CN102204414B - 产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备 - Google Patents

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Abstract

一种产生用于对衬底表面构图的等离子体放电的设备，包括：具有第一放电部分的第一电极和具有第二放电部分的第二电极；高电压源，用于在第一电极和第二电极之间产生高电压差；和定位装置，用于关于衬底调整第一电极的位置；其中，定位装置被设置用于关于第二电极选择性地将第一电极调整至第一位置上和第二位置上，在第一位置上，第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够小，以支持高电压差下的等离子体放电，在第二位置上，第一放电部分和第二放电部分之间的距离足够大，以防止高电压差下的等离子体放电。

Description

产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备
本发明涉及产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备，具体涉及这样的设备，其包括：具有第一放电部分的第一电极、具有第二放电部分的第二电极、用于在第一电极和第二电极之间产生高电压差的高电压源和用于相对于衬底对第一电极进行定位的定位装置。
背景技术
众所周知，等离子体能够用于处理表面；通过等离子体的使用，能够进行蚀刻，以将材料沉积到衬底上和/或改变衬底表面的性质，例如将其从疏水的原子附着转变成亲水的和化学的原子附着。后者可以用于例如使塑料衬底金属化的工艺(见例如M.Charbonnier等人在Journal of Applied Electrochemistry(《应用电化学杂志》)31，57(2001))。在该工艺中，等离子体使塑料的表面适于附着钯，在其上可以生长金属层。与许多其它金属化方法相比，该方法具有温度能够保持较低的优势，这对于具有低熔点的塑料是必要的。因此，对于塑料电子设备(像RFID标签和OLED)的生产，等离子体处理是有用的。
对于这些应用，在表面上直接用等离子体制造构图的结构减少了用于电子设备制造的步骤数量。而且，与传统的掩模/蚀刻方法相比，没有金属的浪费(由于金属层的沉积和随后的蚀刻的原因)，这减轻了环境负担。另外对于其它应用，像芯片实验室，用等离子体直接构图将是有用的。
用于用等离子体直接对表面构图的已知设备被记述在DE10322696和Surface & Coatings Technology(《表面与涂层技术》)200，676(2005)中。这些设备使用掩模来产生图案。这可能是用于批量生产的好方法，但是，由于制造掩模是很昂贵的且花费时间，所以对于较少量的生产，无掩模方法将是优选的。
从US 4,911,075中得知用于用等离子体直接对表面构图的另一设备。该设备使用精确定位的高压火花放电电极，以在衬底表面上产生高热火花区以及在火花区周围的圆形区域中的电晕区。放电电极越过表面扫描，此时具有精确控制的电压和电流分布的高电压脉冲产生与数字图像配合的精确定位和限定的火花放电/电晕放电。虽然未使用物理掩模，但该设备具有需要高电压脉冲的复杂精确控制的不利之处。而且，由于设备使用在衬底后面的反电极，所以仅可以使用薄衬底。另外，对于某些沉积、蚀刻和亲水化过程，火花放电可能不是可取的。
发明内容
本发明的目的是提供适合于衬底的无掩膜直接构图的、用于产生等离子体放电的设备。该设备应当优选地具有简单控制、长电极寿命，能够对所述衬底快速构图和/或适于大范围的衬底，例如厚衬底和薄衬底。
更一般地，本发明的目的是提供产生用于对衬底表面构图的等离子体放电的改进设备，包括：具有第一放电部分的第一电极和具有第二放电部分的第二电极；高电压源，用于在所述第一电极和所述第二电极之间产生高电压差；优选地，还包括定位装置，用于关于所述衬底调整所述第一电极的位置。
