[發明專利]一種常壓等離子體裝置

無效

• 申請號: 200910080140.3
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101583233A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 何艾華;趙鳳剛;陳光羽;王建強
• 申請（專利權）人: 新奧光伏能源有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;C23C16/50
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 李維真;王建國

技術領域

本發明涉及薄膜領域，特別是涉及薄膜沉積、表面清洗、表面改性裝置和技術。

背景技術

氣體中的游離帶電粒子在電場的加速作用下獲得動能，在不斷的碰撞及加速過程中將中性氣體分子離解，產生大量的活性基團、電子、離子、UV輻射，形成等離子體。等離子體中的粒子能量高，化學反應活性大，能夠使常規條件下無法發生或速度很慢的化學反應迅速進行。其中離子溫度遠小于電子溫度時稱為低溫等離子體，即非平衡等離子體，離子和電子溫度相接近時為局部熱平衡等離子體，兩者溫度相等時為熱平衡等離子體。非平衡等離子體整體的溫度較低，被廣泛應用于工業領域，尤其對材料表面改性(活化)、表面清洗/蝕刻及薄膜沉積特別有效。常壓等離子體不需要配置昂貴的真空設備，降低了基本投資和運轉成本，在開放的空間中運行更適合大批量連續的工業生產。

發明專利01816752.7公開了一種常壓等離子體形成涂層的方法和設備，然而此方法和設備使用的前驅物是霧化的液體和/或固體，沒有經過氣化處理而直接通過常壓等離子體區域，這樣處理存在弊端或局限：這些霧化的液體和/或固體很難分散均勻，與常壓等離子體的相互作用僅僅停留在這些集合體的外表面，而并不是將這些前驅體進行離解，所能產生的活性基團以及處理的效果非常有限，并且該發明沒有特殊設計的電極結構以進行大面積的沉積或處理。發明專利200710085723.6則公開了一種基板的制造方法及基板處理裝置，采用的常壓等離子體僅涉及對含鉬層的基板的生產和處理。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明導入到放電極板區域的前驅物都預先經過氣化并混合均勻，在放電極板之間直接離解形成常壓的前驅物等離子體，化學反應的活性基團濃度高，分散均勻，加上特殊設計的噴涂式狹縫電極噴頭結構，能夠高效高質量沉積大面積薄膜或對材料表面進行處理。

本發明的目的在于提供一種能夠大面積處理的常壓等離子體裝置，這種裝置是在大氣壓或環境壓強與溫度下，利用高頻電場在平行電極板之間產生常壓低溫等離子體，其中極板根據需要采用冷卻系統以及介質阻擋隔離保護層，能夠避免放電極板溫度過高以及導電極板之間火花或弧光放電的產生，常壓等離子體均勻噴射到物體表面可以進行薄膜的沉積、表面清洗和改性。

本發明的另一目的是提供一種用該大面積處理裝置在線或離線沉積各種薄膜以及對各種材料的表面進行改性、清洗的方法。根據前驅物氣體的不同，所沉積的薄膜可以是與之相應的無機物或有機物材料，這些材料如：摻氟二氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、聚氯乙烯(PVC)等，但不局限于此。同時包括利用不同的前驅物等離子體進行的表面改性、清洗、消毒等處理。

本發明所提供的大面積常壓等離子體裝置包括高頻電源1、一對可選擇使用冷卻系統降溫的平行放電電極2、一對可選的設置在極板之間的絕緣介質阻擋層3、前驅物氣體混合系統4、廢氣排放處理系統5。其特征在于：

(1)所述常壓等離子體裝置的高頻電源1，其頻率范圍一般在1KHz～1GHz之間，一般工業用標準是13.56MHz，也可以采用其他頻率的高頻電源。本發明推薦使用13.56MHz的射頻電源，分別連接到兩個放電極板2上。同時該射頻電源應該配備或包括阻抗匹配系統。

(2)所述常壓等離子體裝置由相互平行的一對放電電極2組成狹長的放電縫隙，電極根據需要可以在其后端加載冷卻系統控制極板溫度，即放電電極根據鍍膜的需要采用冷卻劑降溫保護。平行電極可以是平板或曲面等任一平行相對的形式，例如S型平行曲面電極、圓柱形同軸平行電極。狹縫寬度根據放電要求可以在1～50mm之間進行調節。前驅物氣體等離子體通過極板狹縫噴出。平行放電電極位于噴頭的末端，緊靠近基板表面上方。平行放電電極形成狹長的放電縫隙橫跨過整個基板的寬度方向。

(3)所述常壓等離子體裝置的放電極板前端在大功率放電情況下為了避免火花或弧光放電發生而加上了可選的絕緣介質阻擋保護層3，介質阻擋層表面光滑，采用絕緣耐高溫的含氧化硅、氧化鋁的耐腐蝕抗沖擊陶瓷或玻璃材料，以及性質相近的其他各種材料。