(57)【要約】大気圧マイクロプラズマを用いて様々な材料の表面特性をリアルタイムで、大面積に改質処理するための方法を提供する。このため、大気圧下、７８０Ｖ−１．９ｋＶで複数のマイクロプラズマ電極間に生成させた大気圧マイクロプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずにリアルタイムに行う。また、表面改質処理された被処理部材の表面同士を加熱及び加圧して、接着剤を用いずに接合することを特徴とするマイクロプラズマを用いて接合する。
2010058648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧下、７８０Ｖ−１．９ｋＶで複数のマイクロプラズマ電極間に生成させた大気圧マイクロプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずにリアルタイムに行うことを特徴とするマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法。
【請求項２】
前記大気圧マイクロプラズマを７８０Ｖ−１ｋＶで生成して、被処理部材に静電気を発生させないようにすることを特徴とする請求項１に記載の表面改質処理方法。
【請求項３】
前記大気圧マイクロプラズマを被処理部材の表面に照射するに際し、
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴を通して、０．１−０．８ＭＰａの、空気、不活性な窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオンのいずれかのガスを、被処理部材の表面に噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の表面改質処理方法。
【請求項４】
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴の直径を、０．５−５ｍｍとすることを特徴とする請求項３に記載の表面改質処理方法。
【請求項５】
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴から噴射するガス流速を、１−５．５ｍ／ｓとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面改質処理方法。
【請求項６】
前記マイクロプラズマ電極と被処理部材表面とのワーク間距離を、０−１０ｍｍとすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面改質処理方法。
【請求項７】
前記マイクロプラズマ電極間の放電ギャップ長を０−５００μｍとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表面改質処理方法。
【請求項８】
前記マイクロプラズマ電極の面積全体を用いて被処理部材表面の表面改質処理を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の表面改質処理方法。
【請求項９】
前記マイクロプラズマ電極間の放電ギャップを設定するに際し、
別体のスペーサを使用せずに、前記マイクロプラズマ電極表面に誘電体をコーティングをして、放電ギャップ長を確保することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の表面改質処理方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の表面改質処理方法を用いて表面改質された被処理部材の接合方法であって、
表面改質処理された被処理部材の表面同士を加熱及び加圧して、接着剤を用いずに接合することを特徴とするマイクロプラズマを用いた接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプラズマを用いた表面改質処理方法及びマイクロプラズマを用いた接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な樹脂材料などが医療用検査キット、燃料電池用マイクロセル、液晶ディスプレイ基板などの産業応用として開発研究されてきている。
通常、耐久性、化学的安定性などの理由により接着剤は元より、接合困難な樹脂材料が使用されるケースが多く（それらと相反しながらも）、それらを短時間に接合可能とする技術が求められてきている。
これらの接合技術には、大気グロー放電、コロナ放電、プラズマジェット、プラズマトーチ処理が実用化されており、それらは針電極、くし型電極、ノズル型電極などをロボットアームやＸＹプロッタアームで制御しながら走査させる方式が主流である。
（例えば、特許文献１参照）
上述したような従来手法による表面改質処理では、ロボット制御部分のコストは元より、プラズマ生成（通常、表面改質処理には１０−２０ｋＶ）には高電圧電源が必要となる。
（例えば、非特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）
表面改質処理技術に関し、産業界から以下のような要求がある。
（１）リアルタイム処理の要求
競争の極めて激しい液晶業界では、スピード処理が要求され、真空チャンバ等を必要とする減圧処理では対応が困難であり、簡易かつ大面積処理が可能な大気圧プロセスが必要となってきている。
（２）低コスト化の要求
表面処理にレーザや寿命の短いＵＶランプを使用するシステムや前述のチャンバ（真空排気系）、消耗品としての希ガス類、高電圧電源を要求する設備費用、新規ライン構築費用圧縮の要求があり、プロセス全体の低コスト化が求められている。
（３）強接合強度と低残留成分の要求
接着剤では接合しづらい材料（ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなど）がマイクロセルに用いられるが、医療用検査キット、燃料電池用マイクロセルでは、接着剤による残留成分が分析、燃料改質時に悪影響を及ぼすことが懸念されており、物理化学的接合が望ましい。さらに極めて断面積の小さいマイクロ流路を高圧力ポンプなどで駆動することから接合強度の向上を要求されている。
（４）静電気障害の悪影響
コロナ放電、グロー放電処理を行った場合、荷電粒子による被処理材料への帯電が問題となる。
特に、液晶パネルでは実装部品、形成ライン等に悪影響があり、表面改質を高効率で行えない原因とされている。マイクロプラズマでは大気圧コロナ、グロー放電と比べて、その放電電圧は１／１０（１ｋＶ）程度であり、さらに被処理材料は外部に置かれるため、電極間に被処理材料を挟むことの多いコロナ放電処理などと比べて、悪影響が見られにくいものと考えられる。
また、従来、各種の可撓性部材、例えば樹脂フィルム同士を接合する方法として、接着剤を用いて接合する技術が知られている。
例えば、特許文献４には、二枚の基板を接着剤によって接着し、基板の界面に幅が０．１〜３０００μｍの微細流路用凹部を形成した「マイクロリアクター」が記載されている。
