CN111372692A - 电子设备的纳米涂层保护方法 - Google Patents

Abstract

这里介绍的是等离子体聚合装置和过程。示例性实施例包括与中心轴基本对称的形状的真空室。旋转架可以可操作地以绕真空室的中心轴旋转。另外，从真空室的外周以基本对称的方式围绕真空室的周边定位的反应性物质释放机制可以配置成将反应性物质分散到真空室中。反应性物质可以在一个或多个设备的表面上形成聚合物多层涂层。每层可具有不同的原子组成，以增强聚合物多层涂层的耐水性，耐腐蚀性，和耐摩擦性。

Description

电子设备的纳米涂层保护方法

相关申请交叉引用

本申请要求2018年5月4日提交的美国临时专利申请No.62/667,408和2018年5月4日提交的美国临时专利申请No.62/667,413的优先权。上述申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及等离子体聚合技术，更具体地，涉及等离子体聚合涂层装置和过程。

背景技术

等离子体聚合涂层处理是一种重要的表面处理技术，因为它具有优于其他传统技术的优点。例如，在等离子体聚合涂层中，聚合物可以直接附接到分子链生长的所需表面。这减少了涂覆待处理表面所需的总步骤数。与传统化学聚合技术相比，其他优点包括可使用更广泛的单体。

然而，由于传统等离子体涂覆器件的现有设计的多种缺点，传统的等离子体聚合处理经常受到生产限制，导致批量小，效率低，成本高，以及批次一致性差。

附图说明

本公开的一个或多个实施例通过示例的方式被示出，而非被附图限制，其中相同的附图标记表示类似的元件。这些附图不一定按比例绘制。

图1是根据本公开的一个或多个实施例的示例性等离子体聚合涂覆装置的结构的示意性前剖视图，其中行星旋转轴布置在旋转架上。

图2是根据本公开的一个或多个实施例的图1示出的示例性装置结构的示意性俯视图。

图3是说明等离子体聚合的示例性过程的流程图。

图4是示出处理系统示例的框图，该处理系统可以实现本文描述的至少一些操作。

图5是根据本公开的一个或多个实施例的示例性等离子体聚合涂覆装置的示意性前剖视图，其具有可选的轴和齿轮用于转动旋转架和行星旋转轴。

图6是说明根据本发明的一个或多个实施例的用于等离子体聚合的另一示例性过程的流程图。

图7是示出根据本公开的一个或多个实施例的施加在设备上的示例性等离子体聚合涂层的图。

具体实施例

下面将参考相关技术方案和附图详细描述本公开的某些实施例。在以下描述中，阐述了具体细节以提供对当前公开的技术的透彻理解。在其他实施例中，可以在没有这些具体细节的情况下实践这里描述的技术。在其他情况下，没有详细描述诸如特定制造技术的公知特征，以避免不必要地模糊本技术。本说明书中对“实施例”，“一个实施例”等的引用意味着所描述的特定特征，结构，材料，或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，本说明书中的这些短语的例子不一定都指代相同的实施例。另一方面，这些所提及的不一定是相互排斥的。此外，特定特征，结构，材料，或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。而且，应该理解，图中所示的多种实施例仅仅是说明性的表示，并不一定按比例绘制。

如前所述，等离子体聚合涂层能够产生具有高度期望特性的结果，并且在某些应用中可以很好地发挥作用，例如疏水性薄膜涂层。然而，由于聚合物涂层可以非常薄，因此难以实现所需的涂层一致性。

为了进行等离子体聚合涂覆，可以首先将待处理的设备置于真空室中，然后将载气和气态有机单体分散到真空室中。通过向单体释放电能而使气态有机单体变成等离子态以产生多种类型的反应性物质。接下来，在反应性物质与单体之间或反应性物质本身之间发生额外反应，并在设备表面上形成聚合物膜。在等离子体聚合涂覆过程的多个点处，真空室的气体可包括以下中的一种或多种：载气，气态有机单体，通过向单体释放电能产生的等离子体，由等离子体和单体蒸汽的组合产生的反应性物质等。在某些应用中，例如疏水或疏油薄膜涂层，等离子体聚合涂层能够产生具有高度期望特性的结果。

传统的等离子体涂覆设备通常配备有矩形真空室，因此，在涂覆过程中，设备承载平台和放置在其上的设备的位置通常固定在传统的真空室内。因为同一批次中的不同设备在真空室中处于不同位置，所以它们与电极，单体/载气出口，真空气体出口等的距离不同。因此，施加到每个设备的涂层厚度不可避免地根据腔室内每个设备的不同位置而变化。因此，为了减少同一批次在一致性上的变化，目前可用的等离子体涂覆设备通常采用小体积的真空室并且小批量处理。该过程大大降低了处理效率并增加了成本。即便如此，它也可能无法产生满足客户要求的令人满意的批次一致性。随着聚合物涂层应用的快速发展，对这种加工的需求正在迅速增加。

因此，这里公开了等离子体涂覆装置和技术，其解决了现有等离子体涂覆过程中的技术问题，例如小批量，低效率，高成本，和差的批次一致性。在一些实施例中，使用控制机制，例如控制从真空室气体的排出，增强所施加的等离子体聚合涂层的一致性。

等离子体化学气相沉积(PCVD)是使用等离子体来在设备表面上产生保护涂层的技术。PCVD过程激活反应性气体并促进表面上或设备附近的化学反应以产生保护涂层。

PCVD是在保护涂层的制备期间提供许多优点的过程。例如，PCVD是一种干的过程，不会损坏接收涂层的设备。与聚对二甲苯气相沉积方法相比，PCVD技术具有较低的沉积温度，以避免损坏接收涂层的设备，同时提供对所用单体和形成的涂层结构的更大控制。另外，涂层可以均匀地施加在不一致或不规则形状的设备上。

另外，涂覆过程可以在金手指和设备的其他导电构件上进行，因为涂层不影响产品的正常功能，例如电流传导，散热，和数据传输。因此，不需要掩模操作来控制设备的哪个区域将接收等离子体聚合涂层。因此，简化的涂覆过程可以提高生产吞吐量和更高的产量。最后，PCVD技术比使用液体化学品施加三涂层保护层更环保，因为减少了不希望的副产物的量。

除了在生产期间的优点之外，PCVD产生的保护涂层与使用其他方法生产的涂层相比具有显着的优点。例如，相对于通过机械结构(例如，胶涂，橡胶环，和垫圈)的传统耐水性保护，等离子体聚合物膜提供的保护避免了复杂的机械设计，高成本，低产量，和易受磨损。此外，通过避免机械结构来提供耐水性，PCVD保护涂层改善了产品的外观并改善了用户体验。

涂层的另一个优点是对设备的强粘合力，其允许涂层保留在设备的表面上，同时承受正常的磨损。涂层还具有稳定的化学和物理特性，可抵抗溶剂，化学腐蚀，热，和磨损。另外，PCVD过程能够产生可以薄至几纳米的涂层。因此，相对于其他涂层，等离子体聚合物膜提供了一种有效的方法，用于提供薄且耐用的耐水和耐腐蚀涂层。在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如特定组件，电路，和过程的例子，以提供对本公开的透彻理解。而且，在以下描述中并且出于解释的目的，阐述了具体的术语以提供对本实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可能不需要这些具体细节来实践本实施例。在其他情况下，以框图形式示出了公知的电路和设备以避免模糊本公开。

这里使用的术语“耦合”意味着直接或通过一个或多个中间组件或电路连接。通过本文描述的多种总线提供的任何信号可以与其他信号时间复用并且通过一个或多个公共总线提供。另外，电路元件或软件块之间的互连可以显示为总线或单个信号线。或者，每个总线可以是单个信号线，并且每个单个信号线可以替代地是总线，并且单个线路或总线可以表示用于组件之间通信(例如，网络)的无数物理或逻辑机制中的任何一个或多个。本发明的实施例不应被解释为限于这里描述的特定例子，而是在其范围内包括由所附权利要求限定的所有实施例。

等离子体聚合涂覆装置

图1和2中所示的是根据本公开的一个或多个实施例的等离子体聚合涂覆装置100，用于将等离子体聚合涂层施加到设备115。在示例性实施例中，等离子体聚合涂覆装置包括真空室101，多孔电极102，射频电源103，放电腔104，金属网格105，脉冲电源106，放电源107，放电电源108，载气管109，单体蒸汽管110，尾气收集管111，旋转架112，行星旋转轴113，行星旋转平台114，待处理设备115，真空泵116，控制器117，旋转马达118，和导向套119。

