(57)【要約】【課題】炭素含有材料からなる複雑な形状の基材や大型の基材へも表面改質処理を施すことが可能な基材の表面改質方法及び装置を提供する。【解決手段】レーザー光を透過可能なバックアップ材４ａの片面にターゲット材料４ｂを積層してなるテープターゲット４に対し、炭素含有材料からなる基材Ｓをターゲット材料４ｂ側の面より所定距離離隔させて対向配置し、レーザー光をバックアップ材４ａを通してターゲット材料４ｂに照射し、ターゲット材料４ｂより発生する真空紫外線を基材Ｓの表面に露光させるとともに、バックアップ材４ａより離脱して基材Ｓ側へ飛散するターゲット材料４ｂの粒子を基材Ｓの表面に付着させる。【選択図】図１
2005089526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有材料からなる基材の表面を改質する方法であって、
レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層してなるターゲット部材に対して、前記基材を前記ターゲット材料側の面より所定距離離隔させて対向配置し、レーザー光を前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料に照射し、そのターゲット材料より発生する真空紫外線を前記基材の表面に露光させるとともに、前記バックアップ材より離脱して前記基材側へ飛散する前記ターゲット材料の粒子を、前記基材の表面に付着させることを特徴とする基材の表面改質方法。
【請求項２】
前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー光であることを特徴とする請求項１に記載の基材の表面改質方法。
【請求項３】
前記レーザー光は、前記ターゲット材料から波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線を発生させるように照射条件が設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基材の表面改質方法。
【請求項４】
前記レーザー光の照射強度は、１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基材の表面改質方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法によって表面改質されたことを特徴とする炭素含有材料からなる基材。
【請求項６】
炭素含有材料からなる基材の表面を改質する装置であって、
レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層してなるターゲット部材と、
前記ターゲット部材の前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、
を備え、
前記ターゲット部材に対して前記基材を前記ターゲット材料側の面より所定距離離隔させて対向配置し、前記レーザー光照射手段によりレーザー光が前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料に照射されることにより発生する真空紫外線を前記基材の表面に露光させるとともに、前記バックアップ材より離脱して前記基材側へ飛散する前記ターゲット材料の粒子を、前記基材の表面に付着させるように構成したことを特徴とする基材の表面改質装置。
【請求項７】
前記レーザー光照射手段は、ＹＡＧレーザー光を照射するものであることを特徴とする請求項６に記載の基材の表面改質装置。
【請求項８】
前記レーザー光は、前記ターゲット材料から波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線を発生させるように照射条件が設定されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の基材の表面改質装置。
【請求項９】
前記レーザー光の照射強度は、１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2に設定されたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の基材の表面改質装置。
【請求項１０】
前記バックアップ材は、樹脂材料からなることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の基材の表面改質装置。
【請求項１１】
前記ターゲット部材におけるレーザー照射位置を相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載の基材の表面改質装置。