しかし、接着剤を用いると、内容物の薬液に溶剤や接着剤などが混じるおそれがあるという問題があった。
【非特許文献１】ぬれと（超）撥水、（超）親水技術、そのコントロール、ｐｐ．４７７−４８０，２００７，株式会社エヌ・ティー・エス
【特許文献１】特開２００８−２７８３０号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４０４１号公報
【特許文献３】特開２００７−１８８６９０号公報
【特許文献４】特開２００６−１１２８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、大気圧マイクロプラズマを用いてガラス、樹脂類等の様々な材料の表面特性をリアルタイムで、大面積に改質するための方法を提供することである。
また、本発明の他の課題は、複数枚の可撓性部材などの被処理部材を接着剤を用いずに加熱加圧により接合して被処理部材を接合する方法であって、内容物に溶剤や接着剤などが混じるおそれがなく、接合耐久性に優れた被処理部材の接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、
（１）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、
大気圧下、７８０Ｖ−１．９ｋＶで複数のマイクロプラズマ電極間に生成させた大気圧マイクロプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずにリアルタイムに行うことを特徴とする。
（２）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）において、
前記大気圧マイクロプラズマを７８０Ｖ−１ｋＶで生成して、被処理部材に静電気を発生させないようにすることを特徴とする。
（３）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）又は（２）において、
前記大気圧マイクロプラズマを被処理部材の表面に照射するに際し、
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴を通して、０．１−０．８ＭＰａの、空気、不活性な窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオンのいずれかのガスを、被処理部材の表面に噴射することを特徴とする。
（４）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（３）において、
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴の直径を、０．５−５ｍｍとすることを特徴とする。
（５）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、
前記マイクロプラズマ電極に形成した穴から噴射するガス流速を、１−５．５ｍ／ｓとすることを特徴とする。
（６）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、
前記マイクロプラズマ電極と被処理部材表面とのワーク間距離を、０−１０ｍｍとすることを特徴とする。
（７）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、
前記マイクロプラズマ電極間の放電ギャップ長を０−５００μｍとすることを特徴とする。
（８）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、
前記マイクロプラズマ電極の面積全体を用いて被処理部材表面の表面改質処理を行うことを特徴とする。
（９）本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）乃至（８）のいずれかにおいて、
前記マイクロプラズマ電極間の放電ギャップを設定するに際し、
別体のスペーサを使用せずに、前記マイクロプラズマ電極表面に誘電体をコーティングをして、放電ギャップ長を確保することを特徴とする。
（１０）本発明のマイクロプラズマを用いた接合方法は、前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の表面改質処理方法を用いて表面改質された被処理部材の接合方法であって、
表面改質処理された被処理部材の表面同士を加熱及び加圧して、接着剤を用いずに接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法によれば、被処理部材の表面にマイクロプラズマ処理を施すことにより、生成されるラジカル、紫外光などによる物理的変化、化学的変化を起こすことで、チャンバなど真空容器を必要とせずに、リアルタイムで大面積の表面改質処理を施すことが可能となる。
また、小型電源などで対応が出来、大気ガスを流用可能であり、コスト面で有利である。
さらに、静電気障害の悪影響のない表面改質処理が可能である。
すなわち、コロナ放電、グロー放電処理を行った場合、荷電粒子による被処理部材への帯電が問題となる。
特に、液晶パネルでは、実装部品、形成ライン等に悪影響があり、表面改質を高効率で行えない原因とされている。
マイクロプラズマでは、大気圧コロナ、グロー放電と比べて、その放電電圧は１／１０（１ｋＶ）程度であり、さらに被処理部材は外部に置かれるため、電極間に被処理部材を挟むことの多いコロナ放電処理などと比べて、悪影響が少ない。
また、本発明のマイクロプラズマを用いた接合方法によれば、被処理部材を接着剤を使用せずに接合したので、接着剤成分が内容物内に溶出するおそれがなくなり、内容物への影響がない。
特に、内容物が食品や医薬品などの場合に好ましく適用できる。
さらに、本発明によれば、被処理部材同士を加熱加圧によって接合したので、被処理部材同士を簡単な手段で一体化できて、液体容器などに好ましく適用できる。
被処理部材を樹脂フィルムとした場合は、樹脂フィルムが均等に加熱されるため、フィルム同士の接合面に剥離が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、マイクロプラズマ処理に用いるプラズマ電極の概略構成であり、（ａ）はプラズマ電極の断面図、（ｂ）はプラズマ電極の平面図である。
図２は、本発明のマイクロプラズマ処理を用いた被処理部材の接合方法についての説明図である。
図３は、表面改質処理の効果を評価するため、接触角を測定した写真である。
図４は、実施例２の、ＰＥＮフィルム（ポリエチレンナフタレート）でのマイクロプラズマ表面改質処理結果例を示し、（１）は未処理（２）は印可電圧７８０Ｖで処理、（３）は８８０Ｖで処理、（４）は１ｋＶで処理したものである。
図５は、実施例３の、ガラス基材の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ガラス基材上の水滴接触角変化の結果を示す。