在一些实施例中，设备115可以是用于传输电信号的连接器。连接器可以是用于连接两个或更多个设备并允许电信号在连接的设备之间传输的接口。在一些实施例中，连接器可以是USB^TM连接器(例如，Micro USB^TM，USB-A^TM，USB^TM Type-C连接器，micro-USB^TM连接器等)，Apple^TM Lighting连接器，HDMlTM连接器，柔性印刷电路(FPC)连接器，板对板(BTB)连接器，探头连接器，或射频(RF)同轴连接器。在其他实施例中，设备115可以是家用电器，移动设备，计算设备，显示设备，或可穿戴设备。在一些例子中，设备115是蜂窝电话，耳机，无线耳机，平板电脑，儿童手表，定位跟踪器，笔记本电脑，音频系统，无人驾驶飞行器，增强现实(AR)眼镜，或虚拟现实(VR)眼镜。

通过进行等离子体聚合过程，设备115可以获得改善的耐用性和性能。对磨损的耐用性和恢复力是重要的，因为设备115可能遇到频繁的插拔事件并且在恶劣环境中操作，这增加了潮湿和腐蚀损坏的可能性。因此，如下面将详细描述的，等离子体聚合涂层提供保护以防止设备115遇到的多种损耗。例如，等离子体聚合涂层可以提供保护层，使设备115抵抗水和潮湿(例如，由于温度变化引起的冷凝)。另外，等离子体聚合涂层可以提供对抗酸性溶剂，酸性气体，和碱性溶剂的保护。最后，等离子体聚合涂层还可以对汗液，化妆品，和频繁的温度变化提供保护或抵御。

真空室

真空室101用作容器，其中聚合的等离子体可以施加到设备115。为了本公开的目的，术语“真空室”意指具有比腔室外的气压低的腔室(例如，作为真空泵116将气体泵出腔室的结果)。该术语不一定意味着腔室被排气至真空状态。出于本文讨论的目的，真空室101也可以称为“反应室”。真空室101可以是在其中发生本文所述的一种或多种化学反应(例如，用于实施所公开的等离子体涂覆技术)的腔室。在一些例子中，在涂覆过程中，真空室101可首先排出气体达到约5毫托的基础压力，然后填充载气。在用载气填充真空室101之后，真空室101中的气压可升高到大约几十毫托。真空室101的容积可根据实践运用而变化，例如，在50-3000升之间。腔室材料的例子可包括铝合金或不锈钢。

真空室101具有沿着真空室101的周边的腔室主体内壁。真空室101的内壁的特征在于具有与其他俯视图横截面直径相同的圆形俯视图横截面，或者具有与其他俯视图横截面边长相同的多边形。所述多边形的一些实施例具有至少六个边。

真空室101的顶盖和底盖可以是平板或拱形结构，例如球截形，正多边形，或椭圆形。在一些实施例中，该结构匹配真空室101的腔室主体内壁的俯视图横截面。

多孔电极

在一些实施例中，多孔电极102可以产生等离子体，用于预处理在后续步骤中通过聚合而被涂覆的设备115的表面。特别是，高的电功率(例如，超过600瓦)通过多孔电极102连续地放电以产生强等离子体。所得到的等离子体可用于至少两个目的：(1)清洁基材表面上的有机杂质，例如水和油污，以及(2)激活有机基材以形成悬空键以促进涂层沉积并增强基材和涂层之间的粘合力。在一些实施例中，经由多孔电极102的等离子体预处理的表面是可选的。

在一些实施例中，多孔电极102可以形成圆柱形或至少分成两个圆柱形部分，并且多孔电极102可以与真空室101同轴。多孔电极102可以被孔覆盖，孔的大小可以在2至30毫米的直径范围内。每个孔之间的间距可以在2到30毫米之间。另外，孔可以以均匀的方式布置或者在每个孔之间具有变化的距离。

多孔电极102安装在真空室101中，靠近或邻近真空室101的内壁。多孔电极102可以在距离真空室101的内壁一定距离内形成多孔拱形结构。在一些实施例中，从多孔电极102到真空室101的内壁的距离可以在1到6厘米之间。

等离子体聚合涂覆装置100的真空室101可包括耦合到多孔电极102的射频电源103。在一些实施例中，射频电源103被配置为向多孔电极102提供电荷而产生处理用等离子体以从一个或多个基材的表面除去杂质。射频电源103可以耦合到控制器117以接收控制输出到多孔电极102的功率的射频控制信号。

例如，多孔电极102可以连接到射频(例如，高频)电源103。当来自射频电源103的功率施加到多孔电极102时，产生等离子体以从设备115表面去除杂质。射频电源103的功率可以配置在15-1500瓦之间。要注意的是，在一些实施例中，在功率放电期间产生的等离子体可用于基材表面清洁和预处理。根据一些实施例，用于产生用于清洁(例如，预处理基材表面)的等离子体的气体中含有氧气。

如上所述，射频电源103应用于多孔电极102以产生等离子体，用于从设备115的表面去除杂质。在一个或多个实施例中，射频电源103用于驱动放电，即使当或者如果多孔电极102被介电涂层覆盖时也是如此。相比之下，直流(DC)电源或低频电源(例如，低于50Hz)不具有这种优点。由射频电源103施加的可适用的高频可以在几十kHz到几GHz的范围内。典型的高频包括40kHz，13.56MHz，和2.45GHz等。频率的选择可能取决于技术要求或规格，现有产品的材料特性，和成本。应注意，介电涂层领域的普通技术人员应该能够选择合适的高频率来进行特定材料的涂覆。

另外，因为射频电源103的电极极性交替，所以电极被认定为驱动电极和接地电极而不是阴极和阳极电极。在所公开的装置的一个或多个实施例中，连接到射频电源103的输出的多孔电极102是驱动电极。在这些实施例的至少一些中，真空室101的壁可以用作接地电极。附加地或替代地，尾气收集管111也可以用作接地电极。

放电腔

等离子体聚合涂覆装置100的真空室101包括围绕真空室101的周边定位的分散机制。在一些实施例中，真空室101配置成以基本均匀的方式将反应性物质分散到真空室101中。分散机制可以配置成将反应性物质朝向真空室101的中心轴分散，使得反应性物质在一个或多个基材的表面上形成聚合物涂层。分散机制可包括放电腔104和金属网格105，构造成在放电腔和真空室101之间产生压差。金属网格105还可配置成减少或防止气体从真空室101回流到放电腔。

在一些实施例中，放电腔104连接到真空室101。放电腔104包括耦合到放电电源108的放电源107，以产生用于聚合的等离子体。放电源107的一端可以连接到放电电源108。载气管109的另一端可以与载气源相邻。单体蒸汽管110可以耦合到真空室101，并且其出口可以位于放电腔104的前面。单体蒸汽管110的另一端可以连接到单体蒸汽源。

在一些实施例中，放电腔104可以形成圆柱形，并且可以由包括例如铝，碳钢，或不锈钢材料的材料制成。放电腔104的直径范围为5至20厘米，深度为3至15厘米，两个相邻放电腔之间的距离为7至40厘米。放电腔104的轴可以与真空室101的轴正交，以向等离子体提供最大的开口面积以行进到真空室101。在替换实施例中，该过程在几帕斯卡的压力下，自由扩散主导等离子体蔓延，因此放电腔的方向不太重要。

放电腔和真空室之间的多种尺寸比。例如，单个，相对大的放电腔104允许分散更大体积的基于载气的等离子体。然而，单个放电腔将基于载气的等离子体从单一方向提供到真空室101中，因此不能提供聚合涂层的足够一致性。相反，放电腔的数量和分布由所需的涂层一致性决定。一致分布的较小的放电腔104提供了涂覆涂层的更大一致性。然而，太多小的放电腔存在技术限制并增加了成本。应优化最终设计，以提供一致性，技术限制，和成本之间的平衡。

放电腔104设置有载气管109，其将载气从载气源导入到放电腔104。载气在放电腔104中被电离并变成等离子体(即，通过电离产生的正离子和电子的混合物)。载气将能量转移到单体蒸汽中以使单体蒸汽激活成高能状态(即，单体蒸汽变成被激活的物质)。在一些实施例中，载气甚至可以使单体的一些化学键断裂并形成反应性粒子，例如自由基。

当载气在放电源107处遇到来自放电电源108的放电时，载气形成等离子体。在涂覆过程中，放电腔104以相对低的功率放电以产生弱等离子体。弱等离子体通过金属网格105间歇地释放到真空室101中，以引发单体聚合并沉积在基材表面上以形成聚合涂层。根据实施例，放电源107可以是灯丝，电极，感应线圈，或微波天线。放电源107可具有2至500W的放电功率。

根据实施例，多孔电极102和放电腔104彼此独立，并且它们可以一起或分开操作。在一些实施例中，在等离子体聚合涂覆过程中，多孔电极102用于(1)样品的预处理和(2)腔室的后清洁。也就是说，在这些实施例中，多孔电极102在涂覆过程中不起作用。另一方面，根据一个或多个实施例，放电腔104主要用于涂覆。附加地或替代地，放电腔104也可以用于腔自身的后清洁。