【請求項１２】
前記相対移動手段は、前記ターゲット部材のレーザー未照射部分をレーザー照射位置へ順次移動させるターゲット部材駆動手段からなることを特徴とする請求項１１に記載の基材の表面改質装置。
【請求項１３】
前記レーザー光照射手段は、レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、そのレーザー光発生装置より発生されるレーザー光を前記ターゲット部材の前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料にて集光する光学部材とからなることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれかに記載の基材の表面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂基板等の炭素含有材料からなる基材の表面に物理的特性や化学的特性等の種々の特性を付与するための基材の表面改質方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂基板の表面を改質する技術として、放射光からのＸ線や紫外線を露光したり、紫外線ランプにより紫外線を露光することにより樹脂表面の活性化を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、Ｘ線や紫外線等を露光した後、大気下若しくはガス雰囲気下において、用途に応じた別途の処理を施している。
【特許文献１】特開２００１−３１６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術においては、放射光等の露光により活性化した樹脂基板の表面が経時変化により、或いはガス雰囲気にさらされることにより、不活性化した後に、用途に応じた別途の処理を施すことになり、Ｘ線等の露光効果が薄れるという問題がある。他にも、放射光を発生させるための設備は大型の設備であって、時間シェアリング的に利用される場合が殆どであり、多くのサンプルを試行錯誤的に用いて材料を開発することが困難であるという問題がある。また、波長２００ｎｍ以上の紫外線を主体とする紫外線ランプ露光の場合は、樹脂表面の吸収率が波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線と比べると１／１００以下であるため、活性化の効果が非常に少ない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、樹脂等の基材表面の高い活性状態を維持し表面改質を行う方法を提供することである。さらに、表面改質処理を施す基材の形状や大きさを自由に設定できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００６】
本発明の基材の表面改質方法は、炭素含有材料からなる基材の表面を改質する方法であって、レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層してなるターゲット部材に対して、前記基材を前記ターゲット材料側の面より所定距離離隔させて対向配置し、レーザー光を前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料に照射し、そのターゲット材料より発生する真空紫外線を前記基材の表面に露光させるとともに、前記バックアップ材より離脱して前記基材側へ飛散する前記ターゲット材料の粒子を、前記基材の表面に付着させることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明の作用効果を予想すると、レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層してなるターゲット部材へバックアップ材側からレーザー光を照射すると、レーザー光はバックアップ材を透過してターゲット材料に照射され、これによりターゲット材料には高温のプラズマが形成され、このプラズマより真空紫外線が発生し、ターゲット材料側の面より所定距離離隔させて対向配置された基材側へ四方八方に輻射される。この真空紫外線は炭素含有材料における吸収性が高く、真空紫外線がターゲット材料側に配置された基材の表面に露光されると、基材表面では炭素原子の外殻電子であるｐ電子が励起若しくは電離することにより分子の結合が破壊され、炭素含有材料表面が活性化される。一方、プラズマ内部若しくはプラズマにより加熱されたターゲット材料の表面では、中性原子、イオン、クラスタ等が形成される。このとき、バックアップ材は固体形状を維持するため、プラズマ化したターゲット材料の粒子は、バックアップ材側には膨張できず、その反動によってバックアップ材より離脱して、バックアップ材とは反対方向である基材側へ音速レベルの高速で飛散する。このため、真空紫外線の露光により基材の表面が活性化され、その直後に飛散粒子が付着するため、粒子が基材の表面に強固に密着すると考えられる。
