2013 Fiscal Year Research-status Report
導電性高分子コーティングによる高安定・高信頼ＧＥＭの開発
| Project/Area Number |
23540354
|
|---|
| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
中村 誠一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器科学支援センター, シニアフェロー (70391729)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
幅 淳二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (60180923)
|
|---|
| Keywords | REGEM / PEDOT/PSS / メラミン樹脂 / 微細加工 / ウェットエッチング / 密着性 / 銀ナノ粒子 |
|---|
| Research Abstract |
REGEMは導電性高分子フィルムを微細加工し，GEM細孔を緻密かつ精度よく開けなれればならない．また，大面積で低コストのGEMを作るとするならば，ウェットエッチング技法が常法である．通常のプリント回路製作に用いられるドライフィルムのフォトレジストを用いた試作では，導電性高分子膜との密着性が不十分であった．そのため，GEM細孔が二段階にエッチされ開口が設計値以上にかなり拡がった．開口の拡がりは，GEM細孔中の電界強度を弱め，REGEMのガス利得が相対的に小さくなる結果となった．その改善策は導電性高分子膜とエッチングマスクの密着性に懸かっていることが分かった．そこで，樹脂製のエッチングマスクを止め，金属製マスクを模索することにした．
金属製マスクは，初めに，無電解銅めっきで試行した．結果として，通常用いられる二液法では十分な密着性が得られなかった．また，銅スパッタ法による無電解めっきでは導電性高分子膜の劣化が見られた．導電性高分子膜の耐熱性が低いためだ．しかし，エッチングの性能は，パターン幅の拡がりもなく，端部の剥がれもなく，意図した物を得た．ただ，エッチング作業に耐え得る密着性が不足していた．
金属製エッチングマスクについて調査研究を続け，銀ナノ粒子コーティング膜をシード層とする無電解銅めっきによるエッチングマスクの可能性を得た．銀ナノ粒子の製作と導電性高分子膜と銀ナノ粒子コーティング膜との密着性は確かめた．これにより，ウェットエッチングによるREGEM の製作の目途が立てた．
一方，導電性高分子としてのPEDOT/PSSが高抵抗材料として適当であるかも課題である．これに対しては，レーザによる微細加工でREGEMを試作した．PEDOT/PSS膜が耐熱性が弱いために，種々の工夫を要したが，片面銅箔のREGEMを試作した．２６年度には検出器を組み性能を確かめる．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
この研究で達成したいことに次の三点を挙げた．①導電性かつ感光性コーティング剤の開発をすること，②高抵抗性電極を持つ，大面積かつ安価なREGEMフィルムの可能性を示すこと，③ REGEM が長期的な安定性と信頼性を一層高めること．高抵抗値導電性フィルムは得たが，ウェットエッチングによる製法のうちエッチングマスクの密着性を解決する手法を見出すのに時を要した．
キーとなる課題は，導電性高分子フィルムとエッチングマスクとの密着性がウェットエッチングに耐え得るかということである．種々の試みの結果，シード層を銀ナノ粒子焼結膜とする無電解銅めっきがエッチングマスクとして有望であることが分かった．
さらに，上述の方法とは異なる，リフトオフ法によるREGEMの製法を考案し設計した．これに対しても銀ナノ粒子コーティングが有望である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
DEPOT/PSSとメラミン樹脂によるコーティングフィルムがGEMの製作材料となるためには，微細加工性に課題があることを前年度報告書に挙げた．今後の研究の推進方策として，第一は，樹脂製のエッチングマスクに替え，密着性に優れた金属製のエッチングマスクを使用可能とすること．第二は，さらに，ポリイミド基板とは異なる，GEM穴に残る導電性高分子コーティング膜のエッチを容易にすること．これによって，精度の良いREGEMが作れるという考えは変わっていない．
また，リフトオフ法（簡潔に言えば，REGEM電極を金型で作る方法）によって，REGEMも進めたい．
別に，レーザ加工によるREGEMで導電性PEDOT/PSS高分子の電気抵抗素材としての適性を確かめる．
精度の良いREGEMを作り上げた上で，大放電テストや放射線損傷小テストを行いたい．
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
１）REGEMを微細加工する手段としてウェットエッチング法を有望視している．通常，樹脂製のドライフィルムによるエッチングマスクを形成し微細加工する．しかし，この通常の方法では，樹脂製エッチングマスクと導電性高分子膜との密着性に難があり，目的とする性能を得られないと判断した．検討を重ねた結果，金属製のエッチングマスクが，密着性や剛性に優れ，樹脂製エッチングマスクの欠点を解消できる見込みを得た．樹脂製エッチングマスクによる方法は断念し，金属製エッチングマスクによるREGEMの製作をおこなうため．
２）また，導電性高分子PEDOT/PSSが高抵抗値電極素材として適性があるかを見るために，REGEMで検出器を構成し性能試験をするため．
１）エッチングマスクについて．次年度使用額は金属製エッチングマスクの試作に使い，先ずは設計したREGEMを製作する．
２）また，導電性高分子PEDOT/PSSが高抵抗値電極素材として適性試験に，本来ならウェットエッチング法で製作した物を試験すべきではあるが，レーザによるGEM穴加工で片面銅箔のREGEMを試験する．
|