出于本文公开的目的，术语“强等离子体”与射频电源103施加的相对于放电电源108施加的功率的较高的功率相关。强等离子体的典型放电功率可以是几百瓦，等离子体密度在10⁹-10¹⁰/cm³之间。相反，术语“弱等离子体”与放电电源108施加的相对于射频电源103施加的功率的较低的功率相关。弱等离子体的典型放电功率可以是几瓦到几十瓦，等离子体密度在10⁷-10⁸/cm³之间。单体的示例材料含有丙烯酸酯，如乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，或(全氟环己基)甲基丙烯酸酯(perfluorocyclohexyl methyl acrylate)。

金属网格

在一般真空条件下，即使不存在网格，沿着从气体入口到排气口的路径也可存在压力梯度。这可以在真空室101的不同位置处通过真空公尺测量。因此，金属网格105的策略性布置，例如此处介绍的，可以通过阻碍载气流来增加放电腔104和真空室101之间的压力差。一般而言，压力差可以随着层数，网格数，和网格的透射率而增加。在一些实施例中，每个层可以具有不同的特征。例如，一层可以具有较小的开口，而另一层具有较大的开口。另外，可能存在栅门的优选顺序(例如，基于载气的等离子体在移动通过具有较小开口的栅门之前移动通过具有较大开口的栅门)。

在一些实施例中，金属网格105的层数可以在2到6的范围内。金属网格105可以由包括例如不锈钢或镍的材料制成。金属网格105的范围为100至1000目，透射率可以为25％至40％。金属网格105增加了压差以减少或防止载气从真空室101回流到放电腔104。在一些实施例中，在放电腔和真空室101的内壁的连接位置处设置至少两层金属网格105。金属网格105可以与真空室101的内壁绝缘。

在某些实施例中，金属网格105可以布置在放电腔和真空室101内壁的连接位置处。在一些实施例中，在真空室101的外壁上以密封方式设置至少两个放电腔104。在一些例子中，多孔电极102和放电腔能够根据特定过程的需要一起或各自地放电。

在一个或多个实施例中，脉冲电源106耦合到金属网格105。脉冲电源106可以被配置为以脉冲形式向金属网格105提供正电荷，其中在放电腔中的等离子体在脉冲关闭周期被阻止进入真空室101。放电腔中的等离子体可以在脉冲开启周期通过真空室101。

结果，当施加功率时，在放电腔104中产生的等离子体被释放到真空室101中。例如，在脉冲关闭周期(即，当没有功率施加到金属网格105时)，等离子体被放电腔104内的金属网格105(至少部分地)阻挡，并且等离子体可以在脉冲开启周期(即，当功率施加到金属网格105时)通过金属网格105进入真空室101。在一些实施例中，脉冲电源106输出具有以下参数的正脉冲：峰值为20至140V，脉冲宽度为2μs至1ms，重复频率为20Hz至10kHz。

类似地，金属网格105可以对单体蒸汽从真空室101到放电腔104的反向扩散产生阻碍作用。而且，由于放电腔104的压力会高于真空室101中的压力，单体蒸汽可能不容易通过反向扩散从真空室101移动到放电腔104，从而防止单体蒸汽被放电腔104中连续释放的等离子体过度分解和破坏。在一些实施例中，金属网格105可以帮助产生压差，从而减少或防止载气回流。

单体蒸汽管

单体蒸汽管110可以连接到真空室101，并且出口可以位于放电腔104附近。单体蒸汽管110的另一端连接到单体蒸汽源。在一些实施例中，单体蒸汽管110的出口与放电腔104之间的距离可以在1至10cm的范围内。在一个实施例中，单体蒸汽管110直接连接到真空室101而不是在放电腔104内。这是为了避免单体蒸汽暴露于来自放电腔104的强电荷。

在一些实施例中，当在预处理期间(例如，步骤306)激活多孔电极102时，没有单体蒸汽被导入真空室101中。在等离子体聚合涂覆期间，单体蒸汽可以部分地释入和释出放电腔104。然而，单体蒸汽释入到放电腔104中可能是不希望的，因为它可能导致单体分子的过度分解。因此，单体蒸汽管110可以设计成直接连接到真空室101，以避免单体蒸汽在通过放电腔104时被强放电。当然，基于载气的等离子体间歇地从放电腔释放，以最小化的放电来激活单体蒸汽。

尾气收集管和真空泵

等离子体聚合涂覆装置100的真空室101可包括沿真空室101的中心轴垂直定位的尾气收集管111。在一些实施例中，真空室101可操作以具有低于真空室的气压，以在受控的排气速率下收集真空室101的气体中的过量的反应性物质。

尾气收集管111的一个或多个端部可以是中空的并且在排气口处连接到真空泵116。另外，孔沿尾气收集管111的壁分布。真空室101中的气体通过尾气收集管111上的孔进入尾气收集管111，然后通过真空泵116从真空室101排出。施加到真空泵116的功率可以在3-50kW之间，并且泵速可以在600-1200m³/h之间。尾气收集管111的内径可以在25到100mm的范围内。在一些实施例中，孔可以均匀地设置在尾气收集管111的壁上。孔的尺寸可以在2到30mm的范围内，并且孔之间的间隔可以在2到100mm的范围内。

真空泵116可以配置成通过尾气收集管111评估来自真空室101的气体。真空泵116的操作可以通过接收来自控制器117的控制信号来控制，该控制信号指示泵的速率，真空室101的气体在该速率下被排出。

真空泵116可以接收控制信号，该控制信号启动真空泵116的操作以排出真空室101中的气体。这可以在引入载气或单体蒸汽之前执行，以便在将等离子体聚合涂层施加到设备115之前去除任何不需要的气体，等离子体，反应性物质，或污染物。例如，当真空室101中存在过高浓度的反应性物质时，可以从控制器117接收指示真空泵116应该在最大泵速下(例如，1200m³/h)操作的控制信号。相反，当存在较低浓度的反应性物质时，可以使用最小泵速(例如600m³/h)或者可以停止真空泵116的操作。

另外，真空泵116可以接收控制信号，该控制信号控制在等离子体聚合涂覆过程期间用于排出真空室101中的气体的泵速。在一些例子中，反应性物质的产生可导致真空室101内的局部区域处的反应性物质的浓度变化。

在一个例子中，反应性物质的浓度可受单体蒸汽被导入真空室101的量或速率的影响。如果快速导入单体蒸汽，则可在真空室101内形成过量的反应性物质。除了反应性物质的总量之外，在导入更多单体蒸汽的区域中可能形成高局部浓度的反应性物质。

在另一个例子中。反应性物质的产生可能受到施加到载气的放电功率的速率和/或水平的影响。速率或功率越大，总体上可产生的等离子体的量越大。另外，放电施加到载气的放电腔104的开口处可以维持等离子体的较大局部浓度。当等离子体与单体蒸汽会聚时，等离子体的较大局部浓度可能会进而导致反应性物质的较大局部浓度。

在又一个例子中，反应性物质的产生可能受到能量从等离子体转移到单体蒸汽的速率的影响。例如，如果能量从等离子体转移到单体蒸汽的速率很高，则真空室101中等离子体和单体蒸汽相遇处的局部浓度会增加。另外，在理想量的等离子体和单体会聚的区域中，反应性物质的局部浓度会升高。

对于另一个例子，反应性物质的浓度可能受到设备115上的反应性物质的沉积的影响。当反应性物质沉积在设备115上时，较少的反应性物质保留在真空室101的气体中。因此，反应性物质从真空室101的外部区域朝向中心轴移动并沉积在设备115上，气体中的反应性物质的浓度朝向真空室101的中心轴减小而形成梯度。在一个对等效果的例子中，随着反应性物质朝向真空室101的中心轴会聚，气体中反应性物质的浓度升高。本领域普通技术人员将认识到多种其它因素可能影响真空室101中反应性物质的浓度。例如，反应性物质的浓度可能受等离子体与单体蒸汽的比例的影响。

基于影响上述反应性物质产生的多种因素，在真空室101内可形成不均匀或不希望的反应性物质浓度水平。在一些实施例中，可控制真空泵116的泵速以补偿对于反应性物质的不均匀或不希望的浓度水平。真空泵116可以接收控制信号以增加泵速从而减少真空室101内的反应性物质的总量。另外，真空泵116可以接收控制信号以减少在局部区域处例如等离子体和单体蒸汽会聚的区域的反应性物质的较高浓度。

例如，可以增加泵速以消除等离子体和单体气会聚处的反应性物质的局部浓度的增加。在另一个例子中，可以降低泵速以消除在以降低的电功率施加到载气处的反应性物质的减少了的局部浓度。本领域普通技术人员将认识到，真空泵116可以以多种方式配置以增强真空室101中的反应性物质的一致性。例如，可以控制时机，周期操作，和逐渐增加/降低泵速以对反应性物质浓度的变化进行补偿或对具有不同反应性物质浓度的局部区域进行补偿。

