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プラスチック表面無機膜の形成技術
-高機能化、密着性の向上、環境への配慮-

　プラスチックスの表面エネルギーは小さく、無機材料膜との密着性を確保することが難しい材料であるため、前処理としてエッチングや官能基導入などの表面改質を行います。プラスチック表面への無機膜形成は成型品の機能目的(外観の高級化、導電性・ガスバリア性など)に応じて、より薄く、より微細な無機膜の形成が求められ、様々な技術展開が行われています。
　本調査レポートでは、プラスチック表面への無機膜形成技術について、従来の技術を概説し、課題の解決法や新しい技術紹介するために、以下のような内容でまとめました。

○ 各種材料に対応した無電解めっき、ダイレクトプレーテイング
○ PVD法、CVD法、レーザ、印刷法など無機薄膜形成技術
○ 形成された無機膜の物性及びその評価法を紹介
○ 応用展開としての微細な電子回路、透明導電性薄膜、ガスバリア層の形成など


　　　　□体裁　A4判321ページ
　　　　□定価　71,400円(本体68,000円、消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2010年11月

章　目　次

　

第1章　プラスチック表面への機能性付与
第2章　最新のプラスチックめっきの技術
第3章　機能性無機薄膜コーティング
第4章　形成無機膜の物性と評価
第5章　無機薄膜の応用展開

