CN105296965A - 膨胀式热等离子沉积系统 - Google Patents

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CN105296965A CN201510697585.1A CN201510697585A CN105296965A CN 105296965 A CN105296965 A CN 105296965A CN 201510697585 A CN201510697585 A CN 201510697585A CN 105296965 A CN105296965 A CN 105296965A
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Abstract

涂覆基材的系统包括维持在负压下的淀积室、一个或多个包含两个或多个与所述淀积室连接的膨胀式热等离子源(14)的阵列、和包含用于每个阵列的孔(15)的至少一个注射器(13)。所述基材设置在所述淀积室中并且每个膨胀式热等离子源产生具有中心轴的等离子流，同时所述注射器将蒸发的试剂注射到所述等离子中以形成沉积在所述基材上的涂层。所述注射器孔位于规定的与所述膨胀式热等离子源的距离内以总体上获得具有大体上均匀涂层性能的涂层。

Description

膨胀式热等离子沉积系统
本申请是2005年3月8日提交的相同发明名称的中国专利申请200580013807.8(PCT/US2005/007501)的分案申请。
相关申请
本申请要求于2004年3月9日提交的美国临时申请号60/551,933的利益，所述临时申请的全部内容在此引入作为参考。
背景
本发明总体上涉及用具有均匀性能的涂料涂覆大型基材的系统和方法，更具体地说，本发明涉及膨胀式热等离子沉积。
存在各种各样的技术来用功能性涂料涂覆基材。传统上，使用热化学蒸汽淀积(CVD)和物理蒸汽沉积例如溅射和蒸发。然而，这些技术要求较高的沉积温度(这限制了能够被涂覆的基材)并且进一步涉及到非常缓慢的沉积速率。最近，已开发等离子增强化学蒸汽淀积(PECVD)方法来克服其中的一些限制。PECVD能用来在塑料基材例如聚碳酸酯上沉积材料，采用CVD在低于所述塑料的玻璃化转变温度的温度下，这通常是不可行的。在PECVD中，所施加的电场增强了电离物质的形成，这提供了更高百分率的允许使用低沉积温度(例如低到室温)的电离物质。然而，对于涉及用吸收UV和耐磨性层涂覆聚碳酸酯的许多应用来说，PECVD通常仍不会提供高到足以商用的沉积速率。此外，PECVD还没有在大型复杂型材中得到证实而是限制在平面基材或具有极平缓曲度的非平面基材例如验眼透镜上。
处理聚碳酸酯的另一个方法包括将硅酮硬涂层施加到聚碳酸酯基材上。该硅酮硬涂层以湿法来施加，例如，通过将聚碳酸酯浸在硅酮浴中或在聚碳酸酯上喷涂硅酮。该硅酮硬涂层为聚碳酸酯提供有限的耐磨性并且还可以包括吸收UV辐射的成分。然而，这一方法较慢，因为必须干燥和固化该硅酮硬涂层，这可能花费一些时间，并且硅酮硬涂层溶液具有有限的保存限期。此外，该方法产生无用的化学品并且产生归因于在施加、干燥和固化过程中的重力效应的通常不均匀的厚度。
从上面可以看出，仍需要能在大面积和复杂型材上提供均匀涂层性能的设备和方法。
概要
本发明涉及涂覆基材的系统和方法。该系统包括维持在负压下的淀积室、两个或多个与该淀积室连接的膨胀式热等离子(ETP)源和至少一个注射器。基材设置在该淀积室中并且每个ETP源产生具有中心轴的等离子流，同时该注射器将蒸发的反应试剂注射到该等离子中以形成沉积在该基材上的涂层。该反应试剂的注射位于距该中心轴的规定的距离内以在总体上获得具有大体上均匀涂层性能的涂层，即使该反应试剂注射可能是不均匀的。
在其它优点之中，本发明可以于大面积的复杂型材上提供较高的沉积速率、较低的沉积温度和总体上均匀的性能。
本发明其他的特征和优点将从以下描述以及权利要求中变得显而易见。
附图简述
图1A是根据本发明一个实施方案的具有ETP源和注射集管的涂覆站的前视图。
图1B是图1A的涂覆站的侧视图。
图2A显示了根据本发明的具有环注射器的ETP源的备选布置。
