BR112020020610A2 - Método de proteção de nano-revestimento para dispositivos elétricos - Google Patents

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Abstract

método de proteção de nano-revestimento para dispositivos elétricos . é apresentado aqui um processo e aparelho de polimerização de plasma. modalidades de exemplo incluem uma câmara a vácuo em uma forma substancialmente simétrica a um eixo central. uma cremalheira de rotação pode ser operável para girar em torno do eixo central da câmara a vácuo. além disso, os mecanismos de descarga de espécies reativas posicionados em torno de um perímetro da câmara a vácuo de uma maneira substancialmente simétrica a partir do perímetro externo da câmara a vácuo podem ser configurados para dispersar espécies reativas na câmara a vácuo. as espécies reativas podem formar um revestimento polimérico multicamadas nas superfícies do um ou mais dispositivos. cada camada pode ter uma composição diferente de átomos para aumentar a resistência à água, resistência à corrosão e resistência à fricção do revestimento multicamadas polimérico.

Description

MÉTODO DE PROTEÇÃO DE NANO-REVESTIMENTO PARA DISPOSITIVOS ELÉTRICOS REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62 / 667.408 depositado em 4 de maio de 2018 e do Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62 / 667.413 depositado em 4 de maio de 2018. O conteúdo dos pedidos identificados acima é incorporado aqui por referência em sua totalidade.
CAMPO TÉCNICO
[002] A presente divulgação se refere a tecnologias de polimerização de plasma e, mais especificamente, a um aparelho e processo de revestimento de polimerização de plasma.
FUNDAMENTOS TÉCNICOS
[003] O tratamento do revestimento de polimerização de plasma é uma importante técnica de tratamento de superfície por causa das suas vantagens sobre outras técnicas convencionais. Por exemplo, no revestimento de polimerização de plasma, os polímeros podem ser diretamente ligados a uma superfície desejada onde as cadeias moleculares crescem. Isso reduz o número total de etapas necessárias para revestir a superfície a ser tratada. Outras vantagens incluem a disponibilidade de uma seleção mais ampla de monômeros, em comparação com as técnicas de polimerização química convencionais.
[004] No entanto, devido a várias deficiências nos projetos existentes de equipamento de revestimento de plasma convencional, o tratamento de polimerização de plasma convencional muitas vezes sofre de limitações de produção,
resultando em tamanho de lote pequeno, baixa eficiência, alto custo e uniformidade de lote pobre.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[005] Uma ou mais modalidades da presente divulgação são ilustradas a título de exemplo e não de limitação nas figuras dos desenhos anexos, nos quais referências semelhantes indicam elementos semelhantes. Esses desenhos não são necessariamente desenhados em escala.
[006] A Figura 1 é uma vista seccional frontal esquemática da estrutura de um aparelho de revestimento de polimerização de plasma de exemplo com eixos de rotação planetária dispostos na cremalheira de rotação, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
[007] A Figura 2 é uma vista de topo esquemática da estrutura do aparelho de exemplo mostrado na Figura 1, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
[008] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um processo de exemplo para polimerização de plasma.
[009] A Figura 4 é um diagrama de blocos ilustrando um exemplo de um sistema de processamento no qual pelo menos algumas operações aqui descritas podem ser implementadas.
[0010] A Figura 5 é uma vista seccional frontal esquemática do aparelho de revestimento de polimerização de plasma de exemplo com hastes e engrenagens opcionais para cremalheiras de rotação rotativas e hastes de rotação planetária, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
[0011] A Figura 6 é um fluxograma que ilustra outro processo de exemplo para polimerização de plasma, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
[0012] A Figura 7 é um diagrama que ilustra um revestimento de polimerização de plasma de exemplo aplicado em um dispositivo, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0013] Certas modalidades da presente divulgação serão descritas em detalhes abaixo com referência às soluções técnicas relacionadas e desenhos anexos. Na descrição a seguir, detalhes específicos são estabelecidos para fornecer uma compreensão completa da tecnologia divulgada atualmente. Em outras modalidades, as técnicas descritas aqui podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outros casos, recursos bem conhecidos, tais como técnicas de fabricação específicas, não são descritos em detalhes, a fim de evitar obscurecer desnecessariamente a presente tecnologia. Referências nesta descrição a "uma modalidade", "1 modalidade" ou semelhantes significam que um determinado recurso, estrutura, material ou característica sendo descrito está incluído em pelo menos uma modalidade da presente divulgação. Assim, os exemplos de tais frases neste relatório descritivo não se referem necessariamente todos à mesma modalidade. Por outro lado, tais referências não são necessariamente mutuamente exclusivas. Além disso, os recursos, estruturas, materiais ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. Além disso, deve ser entendido que as várias modalidades mostradas nas figuras são meramente representações ilustrativas e não são necessariamente desenhadas em escala.
[0014] Como mencionado anteriormente, o revestimento de polimerização de plasma é capaz de produzir resultados com características altamente desejáveis e pode ter um bom desempenho em certas aplicações, como revestimento de película hidrofóbico. No entanto, uma vez que o revestimento de polímero tende a ser muito fino, pode ser difícil obter a uniformidade desejada do revestimento.
[0015] Para realizar o revestimento de polimerização de plasma, um dispositivo a ser tratado pode ser primeiramente colocado em uma câmara a vácuo, e então gás transportador e monômero orgânico gasoso são dispersos na câmara a vácuo. O monômero orgânico gasoso é transformado em um estado de plasma por descarregar potência elétrica para o monômero para produzir vários tipos de espécies reativas. Em seguida, reações adicionais entre as espécies reativas e o monômero, ou entre as próprias espécies reativas, ocorrem e formam uma película de polímero na superfície do dispositivo. Em vários pontos no processo de revestimento de polimerização de plasma, a atmosfera da câmara a vácuo pode incluir um ou mais de: gás transportador, monômero orgânico gasoso, plasma resultante da descarga de potência elétrica para o monômero, espécies reativas resultantes da combinação de plasma e vapor de monômero, etc. Em certas aplicações, como revestimento de película hidrofóbico ou oleofóbico, o revestimento de polimerização de plasma é capaz de produzir resultados com características altamente desejáveis.
[0016] Dispositivos de revestimento de plasma convencionais são tipicamente equipados com uma câmara a vácuo retangular, e como um resultado disso, durante o processo de revestimento, as posições das plataformas de transporte de dispositivo e o dispositivo colocado sobre as mesmas são tipicamente fixas no interior da câmara a vácuo convencional. Porque dispositivos diferentes no mesmo lote estão em posições diferentes na câmara a vácuo, eles estão em distâncias variáveis a partir dos eletrodos, saída de monômero / gás transportador, saída de gás a vácuo, etc. Por conseguinte, é inevitável que a espessura dos revestimentos aplicados a cada dispositivo varie com base nas diferentes localizações de cada dispositivo dentro da câmara. Portanto, a fim de reduzir a variação na uniformidade dentro do mesmo lote, os dispositivos de revestimento de plasma atualmente disponíveis geralmente adotam uma câmara a vácuo com um pequeno volume e são tratados em lotes de pequena quantidade. Este processo reduz muito a eficiência do processamento e aumenta o custo. Mesmo assim, ele pode falhar em produzir uma uniformidade de lote satisfatória que atenda aos requisitos do cliente. Com a rápida expansão das aplicações de revestimento de polímero, as demandas por esse processamento estão aumentando rapidamente.
[0017] Por conseguinte, são divulgados aqui aparelhos e técnicas de revestimento de plasma que tratam dos problemas técnicos nos processos de revestimento de plasma existentes, tais como tamanho de lote pequeno, baixa eficiência, alto custo e uniformidade de lote pobre. Em algumas modalidades, a uniformidade do revestimento de polimerização de plasma aplicado é aprimorada usando mecanismos de controle, como controlar a evacuação de gases de uma câmara a vácuo.
[0018] A deposição de vapor químico de plasma (PCVD) é uma tecnologia que usa plasma para produzir um revestimento protetor na superfície de um dispositivo. O processo PCVD ativa um gás de reação e promove reações químicas na superfície ou na proximidade de um dispositivo para produzir um revestimento protetor.
[0019] PCVD é um processo que oferece inúmeras vantagens durante a produção de um revestimento protetor. Por exemplo, PCVD é um processo a seco que não danifica o dispositivo que recebe o revestimento. Quando comparado com o método de deposição de vapor de parileno, a tecnologia PCVD tem uma temperatura de deposição mais baixa para evitar danos ao dispositivo que recebe o revestimento, oferecendo maior controle dos monômeros usados e da estrutura de revestimento formada. Além disso, o revestimento pode ser aplicado uniformemente em dispositivos não uniformes ou formados irregularmente.
[0020] Além disso, o processamento de revestimento pode ser realizado em dedos de ouro e outros membros condutores de um dispositivo porque o revestimento não afeta as funções normais de um produto, como condução de corrente, dissipação de calor e transmissão de dados. Portanto, uma operação de mascaramento não é necessária para controlar quais áreas de um dispositivo irão receber o revestimento de polimerização de plasma. Portanto, o processo de revestimento simplificado pode melhorar o rendimento da produção e aumentar os rendimentos da produção. Finalmente, a tecnologia PCVD é mais ecológica do que a aplicação de uma camada de proteção de três camadas usando produtos químicos líquidos devido ao número reduzido de subprodutos indesejáveis.
[0021] Além das vantagens durante a produção, PCVD produz um revestimento protetor que tem vantagens significativas sobre os revestimentos produzidos por outros métodos. Por exemplo, em relação à proteção convencional de resistência à água através de uma estrutura mecânica (por exemplo, revestimento de cola, anéis de borracha e juntas), a proteção fornecida pela película de polímero de plasma evita projetos mecânicos complexos, alto custo, baixo rendimento de produção e suscetibilidade à deterioração a partir de desgaste e dilaceramento. Além disso, por evitar estruturas mecânicas para fornecer resistência à água, o revestimento protetor PCVD melhora a aparência do produto e melhora a experiência do usuário.
[0022] Outra vantagem do revestimento é a forte força de ligação para o dispositivo que permite que o revestimento permaneça na superfície do dispositivo mantendo ao mesmo tempo o desgaste normal. O revestimento também possui propriedades químicas e físicas estáveis que oferecem resistência a danos por solventes, corrosão química, calor e abrasão. Além disso, o processo PCVD é capaz de gerar revestimentos que podem ser tão finos quanto alguns nanômetros. Portanto, em relação a outros revestimentos, a película de polímero de plasma fornece um método eficaz para fornecer um revestimento resistente à água e à corrosão que é fino e durável. Na descrição a seguir, vários detalhes específicos são apresentados, como exemplos de componentes, circuitos e processos específicos para fornecer uma compreensão completa da presente divulgação. Além disso, na seguinte descrição e para fins de explicação, nomenclatura específica é estabelecida para fornecer uma compreensão completa das presentes modalidades. No entanto, será evidente para um especialista na técnica que estes detalhes específicos podem não ser necessários para praticar as presentes modalidades. Em outros casos, circuitos e dispositivos bem conhecidos são mostrados na forma de diagrama de blocos para evitar obscurecer a presente divulgação.
[0023] O termo "acoplado", conforme usado neste documento, significa conectado diretamente ou conectado através de um ou mais componentes ou circuitos intervenientes. Qualquer um dos sinais fornecidos por vários barramentos descritos neste documento pode ser multiplexado no tempo com outros sinais e fornecidos por um ou mais barramentos comuns. Além disso, a interconexão entre elementos de circuito ou blocos de software pode ser mostrada como barramentos ou como linhas de sinal único. Cada um dos barramentos pode, alternativamente, ser uma linha de sinal único, e cada uma das linhas de sinal único pode, alternativamente, ser barramentos, e uma única linha ou barramento pode representar qualquer um ou mais de uma miríade de mecanismos físicos ou lógicos para comunicação (por exemplo, um rede) entre os componentes. As presentes modalidades não devem ser interpretadas como limitadas aos exemplos específicos descritos neste documento, mas, em vez disso, devem incluir dentro de seu escopo todas as modalidades definidas pelas reivindicações anexas. Aparelho de revestimento de polimerização de plasma
[0024] É mostrado nas Figuras 1 e 2 um aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação para aplicar um revestimento de polimerização de plasma ao dispositivo
115. Em uma modalidade de exemplo, o aparelho de revestimento de polimerização de plasma inclui câmara a vácuo 101, eletrodo poroso 102, fonte de potência de radiofrequência 103, cavidade de descarga 104, grade de metal 105, fonte de potência de pulso 106, fonte de descarga 107, fonte de potência de descarga 108, tubo de gás transportador 109, tubo de vapor de monômero 110, tubo coletor de gás residual 111, cremalheira de rotação 112, hastes de rotação planetária 113, plataformas de rotação planetária 114, dispositivo 115 a ser tratado, bomba a vácuo 116, controlador 117, motor rotativo 118 e luva guia 119.
[0025] Em algumas modalidades, o dispositivo 115 pode ser um conector para transmitir sinais elétricos. O conector pode ser uma interface usada para conectar dois ou mais dispositivos e permitir que sinais elétricos sejam transmitidos entre os dispositivos conectados. Em algumas modalidades, o conector pode ser um conector USBTM (por exemplo, conector Micro USBTM, USB-ATM, USBTM Tipo-C, conector micro-USBTM, etc.), um conector AppleTM Lighting, um conector HDMITM, um conector de circuito impresso flexível (FPC), um conector placa-a-placa (BTB), um conector de sonda, ou um conector coaxial de radiofrequência (RF). Em outras modalidades, o dispositivo 115 pode ser um eletrodoméstico, um dispositivo móvel, um dispositivo de computação, um dispositivo de exibição ou um dispositivo vestível. Em alguns exemplos, o dispositivo 115 é um telefone celular, fone de ouvido, fone de ouvido sem fio, computador tablet, relógio infantil, rastreador de posicionamento, computador laptop, sistema de áudio, veículo aéreo não tripulado, óculos de realidade aumentada (AR) ou óculos de realidade virtual (VR).
[0026] O dispositivo 115 pode ganhar durabilidade e desempenho aprimorados por meio de um processamento de polimerização de plasma. A durabilidade e a resiliência ao desgaste e dilaceramento são importantes porque o dispositivo 115 pode encontrar eventos frequentes de ligar e desligar e operar em ambientes agressivos que aumentam a probabilidade de danos por umidade e corrosão. Portanto, como será descrito em detalhes abaixo, um revestimento de polimerização de plasma fornece proteção contra os vários desgastes encontrados pelo dispositivo 115. Por exemplo, um revestimento de polimerização de plasma pode fornecer uma camada de proteção que torna o dispositivo 115 resistente à água e umidade (por exemplo, condensação devido a mudanças na temperatura). Além disso, o revestimento de polimerização de plasma pode fornecer proteção contra solventes ácidos, atmosferas ácidas e solventes básicos. Finalmente, o revestimento de polimerização de plasma também pode fornecer proteção ou resistência contra suor, cosméticos e mudanças frequentes de temperatura. Câmara a vácuo
[0027] A câmara a vácuo 101 funciona como um recipiente onde o plasma polimerizado pode ser aplicado ao dispositivo 115. Para os fins da presente divulgação, o termo "câmara a vácuo" significa uma câmara com uma pressão de gás mais baixa do que o que está fora da câmara (por exemplo, como resultado de ter a bomba a vácuo 116 bombeando gás para fora da câmara). O termo não significa necessariamente que a câmara foi exaurida até o estado a vácuo. Para fins de discussão neste documento, a câmara a vácuo 101 também pode ser referida como uma "câmara de reação". A câmara a vácuo 101 pode ser uma câmara onde uma ou mais reações químicas aqui descritas (por exemplo, para implementar as técnicas de revestimento de plasma divulgadas) ocorrem. Em alguns exemplos, durante o processo de revestimento, a câmara a vácuo 101 pode ser primeiro exaurida de gás a uma pressão base em torno de 5 mTorr e, em seguida, preenchida com gás transportador. Depois de encher a câmara a vácuo 101 com gás transportador, a pressão do ar na câmara a vácuo 101 pode aumentar para cerca de dezenas de mTorr. O volume da câmara a vácuo 101 pode variar dependendo da aplicação, por exemplo, entre 50-3000 litros. Exemplos do material de câmara podem incluir liga de alumínio ou aço inoxidável.
[0028] A câmara a vácuo 101 tem uma parede interna de corpo de câmara ao longo do perímetro da câmara a vácuo
101. A parede interna da câmara a vácuo 101 pode ser caracterizada por uma seção transversal de vista de topo circular com o mesmo diâmetro que outras seções transversais de vista de topo, ou um polígono com o mesmo comprimento de borda que outras seções transversais de vista de topo. Algumas modalidades do referido polígono têm pelo menos seis bordas.
[0029] A cobertura superior e a cobertura de fundo da câmara a vácuo 101 podem ser uma placa plana ou uma estrutura arqueada, como um segmento esférico, um polígono regular ou oval. Em algumas modalidades, a estrutura corresponde à seção transversal de vista de topo da parede interna de corpo de câmara da câmara a vácuo 101. Eletrodo poroso
[0030] Em algumas modalidades, o eletrodo poroso 102 pode gerar plasma para pré-tratar a superfície do dispositivo 115 a ser revestido por polimerização em etapas subsequentes.
