- 洗浄のメカニズム
- 紫外線波長185nmが大気中の酸素(O2)に照射されると、オゾン(O3)を生成します。このオゾンに紫外線波長254nmが吸収されると、オゾンは分解されて励起状態の活性酸素(O)を作り出します。活性酸素は強力な酸化力を持っており、紫外線のエネルギーによって切断された有機汚染物質(C)と化学的に結合し、二酸化炭素や水などの揮発性物質に分解反応させて除去します。
- 改質のメカニズム
- 活性酸素(O)は、紫外線によって基板表面層の分子鎖を切断された分子と反応して、表面に新たな官能基(OH、CHO、COOHなど)を形成します。これら官能基は親水性が高く、塗料・接着剤・コーティング剤などと相性が良いため、接着性を飛躍的に改善・向上させます。
洗浄と改質のメカニズムは異なりますが、どちらも親水化、ぬれ性改善、接着性向上などの効果は同じです。各種素材表面の特性によって、洗浄と改質の作用は異なります。
低圧水銀ランプによる洗浄改質の特長
- 大気中での処理が可能なドライプロセス
- 真空チャンバーやポンプなどの真空設備が不要で、大気中で処理が可能な環境にやさしい洗浄・改質技術です。
- 様々な形状や大きさの製品に対応可能
- 低圧水銀ランプは、自由に加工が可能なため様々な形状や大きさの製品に対応できます。
- 製品表面へのダメージが少ない
- 化学薬品などを使用するエッチング処理と異なり、紫外線による洗浄・改質技術は製品表面を粗化せずに、表面の平坦を維持しながら洗浄・改質を行うとことができます。
| 赤外線ランプ | 波長 | エネルギー(KJ/mol) |
|---|---|---|
| 低圧水銀ランプ | 185nm | 647 |
| 254nm | 472 | |
| 高圧水銀ランプ | 365nm | 328 |
低圧水銀ランプについて
紫外線による洗浄・改質には、一般的に高純度の合成石英製の低圧水銀ランプを使用します。低圧水銀ランプから出ている主波長は、185nmと254nmです。波長は、短ければ短いほどエネルギーは高く、185nmは大半の有機物の分子結合を切断するエネルギーを持っています。この波長が持つエネルギーで洗浄・改質を行います。
| 結合分子 | 結合エネルギー [KJ/mol] |
|---|---|
| C≡N | 931.0 |
| C≡C | 791.1 |
| C=O | 796.1 |
| C=C | 588.7 |
| H-F | 565.2 |
| O=O | 492.3 |
| C-F | 482.7 |
| O-H | 458.0 |
| H-CI | 427.0 |
| C-H | 408.9 |
| N-H | 385.1 |
| C-C | 353.2 |
| C-CI | 322.2 |
| C-O | 320.1 |
| C-N | 266.5 |
分子がもつ結合エネルギー
紫外線エネルギーが有機物の分子結合エネルギーよりも上回っていれば、その有機物の分子結合を切断することができます。
紫外線洗浄・改質のアプリケーションI
紫外線による洗浄・改質技術は、ガラス・樹脂・金属などの各種素材に密着強度の向上や親水性の向上・ぬれ性改善など様々な効果を生み出す技術として、液晶、半導体、電子材料などの製造プロセス分野では欠かすことのできないプロセス技術です。そのアプリケーションの一部を紹介します。
| 業界 | 製品 | 用途 | 洗浄 | 改質 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 自動車 | 外装関連 | ランプリフレクター | PPT・PBT・LCPほかと金属蒸着膜との密着性向上 | ● | |
| 外装パーツ | 各種ポリプロピレンと塗料や接着剤との密着性向上 | ● | |||
| 内装関連 | シート | ウレタン樹脂などの樹脂材と接着剤の接着性向上 | ● | ||
| インストルメント・パネル | 化粧用転写フィルムと密着性向上 | ● | |||
| バックミラー | ガラスと金属蒸着膜との密着性向上 | ● | ● | ||
| 機能部品関連 | 各種樹脂コネクター | エンプラなどの樹脂材と充填用樹脂との密着性向上 | ● | ||
| エンジン周辺部品 | 金属と塗料の密着性向上、PPSと接着剤、塗料との密着性・接着性向上 | ● | ● | ||
| エレクトロニクス | 電子部品関連 | セラミック基板 | セラミックとモールド材（エポキシなど）との密着性向上 | ● | |
| プリント基板 | レジスト膜上の有機物除去 | ● | |||
| コンデンサ | PPSとマーキングインクとの密着性向上 | ● | |||
| 圧電ブザー | 金属基板とセラミックとの密着性向上 | ● | ● | ||
| 箇体関連 | 携帯電話・デジカメ・冷蔵庫 | 各種樹脂基材と塗料の密着性向上、金属表面と塗料との密着性向上 | ● | ● | |
| そのほか | キーボード(テンキー) | シリコンゴムとインクとの密着性向上、 | ● | ||
| エンブレム | ABS樹脂とめっきとの密着性向上 | ● | |||
| タッチパネル | ITO膜とガラス・フィルムとの密着性向上 | ● | ● | ||
| 液晶パネル | ガラス | ガラス表面の有機物除去 | ● | ||
| カラーフィルター | ガラス基板の前洗浄 | ● | |||
| 半導体 | ウエハー | 成膜前の洗浄、レジスト塗布前の洗浄 | ● | ||
| リードフレーム | リードフレーム（金属、プラスチック）とモールド材との密着性向上 | ● | ● | ||
| 赤学製品 | ガラスレンズ | ガラス表面の有機物除去 | ● | ||
| 樹脂レンズ | コーティング剤との密着性向上 | ● | |||
※ここに掲載されていないアプリケーションについても、弊社までお問い合わせください。