超高密度 大気圧プラズマユニット Tough Plasma

超高密度 大気圧プラズマユニット Tough Plasma

株式会社FUJI社表面処理ソリューション

樹脂、金属、ガラス、フイルム等、様々な工業分野で、これらの材質の表面処理を実施し、2つの異なる材質を素早く、上手に、尚且つ簡単に接着させたいというニーズは生産技術開発者共通の課題と言えます。
金属と樹脂の接着強度向上、金属材料及び樹脂材料に対するコーティング材の濡れ性向上、有機汚れの洗浄等、市場によりお悩みは様々です。
株式会社FUJI社大気圧プラズマ処理装置により、それらのお悩みを適切な表面処理ソリューションで解決いたします。

プラズマって何?

プラズマはラジカル、イオン及び電子が混在した非常に活性な状態です。プラズマ中に存在するラジカルは、電気的に中性な不対電子をもつ原子、分子あるいはイオンであり、活性種とも言われております。
株式会社FUJI社大気圧プラズマは、この化学的に活性(不安定)で反応性の高いラジカルを利用して、表面の有機物を除去したり、表面へ反応性の高い親水基を生成します。

大気圧プラズマによる有機物除去のメカニズム

1) 大気圧プラズマにより酸素ラジカルを照射

2) 有機物(炭素(C))が酸素ラジカルと反応し、二酸化炭素となる

反応しやすい酸素ラジカルは、有機物(炭素(C))と結合してCO2となる。
有機物は分解除去される。

3) 上記有機物の除去により、対象物(ワーク)表面が親水化される

表面汚れがなくなり親水化され、接着力が向上する

大気圧プラズマによる接着強度向上のメカニズム

樹脂/金属へ大気圧プラズマの前処理を実施すれば、接着剤やコーティング材の接着強度が向上します。その理由として、大気圧プラズマにより表面の有機物が除去される効果以外にも、表面にカルボニル基やカルボキシル基等の親水基が付与されるからです。

表面解析(XPS観察 C1s成分)

プラズマ照射により、PEEK材表面の「C−C」結合の割合が減り、 「C−O」、「C=O」、「COO」といった酸素を含む親水性の官能基 (カルボニル基、カルボキシル基)の結合の割合が増えます。

大気圧プラズマによる接着強度向上の例

例:PP(ポリプロピレン)の接着強度向上

PP(ポリプロピレン)表面に大気圧プラズマを照射し、未処理のものと接着剤との貼り付け強度を比較
未処理の段階では、界面破断していた材質が、大気圧プラズマの前処理を実施することにより、接着剤破断するまで接着強度が劇的に向上する。

何故大気圧プラズマ?

真空プラズマに変わり、様々な生産工程で大気圧プラズマが求められております。 それは、下記の理由が挙げられます。

バッチ処理ではなく、製造ラインで表面処理を実現可能

チャンバーやポンプ等の高価な真空設備が不要

大気圧下で使用できるので、真空引きが不要であり、
プラズマ処理までの待ち時間が大幅に短縮される

全面処理ではなく、部分的に表面処理を実施することが可能

株式会社FUJI社「タフ プラズマ」特徴

1) 高いラジカル密度

名古屋大学 堀勝教授との共同開発により、ラジカル濃度の高いプラズマを生成。高速処理により、生産性の向上を実現。

2) 電気的に中性

電気的に中性なラジカル粒子のみを照射するため、ワークに電気的なダメージを与えません。

3) 低温処理

照射ガス温度が低いため、耐熱性能の低い材料に使用しても熱による影響を与えません。

大気圧プラズマで使用するガス

放電用ガスに反応ガスを少し混ぜて仕事をさせる

アプリケーション事例

ポリイミドシートの表面改質

プラズマ処理後は、接触角が70度から10度へ変化し、表面が親水化されたことがわかります。

ACF接合強度向上

プラズマ処理後はピール強度が向上しました。

アンダーフィル浸透性能の向上

アンダーフィル充填前に大気圧プラズマ処理を実施することにより、アンダーフィルの浸透性が劇的に向上。 この効果により、はんだボール間のボイドが無くなり、不良率が低減する。

製品仕様