用于表面的等离子体处理的装置和用等离子体处理表面的方法_2

文档序号:9789042阅读:来源:国知局
混合。大气压等离子体的成分可为工艺气体的高度激发原子态、高度激 发分子态、离子、电子或未变化的成分。大气压等离子体不在真空中产生,而经常在环境空 气中产生。这意味着,如果工艺气体并非已经是空气本身,则流出的等离子体至少含有周围 空气的成分或被它包围。
[0021] 在如上所定义的电晕放电的情况下,施加的高电压导致具有电子和离子的丝状放 电通道的形成。低质量电子特别地以高的速度以足以使大多数分子键断裂的能量碰撞表 面。断裂的键位点然后进一步与空气或工艺气体的成分反应。具有决定性重要意义的效果 是经由电子轰击的短链降解产物的形成。较高强度的处理也导致材料的显著消蚀。
[0022] 等离子体与基底表面的反应促进等离子体成分的直接"引入"。替代地,如下是可 能的:激发态或开放键位点和自由基在表面上产生且然后这些经历例如与来自环境空气的 大气氧气的二次的进一步反应。在一些气体如惰性气体的情况下,将预计到不存在工艺气 体原子或工艺气体分子与基底的化学键合。这里基底的活化仅仅通过二次反应发生。
[0023] 在间接等离子体处理的情况下,可能存在自由电子,因为处理在产生电场外部发 生,但这取决于等离子体传播的类型。

