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

申请号 CN201510695465.8 申请日 2015-10-23 公开(公告)号 CN105551924B 公开(公告)日 2019-08-09
申请人 德莎欧洲股份公司; 发明人 M.黑内尔;
摘要 本 发明 公开用于表面的 等离子体 处理的装置和用等离子体处理表面的方法。用于表面(2)的等离子体处理的装置具有:第一 电极 (4)和第二电极(7)以及在第一电极(4)和第二电极(7)之间的交变 电压 源(6)、以及至少在第一电极(4)和第二电极(7)之间形成的 电场 、布置在第一电极(4)的前面且待处理的表面(2)可位于其中的有效区域(9),且第二电极(7)布置得比第一电极(4)更接近于有效区域(9),特征在于,设置在第一电极(4)处的具有至少一个出口(5)的用于至少一个工艺气体物流的至少一个工艺气体通道(3),并且所述至少一个出口(5)指向有效区域(9)的方向,并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物流且所述等离子体物流撞击在有效区域(9)上。
权利要求

1.用于待处理的表面(2)的等离子体处理的装置,其具有
第一电极(4)和
第二电极(7)以及在第一电极(4)和第二电极(7)之间的交变电压源(6),以及至少在第一电极(4)和第二电极(7)之间形成的电场
布置在第一电极(4)的前面且待处理的表面(2)可位于其中的在装置中有效地用于等离子处理的区域(9),
且第二电极(7)布置得比第一电极(4)更接近于所述区域(9),
特征在于
设置在第一电极(4)处的具有至少一个出口(5)的用于至少一个工艺气体物流的至少一个工艺气体通道(3),并且所述至少一个出口(5)指向所述区域(9)的方向,并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物流且所述等离子体物流撞击在所述区域(9)上,
第二电极(7)是接地的且被电介质(8)包围,
其中第二电极(7)作为棒形成且被气密性内层(15)包围,并且在气密性内层(15)和气体能渗透的介电外层(17)之间设置气体通道(16),其中气密性内层(15)被气体能渗透的介电外层(17)包围。
2.根据权利要求1的装置,
特征在于
第一电极(4)作为棒形成并且布置在工艺气体通道(3)的内部中。
3.根据权利要求1的装置,
特征在于
第一电极(4)作为管形成并圈起另外的工艺气体通道(13),且工艺气体通道(3)和另外的工艺气体通道(13)彼此平行地排列。
4.根据权利要求2和3任一项的装置,
特征在于
所述工艺气体通道(3)被外壳包围且通过它形成,且第一电极(4)比外壳(12)更接近于所述区域(9)。
5.根据权利要求2或3的装置,
特征在于
所述工艺气体通道(3)被外壳包围且通过它形成,且外壳(12)比第一电极(4)更接近于所述区域(9)。
6.根据权利要求1-3之一的装置,
特征在于
多个第一电极(4)以多个行一个在另一个后面地布置,所述多个行各自在纵向方向(L)上排列,并且设置多个棒状第二电极(7),所述多个棒状第二电极(7)各自沿着第一电极(4)的行之一在纵向方向(L)上延伸。
7.根据权利要求1或2的装置,
特征在于
所述电场将所述至少一个工艺气体物流转化为一个等离子体物流。
8.根据权利要求2的装置,
特征在于
设置一个工艺气体通道和一个工艺气体物流。
9.用等离子体处理待处理的表面(2)的方法,
其中在第一电极(4)和第二电极(7)之间施加交变电压,
至少在第一电极(4)和第二电极(7)之间产生电场,
将待处理的表面(2)定位在第一电极(4)的前面,
且第二电极(7)布置得比第一电极(4)更接近于待处理的表面(2),
特征在于
使至少一个工艺气体物流通过至少一个工艺气体通道(3)且
所述至少一个工艺气体物流撞击在所述电场上且
所述电场将所述至少一个工艺气体物流转化为等离子体物流且
所述至少一个工艺气体物流在装置中的有效地用于等离子处理的区域(9)的方向上离开设置在至少一个工艺气体通道(3)的末端处的至少一个出口(5)且
所述等离子体物流撞击在所述区域(9)上,
第二电极(7)是接地的且被电介质(8)包围,
其中第二电极(7)作为棒形成且被气密性内层(15)包围,并且在气密性内层(15)和气体能渗透的介电外层(17)之间设置气体通道(16),其中气密性内层(15)被气体能渗透的介电外层(17)包围。
10.根据权利要求9的方法,
特征在于
所述工艺气体物流在作为棒形成的第一电极(4)的外部周围流动。
11.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
另外的工艺气体物流流动通过作为管形成的第一电极(4)。
12.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
气体物流沿着第二电极(7)流动且流动通过气体能渗透的介电外层(17)到外部。
13.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
该方法使用根据权利要求1-8之一所述的装置的一个或多个进行。
14.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
所述表面(2)布置在所述区域(9)中,且等离子体物流撞击在该表面(2)上并且使该表面(2)活化。
15.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
所述工艺气体通道(3)被外壳包围且通过它形成,其中另外的工艺气体物流在外壳之内终止且转入所述至少一个工艺气体物流。
16.根据权利要求9或10的方法,
特征在于
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%的蒸汽形成工艺气体。

