接着剤無しでも

大阪大学大学院 工学研究科

附属超精密科学研究センター／助教

大久保 雄司

2016/07/21(木) 13:00～13:25新技術説明会＠JST東京本部別館1Fホール（東京・市ケ谷）

フッ素樹脂が強力にくっつく！

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( )C CFF

F F m

PTFE

( )C CFF

F F)C C

m n

ETFE

(H

H H

H

✔優れた特性を持つフッ素樹脂の用途拡大✔他の樹脂へも応用できる可能性：大

改善できれば

高周波用プリント配線板材料

( )C CFF

F F( )C C

FF

FOC3F7

m n

PFA

(

フッ素樹脂の特性

日本ピラー

プラズマを利用

〇：撥水撥油性が高い（汚れにくい）。〇：耐薬品性が高い（酸・アルカリに強い）。〇：摩擦係数が低い（滑り性が良い）。〇：融点が高い（耐熱性に優れている）。〇：比誘電率が低い（分極しにくい）。〇：誘電正接が低い（エネルギー損失が低い）。Ｘ ：密着性が悪い（剥離しやすい）。

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ポイントとなるキーワード

１． 「表面グラフト化」

２． 「圧力」

３． 「熱」

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プラズマ技術 + α ｜キーワード

新技術の特徴・従来技術との比較

通常のプラズマ処理

現在広く用いられているNa薬液処理

密着性 コスト 簡便性 環境負荷 表面粗さ 変色 改質寿命

Na薬液処理 ◎ ◎ ◎ × × × ○従来のプラズマ処理 △ ○ ○ ◎ ◎ ◎ △熱アシストプラズマ処理 ◎ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎

熱アシストプラズマ処理

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切削痕

くぼみ

8 μm 8 μm

プラズマ処理前 （未処理） 熱アシストプラズマ処理後

・ 熱アシストプラズマ処理すると、多数の切削痕が消失

・ 熱アシストプラズマ処理すると、くぼみのサイズが減少

SEM像

プラズマ技術 + α (熱の効果) 表面粗さ（SEM）

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これまでの研究成果｜Ag膜/PTFE, Cu膜/PTFE, ゴム/PTFE

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

Ag膜

/PTF

E密

着強

度[N

/mm

]未処理 プラズマ処理

プラズマ処理

α＋

密着性の悪いPTFEに対して実用的な密着強度を有する金属薄膜の形成が可能に！

90°剥離試験による測定（JIS K6854-1）金属化後のPTFE（処理なし）

金属化後のPTFE（処理あり）

Ag膜は剥離

Ag膜は剥離せず

Ag膜

テープ

テープ下地のPTFE

Ag膜

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これまでの研究成果｜Ag膜/PTFE, Cu膜/PTFE, ゴム/PTFE

金属化後のPTFE（処理なし）

金属化後のPTFE（処理あり）

Ag膜は剥離

Ag膜は剥離せず

Ag膜

テープ

テープ下地のPTFE

Ag膜

ゴムの材料破壊

ゴム

PTFE処理なし 処理あり

界面剥離

0/100

Cuペースト PTFE

100/100

処理なし

処理あり

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これまでの研究成果｜密着強度

T字型剥離試験 (ISO 11339)90°剥離試験 (JISK6854-1)

接着剤

走査

荷重測定

金属膜

ステンレス板

フッ素樹脂シート(PTFE, PFA)

荷重測定

フッ素樹脂シート(PTFE, PFA)