图2B显示了根据本发明的具有跑道式注射器的ETP源的另一个备选布置。
图2C显示了根据本发明的具有直管集管注射器的ETP源的又一个备选布置。
图2D和2E分别显示了根据本发明的具有单点注射器管的ETP源的俯视图和前视图。
图3是基材装置的前视图。
图4是于基材上的涂层厚度轮廓的图解表示，其中使用两个ETP源和环注射器。
图5是于基材上的涂层厚度轮廓的图解表示，其中使用两个ETP源和具有均匀分布的孔的跑道式注射器。
图6是于基材上的涂层厚度轮廓的图解表示，其中使用两个ETP源和跑道式注射器，该跑道式注射器具有仅在每个ETP源的阳极孔的1.8英寸内的注射孔。
图7是于基材上的涂层厚度轮廓的图解表示，其中使用两个ETP源和单点管注射器。
具体实施方式
现参考附图。1A和1B示出了涂覆站10，其中基材12遵循固定的直线形轨道通过该涂覆站。移动方向是相对于图1A从左到右并进入相对于图1B的范围。可以使用任何适合的机械装置将基材移过涂覆站10。基材12可以是机动车辆的元件。例如，基材可以是后窗或顶板。基材12可以包括聚碳酸酯。适合形成基材的聚碳酸酯通常包括以下通式的重复单元：
其中R是用于聚合物制备反应的二元酚的二价芳族基(例如，2,2-双(4-羟苯基)-丙烷的基团，亦称双酚A)或有机多元羧酸(例如对苯二甲酸、间苯二酸、六氢邻苯二甲酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸等)。这些聚碳酸酯树酯是芳族碳酸酯聚合物，它们可以通过使一种或多种二元酚与碳酸酯前体如碳酰氯、卤甲酸酯或碳酸酯发生反应来制备。可以使用的聚碳酸酯的一个实例是其由Fairfield、Connecticut的通用电气公司(GE)制造。
芳族碳酸酯聚合物可以通过，例如在美国专利号3,161615；3,220,973；3,312,659；3,312,660；3,313,777；3,666,614；3,989,672；4,200,681；4,842,941和4,210,699中所述的方法来制备，所有文献在此整体引入作为参考。
基材12也可以包括这样的聚酯碳酸酯，其可以通过使碳酸酯前体、二元酚和二元羧酸或形成其衍生物的酯发生反应来制备。聚酯碳酸酯，例如在美国专利号4,454,275；5,510,448；4,194,038；和5,463,013中进行了描述，这些文献在此整体引入作为参考。
基材也可以包括热塑性或热固性材料。适合的热塑性材料的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、多细胞树脂、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、含氟树脂和聚砜。适合的热固性材料的实例包括环氧树脂和脲蜜胺。
丙烯酸系聚合物是可以形成基材12的另一种材料。丙烯酸系聚合物可以由单体如丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯等制备。也可以使用取代的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、和丙烯酸正丁酯。
聚酯也可以用来形成基材12。聚酯可以通过将有机多元羧酸(例如，邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸，己二酸、马来酸、对苯二甲酸、间苯二酸、癸二酸、十二烷二酸等)或它们的酐与含伯或仲羟基的有机多元醇(例如，乙二醇、丁二醇、新戊二醇和环己烷二甲醇)聚脂化来制备。
聚氨酯是可以用来形成基材的另一类材料。聚氨酯在本领域是熟知的，其通过多异氰酸酯和多元醇的反应来制备。有用的多异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、MDI、异氟尔酮二异氰酸酯和这些二异氰酸酯的缩二脲和三异氰脲酸酯。有用的多元醇的实例包括低分子量脂族多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、脂肪醇等。
