【各メリット・デメリットが分かる】プラズマを利用した表面処理まとめ

代表的なプラズマ表面処理方法は、プラズマ状態を作り出す電離方法によって以下の4つに大別されます。

プラズマ処理は、放電空間の圧力の違いにより大気圧プラズマ処理と真空プラズマ処理に大別されます。

更に大気圧プラズマ処理は、活性ガス（ラジカル）のみを噴射するガス照射型と被照射物を直接放電で処理する放電処理型に分類されます。

各方式の特徴は以下の通りです。

次項より、各方式の特徴やメリット・デメリットを説明致します。

ガス照射型の大気圧プラズマ処理

噴射型は放電空間にラジカル化させたいガスを通過させ、発生した活性ガスのみ被処理物に照射する表面処理手法です。

放電空間が上流に位置しており、被照射物への直接放電の心配がないため、熱・電気ダメージが少ないです。

ここでは酸素から生成した酸素ラジカルの利用法について説明します。
酸素ラジカルは2つの目的で使用されます。

放電処理型の大気圧プラズマ処理

放電照射型は放電空間内に被照射物を配置し、誘電体バリア放電を利用して処理を行う手法です。

誘電体バリア放電とは、電極間に絶縁物を配置し、アーク放電やグロー放電を防止することで均等に電子を放出する放電です。

誘電体バリア放電は誘電体の配置によって「片バリア方式」と「両バリア方式」の2種類に分けられます。

ここでは片バリア方式を利用した処理方法を解説します。

電極間に被処理物を配置し、その間にガスを送り込み、電極に高電圧を加え発生するラジカルで表面処理を行います。

接着性強化を狙った表面処理では主に酸素の混合ガスが使用され、酸素ラジカルと被処理面が反応することで親水基を付与します。

真空プラズマ処理はチャンバー内に被照射物を配置し、内部を真空状態にした上でプラズマ処理する方法です。

不純物の少ない真空中で処理を行うことから研究開発や医療技術分野などで使用されています。

コロナ処理は、コロナ放電を利用した表面処理方法です。
電極間にある気体が絶縁破壊を起こした際に発生する青白い光を伴う放電現象です。

放電により発生したラジカルやイオンを被処理物の表面に当てることで極性官能基を付与し、濡れ性を向上させます。

主にフィルムやシート状の樹脂など薄い材料の表面処理に使用され、安価で大面積処理が行えるという特徴があります。

フレーム処理はガスバーナーの炎を利用した表面処理方法です。
ガスバーナーの炎の先端はプラズマ状態であり、空気中の酸素がラジカル化されています。先端の酸素ラジカルを被処理面に接触させることで表面改質を行います。

フレーム処理は、他のプラズマ処理に比べて速い速度で表面処理が可能である反面、炎を使用しているため火災には十分注意が必要です。

UVオゾン処理は光エネルギーを利用した表面処理手法です。
光デバイスや半導体製品の加工などに使用されることが多く、平滑で幅の広い処理を行うことが可能です。

UVオゾン処理は2つの目的で使用されます。

プラズマを利用した表面処理方法についてご理解頂けましたでしょうか？

プラズマ装置は、発生方法や構造の違い、処理する材料の性質や形状などの被処理物の条件、設備コストや環境などの違いによって選定を行う必要があります。

表面処理や装置選定でお困りの際は是非弊社にご相談ください。

また、弊社は噴出型の大気圧プラズマ処理装置を扱っており、初回無料の評価テストを行っています。「実際に処理して効果を確認したい」というご要望がありましたら是非ご連絡ください。