根据本发明的第一方面，所述定位装置被设置用于选择性地将所述第一电极关于所述第二电极调整至第一位置上和第二位置上，在所述第一位置上，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够小，以支持所述高电压差下的所述等离子体放电，在所述第二位置上，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够大，以防止所述高电压差下的等离子体放电。优选地，所述定位装置被设置用于朝向所述第二电极的方向和离开所述第二电极的方向移动所述第一电极。
这提供了可以通过使用所述定位装置将所述第一电极分别置于第一位置上或第二位置上而开启或关闭等离子体的优势。因此，向电极的高电压供给的控制是不需要的。
在实施方式中，所述第二电极被设计为鼓状物，在所述鼓状物的外表面上，可以将板状衬底置于所述鼓状物和所述第一电极之间，而将所述定位装置设置用于朝与所述外表面垂直的方向移动所述第一电极。因此可以对板状的电绝缘的衬底(如，塑料薄片)构图。
在另一实施方式中，进一步将所述定位装置设置用于与所述第一电极同步调整所述第二电极的位置。这提供了所述第一电极和所述第二电极一起(例如，作为写入头)可以沿所述衬底表面扫描(因此沿表面扫描等离子体)的优势。此外，同步(例如，并排)扫描的第一电极和第二电极提供了所述衬底后面不需要电极的优势，使得可以扫描非板状衬底，如厚衬底、不规则形状的衬底和/或三维衬底。
优选地，所述定位装置被进一步设置用于沿所述衬底表面调整所述第一电极的位置。因此，除了开启或关闭等离子体以外，所述定位装置还可以用于沿所述衬底表面扫描所述第一电极，因此沿所述衬底表面扫描等离子体。将理解，所述定位装置可以包括单独的致动器，例如第一致动器，其用于朝向所述第二电极的方向和朝离开所述第二电极的方向移动所述第一电极；第二致动器，其沿所述衬底表面朝第一方向移动所述第一电极；和第三致动器，其沿所述衬底的表面朝第二方向移动所述第一电极。
优选地，所述设备进一步包括外壳，其中，所述第一电极由所述外壳至少部分包围，并且所述第一电极是可关于所述外壳移动的。所述外壳可以是电绝缘的。因此，所述第一电极可以由所述外壳保护。例如，下面是可能的：当所述第一电极处于所述第二位置上时，所述第一电极基本上完全缩回在所述外壳内，当处于第一位置上时，部分地突出于所述外壳。因此，可以保护第一电极免受灰尘、碎片或者等离子体的反应产物。
优选地，将所述高电压源设置用于调整所述第一电极和所述第二电极之间的高电压差。因此，当点燃等离子体时对等离子体的例如空间范围进行调整是可能的。因此，当开启等离子体时，可以将“光点尺寸”调整具有由等离子体影响的衬底的面积。因而可以确定通过使用等离子体对衬底上的图案进行“印刷”的光点尺寸。
在实施方式中，所述设备包括多个第一电极。这些第一电极可以例如并排地被置于打印头内，以便同时地沿着衬底表面被调整位置。
优选地，所述定位装置被设置用于关于所述第二电极单独地调整每个第一电极的位置。因此，可以单独地调整多个第一电极中每个第一电极的位置，以点燃或熄灭等离子体。
还可能的是，所述设备包括多个第二电极。优选地，所述定位装置被设置用于关于一个或多个第二电极单独地调整每个第一电极的位置。
在特殊的实施方式中，所述第一电极是由导电地连接至所述高电压源的点阵式打印机的打印头的可移动笔形成的。
根据本发明的第二方面，所述定位装置被进一步设置用于与所述第一电极同步调整所述第二电极的位置，其中，所述定位装置不是必须地被设置用于关于所述第二电极调整所述第一电极的位置。这还提供了所述第一电极和所述第二电极一起(例如，作为写入头)可以沿所述衬底表面扫描(因此沿表面扫描等离子体)的优势。此外，同步扫描的第一电极和第二电极(例如，并排)提供了所述衬底后面不需要电极的优势，使得还可以扫描厚衬底、不规则形状的衬底和/或三维衬底。
根据本发明的第三方面，产生用于对衬底表面构图的等离子体放电的设备包括：多个第一电极和多个第二电极；高电压源，被设置用于在所述多个第一电极中所选择的第一电极和所述多个第二电极中所选择的第二电极之间产生高电压差。在此，所述设备不必然包括用于对所述第一电极和/或所述第二电极的位置进行调整的定位装置。因此，所述多个第一电极和所述多个第二电极可以通过在所关联的第一电极和所关联的第二电极之间提供高电压差，处理所述衬底表面的选择部分。所述设备可以立刻或者通过向所选择的第一电极和第二电极连续地施加高电压差，处理整个选择的部分。优选地，并排地放置所述第一电极和所述第二电极。优选地，穿插所述第一电极和所述第二电极。可选地，所述第一电极和所述第二电极至少在所述衬底附近完全地被包括在电绝缘(例如陶瓷)的外壳内。