中空导向套

在一些实施例中，尾气收集管111的一端可以连接到中空导向套119。中空导向套119可以被配置为允许尾气收集管111沿中心轴旋转的支撑结构。在一些例子中，尾气收集管111可以插入到中空导向套中。这可以通过将中空导向套119的内径配置为等于或大于尾气收集管111的外径来实现。本领域普通技术人员将认识到，可以以其他方式来配置中空导向套119用作支撑结构功能。例如，中空导向套119可以被构造成插入尾气收集管111中。这可以通过将中空导向套119的外径配置为等于或小于尾气收集管111的内径来实现。

旋转架

等离子体聚合涂覆装置100的真空室101可包括旋转架112，旋转架112可操作地耦合到行星旋转轴113并且构造成沿中心轴旋转。在一些实施例中，主旋转架包括一个或多个架层，每个架层架持来自一个或多个基材平台的多个基材平台。在一些实施例中，主旋转轴可以与尾气收集管111耦合或以其他方式集成。

在一些实施例中，旋转架112耦合到一个或多个行星旋转轴113，行星旋转轴113又耦合到旋转平台114。行星旋转轴113可支持沿与行星旋转轴同轴的次轴旋转的行星旋转平台114。另外，行星旋转轴113可以远离真空室101的中心轴。主旋转架沿中心轴的旋转和次旋转架沿次轴的旋转可以在涂覆过程中为一个或多个基材中的每一个提供相同的空间移动速率，以实现一致涂覆。在一些例子中，行星旋转轴113的数量可以在2到8之间，并且行星旋转平台114的数量可以在1到10之间。

等离子体聚合涂覆装置的真空室101还包括一个或多个基材平台，其配置成承载要接收等离子体聚合涂覆的一个或多个基材。每个基材平台可以位于次旋转架上。基材平台可以是行星旋转平台114。行星旋转平台114允许放置待处理的设备115，使得设备115沿着真空室101持续移动。行星旋转平台114沿着行星旋转轴113安置，其中每个行星旋转平台114围绕它们自己的行星旋转轴旋转，而行星旋转轴围绕真空室101的中心轴旋转。持续的移动允许在设备115的表面上进行一致的等离子体聚合处理。

注意，即使对于行星旋转轴113的旋转相对于旋转架112的旋转没有特定的方向要求，总体上这些旋转应该适当地被调节和调整(例如，为了旋转平衡和稳定性)，使得基本上所有样品在涂覆过程中都可以经历相同的空间移动，以实现一致的涂覆。类似地，对转速没有特别限制；然而，很明显，过快的转速是不利的，因为不必要的功率消耗，部件损耗，以及平台的不稳定性。

聚合控制器

在一些实施例中，等离子体聚合涂覆装置100包括控制器117，控制器117被配置为提供控制信号，以调节等离子体聚合涂覆装置100的多种部件的操作。控制信号允许装置调节应用于设备115的等离子体聚合过程。

控制器117可以将转速信号传输到旋转马达118。转速信号指示旋转马达118应该操作的转速。调节转速可以决定设备115穿梭真空室101的速率。例如，更快的转速可以允许基材相对快速地穿梭真空室101。因此，真空室101中的等离子体浓度的任何不均衡都将被抵消，因为设备115将快速暴露于等离子体浓度梯度的两端。

在一些实施例中，分散机制通信地耦合到控制器117，以从控制器接收分散控制信号，以基本上均匀地控制反应性物质在一个或多个基材上的分散速率。分散控制信号通过调节施加到分散机制的电功率和/或通过调节进入聚合用的分散机制的气体速率来控制反应性物质的分散速率。在一些实施例中，分散速率控制信号调节分散速率以导致由于在一个或多个基材上反应性物质的沉积所致的真空室101内的反应性物质的密度降低，以及由于反应性物质朝向室的中心会聚所致的在真空室101内的反应性物质的密度增加，而使真空室101内的反应性物质的密度是一致的。

例如，控制器117可以发送分散控制信号到放电电源108以指示应该施加到放电源107的功率。调节施加到放电源107的功率允许控制在放电腔104形成等离子体的速率。因此，放电源107的功率变化可能影响等离子体密度的变化以及真空室101中等离子体的特性，并最终影响施加到设备115的等离子体的厚度。

在一些实施例中，脉冲电源从控制器接收脉冲控制信号，脉冲控制信号调节正电荷的功率和频率。具体地，控制器117可以将脉冲控制信号发送到脉冲电源106。脉冲控制信号指示由脉冲电源106施加到金属网格105的功率。具体地，脉冲电源106在金属网格105上施加正电脉冲偏置，从而允许在放电腔104中产生的等离子体间歇地释放到真空室101中。例如，金属网格105可以在脉冲关闭周期阻挡放电腔104内的等离子体，并且金属网格105可以在脉冲开启周期允许等离子体进入真空室101。使用这种机制，脉冲控制信号控制允许等离子体从放电腔104进入真空室101的持续时间和频率。

控制器117可以将射频功率控制信号发送到射频电源103。射频功率信号向射频电源103指示何时向多孔电极102施加功率以产生用于从设备115去除杂质的等离子体。例如，控制器117可以在等离子体聚合过程开始时将射频功率控制信号发送到射频电源103的功率，以预处理设备115，或者在将等离子体施加到基材上之后进行设备115和真空室101的后处理。

控制器117还发送多种控制信号，用于调节气体的导入和排出到行星旋转架设备中。例如，控制器117将载气控制信号传输到载气管109。该控制信号指示应将载气导入放电腔104的速率。控制器117还将单体蒸汽控制信号传输到单体蒸汽管110。单体蒸汽控制信号表示单体蒸汽气体被导入真空室101的速率。

在一些实施例中，收集管通信地耦合到控制器以从控制器接收排气速率控制信号以控制反应性物质的排气速率。例如，控制器117向尾气收集管111提供尾气控制信号。该信号控制从真空室101排出气体的速率。在一些实施例中，控制器发送排气速率控制信号以调节反应性物质从真空室101中排出的速率。控制排气速率以导致影响真空室101内反应性物质密度的两个因素：(1)由于反应性物质沉积到一个或多个基材上而导致的真空室101内的反应性物质的密度降低和(2)由于反应性物质朝向腔室的中心会聚而导致真空室101中的反应性物质的密度增加，而使遍布真空室101的反应性物质的密度是一致的，(3)基于导入反应室的单体蒸汽的速率，在真空室101内反应性物质的增加，和(4)基于电功率施加到载气以产生等离子体的速率，真空室101内反应性物质的增加，和(5)基于来自等离子体的能量转移到单体蒸汽的速率，真空室101内反应性物质的增加。

控制器117可以是微控制器，通用处理器，或者可以是专用集成电路，其提供算术和控制功能以实现本文公开的技术。处理器可以包括高速缓冲存储器(为简单起见未示出)以及其他存储器(例如，主存储器，和/或非易失性存储器，例如硬盘驱动器或固态驱动器。例如，高速缓冲存储器使用SRAM实现，主存储器使用DRAM实现，非易失性存储器使用闪存或一个或多个磁盘驱动器实现。根据一些实施例，存储器可包括一个或多个存储器芯片或模块，控制器117上的一个或多个处理器可以执行存储在其存储器中的多个指令或程序代码。

旋转马达

在一些实施例中，等离子体聚合涂覆装置100包括旋转马达118以在真空室101内旋转设备115。设备115的旋转增强了在设备115上施加的等离子体聚合涂层的一致性。在一些实施例中，旋转马达118致动旋转架112的旋转，该旋转架112耦合到尾气收集管111，使得行星旋转平台114沿着相对于真空室101的中心轴的同心路径旋转。另外，旋转马达118致动沿着沿着行星旋转轴113的行星旋转轴的基材平台的旋转。如上所述，来自控制器117的控制信号可用于控制旋转马达118操作来旋转旋转架112和/或行星旋转轴113的速率。在一些例子中，旋转频率可以在10Hz至50Hz的范围内。另外，在一些实施例中，可以在等离子体聚合涂覆过程(例如，过程300)期间动态地调节旋转频率。

旋转马达118可以位于相对于真空室101的多种位置。例如，旋转马达118可以位于真空室101下方并且耦合到尾气收集管111的下端。在其他例子中，旋转马达118可以位于真空室101的中心并且耦合到尾气收集管111的中间。在其他例子中，旋转马达118可以位于真空室101上方并且耦合到尾气收集管111的上端。另外，旋转马达118可位于真空室101内或真空室101的外部。