Em particular, alta potência elétrica (por exemplo, mais de 600 watts) é continuamente descarregada através do eletrodo poroso 102 para produzir um plasma forte. O plasma resultante pode ser usado para pelo menos dois propósitos: (1) limpar impurezas orgânicas na superfície de substrato, como manchas de água e óleo, bem como (2) ativar o substrato orgânico para formar ligações pendentes para facilitar a deposição do revestimento e melhorar a força de ligação entre o substrato e o revestimento. Em algumas modalidades, este pré- tratamento de plasma de superfície via eletrodo poroso 102 é opcional.
[0031] Em algumas modalidades, o eletrodo poroso 102 pode ter uma forma cilíndrica ou pelo menos dividido em duas seções de forma cilíndrica, e o eletrodo poroso 102 pode ser coaxial com a câmara a vácuo 101. O eletrodo poroso 102 pode ser coberto por orifícios, e o tamanho de um orifício pode variar entre 2 a 30 mm de diâmetro. O espaço entre cada furo pode variar de 2 a 30 mm. Além disso, os orifícios podem ser dispostos de maneira uniforme ou com distâncias variáveis entre cada orifício.
[0032] O eletrodo poroso 102 é instalado na câmara a vácuo 101 próximo ou proximal à parede interna da câmara a vácuo 101. O eletrodo poroso 102 pode formar uma estrutura arqueada porosa dentro de uma distância da parede interna da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a distância a partir do eletrodo poroso 102 à parede interna da câmara a vácuo 101 pode variar entre 1 a 6 cm.
[0033] A câmara a vácuo 101 do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 pode incluir uma fonte de potência de radiofrequência 103 acoplada ao eletrodo poroso 102. Em algumas modalidades, a fonte de potência de radiofrequência 103 é configurada para fornecer uma carga elétrica ao eletrodo poroso 102 para produzir um plasma de tratamento para remover impurezas da superfície de um ou mais substratos. A fonte de potência de radiofrequência 103 pode ser acoplada ao controlador 117 para receber um sinal de controle de radiofrequência que controla a saída de energia para o eletrodo poroso 102.
[0034] Por exemplo, o eletrodo poroso 102 pode ser conectado a uma fonte de potência de radiofrequência 103 (por exemplo, alta frequência). Quando a potência a partir da fonte de potência de radiofrequência 103 é aplicada ao eletrodo poroso 102, plasma é gerado para remover impurezas a partir da superfície do dispositivo 115. A potência da fonte de potência de radiofrequência 103 pode ser configurada para estar entre 15-1500 watts. Observe que, em algumas modalidades, o plasma gerado durante a descarga de potência pode ser usado para limpeza e pré-tratamento da superfície de substrato. De acordo com algumas modalidades, o gás que é usado para produzir plasma para limpeza (por exemplo, pré- tratamento da superfície de substrato) contém oxigênio.
[0035] Como mencionado acima, a fonte de potência de radiofrequência 103 é aplicada ao eletrodo poroso 102 para gerar um plasma para remover impurezas da superfície do dispositivo 115. Em uma ou mais modalidades, a fonte de potência de radiofrequência 103 é usada para conduzir a descarga elétrica mesmo quando e se o eletrodo poroso 102 estiver coberto por revestimentos dielétricos. Em comparação, fontes de potência de corrente contínua (CC) ou fontes de potência de baixa frequência (por exemplo, abaixo de 50 Hz) não têm essa vantagem. A alta frequência aplicável aplicada pela fonte de potência de radiofrequência 103 pode variar de dezenas de kHz a vários GHz. As altas frequências típicas incluem 40 kHz, 13,56 MHz e 2,45 GHz, etc. A escolha da frequência pode depender do requisito ou especificação técnica, das características do material dos produtos existentes e do custo. É notado que uma pessoa com habilidade comum na técnica de revestimento dielétrico deve ser capaz de selecionar uma alta frequência adequada para realizar o revestimento de um material específico.
[0036] Além disso, porque os eletrodos da fonte de potência de radiofrequência 103 alternam em polaridade, os eletrodos são identificados como os eletrodos de acionamento e os eletrodos de aterramento em vez dos eletrodos de cátodo e ânodo. Em uma ou mais modalidades do aparelho divulgado, o eletrodo poroso 102, que se conecta à saída da fonte de potência de radiofrequência 103, é o eletrodo de acionamento. Em pelo menos algumas dessas modalidades, a parede da câmara a vácuo 101 pode atuar como o eletrodo de aterramento. Adicionalmente, ou alternativamente, o tubo coletor de gás residual 111 também pode atuar como o eletrodo de aterramento. Cavidade de descarga
[0037] A câmara a vácuo 101 do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 inclui um mecanismo de dispersão posicionado em torno de um perímetro da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a câmara a vácuo 101 é configurada para dispersar espécies reativas na câmara a vácuo 101 de uma maneira substancialmente uniforme. O mecanismo de dispersão pode ser configurado para dispersar as espécies reativas em direção ao eixo central da câmara a vácuo 101, de modo que as espécies reativas formem um revestimento polimérico nas superfícies do um ou mais substratos. O mecanismo de dispersão pode incluir uma cavidade de descarga 104 e uma grade de metal 105 configurada para criar um diferencial de pressão entre a cavidade de descarga e a câmara a vácuo 101. A grade de metal 105 também pode ser configurada para reduzir ou evitar refluxo de gás a partir da câmara a vácuo 101 para a cavidade de descarga.
[0038] Em algumas modalidades, a cavidade de descarga 104 é conectada à câmara a vácuo 101. A cavidade de descarga 104 inclui a fonte de descarga 107 acoplada a uma fonte de potência de descarga 108 para produzir plasma para polimerização. Uma extremidade da fonte de descarga 107 pode ser conectada a uma fonte de potência de descarga 108. A outra extremidade do tubo de gás transportador 109 pode ser adjacente a uma fonte de gás transportador. O tubo de vapor de monômero 110 pode ser acoplado à câmara a vácuo 101, e uma saída do mesmo pode estar localizada na frente da cavidade de descarga 104. A outra extremidade do tubo de vapor de monômero 110 pode ser conectada a uma fonte de vapor de monômero.
[0039] Em algumas modalidades, a cavidade de descarga 104 pode ter uma forma cilíndrica, e pode ser feita de materiais incluindo, por exemplo, alumínio, aço carbono ou material de aço inoxidável. O diâmetro da cavidade de descarga 104 pode variar de 5 a 20 cm, a profundidade de 3 a 15 cm e a distância entre duas cavidades de descarga vizinhas de 7 a 40 cm. Os eixos da cavidade de descarga 104 podem ser ortogonais ao eixo da câmara a vácuo 101 para fornecer a maior área de abertura para o plasma se deslocar para a câmara a vácuo 101. Em modalidades alternativas, sob a pressão de vários Pascal no processo, difusão livre domina a propagação do plasma, então a orientação da cavidade de descarga tem pouca importância.
[0040] Várias relações de tamanho entre a cavidade de descarga e a câmara a vácuo. Por exemplo, uma única cavidade de descarga relativamente grande 104 permite a dispersão de um maior volume de plasma à base de gás transportador. No entanto, uma única cavidade de descarga fornece plasma à base de gás transportador a partir de uma única direção para a câmara a vácuo 101 e, portanto, não fornece uniformidade adequada do revestimento de polimerização. Por outro lado, o número e distribuição das cavidades de descarga são determinados pela uniformidade de revestimento desejada. Cavidades de descarga menores 104 que são uniformemente distribuídas fornecem maior uniformidade do revestimento aplicado. No entanto, muitas cavidades de descarga pequenas apresentam limitações técnicas e custos elevados. O projeto final deve ser otimizado para fornecer um equilíbrio entre uniformidade, limitações técnicas e custo.
[0041] A cavidade de descarga 104 é fornecida com tubo de gás transportador 109 que introduz gás transportador a partir de uma fonte de gás transportador para a cavidade de descarga 104. O gás transportador fica ionizado na cavidade de descarga 104 e se torna plasma (isto é, uma mistura de íons positivos e elétrons produzidos por ionização). O gás transportador transfere energia para o vapor de monômero para ativar o vapor de monômero para um estado de alta energia (ou seja, o vapor de monômero se torna uma espécie ativada). Em algumas modalidades, o gás transportador pode até mesmo fazer com que algumas ligações químicas do monômero se rompam e formem partículas reativas, como radicais livres.
[0042] Quando o gás transportador encontra uma descarga elétrica a partir da fonte de potência de descarga 108 na fonte de descarga 107, o gás transportador forma um plasma. Durante o processo de revestimento, a cavidade de descarga 104 descarrega a uma potência relativamente baixa para gerar plasma fraco. O plasma fraco é liberado intermitentemente na câmara a vácuo 101 pela grade de metal 105 para iniciar a polimerização de monômero e a deposição na superfície de substrato para formar um revestimento de polimerização. Dependendo da modalidade, a fonte de descarga 107 pode ser um filamento de lâmpada, um eletrodo, uma bobina de indução ou uma antena de micro-ondas. A fonte de descarga 107 pode ter potência de descarga variando de 2 a 500 W.
[0043] Dependendo da modalidade, o eletrodo poroso 102 e a cavidade de descarga 104 são independentes um do outro, e podem ser operados juntos ou separadamente. Em algumas modalidades, durante o processo de revestimento de polimerização de plasma, o eletrodo poroso 102 é usado para (1) pré-tratamento das amostras e (2) pós-limpeza da câmara. Ou seja, nessas modalidades, o eletrodo poroso 102 não opera durante o processo de revestimento. Por outro lado, de acordo com uma ou mais modalidades, a cavidade de descarga 104 é usada principalmente para revestimento. Adicionalmente, ou alternativamente, a cavidade de descarga 104 também pode ser usada para pós-limpeza das próprias cavidades.
[0044] Para fins da divulgação aqui, o termo "plasma forte" está associado à maior potência aplicada pela fonte de potência de radiofrequência 103 em relação à potência aplicada pela fonte de potência de descarga 108. A potência de descarga típica para plasma forte pode ter várias centenas de watts, e a densidade do plasma está entre 109-1010 / cm3. Por outro lado, o termo "plasma fraco" está associado à potência mais baixa aplicada pela fonte de potência de descarga 108 em relação à potência aplicada pela fonte de potência de radiofrequência 103. A potência de descarga típica para plasma fraco pode ser de vários watts a dezenas de watts, e a densidade de plasma está entre 107-108 / cm3. Materiais de exemplo para o monômero contendo acrilato, tais como triacrilato de trimetilolpropano etoxilado, ou perfluorociclohexil metilacrilato. Grade de Metal
[0045] Sob condições gerais a vácuo, um gradiente de pressão pode existir ao longo do percurso desde a entrada de gás até a saída de exaustão, mesmo se não houver malha. Isso pode ser medido por medidores a vácuo em diferentes posições da câmara a vácuo 101. Portanto, a colocação estratégica da grade de metal 105, tal como introduzida aqui, pode aumentar a diferença de pressão entre a cavidade de descarga 104 e a câmara a vácuo 101, impedindo o gás transportador fluxo. De um modo geral, a diferença de pressão pode aumentar com o número de camadas, o número da malha e a transmissividade da grade. Em algumas modalidades, cada camada pode ter características diferentes. Por exemplo, uma camada pode ter aberturas menores, enquanto outra camada pode ter aberturas maiores. Além disso, pode haver uma ordem preferencial para as portas (por exemplo, o plasma à base de gás transportador se move através de uma porta com aberturas maiores antes de passar por uma porta com aberturas menores).
[0046] Em algumas modalidades, o número de camadas da grade de metal 105 pode variar de 2 a 6. A grade de metal 105 pode ser feita de materiais incluindo, por exemplo, aço inoxidável ou níquel. A grade de metal 105 varia de 100 a
1.000 malhas, e a transmissividade pode variar de 25% a 40%. A grade de metal 105 aumenta o diferencial de pressão para reduzir ou evitar o refluxo do gás transportador a partir da câmara a vácuo 101 para a cavidade de descarga 104. Em algumas modalidades, pelo menos duas camadas de grade de metal 105 são fornecidas nas posições de conexão das cavidades de descarga e das paredes internas da câmara a vácuo 101. A grade de metal 105 pode ser isolada a partir da parede interna da câmara a vácuo 101.
[0047] Em certas modalidades, a grade de metal 105 pode ser disposta nas posições de conexão das cavidades de descarga e das paredes internas da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, pelo menos duas cavidades de descarga 104 são fornecidas em uma parede externa da câmara a vácuo 101 em uma maneira selada. Em alguns exemplos, o eletrodo poroso 102 e as cavidades de descarga são capazes de descarregar juntos ou separadamente de acordo com as necessidades dos processos específicos.
[0048] Em uma ou mais modalidades, uma fonte de potência de pulso 106 é acoplada à grade de metal 105. A fonte de potência de pulso 106 pode ser configurada para fornecer uma carga elétrica positiva para a grade de metal 105 em pulsos, em que plasma na cavidade de descarga é impedido de entrar na câmara a vácuo 101 durante um período de pulso desligado. O plasma na cavidade de descarga pode ser passado através da câmara a vácuo 101 durante um período de pulso ligado.
[0049] Como resultado, quando a potência é aplicada, o plasma gerado na cavidade de descarga 104 é liberado para a câmara a vácuo 101. Por exemplo, o plasma é bloqueado (pelo menos parcialmente) pela grade de metal 105 dentro da cavidade de descarga 104 durante um período de pulso desligado (isto é, quando nenhuma potência é aplicada à grade de metal 105), e o plasma pode passar através da grade de metal 105 durante um período de pulso ligado (isto é, quando potência é aplicada à grade de metal 105) na câmara a vácuo
101. Em algumas modalidades, a fonte de potência de pulso 106 emite um pulso positivo com os seguintes parâmetros: pico é de 20 a 140 V, largura de pulso é a partir de 2 µs a 1 ms, e a frequência de repetição é de 20 Hz a 10 kHz.
[0050] Da mesma forma, a grade de metal 105 pode colocar um efeito impeditivo na difusão reversa do vapor de monômero a partir da câmara a vácuo 101 para a cavidade de descarga 104. Além disso, uma vez que a pressão na cavidade de descarga 104 pode ser maior do que na câmara a vácuo 101, o vapor de monômero pode não se mover facilmente a partir da câmara a vácuo 101 para a cavidade de descarga 104 através de difusão reversa, evitando assim que o vapor de monômero seja excessivamente decomposto e destruído pelo plasma continuamente descarregado na cavidade de descarga 104. Em algumas modalidades, a grade de metal 105 pode ajudar a criar um diferencial de pressão, de modo a reduzir ou evitar o refluxo a partir do gás transportador.
Tubo de Vapor de Monômero
[0051] O tubo de vapor de monômero 110 pode ser conectado à câmara a vácuo 101 e uma saída pode ser localizada adjacente à cavidade de descarga 104. A outra extremidade do tubo de vapor de monômero 110 é conectada a uma fonte de vapor de monômero. Em algumas modalidades, a distância entre a saída do tubo de vapor de monômero 110 e a cavidade de descarga 104 pode variar de 1 a 10 cm. Em uma modalidade, o tubo de vapor de monômero 110 está diretamente conectado à câmara a vácuo 101 em vez de dentro da cavidade de descarga 104. Isto é para evitar que o vapor de monômero seja exposto a fortes cargas elétricas a partir da cavidade de descarga 104.
[0052] Em algumas modalidades, nenhum vapor de monômero é introduzido na câmara a vácuo 101 quando o eletrodo poroso 102 é ativado durante o período de pré- tratamento (por exemplo, etapa 306). Durante o período de revestimento de polimerização de plasma, o vapor de monômero pode ser parcialmente descarregado para dentro e para fora da cavidade de descarga 104. No entanto, a descarga de vapor de monômero para a cavidade de descarga 104 pode ser indesejável porque pode levar à quebra excessiva das moléculas de monômero. Assim, o tubo de vapor de monômero 110 pode ser projetado para ser conectado diretamente à câmara a vácuo 101 para evitar que o vapor de monômero seja fortemente descarregado na cavidade de descarga 104 ao passar por ela. Em vez disso, o plasma à base de gás transportador é liberado intermitentemente a partir das cavidades de descarga para ativar o vapor de monômero com descarga minimizada dele.
Tubo coletor de gás residual e bomba a vácuo
[0053] A câmara a vácuo 101 do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 pode incluir um tubo coletor de gás residual 111 posicionado verticalmente ao longo do eixo central da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a câmara a vácuo 101 é operável para ter uma pressão de ar inferior à da câmara a vácuo 101 para coletar o excesso de espécies reativas na atmosfera da câmara a vácuo 101 a uma taxa de exaustão controlada.
[0054] Uma ou mais extremidades do tubo de coleta de gás residual 111 podem ser ocas e conectadas à bomba a vácuo 116 em uma porta de exaustão de gás. Além disso, orifícios são distribuídos ao longo da parede do tubo coletor de gás residual 111. A atmosfera na câmara a vácuo 101 entra no tubo coletor de gás residual 111 através dos orifícios no tubo coletor de gás residual 111 e é então descarregada a partir da câmara a vácuo 101 pela bomba a vácuo 116. A potência aplicada à bomba a vácuo 116 pode variar entre 3- 50 kW, e a taxa de bomba pode variar entre 600-1200 m³ / h. O diâmetro interno do tubo de coleta de gás residual 111 pode variar de 25 a 100 mm. Em algumas modalidades, os orifícios podem ser fornecidos uniformemente na parede do tubo coletor de gás residual 111. O tamanho do orifício pode variar de 2 a 30 mm, e o espaço entre os orifícios pode variar de 2 a 100 mm.