本发明还涉及用于通过使用等离子体放电对衬底表面构图的方法，所述方法包括：提供具有第一放电部分的第一电极和具有第二放电部分的第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间产生高电压差；以及通过关于所述第二电极将所述第一电极定位至第一位置上，选择性地产生等离子体放电，在所述第一位置上，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够小，以支持高电压差下的等离子体放电；以及通过关于所述第二电极将所述第一电极定位至第二位置上，选择性地熄灭等离子体放电，在所述第二位置上，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够大，以防止高电压差下的等离子体放电。
所述方法优选地进一步包括：通过等离子体放电选择性地对表面进行蚀刻，通过等离子体放电将材料选择性地沉积到表面上，和/或通过等离子体放电选择性地改变表面性质，例如将其从疏水的改变成亲水的。
根据本发明的设备可以用于处理电绝缘衬底(如塑料对象，例如塑料板)的表面。根据本发明的设备还可以用于处理半导电的衬底的表面或导电的衬底的表面。当使用(半)导电的衬底时，优选地用如上所述的电绝缘材料覆盖(例如涂敷)第一电极和/或第二电极。将理解，导电衬底还可以用作第二电极。
已经发现，根据本发明的设备适于用于处理各种衬底的表面。本发明还涉及用于根据衬底制造如下设备的方法：中尺度电子设备(如(O)LED设备、RFID标签或太阳能电池设备)、中尺度三维结构(如MEMS设备、微透镜或多焦透镜)、芯片实验室、生物芯片、可打印的塑料对象或者胶印板，该方法包括使用根据本发明的用于产生等离子体放电的设备处理所述衬底。
本发明进一步涉及制造根据本发明用于产生等离子体放电的设备的方法，该方法包括：提供传统的点阵式打印机；提供用于产生高电压差的高电压源；将所述点阵式打印机的打印头的至少一个打印笔导电地与所述高电压源连接；以及可选地将所述点阵式打印机的打印鼓的表面导电地与所述高电压源连接。因此，所述至少一个打印笔形成了用于产生等离子体的电极。
附图说明
将关于附图通过非限定实施例描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的设备的第一实施方式的图示；
图2示出了根据本发明的设备的第二实施方式的图示；
图3示出了根据本发明的设备的第三实施方式的图示；
图4a和4b示出了根据本发明的设备的第四实施方式的图示；
图5示出了根据本发明的设备的第五实施方式的图示；
图6示出了根据本发明的设备的第六实施方式的图示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备1的第一实施方式的图示。
在该实施例中，设备1包括多个第一电极2.i(i＝1，2，3，…)。在该实施例中，将第一电极2.i设计为细长的笔。设备1进一步包括第二电极4。在该实施例中，第二电极是板状的。第一电极2.i和第二电极4分别导电地连接至高压源10的引线端6、8。高压源10被设置为用于在第一电极2.i和第二电极4之间产生高电压差。在该实施例中，第一电极2.i还在12处接地。将理解，第一电极可以关于第二电极被负电性地充电或者第二电极可以关于第一电极被负电性地充电，例如，依赖于是否希望离子或电子撞击到衬底上。在该实施例中，高电压差包括DC电压差。可替换地或附加地，高电压差可以包括AC电压差(例如，射频(RF))、脉冲电压差等。
在该实施例中，待处理的衬底14被置于第一电极2.i和第二电极4之间，在该实施例中，在第二电极4的上面。该实施例的第二电极4还被称为反电极(counter electrode)。
在图1中，设备1进一步包括外壳16。外壳16包括多个孔18.i，在每个孔18.i中容纳了一个第一电极2.i。每个第一电极2.i可滑动地容纳在其各自的孔18.i中。在该实施例中，设备1包括定位装置，该定位装置被设置为用于在其各自的孔18.i内单独地移动每个第一电极2.i。定位装置可以包括电动机(如线性电动机)、齿条和小齿轮、压电致动器、电磁螺线管等等。
可以以下面的方式操作至此讨论的设备1。