図６は、実施例４の、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ＬＣＰの表面の水滴接触角変化の結果を示す。
図７は、実施例５の、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ＰＰＡの表面の水滴接触角変化の結果を示す。
図８は、実施例６の、リードフレームの表面の水滴接触角変化の結果を示す。
図９は、実施例７の、ＰＣの表面の水滴接触角変化の結果を示す。
図１０は、実施例８の、４８時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性を示す。
図１１は、同、７２時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性を示す。
図１２は、同、１２０時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性を示す。
図１３は、実施例９の、プラズマ電極の貫通孔径を変更して被処理部材の表面改質処理を行い、この場合の接触角の測定結果を示す。
図１４は、実施例１０の、ガス流速を変化させた時のＰＥＮフィルム表面の接触角への影響を示す。
図１５は、実施例１１の、マイクロプラズマ処理における電極（誘電体部）と被処理部材との距離の関係を示す。
図１６は、実施例１２の、ＰＥＮフィルムの表面改質処理に、希ガスとしてアルゴンを用いた際の処理時間による接触角変化を示す。
図１７は、実施例１３の、噴射ガス種による接触角への影響を示す。
図１８（ａ）は、実施例１５のマイクロプラズマの実験装置図を示し、（ｂ）は比較例１のコロナ放電の実験装置図を示す。
図１９は、図１８の実験結果を示す。
図２０は、実施例１６の、Ａｒガスを噴射ガスとしてマイクロプラズマ処理を行う前後のＰＥＮフィルム表面のＣ１ｓスペクトルの変化を示す。
図２１は、実施例１６の、処理前のＰＥＮフィルム表面のＯ１ｓスペクトルとＡｒで処理したときのＰＥＮフィルム表面のＯ１ｓスペクトル変化を示す。
図２２は、実施例１６の、処理前のＰＥＮフィルム表面のＮ１ｓスペクトルとＡｒで処理したときのＰＥＮフィルム表面のＮ１ｓスペクトル変化を示す。
図２３は、実施例１７の、プラズマ電極の面積を２０×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。
図２４は、実施例１７の、プラズマ電極の面積を６０×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。
図２５は、実施例１７の、プラズマ電極の面積を１００×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。
図２６は、実施例１８の、樹脂コーティングに厚みの違いを設け、電極表面に１００μｍの放電ギャップ長を形成した例を示す。
図２７は、実施例１９の３層の樹脂フィルムからなる流体マニフォールドを形成する説明図である。
図２８は、接合状態をレーザ焦点顕微鏡で分析した結果を示す。
【符号の説明】
【０００７】
２、３、４：被処理部材（樹脂フィルム）
５：スリット
１０：プラズマ電極
１１：貫通孔
１３：金属基板
１５：非導電体スペーサ
１６：誘電体膜
１７：被処理部材（表面改質の対象である可撓性部材）
１８：接地電極
２１：プレス下型
２２：プレス上型
２３：外部加熱装置（ヒータ）
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、マイクロプラズマを発生する電極の下部の活性化対象のフィルム（被処理部材）を設置し、上方のマイクロプラズマ電極に交流電圧を印可する。
なお、本発明で用いるマイクロプラズマは、大気圧中で１０μｍというパッシェンミニマム程度で駆動することが出来る為、本質的にエネルギ効率（プラズマ中の活性種生成効率）が極めて高いのが特徴である。
本発明の表面改質処理方法による表面改質の対象である被処理部材は、誘電体であれば特に制限をするものではないが、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンなどを原料とする樹脂フィルムが挙げられる。
樹脂フィルムは、単層のものでも積層されたものでもよい。
特に、耐薬品性、耐熱性に優れた樹脂フィルムとしては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが挙げられる。
本発明の表面改質処理方法による表面改質の対象は、上記樹脂フィルムの他、樹脂基材やガラス基材、その他の基材にも適用でき、特に制限をするものではない。
マイクロプラズマ処理に用いるプラズマ電極の概略構成を、図１に示す。
図１において、（ａ）はプラズマ電極の断面図、（ｂ）はプラズマ電極の平面図である。
図１に示すように、プラズマ電極１０は、複数の貫通孔１１が形成されている金属基板１３を、平行に２枚配設したものである。
また、図１（ａ）に示すように、プラズマ電極１０は、その周縁部分に非導電体スペーサ１５を介在させて平行に配設されている。
さらに、金属基板１３の表面には、誘電体膜１６が形成されており、誘電体膜１６の表面は、ポーラス面が露出した凹凸状となっていることが好ましい。
さらにまた、被処理部材１７（表面改質の対象である樹脂フィルム、ガラス基材、樹脂基材など）の下に接地電極１８を設け、イオンなどの荷電粒子を積極的に被処理部材１７表面に供給することで、表面処理を加速することもできる。
このとき、被処理部材１７と誘電体膜１６を有する金属基板１３とのワーク間距離が、０−５ｍｍ以内であることが好ましい。
また、このとき、大気中空気（ＣＤＡ：Ｃｌｅａｎ  ｄｒｙ  ａｉｒ）だけでなく、窒素やアルゴンなどの希ガス類を、プラズマ電極１０に設けた貫通孔１１を通して噴射すると、
被処理部材１７の活性化が促進される。
その際、プラズマ電極１０の貫通孔１１から被処理部材１７への噴射ガス流速が、１−５．５ｍ／ｓ程度であることが好ましい。
なお、噴射ガス流速を大きくする場合、マイクロプラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ長を０−５００μｍの間に設定することが好ましく、０−３００μｍの間に設定することがさらに好ましい。
図１（ｂ）に示すように、プラズマ電極１０は、複数の貫通孔１１を形成させることが望ましい。
プラズマ電極１０において、金属基板１３に形成させる貫通孔１１の開口部分の全面積を合計した開口面積率は、金属基板１３を平面からみた状態で、平面積に対して２−６０％とすることが好ましい。
噴射ガス流速を大きくする場合、マイクロプラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ長を０−５００μｍと可変することが好ましいが、低電圧を維持確保しながらも貫通孔１１から被処理部材１７への噴射ガス流速が１−５．５ｍ／ｓを確保するため貫通孔１１の大きさは０．５−５ｍｍであることが好ましい。