可以形成基材12的其它材料的实例包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、玻璃、(聚邻苯二甲酸丁二醇酯，可以从通用电气公司获得)、(和的共混物，可以从通用电气公司获得)等。
基材也可以包含其它功能性涂层。例如，基材可以包含硅酮硬涂层和底漆，它的功能是提供粘合性、UV过滤和一定的耐磨性。可以用作硬涂层的有机硅组合物的实例是由以下通式表示的化合物：
R1 nSiZ(4-n)
其中R1表示一价烃基或卤化的一价烃基，Z表示可水解的基团，n可以为0到2。更具体地说，Z通常是诸如卤素、烷氧基、酰氧基或芳氧基的基团。此类化合物，例如在美国专利号4,224,378(属于Schroeter等人)中进行了描述，该文献的整个内容在此引入作为参考。
可以使用的有机硅的其它实例包括具有以下通式的硅醇：
R2Si(OH)3
其中R2选自含大约1到大约3个碳原子的烷基、乙烯基、3,3,3-三氟丙基、γ-缩水甘油氧基丙基和γ-甲基丙烯酰氧基丙基，其中至少大约70wt％的硅醇是CH3Si(OH)3。此类化合物在美国专利号4,242,381中进行了描述，该文献在此整体引入作为参考。
其它功能性涂层包括无机UV滤光片、水分和氧气阻隔层、红外线(IR)反射涂层、消反射(AR)涂层、透明导电氧化物(TCO)、平面化层、除冰层、黑障油墨等。典型的UV滤光片包括ZnO、ZnS、TiO2、CeO2、SnO2和这些材料的结合物。它们也可以用例如Al、In、F、B和N来掺杂以改进UV吸收性、水浸稳定性和导电性。典型的水分和氧气阻隔层包括SiO2、Si3N4、TiO2、Al2O3、AlN和这些材料的结合物。典型的IR反射涂层包括高和低折射指数介电材料如SiO2、Si3N4、TiO2，ZnO等的多层堆叠体。另一种IR反射涂层包括这些介电材料和金属如Al和Ag的多层的堆叠体。TCO的实例包括铝掺杂的ZnO(AZO)、铟掺杂的ZnO(IZO)、氧化铟锡(ITO)等。
基材12可以按常规方式，例如通过注射模塑、挤出、冷成型、真空成型、吹塑、压塑、传递模塑、热成型等来形成。制品可以呈任何形状并且不需要是商业成品，即它可以是经切割或裁减或机械成型为成品的片材或膜。基材可以是透明的或不透明的。基材可以是刚性或柔性的。
如果需要的话，可以对基材进行洗涤，例如用各种各样的肥皂水和清洁剂和/或溶剂如异丙醇来洗涤，并在等离子沉积之前任选地在大约80℃下真空干燥。也可以用等离子预处理清洗步骤(也称为“蚀刻”)就地清洗基材，其中在沉积之前用氩气或用氩气和氧气产生等离子以除去或氧化基材表面上的污染物。
涂覆站10包括一列ETP源14、阳极15和阴极17(图2D)、和在涂覆站10的相对侧上的相关试剂集管和氧气集管13。涂覆站10可以与一个或多个设置在该涂覆站上游的加热器连接以在基材进入该涂覆站之前将它加热。另一个涂覆站可以设置在涂覆站10的下游以提供进一步的等离子涂覆生产率，在这样种情况下，可以在两个涂覆站之间设置另一个加热器。
在涂覆站10的操作期间，随着等离子射流20(来自各自ETP源)射向基材12，通常将惰性气体如氩气供入ETP源14，进入阴极，在那里它部分电离并流入真空沉积室11。涂覆试剂和氧气8以蒸汽形式由分布在各个集管13上的孔15注射到等离子中。
可以注射到等离子中以形成粘合性和耐磨性涂层的材料的实例包括有机硅，以及烃如苯乙烷和直链烃如丁烷。在此所使用的“有机硅”是指其中至少一个硅原子与至少一个碳原子键接的有机化合物，并包括硅酮材料，以及通常称为硅烷、硅氧烷、硅氮烷和有机硅的材料。适合用于涂覆站10的许多有机硅在OrganicPolymerChemistry，K.Saunders，ChapmanandHallLtd.，1973中进行了描述，该文献的整个内容在此引入作为参考。用于形成粘合层和/或耐磨性层的有机硅前体的实例包括八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、四乙烯基四甲基环四硅氧烷(V-D4)，四甲基二硅氧烷(TMDSO)、二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)和六甲基二硅氧烷(HMDSO)和乙烯基三甲基硅烷(VTMS)。