[0055] A bomba a vácuo 116 pode ser configurada para avaliar a atmosfera da câmara a vácuo 101 através do tubo coletor de gás residual 111. A operação da bomba a vácuo 116 pode ser controlada recebendo sinais de controle a partir do controlador 117 que indicam a taxa de bomba na qual a atmosfera da câmara a vácuo 101 é evacuada.
[0056] A bomba a vácuo 116 pode receber sinais de controle que iniciam a operação da bomba a vácuo 116 para evacuar a atmosfera na câmara a vácuo 101. Isso pode ser realizado antes da descarga do gás transportador ou vapor de monômero a fim de remover quaisquer gases indesejáveis, plasma, espécies reativas ou contaminantes antes de aplicar o revestimento de polimerização de plasma ao dispositivo
115. Por exemplo, quando há uma concentração excessivamente alta de espécies reativas na câmara a vácuo 101, os sinais de controle podem ser recebidos a partir do controlador 117 indicando que a bomba a vácuo 116 deve operar a uma taxa de bombeamento máxima (por exemplo, 1200 m³ / h). Em contraste, quando há uma concentração mais baixa de espécies reativas, uma taxa de bomba mínima (por exemplo, 600 m³ / h) pode ser usada ou a operação da bomba a vácuo 116 pode ser interrompida.
[0057] Além disso, a bomba a vácuo 116 pode receber sinais de controle que controlam a taxa de bomba usada para evacuar a atmosfera na câmara a vácuo 101 durante o processo de revestimento de polimerização de plasma. Em alguns exemplos, a geração de espécies reativas pode resultar em concentrações variáveis de espécies reativas em regiões locais dentro da câmara a vácuo 101.
[0058] Em um exemplo, a concentração de espécies reativas pode ser afetada pela quantidade ou taxa em que o vapor de monômero é introduzido na câmara a vácuo 101. Se o vapor de monômero for rapidamente introduzido, uma quantidade excessiva de espécies reativas pode se formar dentro da câmara a vácuo 101. Além da quantidade total de espécies reativas, uma alta concentração local de espécies reativas pode se formar em uma região onde mais vapor de monômero é introduzido.
[0059] Em outro exemplo, a geração de espécies reativas pode ser afetada pela taxa e / ou nível de potência da descarga elétrica aplicada ao gás transportador. Quanto maior a taxa ou maior a potência, maior a quantidade de plasma pode ser gerada em geral. Além disso, a abertura da cavidade de descarga 104, onde a descarga elétrica é aplicada ao gás transportador, pode conter uma maior concentração local de plasma. Como o plasma converge com os vapores de monômero, a maior concentração local de plasma pode, por sua vez, resultar em uma maior concentração local de espécies reativas.
[0060] Em ainda outro exemplo, a geração de espécies reativas pode ser afetada pela taxa na qual a energia é transferida a partir do plasma para o vapor de monômero. Por exemplo, a concentração local dentro da câmara a vácuo 101, onde o plasma e o vapor de monômero se encontram, pode aumentar se a taxa na qual a energia é transferida a partir do plasma para o vapor de monômero for alta. Além disso, a concentração local de espécies reativas pode aumentar em uma região onde há uma quantidade ideal de plasma e monômero que convergem.
[0061] Para outro exemplo, a concentração de espécies reativas pode ser afetada pela deposição de espécies reativas no dispositivo 115. Como as espécies reativas são depositadas no dispositivo 115, menos espécies reativas permanecem na atmosfera da câmara a vácuo 101. Portanto, como as espécies reativas se movem das regiões externas da câmara a vácuo 101 em direção ao eixo central e são depositadas no dispositivo 115, um gradiente pode se formar onde a concentração de espécies reativas na atmosfera diminui em direção ao eixo central da câmara a vácuo 101. Em um exemplo de um efeito compensatório, a concentração de espécies reativas na atmosfera aumenta à medida que as espécies reativas convergem para o eixo central da câmara a vácuo 101. Um versado na técnica reconhecerá que vários outros fatores podem afetar a concentração de espécies reativas na câmara a vácuo 101. Por exemplo, a concentração de espécies reativas pode ser afetada pela proporção de plasma para vapores de monômero.
[0062] Com base nos vários fatores que afetam a geração de espécies reativas descritas acima, um nível irregular ou indesejado de concentração de espécies reativas pode se formar dentro da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a taxa de bomba da bomba a vácuo 116 pode ser controlada para compensar para o nível desigual ou indesejado de concentração de espécies reativas. A bomba a vácuo 116 pode receber sinais de controle para aumentar a taxa de bomba para diminuir a quantidade total de espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101. Além disso, a bomba a vácuo 116 pode receber sinais de controle para reduzir uma maior concentração de espécies reativas em uma região local, como onde o plasma e vapor de monômero convergem.
[0063] Por exemplo, a taxa de bombeamento pode ser aumentada para eliminar um aumento na concentração local de espécies reativas onde o plasma e o vapor de monômero convergem. Em outro exemplo, a taxa de bombeamento pode ser reduzida para eliminar uma concentração local reduzida de espécies reativas onde a potência elétrica aplicada ao gás transportador é reduzida. Um versado na técnica reconhecerá que a bomba a vácuo 116 pode ser configurada de várias maneiras para aumentar a uniformidade das espécies reativas na câmara a vácuo 101. Por exemplo, o tempo, operação periódica e aumento / diminuição gradual das taxas de bomba podem ser controlados para compensar as mudanças na concentração de espécies reativas ou para compensar regiões locais com concentrações variáveis de espécies reativas. Manga guia oca
[0064] Em algumas modalidades, uma extremidade do tubo coletor de gás residual 111 pode ser conectada à luva guia oca 119. A luva guia oca 119 pode ser configurada como uma estrutura de suporte que permite que o tubo coletor de gás residual 111 gire ao longo do eixo central da câmara a vácuo 101. Em alguns exemplos, o tubo coletor de gás residual 111 pode ser inserido na luva guia oca. Isso pode ser conseguido configurando o diâmetro interno da luva guia oca 119 para ser igual ou maior do que o diâmetro externo do tubo coletor de gás residual 111. Uma pessoa versada na técnica reconheceria que a luva guia oca 119 pode ser configurada em outras formas para funcionar como uma estrutura de suporte. Por exemplo, a luva guia oca 119 pode ser configurada para ser inserida no tubo coletor de gás residual 111. Isso pode ser conseguido configurando o diâmetro externo da luva guia oca 119 para ser igual ou menor que o diâmetro interno do tubo coletor de gás residual 111. Cremalheira de rotação
[0065] A câmara a vácuo 101 do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 pode incluir cremalheira de rotação 112 operativamente acoplada a hastes de rotação planetária 113 e configurada para girar ao longo de um eixo central. Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação primária inclui uma ou mais camadas de cremalheira, cada camada de cremalheira segurando uma pluralidade de plataformas de substrato de uma ou mais plataformas de substrato. Em algumas modalidades, a haste de rotação primária pode ser acoplada ou de outra forma integrada ao tubo coletor de gás residual 111.
[0066] Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação 112 é acoplada a um ou mais hastes de rotação planetária 113 que por sua vez são acopladas a plataformas de rotação 114. As hastes de rotação planetária 113 podem suportar plataformas de rotação planetária 114 que giram ao longo de um eixo secundário que é coaxial com hastes de rotação planetária 113. Além disso, as hastes de rotação planetária 113 podem ser distais ao eixo central da câmara a vácuo 101. A rotação da cremalheira de rotação primária ao longo do eixo central e a rotação da cremalheira de rotação secundária ao longo do eixo secundário podem fornecer a mesma taxa de movimento espacial para cada um do um ou mais substratos durante o processo de revestimento, a fim de obter um revestimento uniforme. Em alguns exemplos, o número de hastes de rotação planetária 113 pode estar entre 2 a 8 e o número de plataformas de rotação planetária 114 pode estar entre 1 a 10.
[0067] A câmara a vácuo 101 do aparelho de revestimento de polimerização de plasma também inclui uma ou mais plataformas de substrato configuradas para transportar um ou mais substratos que devem receber o revestimento de polimerização de plasma. Cada plataforma de substrato pode ser localizada na cremalheira de rotação secundária. As plataformas de substrato podem ser plataformas de rotação planetária 114. As plataformas de rotação planetária 114 permitem a colocação do dispositivo 115 a ser tratado de modo que o dispositivo 115 esteja em movimento contínuo ao longo da câmara a vácuo 101. As plataformas de rotação planetária 114 são fixadas ao longo das hastes de rotação planetária 113, em que cada plataforma de rotação planetária 114 gira em torno de seus próprios eixos de rotação planetária enquanto os eixos de rotação planetária giram em torno do eixo central da câmara a vácuo 101. O movimento contínuo permite o tratamento de polimerização de plasma uniforme na superfície do dispositivo 115.
[0068] Observe que, embora não haja nenhum requisito direcional específico para a rotação das hastes de rotação planetária 113 em relação à rotação da cremalheira de rotação 112, em geral as rotações devem ser adequadamente sintonizadas e ajustadas (por exemplo, por uma questão de equilíbrio rotacional e estabilidade) de modo que substancialmente todas as amostras possam experimentar o mesmo movimento espacial durante o processo de revestimento, a fim de obter um revestimento uniforme. Da mesma forma, não há limitação particular na velocidade de rotação; no entanto, é evidente que uma velocidade de rotação excessivamente rápida seja desfavorável por causa do consumo de energia desnecessário, desgaste de peças, bem como instabilidade da plataforma. Controlador de polimerização
[0069] Em algumas modalidades, o aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 inclui o controlador 117 configurado para fornecer sinais de controle para regular a operação dos vários componentes do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100. Os sinais de controle permitem que o aparelho regule o processo de polimerização de plasma aplicado ao dispositivo 115.
[0070] O controlador 117 pode transmitir um sinal de taxa de rotação para o motor rotativo 118. O sinal de taxa de rotação indica a velocidade de rotação que o motor rotativo 118 deve operar. A regulação da velocidade de rotação pode determinar a taxa em que o dispositivo 115 atravessa a câmara a vácuo 101. Por exemplo, uma velocidade de rotação mais rápida pode permitir que o substrato atravesse a câmara a vácuo 101 de forma relativamente rápida. Portanto, qualquer desequilíbrio da concentração de plasma na câmara a vácuo 101 seria negado porque o dispositivo 115 seria rapidamente exposto a ambas as extremidades do gradiente de concentração de plasma.
[0071] Em algumas modalidades, o mecanismo de dispersão é comunicativamente acoplado ao controlador 117 para receber sinais de controle de dispersão a partir do controlador para controlar a taxa de dispersão das espécies reativas de uma maneira substancialmente uniforme em um ou mais substratos. O sinal de controle de dispersão controla a taxa de dispersão das espécies reativas por regular a potência elétrica aplicada ao mecanismo de dispersão e / ou por regular a taxa de gás que entra no mecanismo de dispersão para polimerização. Em algumas modalidades, o sinal de controle de taxa de dispersão ajusta a taxa de dispersão para levar em conta a diminuição da densidade nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 resultante da deposição das espécies reativas em um ou mais substratos e o aumento da densidade dentro das espécies reativas na câmara a vácuo 101 resultante das espécies reativas convergindo para o centro da câmara de modo que a densidade das espécies reativas através da câmara a vácuo 101 seja uniforme.
[0072] Por exemplo, o controlador 117 pode transmitir um sinal de controle de dispersão para descarregar a fonte de potência 108 para indicar a potência que deve ser aplicada à fonte de descarga 107. A regulação da potência aplicada à fonte de descarga 107 permite o controle da taxa em que o plasma é gerado na cavidade de descarga 104. Portanto, uma mudança na potência para descarregar a fonte 107 pode afetar uma mudança na densidade do plasma, bem como as propriedades do plasma na câmara a vácuo 101 e, finalmente, a espessura do plasma aplicado ao dispositivo
115.
[0073] Em algumas modalidades, a fonte de potência de pulso recebe um sinal de controle de pulso a partir do controlador, o sinal de controle de pulso regulando a potência e frequência da carga elétrica positiva. Especificamente, o controlador 117 pode transmitir um sinal de controle de pulso para a fonte de potência de pulso 106. O sinal de controle de pulso indica a potência a ser aplicada pela fonte de potência de pulso 106 à grade de metal 105. Especificamente, a fonte de potência de pulso 106 aplica uma polarização de pulso elétrico positivo na grade de metal 105, permitindo assim que o plasma gerado na cavidade de descarga 104 seja liberado intermitentemente na câmara a vácuo 101. Por exemplo, a grade de metal 105 pode bloquear o plasma dentro da cavidade de descarga 104 durante um período de pulso desligado, e a grade de metal 105 pode permitir plasma passar para a câmara a vácuo 101 durante um período de pulso ligado. Usando este mecanismo, o sinal de controle de pulso controla a duração e a frequência em que o plasma pode entrar da cavidade de descarga 104 para a câmara a vácuo 101.
[0074] O controlador 117 pode transmitir um sinal de controle de potência de radiofrequência para a fonte de potência de radiofrequência 103. O sinal de energia de radiofrequência indica à fonte de potência de radiofrequência 103 quando aplicar energia ao eletrodo poroso 102 para gerar plasma para remover impurezas do dispositivo 115. Por exemplo, o controlador 117 pode transmitir um sinal de controle de potência de radiofrequência para ligar a fonte de potência de radiofrequência 103 no início de um processo de polimerização de plasma para pré-tratar o dispositivo 115 ou após o plasma ter sido aplicado ao substrato para pós-tratamento de dispositivo 115 e câmara a vácuo 101.
[0075] O controlador 117 também transmite vários sinais de controle para regular a introdução e a evacuação de gases para o dispositivo de cremalheira rotativa planetária. Por exemplo, o controlador 117 transmite um sinal de controle de gás transportador para o tubo de gás transportador 109. Este sinal de controle indica a taxa na qual os gases transportadores devem ser introduzidos na cavidade de descarga 104. O controlador 117 também transmite um sinal de controle de vapor de monômero para o tubo de vapor de monômero 110. O sinal de controle de vapor de monômero indica a taxa na qual os gases de vapor de monômero são introduzidos na câmara a vácuo 101.
[0076] Em algumas modalidades, um tubo de coleta é acoplado comunicativamente ao controlador para receber um sinal de controle da taxa de exaustão a partir do controlador para controlar a taxa de exaustão das espécies reativas. Por exemplo, o controlador 117 fornece um sinal de controle de gás residual para o tubo coletor de gás residual 111. Este sinal controla a taxa em que a atmosfera é evacuada a partir da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, o controlador transmite o sinal de controle de taxa de exaustão para ajustar a taxa que a espécie reativa é exaurida a partir da câmara a vácuo 101. A taxa de exaustão é controlada para levar em conta dois fatores que contribuem para a densidade das espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101: (1) a diminuição da densidade nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 resultante da deposição das espécies reativas sobre o um ou mais substratos e (2) o aumento da densidade nas espécies reativas na câmara a vácuo 101 resultante das espécies reativas convergindo para o centro da câmara de modo que a densidade das espécies reativas através da câmara a vácuo 101 é uniforme, (3) o aumento de espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa em que o vapor de monômero é introduzido na câmara de reação, (4) o aumento nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa em que a potência elétrica é aplicada ao gás transportador para gerar plasma, e (5) o aumento nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa em que a energia a partir do plasma é transferida para o vapor de monômero.
[0077] O controlador 117 pode ser microcontroladores, processadores de propósito geral ou podem ser circuitos integrados de aplicação específica que fornecem funções aritméticas e de controle para implementar as técnicas aqui divulgadas. O (s) processador (es) pode incluir uma memória cache (não mostrada para simplificar), bem como outras memórias (por exemplo, uma memória principal e / ou memória não volátil, como uma unidade de disco rígido ou unidade de estado sólido. Em alguns exemplos, a memória cache é implementada usando SRAM, a memória principal é implementada usando DRAM e a memória não volátil é implementada usando memória Flash ou uma ou mais unidades de disco magnético. De acordo com algumas modalidades, as memórias podem incluir um ou mais chips ou módulos de memória, e o (s) processador (es) no Controlador 117 pode executar uma pluralidade de instruções ou códigos de programa que são armazenados em sua memória. Motor Rotativo
[0078] Em algumas modalidades, o aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 inclui motor rotativo 118 para girar o dispositivo 115 dentro da câmara a vácuo 101. A rotação do dispositivo 115 aumenta a uniformidade do revestimento de polimerização de plasma aplicado no dispositivo 115. Em algumas modalidades, o motor rotativo 118 atua a rotação da cremalheira de rotação 112 acoplada ao tubo coletor de gás residual 111 de modo que as plataformas de rotação planetária 114 girem ao longo de um percurso concêntrico em relação ao eixo central da câmara a vácuo 101. Além disso, o motor rotativo 118 pode atuar a rotação das plataformas de substrato ao longo dos eixos de rotação planetária ao longo das hastes de rotação planetária
113. Como observado acima, os sinais de controle do controlador 117 podem ser usados para controlar a taxa que o motor rotativo 118 opera para girar a cremalheira de rotação 112 e / ou as hastes de rotação planetária 113. Em alguns exemplos, a frequência de rotação pode variar de 10 Hz a 50 Hz. Além disso, em algumas modalidades, a frequência de rotação pode ser ajustada dinamicamente durante o processo de revestimento de polimerização de plasma (por exemplo, processo 300).