首先将衬底14置于第二电极4和第一电极2.i之间。在第一电极和第二电极之间设置并保持高电压差。
当要用等离子体选择性地处理衬底14的表面20时，确定表面20要被处理的位置。选择与表面上所确定的位置最接近的第一电极2.i。在该实施例中，选择第一电极2.3。
最初，所有第一电极2.i可以处于缩回位置上，如图1中对于第一电极2.1、2.2、2.4、2.5和2.6所示。在该缩回位置，第一电极2.i的尖端(放电部分)和第二电极4之间的距离足够大，以防止高电压差下的等离子体放电。即，在缩回位置上的第一电极2.i和第二电极4之间的电场强度足够低，以防止电击穿。
定位装置将所选择的第一电极2.3向第二电极4移动至伸长位置(见图1)。在该伸长位置，所选择的第一电极2.3的尖端(放电部分)和第二电极4之间的距离足够小，以支持高电压差下的等离子体放电。即，在伸长位置上的第一电极和第二电极4之间的电场强度足够低，以支持等离子体放电的开始。在图1中，在22处表示等离子体。
由于第一电极和第二电极之间的电场穿过衬底，所以根据图1的设备适合于板状衬底，如塑料薄片。
第一电极能够缩回的事实提供了与产生等离子体的第一电极相邻的第一电极的腐蚀会较少的优势，这是因为等离子体将不到达缩回的第一电极。通过使第一电极完全缩回至外壳内(如图1中所示)，将改进该效果，尤其如果外壳16在等离子体附近包括电绝缘底部。这还用于图2和3中示出的设备的第一电极和第二电极。然而将理解，电极由外壳16包围不是严格必须的。外壳还可以包括用于引导电极的基本上开放的结构。
通过调整第一电极和第二电极之间的距离，能够调整等离子体的强度。
由于能够控制第一电极和衬底表面之间的距离，所以对弯曲表面和/或三维对象的处理是可行的(可能与不是平的但是遵照衬底的形状的第二电极结合)。
图2示出了根据本发明的设备1的第二实施方式的图示。在该实施例中，并排放置多个第一电极2.i和多个第二电极4.j(j＝1，2，3…)。在该实施例中，将第一电极和第二电极均可滑动地容纳在它们各自的孔18.k中(k＝1，2，3…)。
可以以下面的方式操作如图2中示出的设备1。
将衬底14放置在第一电极2.i和第二电极4.j附近。在第一电极和第二电极之间设置并保持高电压差。
当要用等离子体选择性地处理衬底14的表面20时，确定表面20要被处理的位置。选择与表面上所确定的位置最接近的第一电极2.i和第二电极4.j。在该实施例中，选择了第一电极2.2和第二电极4.2。
最初，所有第一电极2.i和所有第二电极4.j可以处于缩回位置，如图2中对于电极2.1、2.3、4.1和4.3所示。在该缩回位置，第一电极2.i的尖端(放电部分)和第二电极4.j的尖端(放电部分)之间的距离足够大，以防止高电压差下的等离子体放电。即，在缩回位置上的第一电极2.i和在缩回位置上的第二电极4.j之间的电场强度足够低，以防止电击穿。
定位装置将所选择的第一电极2.2和所选择的第二电极4.2向伸长位置移动(见图2)。在该伸长位置上，所选择的第一电极2.2的尖端和所选择的第二电极4.2的尖端之间的距离足够小，以支持高电压差下的等离子体放电，即，在伸长位置上的第一电极和在伸长位置上的第二电极之间的电场强度足够低，以支持等离子体放电的开始。
由于在图2的实施例中，将第一电极和第二电极均放置在衬底14的同一侧，所以还能够用等离子体22处理非板状衬底，如厚衬底、非规则形状的衬底和/或三维衬底。
如下文将更详细描述的，可以将定位装置进一步设置为用于沿衬底表面对第一电极2.i进行定位。因而，可以沿着衬底14的表面20对包括如图1和图2中所示的电极的外壳16进行扫描。因此，选择性地将表面20的区域暴露给等离子体22是可能的。在本文中，可以将包括电极的外壳16理解成起到用于等离子体处理而不是喷墨沉积的“打印头”的作用。
图3示出了根据本发明第二方面的设备1的实施方式的图示。在图3中示出的设备与在图2中示出的设备很相似。一个差别是在图2中示出的设备1中，电极2.i和4.j通过各自的开关24.k(k＝1，2，3…)连接至高电压源10。
可以以下面的方式操作如在图3中示出的设备1。
将衬底14放置在第一电极2.i和第二电极4.j附近。设置高电压差。
当要用等离子体选择性地处理衬底14的表面20时，确定表面20要被处理的位置。选择与表面上所确定的位置最接近的第一电极2.i和第二电极4.j。在该实施例中，选择第一电极2.2和第二电极4.2。