【０００８】
そして、樹脂基板等の炭素含有材料からなる基材の表面を改質することができる。具体的には、耐デント性、濡れ性、撥水性、耐傷性、親油性、ガスバリア性、付着性、密着性、耐スクラッチ性、耐オゾン性、黄変防止性、耐グルーミング性、防汚性、親水性、防カビ性、摩擦性、染色性、印刷性、筆記性、潤滑性等の機械的特性、物理的特性、化学的特性を付与したり、塗装やめっき等の被覆の密着性を向上させることができるのではないかと考えられる。
【０００９】
ここで、炭素含有材料とは、好ましくは、樹脂材料、より好ましくは、ポリ四フッ化エチレン、シリコンゴム、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。
【００１０】
また、レーザー光の進行方向に基材を配置して処理を行うことができるため、複雑な形状の基材や大型の基材へも表面改質処理を施すことができる。
【００１１】
尚、ターゲット材料としては、表面改質される基材の用途により、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｂｅ等の金属、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、セラミックス、炭素、及びこれらの複合材料等を用いることができる。
【００１２】
また、本発明の基材の表面改質方法は、前記レーザー光が、ＹＡＧレーザー光であることが好ましい。
【００１３】
ＹＡＧレーザー光をターゲット材料へ照射することにより、ターゲット材料にて高温のプラズマを形成させ、真空紫外線及び飛散粒子を発生させることができる。
【００１４】
また、本発明の基材の表面改質方法は、前記レーザー光が、前記ターゲット材料から波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線を発生させるように照射条件が設定されたことを特徴とする。
【００１５】
従って、レーザー光がターゲット材料に照射されることにより、炭素含有材料による吸収性が高い波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線が発生し、その真空紫外線が基材表面に露光されるので、炭素含有材料の分子の結合が効果的に破壊されて基材表面が確実に活性化される傾向がある。尚、より好ましい真空紫外線の波長範囲は、６０ｎｍ乃至８０ｎｍである。
【００１６】
また、本発明の基材の表面改質方法は、前記レーザー光の照射強度が、１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2に設定されたことを特徴とする。より好ましくは、前記レーザー光の照射強度は、１０9Ｗ／ｃｍ2乃至１０11Ｗ／ｃｍ2である。
【００１７】
従って、照射強度が１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2に設定されたレーザー光をターゲット材料に照射することにより、炭素含有材料による吸収性が高い波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線が確実に発生する傾向がある。そして、その真空紫外線が基材表面に露光されるので、炭素含有材料の分子の結合が効果的に破壊されて基材表面が確実に活性化されると考えられる。
【００１８】
また、本発明の炭素含有材料からなる基材は、上述したいずれかの方法によって表面改質されたことを特徴とする。
【００１９】
従って、基材の表面には上述したとおりの各種の機械的特性、物理的特性、化学的特性の付与や、塗装やめっき等の被覆の密着性の向上が図られている。
【００２０】