詳　細　目　次

  頁
第1章　プラスチック表面への機能性付与 1
1.1　固体表面の自由エネルギー 1
1.2　プラスチック表面の改質と制御方法 2
　1.2.1　表面改質が可能なプラスチック材料 4
　1.2.2　湿式処理による表面改質方法 8
　1.2.3　乾式処理による表面改質 13
　1.2.4　超臨界二酸化炭素(scCO2)による表面改質 26
1.3　プラスチックスへの金属・無機成膜 26
　1.3.1　プラスチック表面金属化による機能性向上 26
　1.3.2　表面金属化プラスチックスの用途 27
　1.3.3　プラスチック表面のメタライジング(金属化)の方法 31
第2章　最新のプラスチックめっきの技術 39
　2.1　プラスチックめっきの概要 39
　　2.1.1　プラスチックスヘのめっき工程 39
　　2.1.2　プラスチックスとめっきの界面の接着機構 43
　　　(1)　アンカー効果 43
　　　(2)　化学的結合 43
　　　(3)　併用効果 44
　2.2　めっき材料 44
　2.3　化学めっき(無電解めっき) 45
　　2.3.1　無電解めっきの化学的な還元反応 45
　　2.3.2　無電解めっきの前処理 46
　　　(1)　エッチング液 46
　　　(2)　アンカリングと表皮効果 46
　　2.3.3　超臨界流体(SCF;SuperCritical Fluid)を利用した無電解めっき 47
　　　(1)　超臨界二酸化炭素(scCO2)による無電解めっき 48
　　　(2)　超臨界二酸化炭素を利用した核剤の含浸処理方法のまとめ 50
　　2.3.4　クロムフリーのエッチング 51
　　　(1)　過マンガン酸エッチング法 51
　　　(2)　過マンガン酸エッチングにおける密着性の向上 55
　　　(3)　POPSTAR処理 56
　　　(4)　過マンガン酸ナトリウム水溶液によるエッチング 57
　　2.3.5　エッチング不要の表面層の改質(湿式) 58
　　　(1)　陽イオン界面活性剤水溶液＋貴金属ゾル浸漬による表面改質 58
　　　(2)　光触媒(TiO2)と紫外線によるABS樹脂の表面処理 59
　　　(3)　オゾン水処理とレベリング作用 62
　　　(4)　過酸化水素・フェントン反応親水化法 65
　　　(5)　コンディショニング液の開発 66
　　　(6)　表面の水分除去 67
　　2.3.6　エッチング不要の表面層の改質 68
　　　(1)　紫外線によるLCPおよびCOPの表面改質 68
　　　(2)　分子接着技術(トリアジンジチオール成膜法) 72
　　　(3)　O2プラズマ照射とAPTES浸漬によるポリイミド樹脂表面SAMの成膜法 77
　　　(4)　イオン照射による液晶ポリマーの表面改質方法 78
　　2.3.7　塗布による効率的な下地層(皮膜)の形成 79
　　　(1)　めっき触媒高吸着性ポリマー 79
　　　(2)　ナノ分散ポリピロール(PPy) 82
　　　(3)　エポキシ樹脂上への1-ビニルイミダゾール(VIDz) 84
　　　(4)　ポリイミドフィルム上へのアルミニウムキレート化合物 85
　　　(5)　有機金属キレートを含浸させた皮膜の形成 86
　　　(6)　バルキー構造の下地有機膜 87
　　2.3.8　銀鏡塗装(無電解銀めっき) 88
　　　(1)　2液性無電解銀めっき液 88
　　　(2)　三菱シルバープレーティングシステム 89
　　　(3)　MFS (Metalize Finishing System) 91
　2.4　無電解銅に代わるダイレクトプレーティング 92
　　2.4.1　ダイレクトプレーティングのメカニズム 92
　　2.4.2　ダイレクトプレーティング法の種類 94
　　2.4.3　ダイレクトプレーティングの課題と対策 95
　　　(1)　表面改質液による密着性の向上 95
　　　(2)　パラジウム導電体層形成溶液によるポリイミドの表面処理 96
　　　(3)　銅ナノ粒子による銅/ポリイミドの密着機構 96
　　　(4)　ポリイミド樹脂上金属薄膜形成のプロセス 99
　　2.4.4　ダイレクトプレーティング技術動向 102
　　　(1)　導電化処理工程(Cu-Link)の最適化 102
　　　(2)　ポリイミド系樹脂の表面改質 103
　　　(3)　PA/ABS樹脂へのダイレクトプレーティング 104
　2.5　その他めっきの技術動向 108
　　2.5.1　代替技術 108
　　　(1)　3価クロム化成皮膜 108
　　　(2)　Ni系合金皮膜 111
　　　(3)　シアンフリー無電解めっき 111
　　2.5.2　接着性のよい樹脂組成物の開発 113
　　　(1)　フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂含有組成物 113
　　　(2)　疎水性樹脂に疎水性化合物を分散した樹脂複合体 115
　　　(3)　難燃性および導体層との密着性に優れた絶縁膜 117
　　　(4)　湿式めっきが可能なポリイミドフィルム「ポミラン」 117
　　　(5)　活性エステル化合物と脂環式構造含有フェノキシ樹脂を含有した組成物 118
　　2.5.3　めっき密着力向上処理法 120
　　　(1)　加熱加圧処理 120
　　　(2)　液晶ポリマーフィルムのTMAHによるアルカリ処理 123