说明书全文

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

技术领域

[0001] 本发明涉及用于表面的等离子体处理的装置,其具有第一电极和第二电极以及在第一电极和第二电极之间的交变电压源、以及在第一电极和第二电极之间形成的电场,且具有布置在第一电极的前面且待处理的表面可位于其中的有效区域,第二电极布置得比第一电极更接近于有效区域。
[0002] 本发明还涉及用等离子体处理表面的方法,其中在第一电极和第二电极之间施加交变电压,在这两个电极之间产生交变电场,待处理的表面位于第一电极的前面且第二电极布置得比第一电极更接近于所述表面。

背景技术

[0003] 当借助于粘合剂将表面一个叠一个地粘附时,总是存在将粘合剂持久地且牢固地施加到基底的表面的问题。对此,压敏粘合剂对表面的特别高的粘合性(adhesion)是必要的。术语“粘合性”经常意指如下的物理效果:通过该物理效果使彼此接触的两相在它们的界面处凭借在那儿产生的分子间相互作用保持在一起。因此,粘合性决定粘合剂在基底表面上粘合的程度,并且可以所谓的“粘着性(tack)”的形式和以粘合强度的形式测定。常常将增塑剂和/或“增粘剂树脂添加至粘合剂以对其粘合性施加受控制的效果。
[0004] 粘合性可以简单的术语定义为“相互作用能/单位面积”(以mN/m为单位),但由于实验限制例如实际接触面积的知识的缺乏,这是不能测量的。表面能(SE)也常常通过使用“极性”和“非极性”分量描述。出于实用目的,这种简化的模型现在被广为接受。这种能量及其分量常常通过测量多种测试液体的静态接触而测量。这些液体的表面张分成极性和非极性分量。测试表面的表面能的极性和非极性分量由所观察到的液滴在测试表面上的接触角测定。例如,这里可使用OWKR模型。在工业上常规使用的替代方法是借助于测试油墨根据DIN ISO 8296的测定。
[0005] 在这样的讨论的环境中,术语“极性”和“高能”常常视为等同的,术语“非极性”和“低能”也是如此。这源自如下事实:与不涉及永久性分子偶极的所谓的“分散”或“非极性”相互作用相比,极性偶极力是大的。对表面能和表面相互作用的这种方法的基础是如下假设:极性分量仅与极性分量相互作用且非极性分量仅与非极性分量相互作用。
[0006] 然而,表面具有小或中等极性表面能分量而没有“高”表面能也是可能的。可使用的指导方针是:对于本发明来说,SE的极性分量一大于3mN/m,表面就可被称为“极性的”。这大致对应于实际的检测下限。
[0007] 原则上,对于术语如“高能”和“低能”没有明确的界限。出于讨论的目的,限值设置在38mN/m或38dyn/cm(在室温下)。这是如下的值:高于该值,例如表面的适印性经常是足够的。纯的表面张力(=表面能)可用于比较,且为约72mN/m(是特别依赖于温度的)。
[0008] 特别地在低能基底如PE、PP或EPDM、以及许多涂层材料上,当使用压敏粘合剂或其它粘合剂或涂层时,主要的问题产生在实现令人满意的粘合性方面。
[0009] 对于液体反应性粘合剂,为改进粘合剂粘合强度的基底的物理预处理(例如通过火焰、电晕或等离子体)是特别惯常的。这种物理预处理的一个功能还可为基底的清洁,例如以除去油,或者粗糙化以增大有效表面积。
[0010] 通常用于物理预处理的术语为表面的“活化”。这主要意味着非特异性相互作用,例如与使用钥匙-(key-in-lock)原理的化学反应相反。活化主要意味着在涂层的润湿性、适印性或锚定方面的改进。
[0011] 在自粘胶带的情况下,惯常将粘合促进剂施加到基底。然而,这常常是容易出错的复杂的手工步骤。
[0012] 使用基底的物理预处理(火焰、电晕或等离子体)以改进压敏粘合剂的粘合性尚未取得普遍的成功,因为非极性粘合剂如天然或合成橡胶典型地不得益于该方法。
