킬 수 있다. 그러므로, 모든 배선기판을 형성하는 방법으로서 최적이다.
상기 실시예 1 내지 실시예 14에서는 초임계 유체를 폴리머 기판에 접촉시킬 때에 고압용기 내의 밀폐상태를 유지하기 위하여 볼트조임을 행하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 임의의 수단을 사용할 수 있다. 예를 들면 회전식의 덮개 시일기구 등을 사용할 수 있다. 또 프레스장치에 금형을 설치하고 프레스의 힘으로 맞댄면을 시일하는 방법 등을 채용하여도 좋다.
본 발명의 제 1 형태에 따르면, 초임계 유체를 사용한 폴리머 기재의 표면개질방법으로서, 상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것과, 상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재에 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 표면개질방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 형태에 따르면, 초임계 유체를 사용하여 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 방법으로서, 상기 폴리머 기재 표면에 금속착체를 부가하는 것과, 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 초임계 유체를 접촉시켜 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시키는 것과, 상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재 표면의 상기 소정 패턴에 대응하는 영역을 포함하는 영역에 도금막을 형성하는 것과, 도금막을 상기 소정 패턴으로 패터닝하는 마스크층을 형성하는 것을 포함하는 도금막의 형성방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 형태에 따르면, 폴리머부재의 제조방법으로서, 상기 폴리머부재가, 폴리머 기재를 가지고 상기 폴리머 기재의 표면 내부에 침투물질이 함침되어 있는 폴리머부재이고, 상기 폴리머부재의 제조방법이, 상기 폴리머 기재를 준비하는 것과, 상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가하는 것과, 상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재에 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 형태에 따르면, 제 1 형태에 따르는 폴리머 기재의 표면개질방법을 사용하여 표면개질된 폴리머 기재가 제공된다.
또 본 발명의 제 5 형태에 따르면, 제 2 형태에 따르는 도금막의 형성방법에 의해 형성된 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 폴리머 기재가 제공된다.
본 발명의 제 6 형태에 따르면, 초임계 유체에 의해 폴리머 기재를 표면개질 할 때에 상기 폴리머 기재 위에 설치되는 코팅부재로서, 코팅필름과, 상기 코팅필름 위에 부여된 침투물질을 구비하는 코팅부재가 제공된다.

Claims (66)

  1. 초임계 유체를 사용한 폴리머 기재의 표면개질방법에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것과,
    상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재에 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에, 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초임계 유체는, 초임계상태의 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스폴리올레핀으로 이루어지는 군으로부 터 선택되는 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 침투물질은, 유기물질인 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 침투물질은, 상기 초임계 유체에 용해되는 것을 특징으로하는 표면개질방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 침투물질은, 색소인 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 침투물질은, 폴리에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 침투물질은, 금속착체인 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 금속착체가 부가된 영역에, 무전해 도금법에 의해 도금층을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가할 때에, 스크린인쇄법 또는 잉크젯법으로 상기 침투물질을 부가하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은, 상기 폴리머 기재 표면에 소정의 홈 패턴을 형성하는 것과, 상기 홈 패턴 내에 상기 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 침투물질이 부가되는 상기 폴리머 기재의 표면이 입체구조를 가지는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은,
    상기 폴리머 기재 위에 접하여 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 형성하는 것과,
    상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 마스크층의 개구부에 대응하는 상기 폴리머 기재 표면에, 오목부 및 볼록부의 어느 한쪽이 형성되어 있는 폴리머 기재를 준비하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 마스크층은, 고분자 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 마스크층을 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가한 후에, 다시 상기 침투물질을 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에, 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 코팅층은, 디핑법, 롤코팅법, 스크린인쇄법 및 스프레이법으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 코팅층은, 상기 침투물질보다 초임계 유체에 용해되기 어려운 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 코팅층은, 수용성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 소정 패턴의 영역이 오목부로 형성된 폴리머 기재를 준비하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 오목부는, 홈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은,
    소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 상기 폴리머 기재 위에 형성하는 것과,
    상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 마스크층을 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 마스크층은, 고분자 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  28. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은,
    상기 침투물질을 코팅필름의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것과,
    상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것을 포함하는 것을 특징 으로 하는 표면개질방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것은, 상기 코팅필름의 상기 침투물질이 부가된 측의 표면을 상기 폴리머 기재의 표면과 대향하도록 상기 코팅필름과 상기 폴리머 기재를 접합시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 코팅필름은, 상기 침투물질보다 초임계 유체에 용해되기 어려운 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 코팅필름은, 수용성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면개질방법.