图2是根据本公开的一个或多个实施例的图1中所示的等离子体聚合涂覆装置100的结构的示意性俯视图。

总之，本公开具有多种有益效果。首先，该装置采用中心轴对称的真空室101结构，以保持空间聚合反应性材料密度的一致性。真空室101采用一种机制，其中气体通过侧壁供给，径向输送，并沿中心轴方向释放。

在一个或多个实施例中，载气管109设置在每个放电腔104上并具有出口。载气可以通过载气管109进入放电腔，然后通过多层金属网格105扩散到真空室101中。单体蒸汽管110在真空室101中的放电腔104前面设有出口。单体蒸汽气体通过单体蒸汽管110进入真空室101。此外，尾气收集管111沿真空室101的轴同轴地设置在真空室101中。尾气收集管垂直穿过真空室101。尾气收集管111的一端连接到真空泵116，并且孔均匀地分布在管壁上。尾气通过尾气收集管上的孔进入尾气收集管，然后通过真空泵116从真空室101排出。

在前述方法中，其中气体经由侧壁进料，径向输送并沿中心轴方向释放，气体输送过程以会聚方式进行，这可以有助于增加在空间聚合反应中的反应性物质浓度的稳定性，以及更均匀的反应性物质分布。在一个实施例中，该过程开始于当单体蒸汽在放电腔104附近与基于载气的等离子体接触时产生聚合反应的反应性物质。由载气激活，产生的聚合反应的反应性物质朝向真空室101的轴径向分散。当设备115在真空室101中旋转时，由于连续消耗，聚合反应的反应性物质的量逐渐减少。同时，聚合反应的反应性物质也逐渐会聚，这可以补偿前述聚合反应的反应性物质的量的减少。以这种方式，聚合反应的反应性物质的浓度可以保持稳定。真空室101中的反应性物质的容积密度可以保持不变，因此批量处理可以具有良好的一致性。

换句话说，反应性物质释放机制和收集管可以以这样的方式共同配置，使得由于反应性物质的消耗导致的反应性物质的密度降低可以基本上等于由于反应性物质向收集管会聚而导致的反应性物质的密度增加。因此，反应性物质释放机制和尾气收集管111的协调操作可以在真空室101和设备115上提供密度一致的反应性物质。具体地，在一些实施方式中，可以调节释放机制的释放速率(例如，通过控制施加的电功率和/或气体量)以及收集管的排气速率(例如，通过调节真空泵的功率)，使得可以实现真空室101内的反应性物质的基本一致的密度。在许多实施例中，上述释放机制和收集管的共同调节对应于给定真空室101的内侧壁的横截面的形状。也就是说，在这些实施例中，调节释放机制的释放速率和收集管的排气速率的组合以更好地匹配给定真空室101的特定形状(例如，圆形或多边形)，以便实现反应性物质的基本一致的密度。

与传统涂覆设备和技术相比，传统涂覆设备中相同批次处理的基材涂布厚度差异可大于30％，而使用所公开的设备的相同批次处理的基材涂布厚度差异可小于10％。

第二，该装置还采用旋转架112以显著改善每个基材涂层的一致性。在一个或多个实施例中，真空室101设置有旋转架112。旋转架112上的行星旋转平台114可以在真空室101中执行行星旋转运动。具体地，所公开的机制允许每个行星旋转平台114沿着行星旋转轴(例如，沿着行星旋转轴113)旋转，同时在相对于真空室101的中心轴的同心路径中进行旋转运动(例如，沿着耦合到尾气收集管111的旋转架112的旋转)。

待处理的设备115可以放置在行星旋转平台114上。引入的行星旋转运动允许被处理的每个基材的空间位置和方向在处理过程中连续变化，使得在涂覆处理过程中不同基材的所有空间位置可以基本相同，从而消除了现有技术中不同基材的不同空间位置导致的涂覆差异。因此，所引入的技术可以实现相同涂覆效果和相同批次中不同位置的基材的更好的一致性。

第三，该装置能够大大增加真空室101的体积，并显着提高处理效率。由于真空室101和旋转架112的结构的改进，对于同一批次的处理，涂层膜厚度一致性可以大大提高。另外，真空室101的容积可以扩大5到6倍。因此，批量处理数量和处理效率大大提高。在一些实施例中，根据本发明的装置可有效地保护单体蒸汽不被分解和破坏，从而获得高质量的聚合物涂层。

等离子体聚合涂覆过程

本文公开的技术的一个方面包括反应性物质释放过程。在一个实施例中，该过程通过将基材定位在位于真空室中的基材平台上开始。真空室101的气体通过真空泵经由沿真空室101的中心轴定位的收集管的排气口排出。该过程通过旋转马达旋转耦合到主旋转轴的主旋转架来进行。在一些实施例中，主旋转架被配置为沿中心轴旋转。然后，载气通过入口阀释放到放电腔。载气可以促进基材和反应性物质之间的反应。通过使用进气口将单体蒸汽释放到真空室101中来继续该过程。该过程使用载气在真空室101中通过聚合单体蒸汽而产生反应性物质。然后该过程将反应性物质沉积在基材表面上以形成聚合物涂层。

图3是示出示例性反应性物质释放过程300的流程图。在一些实施例中，过程300控制和协调等离子体聚合涂覆装置100的多种组件。

在步骤301中，将设备115放置在真空室101内。在一些实施例中，设备115放置在行星旋转平台114上，如图1和2所示。设备115在行星旋转平台114上的放置有助于在等离子体聚合涂覆过程中设备115在真空室101内的移动。通过围绕真空室101的不同区域行进，减小或抵消了等离子体密度变化的负面影响，以允许在基材上更均匀的等离子体涂布。

在步骤302中，真空泵116可以排出真空室101内的气体。在一些实施例中，控制器117将控制信号传输到真空泵116以控制真空室101内的气体排出。该过程确保气体不干扰等离子体聚合过程并有利于需要真空的等离子体聚合过程。在一些例子中，真空泵116耦合到尾气收集管111，以在尾气收集管111中相对于真空室101的气压产生负气压。负气压产生从真空室101流出的气流。控制器117可以将控制信号传输到真空泵116，以控制用于排出气体的时机，功率，和其他操作参数。

在步骤303中，旋转架112在真空室101中旋转设备115。在一些实施例中，控制器可将控制信号传送到旋转马达118以控制旋转架112的转速以对涂覆过程中的一个或多个基材中的每一个提供相同的空间移动速率，以实现一致涂覆。具体地，控制器117将控制信号发送到包含用于等离子体聚合涂覆的设备115的旋转架112。在接收到控制信号时，根据本发明的多种实施例，旋转架112可以旋转以使设备115在真空室101内旋转。在一些实施例中，旋转架112包含行星旋转轴113和行星旋转平台114，用于安置经受等离子体聚合过程设备115。旋转马达118产生旋转架112的旋转运动。控制器117可以将控制信号传送到旋转马达118以控制旋转的时机，持续时间，和速率。

在步骤304中，行星旋转轴113和行星旋转平台114在真空室101中旋转设备115。在一些实施例中，次旋转架在不同于中心轴的次轴上旋转。具体地，控制器117将控制信号传输到行星旋转轴113。根据本发明的多种实施例，控制信号使行星旋转轴113沿着次轴独立地旋转。额外的旋转提供了设备115在真空室101内的更宽范围的移动。这允许通过进一步改变待处理的每个设备115的位置和取向来额外地减轻由等离子体密度变化引起的负面影响。

在步骤305中，将载气导入放电腔104。在一些实施例中，控制器117将控制信号传输到载气管109，以使其将载气导入放电腔104以激活单体蒸汽。当载气被导入放电腔104时，放电电源108将电荷施加到放电源107。由于电荷，载气在放电腔104中被电离并变成等离子体(即，电离产生的正离子和电子的混合物)。在一些实施例中，载气连续地导入放电腔104并在整个聚合过程中变为等离子体，直到步骤309。控制器117可以传输控制信号，该控制信号控制导入放电腔104的载气的时机和量以及由放电电源108施加到放电源107的时机和功率。

在步骤306中，过程300可选地产生处理用等离子体以从一个或多个设备115的表面去除杂质。在某些实施例中，处理用等离子体可以在将反应性物质释放到真空室101之前被导入真空室101中。在其他实施例中，也可以在将反应性物质沉积在基材表面上之后产生处理用等离子体。

在一些实施例中，处理用等离子体由耦合到射频电源的电极产生。具体地，控制器117将控制信号发送到射频电源103以产生在真空室101中产生等离子体的电荷。产生等离子体以从经受等离子体聚合的设备115去除杂质。另外，等离子体可以激活设备115的表面以允许设备115的表面与等离子体之间的结合，以形成等离子体聚合涂层。在一些实施例中，可以从载气管109导入载气以在整个真空室101中扩散等离子体。控制器117可以将控制射频电源103的时机，功率和其他操作参数的控制信号传输到多孔电极102。在一些例子中，在该步骤期间可能发生载气的连续流动。