　　　(3)　アルコール含有無電解めっき液常圧浸漬法 126
　　　(4)　酸素透過度を基準にしたポリイミドフィルムの選択 129
第3章　機能性無機薄膜コーティング 133
　3.1　無機膜形成技術の種類 133
　　3.1.1　PVD(Physical Vapor Deposition)法 134
　　　(1)　真空蒸着法 134
　　　(2)　イオンプレーティング法 135
　　　(3)　スパッタリング法 136
　　　(4)　レーザアブレーション法 138
　　　(5)　分子線エピタキシャル法(MBE：Molecular Beam Epitaxy) 138
　　3.1.2　CVD(Chemical Vapor Deposition)法 139
　　　(1)　化学蒸着の種類 140
　　　(2)　大気圧VHFプラズマ 144
　　　(3)　大気圧低温プラズマトーチ(CAPPLAT) 147
　　　(4)　超臨界薄膜形成法(Supercritical Fluid Deposition：SCFD) 151
　　3.1.3　溶射法 153
　　3.1.4　PLD (Pulsed Laser Deposition：パルスレーザー蒸着)法 154
　　3.1.5　LPD(Liquid Phase Deposition：液相析出)法 155
　　3.1.6　ゾル-ゲル法(Sol-Gel processing) 156
　　3.1.7　印刷法 158
　　　(1)　有機TFT 158
　　　(2)　パターニング 160
　3.2　機能性カーボン系成膜に関する技術動向 162
　　3.2.1　DLC膜の特性と成膜法 162
　　　(1)　DLC薄膜の水素量と結合状態 162
　　　(2)　成膜方法と分類 163
　　　(3)　成膜方法によるDLC膜の特性の変化 164
　　　(4)　DLCの機能複合化 165
　　3.2.2　DLC成膜法の技術動向 166
　　　(1)　常温DLC成膜法 166
　　　(2)　セグメント状のDLC被膜 168
　　　(3)　フッ素化DLC膜 169
　　　(4)　ナノ複合DLC表面改質 171
　　　(5)　FCA法で形成したta-C膜 171
　　　(6)　PBIID法による高密着なDLCの成膜 172
　　3.2.3　その他の機能性カーボン膜 174
　　　(1)　窒化炭素薄膜の合成 174
　　　(2)　酸化炭素、酸化窒化炭素、酸化ダイヤモンド状炭素薄膜 177
　3.3　透明蒸着フィルム 178
　　3.3.1　ケイ素化合物を含有するガスバリア性被膜の製造 179
　　　(1)　DLC被膜とケイ素被膜の積層 179
　　　(2)　炭素含有酸化ケイ素膜 180
　　　(3)　プライマー処理を必要としない窒化ケイ素薄膜 180
　　3.3.2　酸化ケイ素蒸着用材料に関する技術動向 182
　　　(1)　酸化ケイ素蒸着用材料 182
　　　(2)　高速成膜を実現するシリカ膜を形成する蒸着方法 183
　　　(3)　シロキサン変性ポリイミドシートの自己修復機能 184
　　3.3.3　低温成膜 185
　　　(1)　低温によるSiNx膜の成膜 185
　　　(2)　デュアル・マグネトロンスパッタリング(DMS)を用いたSiNx成膜法 187
　　　(3)　触媒CVDによるSiNx成膜 189
　3.4　機能性金属成膜に関する技術動向 190
　　3.4.1　透明導電薄膜の成膜法 190
　　　(1)　成長型成膜 190
　　　　A.パルスレーザー堆積法によるCOP基板上AZO系膜 190
　　　　B.酸素プラズマによるZnO膜 193
　　　　C.反応性プラズマ蒸着法(RPD)によるGZO膜 196
　　　(2)　塗布型成膜 198
　　　　A.分散剤を含まない導電性酸化物微粒子 198
　　　　B.フラクタル構造の導電性微粒子 199
　　3.4.2　反射膜の形成 200
　　　(1)　緩衝用重合体膜のアンカー効果を利用した反射膜形成方法 200
　　　(2)　イオンアシスト蒸着を用いた反射膜の形成方法 200
　　3.4.3　2層CCL(copper clad laminate) 202
　　　(1)　薄膜金属化ポリイミドフィルム 202
　　　(2)　硫酸銅めっきによるクロムレス2層CCL 204
　　　(3)　LCPフレキシブル基板 206
　　3.4.4　導電体ペーストの低温焼成 206
　　　(1)　ナノ粒子を使ったインク 206
　　　(2)　紙上にも形成できる有機Ag化合物ペースト 207
　　　(3)　加圧によるAg粒子の結合 208
第4章　形成無機膜の物性と評価 212
　4.1　無機膜の物性 212
　　4.1.1　密着性に関する物性 212
　　4.1.2　機能めっきで付与される物性 213
　　　(1)　電気的特性 213
　　　(2)　光学的特性 214
　　　(3)　その他 214
　　4.1.3　装飾に関する物性 215
　　　(1)　メタリック感 215
　　　(2)　金属反射 217
　4.2　無機膜の評価 219
　　4.2.1　薄膜基板界面密着力の定量的評価 219
　　　(1)　薄膜基板界面密着力定量的評価の問題点 219
　　　(2)　慣用的な密着力の測定手法 220