次に、上記プラズマ電極１０への電圧の印加方法について説明する。
２枚の金属基板１３間に、相対的に交流となる電圧を供給する。
その電圧波形としては、トランス交流電圧を印可した正弦波、パルス電圧を印可した矩形のパルス波、あるいは鋸歯状波などが挙げられる。
電圧の波高値は、概ね５００Ｖ−２ｋＶ程度で大気圧中でプラズマが生成可能である。
特に７００Ｖ−１．５ｋＶの範囲とすることが好ましい。
平均電流は電極の面積に依存するが、概ね２０ｍＡ−１０Ａ程度の範囲とすることが好ましい。
また、電源の周波数は、１ｋＨｚ−１０００ＭＨｚの範囲の低周波から超高周波に至る領域のいずれの帯域でもよいが、電極温度上昇などを考慮して１０ｋＨｚ−１００ｋＨｚ程度の帯域の周波数が好ましい。
なお、プラズマ電極１０の加熱温度は、室温−３００℃が好ましく、より好ましくは、室温−１００℃の範囲内である。
次に、本発明のマイクロプラズマ処理を用いた接合方法について説明する。
マイクロプラズマ処理を用いた被処理部材の接合方法は、複数の被処理部材を接着剤を用いずに加熱加圧により接合して被処理部材を形成する方法であって、被処理部材をマイクロプラズマ処理し、その後被処理部材を加熱及び加圧して、被処理部材同士を接合することを特徴とする。
図２に示すように、プラズマ処理により表面改質処理を施した２枚の被処理部材２、３の活性化表面同士を向かい合わせて重ね、プレス下型２１上に配設する。
さらに、その被処理部材２、３の上方に、外部加熱装置（ヒータ）２３によって加熱したプレス上型２２を接近させた状態で待機させる。
そして、プレス下型２１上に配設した２枚の被処理部材２、３を、加熱されたプレス上型２２により加圧して被処理部材２、３同士を接合する。
プレス上型２２の加熱温度は、被処理部材を軟化させる温度とすることが必要であるので、被処理部材の融点よりやや低く、軟化点程度の温度がとすることが好ましい。例えば、被処理部材がＰＥＮの場合は、その融点が２６５−２７０℃であるので、ヒータによる加熱温度は１４５−１４７℃程度とすることが好ましい。ＰＩ（ポリイミド）の場合、耐熱性が高いため、ヒータによる加熱温度は２３０−２５０℃程度とすることが好ましい。
接合時の加圧力は、被処理部材を軟化させて、十分な接合強度が得られる程度とする。それ以上の加圧力を加えると、被処理部材の破壊におよぶため、被処理材料の厚さにより適宜、調整する。例えば、被処理部材としてＰＥＮを用いて上記軟化点での接合する場合、１−３Ｐａ（１０−３０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度とすれば十分である。
【実施例】
【０００９】
（実施例１）
プレスにて多数の円形状の貫通孔を打ち抜いた金属基板で形成した１８−８ステンレス製の、厚み：０．５ｍｍ、外径：１００ｍｍの円板形状のプラズマ電極を用いて、ＰＥＮフィルムの表面改質処理を行った。金属基板に形成した貫通孔は、一つの貫通孔の外径を０．２ｍｍとし、開口面積率を５０％とした。
この金属基板１３の表面に、誘電体をコーティングした。誘電体膜はガラスコーティングやアルミナなどのセラミック溶射によるコーティングまた、その他のセラミックや絶縁性の材料でコーティングしておいても好ましい。
電圧駆動条件として、プラズマ電極１０と接地電極１８との間に、電圧９２０Ｖを印加して駆動して、無声放電状態のプラズマを発生させた。
金属基板の貫通孔に上下方向にガスを流し、プラズマ電極間にマイクロプラズマを発生させてＰＥＮフィルムの表面改質を行った。
表面改質の条件は以下のとおりとした。
噴射ガス流量１Ｌ／ｍｉｎ、処理時間は１０ｍｉｎとした。
貫通孔の外経は、φ＝０．７５ｍｍ，φ＝１．５ｍｍの２通りのものを用いた。
ガスの種類としては、純空気、窒素を用いた。
表面改質処理の効果を評価するため、フィルムに対しての接触角（側面図）を写真撮影した。
その写真を、図３（１）−（４）に示す。表１において示す計算式から接触角θを求め、その結果を表１に示す。表１に示すように、改質前の接触角は８６．９°であったが本発明の表面改質処理によって、以下のようになった。
Ａｉｒで貫通孔の外径φ＝０．７５ｍｍの場合、改質後の接触角は６０．３°、
Ｎ２ガスで貫通孔の外径φ＝０．７５ｍｍの場合、改質後の接触角は６０．２°、
Ａｉｒで貫通孔の外径φ＝１．５ｍｍの場合、改質後の接触角は５４．２°、
Ｎ２ガスで貫通孔の外径φ＝１．５ｍｍの場合、改質後の接触角は２２．３°、
【表１】
2010058648.tif 000003
（実施例２）
実施例２では、マイクロプラズマ表面改質処理における印加電圧の依存性を示す。
噴射ガスとしてアルゴン、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎ、処理時間１ｍｉｎの条件下で印加電圧を７８０Ｖ、８８０Ｖ、１ｋＶと変化させた。なお、電極間の放電ギャップ長は、３００μｍとした。
マイクロプラズマ表面改質処理の被処理部材としてＰＥＮフィルムを用い、フィルム表面上の水滴接触角を測定して評価した。
図４に、処理前と処理後のフィルム表面での接触角変化を示す。
図４から分かるように、印加電圧を上昇させるに従い、接触角の減少（＝親水性の増加）が認められる。
これらの結果を表２にまとめて示す。
なお、印加電圧を７８０Ｖ以上としたのは、それ未満の場合、放電状態が不安定となったからである。
【表２】
2010058648.tif 000004
（実施例３）
［００１７］
実施例３では、被処理部材として、液晶パネルなどで用いられる基材としてのガラス基材を用いた。ガラス基材の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ガラス基材上の水滴接触角変化の結果を図５に示す。
また、表３にこの場合の実験パラメータをまとめて示す。
【表３】
2010058648.tif 000005
図５の結果から、マイクロプラズマを用いた表面改質処理前のガラス基材上の水滴接触角は３９−４３°であったが、表面改質処理後は、水滴接触角は大きく減少した。
以上のように、化学的安定性の高いＰＥＮフィルムの接触角変化と比べてガラス基材の場合には、マイクロプラズマによる表面改質処理の効果が大きいことが認められる。
（実施例４）
実施例４では、被処理部材として、ＬＣＰを用いた。ＬＣＰの表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ＬＣＰの表面の水滴接触角変化の結果を図６に示す。
また表４に実験パラメータをまとめて示す。
【表４】
2010058648.tif 000006
（実施例５）
実施例５では、被処理部材として、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）を用いた。実験パラメータは、実施例４で示した表４と同様である。ＰＰＡ（ポリフタルアミド）の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ＰＰＡの表面の水滴接触角変化の結果を図７に示す。