在步骤307中，反应性物质被产生以施加到经受等离子体聚合的设备115的表面。当将等离子体导入单体蒸汽时产生反应性物质。来自等离子体的能量从等离子体转移到单体蒸汽中以激活单体蒸汽。在一些实施例中，控制器117将控制信号发送到单体蒸汽管110以将单体蒸汽导入真空室101。控制器117还将控制信号发送到放电电源108，以调节施加到放电源107的时机和电量。当放电电源108向放电源107施加功率时，放电腔104中的载气变为等离子体。这提供了控制放电腔104何时产生等离子体的机制。

另外，控制器117可以向脉冲电源106提供控制信号以调节施加到金属网格105的功率。金属网格105被耦合到脉冲电源106并且被布置在放电腔和真空室101内壁的连接位置处。金属网格105调节在步骤305中产生的等离子体进入真空室101的流动和到放电腔104中的载气回流。在一些实施例中，控制器117可以提供控制导入放电腔104的载气的控制时机和电量的控制信号。

具体地，当向金属网格105施加功率时，等离子体可以穿过金属网格105，并且当没有向金属网格105施加功率时，阻止等离子体穿过金属网格105。当等离子体穿过金属网格105进入真空室101时，等离子体将能量转移到单体蒸汽以将单体蒸汽激活成高能状态(即，单体蒸汽变成反应性物质)。在一些实施例中，载体蒸汽甚至可以使单体的一些化学键断裂并形成反应性粒子，例如自由基。而且，在一些例子中，在该步骤期间可能发生连续的载气流。

在步骤308中，可以将在步骤307中产生的反应性物质沉积到经受等离子体聚合的设备115的表面。具体地，当单体蒸汽与步骤307中从放电腔104释放的等离子体接触时，从单体蒸汽产生聚合反应的反应性物质。由载气等离子体激活，产生的聚合反应性物质朝着真空室101的轴径向分散到设备115上。在一些实施例中，在将反应性物质导入真空室101之后，真空室101将具有电离物质，自由电子，自由基，被激活的分子或原子，和未改变的气体的组合。

在步骤309中，反应性物质释放过程300通过降低收集管处的气压至低于真空室101的气压来收集真空室101的气体中的过量反应性物质。真空泵的排出速率被配置成导致：(1)由于反应性物质沉积到基材上所致的真空室101内的反应性物质的密度降低，(2)由于反应性物质朝向腔室的中心会聚所致的真空室101中反应性物质的密度增加，而使遍布真空室101的反应性物质的密度是一致的，(3)基于单体蒸汽被导入反应室的速率在真空室101内的反应性物质的增加，(4)基于将功率施加到载气以产生等离子体的速率在真空室101内的反应性物质的增加，以及(5)基于来自等离子体的能量转移到单体蒸汽的速率在真空室101内的反应性物质的增加。

具体地，控制器117将控制信号发送到真空泵116以从真空室101的气体中排出过量的气体，等离子体，和反应性物质。将真空泵116耦合到尾气收集管111以在尾气收集管111相对于真空室101的气压产生负气压。负气压产生从真空室101流出的气流。

在一些实施例中，步骤306(即，预处理步骤)应该长于一个行星旋转周期，使得所有基材样品已经行进到最接近多孔电极的点以接受等离子体。例如，步骤306可能需要1-30分钟。相比之下，步骤308由所需的膜厚度来确定。通常，步骤308应该比其他步骤花费更长的时间。例如，步骤306可能需要20-300分钟。最后，应该执行步骤309直到从室中排出过量的单体。例如，步骤309可能需要1-10分钟。

处理系统

图4是示出处理系统400的例子的框图，其中可以实现本文描述的至少一些操作。例如，处理系统400的一些组件可以在控制器设备(例如，图1和2的控制器117)中实现。

处理系统400可包括一个或多个中央处理单元(“处理器”)402，主存储器406，非易失性存储器410，网络适配器412(例如，网络接口)，视频显示器418，输入/输出设备420，控制设备422(例如，键盘和指示设备)，包括存储介质426的驱动单元424，以及通信地连接到总线416的信号发生设备430。总线416被示为表示一个或多个物理总线和/或通过适当的桥接器，适配器，或控制器被连接的点对点连接的抽象。因此，总线416可以包括系统总线，外围组件互连(PCI)总线或PCI-Express总线，HyperTransport或工业标准架构(ISA)总线，小型计算机系统接口(SCSI)总线，通用串行总线(USB)，IIC(I2C)总线，或电气和电子工程师协会(IEEE)标准1394总线(也称为“火线”)。

处理系统400可以与台式计算机，平板计算机，个人数字助理(PDA)，移动电话，游戏控制台，音乐播放器，可穿戴电子设备(例如，手表或健康追踪器)，网络连接(“智能”)设备(例如，电视或家庭辅助设备)，虚拟/增强现实系统(例如，头戴式显示器)，或能够执行一组指令(顺序或其他)指定处理系统400要采取的动作的其他电子设备共享相似的处理结构。

虽然主存储器406，非易失性存储器410，和存储介质426(也称为“机器可读介质”)被示出为单个介质，但术语“机器可读介质”和“存储介质”应当包括存储一组或多组指令428的单个介质或多个介质(例如，集中/分布式数据库和/或相关的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”和“存储介质”还应当包括能够存储，编码，或携带一组指令以供处理系统400执行的任何介质。

通常，为实现本公开的实施例而执行的例程可以实现为操作系统或特定应用，组件，程序，对象，模块，或指令序列的一部分(统称为“计算机程序”)。计算机程序通常包括在计算设备中的多种存储器和存储设备中的多次设置的一个或多个指令(例如，指令404，408，428)。当由一个或多个处理器402读取和执行时，指令使处理系统400执行操作以执行涉及本公开的多个方面的元素。

此外，虽然已经在完全运行的计算设备的上下文中描述了实施例，但是本领域技术人员将理解，多种实施例能够以多种形式被分布为程序产品。无论何种用于实际产生分布的特定类型的机器或计算机可读介质，本公开都适用。

机器可读存储介质，机器可读介质，或计算机可读介质的其他例子包括可记录型介质，诸如易失性和非易失性存储器设备410，软盘和其他可移动磁盘，硬盘驱动器，光盘(例如，光盘只读存储器(CD-ROM)，数字通用盘(DVD))，和诸如数字和模拟通信链路的传输型介质。

网络适配器412使处理系统400能够通过处理系统400和外部实体支持的任何通信协议调整处理系统400之外的实体所在网络414的数据。网络适配器412可以包括网络适配卡，无线网络接口卡，路由器，接入点，无线路由器，交换机，多层交换机，协议转换器，网关，网桥，桥接路由器，集线器，数字媒体接收器，和/或转发器。

网络适配器412可以包括防火墙，其支配和/或管理接入/代理计算机网络中的数据的许可，并跟踪不同机器和/或应用程序之间的不同信任级别。防火墙可以是具有硬件和/或软件组件的任何组合的任何数量的模块，其能够在特定的一组机器和应用程序，机器和机器，和/或应用程序和应用程序之间强制执行预定的一组访问权限(例如，以规范这些实体之间的流量和资源共享)。防火墙可以另外管理和/或接入访问控制列表，该访问控制列表详细描述了包括被个人，机器，和/或应用程序的对象的访问和操作权限，以及处于许可权限下的情况的许可。

图5是示例性等离子体聚合涂覆装置100的示意性前剖视图，其具有用于旋转旋转架112和/或行星旋转轴113的可选的轴和齿轮。在一些实施例中，聚合涂覆装置100可包括旋转马达118，马达轴120，马达轴齿轮121，尾气收集管主齿轮122，尾气收集管次齿轮123，旋转架轴125，旋转架轴主齿轮126，旋转架轴次齿轮127，和行星旋转轴齿轮128。

在一些实施例中，旋转马达118耦合到马达轴120，马达轴120可以从旋转马达118的壳体突出。另外，马达轴120可以耦合到马达轴齿轮121。另外，尾气收集管111可以耦合到尾气收集管主齿轮122和尾气收集管次齿轮123。相似地，旋转架轴125可以被耦合到旋转架轴主齿轮126和旋转架轴次齿轮127。

在某些实施例中，旋转马达118的操作使尾气收集管111旋转。具体地，马达轴齿轮121可与尾气收集管主齿轮122配合。当旋转马达118旋转马达轴120时，马达齿轮121驱动尾气收集管主架122。如上所述，尾气收集管111被耦合到尾气收集管主齿轮122，并因此一起旋转。实际上，旋转马达118产生的旋转运动从马达轴120通过马达齿轮121和尾气收集管主齿轮122传递到尾气收集管111。