走査

ゴム

Cu膜/PTFE Ag膜/PTFE ゴム/PTFE

密着強度: 1.9 N/mm 密着強度: 1.6 N/mm 密着強度: 3.0 N/mm

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従来技術とその問題点

既に実用化されているものには、Naを使用したエッチング法があるが、

・ 人体に有害であり，悪臭を有する。

・ 廃液処理の問題がある（高環境負荷）。

・ 表面粗さを増加させてしまう（プリント配線板への応用は不可）。

・ Naが樹脂表面に残存してしまう。

等の問題があり、代替方法が強く望まれている。

代替方法として、UV処理・コロナ処理・プラズマ処理が試されているが

他の樹脂には効果があっても、フッ素樹脂への効果は極めて低い。

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新技術の特徴・従来技術との比較

従来技術の問題点であった、異臭問題を解消することに成功した。

従来法では廃液が生じてしまい環境負荷が大きかったが、本技術は

廃液を生じないエコフレンドリーな技術である。

従来法では密着強度を大幅に向上できるが、フッ素樹脂の表面を凸

凹にしてしまうため、高周波用プリント配線板へ応用することができな

かった。一方、本技術では表面を凸凹にすることなく強力接着できる

ため、高周波用プリント配線板への応用が可能となった。

通常のプラズマ処理よりも表面改質の寿命が非常に長く、実用化に

おいて極めて有用である。

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今後の展望 ｜プラズマ改質技術がもたらす未来

ミリ波対応プリント基板 プレフィルドシリンジ

ニプロ日本ピラー

ウェアラブル端末

Apple

×C

CCC

C

CC

C

脱フッ素化

過酸化物ラジカルの形成架橋反応+

PTFEの接着性が大幅に向上⇒実用化への道が開かれた！

ラジカル照射による プラズマ加熱による

C C CF O

O・

・

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Cuペースト膜のパターニング

Agインク膜のパターニング

今後の展望 ｜プラズマ改質技術がもたらす未来

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想定される用途

本技術の特徴を生かすためには、接着剤の混入が問題視される医療

分野（プレフィルドシリンジ等）や食品分野（餅類等のベルトコンベア）

に適用することで、接着剤を使用せずにフッ素樹脂とゴムを強力接合

できるというメリットが大いに生きると考えられる。

上記以外に、プリント配線板材料（フッ素樹脂基板と金属配線の接

着）に適用することで、表面を凸凹にせず密着性を向上できるというメ

リットが大いに生きると考えられる。

改質寿命が長い点に着目すると、実用化する上で非常に有用である

と思われる。

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実用化に向けた課題

既にフッ素樹脂と異種材料（未加硫ゴム・銀インク膜、銅ペースト膜、

無電解銅めっき膜）との強力接合に成功している。

現在、処理領域の大面積化に向けて、大型のプラズマ処理装置を開

発中（改造中）である。

今後は、さらなる装置簡素化および低コスト化のために、大気開放下

で同様の処理効果が得られる技術の開発にも着手する予定である。

現状では平坦な材料にしか適用できず、複雑な形状（立体的な形状

の材料）に対して処理できない。

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企業への期待

未解決の複雑な形状（立体的な形状の材料）に対する処理について

は、プラズマ発生方式の変更により克服できると考えている。

難接合材料（特にフッ素樹脂）の提案・提供を希望します。

「MTAまたは共同研究契約 → 技術開発 → 本技術の実用化」

（企業からの共同研究員派遣を望んでいます、学位取得も可）

医療・食品分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有

効と思われる。

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本技術に関する知的財産権

発明の名称 ：表面改質成型体の製造方法、及び該表面改質成型体

を用いた複合体の製造方法

出願番号 ：特願2015-175199 （出願日：平成27年9月4日）

出願人 ：大阪大学、兵庫県（兵庫県立工業技術センター）

発明者 ：山村和也、大久保雄司、石原健人、他３名

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その他の関連特許出願特願2014-038876 （PCT/JP2015/55186）特願2014-181663 （PCT/JP2015/75272）特願2015-169648 特願2016-007202

産学連携の経歴

2004年-2012年 大学発ベンチャー企業 設立

2006年-2012年 大学発ベンチャー企業の代表取締役社長 就任

2013年-現在 積水化学工業株式会社社と共同研究実施

2015年-現在 日油株式会社社と共同研究実施

その他： ９社とＭＴＡおよび共同研究

2016年- 2017年 H27年度JST外国出願支援制度に採択

2016年- 2017年 H27年度JSTマッチングプランナープログラムに採択

＊ ＭＴＡ = Material Transfer Agreement = 試作サンプル供与契約

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お問い合わせ先

大阪大学 コーディネーター

産学連携教授／鍵谷 圭 （KAGIYA Kei）

ＴＥＬ ０６－６８７９－４２０６

ＦＡＸ ０６－６８７９－４２０８

e-mail contact@uic.osaka-u.ac.jp

大阪大学 大学院工学研究科 附属超精密科学研究センター

助教／大久保 雄司 （OHKUBO Yuji）

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