（実施例６）
実施例６では、被処理部材として、半導体製造時に使用されるリードフレーム（金属板）を用いた。リードフレームの表面は、ＡＧ鍍金、Ｐｄ鍍金が施されている。
実験パラメータは、実施例４で示した表４と同様である。
リードフレームの表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、リードフレームの表面の水滴接触角変化の結果を図８に示す。
（実施例７）
実施例７では、被処理部材として、ＰＣ（ポリカーボネート）を用いた。
実験パラメータは、実施例４で示した表４と同様である。
ＰＣ（ポリカーボネート）の表面をマイクロプラズマ表面改質処理を行い、ＰＣの表面の水滴接触角変化の結果を図９に示す。
（実施例８）
実施例８では、被処理部材として、ＬＣＰとシリコンとの密着性（接着性あるいは接合性）について、３０秒間マイクロプラズマ処理を施した後の持続性を観察した結果を図１０〜図１２に示す。
図１０は４８時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性、図１１は７２時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性、図１２は１２０時間経過後のＬＣＰとシリコンとの密着性、をそれぞれ観察したものである。
図１０から、マイクロプラズマ処理を施して４８時間経過した後においても、濡れ性、密着性の向上がみられる。
（実施例９）
実施例９では、プラズマ電極の貫通孔１１径を変更して被処理部材１７の表面改質処理を行い、この場合の接触角の測定結果を図１３に示す。
なお被処理材１７はガラス基材を用い、処理前の水滴接触角はおよそ２５度であった。噴射ガスとして窒素を７０Ｌ／ｍｉｎで供給した。印加電圧は１ｋＶである。
図１３の結果から分かるように、マイクロプラズマ処理時間にもよるが貫通孔１１径５ｍｍでは接触角変化が少ない（処理時間６０秒で６．９°の減少）に対して、貫通孔１１径が、２ｍｍおよび３ｍｍの場合は、処理時間６０秒では接触角が計測限界以下となった。
特に、貫通孔１１径が２ｍｍの場合は、処理時間５秒でも接触角は１０°まで減少する事が認められた。
なお、貫通孔１１におけるガス流速を表５にまとめて示す。
実施例６にも示したが、ガス流速は１［ｍ／ｓ］以上で最適値を示し、さらにガス流速を増加するとまた低下する傾向がみられる。
【表５】
2010058648.tif 000007
（実施例１０）
［００２０］
実施例１０において、ガス流速を変化させた時のＰＥＮフィルム表面の接触角への影響を図１４に示す。
ＰＥＮフィルムの表面改質処理に使用した噴射ガスは空気であり、ファンを用いてマイクロプラズマ電極に供給した。
マイクロプラズマ電極の放電ギャップ長は１００μｍであり、印加電圧は１．５ｋＶである。
図１４の測定結果から分かるように、
被処理部材は噴射ガス流速３．０ｍ／ｓで一旦接触角が小さくなり、そこから流速が上がっていくとまた接触角が大きくなっていくことが確認できる。
（実施例１１）
実施例１１において、マイクロプラズマ処理における電極（誘電体部１６）と被処理部材１７との距離の関係を図１５に示す。なお被処理部材１７はガラス基材を用いており、処理前の水滴接触角はおよそ３０度である。
噴射ガスとして、窒素を７０Ｌ／ｍｉｎで供給した。
印加電圧１ｋＶで、処理時間は３０秒とした。
図１５から分かるように、電極（誘電体部１６）と被処理部材１７との距離が１０ｍｍの場合は、表面改質処理の効果が小さく、電極（誘電体部１６）と被処理部材１７の距離を短くすると、接触角の低下がみられるようになり、表面改質処理の効果が大きく現れる。
特に、被処理部材と電極との距離を５ｍｍ以下とすると、接触角は測定限界以下となった。
（実施例１２）
実施例１２においては、ＰＥＮフィルムの表面改質処理に、希ガスとしてアルゴンを用いた際の処理時間による接触角変化を示す。
実施例１では、窒素、室内空気を用いて、１０分程度処理した結果を示したが、実施例１２では、アルゴンを用いたので、図１６に示すように、約３秒でＰＥＮフィルムの接触角は３０度程度まで低下し、親水性が増加した。それ以上処理時間を増加しても大きく接触角は変わらないことから、処理時間の短縮に希ガスを用いることの有効性が認められる。
なお、実施例１２では、電極間放電ギャップ長：１００μｍ、ＰＥＮと電極の距離：１ｍｍ、放電電圧：１．１ｋＶ、放電電流：２８ｍＡ、ガス流速：３．５ｍ／ｓとした。
（実施例１３）
［００２３］
実施例１３において、噴射ガスとして、室内空気に、窒素またはアルゴンを添加した際の接触角への影響を示す。
図１７は、以下の３種類の噴射ガスを用いて、ＰＥＮ表面の接触角変化を比較した結果を示す。
（１）Ｒｏｏｍ  ａｉｒ（１００Ｌ／ｍｉｎ）、
（２）Ｒｏｏｍ  ａｉｒ（９０Ｌ／ｍｉｎ）＋Ｎ２（１０Ｌ／ｍｉｎ）、
（３）Ｒｏｏｍ  ａｉｒ（９０Ｌ／ｍｉｎ）＋Ａｒ（１０Ｌ／ｍｉｎ）、
なお、プラズマ電極の放電ギャップ長：１００μｍ、流速：３．０ｍ／ｓ、放電電圧：１．５ｋＶ、処理時間は１０分とした。
また、処理時間を１０秒と短縮した場合でも、図１６に既に示したように、アルゴンを用いた場合は接触角の変化が認められる。
表９に、ガス種の混合割合による接触角変化を示す。
処理前のＰＥＮの接触角は７７．１°であり、アルゴン１００％での接触角が最も小さく、３５．８°となった。窒素のみで処理した場合は６５．２°であった。
【表９】
2010058648.tif 000008
（実施例１４）
実施例１４において、被処理部材としてＬＣＤパネル基板を用いた。マイクロプラズマを用いて表面改質処理した後のＬＣＤパネル基板の帯電電圧を計測し、静電気の影響を評価した。計測器は、Ｓｔａｔｉｃ  Ｓｅｎｓｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ７１８、３Ｍ製を用いた。
計測時の条件は次のとおりである。
ガス種：窒素７０Ｌ／ｍｉｎ、放電電圧：１ＫＶ、貫通孔径：２ｍｍ、電極（誘電体部）と被処理部材の距離：３ｍｍ
計測結果を表１０に示す。マイクロプラズマ処理後のＬＣＤパネル基板上への影響はほとんど見られず、ＬＣＤパネル上のベアチップなどが静電気障害により破壊される現象も認められなかった。参考に、表１１にＬＣＤパネルでの除電器（イオナイザー）の性能評価データを示す。
ＬＣＤパネルを製造ライン上で搬送するだけで摩擦帯電し、６８−１５５Ｖまでの電圧が観測された。剥離帯電時の放電による回路破損を防止するために、パネルの帯電電圧は±５０Ｖ以下と規格されている。これらと比較しても、マイクロプラズマ処理を６０秒行った後もわずか３０Ｖまでしか電圧が上昇しないため、従来技術（プラズマ表面処理）で報告されているチップ類の静電気障害による破損は起こらず、マイクロプラズマ処理では静電気の影響がほとんどないことが言える。