功能性涂层以及相关前体的实例包括：来自二甲基锌(DMZ)、二乙基锌(DEZ)、锌蒸汽、四氯化钛、钛醇盐、铈醇盐和二酮盐的无机UV滤光片；来自三甲基铝、三乙基铝、铝醇盐、铝蒸汽、三甲基铟、三乙基铟、铟二酮盐的掺杂剂和电介质；来自乙烯基三甲硅烷(VTMS)、硅烷、锡醇盐和二酮盐的TCO。有用的氧化剂包括氧气、水、氨、硫化氢、六甲基二硅硫烷、氟化物、CF4、和NF3。
虽然单个耐磨性涂层涉及粘合性和耐磨性间的折衷，但是两种或更多种组合物的多层耐磨性涂层可以达到这两个要求。通常，用于沉积第一层的注射到氧气比用于随后层的要少。这导致有机硅较低的氧化程度，从而使得通常具有较低氧含量的涂层较软并在浸水试验中表现得较好。因而，如下所述的实施例用两个或多个耐磨性层并且在至少第一层具有不同氧含量的情况下来形成。
根据本发明，涂覆站10在基材12的大面积上沉积具有均匀性能的涂层。为了使用多个ETP源14获得均匀涂层性能，在距ETP源规定的距离内注射试剂。
如图2A-2E所示，这一方法可以采用集流环30、跑道集管32、直管集管34，或单点管注射器36来实现以在具有较大表面积和复杂形状的基材上获得均匀涂层性能，如厚度、耐磨性和水浸后的粘合性。这可以在没有涂覆操作中改变每个部件工艺参数的复杂情况且不连接ETP源时实现。在某些实施中，ETP源14彼此相距大约6英寸，注射器孔在ETP孔周围大约0.1到4英寸优选在ETP孔周围大约2英寸内。
在许多应用中如汽车车窗，其涂层基材暴露于户外气候下，涂层长期暴露在UV辐射下而维持Taber耐磨性是有利的。同时提交的共同未决申请，代理案卷号11745-089讨论了耐磨性的降低与涂层的UV吸收性有关。因此，在某些实施中，涂层提供低的UV吸收性，优选在300nm下小于0.02微米-1。
本发明的各种特征将通过以下实施例来说明，它们不应看作是对本发明范围的限制。
实施例1
在该实例中，用等离子聚合和氧化的D4涂覆可以从通用电气获得的MR10片材。在涂覆过程中，使用水平面上相距大约16cm的两个静止ETP源14来覆盖大约64in2的基材。如图3所示，将四个4英寸x4英寸的样品(饰板)39装在铝支架上。以大约2.3cm/秒的扫描速度将基材沿垂直方向移过ETP源14。长方形40表示硅芯片的典型位置。这些芯片上的涂层厚度通过椭率测量术来测量。在实验期间将硅芯片沿着基材每隔1英寸在垂直与水平直线放置，其间产生涂层厚度分布。在65℃的水中浸渍3天前后在双向影线42处测量涂层粘合性。环44表示Taber轮在ASTMD1044Taber磨损拭验之后的轨道。用CS10F轮和1000循环进行Taber磨损拭验。垂直虚线表示当移动基材时各个ETP源14的中心线路径。应注意ETP源的中心线路径也由图4-7中的垂直虚线表示。
在沉积之前将基材预热到大约120℃。用两个步骤施加涂层。就第一层而言，等离子条件是1.65标准升/分种(slm)氩气、0.3slm氧气、0.19slmD4和每个弧70amps。在第二个层中，除了氧气流量增加到1.0slm外，条件是相同的。ETP源14的阳极与基材的距离(即，工作距离WD)大约为25.5cm。两个步骤间的时间延迟大约为一分钟。在所有实施例中，将氩气供给阴极外壳。在该实例中，D4和氧气通过设置在每个ETP源的阳极下游大约11/8英寸处的并与ETP源的中心线同轴的圆环注射到到等离子中。如图2A所示，通过十二个沿着该环等间距设置的大约0.04英寸的孔注射D4，D4的注射与该ETP源相距大约两英寸。通过在更靠近基材的那一面且与该试剂环相对设置的单独的但是类似的环注射氧气。
图4中显示的是整个基材上涂层厚度均匀性的图示。如所示，各处的涂层厚度在平均厚度的大约10％以内。初始涂层粘合性是5B(由ASTMD3359交叉划线试验测量)，并且在水浸之后的平均粘合性是4.2B。涂层的泰伯Δ雾度为2％到6％，其中来自三个轮次的十二个饰板的平均值为4.1％±1.2％(±表示标准偏差)。
实施例2
该过程与实施例1相似，但是使用单个跑道集管32来注射D4，如图2B所示。通过在更靠近基材的那一面直接与D4跑道相对设置的分离的但是相同的跑道注射氧气，该跑道32包围两个ETP源14，其最接近的点与该ETP中心线相距大约2英寸。跑道平面在阳极平面的下游大约11/8英寸处。在该实例中，通过大约0.04英寸的孔注射D4，这些孔沿着该跑道均匀间隔大约0.5英寸，从而沿着每个跑道的直线段覆盖大约11.5英寸的总距离。
