[发明专利]用于表面处理或涂层的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助等离子体射流进行表面处理或涂层的方法。 本发明还涉及一种适合于实施该方法的设备。

背景技术

在现有技术中，作为等离子体射流，指的就是具有射流或射束形 状的等离子体流，它们是从产生这种等离子体流的设备中提取出来， 一直延伸到一个与该设备有一定间距地布置的基片或工件的表面。实 际的射流形式的等离子体的产生在原理上可按两种方式予以实现：或 是介电受阻放电，或是电弧放电。

用于产生等离子体射流的一种设备，是利用介电受阻放电进行工 作的，这种放电也称为大气压-辉光放电，这种设备在WO 2005/125286 A2中被公开。在该设备中，两个电极是通过一个作为介电势垒发生作 用的绝缘套管而彼此分开的。此外，一种气体载体被引导通过该设备。 这样，在该设备的自由端的两个电极之间接上交流电压时，便产生等 离子体射流。

用于产生等离子体射流的一种设备，其利用直接的电弧放电工作， 在EP 0761415中作了介绍。在该设备中，在两个彼此直接对置的电 极之间形成一个直接的光弧，其中同样也有一种气体载体被引导通过 该设备。

为了对表面进行处理或涂层，在所有已知的设备中都试图将已产 生的等离子体射流和一种辅助的、用于表面处理和涂层的工艺气体， 直接在等离子体射流从等离子体头中出来之前或直到出来之后，加以 混合，以便避免或者至少减少在设备本身的限界壁上或出口喷嘴上产 生积淀物。其缺点在于，总是使工艺气体和等离子体射流具有平行的 流动方向，从而产生很差的活化。此外，通过从喷嘴中出来的等离子 体射流，使环境空气受到激化，从而导致在本来已活化的工艺气体中 产生中断过程。

在已提及的WO 2005/125286中所介绍的设备是采用介电受阻放 电进行工作的，在该设备中除了形成等离子体的气体载体之外，还有 一种工艺气体被通过一个处于内电极中的内管加以供送。其中，等离 子体和工艺气体的混合是在离开该设备的出口喷嘴之后才在基片和等 离子体头之间的空间区域内实现的。其缺点则是已经述及的工艺气体 的不充分活化，这是因为，如所述及的那样，等离子体射流和工艺气 体基本上是平行地流到基片上，从而使工艺气体的活化仅仅不充分地 进行。

在WO 99/20809中介绍了另一种设备，该设备产生一个等离子体 射流，其中，工艺气体的供给是直接在出口喷嘴的前面进行的。这样 可以避免电极区域内的化学反应。在等离子体射流和工艺气体之间的 接触体积在该设备结构上被限制到最小，以避免在设备的等离子体头 中已活化的工艺气体的积淀。

在已知的这些设备中还有一个缺点就是：仅仅不完全地与工艺气 体反应的等离子体有很大一部分不受阻碍地作用到待处理的或待涂层 的表面上。由于等离子体在UV-范围(紫外范围)内的二次辐射和等 离子体与表面的直接物理接触之故，便可能在该处产生非所希望的化 学和物理过程。这样就有可能出现聚合物的裂解，以及在表面上出现 非所希望的氧的掺入。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，其中，为了进行表面处理或涂层， 可以将一个具有等离子体射流形式的等离子体流和至少一种工艺气体 尽可能完全地充分混合，并且可尽量实现从等离子体向工艺气体的完 全的能量转移，从而使得由气体载体和工艺气体形成的最佳活化的混 合物作用到相关的表面上。其中，在等离子体射流和表面之间应当不 会有直接的接触。此外，本发明还有一个目的就是提供一种尽可能简 单的设备，该设备适合用于实施本发明所提出的方法。