電気的には電極間で電気力線は閉じている。電極外に接地電極１８を設けた場合は、イオンなど荷電粒子を積極的に被処理部材１７表面に移動させる事が可能となるので、帯電電圧は高くなるが、表面処理の状況によってはあえてこの配置とすることが好ましい場合もある（スパッタリング的な効果を狙った場合など）。
【表１０】
2010058648.tif 000009
【表１１】
2010058648.tif 000010
（実施例１５、比較例１）
実施例１５では、プラズマ電極の孔径を３ｍｍのものを用い、放電ギャップ長：１００μｍ、被処理部材（ＰＥＮフィルム）と電極の距離を、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとし、
入力電圧：１００Ｖ、放電電圧：１．９ｋＶ、放電電流：約１２０ｍＡ、ｒｏｏｍ  ａｉｒ（５Ｌ／ｍｉｎ）として、ＰＥＮフィルムの表面改質処理を５秒間行った。
比較例１として、コロナ放電による表面処理では、ＰＥＮフィルムと電極の距離約０．５ｍｍ、放電電圧２．５ｋＶ、放電電流約１８０ｍＡ、ｒｏｏｍ  ａｉｒ（５Ｌ／ｍｉｎ）、処理時間５秒で行った。
それぞれの条件下で、表面処理後に表面電位計（Ｔｒｅｋ、Ｍｏｄｅｌ  ３４７）を用いて表面電位を測定した。実験装置図を図１８に示す。
図１８において、（ａ）はマイクロプラズマの実験装置図、（ｂ）はコロナ放電の実験装置図を示す。
この実験結果を図１９に示す。図１９から、マイクロプラズマ電極を使用した場合、電極からＰＥＮへの距離が大きくなるほど、表面電位は低下する傾向が見られた。全て５０Ｖ以下であり、ＬＣＤパネルでの試験結果と同等以下であった。
比較例として行ったコロナ放電による表面処理では、１００Ｖ以上となり、表面電位がマイクロプラズマ処理の倍以上の値となった。
（実施例１６）
実施例１６では、被処理部材としてのＰＥＮフィルム表面にマイクロプラズマ処理を行った場合、その表面の化学結合にどのような変化が出たか、ＸＰＳを用いて解析した結果を示す。
まず、Ａｒガスを噴射ガスとしてマイクロプラズマ処理を行う前後のＰＥＮフィルム表面のＣ１ｓスペクトルの変化を図２０に示す。図２０から、本スペクトルは、Ｃ−Ｈ結合を示しており、マイクロプラズマ処理によってＣ−Ｈ結合が減少していることが確認できる。
これは、プラズマで生成されたＡｒラジカルがＰＥＮフィルム表面のＣ−Ｈ結合に衝突し、結合を切断したためであると考えられる。
また、処理前のＰＥＮフィルム表面のＯ１ｓスペクトルとＡｒで処理したときのＰＥＮフィルム表面のＯ１ｓスペクトル変化を図２１に示す。図２１から、本スペクトルはＣ−Ｏ−Ｃ結合を示しており、マイクロプラズマ処理によってＣ−Ｏ−Ｃ結合が増加していることが確認できる。
これは、ＡｒラジカルがＣ−Ｃ結合を切断し、そこに大気中の酸素などが反応したためであると考えられる。
さらに、処理前のＰＥＮフィルム表面のＮ１ｓスペクトルとＡｒで処理したときのＰＥＮフィルム表面のＮ１ｓスペクトル変化を図２２に示す。本スペクトルはＣ−ＮＯ結合を示しており、マイクロプラズマ処理によってＣ−ＮＯスペクトルが増加していることが確認できる。噴射ガスはＡｒのみであるが、大気中で処理を行っているため、大気中の窒素が関与したためだと考えられる。
（実施例１７）
実施例１７では、マイクロプラズマによる表面改質処理において、プラズマ電極の大面積化が好ましいことを実証するため、種々の面積のプラズマ電極を試作して検証した。本実施例において、プラズマ電極の表面温度をサーモカメラで観測したが、電極表面温度はプラズマの生成密度が高い場合に温度上昇するため、本測定結果はプラズマ生成密度を示唆している。
図２３に、プラズマ電極の面積を２０×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。図２３から分かるように、２０×１００ｍｍ２電極では電極全体で均一なプラズマ生成が行われるため、表面改質は電極面積とほぼ同面積で行われる。
また、図２４に、プラズマ電極の面積を６０×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。図２４から分かるように、６０×１００ｍｍ２電極では、プラズマ生成にむらがある事が認められた。
この結果から、固定方法を工夫しない場合や、材料（母材）の板厚が薄い場合、表面改質は電極面積の内、ある面積に限定される可能性があることが分かる。
さらに、図２５に、プラズマ電極の面積を１００×１００ｍｍ２とした場合の電極温度分布を示す。図２５から分かるように、１００×１００ｍｍ２電極では、プラズマ生成にむらがある事が認められた。
特に電極を固定するクリップ周辺のプラズマ生成密度が高いものと考えられる。しかし、これらは電極加工精度（例えば、放電ギャップ長の設定、電極固定の仕方、および電源容量）などの改善によって向上するものと考えられる。
（実施例１８）
図１では電極間にスペーサを挟むことで１００μｍの放電ギャップ長を確保したが、実施例１４に示すように、大面積で均一な放電空間を実現するために、プラズマ電極を構成する金属基板の表面にセラミックコーティングを施するとともに、そのセラミックコーティングの厚みに差を設け、薄くコーティングを施した部分によって、電極表面に放電ギャップ長を確保する事もできる。
図２６に、樹脂コーティングに厚みの違い（段差）を設け、電極表面に放電ギャップ長を形成した例を示し、電極（ａ）部で、▲１▼：３５０μｍ、▲２▼：２５０μｍであり、電極（ｂ）部で、▲２▼：２５０μｍ、▲３▼：３５０μｍであった。
（実施例１９）
実施例１９では、実施例１と同様の装置を用いて、図２７（ａ）に示すように、被処理部材４は３枚の樹脂フィルム２，３，４を、接着剤を使用することなく、加熱加圧により接合して、３層の樹脂フィルムからなる流体マニフォールドを形成した。なお、樹脂フィルム３については、両面を表面改質（活性化処理）した。
実施例１９において、接合する被処理部材の中間層には、図２７（ｂ）に示すような、スリット５を形成した樹脂フィルム３を用いた。上層の樹脂フィルム２及び下層の樹脂フィルム４は、１枚のシートであり、中間層の樹脂フィルム３には、レーザ等の手段によって表面と裏面を貫通させたスリット（貫通溝）５を形成させてあり、３枚を接合することによって、中間層の樹脂フィルムに流体通路が形成された流体マニフォールドを形成した。
なお、樹脂フィルムの厚さｔは３枚共に約０．２５ｍｍとし、流体通路１３の幅ｗは約０．５ｍｍとした。
図２８（ａ）、（ｂ）に、接合状態をレーザ焦点顕微鏡で分析した結果を示すが、（ａ）に示したサンプル（流体マニフォールドを形成した部分（図２７の（ｂ）のスリット５の断面図）ではマイクロ流路の形状を保ちつつも、マイクロ流路の両端部においては樹脂フィルム同士が接合していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法は、被処理部材の表面に、大気圧マイクロプラズマ処理により生成されるラジカル、紫外光などによる物理的変化、化学的変化を起こすことで、チャンバなど真空容器を必要とせずに、リアルタイムで大面積への表面処理を施すことが可能であり、また、小型電源などで対応が出来、高価な希ガス、標準ガスを使用せず、大気ガスを流用可能であり、コスト面で有利であり、産業上の利用可能性が高い。