　　　(3)　スタッドピン型垂直引張試験機による密着性測定 221
　　　(4)　SAICAS法による薄膜のはく離強度評価 223
　　　(5)　マイクロスクラッチ試験機を用いた薄膜密着性の評価方法 225
　　4.2.3　表面分析法 228
　　　(1)　表面分析の動向 228
　　　(2)　走査型プローブ顕微鏡による表面形状の高精度測定と定量化 230
　　4.2.4　膜厚測定 232
　　4.2.5　ナノインデンテーション試験による機械的特性の評価 235
　　4.2.6　外観美評価法 238
　　　(1)　メタリック感測定機器 238
　　　(2)　メタリック塗膜外観についての数値解析 239
　　　(3)　光学異方性をもつメタリック色の評価法 244
　4.3　各種金属無機薄膜の物性と評価 247
　　4.3.1　酸化亜鉛透明導電膜の構造特性、電気特性および光学特性 247
　　4.3.2　ポリエステルフィルム上に成膜した金属蒸着膜の引張特性と密着性 249
　　4.3.3　加飾シートの乾式転写過程におけるふく射伝熱解析 252
　　4.3.4　PETとセラミックス薄膜の界面付着強度 254
　　4.3.5　DLC薄膜の状態と密着性 257
　　4.3.6　和周波発生法を用いた界面状態の評価 260
　　4.3.7　メタモードスパッタリングと評価 263
　　4.3.8　エポキシ樹脂/無機・金属の結合機構と密着性 266
第5章　無機薄膜の応用展開 270
　5.1　プラスチック基板上の配線 270
　　5.1.1　金属パターン形成方法 270
　　　(1)　従来の導電性パターン 270
　　　(2)　MID(Molded Interconnect Device)工法 271
　　　　A.MIPTEC(Microscopic Integrated Processing Technology) 271
　　　　B.LDS(Laser Direct Structuring) 272
　　　　C.SKW 272
　　5.1.2　印刷によるパターンニング 273
　　　(1)　転写印刷法 273
　　　　A.SAMによる印刷 273
　　　　B.全印刷TFTアレイ 275
　　　(2)　インクジェット法 276
　　　　A.レーザー援用インクジェット法(Laser assisted Ink-Jet printing：LIJ) 276
　　　　B.インクジェットとマイクロ波プラズマによる微細銅配線パターンの形成 279
　　　(3)　スクリーン印刷によるアルミ配線印刷 280
　　5.1.3　微細配線 282
　　　(1)　表面グラフトを用いた銅/基板密着技術 283
　　　(2)　PET基材上に透明かつ親水性な膜の作製 286
　　　(3)　低粗度セミアディティブ基板用デスミア・無電解銅めっきプロセスFEED 288
　　　(4)　官能基と重合性基とを有する高分子密着層 290
　　　(5)　セミアディティブ法向けエッチング剤 290
　5.2　フィルム状デバイス 291
　　5.2.1　太陽電池 291
　　　(1)　アモルファスシリコン薄膜太陽電池「FWAVE」 291
　　　(2)　耐候性太陽電池 294
　　　(3)　酸化亜鉛電析膜を用いた色素増感太陽電池 295
　　　(4)　フィルム型色素増感太陽電池 297
　　　(5)　カラフルな色素増感型太陽電池セル 298
　　　(6)　各社の有機薄膜太陽電池 298
　　5.2.2　発光素子 299
　　　(1)　有機EL素子の形成 299
　　　(2)　ロール・ツー・ロールで作製するフレキシブル有機ELディスプレイ 300
　　　(3)　ESD法による有機EL薄膜パターンの形成 301
　　　(4)　有機EL素子の透明電極 301
　　　(5)　ペロブスカイト型酸化物薄膜による薄膜EL素子 303
　　　(6)　塗布光照射(ELAMOD)法による蛍光体RBVO3薄膜 304
　　5.2.3　タッチパネル 305
　　　(1)　タッチパネル用透明導電フィルム 305
　　　(2)　両面にガスバリア層を形成したタッチパネル用フィルム 306
　　　(3)　プラスチック表面無機化コーティング剤「ハイセラテック」 307
　5.3　その他機能性コーティング 308
　　5.3.1　電磁波シールドフィルム 308
　　　(1)　透光性電磁波シールドフィルム「エクスクリア」 308
　　　(2)　DTR現像法による電磁波シールドフィルムの製造 309
　　　(3)　導電性インクやペーストを使わない電磁波シールド材 309
　　5.3.2　熱線反射性 310
　　　(1)　高透明・熱線反射フィルム「レフテル」 310
　　　(2)　熱線遮断・ガラス飛散防止対策フィルム「ルミクール」・「サンマイルド」 311
　　5.3.3　レンズのハードコーティング 311
　　5.3.4　プラスチック食品容器 316
　　　(1)　プラスチック容器の衛生性・安全性の確保 316
　　　(2)　食品容器用金属蒸着積層体 317
　　5.3.5　抗菌材料 319
　　　(1)　酸化チタン系光触媒薄膜の製造法 319
　　　(2)　酸化亜鉛薄膜からなる抗菌性材料 320
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