最初，所有第一电极2.i和所有第二电极4.j可以与高电压源10断开，使得没有产生等离子体放电。所选择的第一电极2.2和所选择的第二电极4.2分别通过开关24.3和24.4连接至高电压源10。将所选择的第一电极2.2的尖端和所选择的第二电极4.2的尖端之间的距离选择成足够小，以支持高电压差下的等离子体放电。即，第一电极和第二电极之间的电场强度足够低，以支持等离子体放电的开始。
开关24.k可以形成高电压源10的一部分。因此，将高电压源10设置成在第一模式下在电极2.i和4.j处选择性地产生高电压差，以支持等离子体放电，以及在第二模式下在电极2.i和4.j处产生降低的电压差或零电压差，以防止等离子体放电。
由于在图3的实施例中，将第一电极和第二电极均置于衬底14的同一侧，所以还可以用等离子体22处理非板状的衬底，如厚衬底、非规则形状衬底和/或三维衬底。
在图3的实施例中，第一电极和第二电极均选择性地连接至高电压源。将理解，电极中的一些也可以永久地连接至高电压源，例如所有第一电极2.i或所有第二电极4.j。
将理解，可以沿着关于图1和图2所述的衬底14的表面20对图3中示出的设备101的电极、外壳16进行扫描。
在图3的实施例中，外壳16设置有电绝缘部17.k，电绝缘部17.k形成电极2.i、4.j和放电空间34之间的阻隔。电绝缘部17.k防止电极2.i、4.j与等离子体22直接接触。因此，有效地保护了电极免受腐蚀。对电绝缘部17.k进行设计，使得电极之间的高电压差足以允许等离子体放电。将理解，还可以在如关于图1、图2、图4a、图4b或图5所述的设备1中应用电绝缘部17.k。电绝缘部可以是外壳的一部分或者可以是电极的独立的覆盖物，例如涂层。
对于图1-3中示出的所有设备，包括电极的外壳可以像打印头一样沿衬底14移动。
在图4a的实施例中，将第二电极4设计为鼓状物26，在鼓状物26的外表面20上，可以将板状衬底14置于鼓状物26和第一电极2.i之间。在该实施例中，如关于图1所述那样设计包括电极的外壳16。衬底14通过鼓状第二电极4运送，而具有可移动第一电极2.i的外壳16可以在与图4a中示出的横截面垂直的方向上移动。图4b示出了根据图4a的设备1的正视图。应注意，在图4b中，将外壳16示出为包括第一电极2.i的二维阵列。将理解，外壳16还可以包括第一电极2.i的一维阵列或者甚至单个第一电极2。
图5示出了根据本发明适于衬底14的无掩模直接构图的、用于产生等离子体放电的设备1的进一步的实施方式。在该实施例中，设备201特别适合于对三维衬底14的表面20进行构图。
在该实施例中，电极2.i、4.j可如关于图1和图2所述那样在朝向衬底14的方向和远离衬底14的方向上单独地移动。在该实施例中，每个电极2.i、4.j均设置有关于该电极固定安装的电绝缘部28.k。因此，很好地保护了电极2.i、4.j免受腐蚀。
可以以下面的方式操作如图5中所示的设备1。
将衬底14置于第一电极2.i、第二电极4.j附近。朝向衬底14对所有电极2.i、4.j进行定位，直到每个电极均接触衬底14的表面20。接下来将所有电极2.i、4.j远离表面20移动预定的距离，适于产生用于处理表面20的等离子体22。现在电极“符合”表面20的轮廓。虽然图5示出了电极的一维阵列，但是电极2.i、4.j的二维阵列是优选的，以允许处理三维衬底的表面20的表面区域。
设置高电压差。当要用等离子体选择性地处理衬底14的表面20时，确定表面20要处理的位置。选择与表面上所确定的位置最接近的第一电极2.i和第二电极4.j。在该实施例中，选择了第一电极2.2和第二电极4.2。
最初，所有第一电极2.i和所有第二电极4.j可以与高电压源10断开，使得不产生等离子体放电。所选择的第一电极2.2和所选择的第二电极4.2分别通过开关24.3和24.4连接至高电压源10。
在图5的实施例中，在电极2.i、4.j之间安装了防护部30.m(m＝1，2，3…)。在该实施例中，防护部是由(电绝缘的)薄片形成的。防护部30.m防止等离子体22进入电极2.i、4.j之间的开放空间32。防护部30.m还允许载体气体进入放电空间34内，而防止气体进入电极之间的开放空间32。将理解，可以对放电空间34内的载体气体进行选择，以促进等离子体放电。载体气体可以例如包括氩或氦。在开放空间32内不存在的载体气体可以导致高电压差在开放空间32内不能产生等离子体放电。将理解，这些防护部30.m是可选的，且如果需要还可以应用在根据图1、图2、图3、图4a和图4b的设备中。