[0079] O motor rotativo 118 pode estar localizado em vários locais em relação à câmara a vácuo 101. Por exemplo, o motor rotativo 118 pode estar localizado abaixo da câmara a vácuo 101 e acoplado à extremidade inferior do tubo coletor de gás residual 111. Em outros exemplos, motor rotativo 118 pode estar localizado no centro da câmara a vácuo 101 e acoplado ao meio do tubo coletor de gás residual 111. Ainda em outros exemplos, o motor rotativo 118 pode estar localizado acima da câmara a vácuo 101 e acoplado à extremidade superior do tubo coletor de gás residual 111. Além disso, o motor rotativo 118 pode estar localizado dentro da câmara a vácuo 101 ou fora da câmara a vácuo 101.
[0080] A Figura 2 é uma vista de topo esquemática da estrutura do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 mostrado na Figura 1, de acordo com uma ou mais modalidades da presente divulgação.
[0081] Em geral, a presente divulgação tem vários efeitos benéficos. Em primeiro lugar, o aparelho emprega uma estrutura de câmara a vácuo simétrica de eixo central 101 para manter a uniformidade da densidade de material reativo de polimerização espacial. A câmara a vácuo 101 adota um mecanismo no qual o gás é alimentado através da parede lateral, transportado radialmente e descarregado ao longo da direção do eixo central.
[0082] Em uma ou mais modalidades, o tubo de gás transportador 109 é fornecido em cada cavidade de descarga 104 e com uma saída. Um gás transportador pode entrar nas cavidades de descarga através do tubo de gás transportador 109 e, em seguida, difundir-se na câmara a vácuo 101 através da grade de metal de multicamadas 105. O tubo de vapor de monômero 110 é fornecido com uma saída na frente da cavidade de descarga 104 na câmara a vácuo 101. Um monômero de gás de vapor entra na câmara a vácuo 101 através do tubo de vapor de monômero 110. Além disso, um tubo de coleta de gás residual 111 é coaxialmente fornecido na câmara a vácuo 101 ao longo do eixo da câmara a vácuo 101. O tubo de coleta de gás residual penetra verticalmente através da câmara a vácuo
101. Uma extremidade do tubo de coleta de gás residual 111 é conectada à bomba a vácuo 116, e orifícios são uniformemente distribuídos na parede do tubo. Um gás residual entra no tubo coletor de gás residual através dos orifícios no tubo coletor de gás residual e, em seguida, é descarregado a partir da câmara a vácuo 101 pela bomba a vácuo 116.
[0083] Na abordagem anterior, em que o gás é alimentado através da parede lateral, transportado radialmente e descarregado ao longo da direção do eixo central, o processo de transporte de gás ocorre de forma convergente, o que pode facilitar uma maior estabilidade da concentração de espécies reativas na reação de polimerização espacial, e uma distribuição mais uniforme de espécies reativas. Em uma modalidade, o processo começa gerando espécies reativas de reação de polimerização quando o vapor de monômero entra em contato com o plasma à base de gás transportador na vizinhança da cavidade de descarga 104. Ativado pelo gás transportador, as espécies reativas de polimerização geradas são radialmente dispersas em direção ao eixo da câmara a vácuo 101. Conforme o dispositivo 115 é girado dentro da câmara a vácuo 101, a quantidade da espécie reativa de reação de polimerização diminui gradualmente devido ao consumo contínuo. Simultaneamente, as espécies reativas de reação de polimerização também convergem gradualmente, o que pode compensar a diminuição anterior na quantidade das espécies reativas de reação de polimerização. Desta forma, a concentração das espécies reativas de reação de polimerização pode permanecer estável. A densidade aparente das espécies reativas na câmara a vácuo 101 pode permanecer inalterada e, assim, o tratamento em lote pode desfrutar de boa uniformidade.
[0084] Em outras palavras, os mecanismos de descarga de espécies reativas e o tubo de coleta podem ser configurados coletivamente de modo que, uma diminuição da densidade nas espécies reativas devido ao consumo das espécies reativas possa ser substancialmente igual a um aumento da densidade nas espécies reativas devido às espécies reativas convergindo para o tubo coletor. Portanto, a operação coordenada do mecanismo de descarga de espécies reativas e o tubo coletor de gás residual 111 pode fornecer densidade uniforme de espécies reativas através da câmara a vácuo 101 e no dispositivo 115. Especificamente, em algumas implementações, uma taxa de descarga do mecanismo de descarga pode ser ajustada (por exemplo, através do controle da potência elétrica aplicada e / ou uma quantidade de gás) juntamente com uma taxa de exaustão do tubo de coleta (por exemplo, através do ajuste da potência da bomba a vácuo) de modo que uma densidade substancialmente uniforme das espécies reativas através da câmara a vácuo 101 pode ser alcançada. Em muitas modalidades, o ajuste coletivo supracitado do mecanismo de descarga e do tubo de coleta corresponde ao formato da seção transversal da parede lateral interna de uma dada câmara a vácuo 101. Ou seja, nessas modalidades, a combinação da taxa de descarga do mecanismo de descarga e a taxa de exaustão do tubo de coleta é preferencialmente adaptada para coincidir com a forma particular (por exemplo, um círculo ou um polígono) da câmara a vácuo dada 101 de modo a atingir a densidade substancialmente uniforme das espécies reativas.
[0085] Em comparação com dispositivos e tecnologia de revestimento convencionais, a diferença na espessura de revestimento de substrato do mesmo tratamento em lote nos dispositivos de revestimento convencionais pode ser maior do que 30%, enquanto a diferença na espessura de revestimento de substrato do mesmo tratamento em lote usando o dispositivos pode ser menor que 10%.
[0086] Em segundo lugar, o aparelho também emprega cremalheira de rotação 112 para melhorar significativamente a uniformidade de cada revestimento de substrato. Em uma ou mais modalidades, a câmara a vácuo 101 é fornecida com cremalheira de rotação 112. As plataformas de rotação planetária 114 na cremalheira de rotação 112 podem realizar movimentos de rotação planetária na câmara a vácuo 101. Em particular, o mecanismo divulgado permite que cada plataforma de rotação planetária 114 gire ao longo das hastes de rotação planetária (por exemplo, ao longo das hastes de rotação planetária 113) enquanto faz um movimento revolucionário em um percurso concêntrico em relação ao eixo central da câmara a vácuo 101 (por exemplo, ao longo da rotação da cremalheira de rotação 112 acoplada ao tubo coletor de gás residual 111).
[0087] O dispositivo 115 a ser tratado pode ser colocado em uma plataforma de rotação planetária 114. O movimento rotativo planetário introduzido permite que a posição espacial e orientação de cada substrato tratado mudem continuamente durante o processo de tratamento, de modo que todas as posições espaciais de diferentes substratos no processo de tratamento de revestimento possam ser substancialmente as mesmas, eliminando assim a diferença no revestimento devido às diferentes posições espaciais de diferentes substratos na tecnologia existente. Por conseguinte, as técnicas introduzidas podem atingir os mesmos efeitos de revestimento e melhor uniformidade para substratos de diferentes locais no mesmo lote.
[0088] Em terceiro lugar, o aparelho é capaz de aumentar muito o volume da câmara a vácuo 101 e melhorar significativamente a eficiência do tratamento. Devido às melhorias nas estruturas da câmara a vácuo 101 e cremalheira de rotação 112, a uniformidade de espessura de película de revestimento pode ser muito melhorada para o tratamento no mesmo lote. Além disso, o volume da câmara a vácuo 101 pode ser expandido em 5 a 6 vezes. Consequentemente, a quantidade de tratamento em lote e a eficiência de tratamento aumentaram muito. Em algumas modalidades, o aparelho de acordo com a presente divulgação pode proteger eficazmente o vapor de monômero de ser decomposto e destruído de modo a obter um revestimento de polímero de alta qualidade. Processo de revestimento de polimerização de plasma
[0089] Um aspecto das técnicas divulgadas neste documento inclui um processo de descarga de espécies reativas. Em uma modalidade, o processo começa por posicionar um substrato em uma plataforma de substrato localizada em uma câmara a vácuo. A atmosfera da câmara a vácuo 101 é evacuada por uma bomba a vácuo através de uma porta de exaustão de ar de um tubo coletor posicionado ao longo de um eixo central da câmara a vácuo 101. O processo prossegue por girar, por um motor rotativo, uma cremalheira de rotação primária acoplada a uma haste de rotação primária. Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação primária é configurada para girar ao longo do eixo central. Então, um gás transportador é descarregado para uma cavidade de descarga por meio de uma válvula de entrada. O gás transportador pode facilitar uma reação entre o substrato e as espécies reativas. O processo continua por descarregar o vapor de monômero na câmara a vácuo 101 usando uma porta de alimentação. O processo cria as espécies reativas polimerizando o vapor de monômero na câmara a vácuo 101 usando gás transportador. O processo então deposita as espécies reativas na superfície de substrato para formar um revestimento de polímero.
[0090] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um processo de exemplo de descarga de espécies reativas 300. Em algumas modalidades, o processo 300 controla e coordena os vários componentes do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100.
[0091] Na etapa 301, o dispositivo 115 é colocado dentro da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, o dispositivo 115 é colocado em plataformas de rotação planetária 114, conforme representado nas Figuras 1 e 2. A colocação do dispositivo 115 em plataformas de rotação planetária 114 facilita o movimento do dispositivo 115 através da câmara a vácuo 101 durante o processo de revestimento de polimerização de plasma. Ao viajar em torno das diferentes áreas da câmara a vácuo 101, os efeitos negativos das variações da densidade do plasma são reduzidos ou eliminados para permitir um revestimento de plasma mais uniforme no substrato.
[0092] Na etapa 302, a bomba a vácuo 116 pode evacuar a atmosfera dentro da câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, o controlador 117 transmite sinais de controle para a bomba a vácuo 116 para controlar a evacuação da atmosfera dentro da câmara a vácuo 101. Este processo garante que a atmosfera não interfira com o processo de polimerização de plasma e facilita os processos de polimerização de plasma que requerem vácuo. Em alguns exemplos, a bomba a vácuo 116 é acoplada ao tubo coletor de gás residual 111 para criar uma pressão atmosférica negativa no tubo coletor de gás residual 111 em relação à pressão atmosférica da câmara a vácuo 101. A pressão atmosférica negativa cria um fluxo de gases para fora da câmara a vácuo 101. O controlador 117 pode transmitir sinais de controle para a bomba a vácuo 116 para controlar a temporização, a energia e outros parâmetros operacionais usados para evacuar a atmosfera.
[0093] Na etapa 303, a cremalheira de rotação 112 gira o dispositivo 115 na câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, o controlador pode transmitir sinais de controle para o motor rotativo 118 para controlar a taxa de rotação da cremalheira de rotação 112 para fornecer a mesma taxa de movimento espacial para cada um do um ou mais substratos durante o processo de revestimento, a fim de obter um revestimento uniforme. Especificamente, o controlador 117 transmite sinais de controle para a cremalheira de rotação 112 contendo o dispositivo 115 para revestimento de polimerização de plasma. Ao receber os sinais de controle, a cremalheira de rotação 112 pode girar para fazer com que o dispositivo 115 gire dentro da câmara a vácuo 101 de acordo com várias modalidades da invenção. Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação 112 contém hastes de rotação planetária 113 e plataformas de rotação planetária 114 para manter o dispositivo 115 submetido ao processo de polimerização de plasma. O motor rotativo 118 gera o movimento de rotação da cremalheira de rotação 112. O controlador 117 pode transmitir sinais de controle para o motor rotativo 118 que controla o tempo, duração e taxa de rotação.
[0094] Na etapa 304, as hastes de rotação planetária 113 e as plataformas de rotação planetária 114 giram o dispositivo 115 na câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação secundária gira em um eixo secundário diferente do eixo central. Especificamente, o controlador 117 transmite sinais de controle para as hastes de rotação planetária 113. Os sinais de controle fazem as hastes de rotação planetária 113 girarem independentemente ao longo de um eixo secundário de acordo com várias modalidades da invenção. A rotação adicional fornece uma faixa mais ampla de movimento do dispositivo 115 dentro da câmara a vácuo 101. Isso permite a mitigação adicional dos efeitos negativos causados pelas variações da densidade do plasma, alterando ainda mais a posição e a orientação de cada dispositivo 115 a ser tratado.
[0095] Na etapa 305, o gás transportador é introduzido na cavidade de descarga 104. Em algumas modalidades, o controlador 117 transmite sinais de controle para o tubo de gás transportador 109 para fazer com que ele introduza gás transportador na cavidade de descarga 104 para ativar o vapor de monômero. Quando o gás transportador é introduzido na cavidade de descarga 104, uma carga elétrica é aplicada pela fonte de potência de descarga 108 à fonte de descarga 107. Devido à carga elétrica, o gás transportador fica ionizado na cavidade de descarga 104 e se torna plasma (ou seja, uma mistura de íons positivos e elétrons produzidos por ionização). Em algumas modalidades, o gás transportador é continuamente introduzido na cavidade de descarga 104 e se torna plasma ao longo do processo de polimerização até a etapa 309. O controlador 117 pode transmitir sinais de controle que controlam o tempo e a quantidade de gás transportador que é introduzido na cavidade de descarga 104, bem como o tempo e a potência aplicada pela fonte de potência de descarga 108 para a fonte de descarga 107.
[0096] Na etapa 306, o processo 300 gera opcionalmente um plasma de tratamento para remover impurezas da superfície de um ou mais dispositivos 115. Em certas modalidades, o plasma de tratamento pode ser introduzido na câmara a vácuo 101 antes de descarregar as espécies reativas para câmara a vácuo 101. Em outras modalidades, o plasma de tratamento também pode ser gerado após a espécie reativa ser depositada na superfície de substrato.
[0097] Em algumas modalidades, o plasma de tratamento é gerado por um eletrodo acoplado a uma fonte de potência de radiofrequência. Especificamente, o controlador 117 transmite sinais de controle para a fonte de potência de radiofrequência 103 para gerar uma carga elétrica que gera plasma na câmara a vácuo 101. O plasma é gerado para remover impurezas do dispositivo 115 que está sendo submetido à polimerização de plasma. Além disso, o plasma pode ativar a superfície do dispositivo 115 para permitir a ligação entre a superfície do dispositivo 115 e o plasma para formar o revestimento de polimerização de plasma. Em algumas modalidades, um gás transportador pode ser introduzido a partir do tubo de gás transportador 109 para propagar o plasma ao longo da câmara a vácuo 101. O controlador 117 pode transmitir sinais de controle que controlam o tempo, energia e outros parâmetros operacionais para a fonte de potência de radiofrequência 103 para o eletrodo poroso 102. Em alguns exemplos, o fluxo contínuo de gás transportador pode ocorrer durante esta etapa.
[0098] Na etapa 307, espécies reativas são geradas para aplicação à superfície do dispositivo 115 submetido à polimerização de plasma. Uma espécie reativa é gerada ao introduzir plasma para vapor de monômero. A energia a partir do plasma é transferida a partir do plasma para o vapor de monômero para ativar o vapor de monômero. Em algumas modalidades, o controlador 117 transmite sinais de controle para o tubo de vapor de monômero 110 para introduzir o vapor de monômero na câmara a vácuo 101. O controlador 117 também transmite sinais de controle para descarregar a fonte de potência 108 para regular o tempo e a quantidade de potência a ser aplicada à fonte de descarga 107. Quando potência é aplicada a partir da fonte de potência de descarga 108 para a fonte de descarga 107, o gás transportador na cavidade de descarga 104 torna-se plasma. Isso fornece um mecanismo para controlar quando a cavidade de descarga 104 produz o plasma.
[0099] Além disso, o controlador 117 pode fornecer sinais de controle para a fonte de potência de pulso 106 para regular a potência aplicada à grade de metal 105. A grade de metal 105 é acoplada à fonte de potência de pulso 106 e disposta nas posições de conexão das cavidades de descarga e das paredes internas da câmara a vácuo 101. A grade de metal 105 regula o fluxo do plasma gerado na etapa 305 que entra na câmara a vácuo 101 e o refluxo do gás transportador para a cavidade de descarga 104. Em algumas modalidades, o controlador 117 pode fornecer sinais de controle que controlam o tempo e a quantidade de gás transportador que é introduzido na cavidade de descarga 104.
