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_3

文档序号:9789042阅读:来源:国知局

【附图说明】
[0042] 基于在六幅图中的若干示例性实施方式描述本发明,其中:
[0043] 图1显示在第一实施方式中的用于表面的等离子体处理的根据本发明的装置,
[0044] 图2显示用于表面的等离子体处理的装置的第二实施方式,
[0045] 图3显示用于表面的等离子体处理的装置的第三实施方式,
[0046] 图4显示用于表面的等离子体处理的装置的第四实施方式,
[0047] 图5显示用于表面的等离子体处理的装置的第五实施方式,
[0048] 图6显示图1-5中的实施方式之一的接地电极的透视图。
【具体实施方式】
[0049] 用于表面2的等离子体处理的根据本发明的装置1的示意性地展示于图1中的第 一实施方式具有第一电极4,其作为管形成并且在其内部形成工艺气体通道3。在这种实施 方式中,第一电极4与其外壳相重合。在装置的操作期间,对于各电极或对于电极的各头, 将工艺气体以例如101/min的低流动体积引导通过工艺气体通道3。在与高度Η的方向相 反地排列的流动方向上,工艺气体通道3在出口 5中终止。
[0050] 在图1中,展示第一电极4的仅电极头4a。电极头4a完全由导电材料例如高等级 的钢、铁或铜合金制造,并且连接至交变电压源6。交变电压源6产生在lkHz-250kHz的频 率下的18kV-20kV的交变或脉冲高电压。除了第一电极4之外,交变电压源6还连接至接 地的第二电极7。第二电极7在图1中以截面展示。
[0051] 第二电极7作为棒形成并且垂直于图1的纸的平面在纵向方向L上布置。图1中 的装置1仅仅展示电极头4a和在电极头4a旁边的两个第二电极7的孤立的构造。装置1 总体上具有多个电极头4a,其以在纵向方向L上的行一个在另一个后面地布置。电极头4a 彼此的间距是等距的,且两个棒状第二电极7平行于电极头4a的行的纵向方向L布置。在 图1中,在电极头4a的行的两侧上各自以横截面展示的是第二棒状电极7。两个第二电极 7连接至交变电压源6。此外,在纵向方向L上排列的多个电极头4a的行沿宽度B的方向 布置,宽度B平行于与纵向方向L垂直且与高度Η方向垂直的在两个第二电极7之间的连 接线延伸,使得电极头4a的行彼此平行地布置,且接地的棒状第二电极7各自设置在两个 相邻的电极头4a的行之间。
[0052] 在管状电极头4a的开放末端处,当施加交变电压时,电场形成。实际上,在电极头 4a的外壁和两个第二接地电极7之间,形成电场(未描绘),该电场在电极头4a的出口 5 处特别强。也就是说,在操作期间在电极头4a的出口 5处形成特别强的电场。电场的场强 是如此的强以致它将离开出口 5的工艺气体物流转化为等离子体物流。这里等离子体理解 为包括工艺气体的高度激发原子态、高度激发分子态、离子和电子、以及未改变的成分的多 种成分的混合物。考虑到在基底11的表面2的方向上的电场线的形成,等离子体作为受电 场驱动的结果而已经在基底11的方向上移动。
[0053] 然而,电极头4a作为管形成,工艺气体可流动通过该管,使得工艺气体(其流动方 向由箭头所示)在出口 5的方向上流动通过电极头4a,且出口 5被引导在基底11的表面2 的方向上,由此被转化为等离子体的在该管中的工艺气体物流在它通过出口 5时另一方面 在基底11的表面2的方向上被额外地提供有运动分量。
[0054] 工艺气体物流的速度仅具有使得在电极头4a中形成层流,所述层流即使在离开 电极头4a的出口 5之后也保持至少基本上是层状的且不成漩涡的大小。
[0055] 接地的第二电极7被非导电性电介质8圈起。电介质8防止交变或脉冲高电压在 电极头4a和接地的第二电极7之间的跳火。当施加交变高电压时,载流子的交变位移在非 导电性电介质8中形成,但没有自由载流子的电流发生,使得可防止由跳火产生的电流。
[0056] 图1中的装置1还显示两个接地的第二电极7布置得比电极头4a的出口 5更接 近于装置1的有效区域9。在电极头4a和两个接地的第二电极7之间形成的电场线在朝向 有效区域9的方向上。在图1中,具有待处理的表面2的基底11展示于有效区域9中。
[0057] 装置1的有效区域9是三维区域,基底11的表面2被布置在所述三维区域中并且 可经历由从电极头4a出现的等离子体物流进行的期望的且有效的处理。
[0058] 工艺气体可根据需要多样地构成;特别地,它可通过高比例的氮气与较少惰性气 体和水蒸汽添加物形成,优选使用92. 4-99. 9体积%的氮气、0. 1-10体积%的惰性气体和 0-2. 5体积%的水蒸汽形成工艺气体。然而,也可设计其它工艺气体。原则上,可添加在室 温(或略低)至200°C下为气态、而且可具有涂覆性质的所有物质。
[0059] 表面2被等离子体以在开始所描述的方式活化,由此带来粘合剂粘合强度的改 善。
[0060] 图2显示用于表面2的等离子体处理的根据本发明的装置1的第二实施方式。在 图2-6中,相同的标记表示与图1中相同的特征。
[0061 ] 在这里,这也是示意图,其仅显示电极头4a和横截面形式的两个接地的第二电极 7,在这里装置1总体上也包括在垂直于图的平面的纵向方向L上以行一个在另一个后面地 布置的多个电极头4a,其在两侧上具有在纵向方向L上延伸的接地的第二电极7。在宽度 B的方向上,又设置多个电极头4a的行。
[0062] 第二实施方式的电极头4a包括第一电极4,其居中地布置在工艺气体通道3中; 第一电极4被外壳12同心地包围。第一电极4和外壳12-起形成第一电极头4a。也如在 其它实施方式中一样,在垂直于高度Η的方向的横截面中,电极头4a作为圆圈形成。
[0063] 在根据图2的第二实施方式中,工艺气体沿着工艺气体通道3与高度Η的方向相 反地流动且从出口 5尚开电极头4a。与图1相反,现在电场线不再在外壳12和接地的第二 电极7之间形成,而是在第一电极4 (作为在电极头4a中的芯14提供)和两个接地的第二 电极7之间形成。
[0064] 以较低速度出现的工艺气体穿过由在第一电极4和两个第二电极7之间的交变高 电压形成的电场的电场线且被转化为等离子体,该等离子体一方面作为受该电场驱动的结 果、另一方面还受从工艺气体吸收的动力学能量驱动而在基底11的表面2的方向上移动, 并且作为等离子体到达表面2。该等离子体使基底11的表面2活化。第一电极4从电极头 4a的出口 5沿着高度Η的方向突出一点点。
[0065] 图3中展示的是这样的电极头4a :其与第二实施方式的电极头4a相比,与高度Η 的方向相反地在电极头4a的出口 5之前一点点终止。第一电极的头4a因此布置在第一电 极4的外壳12之内。使外壳12更接近于装置1的有效区域9,使得基底11的表面2和出 口 5之间的距离结果是比根据图2的实施方式中的小。结果,基底11的表面2的有限区域 的受限制的且甚至是更针对性的活化可发生。
[0066] 图4中展示的是用于表面2的等离子体处理的装置1的第四实施方式,其又与其 它实施方式的区别仅在于电极头4a的构造的类型。这里,电极头4a具有管状第一电极4 以及与该管状第一电极4同心的外壳12。第一电极4连接至交变电压源6,并且采取在基 底11的表面2的方向上
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