  32. 초임계 유체를 사용하여 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴의 도금막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 폴리머 기재 표면에 금속착체를 부가하는 것과,
    상기 폴리머 기재의 표면에 상기 초임계 유체를 접촉시켜 상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시키는 것과,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재 표면의 상기 소정 패턴에 대응하는 영역을 포함하는 영역에 도금막을 형성하는 것과,
    도금막을 상기 소정 패턴으로 패터닝하는 마스크층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시킨 후에,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에, 상기 소정 패턴에 대응하는 영역이 개구부가 되는 상기 마스크층을 형성하는 것과,
    상기 마스크층의 개구부에 상기 도금막을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로하는 도금막의 형성방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 마스크층의 개구부에 상기 도금막을 형성하는 것은,
    상기 마스크층의 상기 개구부에 노출된 폴리머 기재 표면에, 무전해 도금법에 의해 제 1 도금막을 형성하는 것과,
    제 1 도금막 위에 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  35. 제 32항에 있어서,
    상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시킨 후에,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에, 무전해 도금법에 의해 제 1 도금막을 형성하는 것과,
    제 1 도금막 위에, 상기 소정 패턴에 대응하는 영역이 개구부가 되는 상기 마스크층을 형성하는 것과,
    상기 마스크층의 개구부에 노출된 제 1 도금막 위에, 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것과,
    상기 마스크층을 제거하는 것과,
    상기 소정 패턴에 대응하는 영역 이외에 형성된 제 1 도금막을 에칭에 의해 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  36. 제 32항에 있어서,
    상기 금속착체를 상기 폴리머 기재에 침투시킨 후에,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 도금막을 형성하는 것과,
    상기 도금막의 상기 소정 패턴에 대응하는 영역 위에 상기 마스크층을 형성하는 것과,
    상기 마스크층이 형성되어 있지 않은 영역의 상기 도금막을 에칭에 의해 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에 도금막을 형성하는 것은,
    상기 금속착체가 침투한 상기 폴리머 기재의 표면에, 무전해 도금법에 의해 제 1 도금막을 형성하는 것과,
    제 1 도금막 위에 전해도금법에 의해 제 2 도금막을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  38. 제 32항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 금속착체를 부가한 후에, 상기 금속착체를 피복하 도록 코팅층을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  39. 제 32항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 금속착체를 침투시킨 후에, 상기 금속착체를 금속미립자로 환원하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  40. 제 32항에 있어서,
    상기 마스크층은, 스프레이법, 디핑법, 롤코팅법, 스크린인쇄법 및 잉크젯법 중 어느 하나의 방법을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  41. 제 32항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 금속착체가 침투되는 표면은 입체형상이고, 상기 마스크층은 잉크젯법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  42. 제 32항에 있어서,
    상기 폴리머 기재는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스 폴리올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금막의 형성방법.
  43. 폴리머부재의 제조방법에 있어서,
    상기 폴리머부재는, 폴리머 기재를 가지고 상기 폴리머 기재의 표면 내부에 침투물질이 함침되어 있는 폴리머부재이고,
    상기 폴리머부재의 제조방법은,
    상기 폴리머 기재를 준비하는 것과,
    상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가하는 것과,
    상기 침투물질이 부가된 폴리머 기재의 표면에 초임계 유체를 접촉시켜 상기 폴리머 기재의 상기 침투물질을 침투시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 상기 침투물질을 부가할 때에, 상기 침투물질을 상기 폴리머 기재의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  45. 제 43항에 있어서,
    상기 초임계 유체는, 초임계상태의 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  46. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 및 아몰퍼스 폴리올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  47. 제 43항에 있어서,
    상기 침투물질은, 유기물질인 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  48. 제 43항에 있어서,
    상기 침투물질은, 상기 초임계 유체에 용해되는 것을 특징으로 하는 폴리머 부재의 제조방법.
  49. 제 47항에 있어서,
    상기 침투물질은, 색소인 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  50. 제 47항에 있어서,
    상기 침투물질은, 폴리에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  51. 제 43항에 있어서,
    상기 침투물질은, 금속착체인 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 금속착체가 부가된 영역에, 무전해 도금법에 의해 도금층을 형성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  53. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가할 때에, 스크린인쇄법 또는 잉크젯법으로 상기 침투물질을 부가하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  54. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은, 상기 폴리머 기재의 표면에 소정의 홈 패턴을 형성하는 것과, 상기 홈 패턴 내에 상기 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  55. 제 43항에 있어서,
    상기 침투물질이 부가되는 상기 폴리머 기재의 표면이 입체구조를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  56. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은, 상기 폴리머 기재 위에 접하여 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  57. 제 43항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가한 후에, 다시 상기 침투물질을 피복하도록 코팅층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  58. 제 57항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은, 소정 패턴의 개구부를 가지는 마스크층을 상기 폴리머 기재 위에 형성하는 것과, 상기 마스크층의 적어도 개구부에 침투물질을 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  59. 제 49항에 있어서,
    상기 폴리머 기재의 표면에 침투물질을 부가하는 것은, 상기 침투물질을 코팅필름의 표면에 소정 패턴으로 부가하는 것과, 상기 코팅필름을 상기 폴리머 기재 위에 설치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머부재의 제조방법.
  60. 제 1항에 기재된 폴리머 기재의 표면개질방법을 사용하여 표면개질된 것을 특징으로 하는 폴리머 기재.
  61. 제 32항에 기재된 도금막의 형성방법에 의해 형성된 소정 패턴의 도금막이 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 기재.
  62. 초임계 유체에 의해 폴리머 기재를 표면개질할 때에 상기 폴리머 기재 위에 설치되는 코팅부재에 있어서,
    코팅필름과,
    상기 코팅필름 위에 부여된 침투물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅부재.
  63. 제 62항에 있어서,
    상기 침투물질은, 소정 패턴으로 상기 코팅필름 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅부재.
  64. 제 62항에 있어서,
    상기 침투물질은, 유기물질인 것을 특징으로 하는 코팅부재.
  65. 제 62항에 있어서,
    상기 코팅필름은, 상기 침투물질보다 상기 초임계 유체에 용해되기 어려운 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅부재.
  66. 제 65항에 있어서,
    상기 코팅필름은, 수용성 물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅부재.
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