[00100] Especificamente, quando potência é aplicada à grade de metal 105, o plasma pode passar através da grade de metal 105, e quando potência não é aplicada à grade de metal 105, o plasma é impedido de passar pela grade de metal 105. Quando o plasma viaja através da grade de metal 105 para a câmara a vácuo 101, o plasma transfere energia para o vapor de monômero para ativar o vapor de monômero para um estado de alta energia (isto é, o vapor de monômero se torna uma espécie ativada). Em algumas modalidades, o vapor de transportador pode até mesmo fazer com que algumas ligações químicas do monômero se rompam e formem partículas reativas, como radicais livres. Além disso, em alguns exemplos, o fluxo contínuo de gás transportador pode ocorrer durante esta etapa.
[00101] Na etapa 308, as espécies reativas criadas na etapa 307 podem ser depositadas na superfície do dispositivo 115 submetido a polimerização de plasma. Especificamente, a espécie reativa de reação de polimerização é gerada a partir de vapor de monômero quando o vapor de monômero entra em contato com o plasma liberado na etapa 307 da cavidade de descarga 104. Ativadas pelo plasma de gás transportador, as espécies reativas de polimerização geradas são radialmente dispersas em direção ao eixo da câmara a vácuo 101 e sobre o dispositivo 115. Em algumas modalidades, após a espécie reativa ser introduzida na câmara a vácuo 101, a câmara a vácuo 101 terá uma combinação de espécies ionizadas, elétrons livres, radicais livres, moléculas excitadas ou átomos, e gás inalterado.
[00102] Na etapa 309, o processo de descarga de espécies reativas 300 coleta o excesso de espécies reativas na atmosfera da câmara a vácuo 101, reduzindo a pressão do ar no tubo de coleta para ser inferior à pressão de ar da câmara a vácuo 101. A taxa de exaustão da bomba a vácuo é configurada para levar em conta: (1) a diminuição da densidade nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 resultante da deposição das espécies reativas no substrato, (2) o aumento da densidade nas espécies reativas na câmara a vácuo 101 resultante das espécies reativas convergindo em direção ao centro da câmara de modo que a densidade das espécies reativas através da câmara a vácuo 101 seja uniforme, (3) o aumento nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa em que o vapor de monômero é introduzido na câmara de reação, (4) o aumento de espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa em que a potência elétrica é aplicada ao gás transportador para gerar plasma, e (5) o aumento nas espécies reativas dentro da câmara a vácuo 101 com base na taxa na qual a energia a partir do plasma é transferida para o vapor de monômero.
[00103] Especificamente, o controlador 117 transmite sinais de controle para a bomba a vácuo 116 para evacuar o excesso de gás, plasma e espécies reativas a partir da atmosfera da câmara a vácuo 101. A bomba a vácuo 116 é acoplada ao tubo coletor de gás residual 111 para criar uma pressão atmosférica negativa em tubo coletor de gás residual 111 em relação à pressão atmosférica da câmara a vácuo 101. A pressão atmosférica negativa cria um fluxo de gases para fora da câmara a vácuo 101.
[00104] Em algumas modalidades, a etapa 306 (ou seja, a etapa de pré-tratamento) deve ser mais longa do que um ciclo de rotação planetária, de modo que todas as amostras de substrato tenham viajado para o ponto mais próximo do eletrodo poroso para aceitar o plasma. Por exemplo, a etapa 306 pode exigir entre 1-30 minutos. Em comparação, a etapa 308 é determinada pela espessura de película necessária. Em geral, a etapa 308 deve demorar mais do que as outras etapas. Por exemplo, a etapa 306 pode exigir entre 20-300 minutos. Finalmente, a etapa 309 deve ser executada até que os monômeros em excesso sejam exauridos a partir da câmara. Por exemplo, a etapa 309 pode exigir entre 1-10 minutos.
Sistema de Processamento
[00105] A Figura 4 é um diagrama de blocos ilustrando um exemplo de um sistema de processamento 400 no qual pelo menos algumas operações aqui descritas podem ser implementadas. Por exemplo, alguns componentes do sistema de processamento 400 podem ser implementados em um dispositivo controlador (por exemplo, controlador 117 da Figura 1 e 2).
[00106] O sistema de processamento 400 pode incluir uma ou mais unidades de processamento central ("processadores") 402, memória principal 406, memória não volátil 410, adaptador de rede 412 (por exemplo, interface de rede), monitor de vídeo 418, dispositivos de entrada / saída 420, dispositivo de controle 422 (por exemplo, teclado e dispositivos apontadores), unidade de acionamento 424 incluindo um meio de armazenamento 426, e dispositivo de geração de sinal 430 que são comunicativamente conectados a um barramento 416. O barramento 416 é ilustrado como uma abstração que representa um ou mais barramentos físicos e / ou conexões ponto-a-ponto que são conectadas por pontes, adaptadores ou controladores apropriados. O barramento 416, portanto, pode incluir um barramento de sistema, um barramento de interconexão de componente periférico (PCI) ou barramento PCI-Express, um barramento HyperTransport ou de arquitetura padrão da indústria (ISA), um barramento de interface de sistema de computador pequeno (SCSI), um barramento serial universal (USB), barramento IIC (I2C) ou um barramento padrão 1394 do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) (também conhecido como “Firewire”).
[00107] O sistema de processamento 400 pode compartilhar uma arquitetura de processador de computador semelhante à de um computador desktop, computador tablet, assistente digital pessoal (PDA), telefone móvel, console de jogo, reprodutor de música, dispositivo eletrônico vestível (por exemplo, um relógio ou rastreador fitness), dispositivo conectado à rede ("inteligente") (por exemplo, uma televisão ou dispositivo de assistente doméstico), sistemas de realidade virtual / aumentada (por exemplo, uma exibição montada na cabeça) ou outro dispositivo eletrônico capaz de executar um conjunto de instruções (sequencial ou de outra forma) que especificam as ações a serem tomadas pelo sistema de processamento 400.
[00108] Embora a memória principal 406, a memória não volátil 410 e o meio de armazenamento 426 (também chamado de "meio legível por máquina") sejam mostrados como um único meio, os termos "meio legível por máquina" e "meio de armazenamento" devem ser considerados para incluir um único meio ou vários meios (por exemplo, um banco de dados centralizado / distribuído e / ou caches e servidores associados) que armazenam um ou mais conjuntos de instruções
428. Os termos "meio legível por máquina" e "meio de armazenamento” também devem ser considerados como incluindo qualquer meio que seja capaz de armazenar, codificar ou transportar um conjunto de instruções para execução pelo sistema de processamento 400.
[00109] Em geral, as rotinas executadas para implementar as modalidades da divulgação podem ser implementadas como parte de um sistema operacional ou uma aplicação específica, componente, programa, objeto, módulo ou sequência de instruções (coletivamente referidos como
"programas de computador”). Os programas de computador normalmente compreendem uma ou mais instruções (por exemplo, instruções 404, 408, 428) definidas em vários momentos em vários dispositivos de memória e armazenamento em um dispositivo de computação. Quando lida e executada por um ou mais processadores 402, a (s) instrução (ões) faz com que o sistema de processamento 400 realize operações para executar elementos envolvendo os vários aspectos da divulgação.
[00110] Além disso, embora as modalidades tenham sido descritas no contexto de dispositivos de computação em pleno funcionamento, aqueles versados na técnica apreciarão que as várias modalidades são capazes de ser distribuídas como um produto de programa em uma variedade de formas. A divulgação se aplica independentemente do tipo particular de mídia legível por máquina ou computador usada para realmente efetuar a distribuição.
[00111] Outros exemplos de mídia de armazenamento legível por máquina, mídia legível por máquina ou mídia legível por computador incluem mídia tipo gravável, como dispositivos de memória volátil e não volátil 410, disquetes e outros discos removíveis, unidades de disco rígido, discos óticos (por exemplo, memória somente de leitura de disco compacto (CD-ROMS), discos versáteis digitais (DVDs)), e mídia tipo transmissão, como enlaces de comunicação digital e analógica.
[00112] O adaptador de rede 412 permite que o sistema de processamento 400 medie dados em uma rede 414 com uma entidade que é externa ao sistema de processamento 400 por meio de qualquer protocolo de comunicação suportado pelo sistema de processamento 400 e a entidade externa. O adaptador de rede 412 pode incluir uma placa de adaptador de rede, uma placa de interface de rede sem fio, um roteador, um ponto de acesso, um roteador sem fio, um comutador, um comutador multicamadas, um conversor de protocolo, um gateway, uma ponte, um roteador de ponte, um hub, um receptor de mídia digital e / ou um repetidor.
[00113] O adaptador de rede 412 pode incluir um firewall que governa e / ou gerencia a permissão de acesso / proxy de dados em uma rede de computadores e rastreia vários níveis de confiança entre diferentes máquinas e / ou aplicações. O firewall pode ser qualquer número de módulos com qualquer combinação de componentes de hardware e / ou software capazes de impor um conjunto predeterminado de direitos de acesso entre um determinado conjunto de máquinas e aplicações, máquinas e máquinas e / ou aplicações e aplicações (por exemplo, para regular o fluxo de tráfego e compartilhamento de recursos entre essas entidades). O firewall pode, adicionalmente, gerenciar e / ou ter acesso a uma lista de controle de acesso que detalha as permissões, incluindo os direitos de acesso e operação de um objeto por um indivíduo, uma máquina e / ou uma aplicação, e as circunstâncias sob as quais os direitos de permissão prevalecem.
[00114] A Figura 5 é uma vista seccional frontal esquemática de um aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 com hastes e engrenagens opcionais para cremalheira de rotação giratória 112 e / ou hastes de rotação planetária 113. Em algumas modalidades, o aparelho de revestimento de polimerização 100 pode incluir motor rotativo 118, haste de motor 120, engrenagem de haste de motor 121, engrenagem primária de tubo de coleta de gás residual 122, engrenagem secundária de tubo de coleta de gás residual 123, haste de cremalheira de rotação 125, engrenagem primária de haste de cremalheira de rotação 126, engrenagem secundária de eixo de cremalheira de rotação 127 e engrenagem de haste de rotação planetária 128.
[00115] Em algumas modalidades, o motor rotativo 118 é acoplado à haste de motor 120, que pode se projetar a partir do alojamento do motor rotativo 118. Além disso, a haste de motor 120 pode ser acoplada à engrenagem de haste de motor 121. Além disso, o tubo coletor de gás residual 111 pode ser acoplado à engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122 e à engrenagem secundária de tubo coletor de gás residual 123. Da mesma forma, a haste de cremalheira de rotação 125 pode ser acoplada à engrenagem primária de haste de cremalheira de rotação 126 e à engrenagem secundária de haste de cremalheira de rotação 127.
[00116] Em certas modalidades, a operação do motor rotativo 118 gira o tubo coletor de gás residual 111. Especificamente, a engrenagem de haste de motor 121 pode ser engatada na engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122. Quando o motor rotativo 118 gira a haste de motor 120, engrenagem de motor 121 aciona a engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122. Como mencionado acima, o tubo coletor de gás residual 111 é acoplado e, portanto, gira com, a engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122. Com efeito, o movimento de rotação gerado pelo motor rotativo 118 é transferido a partir da haste de motor 120 para o tubo de coleta de gás residual 111 via engrenagem de motor 121 e a engrenagem primária de tubo de coleta de gás residual 122.
[00117] Em algumas modalidades, o movimento de rotação do tubo coletor de gás residual 111 é transferido para o eixo de cremalheira de rotação 125. Como mencionado acima, a engrenagem secundária de tubo coletor de gás residual 123 é acoplada e, portanto, gira com o tubo coletor de gás residual 111. Além disso, a engrenagem secundária de tubo de coleta de gás residual 123 é engatada na engrenagem primária de haste de cremalheira de rotação 126. Portanto, quando o tubo coletor de gás residual 111 gira, a engrenagem secundária de tubo coletor de gás residual 123 também aciona a rotação da engrenagem primária de haste de cremalheira de rotação 126. Uma vez que a engrenagem primária de haste de cremalheira 126 é acoplada à cremalheira de rotação 125, a rotação da engrenagem primária de haste de cremalheira de rotação 126 aciona a rotação da cremalheira de rotação 125. Em alguns exemplos, a haste de cremalheira de rotação 125 pode ser encerrada dentro da cremalheira de rotação 112, implementada como uma luva envolvendo cremalheira de rotação 112, ou de outra forma implementada de qualquer maneira que transfira o movimento de rotação a partir do tubo coletor de gás residual 111 para as hastes de rotação planetária 113.
[00118] Em várias modalidades, o movimento de rotação da haste de cremalheira de rotação 125 é transferido para as hastes de rotação planetária 113. Como mencionado acima, a engrenagem secundária de eixo de cremalheira de rotação 127 é acoplada e, portanto, gira com a cremalheira de rotação
125. Além disso, a engrenagem secundária de cremalheira de rotação 127 é engatada com a engrenagem de haste de rotação planetária 128. Portanto, quando a cremalheira de rotação
125 gira, a engrenagem secundária de cremalheira de rotação 127 também aciona a rotação da engrenagem de haste de rotação planetária 128. Uma vez que a engrenagem de haste de rotação planetária 128 é acoplada às hastes de rotação planetária 113, a rotação da engrenagem de haste de rotação planetária 128 aciona a rotação das hastes de rotação planetária 113.
[00119] Um efeito das hastes e engrenagens opcionais é que o movimento de rotação gerado pelo motor rotativo 118 é transferido para o tubo coletor de gás residual 111 e / ou hastes de rotação planetária 113 em várias taxas de rotação controladas. Por exemplo, uma série de engrenagens de vários diâmetros pode ser usada para implementar uma relação de engrenagem para atingir um torque ou taxa de rotação desejado. Além disso, as várias engrenagens podem ser engatadas para transferir o movimento rotacional entre as engrenagens ou desengatadas para parar a transferência do movimento rotacional entre as engrenagens. Além disso, a série de engrenagens de vários diâmetros pode estar contida em uma caixa de engrenagens. Em outro exemplo, a série de engrenagens pode ser dividida em grupos (por exemplo, engrenagem de haste de motor 121 e engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122 em um grupo), e cada grupo de engrenagens pode estar contido dentro de um alojamento de caixa de engrenagens. Além disso, a uma ou mais caixas de engrenagens podem ser acopladas comunicativamente ao controlador 117 para receber sinais de controle. Por exemplo, os sinais de controle podem indicar o tamanho das engrenagens a serem selecionadas, bem como as engrenagens a serem engatadas ou desengatadas.
[00120] Por exemplo, o tubo de coleta de gás residual
111 e / ou as hastes de rotação planetária 113 podem ser girados a uma taxa controlada por selecionar relações de tamanho específicas das várias engrenagens. Especificamente, a relação de tamanho da engrenagem de haste de motor 121 e da engrenagem primária de tubo coletor de gás residual 122 pode ser selecionada para garantir que a cremalheira de rotação de gás residual 112 e, por sua vez, as plataformas de rotação 114 girem ao longo de um eixo central da câmara a vácuo 101 a uma taxa controlada. Da mesma forma, uma relação de tamanho da engrenagem secundária de tubo de coleta de gás residual 123 e a haste de cremalheira de rotação 125 pode ser selecionada para garantir que a haste de cremalheira de rotação 125 gire em outra taxa controlada. Finalmente, uma relação de tamanho da engrenagem secundária de eixo de cremalheira de rotação 127 e da engrenagem de haste de rotação planetária 128 pode ser selecionada para garantir que as hastes de rotação planetária 113 girem a uma taxa controlada específica. Portanto, as relações de tamanho da engrenagem secundária de tubo de coleta de gás residual 123, haste de cremalheira de rotação 125, engrenagem secundária de eixo de cremalheira de rotação 127 e engrenagem de haste de rotação planetária 128 podem ser selecionadas para garantir que as hastes de rotação planetária 113 e, por sua vez, as plataformas de rotação 114, girem ao longo de um eixo planetário da câmara a vácuo 101 a uma taxa controlada.
[00121] As taxas controladas podem garantir que um revestimento de polimerização de plasma seja aplicado uniformemente a um ou mais dispositivos 115. As taxas controladas podem ser uma taxa que é rápida o suficiente para que cada um do um ou mais dispositivos 115 possa atravessar as várias regiões da câmara a vácuo 101 que têm densidades variáveis de vapores de monômero, gases transportadores, plasma, espécies reativas, etc. Ao assegurar que cada um do um ou mais dispositivos 115 atravesse as várias regiões, cada um do um ou mais substratos experimenta as mesmas variações atmosféricas e recebe o mesmo revestimento de polimerização de plasma uniforme em cada substrato. Além disso, a taxa controlada pode garantir que a orientação de cada um do um ou mais dispositivos 115 seja deslocada para garantir que o revestimento de polimerização de plasma uniforme seja uniforme em toda a superfície de cada substrato individual.
[00122] A Figura 6 é um fluxograma ilustrando um processo de exemplo de descarga de espécies reativas 600. Em algumas modalidades, o processo 600 pode ser realizado pelos vários componentes do aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100. Além disso, o processo 600 pode ser usado para aplicar um revestimento de polimerização de plasma para o dispositivo 115.
[00123] Na etapa 601, o processo 600 prepara a câmara a vácuo 101 para realizar um processo de descarga de espécies reativas exemplar 600 para o dispositivo 115. A operação de inicialização é realizada para garantir que as condições adequadas sejam atendidas antes que o revestimento de polimerização de plasma seja aplicado. Em certas modalidades, a etapa 601 pode ser realizada de uma maneira que seja consistente com as etapas 301-305 da Figura 3.