在一些实施例中，尾气收集管111的旋转运动被传递到旋转架轴125。如上所述，尾气收集管次齿轮123耦合到尾气收集管111，并因此一起旋转。另外，尾气收集管次齿轮123与旋转架轴主齿轮126配合。因此，当尾气收集管111旋转时，尾气收集管次齿轮123也驱动旋转架轴主齿轮126的旋转。由于旋转架轴主齿轮126耦合到旋转架125，旋转架轴主齿轮126的旋转驱动旋转架125的旋转。在一些例子中，旋转架轴125可以围在旋转架112内，实现为套筒围着旋转架112，或以任何方式实现，其将旋转运动从尾气收集管111传递到行星旋转轴113。

在多种实施例中，旋转架轴125的旋转运动被传递到行星旋转轴113。如上所述，旋转架轴次齿轮127耦合到旋转架125，并因此一起旋转。另外，旋转架次齿轮127与行星旋转轴齿轮128配合。因此，当旋转架125旋转时，旋转架次齿轮127也驱动行星旋转轴齿轮128的旋转。由于行星旋转轴齿轮128耦合到行星旋转轴113，行星旋转轴齿轮128的旋转驱动行星旋转轴113的旋转。

可选的轴和齿轮的一个效果是由旋转马达118产生的旋转运动以多种受控的转速传递到尾气收集管111和/或行星旋转轴113。例如，可以使用具有多种直径的一系列齿轮来实现齿轮比以实现期望的扭矩或转速。另外，可以配合多种齿轮以在齿轮之间传递旋转运动或者脱离以停止齿轮之间的旋转运动的传递。此外，多种直径的一系列齿轮可以包含在齿轮箱中。在另一个例子中，一系列齿轮可以分成组(例如，马达轴齿轮121和尾气收集管主齿轮122在一组)，并且每组齿轮可以包含在齿轮箱壳体内。另外，一个或多个齿轮箱可以通信地耦合到控制器117，用于接收控制信号。例如，控制信号可以指示要选择的齿轮的尺寸以及配合或脱离的齿轮。

例如，尾气收集管111和/或行星旋转轴113可以通过选择多种齿轮的特定尺寸比率以受控速率旋转。具体地，马达轴齿轮121和尾气收集管主齿轮122的尺寸比率可以被选择，以确保尾气旋转架112，进而旋转平台114，以受控速率沿真空室101的中心轴旋转。类似地，尾气收集管次齿轮123和旋转架轴125的尺寸比率可以被选择，以确保旋转架轴125以另一个受控速率旋转。最后，旋转架轴次齿轮127和行星旋转轴齿轮128的尺寸比率可以被选择，以确保行星旋转轴113以特定的受控速率旋转。因此，尾气收集管次齿轮123，旋转架轴125，旋转架轴次齿轮127，和行星旋转轴齿轮128的尺寸比率可以被选择，以确保行星旋转轴113，进而旋转平台114，以受控速率沿真空室101的行星轴旋转。

受控的速率可以确保将等离子体聚合涂层一致地施加到一个或多个设备115。受控的速率可以是足够快的速率，使得一个或多个设备115中的每一个可以穿过具有不同密度的单体蒸汽，载气，等离子体，反应性物质等的真空室101的多个区域。通过确保一个或多个设备115中的每一个穿过多个区域，一个或多个基材中的每一个经历相同的气体变化并在每个基材上接受相同的一致的等离子体聚合涂层。另外，受控速率可以确保一个或多个设备115中的每一个的方向被移位以确保一致的等离子体聚合涂层在每个单独的基材的表面上是一致的。

图6是示出示例性反应性物质放电过程600的流程图。在一些实施例中，过程600可以由等离子体聚合涂覆装置100的多种部件执行。另外，可以用过程600来来施加等离子体聚合涂层到设备115。

在步骤601中，过程600准备真空室101，用于对设备115执行示例性反应性物质放电过程600。执行初始化操作以确保在施加等离子体聚合涂层之前满足适当的条件。在某些实施例中，可以以与图3的步骤301-305一致的方式执行步骤601。

作为初始操作的一部分，设备115可以适当地定位在真空室101中以接收等离子体聚合涂覆。例如，设备115可以被放置在行星旋转平台114上，如图1和2所示。设备115在行星旋转平台114上的放置有利于设备115在等离子体聚合涂覆过程中在真空室101的移动以减少等离子体密度变化的负面影响并允许设备115上更一致的等离子体涂覆。

在一些实施例中，适当地设定真空室101的气体条件以确保气体适合于等离子体聚合过程。例如，真空室101可以关闭，使得真空泵116可以排出真空室101中的气体，直到气体达到10到300毫托。除了压力之外，可以调节真空室101的温度以有利于等离子体聚合过程。在一些例子中，可以将真空室101的温度控制在30至60℃之间。

在过程600中的任何时段期间，设备可以以一致的方式移动。例如，等离子体聚合涂覆装置100可以开始旋转架112的旋转以使设备115沿着真空室101的中心轴在受控制的转速下旋转。例如，旋转架112可以使设备115沿中心轴以每分钟1.5至2.5转的速度旋转。另外，等离子体聚合涂覆装置100可以开始行星旋转轴113和行星旋转平台114的旋转，以使设备115沿着次轴以受控的旋转在真空室101中旋转。在一些实施例中，次旋转架在远离真空室101的中心轴的次轴上旋转。

控制器117可以将控制信号传输到旋转马达116和等离子体聚合涂覆到设备115的其他部件，以控制旋转架112和/或行星旋转轴113的时机和转速。另外，旋转架112和/或行星旋转轴113的操作与向金属网格栅105施加功率同时发生，以在将反应性物质沉积到设备115的表面上的同时在整个真空室101中移动电连接器。

在一些实施例中，旋转架112和/或行星旋转轴113的旋转导致设备115在真空室101内的运动。该运动可包括相对于反应室中心轴的线性往复运动或曲线运动。另外，曲线运动可包括沿中心轴的圆周运动，沿中心轴的椭圆运动，球面运动，和具有其他不规则路线的曲线运动中的一个或多个。另外，在一些实施例中，旋转架112和/或行星旋转轴113的操作在将反应性物质沉积到设备115上期间改变设备115相对于真空室101的中心轴的方向。另外，旋转架112和行星旋转轴113的转速可以独立地配置。

在某些实施例中，可将处理用等离子体导入真空室101中以从设备115的表面除去杂质并防止等离子体聚合涂层中的缺陷。另外，处理用等离子体可以激活设备115的表面以允许设备115的表面与用于形成等离子体聚合涂层的反应性物质之间的结合。可以通过从射频电源103向多孔电极102施加电荷来产生处理用等离子体。在一些实施例中，控制器117可以将控制时机，功率，和其他操作参数的控制信号发送到射频电源103。例如，可以在将反应性物质释放到真空室101之前和/或在将反应性物质沉积在基材的表面上之后施加处理用等离子体。在一些例子中，由射频电源103施加电荷的功率可以是连续放电，脉冲放电，或周期性交替放电。另外，可以根据所需的等离子体聚合涂层改变电荷的功率和电荷的持续时间。在一些例子中，由射频电源103施加的电功率可以在120-400瓦之间，并且电荷的持续时间可以在60到450秒之间。

在步骤602中，从载气管109导入到放电腔104中的载气产生等离子体。通过从放电电源108向放电源107施加放电产生等离子体。在一些实施例中，步骤602可以以与图3的步骤305一致的方式进行。在将载气导入放电腔104后，通过放电电源108将电荷施加到放电源107。电荷电离载气并使载体气体成为等离子。控制器117可以传输控制信号，该控制信号控制导入放电腔104的载气的时机和量以及由放电电源108施加到放电源107的时机和功率。在一些实施例中，载气可以包括以下一种或多种：氦，氖，氪，和氩。然而，本领域普通技术人员可以认识到，基于例如将能量转移到单体蒸汽的能力，可以使用其他元素作为载气。

在某些实施例中，可以使用以下中的一个或多个来产生放电：射频放电，微波放电，中频放电，正弦或双极脉冲波形，高频放电，和电火花放电。另外，高频放电和中频放电可以具有正弦或双极脉冲波形。在一些例子中，射频放电通过高频电磁场放电产生等离子体。在其他例子中，高频放电和中频放电具有正弦或双极脉冲波形。

在又一个例子中，微波放电使用微波能量来激发等离子体。微波方法具有高能量利用效率的优点。另外，微波放电不使用电极，所得到的等离子体是纯净的。因此，微波放电提供高质量，高速度，和大面积应用的等离子体聚合涂层。