发明人认识到，能够将市场可买到的点阵式打印机容易地转换成包括根据图1、图2、图3或图5的设备的等离子体打印机。图4a和图4b中示出的设备实际上可以是这种转换的点阵式打印机的一部分。
可以如下执行对传统的点阵式打印机进行转换。
首先，提供传统的点阵式打印机，并且提供用于产生高电压差的高电压源。点阵式打印机的打印头的至少一个打印笔与高电压源导电地连接。
如果根据图1的设备是期望的，则传统点阵式打印机的打印鼓的外表面与高电压源导电地连接。如果需要，打印鼓的表面可以设置有导电涂层。
如果根据图2、图3或图5的设备是期望的，则打印头的至少一个打印笔连接到高电压源的正极端，而打印头的至少一个其他打印笔连接到高电压源的负极端。
当使用多于两个第一电极2.i和/或第二电极4.j时，可以将它们布置在一维阵列或二维阵列中。使这种阵列中的电极互相分离的聪明办法是利用如在专利WO 2008/004858中描述的膜状物，该专利通过引用并入本文。以此方式，可以利用将单独的电极分离的膜状物，将电极2.i、4.j放置靠在一起，例如在六边形的包装中。当膜状物为电绝缘时，电极也互相电隔离。在WO 2008/004858中描述的销运动的布置和方法的另一优势是电极能够在不互相影响的情况下单独移动。
图6示出了根据本发明的设备1的第六实施方式。在该实施方式中，为了提供等离子体放电，转换了传统的喷墨打印头35。在该实施例中，喷墨打印头包括多个喷嘴37.n(n＝1，2，3…)。每个喷嘴，与内墨盒40相邻地放置了两个压电元件36、38。根据改型，压电元件36、38分别导电地连接至高电压源10的引线端6、8。当在压电元件36、38之间保持高电压差时，它们充当第一电极2.i和第二电极4.j。
可以如下操作图6的设备。不是用墨水，而是将气流馈送至打印头35内，如用箭头G所示。当要用等离子体选择性地处理衬底14的表面20时，确定表面20要被处理的位置。选择与表面上所确定的位置最接近的喷嘴37.n和关联的第一电极2.i和第二电极4.j。在该实施例中，选择了第一电极2.3和第二电极4.3。
最初，所有第一电极2.i和所有第二电极4.j可以与高电压源10断开，使得不产生等离子体放电。所选择的第一电极2.3和所选择的第二电极4.3分别通过开关24.5和24.6连接到高电压源10。于是在电极之间的区域中，将产生等离子体22。由于气流速度的原因，等离子体22将从喷嘴37.3向衬底的表面20喷射。将理解，改型的喷墨头35可以沿表面20扫描。
将理解，为了形成根据本发明的设备1，还可以转换其它传统喷墨头。例如，通过打印头的压电元件形成第一电极而通过围绕喷嘴的导电喷嘴板形成第二电极是可能的。在传统喷墨打印头内的替换导电结构(如，电加热电阻器)形成用于产生等离子体的电极，也是可能的。
将理解，适于如上所述衬底的无掩膜直接构图的、用于产生等离子体放电的设备可以用于通过使用等离子体来处理衬底表面，例如用于对表面进行蚀刻、将物质沉积到表面上或者改变表面性质(如可湿性)。后者可以通过局部改变表面关于打印介质(例如，墨水或焊料)的可湿性，用于例如打印目的。
将理解，适于上面关于图1-6所述的衬底的无掩膜直接构图的、用于产生等离子体放电的设备可以用于根据衬底制造：中尺度的电子设备，如(O)LED设备、RFID标签或者太阳能电池设备；中尺度三维结构，如MEMS设备、微透镜或多焦透镜；芯片实验室；生物芯片；可打印的塑料对象或者胶印板。
将理解，可以在大气条件下产生等离子体22。可选择地，可以在降低的压力下或升高的压力下产生等离子体。可以例如在空气中形成等离子体。还可以在包括氩、氧、氨、氮、氦或它们的混合物的气体内形成等离子体。还可以将前体(例如气化的)添加给气体(混合物)，例如有机硅化合物，如六甲基二硅氧烷(HMDSO)或(3-氨基)丙基三甲氧基硅烷(APTMS)、庚胺、水(H2O)或甲醇(CH3OH)。
在前面的说明书中，已经关于本发明的实施方式的具体实施例对本发明进行了描述。然而，明显的是在不背离在权利要求中阐述的本发明的更广精神和范围的情况下，可以在其中进行多种修改和变化。
在实施例中，外壳16中的电极是类针状的。然而，其它形状也是可能的。