[0013] 电晕处理定义为使用丝状放电且经由两个电极之间的高交变电压产生的表面处理,由此离散的放电通道与需要处理的表面接触,在这方面还参见Wagner等,Vacuum,71(2003),pp.417-436。工艺气体可被假定为环境空气,除非另外说明。
[0014] 特别地,在工业应用中术语“电晕”主要意指“介电阻挡放电”(DBD)。这里的电极的至少一个由电介质即绝缘体构成,或具有其涂层或覆盖物。这里基底也可充当电介质。
[0015] 电晕处理的处理强度作为以[Wmin/m2]为单位的“剂量”给出,其中剂量D=P/b*v,其中P=电功率[W],b=电极宽度[m],和v=卷材(web)速度[m/min]。
[0016] 基底几乎总是放置在电极和对置电极之间的放电空间之内或通过电极和对置电极之间的放电空间,这定义为“直接”物理处理。这里典型地使卷材形式的基底在电极和接地辊之间通过。有时也使用的另一术语是“喷射电晕(ejected corona)”或“单面电晕”。这是不可与直接物理处理相比的,因为根据现有技术这里需要高的气流以将等离子体从电极装置逐出作为在基底方向上的流出物,或者使得不规则的放电丝与工艺气体一起被“喷出”,且不可能实现稳定的、明确定义的、有效的处理。
[0017] FR 2443753披露借助于电晕放电的用于表面处理的装置。在这种情况下,将两个电极布置在目标物的待处理表面的同一侧上,第一电极通过多个头(电极头,端,tip)形成,沿其设置第二电极的弧形布置。在两个电极之间施加在40kHz的频率下的12kV的交变电压。从而,沿着电场线的电晕放电影响经过的表面并且导致该表面的活化,由此改进压敏粘合剂在通过电晕效应处理的表面上的粘合性质。
[0018] 多种类型、形式和厚度的材料的更均匀的强化的电晕处理可通过完全避免待处理的材料的表面上的电晕效应而成为可能,其中,根据EP 0497996B1,选择双针电极,所述针电极各自具有它自己的用于加压的通道。在两个电极头之间产生电晕放电,所述电晕放电将流动通过通道的气体物流离子化并且将它转化为等离子体。然后这种等离子体到达待处理的表面,在该待处理的表面处,它特别地进行表面化,所述表面氧化改进表面的润湿性。该类型的物理处理(在这里)称为间接的,因为在产生放电的位置处未进行处理。表面的处理在大气压力下或在大气压力附近发生,但在放电空间或气体通道中的压力可增加。
[0019] EP 0 497 996 B1的等离子体设备具有在36m3/小时范围内的相当高的气流以及每间隙40cm的电极宽度。高的流速导致经活化的成分在基底表面上的低的停留时间。此外,还有如下情况:仅等离子体的那些相对长寿命的(long-living)且可通过气体物流除去的成分到达基底。电子例如不能通过气体物流移动,并且因此不起任何作用。
[0020] 这里等离子体理解为大气压等离子体,其为不是处于热平衡的电活化的均一反应性气体,在有效区域中具有接近(+/-0.05巴)的压力或者处于大气压或环境压力。在电场中的放电和离子化过程具有如下效果:气体被活化,且在气体成分中产生高度激发态。使用的气体和气体混合物称为工艺气体。原则上,还可将气态物质如氧烷、丙烯酸溶剂或其它成分与工艺气体混合。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。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10l/min的低流动体积引导通过工艺气体通道3。在与高度H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合金制造,并且连接至交变电压源6。