また、本発明の基材の表面改質装置は、炭素含有材料からなる基材の表面を改質する装置であって、レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層してなるターゲット部材と、前記ターゲット部材の前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、を備え、前記ターゲット部材に対して前記基材を前記ターゲット材料側の面より所定距離離隔させて対向配置し、前記レーザー光照射手段によりレーザー光が前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料に照射されることにより発生する真空紫外線を前記基材の表面に露光させるとともに、前記バックアップ材より離脱して前記基材側へ飛散する前記ターゲット材料の粒子を、前記基材の表面に付着させるように構成したことを特徴とする。また、本発明の基材の表面改質装置は、前記レーザー光照射手段が、ＹＡＧレーザー光を照射するものであることを特徴とする。また、本発明の基材の表面改質装置は、前記レーザー光が、前記ターゲット材料から波長５０ｎｍ乃至１００ｎｍの真空紫外線を発生させるように照射条件が設定されたことを特徴とする。また、本発明の基材の表面改質装置は、前記レーザー光の照射強度が、１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2に設定されたことを特徴とする。
【００２１】
従って、本発明の基材の表面改質装置によれば、上述した本発明の基材の表面改質方法を確実に実施し、炭素含有材料からなる基材の表面に粒子を強固に密着させて、上述したとおりの各種の機械的特性、物理的特性、化学的特性の付与や、塗装やめっき等の被覆の密着性の向上を図ることができる傾向がある。
【００２２】
また、本発明の基材の表面改質装置は、前記バックアップ材が、樹脂材料からなることを特徴とする。
【００２３】
従って、レーザー照射を短時間（例えば、５０ナノ秒程度）行ってターゲット材料をプラズマ化させる際にバックアップ材の固体形状が確実に維持される。
【００２４】
また、本発明の基材の表面改質装置は、前記ターゲット部材におけるレーザー照射位置を相対的に移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
従って、相対移動手段によりターゲット部材におけるレーザー照射位置を順次相対的に移動させつつターゲット材料へのレーザー照射を行うことによって、基材の表面改質処理を連続的に行うことができる。
【００２６】
また、本発明の基材の表面改質装置は、前記相対移動手段が、前記ターゲット部材のレーザー未照射部分をレーザー照射位置へ順次移動させるターゲット部材駆動手段からなることを特徴とする。
【００２７】
従って、ターゲット部材駆動手段が、ターゲット部材のレーザー未照射部分をレーザー照射位置へ順次移動させるので、簡単な構成で確実に基材の表面改質処理を連続的に行うことができる。
【００２８】
また、本発明の基材の表面改質装置は、前記レーザー光照射手段が、レーザー光を発生するレーザー光発生装置と、そのレーザー光発生装置より発生されるレーザー光を前記ターゲット部材の前記バックアップ材を通して前記ターゲット材料にて集光する光学部材とからなることを特徴とする。
【００２９】
従って、レーザー光発生装置より発生されるレーザー光を、光学部材がターゲット部材のバックアップ材を通してターゲット材料にて集光するので、ターゲット材料において照射強度を所望レベルに容易且つ確実に設定することができる。
【００３０】
尚、ターゲット材料と基材との間が真空又は不活性ガス雰囲気下に保たれた状態で、上述した表面改質処理を行うことが好ましい。不活性ガスとしては、希ガス、水素ガスが用いられ、不活性ガス使用時には、減圧下又は大気圧下での処理が可能になる。前記条件にすることによって、波長５０〜１００ｍｍの真空紫外線の雰囲気下での吸収を防止し、本発明の効果を確実に得られる傾向がある。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の基材の表面改質方法又は表面改質装置によれば、樹脂基板等の炭素含有材料からなる基材の表面に、耐デント性、濡れ性、撥水性、耐傷性、親油性、ガスバリア性、付着性、密着性、耐スクラッチ性、耐オゾン性、黄変防止性、耐グルーミング性、防汚性、親水性、防カビ性、摩擦性、染色性、印刷性、筆記性、潤滑性等等の機械的特性、物理的特性、化学的特性を付与したり、塗装やめっき等の被覆の密着性を向上させることができると考えられる。また、レーザー光の進行方向に基材を配置して処理を行うことができるため、炭素含有材料からなる複雑な形状の基材や大型の基材へも表面改質処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の基材の表面改質方法及び装置を具体化した一実施形態について説明する。
【００３３】
まず、本発明の一実施形態における基材の表面改質装置１の構成について、図１を参照しつつ説明する。
【００３４】