在图1的实施例中，第二电极4是板状的。将理解，其它设计是可能的。例如，第二电极包括多个类针状的电极是可能的，多个类针状的电极中的每一个可以置于类针状的第一电极对面，衬底位于第一类针状电极和第二类针状电极之间。
在实施例中，类针状电极可以是简单的金属杆或金属针。将理解，可以使用纳米结构的电极或微结构的电极。纳米结构的电极/微结构的电极可以增强场发射，可以用于限制小区域中的等离子体从而提高设备的分辨率，以及影响等离子体的特征和起始电压。这些纳米结构电极/微结构电极可以例如通过针尖的激光沉积或磨销、针尖处的专门晶体生长或者通过使用针尖处的碳纳米管来产生。
虽然图1、2、3、5和6示出了电极的一维阵列，但是可以使用电极的二维阵列。
将理解，包括如图5中所示的电绝缘部28.k的电极也可以用于其它实施方式。
在图1-5的实施例中，将外壳中的电极示出为平行移动的平行电极。然而，电极不需要是平行的。例如，可以以相对于彼此呈一定角度将电极安装在外壳16中。将理解，当将第一电极和第二电极安装在外壳中以在从缩回位置移动到伸长位置时会合时，可以很有效地降低所述电极的放电部分之间的距离。当在外壳中沿弯曲的路径或有角度的路径移动电极时，可以获得类似的结果。
在实施例中，放电部分位于电极的尖部附近。以其它方式放置电极的放电部分也是可能的，例如在弯曲电极的弯曲部附近。
在图3和图5的实施例中，电极通过各自的开关选择性地连接至高电压源。将理解，此外可替换的开关装置是可能的，如电子开关装置、选择性放大等。开关在能够支持等离子体放电的高电压差和能够熄灭等离子体放电的低电压差之间切换是可能的。将理解，还可能的是，通过例如选择性地升高或降低某些电极之间的电压差，将高电压源设置成：在第一模式中选择性地产生高电压差以支持等离子体放电；以及在第二模式中产生降低的电压差或零电压差以防止等离子体放电。
然而，其它修改、变化和替换也是可能的。因此在说明意义上而不是在限制意义上看待说明书、附图和实施例。
在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除然后在权利要求中列出的那些其它特征或步骤的存在。而且，词语“a”和“an”不应被解释为限制于“仅一个”，而是相反用于意指“至少一个”并且不排除多个。在互不相同的权利要求中列举的某些方法的纯粹事实不表明这些手段的组合不能用于处于有利地位。

Claims (18)

1.产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备，包括：
具有第一放电部分的多个第一电极；
具有第二放电部分的一个或多个第二电极；
高电压源，用于在所述多个第一电极和所述一个或多个第二电极之间产生高电压差；以及
定位装置，用于相对于所述衬底对所述第一电极进行定位；
其中，所述定位装置被设置为用于相对于所述一个或多个第二电极将所述多个第一电极选择性地定位至第一位置或第二位置，在所述第一位置，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够小，以支持所述高电压差下的所述等离子体放电，在所述第二位置，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够大，以防止在所述高电压差下的等离子体放电，
其中，所述定位装置被设置为用于相对于所述一个或多个第二电极单独地对每个所述第一电极进行定位，或者
所述定位装置被设置为用于相对于其余的第一电极单独地对每个第一电极进行定位。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述定位装置被设置为用于在朝向所述一个或多个第二电极的方向上或远离所述一个或多个第二电极的方向上移动所述多个第一电极。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，
所述第二电极被设计为鼓状物，在所述鼓状物的外表面上，能够将板状衬底置于所述鼓状物和所述第一电极之间，而将所述定位装置设置为用于在与所述外表面垂直的方向上移动所述第一电极。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述定位装置被进一步设置为用于沿着所述衬底的表面对所述第一电极进行定位。