[00124] Como parte da operação de iniciação, o dispositivo 115 pode ser adequadamente posicionado na câmara a vácuo 101 para receber o revestimento de polimerização de plasma. Por exemplo, o dispositivo 115 pode ser colocado em plataformas de rotação planetária 114 como representado nas Figuras 1 e 2. A colocação do dispositivo 115 em plataformas de rotação planetária 114 facilita o movimento do dispositivo 115 através da câmara a vácuo 101 durante o processo de revestimento de polimerização de plasma para reduzir os efeitos negativos das variações de densidade de plasma e permite um revestimento de plasma mais uniforme no dispositivo 115.
[00125] Em algumas modalidades, as condições atmosféricas da câmara a vácuo 101 são devidamente definidas para garantir que a atmosfera seja adequada para o processo de polimerização de plasma. Por exemplo, a câmara a vácuo 101 pode ser fechada de modo que a bomba a vácuo 116 possa evacuar a atmosfera na câmara a vácuo 101 até que a atmosfera alcance entre 10 a 300 mTorr. Além da pressão, a temperatura da câmara a vácuo 101 pode ser regulada para facilitar o processo de polimerização de plasma. Em alguns exemplos, a temperatura da câmara a vácuo 101 pode ser controlada para cair entre 30 a 60 ° C.
[00126] O dispositivo pode ser movido de uma maneira consistente durante qualquer período no processo 600. Por exemplo, o aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 pode começar a rotação da cremalheira de rotação 112 para girar o dispositivo 115 ao longo do eixo central da câmara a vácuo 101 em uma taxa de rotação controlada. Por exemplo, a cremalheira de rotação 112 pode girar o dispositivo 115 ao longo do eixo central a uma velocidade de 1,5 a 2,5 rotações por minuto. Além disso, o aparelho de revestimento de polimerização de plasma 100 pode começar a rotação de hastes de rotação planetária 113 e plataformas de rotação planetária 114 para girar o dispositivo 115 na câmara a vácuo 101 ao longo de um eixo secundário em uma rotação controlada. Em algumas modalidades, a cremalheira de rotação secundária gira em um eixo secundário que é distal a partir do eixo central da câmara a vácuo 101.
[00127] O controlador 117 pode transmitir sinais de controle para o motor rotativo 116 e outros componentes no revestimento de polimerização de plasma para o dispositivo 115 para controlar a temporização e a taxa de rotação das cremalheiras de rotação 112 e / ou hastes de rotação planetária 113. Além disso, a operação das cremalheiras de rotação 112 e / ou hastes de rotação planetária 113 coincidem com a aplicação de potência elétrica à barreira de grade de metal 105 para mover simultaneamente o conector elétrico em toda a câmara a vácuo 101 enquanto deposita espécies reativas na superfície do dispositivo 115.
[00128] Em algumas modalidades, a rotação das cremalheiras de rotação 112 e / ou hastes de rotação planetária 113 resulta no movimento do dispositivo 115 dentro da câmara a vácuo 101. O movimento pode incluir um movimento reciprocante linear ou um movimento curvilíneo em relação a um eixo central da câmara de reação. Além disso, o movimento curvilíneo pode incluir um ou mais de um movimento circular ao longo do eixo central, um movimento elíptico ao longo do eixo central, um movimento esférico e um movimento curvilíneo com outras rotas irregulares. Além disso, em algumas modalidades, a operação das cremalheiras de rotação 112 e / ou hastes de rotação planetária 113 varia a orientação do dispositivo 115 em relação ao eixo central da câmara a vácuo
101 durante a deposição das espécies reativas no dispositivo
115. Além disso, a taxa de rotação de cremalheiras de rotação 112 e hastes de rotação planetária 113 pode ser configurada de forma independente.
[00129] Em certas modalidades, o plasma de tratamento pode ser introduzido na câmara a vácuo 101 para remover impurezas a partir da superfície do dispositivo 115 e prevenir defeitos no revestimento de polimerização de plasma. Além disso, o plasma de tratamento pode ativar a superfície do dispositivo 115 para permitir a ligação entre a superfície do dispositivo 115 e as espécies reativas usadas para formar o revestimento de polimerização de plasma. O plasma de tratamento pode ser gerado aplicando uma carga elétrica a partir da fonte de potência de radiofrequência 103 ao eletrodo poroso 102. Em algumas modalidades, o controlador 117 pode transmitir sinais de controle que controlam a temporização, a energia e outros parâmetros operacionais para a fonte de potência de radiofrequência
103. Por exemplo, o plasma de tratamento pode ser aplicado antes de descarregar a espécie reativa para a câmara a vácuo 101 e / ou após a espécie reativa ser depositada na superfície de substrato. Em alguns exemplos, a potência da carga elétrica aplicada pela fonte de potência de radiofrequência 103 pode ser uma descarga contínua, descarga elétrica de pulso ou uma descarga elétrica alternada periódica. Além disso, a potência da carga elétrica e a duração da carga elétrica podem ser alteradas de acordo com o revestimento de polimerização de plasma desejado. Em alguns exemplos, a potência elétrica aplicada pela fonte de potência de radiofrequência 103 pode estar entre 120-400 Watts e a duração da carga elétrica pode ser entre 60 a 450 segundos.
[00130] Na etapa 602, o plasma é gerado a partir do gás transportador introduzido a partir do tubo de gás transportador 109 na cavidade de descarga 104. O plasma é gerado aplicando uma descarga elétrica a partir da fonte de potência de descarga 108 para a fonte de descarga 107. Em algumas modalidades, a etapa 602 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa 305 da Figura 3. Após o gás transportador ser introduzido na cavidade de descarga 104, uma carga elétrica é aplicada pela fonte de potência de descarga 108 à fonte de descarga 107. A carga elétrica ioniza o gás transportador e faz com que o transportador se torne plasma. O controlador 117 pode transmitir sinais de controle que controlam o tempo e a quantidade de gás transportador que é introduzido na cavidade de descarga 104, bem como o tempo e a potência aplicada pela fonte de potência de descarga 108 para a fonte de descarga 107. Em algumas modalidades, o gás transportador pode incluir um ou mais de: hélio, neon, criptônio e argônio. No entanto, um versado na técnica pode reconhecer que outros elementos podem ser usados como o gás transportador baseado, por exemplo, na capacidade de transferir energia para vapores de monômero.
[00131] Em certas modalidades, a descarga elétrica pode ser gerada usando um ou mais de: uma descarga de radiofrequência, descarga de micro-ondas, descarga de frequência intermediária, forma de onda de pulso senoidal ou bipolar, descarga de alta frequência e descarga de faísca elétrica. Além disso, a descarga de alta frequência e a descarga de frequência intermediária podem ter uma forma de onda de pulso senoidal ou bipolar. Em alguns exemplos, a descarga de radiofrequência produz plasma através de uma descarga de campo eletromagnético de alta frequência. Em outros exemplos, a descarga de alta frequência e a descarga de frequência intermediária têm uma forma de onda de pulso senoidal ou bipolar.
[00132] Em ainda outro exemplo, a descarga de micro- ondas usa energia de micro-ondas para excitar o plasma. O método de micro-ondas tem a vantagem de ter alta eficiência de utilização de energia. Além disso, a descarga de micro- ondas não usa um eletrodo e o plasma resultante é puro. Portanto, a descarga de micro-ondas fornece alta qualidade, alta velocidade e grande área de aplicação do revestimento de polimerização de plasma.
[00133] Em algumas modalidades, uma descarga elétrica de pulso ou uma descarga elétrica alternada periódica pode ser aplicada pela fonte de potência de descarga 108 para gerar plasma para liberação na câmara a vácuo 101 durante períodos específicos do processo 600. Em um exemplo, uma descarga elétrica de pulso usa uma potência entre 50 a 200 Watts por uma duração de 600 a 3.600 segundos. Além disso, a frequência da descarga elétrica de pulso pode estar entre 1 a 1.000 HZ e o ciclo de trabalho do pulso pode estar entre 1:1 a 1:500. Em ainda outro exemplo, a descarga elétrica alternada periódica usa uma energia de 50-200 Watts por uma duração de 600 a 3.600 segundos. Além disso, a frequência alternada da descarga pode ser entre 1 a 1.000 HZ. Em algumas modalidades, a descarga elétrica alternada periódica pode ser uma forma de onda de dente de serra, uma forma de onda sinusoidal, uma forma de onda quadrada, uma forma de onda retificadora de onda completa ou uma forma de onda retificadora de meia onda.
[00134] Na etapa 603, um vapor de monômero pode ser introduzido na câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a etapa 603 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa 307 da Figura 3. O vapor de monômero é usado para gerar espécies reativas que são depositadas no dispositivo 115 para formar os revestimentos de polimerização de plasma. Espécies reativas podem ser liberadas a partir dos vapores de monômero quando potência é transferida a partir do plasma para o vapor de monômero. Em algumas modalidades, o vapor de monômero pode ser parcialmente descarregado na cavidade de descarga 104 para ser liberado na câmara a vácuo 101. Em outras modalidades, o vapor de monômero pode ser liberado via tubo de vapor de monômero 110 diretamente para a câmara a vácuo 101 para evitar que o vapor de monômero seja descarregado na cavidade de descarga 104. Em ainda outras modalidades, o controlador 117 pode transmitir sinais de controle para o tubo de resíduo de vapor de monômero 110 para selecionar o tipo de vapor de monômero a ser liberado, a taxa em que o vapor de monômero é liberado e o tempo em que o vapor de monômero é liberado. Em algumas modalidades, o vapor de monômero é introduzido na câmara a vácuo 101 a uma taxa tal que a atmosfera atinge entre 10 a 300 mTorr.
[00135] Vários vapores de monômero podem ser selecionados para atingir um revestimento de polimerização de plasma compacto e uniforme com boas propriedades de isolamento elétrico e uma baixa tensão de ruptura. Em algumas modalidades, os vapores de monômero podem incluir um ou mais de: um primeiro vapor compreendendo pelo menos um monômero orgânico com um momento de dipolo baixo, um segundo vapor compreendendo pelo menos um hidrocarboneto insaturado polifuncional e monômero derivado de hidrocarboneto, um terceiro vapor compreendendo pelo menos um monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional e um quarto vapor compreendendo pelo menos um monômero de organossilício em uma estrutura de Si-Cl, Si-O-C ou de anel.
[00136] O vapor de monômero pode incluir um primeiro vapor compreendendo pelo menos um monômero orgânico com um momento de dipolo baixo. O polímero de baixo dipolo com um baixo momento de dipolo pode reduzir a interferência aos sinais elétricos através do revestimento de polimerização de plasma. Em certas modalidades, o primeiro vapor pode incluir um ou mais dos seguintes: p-xileno, benzeno, tolueno, tetrafluoreto de carbono, α-metilestireno, poli-p- diclorotolueno, dimetilsiloxano, alilbenzeno, decafluorobifenil, decafluorobenzofenona, perfluoro (alilbenzofenona) hexafluoropropileno, 1H, 1H- perfluorooctilamina, iodeto de perfluorododecil, perfluorotributilamina, 1,8-diiodoperfluorooctano, iodeto de perfluorohexila, iodeto de perfluorobutila, iodeto de perfluorodecila, iodeto de perfluorotributilamina, 1,8- diiodoperfluorooctano, iodeto de perfluorohexila, iodeto de perfluorobutila, iodeto de perfluorodecila, iodeto de perfluorooctila, 2-d-2-d-epo-propano-2-perfluoro-2-d-epo- propano-1, 1,4 -metil-2-penteno, 2- (perfluorobutil) etil metil acrilato, 2- (perfluorooctil) etil metil acrilato, 2- (perfluorooctil) iodoetano, perfluorodecil iodeto de etila, 1,1,2,2-tetrahidro perfluorohexil iodeto, perfluorobutil etileno, 1H, 1H, 2H-perfluoro-1-deceno, 2,4,6-tris
(perfluoroheptil) -1,3,5-triazina, perfluorohexiletileno, 3- (perfluorooctil) - 1,2-epoxipropano, perfluorocicloéter, perfluorododecil etileno, iodeto de perfluorododecil etila, dibromo-p-xileno, 1,1,4,4-tetrafenil-1,3-butadieno e polidimetilsiloxano (com peso molecular de 500-50.000).
[00137] O vapor de monômero também pode incluir um segundo vapor compreendendo pelo menos um hidrocarboneto insaturado polifuncional e monômero derivado de hidrocarboneto. O hidrocarboneto insaturado polifuncional e o monômero de derivado de hidrocarboneto têm pelo menos dois grupos reativos para permitir a formação de um revestimento polimérico reticulado. Em algumas modalidades, o segundo vapor pode incluir um ou mais de: 1,3-butadieno, isopreno, 1,4-pentadieno, trimetilolpropano etoxilato triacrilato, tri (propilenoglicol) diacrilato, poli (etilenoglicol) diacrilato, 1,6-diacrilato de hexanodiol, diacrilato de etilenoglicol, éter divinílico de dietilenoglicol e diacrilato de neopentilglicol.
[00138] O vapor de monômero pode incluir ainda um terceiro vapor compreendendo pelo menos um monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional. O monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional é vantajoso porque permite a formação de um revestimento polimérico à prova d'água. O terceiro vapor pode incluir um ou mais dos seguintes: a resina de fluorocarbono monofuncional insaturada compreende:3- (perfluoro-5-metil hexil) -2- hidroxi propil metil acrilato, 2- (perfluorodecil) etil metil acrilato, 2- (perfluorohexil) etil metil acrilato, 2- (perfluorododecil) etil acrilato, 2-perfluorooctil etil acrilato, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctil acrilato, 2-
(perfluorobutil) etil acrilato, (2H-perfluoropropil) -2- acrilato, (perfluorociclohexil) metil acrilato, 3,3,3- trifluoro-1-propino, 1-acetenil-3,5-difluorobenzeno e 4- acetenil benzotrifluoreto.
[00139] Finalmente, o vapor de monômero pode incluir um quarto vapor compreendendo pelo menos um monômero de organossilício em uma estrutura de Si-Cl, Si-O-C ou de anel que permite a formação de revestimentos resistentes ao desgaste. Em algumas modalidades, o quarto vapor pode incluir um ou mais dos seguintes: tetrametoxissilano, trimetoxi hidrogênio siloxano, trietoxioctilsilano, feniltrietoxissilano, vinil tris (2-metoxietoxi) silano, trietilvinilsilano, hexaetilciclo-trisiloxi-tri-silano, 3- (metacriloxietiloxi-triisiloxano) silano, difenil dietoxissilano, dodeciltrimetoxissilano, trietoxioctilsilano, dimetoxissilano e 3- cloropropiltrimetoxissilano.
[00140] Os vapores que são usados na etapa 603 dependem do revestimento que está sendo formado. Por exemplo, monômeros de estrutura reticulada geram espécies reativas que melhoram a força e a resistência à água do revestimento de polimerização de plasma. Em algumas modalidades, as etapas 603-605 são realizadas para aplicar uma camada de transição à superfície do dispositivo 115. A camada de transição é uma camada intermediária que se forma entre a superfície do dispositivo 115 e a camada de superfície do revestimento de polimerização de plasma. Em algumas modalidades, a camada de transição pode incluir o segundo vapor compreendendo pelo menos um hidrocarboneto insaturado polifuncional e monômero derivado de hidrocarboneto e / ou o quarto vapor compreendendo pelo menos um monômero de organossilício em um Si-Cl, Si-O-C. Conforme descrito acima, os dois vapores permitem a formação de um revestimento polimérico reticulado e uma estrutura que fornece resistência à água.
[00141] Os parâmetros de processo usados no processo 600 podem ser variados com base em várias características dos vapores de monômero e gases transportadores. Por exemplo, os tipos de vapores ou relação de diferentes vapores introduzidos na etapa 603 podem ser selecionados com base na energia de ligação molecular, comprimento de ligação e diferenças nas temperaturas de vaporização de diferentes vapores de monômero. Além disso, quanto mais alta a temperatura de vaporização, a temperatura aplicada ao vapor de monômero precisa ser mais alta. Em ainda outras modalidades, a taxa na qual os vapores de monômero são descarregados pode ser variada para afetar a taxa em que as espécies reativas são geradas e a densidade resultante de espécies reativas na câmara a vácuo 101. Em alguns exemplos, os vapores de monômero podem ser descarregados na câmara a vácuo a uma taxa de entre 10 a 10-1000 µL / min.
[00142] Além disso, a energia aplicada ao primeiro, segundo vapor de monômero e / ou um gás transportador pode ser selecionada de acordo com as diferenças na energia de ligação molecular, comprimento de ligação e diferenças nas temperaturas de vaporização de diferentes monômeros para gerar uma camada de transição compacta e camada de superfície que oferece resistência à água e baixa tensão de ruptura. Conforme descrito acima, a energia do plasma é transferida para o vapor de monômero para liberar espécies reativas que são depositadas no dispositivo 115. A energia necessária depende do vapor de monômero que é usado. Por exemplo, é necessária energia suficiente para quebrar as ligações moleculares do vapor de monômero e liberar as espécies reativas. Se um reagente tem uma energia de ligação maior, a potência aplicada ao monômero precisa ser maior. Da mesma forma, quanto menor for o comprimento de ligação do monômero, maior será a energia necessária.