【发明内容】

[0024] 本发明的目的为提供在开始提及的类型的装置,其在没有流速或极低流速的情况 下使表面的间接电晕处理成为可能。
[0025] 本发明的目的还为提供在开始提及的类型的方法,其避免所提及的缺点,如高的 流速、和因此的高的气体消耗,并且也同样避免对基底的后侧的破坏。
[0026] 关于装置,该目的通过具有权利要求1的特征性特征的在开始提及的装置实现。
[0027] 该装置相对于作为最接近的现有技术的FR 2443753划界。根据本发明的装置的 区别在于用于至少一个工艺气体物流的至少一个工艺气体通道,具有在第一电极处的对于 各头的出口,该出口指向有效区域的方向并且所述至少一个工艺气体物流撞击在电场上, 且该电场将所述至少一个工艺气体物流转化为等离子体物流、优选精确地一个等离子体物 流,并且该等离子体物流撞击在有效区域上。
[0028] 与FR 2 443 753的直接电晕处理相比,根据本发明,基底的表面的处理借助于等 离子体物流进行,该等离子体优选为大气压等离子体(在这里简称为等离子体),并且通过 在第一电极和第二电极之间的电晕放电产生。所述至少一个工艺气体通道沿着第一电极 延伸且所述至少一个工艺气体物流在所述至少一个工艺气体通道中被转化为等离子体物 流。因为第二电极布置得比第一电极更接近于有效区域,所以该装置的电场线主要在朝向 有效区域的方向上投入操作点,使得等离子体的经电场线驱动的前进在有效区域的方向上 发生,即使在极低的工艺气体流速下或没有工艺气体流速时。结果,可使工艺气体流速有利 地降低,并且作为在有效区域的方向上的等离子体运动的结果,针对性的表面活化仍然是 可能的。
[0029] 在本发明的意义上,工艺气体仅用于能够产生特定物种的目的。
[0030] 第一电极优选作为棒形成并且布置在工艺气体通道的内部中。在这种实施方式的 情况下,有利地设置精确地一个工艺气体通道和精确地一个工艺气体物流。结果,如下是可 能的:工艺气体在第一电极周围流动并且它的特别高的比例转化为等离子体。工艺气体确 实不用于将等离子体从等离子体源在基底的方向上逐出的目的。
[0031] 在本发明的进一步的实施方式中,第一电极作为管形成并且圈起(enclose)另外 的工艺气体通道。所述管状电极还优选居中地布置在所述工艺气体通道中。所述工艺气体 通道和所述另外的工艺气体通道彼此分开并且彼此平行地排列(对齐,align)。在这种情 况下,所述另外的工艺气体通道设置在所述管状电极的内部中,且所述电极在外部被所述 工艺气体通道圈起。所述工艺气体通道被外壳包围且通过它形成。
[0032] 第一电极优选比外壳更接近于有效区域。在这种情况下的第一电极沿着高度的方 向朝向有效区域突出超出外壳。
[0033] 然而,在本发明的另一实施方式中,如下也是可能的:使所述电极在高度的方向上 比外壳短,并且因此外壳比第一电极更接近于有效区域。在棒状第一电极的情况下和在管 状第一电极的情况下,均可选择与外壳相比电极的不同长度。
[0034] 工艺气体通道的不同长度和数量使得可根据需要提供用于表面的处理的单独定 制的装置。
[0035] 在涂覆用等离子体系统的情况下,已经发现,撞击在基底表面上的经等离子体活 化的气体在那里沉积物质之后还可在电极的方向上再次盘旋回来,并且经过一定时间涂层 同样在那里形成。为了减少或甚至消除涂层的风险,第二电极有利地作为棒形成并且被气 密性内层包围,且在气密性内层和气体能渗透的介电(电介质)外层之间设置气体通道。该 气体通道独立于工艺气体通道。第二电极优选为接地电极。它被气密性内层包围,使得在 气密性内层和又圈起气密性内层的气体能渗透的介电外层之间的气体不能到达所述电极, 而是仅流动通过气体能渗透的介电外层而远离第二电极。远离第二电极的该物流具有抵消 经反射的等离子体的沉积的效果。
[0036] 特别优选地,装置不是仅具有单个的第一电极和精确地一个或精确地两个第二电 极,而是具有多个第一电极以及多个棒状第二电极,所述多个第一电极呈各自在纵向方向 上排列的多个行并且一个在另一个后面地布置,所述棒状第二电极各自在纵向方向上沿着 第一电极的行之一延伸。在本发明的这种实施方式中,设置第一电极的整个格栅(grid),由 此使得在大面积上的表面处理成为可能。
[0037] 关于方法,目的通过具有权利要求9的特征性特征的在开始提及的方法实现。
[0038] 该方法特别适合于使用前述装置的一个或多个进行。在开始提及的方法的情况 下,使至少一个工艺气体物流通过至少一个工艺气体通道。所述至少一个工艺气体通道具 有至少一个出口。所述至少一个工艺气体物流在有效区域的方向上离开所述至少一个出 口,且所述至少一个工艺气体物流撞击在电场上,且所述电场将所述至少一个工艺气体物 流转化为等离子体空间,且等离子体撞击在有效区域上。基底的表面优选地布置在有效区 域中,且等离子体物流撞击在该表面上并且使该表面活化,其中它例如使该表面活化或在 该表面上进行提高压敏粘合剂的粘合力的其它已知的物理反应。这些类型的活化原则上 从 J01*g Friedrich, "The Plasma Chemistry of Polymer Surfaces",Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, 2012 知晓。
[0039] 工艺气体物流有利地在作为棒形成的第一电极周围的外部流动,但也可设计另外 的工艺气体物流流动通过作为管形成的电极的内部。
[0040] 在本发明的一种实施方式中,另外的工艺气体物流在外壳之内终止且转入所述工 艺气体物流,而在根据本发明的方法的另一实施方式中,使棒状电极比该电极的外壳长,使 得另外的工艺气体物流在外壳之外终止且仅在稍后的时间点和在离基底表面较小的距离 处与所述工艺气体物流混合。
[0041] 第二电极有利地以前述实施方式之一配置,并且气体物流沿着第二电极流动且流 动通过气体能渗透的介电外层到外部,使得可防止等离子体在第二电极上的沉积物
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