5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括外壳，其中，所述第一电极由所述外壳至少部分地包围，并且所述第一电极是相对于所述外壳可移动的。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，
将所述高电压源设置为用于调整所述第一电极和所述一个或多个第二电极之间的高电压差。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述第一电极是由导电地连接至所述高电压源的点阵式打印机的打印头的可移动笔形成的。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，
通过放电部分处的激光沉积或磨削、放电部分处的专门晶体生长或者通过在放电部分处提供碳纳米管，所述第一电极和/或所述一个或多个第二电极是纳米结构的或微结构的。
9.用于通过使用等离子体放电对衬底表面进行构图的方法，包括：
提供具有第一放电部分的多个第一电极和具有第二放电部分的一个或多个第二电极；
在所述第一电极和所述一个或多个第二电极之间产生高电压差；以及
通过相对于所述一个或多个第二电极将所述第一电极定位至第一位置，以选择性地产生等离子体放电，在所述第一位置，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够小，以支持高电压差下的等离子体放电；以及
通过相对于所述一个或多个第二电极将所述第一电极定位至第二位置，选择性地熄灭等离子体放电，在所述第二位置，所述第一放电部分和所述第二放电部分之间的距离足够大，以防止高电压差下的等离子体放电，
所述方法还包括以下步骤中至少之一：
相对于所述一个或多个第二电极单独地对每个第一电极进行定位；和
相对于其余的第一电极单独地对每个第一电极进行定位。
10.根据权利要求9所述的方法，包括：
当将所述第一电极移动到所述第一位置时，在朝向所述一个或多个第二电极的方向上移动所述第一电极，当将所述第一电极移动到所述第二位置时，在远离所述一个或多个第二电极的方向上移动所述第一电极。
11.根据权利要求9或10所述的方法，进一步包括：
沿所述衬底的表面扫描所述第一电极。
12.根据权利要求9所述的方法，包括：
相对于所述衬底同时对多个第一电极进行定位。
13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
通过等离子体放电对表面进行选择性的蚀刻，
通过等离子体放电将材料选择性地沉积到表面上，和/或
通过等离子体放电选择性地改变表面性质。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述通过等离子体放电选择性地改变表面性质的步骤包括：
通过等离子体放电选择性地将所述表面性质从疏水的改变成亲水的。
15.用于根据衬底制造如下设备的方法：中尺度电子设备，中尺度三维结构，芯片实验室，生物芯片，可打印的塑料对象或者胶印板，
所述方法包括使用根据权利要求1-8中任一项所述的产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备处理所述衬底。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述中尺度电子设备为LED设备、OLED设备、RFID标签或太阳能电池设备；
所述中尺度三维结构为MEMS设备、微透镜或多焦透镜。
17.制造根据权利要求1-8中任一项所述的产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备的方法，包括：
提供传统的点阵式打印机；
提供用于产生高电压差的高电压源；
将所述点阵式打印机的打印头的至少一个打印笔与所述高电压源导电地连接。
18.制造根据权利要求1-8中任一项所述的产生用于对衬底表面进行构图的等离子体放电的设备的方法，包括：
提供传统的喷墨打印机；
提供用于产生高电压差的高电压源；
将所述喷墨打印机的打印头的至少一个导电结构与所述高电压源导电地连接。
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