[00143] Na etapa 604, as espécies reativas são geradas para aplicação na superfície do dispositivo 115. As espécies reativas são geradas quando o plasma gerado na etapa 602 é liberado na câmara a vácuo 101 a partir da cavidade de descarga 104 e a energia a partir do plasma é transferida para os vapores de monômero liberados na etapa 603. Em algumas modalidades, a etapa 604 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa 307 da Figura 3.
[00144] Em algumas modalidades, a liberação de plasma a partir da cavidade de descarga 104 para a câmara a vácuo 101 pode ser regulada pela grade de metal 105. Especificamente, o controlador 117 pode fornecer sinais de controle para pulsar a fonte de potência 106 para regular a potência aplicada à grade de metal 105. Quando potência é aplicada à grade de metal 105, o plasma pode passar através da grade de metal 105, e quando potência não é aplicada à grade de metal 105, o plasma é impedido de passar através da grade de metal 105. Em algumas modalidades, o plasma pode fazer ligações químicas do monômero se quebrarem e formar partículas reativas, como radicais livres.
[00145] Em algumas modalidades, a liberação de plasma pode ser controlada usando uma descarga elétrica constante ou uma descarga elétrica periódica à porta metálica 105. Por exemplo, a aplicação de uma descarga elétrica constante à porta metálica 105 permite que o plasma flua constantemente para a câmara a vácuo 101. Em outro exemplo, a aplicação de uma descarga elétrica periódica à porta metálica 105 permite que o plasma flua periodicamente para a câmara a vácuo 101. A descarga elétrica periódica pode ser uma descarga elétrica contínua ou uma descarga elétrica descontínua, como uma descarga elétrica de pulso. Uma forma de onda é contínua se formar uma curva contínua ao longo de um domínio (por exemplo, o domínio do tempo). Em contraste, uma forma de onda é descontínua se houver uma quebra ao longo da curva ao longo desse domínio.
[00146] Em algumas modalidades, a liberação de plasma pode ser realizada usando múltiplos estágios. Por exemplo, a liberação de plasma pode ser realizada usando um estágio que aplica uma descarga elétrica constante à porta metálica
105. A descarga elétrica constante permite que o plasma seja constantemente liberado a partir da cavidade de descarga 104 para a câmara a vácuo 101. Outro estágio pode ser realizado aplicando uma descarga elétrica periódica para a porta metálica 105. A descarga elétrica periódica pode ser uma descarga elétrica contínua ou descontínua. Por exemplo, uma descarga elétrica contínua pode assumir a forma de uma forma de onda sinusoidal. Em outro exemplo, uma descarga elétrica descontínua pode assumir a forma de uma forma de onda dente de serra, uma forma de onda quadrada, uma forma de onda retificadora de onda completa, uma forma de onda retificadora de meia onda ou uma descarga de pulso. Um versado na técnica reconhecerá que um ou mais estágios podem ser realizados usando qualquer combinação de formas de onda constantes e periódicas.
[00147] As formas de onda periódicas podem ser geradas usando uma variedade de técnicas para afetar a descarga elétrica periódica que é aplicada à porta metálica 105. Em uma modalidade, a amplitude e a frequência da forma de onda podem ser ajustadas. Por exemplo, ao aumentar a amplitude da forma de onda, uma quantidade maior de descarga elétrica é periodicamente aplicada à porta metálica 105 para permitir um maior fluxo de plasma da cavidade de descarga 104 para a câmara a vácuo 101. Em outro exemplo, aumentar a frequência da forma de onda faz com que a descarga elétrica que é aplicada à porta metálica 105 alterne mais rapidamente. Isso pode resultar no fluxo de plasma através da porta metálica 105 para a câmara a vácuo 101 mudar mais rapidamente (por exemplo, alternar entre um alto fluxo de plasma e um baixo fluxo de plasma, ou alternar entre um período de plasma ligado e um período de plasma desligado).
[00148] Em ainda outra técnica, as formas de onda compostas podem ser formadas pela combinação de uma série de outras formas de onda. Em uma modalidade, uma forma de onda quadrada pode ser combinada com uma forma de onda sinusoidal. A forma de onda quadrada pode ser uma forma de onda periódica que alterna entre um valor mínimo e um valor máximo. Por exemplo, o valor mínimo pode ser zero para fornecer um estado "desligado" quando nenhuma descarga elétrica é aplicada à porta metálica 105. A onda sinusoidal pode ser uma onda senoidal que tem uma frequência mais alta do que a onda quadrada. Se o valor mínimo da onda quadrada for um valor negativo com uma amplitude maior do que a amplitude da onda senoidal, então a combinação das duas ondas ainda resultaria em um estado periódico "desligado" porque o valor da onda composta permanece menor que zero durante o valor mínimo da onda quadrada. Quando a onda quadrada alterna para seu valor máximo, a forma de onda composta terá uma forma de onda sinusoidal. Na verdade, a forma de onda composta alterna entre um estado “ligado” ou “desligado” com base em se a forma de onda quadrada está em seu valor máximo ou mínimo, respectivamente. Durante o estado “ligado”, a forma de onda fornece um valor de saída que alterna com base na forma de onda senoidal.
[00149] Em outra modalidade, uma forma de onda de polarização CC pode ser combinada com uma forma de onda periódica. A forma de onda de polarização CC pode ser usada para configurar a amplitude média da forma de onda composta resultante. Por exemplo, uma forma de onda de polarização CC positiva aumentará o valor de uma forma de onda quadrada. Se a forma de onda de polarização CC for alta o suficiente para trazer o valor mínimo da onda quadrada acima de zero, então a onda quadrada nunca terá um valor menor que zero. Na prática, isso significa que uma descarga elétrica é sempre aplicada à porta metálica 105, onde a descarga elétrica alterna entre uma descarga elétrica mais alta e uma descarga elétrica mais baixa.
[00150] Ainda outra técnica para gerar uma forma de onda inclui o recorte de uma onda existente. O recorte é realizado para limitar uma forma de onda, uma vez que excede um valor específico. Por exemplo, um limiar de alternância mínimo pode designar o valor mínimo de uma forma de onda. Quando a forma de onda fica abaixo desse limiar de alternância mínimo, a forma de onda é cortada no valor desse limiar. Por exemplo, o limiar de alternância mínimo pode ser zero, de modo que quando a forma de onda cair abaixo de zero, a forma de onda simplesmente permanecerá em zero. Uma forma de onda cortada pelo limiar de alternância mínimo de zero não aplicará nenhuma descarga elétrica à porta metálica 105 e resultará em um período de desligamento do plasma. Da mesma forma, um limiar de alternância máximo pode designar o valor máximo de uma forma de onda. Quando a forma de onda excede o limiar de alternância máximo, a forma de onda é cortada no valor desse limiar. Um versado na técnica reconhecerá que várias técnicas podem ser combinadas para gerar uma forma de onda. Por exemplo, a forma de onda composta descrita acima pode ser ajustada por um limiar de alternância para limitar a amplitude da forma de onda.
[00151] Um processo de polimerização de plasma híbrido pode ser realizado utilizando a grade de metal 105 para controlar com precisão o pulso de plasma que flui para a câmara a vácuo 101. Por exemplo, uma descarga elétrica periódica conforme descrito acima pode ser usada para realizar o processo de polimerização de plasma híbrido. Durante a descarga elétrica periódica, a descarga elétrica é aplicada periodicamente à porta metálica 105. Um período de ativação do plasma ocorre quando a descarga elétrica é aplicada à porta metálica 105. Em contraste, um período de desativação do plasma ocorre quando nenhuma descarga elétrica é aplicada à porta metálica 105
[00152] Em algumas modalidades, este processo híbrido começa com um período de plasma ligado (ou seja, quando uma carga elétrica é aplicada à porta metálica 105). Conforme o plasma flui para a câmara a vácuo 101 e é depositado na superfície do dispositivo 115 durante o período de plasma ligado, uma porção da formação do polímero de plasma ocorre por um processo de fragmentação-polirrecombinação por meio da ativação química de plasma dos monômeros quimicamente polimerizáveis, como os monômeros de vinila ou acrílicos. Posteriormente, durante um período de plasma desligado (ou seja, quando uma carga elétrica não é aplicada à porta metálica 105), o plasma não flui para a câmara a vácuo 101. Durante este período, a propagação de cadeia radical ocorre na superfície do dispositivo 115. Em alguns exemplos, uma porção maior da formação de polímero de plasma é atribuível à propagação de cadeia radical do período de plasma desligado em comparação com o processo de fragmentação- polirrecombinação do período de plasma ligado. Em algumas modalidades, alternar entre o período de plasma ligado (isto é, processo de fragmentação-polirrecombinação) e período de plasma desligado (isto é, processo de propagação de cadeia radical) resulta em uma microestrutura alternada de camadas que dissipa energia das camadas.
[00153] Usando o controle preciso de liberação de plasma fornecido pela grade de metal 105, um revestimento de polimerização de plasma com diferentes espessuras de subcamadas de plasma ligado e plasma desligado pode ser produzido. Especificamente, a estrutura gradual pode ser produzida alterando a espessura de cada camada formada durante um período de plasma ligado ou plasma desligado. Por exemplo, a espessura de cada camada pode diminuir com cada nova camada aplicada no dispositivo 115.
[00154] Na etapa 605, as espécies reativas geradas na etapa 604 são depositadas na superfície do dispositivo 115 em polimerização de plasma. Em algumas modalidades, a etapa 605 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa 308 da Figura 3. As espécies reativas geradas da etapa 604 podem ser radialmente dispersas em direção ao eixo da câmara a vácuo 101 e sobre o dispositivo 115. Em algumas modalidades, após as espécies reativas serem introduzidas na câmara a vácuo 101, a câmara a vácuo 101 terá uma combinação de espécies ionizadas, elétrons livres, radicais livres, moléculas ou átomos excitados e gás inalterado. Em algumas modalidades, os radicais livres são polimerizados na superfície do dispositivo 115 para formar um revestimento de polímero.
[00155] As espécies reativas são depositadas na superfície do dispositivo 115 para gerar um revestimento de polimerização de plasma compacto e uniforme com boas propriedades de isolamento elétrico e uma baixa tensão de ruptura associada ao efeito de ruptura. Especificamente, o efeito de ruptura é um mecanismo que permite a condutividade elétrica através do revestimento. Uma vez que a película de polímero é muito fina e texturizada com numerosos orifícios nanométricos, uma baixa tensão pode fornecer canais eletricamente condutores quando uma baixa tensão é aplicada ao longo do revestimento.
[00156] Consistente com várias modalidades aqui divulgadas, o movimento do dispositivo 115 (por exemplo, o movimento iniciado na etapa 601) pode operar ao longo do processo 600 para garantir que o dispositivo 115 viaje através da câmara a vácuo 101 através de diferentes regiões da atmosfera para garantir um aplicação uniforme do revestimento de polimerização de plasma. Além disso, o plasma de tratamento da etapa 601 pode ativar o substrato orgânico do dispositivo 115 para formar ligações pendentes que facilitam a deposição do revestimento e aumentam a força de ligação entre a superfície do dispositivo 115 e o revestimento de polimerização de plasma. O revestimento de polimerização de plasma resultante da etapa 605 pode ser uma camada de transição. Em algumas modalidades, a camada de transição é depositada diretamente na superfície do dispositivo 115. Uma camada de superfície pode ser subsequentemente depositada na superfície da camada de transição.
[00157] Na etapa 606, vapores de monômero são introduzidos na câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a etapa 606 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa 603. O vapor de monômero é usado para gerar espécies reativas que são depositadas no dispositivo 115 para formar o revestimento de polimerização de plasma. Espécies reativas podem ser liberadas dos vapores de monômero quando potência é transferida a partir do plasma para o vapor de monômero.
[00158] Os vapores que são introduzidos na câmara a vácuo 101 na etapa 606 dependem do revestimento que está sendo formado. Por exemplo, monômeros de estrutura reticulada geram espécies reativas que melhoram a força e a resistência à água do revestimento de polimerização de plasma. Em algumas modalidades, as etapas 606-608 são realizadas para aplicar uma camada de superfície à superfície do dispositivo 115. Em algumas modalidades, a camada de superfície do revestimento de polimerização de plasma é aplicada à superfície da camada de transição aplicada nas etapas 603-605. A camada de superfície pode incluir um primeiro vapor compreendendo pelo menos um monômero orgânico com um momento de dipolo baixo e / ou um terceiro vapor compreendendo pelo menos um monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional. Conforme descrito acima, o primeiro e o terceiro vapores permitem a formação de revestimento de baixa constante dielétrica e a formação de um revestimento polimérico à prova d'água.
[00159] Na etapa 607, as espécies reativas são geradas na câmara a vácuo 101. Em algumas modalidades, a etapa 607 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa
604. As espécies reativas são geradas quando o plasma gerado na etapa 602 é liberado na câmara a vácuo 101 a partir de cavidade de descarga 104 e energia do plasma é transferida para os vapores de monômero liberados na etapa 603.
[00160] Na etapa 608, as espécies reativas geradas na etapa 604 são depositadas na superfície do dispositivo 115 em polimerização de plasma. Em algumas modalidades, a etapa 608 pode ser realizada de uma maneira consistente com a etapa
605. O revestimento de polimerização de plasma resultante da etapa 608 pode ser uma camada de superfície. Em algumas modalidades, a camada de superfície pode ser depositada na superfície da camada de transição (por exemplo, a camada de transição aplicada nas etapas 603-605).
[00161] A Figura 7 é um diagrama que ilustra um revestimento de polimerização de plasma de exemplo 700 aplicado no dispositivo 115. O revestimento de polimerização de plasma pode incluir camada de transição 701 e camada de superfície 702. O revestimento de polimerização de plasma também pode incluir camada de transição 703, camada de superfície 704, camada de transição 705 e / ou camada de superfície 706. As camadas de transição 701, 703 e 705 podem ser produzidas de uma maneira consistente com as etapas 603- 605 da Figura 6. Da mesma forma, as camadas de superfície 702, 704 e 706 podem ser produzidas em uma maneira consistente com as etapas 606-608 da Figura 6.
[00162] Em algumas modalidades, a camada de transição 701 pode ser depositada diretamente na superfície do dispositivo 115. Posteriormente, a camada de superfície 702 pode ser posteriormente depositada na superfície da camada de transição 701. Da mesma forma, a camada de transição 703 pode ser depositada na superfície de camada de superfície 702, camada de superfície 704 pode ser depositada na superfície da camada de transição 703, camada de transição 705 pode ser depositada na superfície da camada de superfície 704 e a camada de superfície 706 pode ser depositada na superfície da camada de transição 705.
[00163] Em algumas modalidades, as camadas de transição 701, 703, 705 e / ou camadas de superfície 702, 704, 706, cada uma, podem incluir um ou mais de: átomos de carbono, flúor, oxigênio, silício e hidrogênio. Em alguns exemplos, o revestimento de polimerização de plasma pode ter uma proporção de átomos de oxigênio para átomos de carbono de entre 1:3 a 1:20. Até certo ponto, os átomos de oxigênio são hidrofílicos, enquanto os átomos de carbono são hidrofóbicos. Portanto, se a proporção de átomos de oxigênio para átomos de carbono for muito alta, a resistência à água do revestimento é degradada.
[00164] Em algumas modalidades, as camadas de transição 701, 703, 705 e as camadas de superfície 702, 704,
706 podem ser formadas cada uma usando um processo de polimerização de plasma híbrido, como o processo descrito na etapa 604 da Figura 6. O processo híbrido começa com a ativação química de plasma dose monômeros quimicamente polimerizáveis, como monômeros de vinila ou acrílicos, durante o período de plasma ligado (ou seja, quando uma carga elétrica é aplicada à porta metálica 105) para realizar um processo de fragmentação-polirrecombinação. Subsequentemente, durante um período de plasma desligado (ou seja, quando uma carga elétrica não é aplicada à porta metálica 105), a propagação da cadeia radical ocorre na superfície do dispositivo 115. Em alguns exemplos, uma porção maior da formação do revestimento de polímero de plasma é atribuível à propagação da cadeia radical do período de plasma desligado em comparação com o processo de fragmentação-polirrecombinação do período de plasma ligado. Por exemplo, apenas uma pequena fração do revestimento de polimerização de plasma pode ser produzida usando o processo de fragmentação-polirrecombinação do período de plasma ligado. Em algumas modalidades, alternar entre a propagação da cadeia radical e o processo de fragmentação- polirrecombinação resulta em um arranjo alternado de camadas que dissipa a energia do revestimento de polimerização de plasma.
[00165] A descrição anterior de várias modalidades do objeto reivindicado foi fornecida para fins de ilustração e descrição. Não tem a intenção de ser exaustiva ou de limitar o objeto reivindicado às formas precisas divulgadas. Muitas modificações e variações serão evidentes para um especialista na técnica. As modalidades foram escolhidas e descritas a fim de melhor descrever os princípios da invenção e suas aplicações práticas, permitindo assim que aqueles versados na técnica relevante compreendam o objeto reivindicado, as várias modalidades e as várias modificações que são adequadas para os usos particulares contemplados.
