高分子材料のエキシマレーザー加工における熱的・非熱的ミクロ機構解明

Research Project

Project/Area Number	12750156
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Thermal engineering
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	伏信一慶東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50280996)
Project Period (FY)	2000 – 2001
Project Status	Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help	¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000) Fiscal Year 2001: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	エキシマレーザー / 樹脂材料 / FTIR / 熱酸化 / 吸光特性 / 高速度可視化
Research Abstract	本研究の目的は、各種高分子材料のエキシマレーザー加工の機構が熱的であるかあるいは非熱的であるかとの問題に取り組むことにある。具体的種々の樹脂材料を対象とし、エキシマレーザー加工による分子構造の変化と純粋に熱的あるいは非熱的変化を加えたときの分子構造変化との比較を、FTIRデータ、分子量分布等の検討により行う。本年度も交付申請書に記した研究計画に従い、各種材料の構造変化に関する検討と、理論モデルによる機構検討を行った。 1.まず検討対象とする樹脂材料について、昨年度構築した実験系を用いてエキシマレーザーの2波長それぞれの穴あけ、スパッタリングそれぞれの加工を行い、出来たサンプルについてFTIR(現有)等を用いて、分子構造について比較検討を行い、熱酸化に特有な分子構造の変化を見いだしている。 2.また、加工が熱的に生じるとしたレーザー照射を考慮した熱計算数値モデルを開発(解析用コンピュータ:購入備品)し、あらたにレーザー光の体積吸収密度に基づく簡便な非熱的な加工数値計算モデルについても検討を行い、これらにより得られる計算結果と上記実験結果との比較検討より、概ね一致を示すことを確認しており、エキシマレーザー加工における支配的な機構は、入射光のフォトンエネルギーが直接原子間結合に携わる電子を反結合軌道に励起するとするいわゆる非熱的な機構ではなく、主として樹脂材料の温度上昇に伴う、いわゆる熱的な機構が支配的であるとの結論に至っている。