図１は、表面改質装置１の全体構成を概略的に示す概略構成図である。表面改質装置１は、ＹＡＧレーザー装置２と、集光レンズ３と、テープターゲット４と、テープターゲット駆動装置５とから構成される。また、表面改質装置１において、パルスＹＡＧレーザー装置２から発せられるレーザーの進行方向に沿って順に、集光レンズ３、テープターゲット４、及び表面改質処理の対象となる基材Ｓが配置される。尚、ＹＡＧレーザー装置２が、本発明のレーザー光発生装置を、テープターゲット４がターゲット部材を、テープターゲット駆動装置５が相対移動手段及びターゲット部材駆動手段を、それぞれ構成するものである。
【００３５】
基材Ｓは、表面改質の対象となる炭素−炭素結合を有する炭素含有材料である。基材Ｓは、好ましくは有機材料、さらに好ましくはポリ四フッ化エチレン、シリコンゴム、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等種々の樹脂材料からなる基材である。また、基材Ｓの形状は板状に限られず、種々の形状のものを用いることができる。
【００３６】
ＹＡＧレーザー装置２は、公知のパルスＹＡＧレーザー光発生装置であり、パルス幅が１００ピコ秒乃至１００ナノ秒のパルスＹＡＧレーザー光を発生する。ＹＡＧレーザー装置２は、集光レンズ３を介してテープターゲット４のバックアップ材４ａを通してターゲット材料４ｂにレーザー光を照射するように配置される。
【００３７】
集光レンズ３は、ＹＡＧレーザー装置２からのパルスＹＡＧレーザー光を、テープターゲット４におけるターゲット材料４ｂの厚さ方向略中央部にて適当なサイズに集光するための凸レンズである。集光レンズ３は、パルスＹＡＧレーザー光がターゲット材料４ｂに集光された時に所定の照射強度となるようにレンズの大きさや屈折率が設定される。また、照射強度は、ターゲット材料のプラズマから基材Ｓにおける吸収性の高い波長範囲の真空紫外線が発生するように設定されるのが好ましい。より詳細には、レーザー光の照射強度の好ましい範囲は、１０6Ｗ／ｃｍ2乃至１０12Ｗ／ｃｍ2である。尚、集光レンズ３が、本発明の光学部材を、ＹＡＧレーザー装置２及び集光レンズ３が、レーザー光照射手段をそれぞれ構成するものである。
【００３８】
テープターゲット４は、レーザー光を透過可能な透明材料からなる長尺状のバックアップ材４ａの片面にターゲット材料４ｂを貼り合わせて積層したものである。バックアップ材４ａとして、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂などの樹脂材料であって、レーザー光を透過可能なものを用いることができる。尚、バックアップ材４ａとして樹脂材料を用いた場合、後述するようにレーザー照射を行ってターゲット材料４ｂをプラズマ化させる際に、バックアップ材４ａの固体形状が確実に維持される。すなわち、レーザー照射により熱が発生するが、１回の照射時間が短時間（例えば、５０ナノ秒程度）であるため、すぐに冷却されるので、バックアップ材４ａが溶融して蒸発等するには至らず、固体形状が維持されるのである。
【００３９】
また、ターゲット材料４ｂは、レーザー光の照射により表面から粒子を飛散させる材質からなる。ターゲット材料４ｂとしては、基材Ｓの用途に応じて、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｂｅ等の金属、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、セラミックス、炭素、及びこれらの複合材料等を用いることができる。例えば、厚さ５０ミクロンのポリエチレンテレフタレートからなるバックアップ材に、厚さ１０〜１５ミクロンの銅からなるターゲット材料をアクリル液により貼り合わせたものをテープターゲット４として用いることができる。尚、上述したように、バックアップ材４ａはレーザー光を透過可能な材料によって構成されるので、テープターゲット４のバックアップ材４ａ側からレーザー光を照射すると、レーザー光はバックアップ材４ａを透過してターゲット材料４ｂに照射される。また、処理対象の基材Ｓは、テープターゲット４のターゲット材料４ｂ側の面より所定距離離隔させて対向配置される。尚、基材Ｓとテープターゲット４との距離は、ターゲット材料４の厚さ、レーザー照射強度等に基づいて適切な値が設定されるが、例えば、０ｍｍから２００ｍｍ以下程度に設定することができる。より好ましくは、３ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。前記条件にすれば、本発明の効果を確実に得られる傾向がある。
【００４０】