[00166] Embora a Descrição Detalhada descreva certas modalidades e o melhor modo contemplado, a tecnologia pode ser praticada de muitas maneiras, não importa o quão detalhada a Descrição Detalhada pareça. As modalidades podem variar consideravelmente em seus detalhes de implementação, embora ainda sejam abrangidas pelo relatório descritivo. A terminologia particular usada ao descrever certos recursos ou aspectos de várias modalidades não deve ser considerada como implicando que a terminologia está sendo redefinida neste documento para ser restrita a quaisquer características, recursos ou aspectos específicos da tecnologia aos quais essa terminologia está associada. Em geral, os termos usados nas reivindicações a seguir não devem ser interpretados para limitar a tecnologia às modalidades específicas divulgadas no relatório descritivo, a menos que esses termos sejam explicitamente definidos neste documento. Por conseguinte, o escopo real da tecnologia abrange não apenas as modalidades divulgadas, mas também todas as formas equivalentes de praticar ou implementar as modalidades.
[00167] A linguagem usada no relatório descritivo foi selecionada principalmente para fins de legibilidade e instrução. Pode não ter sido selecionado para delinear ou circunscrever o objeto. Pretende-se, portanto, que o escopo da tecnologia seja limitado não por esta Descrição Detalhada, mas sim por quaisquer reivindicações relacionadas a uma aplicação baseado nisso.
Por conseguinte, a divulgação de várias modalidades se destina a ser ilustrativa, mas não limitativa, do escopo da tecnologia conforme estabelecido nas reivindicações a seguir.

Claims (53)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para proteger um conector elétrico de danos corrosivos usando um processo de polimerização para gerar um revestimento de polimerização de plasma, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: mover consistentemente, durante um período de tempo selecionado, o conector elétrico dentro de uma câmara de reação; durante o período de tempo selecionado: aplicar uma camada de transição ao conector elétrico por: descarregar um primeiro vapor de monômero na câmara de reação, gerar uma primeira espécie reativa a partir do primeiro vapor de monômero, por descarregar um primeiro plasma de polimerização na câmara de reação, e depositar a primeira espécie reativa para formar a camada de transição em uma superfície do conector elétrico, a camada de transição tendo uma primeira relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono; e aplicar uma camada de superfície ao conector elétrico por: descarregar um segundo vapor de monômero na câmara de reação, gerar uma segunda espécie reativa a partir do segundo vapor de monômero, por descarregar um segundo plasma de polimerização na câmara de reação, e depositar a segunda espécie reativa para formar a camada de superfície em uma superfície da camada de transição, a camada de superfície tendo uma segunda relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono que é menor do que a primeira relação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro e / ou segundo vapor de monômero inclui um ou mais de: um primeiro vapor compreendendo pelo menos um monômero orgânico com um baixo momento de dipolo; um segundo vapor compreendendo pelo menos um hidrocarboneto insaturado polifuncional e monômero derivado de hidrocarboneto; um terceiro vapor compreendendo pelo menos um monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional; e um quarto vapor compreendendo pelo menos um monômero de organossilício em uma estrutura de Si-Cl, Si-O-C ou de anel.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o baixo momento de dipolo do primeiro vapor reduz a interferência aos sinais elétricos através do revestimento de polimerização de plasma.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda controlar a relação dos vapores com base nas diferenças na energia de ligação molecular, comprimento de ligação e diferenças nas temperaturas de vaporização dos vapores de monômero.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro e / ou segundo monômero de vapor inclui monômeros de estrutura reticulada que melhoram a força e a resistência à água da camada de transição e / ou de superfície.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda vários parâmetros de processo do processo de acordo com as diferenças na energia de ligação molecular, comprimento de ligação e diferenças nas temperaturas de vaporização de diferentes monômeros.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda variar a potência aplicada ao primeiro, segundo vapor de monômero e / ou um gás transportador de acordo com as diferenças na energia de ligação molecular, comprimento de ligação e diferenças nas temperaturas de vaporização de diferentes monômeros para gerar um camada de transição compacta e camada de superfície que fornece resistência à água e uma baixa tensão de ruptura.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os vapores de monômero são descarregados na câmara de reação a uma taxa de 10-1000 µL / min.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro e / ou segundo plasma de polimerização é formado por aplicar uma carga elétrica a um gás transportador na câmara de reação e em que o plasma de polimerização é depositado usando descarga elétrica de pulso ou descarga elétrica alternada periódica.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que, durante a aplicação da camada de revestimento de superfície, a duração da descarga elétrica de pulso é de 600-3.600 segundos, a potência aplicada é de 1-600 Watts, a frequência da descarga elétrica de pulso é 1 -1000 Hz, e o ciclo de trabalho do pulso é de 1:1 a 1:500.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que durante a aplicação da camada de revestimento de superfície, a duração da descarga elétrica alternada periódica é de 600-3.600 segundos, a potência aplicada é de 1-600 Watts e a frequência alternada é de 1- 1000 Hz.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda aplicar uma carga elétrica a um gás transportador para gerar o primeiro e / ou segundo plasma de polimerização.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás transportador inclui um gás inerte de átomos de argônio (Ar).
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de transição e / ou camada de superfície compreende um ou mais de: átomos de carbono, flúor, oxigênio, silício e hidrogênio.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono da camada de transição está entre 1:3 a 1:20.
16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as espécies reativas são radicais livres que são liberados a partir dos vapores de monômero quando potência é transferida a partir do primeiro e / ou segundo plasma de polimerização para os vapores de monômero.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que os radicais livres são polimerizados na superfície do conector elétrico para formar um revestimento de polímero.
18. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conector elétrico é um conector USBTM Tipo-C, um conector micro-USBTM, um conector AppleTM Lighting, um conector HDMITM, um conector de circuito impresso flexível (FPC), um conector placa a placa (BTB), um conector de sonda ou um conector coaxial de radiofrequência (RF).
19. Câmara de reação para proteger um conector elétrico de danos corrosivos usando um processo de polimerização, a câmara de reação CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma cremalheira de rotação acionada por um motor rotativo para fixar o conector elétrico na câmara de reação e para mover consistentemente o conector elétrico dentro da câmara de reação; uma cavidade de descarga para gerar plasma de polimerização por aplicar uma descarga elétrica a um gás transportador; um tubo de vapor de monômero para descarregar um vapor de monômero na câmara de reação; e uma barreira de grade de metal entre a câmara de reação e uma cavidade de descarga, em que a potência elétrica é aplicada à barreira de grade de metal para: aplicar uma camada de transição ao conector elétrico por descarregar um primeiro plasma de polimerização na câmara de reação para gerar uma primeira espécie reativa a partir do vapor de monômero, a primeira espécie reativa depositada em uma superfície do conector elétrico e a camada de transição tendo uma primeira relação de átomos de carbono para átomos de oxigênio, e aplicar uma camada de superfície ao conector elétrico por descarregar um segundo plasma de polimerização na câmara de reação para gerar uma segunda espécie reativa a partir do vapor de monômero, a segunda espécie reativa depositada na camada de superfície e a camada de superfície tendo uma segunda relação de átomos de carbono para átomos de oxigênio que é maior do que a primeira relação.
20. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que a operação da cremalheira de rotação coincide com aplicar potência elétrica à barreira de grade de metal para mover simultaneamente o conector elétrico em toda a câmara de reação enquanto deposita espécies reativas no conector elétrico.
21. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que o movimento do conector elétrico dentro da câmara de reação inclui um movimento reciprocante linear ou um movimento curvilíneo em relação a um eixo central da câmara de reação.
22. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADA pelo fato de que o movimento curvilíneo compreende um ou mais de: um movimento circular ao longo do eixo central, um movimento elíptico ao longo do eixo central, um movimento esférico e um movimento curvilíneo com outras rotas irregulares.
23. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que a cremalheira de rotação é acoplada a uma haste de rotação planetária com um eixo planetário que é distal a partir de um eixo central, e a haste de rotação planetária é acoplada a uma plataforma de rotação planetária, em que o conector elétrico é fixado na plataforma de rotação planetária e é girado ao longo do eixo planetário.
24. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que: a camada de transição compreende um ou mais de: elementos de carbono, flúor, oxigênio, silício e hidrogênio; e a camada de superfície compreendendo um ou mais de: elementos de carbono, flúor, oxigênio, silício e hidrogênio.
25. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADA pelo fato de que o conector elétrico é um conector USBTM Tipo-C, um conector micro-USBTM, um conector AppleTM Lighting, um conector HDMITM, um conector de circuito impresso flexível (FPC), um conector placa a placa (BTB), um conector de sonda ou um conector coaxial de radiofrequência (RF).
26. Revestimento de polimerização de plasma para proteger um conector elétrico de umidade e danos corrosivos, o revestimento de polimerização de plasma CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma camada de transição em uma superfície do conector elétrico, a camada de transição tendo uma primeira relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono, em que a camada de transição é formada usando espécies reativas a partir de um ou mais de: pelo menos um hidrocarboneto insaturado polifuncional e monômero derivado de hidrocarboneto, e pelo menos um monômero de organossilício em um Si- Cl, Si-O-C; e uma camada de superfície em uma superfície da camada de transição, a camada de superfície tendo uma segunda relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono que é menor do que a primeira relação, em que a camada de superfície é formada usando espécies reativas geradas de um ou mais de: pelo menos um monômero orgânico com um baixo momento de dipolo, e pelo menos um monômero de resina de fluorocarbono insaturado monofuncional.
27. Revestimento de polimerização de plasma, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira relação de átomos de oxigênio para carbono da camada de transição é de 1:3 a 1:20.
28. Revestimento de polimerização de plasma, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de transição e / ou camada de superfície compreende um ou mais de: átomos de carbono, flúor, oxigênio, silício e hidrogênio.
29. Método para aplicar um revestimento de polimerização de plasma em um conector elétrico, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar uma camada de transição na superfície do conector elétrico, a camada de transição tendo uma primeira relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono; e aplicar uma camada de superfície à superfície da camada de transição, a camada de superfície tendo uma segunda relação de átomos de oxigênio para átomos de carbono que é menor do que a primeira relação, em que o revestimento de polimerização de plasma é resistente à água, a espessura do revestimento de polimerização de plasma varia de 5 nm a 500 nm, e o revestimento de polimerização de plasma é condutor quando uma voltagem de 1 V a 30 V é aplicada através do revestimento de polimerização de plasma.
30. Método para aplicar um revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas em um dispositivo elétrico em uma câmara de reação, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar uma descarga elétrica periódica a uma porta metálica para direcionar periodicamente o plasma a partir de uma cavidade de descarga para a câmara de reação para gerar uma espécie reativa, em que: a descarga elétrica periódica inclui um período de plasma ligado quando a descarga elétrica é aplicada à porta metálica para direcionar o plasma para a câmara de reação para gerar uma espécie reativa e uma primeira subcamada é formada no dispositivo elétrico quando a espécie reativa sofre um processo de fragmentação-polirrecombinação; e a descarga elétrica periódica inclui um período de plasma desligado quando a descarga elétrica não é aplicada à porta metálica e uma segunda subcamada é formada no dispositivo elétrico quando a espécie reativa sofre um processo de propagação de cadeia radical.
31. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que a descarga elétrica periódica é aplicada de acordo com uma forma de onda de pulso descontínua.
32. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que a descarga elétrica periódica é aplicada de acordo com uma forma de onda dente de serra, uma forma de onda senoidal, uma forma de onda quadrada, uma forma de onda retificadora de onda completa, uma forma de onda retificadora de meia onda, ou uma forma de onda de pulso descontínuo.
33. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que alternar uma interface entre o primeiro revestimento e o segundo revestimento para dissipar energia a partir do primeiro e do segundo revestimento.
34. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: girar, durante a aplicação do primeiro e do segundo revestimento, o dispositivo elétrico ao longo de um eixo central da câmara de reação.
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: girar, durante a aplicação do primeiro e do segundo revestimento, o dispositivo elétrico ao longo de um eixo planetário distal ao eixo central da câmara de reação.
36. Método, de acordo com a reivindicação 35, CARACTERIZADO pelo fato de que a rotação ao longo do eixo planetário varia a orientação do dispositivo elétrico em relação ao eixo central.
37. Método, de acordo com a reivindicação 35, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa de rotação do dispositivo elétrico ao longo do eixo planetário é ajustada independentemente da taxa de rotação do dispositivo elétrico ao longo do eixo central.
38. Método, de acordo com a reivindicação 35, CARACTERIZADO pelo fato de que a rotação combinada ao longo do eixo central e do eixo planetário resulta em um movimento do dispositivo elétrico em um movimento reciprocante linear ou um movimento curvilíneo em relação à câmara de reação.
39. Método, de acordo com a reivindicação 38, CARACTERIZADO pelo fato de que o movimento curvilíneo compreende um ou mais dos seguintes: um movimento circular ao longo de um eixo central, um movimento elíptico ao longo de um eixo central, um movimento circular com um eixo distal ao eixo central, um movimento esférico, e um movimento curvilíneo com outras rotas irregulares.
40. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: pré-tratar, antes de aplicar o primeiro e o segundo revestimento, a superfície do dispositivo elétrico por evacuar uma atmosfera na câmara de reação e por descarregar um plasma de tratamento para remover impurezas da superfície do dispositivo elétrico.
41. Método, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: gerar o plasma de pré-tratamento por aplicar uma carga elétrica a um eletrodo poroso na câmara de reação.
42. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que: o vapor de monômero libera a primeira espécie reativa quando energia a partir do plasma gerada pela carga elétrica constante é transferida para o vapor de monômero; e o vapor de monômero libera a segunda espécie reativa quando energia a partir do plasma gerada pela carga elétrica não constante é transferida para o vapor de monômero.
43. Método, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo elétrico é um eletrodoméstico, um dispositivo móvel, um dispositivo de computação, um dispositivo de exibição ou um dispositivo vestível.
44. Câmara de reação para aplicar um revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas em um dispositivo elétrico, a câmara de reação CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma cremalheira de rotação primária configurada para girar o dispositivo elétrico ao longo de um eixo central por meio de uma haste de rotação primária; uma cremalheira de rotação secundária configurada para fixar o dispositivo elétrico e girar o dispositivo elétrico ao longo de um eixo planetário por meio de uma haste de rotação planetária acoplada à cremalheira de rotação primária; um controlador para transmitir um sinal de controle para fazer com que uma fonte de potência aplique uma descarga elétrica periódica a uma porta metálica, em que: a descarga elétrica periódica inclui um período de plasma ligado quando a descarga elétrica é aplicada à porta metálica para direcionar o plasma para a câmara de reação para gerar uma espécie reativa e uma primeira subcamada é formada no dispositivo elétrico quando a espécie reativa sofre um processo de fragmentação-polirrecombinação; e a descarga elétrica periódica inclui um período de plasma desligado quando a descarga elétrica não é aplicada à porta metálica e uma segunda subcamada é formada no dispositivo elétrico quando a espécie reativa sofre um processo de propagação de cadeia radical.
45. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADA pelo fato de que a descarga elétrica periódica é uma descarga de pulso descontínua ou descarga alternada periódica.
46. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADA pelo fato de que o controlador é configurado para transmitir um primeiro sinal de controle de rotação para girar, durante a aplicação do primeiro e do segundo revestimento, o dispositivo elétrico ao longo do eixo central da câmara de reação por meio da cremalheira de rotação primária.
47. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro sinal de controle de rotação controla a taxa de rotação da cremalheira de rotação primária e o dispositivo elétrico ao longo do eixo central.
48. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADA pelo fato de que o controlador é configurado para transmitir um segundo sinal de controle rotacional para girar, durante a aplicação do primeiro e do segundo revestimento, o dispositivo elétrico ao longo do eixo planetário da câmara de reação através da cremalheira de rotação secundária.
49. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 48, CARACTERIZADA pelo fato de que o segundo sinal de controle de rotação controla a taxa de rotação da cremalheira de rotação secundária e o dispositivo elétrico ao longo do eixo planetário.
50. Câmara de reação, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda: um primeiro tubo de vapor de monômero configurado para descarregar um primeiro vapor de monômero na câmara de reação, o primeiro vapor de monômero liberando a primeira espécie reativa quando energia a partir do primeiro plasma é transferida para o primeiro vapor de monômero e um segundo vapor de monômero para a câmara de reação, o segundo vapor de monômero liberando a segunda espécie reativa quando energia a partir do segundo plasma é transferida para o segundo vapor de monômero.
51. Revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas em um dispositivo elétrico, o revestimento de deposição de vapor químico de plasma de camada CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma primeira subcamada gerada pelo processo de fragmentação-polirrecombinação durante um período de plasma ligado quando o plasma é direcionado para a câmara de reação; e uma segunda subcamada gerada pelo processo de propagação de cadeia radical durante um período de plasma desligado quando o plasma não é direcionado para a câmara de reação.
52. Revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas, de acordo com a reivindicação 51, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas tem uma estrutura gradual produzida pela alteração da espessura de cada subcamada formada durante cada período de plasma ligado e plasma desligado.
53. Revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas, de acordo com a reivindicação 51, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento de deposição de vapor químico de plasma multicamadas alterna entre subcamadas formadas durante o período de plasma ligado e subcamadas formadas durante o período de plasma desligado.
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