AIST開發出氟樹脂表面改質新方法,可望同時實現高接著性與平滑度

 

刊登日期:2023/10/26
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日本產業技術總合研究所(AIST)開發了一項可以在大氣環境中簡便地進行,且在不會導致表面粗化、高接著性的狀態下將難接著性氟樹脂予以表面改質之新技術。氟樹脂是介電損耗較小的材料之一,故可望成為次世代通訊迴路基板而受矚目。然而氟樹脂的排斥性強,與不同材料的接著較為困難。產總研開發的新技術使用了即使在大氣中亦呈現穩定之金屬有機酸鹽的有機溶媒溶液,並將該溶液塗佈於氟樹脂表面並乾燥以形成有機金屬膜。其後則透過紫外光照射,促進膜中有機金屬成分反應,進而形成奈米尺寸的塗膜並與改質氟樹脂牢固結合。

經實證確認,當選擇Ni2+做為PFA樹脂的金屬離子時,新技術的表面改質效果對於多種黏合劑展現出超過7 N/cm的高黏合強度,且透過氟樹脂表面的奈米塗層實現了高附著力。另在接著表面的元素分析中可知接合變得更加牢固。

根據金屬離子種類的選擇,奈米塗膜變成水溶性,因此可以在接合前利用水清洗表面,奈米塗膜被溶解並去除,氟樹脂改質表面露出之後即可直接接合。既有氟樹脂表面處理之改質效果的壽命往往較短,但利用新開發的技術將可在表面改質的同時形成奈米塗膜,進而促進表面改質效果的長壽命化。

改質前的PFA樹脂具有較高的平滑性,表面粗糙度值(Ra值,3×3 μm範圍)約為6 nm,但以Ni2+進行表面改質後,Ra值約為8 nm,表現出與改質前相同程度的平滑性。此外,透過清洗去除水溶性塗膜而露出的氟樹脂表面也顯示出Ra值約10 nm的平滑性。新技術不僅顯著抑制了對氟樹脂的損害,且將平滑性的劣化減少至過去的10分之1以下。新開發的氟樹脂表面改質技術可望應用於既有金屬Na處理無法適用的領域。此外,由於可以將溶液塗佈與紫外線照射限制在必要的區域,故可望有助於降低環境負荷。


資料來源: https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2023/pr20230928/pr20230928.html
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