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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750156
• 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)
• Keywords: エキシマレーザー / 樹脂材料 / FTIR / 熱酸化

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。

Research Products

• [Publications] 福村, 伏信, 斉藤, 佐藤: "高分子材料のエキシマレーザアブレーション機構の検討(エキシマレーザ照射によるポリエチレンの紫外線吸収量の変化)"第38回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 499-500 (2001)