ターゲット駆動装置５は、レーザー未照射のテープターゲット４が巻回された繰り出し側ローラ５ａと、レーザー照射済みのテープターゲット４を巻き取る巻き取り側ローラ５ｂと、これらのローラ５ａ、５ｂによって張架されたテープターゲット４を、集光レンズ３によるレーザー集光位置へ案内するテープガイド５ｃとから構成される。そして、レーザー照射が１回行われる毎に、巻き取り側ローラ５ｂを回転駆動することによってレーザー照射済みのテープターゲット４が巻き取られて、順次、テープターゲット４のレーザー未照射部分が繰り出され、テープガイド５ｃを介してレーザー集光位置に案内されることにより、テープターゲット４の未照射部分へのレーザー照射とテープターゲット４の駆動とが連続的に繰り返される。
【００４１】
次に、表面改質装置１を用いて基材Ｓの表面改質処理方法を実施する場合の作用及び効果について説明する。
【００４２】
ＹＡＧレーザー装置２からパルス幅が１００ピコ秒乃至１００ナノ秒のパルスＹＡＧレーザー光が発生されると、パルスＹＡＧレーザー光は集光レンズ３により集光されつつ、テープターゲット４のバックアップ材４ａを透過し、ターゲット材料４ｂにて直径１〜２ｍｍ程度に集光されて照射される。
【００４３】
そして、レーザー光の照射によりターゲット材料４ｂには高温のプラズマが形成され、そのプラズマ温度を制御することにより、プラズマから波長５０ｎｍから波長１００ｎｍ（好ましくは、波長６０ｎｍから波長８０ｎｍ）の真空紫外線が発生し、テープターゲット４のターゲット材料４ｂ側の面より所定距離離隔させて対向配置された基材Ｓ側へ四方八方に輻射される。また、上述した波長範囲の真空紫外線は、炭素含有材料への吸収が高く、真空紫外線が基材Ｓの表面に露光されると、基材Ｓ表面では炭素原子の外殻電子であるｐ電子が励起若しくは電離することにより分子の結合が破壊され、炭素含有材料からなる基材表面が活性化される。一方、プラズマ内部若しくはプラズマにより加熱されたターゲット材料４ｂには、中性原子、イオン、クラスタ等が形成される。このとき、樹脂からなるバックアップ材４ａは固体形状を維持するため、プラズマ化したターゲット材料４ｂの粒子は、バックアップ材４ａ側には膨張できず、その反動によってバックアップ材４ａより離脱して、バックアップ材４ａとは反対方向である基材Ｓ側へ音速レベルの高速で飛散する。このため、真空紫外線の露光により基材Ｓの表面が活性化され、その直後に飛散粒子が付着するため、粒子が基材の表面に強固に密着する。これにより、電子補給や逆励起の発生が阻止され、活性な表面が長時間維持されると考えられる。
【００４４】
よって、上述した表面改質処理方法により得られた改質された表面部をもつ基材Ｓによれば、耐デント性、濡れ性、撥水性、耐傷性、親油性、ガスバリア性、付着性、密着性、耐スクラッチ性、耐オゾン性、黄変防止性、耐グルーミング性、防汚性、親水性、防カビ性、摩擦性、染色性、印刷性、筆記性、潤滑性等等の機械的特性、物理的特性、化学的特性を付与したり、塗装やめっき等の被覆の密着性に優れているという効果を奏すると考えられる。さらに表面改質された基材Ｓは、熱線反射若しくは吸収特性、ガスバリア性、電磁シールド等の特性が優れており、熱線防護膜、電磁シールド膜、ガスバリア層、等の被覆を実現することができると考えられる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、ターゲット駆動装置５が、テープターゲット４のレーザー未照射部分を順次繰り出して集光レンズ３によるレーザー集光位置へ移動させるので、簡単な構成で基材Ｓの表面改質処理を連続的に行うことができる。
【００４６】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００４７】
例えば、前記実施形態では、本発明のターゲット部材として長尺状のテープターゲット４を用いた例を示したが、ターゲット部材の形状はこれには限られず、例えば、シート状、円盤状のターゲット部材であっても構わない。また、バックアップ材４ａにターゲット材料４ｂを貼り合わせることにより積層した例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、バックアップ材４ａ上にターゲット材料４ｂを蒸着させることにより積層してもよい。要するに、ターゲット部材が、レーザー光を透過可能なバックアップ材の片面にターゲット材料を積層した構造を有していればよいのである。
【００４８】
また、前記実施の形態では、本発明のレーザー光照射手段をＹＡＧレーザー装置２及び集光レンズ３により構成したが、ＹＡＧレーザー装置２のみを用いてターゲット材料４ｂにおいてレーザー光の照射強度を所望レベルに設定することができれば、集光レンズ３を省略して構成することも可能である。
【実施例】
【００４９】
次に、上述した実施形態に基づいて実験を行った本発明の実施例について説明する。
【００５０】