图5显示了与ETP中心线相比ETP源之间的重叠区域中涂层厚度要更厚45％。涂层在水浸之后具有3.1B的平均值粘合性，和为1.0B的非常高的标准偏差，以致数个区域具有小于2B的粘合性。Taber均匀性与实施例1中相同，其中Δ雾度值为2％到6％，来自四个轮次的八个饰板的平均值Δ雾度为4.4％±1.8％。比较实施例1和2证实注射场所影响涂层粘合性和厚度均匀性。
实施例3
该注射法与实施例2相似，除了仅使用设置在ETP孔的1.8英寸范围内的孔注射氧气和D4，如图2C所示。图6显示，与图5相比较，获得了更均匀的涂层，其中各处的涂层厚度在平均厚度的大约10％内。这一涂层也是较好粘附的，其中来自四个轮次的全部十个饰板显示5B的初始粘合性和在3天的水浸之后平均3.6B±0.6B的粘合性。获得了优异的Taber磨损均匀性，其平均值为1.9％，以及为±0.6％的非常低的标准偏差。
实施例4
该过程与实施例2相似，除了D4和氧气都是通过设置在阳极下游11/8英寸处的外径为0.25英寸的单管36和直径的0.156英寸的喷射孔37注射，如图2D和2E所示。如图7所示，各处的涂层厚度在平均厚度的大约5％内。Taber均匀性也非常好，其中值为2％到4％，平均值为3.3％，为0.8％的低的标准偏差。此外，对四个饰板的所有场所试验具有为5B的初始粘合性等级，以及4.0B的水浸后粘合性。
比较实施例1、3和4与实施例2证实对于涂层厚度均匀性，Taber磨损和水浸后粘合性，在距ETP源14的孔大约2英寸的范围内注射反应物尤其是有机硅是合乎需要的。PECVD沉积中通常实践的均匀注射(由对比实施例2表示)在同离散的ETP源相结合时导致不均匀的厚度和差的Taber磨损和水浸性能。
实施例5
实施例5中的过程与实施例1中所使用的相同，除了施加三个耐磨性层。第一层与实施例1的层1相同并使用0.3slm氧气，第二和第三层与实施例1的两个层相同并使用1.0slm氧气。获得3.5微米的平均厚度，TaberΔ雾度改进到2.69％±0.3％。这一TaberΔ雾度当与实施例1中的Taber(平均为4.3％±1.2％)相比时，既低而且更均匀。
实施例6
在该实例中的过程与实施例1相似，除了沉积ZnO涂层。氩气流速和ETP功率相同并且来自热蒸发器的蒸汽态锌以0.5slm给料。氧气流速为5slm。获得了平均厚度为0.5微米的ZnO涂层。UV吸收度在350nm下为3。
实施例7
在该实例中的过程与实施例1相似，除了使用没有湿润涂层的PC基材。粘合层在以下条件下沉积：1.65slm氩气，30amps，没有氧气，在45mTorr下0.03slmV-D4。获得了平均厚度为0.3微米的涂层。在14天之后，水浸性能是5B。
实施例8
根据实施例1中所使用的过程，将六个涂层沉积到聚碳酸酯上。第一层是与实施例7相似的粘合层。第二涂层是根据实施例6中使用的过程沉积的ZnO的UV吸收层。第三层是根据实施例1中使用的过程采用0.3slm氧气沉积的D4耐磨性层。层4-6是根据实施例1的过程采用0.8slm氧气沉积的耐磨性层。所得的涂层的厚度大约为7微米，具有大于2％的TaberΔ雾度，并经过了三天的水浸。
其它实施方案在以下权利要求的范围之内。
因此，本发明涉及如下内容：
1.涂覆基材的方法，包括：
由两个或多个ETP源产生等离子，每个ETP源包括阳极；和
将蒸发反应试剂注射到该等离子中以在基材上形成涂层，该反应试剂的注射位于距该ETP源的阳极孔规定的距离内以使在该基材上获得一种或多种均匀的涂层性能。
2.前款1的方法，其中所述均匀的涂层性能是所述涂层的厚度。
3.前款1的方法，其中所述均匀的涂层性能是所述涂层的耐磨性。
4.前款1的方法，其中所述均匀的涂层性能是在水浸之后所述涂层对所述基材的粘合性。
5.前款1的方法，其中所述涂层是等离子聚合和氧化有机硅。
6.前款5的方法，其中所述有机硅选自DMDMS、HMDSO、TMDSO、D4和D5。
7.前款1的方法，其中所述涂层是在大约300nm下UV吸收性小于大约0.02微米-1的耐磨性涂层。