さらに、静電気障害の悪影響のない表面改質処理が可能であるので、液晶パネルなどの表面改質を高効率で行うことができる。
また、本発明のマイクロプラズマを用いた接合方法は、被処理部材を複数枚のフィルムで接着剤を使用せずに成形したので、接着剤成分が内容物内に溶出するおそれがなくなり、内容物への影響がなく、内容物が食品や医薬品などの場合に好ましく適用できる。
さらに、被処理部材同士を加熱加圧によって接合するので、被処理部材同士を簡単な手段で一体化できて、液体容器などに好ましく適用でき、樹脂フィルムが均等に加熱されるため、フィルム同士の接合面に剥離が発生しにくく、流体マニフォールドなどに適用でき、産業上の利用可能性が高い。
【図２】
2010058648.tif 000011
【図１４】
2010058648.tif 000012
【図１５】
2010058648.tif 000013
【図１６】
2010058648.tif 000014
【図１７】
2010058648.tif 000015
【図１８】
2010058648.tif 000016
【図１９】
2010058648.tif 000017
【図２７】
2010058648.tif 000018
【図１】
2010058648.tif 000019
【図３】
2010058648.tif 000020
【図４】
2010058648.tif 000021
【図５】
2010058648.tif 000022
【図６】
2010058648.tif 000023
【図７】
2010058648.tif 000024
【図８】
2010058648.tif 000025
【図９】
2010058648.tif 000026
【図１０】
2010058648.tif 000027
【図１１】
2010058648.tif 000028
【図１２】
2010058648.tif 000029
【図１３】
2010058648.tif 000030
【図２０】
2010058648.tif 000031
【図２１】
2010058648.tif 000032
【図２２】
2010058648.tif 000033
【図２３】
2010058648.tif 000034
【図２４】
2010058648.tif 000035
【図２５】
2010058648.tif 000036
【図２６】
2010058648.tif 000037
【図２８】
2010058648.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ間に生成させたプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずに大気中でリアルタイムに行う表面改質処理方法であって、
前記プラズマ電極は、表面にポーラス状の凹凸状の誘電体膜が形成されかつ複数の貫通孔が形成された２枚の金属基板を、周縁部分に非導電体スペーサを介在させることにより前記放電ギャップ間の空間距離を可変可能かつ平行に配設したものであり、
前記プラズマ照射は、
プラズマ電極間に印加する電圧を７８０Ｖ−１．９ｋＶとし、
放電ギャップ長を０を超え５００μｍ以下とし、
貫通孔の直径を０．５−５ｍｍとし、
前記放電ギャップ間に生成させたプラズマを、
２枚の金属基板の同じ位置に設けられた貫通孔に噴射ガス流速：１−５．５ｍ／ｓで通過させて引き出し、
プラズマ電極に対向して０を超え１０ｍｍ以下のワーク間距離に設けられた被処理部材の表面に噴射して、被処理部材の表面を改質することを特徴とするプラズマを用いた表面改質処理方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記大気圧プラズマを被処理部材の表面に照射するに際し、
前記プラズマ電極に形成した貫通孔を通して、０．１−０．８ＭＰａの、空気、不活性な窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオンのいずれかのガスを、被処理部材の表面に噴射することを特徴とする請求項１に記載の表面改質処理方法。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記プラズマ電極間の放電ギャップ長を設定するに際し、別体のスペーサを使用せずに、前記プラズマ電極表面に誘電体をコーティングして、放電ギャップ長を確保することを特徴とする請求項１又は３に記載の表面改質処理方法。
【請求項１０】
請求項１、３、９のいずれかに記載の表面改質処理方法を用いて表面改質された被処理部材の接合方法であって、表面改質処理された被処理部材の表面同士を加熱及び加圧して、接着剤を用いずに接合することを特徴とするプラズマを用いた接合方法。
【請求項１１】
プラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ間に生成させたプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずに大気中でリアルタイムに行う表面改質処理方法に用いるプラズマ電極であって、
前記プラズマ電極は、表面にポーラス状の凹凸状の誘電体膜が形成されかつ複数の貫通孔が形成された２枚の金属基板を、周縁部分に非導電体スペーサを介在させることにより前記放電ギャップ間の空間距離を可変可能かつ平行に配設したものであり、
前記プラズマ照射は、
プラズマ電極間に印加する電圧を７８０Ｖ−１．９ｋＶとし、
放電ギャップ長を０を超え５００μｍ以下とし、
貫通孔の直径を０．５−５ｍｍとし、
前記放電ギャップ間に生成させたプラズマを、
２枚の金属基板の同じ位置に設けられた貫通孔に噴射ガス流速：１−５．５ｍ／ｓで通過させて引き出し、
プラズマ電極に対向して０を超え１０ｍｍ以下のワーク間距離に設けられた被処理部材の表面に噴射することを特徴とするプラズマ電極。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
非特許文献１：ぬれと（超）撥水、（超）親水技術、そのコントロール、ｐｐ．４７７−４８０，２００７，株式会社エヌ・ティー・エス
特許文献１：特開２００８−２７８３０号公報
特許文献２：特開２００８−１２４０４１号公報
特許文献３：特開２００７−１８８６９０号公報
特許文献４：特開２００６−１１２８３６号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、大気圧マイクロプラズマを用いてガラス、樹脂類等の様々な材料の表面特性をリアルタイムで、大面積に改質するための方法を提供することである。
また、本発明の他の課題は、複数枚の可撓性部材などの被処理部材を接着剤を用いずに加熱加圧により接合して被処理部材を接合する方法であって、内容物に溶剤や接着剤などが混じるおそれがなく、接合耐久性に優れた被処理部材の接合方法を提供することである。