実施例では、図２に概略構成（側面視）を示す表面改質装置１１を用いて、樹脂基板である基材Ｓに対して表面改質処理を行った。表面改質装置１１は、図２に示すように、上述したターゲット駆動装置５に代えて、レーザー光を通過させるレーザー光通過孔１５ａが形成された略円板状のテープターゲット支持部１５ｂと、テープターゲット支持部１５ｂを回転駆動するモータ１５ｃとからなるターゲット駆動装置１５を用いたものである。略円板状をなすテープターゲット支持部１５ｂの平面形状とほぼ同一の大きさに切断されたテープターゲット４は、テープターゲット支持部１５ｂに固定支持され、モータ１５ｃによってテープターゲット支持部１５ｂが回転駆動されることによって、順次、レーザー未照射部分がレーザー集光位置へ移動されてレーザー照射が行われる。尚、バックアップ材４ａとしては、レーザー光を透過可能な厚さ５０ミクロンのポリエチレンテレフタレートを使用し、ターゲット材料４ｂとしては厚さ１５ミクロンの銅を使用した。
【００５１】
また、ＹＡＧレーザー装置２として、２倍の高調波でパルス当たりのエネルギーが１Ｊ、パルス幅７ナノ秒のパルスＹＡＧレーザー光を発生するものを用いた。また、集光レンズ３を用いてパルスＹＡＧレーザー光を集光し、バックアップ材４ａを通してターゲット材料４ｂ上で直径２ｍｍ程度に絞ることにより照射強度を４×１０9Ｗ／ｃｍ2とした。
【００５２】
図３は、このレーザー照射条件で、樹脂のバックアップ材４ａを有するレーザープラズマ発生用の銅からなるターゲット材料４ｂをレーザー照射した後のテープターゲット４の外観を示す写真である。図３の写真より明らかなように、バックアップ材４ａのポリエチレンテレフタレートは残存し、ターゲット材料４ｂである銅だけがアブレート（飛散）している。また、ＥＰＭＡ分析により、この処理によって基材Ｓに銅の微粒子が付着していることが確認された。
【００５３】
図４は、銅の微粒子の広がりを確認するために、テープターゲット４と基材Ｓとの距離を２ｍｍに設定して表面改質処理を実行し、基材Ｓに付着した銅の微粒子を観察したものである。黒っぽく見える直径２ｍｍのレーザービームの約３倍である直径６ｍｍの大きさに銅の飛散粒子が広がっていることがわかる。従って、飛散粒子の広がり角度は２ｒａｄとなるため、基材Ｓをテープターゲット４のターゲット材料４ｂ側の面から５０ｍｍ離隔させた場合、直径約１００ｍｍサイズの領域を処理できることになる。そこで、厚さ２ｍｍのポリプロピレン樹脂を処理対象の基材Ｓとして使用し、テープターゲット４のターゲット材料４ｂ側の面より５０ｍｍ離隔させ、５秒間の表面改質処理を行った。また、処理後、塗装を行い、塗装部に２ｍｍ間隔の切れ目を縦横に入れ、これを粘着テープで引き剥がす評価試験（ＪＩＳ  Ｋ  ５４００）を行った。その結果、レーザー照射強度７．１×１０9Ｗ／ｃｍ2で処理した部分は、図５（ａ）に示すように、塗装の剥がれは無かった。これに対し、未処理部分や、図５（ｂ）に示すレーザーの照射強度が１．８×１０9Ｗ／ｃｍ2の場合は、塗装の剥がれ（黒く見える部分）が生じた。以上の結果より、本発明の表面改質処理によって基材の付着性向上効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
炭素含有材料からなる複雑な形状の基材や大型の基材を表面改質する用途においても本発明の基材の表面改質方法及び装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態である基材の表面改質装置の概略構成図である。
【図２】実験に用いた実施例における基材の表面改質装置の概略構成図である。
【図３】レーザー照射後におけるテープターゲットの写真である。
【図４】飛散銅微粒子の分布を表す写真である。
【図５】塗膜の引き剥がし評価試験の結果を示す写真であり、（ａ）はレーザー照射強度７．１×１０9Ｗ／ｃｍ2で処理した部分、（ｂ）はレーザー照射強度１．８×１０9Ｗ／ｃｍ2で処理した部分における評価試験後の写真である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１１  基材の表面改質装置
２        ＹＡＧレーザー装置（レーザー光照射手段、レーザー光発生装置）
３        集光レンズ（レーザー光照射手段、光学部材）
４        テープターゲット（ターゲット部材）
４ａ      バックアップ材
４ｂ      ターゲット材料
５，１５  ターゲット駆動装置（相対移動手段、ターゲット部材駆動手段）
【図１】
2005089526.tif 000003
【図２】
2005089526.tif 000004
【図３】
2005089526.tif 000005
【図４】
2005089526.tif 000006
【図５】
2005089526.tif 000007