交变电压源6产生在1kHz-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H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℃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12一起形成第一电极头4a。也如在其它实施方式中一样,在垂直于高度H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H的方向相反地流动且从出口5离开电极头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H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H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的方向上沿着高度H的方向超出外壳12的出口5一点点。在根据图4的实施方式中,第一电极4的出口5具有两个不同的出口高度5a、5b,它们与表面2和有效区域9的距离不同。一个出口高度5a通过管状第一电极4的出口形成,另外的出口高度5b通过第一电极4的管状外壳12的出口形成。工艺气体通道3设置在第一电极4的内部中,而另外的环状工艺气体通道13布置在第一电极4的外壁和外壳12的内壁之间。从电极头4a的两个出口高度5a、5b出现,来自工艺气体通道3和来自另外的工艺气体通道13的两个工艺气体均被转化为等离子体且两者都作为受电场驱动和受工艺气体自身的动力学能量驱动的结果到达基底11的表面2。
[0067] 在表5中展示的装置1的第五实施方式中,图4的电极头4a又被修改至如下程度:使外壳12与高度H的方向相反地更长且使外壳12更接近于基底11的表面2。现在管状第一电极4的第一出口高度5a比外壳12的第二出口高度5b离基底11的表面2更远。与第四实施方式相比,在第二出口高度5b和表面2之间的距离小得多。结果,可在集中的更窄的区域中将等离子体施加至基底11的表面2。在其它方面,图4和5的装置1对应于图1的那些。
[0068] 在图6中,以透视图展示图1-5的接地的第二电极7的另外的实施方式。第二电极7具有导电芯14,其作为棒形成且连接至交变电压源6的接地电势。芯14完全被气密性内层15圈起,且内层15在离外部多孔层17一定距离处被环形气体通道16圈起。由箭头标识的气体物流被引导通过环形气体通道16。所述气体物流具有防止、或至少减少在第二电极7上的等离子体沉积物的作用。气体分子从接地的第二电极7迁移通过外部多孔层17。出现的气体分子防止从基底11的表面2反射的或以某些其它方式到达第二电极7的工艺气体成分的沉积。结果,第二电极7的寿命可大大增加。
[0069] 标记列表
[0070] 1  装置
[0071] 2  表面
[0072] 3  工艺气体通道
[0073] 4  第一电极
[0074] 4a 电极头
[0075] 5  出口
[0076] 5a 出口高度
[0077] 5b 出口高度
[0078] 6  交变电压源
[0079] 7  第二电极
[0080] 8  电介质
[0081] 9  有效区域
[0082] 11 基底
[0083] 12 外壳
[0084] 13 另外的工艺气体通道
[0085] 14 芯
[0086] 15 气密性内层
[0087] 16 环形气体通道
[0088] 17 外部多孔层
[0089] B  宽度的方向
[0090] H  高度的方向
[0091] L  纵向方向
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