8.前款7的方法，其中在所述基材上涂覆两个具有不同组成的耐磨层。
9.前款8的方法，其中组成在氧百分数和硬度方面不同。
10.前款9的方法，其中更软的层离所述基材更近。
11.前款7的方法，其中在所述基材上涂覆三个或多个耐磨层。
12.前款11的方法，其中一层比其它层更软，且所述更软层离所述基材最近。
13.前款1的方法，其中所述涂层是粘合层。
14.前款13的方法，其中所述粘合层选自V-D4、D4、D5、VTMS、HMDSO、DMDMS和TMDSO。
15.前款1的方法，其中所述基材包含硅酮硬涂层。
16.前款1的方法，其中所述基材包含底漆和硅酮硬涂层。
17.前款1的方法，其中所述基材是塑料。
18.前款17的方法，其中所述塑料是聚碳酸酯。
19.前款1的方法，其中所述涂层包括粘合层和耐磨层。
20.前款1的方法，其中所述涂层是功能性涂层，其包括无机UV滤光片、IR涂层、AR涂层、TCO、阻隔涂层和结合的多个层。
21.前款1的方法，其中通过注射器孔将所述反应试剂注射到所述等离子中，所述注射器孔位于距所述ETP源的孔大约0.1到4英寸的范围内。
22.前款21的方法，其中在与所述ETP源阳极的孔相距2英寸的范围内将所述试剂注射到所述等离子中。
23.前款1的方法，其中所述均匀的涂层性能是UV吸收。
24.以总体上均匀的性能涂覆大面积基材的系统，包括：
基材位于其中的淀积室，所述腔室维持在负压下；
与所述淀积室连接的两个或多个ETP源，每个ETP源包括阳极，所述ETP源产生具有中心轴的等离子流；和
至少一个注射器，它将蒸发反应试剂注射到所述等离子中以形成沉积在所述基材上的涂层，所述反应试剂的注射位于距所述ETP源的阳极规定的距离内。
25.前款24的系统，其中从与所述ETP源分离的注射器将蒸发的反应试剂注射到所述等离子中。
26.前款24的系统，其中所述注射器是具有许多孔的集流环(ringmanifold)。
27.前款24的系统，其中所述注射器是具有许多孔的跑道式集管(racetrackmanifold)。
28.前款24的系统，其中所述注射器是具有许多孔的直管式集管。
29.前款24的系统，其中所述注射器是单点孔。
30.前款24的系统，其中通过注射器孔注射蒸发的反应试剂，所述注射器孔位于距所述ETP源的孔相距大约0.1到4英寸的范围内。
31.前款30的系统，其中通过注射器孔注射蒸发的反应试剂，所述注射器孔位于距所述ETP源的孔相距2英寸的范围内。

Claims (10)

1.以总体上均匀的性能涂覆大面积基材的系统，包括：
基材位于其中的淀积室，所述腔室维持在负压下；
与所述淀积室连接的两个或多个膨胀式热等离子源，每个膨胀式热等离子源包括具有孔的阳极，所述膨胀式热等离子源产生具有中心轴的等离子流；和
至少一个注射器，它与所述膨胀式热等离子源分离并将蒸发反应试剂注射到所述等离子中以形成沉积在所述基材上的涂层，所述反应试剂的注射位于距所述膨胀式热等离子源的阳极规定的距离内；其中所述蒸发反应试剂通过位于距所述膨胀式热等离子源的孔为0.1到4英寸半径内的注射孔注射；
其中所述注射器是具有许多孔的集流环(ringmanifold)、具有许多孔的跑道式集管(racetrackmanifold)、或具有许多孔的直管式集管。
2.权利要求1的系统，其中通过注射器孔注射蒸发的反应试剂，所述注射器孔位于距所述膨胀式热等离子源的孔相距0.1到2英寸的范围内。
3.权利要求1的系统，其中所述系统包括位于淀积室上游的两个或多个加热器。
4.权利要求1的系统，其中所述两个或多个膨胀式热等离子源位于淀积室的相对侧上。
5.权利要求1的系统，其中所述注射器是所述集流环。
6.权利要求1的系统，其中所述注射器是所述跑道式集管。
7.权利要求1的系统，其中所述注射器是所述直管式集管。
8.权利要求1的系统，其中所述两个或多个膨胀式热等离子源相距大约6英寸。
9.权利要求1的系统，进一步包括位于所述淀积室下游的第二淀积室。
10.权利要求1的系统，进一步包括位于所述淀积室和第二淀积室之间的中间加热器。
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