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために、
（１）本発明のプラズマを用いた表面改質処理方法は、プラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ間に生成させたプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずに大気中でリアルタイムに行う表面改質処理方法であって、
前記プラズマ電極は、表面にポーラス状の凹凸状の誘電体膜が形成されかつ複数の貫通孔が形成された２枚の金属基板を、周縁部分に非導電体スペーサを介在させることにより前記放電ギャップ間の空間距離を可変可能かつ平行に配設したものであり、
前記プラズマ照射は、プラズマ電極間に印加する電圧を７８０Ｖ−１．
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
９ｋＶとし、放電ギャップ長を０を超え５００μｍ以下とし、
貫通孔の直径を０．５−５ｍｍとし、
前記放電ギャップ間に生成させたプラズマを、２枚の金属基板の同じ位置に設けられた貫通孔に噴射ガス流速：１−５．５ｍ／ｓで通過させて引き出し、プラズマ電極に対向して０を超え１０ｍｍ以下のワーク間距離に設けられた被処理部材の表面に噴射して、被処理部材の表面を改質することを特徴とする。
（２）本発明のプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）において、前記大気圧プラズマを被処理部材の表面に照射するに際し、
前記プラズマ電極に形成した貫通孔を通して、０．１−０．８ＭＰａの、空気、不活性な窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオンのいずれかのガスを、被処理部材の表面に噴射することを特徴とする。
（３）本発明のプラズマを用いた表面改質処理方法は、前記（１）又は（２）において、前記プラズマ電極間の放電ギャップ長を設定するに際し、別体のスペーサを使用せずに、前記プラズマ電極表面に誘電体をコーティングして、放電ギャップ長を確保することを特徴とする。
（４）本発明のプラズマを用いた接合方法は、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の表面改質処理方法を用いて表面改質された被処理部材の接合方法であって、
表面改質処理された被処理部材の表面同士を加熱及び加圧して、接着剤を用いずに接合することを特徴とする。
（５）本発明のプラズマ電極は、プラズマ電極間のプラズマ生成領域である放電ギャップ間に生成させたプラズマを被処理部材の表面に照射して、被処理部材表面の表面改質処理を真空容器を用いずに大気中でリアルタイムに行う表面改質処理方法に用いるプラズマ電極であって、
前記プラズマ電極は、表面にポーラス状の凹凸状の誘電体膜が形成されかつ複数の貫通孔が形成された２枚の金属基板を、周縁部分に非導電体スペーサを介在させることにより前記放電ギャップ間の空間距離を可変可能かつ平行に配設したものであり、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記プラズマ照射は、プラズマ電極間に印加する電圧を７８０Ｖ−１．９ｋＶとし、放電ギャップ長を０を超え５００μｍ以下とし、
貫通孔の直径を０．５−５ｍｍとし、
前記放電ギャップ間に生成させたプラズマを、２枚の金属基板の同じ位置に設けられた貫通孔に噴射ガス流速：１−５．５ｍ／ｓで通過させて引き出し、プラズマ電極に対向して０を超え１０ｍｍ以下のワーク間距離に設けられた被処理部材の表面に噴射することを特徴とする。
発明の効果
本発明のマイクロプラズマを用いた表面改質処理方法によれば、被処理部材の表面にマイクロプラズマ処理を施すことにより、生成されるラジカル、紫外光などによる物理的変化、化学的変化を起こすことで、チャンバなど真空容器を必要とせずに、リアルタイムで大面積の表面改質処理を施すことが可能となる。
また、小型電源などで対応が出来、大気ガスを流用可能であり、コスト面で有利である。
さらに、静電気障害の悪影響のない表面改質処理が可能である。
すなわち、コロナ放電、グロー放電処理を行った場合、荷電粒子による被処理部材への帯電が問題となる。
特に、液晶パネルでは、実装部品、形成ライン等に悪影響があり、表面改質を高効率で行えない原因とされている。
マイクロプラズマでは、大気圧コロナ、グロー放電と比べて、その放電電圧は１／１０（１ｋＶ）程度であり、さらに被処理部材は外部に置かれるため、電極間に被処理部材を挟むことの多いコロナ放電処理などと比べて、悪影響が少ない。
また、本発明のマイクロプラズマを用いた接合方法によれば、被処理部材を接着剤を使用せずに接合したので、接着剤成分が内容物内に溶出するおそれがなくなり、内容物への影響がない。
特に、内容物が食品や医薬品などの場合に好ましく適用できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
接合時の加圧力は、被処理部材を軟化させて、十分な接合強度が得られる程度とする。それ以上の加圧力を加えると、被処理部材の破壊におよぶため、被処理材料の厚さにより適宜、調整する。例えば、被処理部材としてＰＥＮを用いて上記軟化点での接合する場合、１−３Ｐａ（１０−３０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度とすれば十分である。
実施例
（実施例１）
プレスにて多数の円形状の貫通孔を打ち抜いた金属基板で形成した１８−８ステンレス製の、厚み：０．５ｍｍ、外径：１００ｍｍの円板形状のプラズマ電極を用いて、ＰＥＮフィルムの表面改質処理を行った。金属基板に形成した貫通孔は、一つの貫通孔の直径を０．２ｍｍとし、開口面積率を５０％とした。
この金属基板１３の表面に、誘電体をコーティングした。誘電体膜はガラスコーティングやアルミナなどのセラミック溶射によるコーティングまた、その他のセラミックや絶縁性の材料でコーティングしておいても好ましい。
電圧駆動条件として、プラズマ電極１０と接地電極１８との間に、電圧９２０Ｖを印加して駆動して、無声放電状態のプラズマを発生させた。金属基板の貫通孔に上下方向にガスを流し、プラズマ電極間にマイクロプラズマを発生させてＰＥＮフィルムの表面改質を行った。
表面改質の条件は以下のとおりとした。
噴射ガス流量１Ｌ／ｍｉｎ、処理時間は１０ｍｉｎとした。
貫通孔の直径は、φ＝０．７５ｍｍ，φ＝１．５ｍｍの２通りのものを用いた。
ガスの種類としては、純空気、窒素を用いた。
表面改質処理の効果を評価するため、フィルムに対しての接触角（側面図）を写真撮影した。
【国際調査報告】
2010058648.tif 000039
2010058648.tif 000040
2010058648.tif 000041
2010058648.tif 000042
2010058648.tif 000043
2010058648.tif 000044