在一些实施例中，可以通过放电电源108施加脉冲放电或周期性交替放电以产生等离子体以在过程600的特定时段期间释放到真空室101中。在一个例子中，脉冲放电使用功率在50到200瓦之间，持续时间在600到3600秒之间。另外，脉冲放电的频率可以在1到1000HZ之间，并且脉冲的占空比可以在1∶1到1∶500之间。在又一个例子中，周期性交替放电使用50-200瓦的功率，持续时间在600到3600秒之间。另外，放电的交替频率可以在1到1000HZ之间。在一些实施例中，周期性交替放电可以是锯齿波形，正弦波形，方波形，全波整流波形，或半波整流波形。

在步骤603中，可以将单体蒸汽导入真空室101。在一些实施例中，步骤603可以以与图3的步骤307一致的方式进行。单体蒸汽用于产生在设备115上沉积的反应性物质以形成等离子体聚合涂层。当能量从等离子体转移到单体蒸汽时，可以从单体蒸汽中产生反应性物质。在一些实施例中，单体蒸汽可以部分地释放到放电腔104中以释放到真空室101中。在其他实施例中，单体蒸汽可以通过单体蒸汽管110直接释放到真空室101中以避免单体蒸汽释放到放电腔104。在其他实施例中，控制器117可以将控制信号传输到单体蒸汽尾管110，以选择释放的单体蒸汽的类型，单体蒸汽释放的速率，以及单体蒸汽释放的时机。在一些实施例中，将单体蒸汽以一定速率导入真空室101中，使得气体达到10-300毫托。

可以选择多种单体蒸汽以获得具有良好电绝缘性能和低击穿电压的紧凑且一致的等离子体聚合涂层。在一些实施例中，单体蒸汽可包括以下中的一种或多种：包含至少一种具有低偶极矩的有机单体的第一蒸汽，包含至少一种多官能不饱和烃和烃衍生物单体的第二蒸汽，包含至少一种单官能不饱和氟碳树脂单体的第三蒸汽，和包含至少一种Si-Cl，Si-O-C，或环结构的有机硅单体的第四蒸汽。

单体蒸汽可包括包含至少一种具有低偶极矩的有机单体的第一蒸汽。具有低偶极矩的低偶极聚合物可以减少对等离子体聚合涂层上的电信号的干扰。在某些实施例中，第一蒸汽可包括以下中的一种或多种：对二甲苯，苯，甲苯，四氟化碳，α-甲基苯乙烯，聚对二氯甲苯，二甲基硅氧烷，烯丙基苯，十氟联苯，十氟二苯甲酮，全氟(丙烯基苯)，四氟乙烯，六氟丙烯，1H，1H-全氟辛胺，全氟十二烷基碘，全氟三丁胺，1，8-二碘全氟辛烷，全氟己基碘，全氟丁基碘，全氟癸基碘，全氟辛基碘，1，4-双(2′，3′-环氧丙基)全氟丁烷，十二氟-2-甲基-2-戊烯，2-(全氟丁基)乙基甲基丙烯酸酯，2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯，2-(全氟辛基)碘乙烷，全氟癸基乙基碘，1，1，2，2-四氢全氟己基碘，全氟丁基乙烯，1H，1H，2H-全氟-1-癸烯，2，4，6-三(全氟庚基)-1，3，5-三嗪，全氟己基乙烯，3-(全氟辛基)-1，2-环氧丙烷，全氟环醚，全氟十二基乙烯，全氟十二基乙基碘，二溴对二甲苯，1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯，和聚二甲基硅氧烷(分子量为500-50000)。

单体蒸汽还可包括第二蒸汽，其包含至少一种多官能不饱和烃和烃衍生物单体。多官能不饱和烃和烃衍生物单体具有至少两个反应性基团，以允许交联聚合物涂层的形成。在一些实施例中，第二蒸汽可包括以下中的一种或多种：1，3-丁二烯，异戊二烯，1，4-戊二烯，三羟甲基丙烷乙氧基化物三丙烯酸酯，三(丙二醇)二丙烯酸酯，聚(乙二醇)二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，二乙二醇二乙烯基醚，和新戊二醇二丙烯酸酯。

单体蒸汽可进一步包括含有至少一种单官能不饱和氟碳树脂单体的第三蒸汽。单官能不饱和氟碳树脂单体是有利的，因为它允许形成防水聚合物涂层。第三蒸汽可包括一个或多个：单官能不饱和氟碳树脂包括：3-(全氟-5-甲基己基)-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯，2-(全氟癸基)乙基甲基丙烯酸酯，2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯，2-(全氟十二烷基)乙基丙烯酸酯，2-全氟辛基乙基丙烯酸酯，1H，1H，2H，2H-全氟辛基丙烯酸酯，2-(全氟丁基)乙基丙烯酸酯，(2H-全氟丙基)-2-丙烯酸酯，(全氟环己基)甲基丙烯酸酯，3，3，3-三氟-1-丙炔，1-乙炔基-3，5-二氟苯，和4-乙炔基三氟甲苯。

最后，单体蒸汽可包括第四蒸汽，其包含至少一种Si-Cl，Si-O-C，或环结构的有机硅单体，其允许形成耐磨涂层。在一些实施例中，第四蒸汽可包括一个或多个：四甲氧基硅烷，三甲氧基氢硅氧烷，三乙氧基辛基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，三乙基乙烯基硅烷，六乙基环三硅氧烷，3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，苯基三(三甲基硅氧基)硅烷，二苯基二乙氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷，三乙氧基辛基硅烷，二甲氧基硅烷，和3-氯丙基三甲氧基硅烷。

步骤603中使用的蒸汽取决于正在形成的涂层。例如，交联结构单体产生反应性物质，其改善等离子体聚合涂层的强度和耐水性。在一些实施例中，步骤603-605被执行以将过渡层施加到设备115的表面。过渡层是形成在设备115的表面和等离子体聚合涂层的表面层之间的中间层。在一些实施例中，过渡层可以包括第二蒸汽，其包含至少一种多官能的不饱和烃和烃衍生的单体和/或包含在在Si-Cl，Si-O-C的至少一种有机硅单体的第四蒸汽。如上所述，两种蒸汽提供了交联聚合物涂层的形成和提供耐水性的结构。

可基于单体蒸汽和载气的多种特性改变过程600中使用的过程参数。例如，可以基于分子键能，键长，和不同单体蒸汽的蒸发温度差异来选择步骤603中导入的蒸汽类型或不同蒸汽的比例。另外，蒸发温度越高，施加到单体蒸汽的温度需要越高。在其他实施例中，可以改变释放单体蒸汽的速率，以影响产生反应性物质的速率和真空室101中反应性物质的所得密度。在一些例子中，单体蒸汽可以10至10-1000μL/min的速率释入真空室。

另外，可以根据分子键能，键长，和不同单体的汽化温度差异的不同来选择施加到第一，第二单体蒸汽，和/或载气的能量，以产生提供耐水性和低击穿电压的致密的过渡层和表面层。如上所述，来自等离子体的能量被转移到单体蒸汽中以释放沉积在设备115上的反应性物质。所需的能量取决于所使用的单体蒸汽。例如，需要足够的能量来破坏单体蒸汽的分子键并释放反应性物质。如果试剂具有较大的键能，则施加于单体的能量需要更大。类似地，单体的键长越短，所需的能量越大。

在步骤604中，产生反应性物质以施加到设备115的表面上。当在步骤602中产生的等离子体从放电腔104被释放到真空室101中并且来自等离子体的能量被转移到在步骤603中释放的单体蒸汽时，产生反应性物质。在一些实施例中，可以以与图3的步骤307一致的方式执行步骤604。

在一些实施例中，可以通过金属网格105来调节从放电腔104到真空室101的等离子体的释放。具体地，控制器117可以向脉冲电源106提供控制信号以调节施加到金属网格105的功率。当向金属网格105施加功率时，等离子体可以穿过金属网格105，并且当没有向金属网格105施加功率时，阻止等离子体穿过金属网格105。在一些实施例中，等离子体可以引起单体的化学键断裂并形成例如自由基的反应性粒子。

在一些实施例中，可以通过对金属栅门105使用持续放电或周期性放电来控制等离子体的释放。例如，对金属栅门105施加持续的放电允许等离子体持续地流入真空室101。在另一个例子中，对金属栅门105施加周期性放电允许等离子体周期性地流入真空室101。周期性放电可以是连续放电或不连续放电，例如脉冲放电。如果波形沿域(例如，时域)形成完整的曲线，则波形是连续的。相反，如果沿着该区域的曲线存在断裂，则波形是不连续的。

在一些实施例中，可以使用多个阶段进行等离子体的释放。例如，可以使用向金属栅门105施加持续放电的阶段来执行等离子体的释放。持续的放电允许等离子体持续地从放电腔104释放到真空室101中。可以通过对金属栅门105施加周期性放电来执行另一个阶段。周期性放电可以是连续或不连续的放电。例如，连续放电可以采用正弦波形的形式。在另一个例子中，不连续放电可以采用锯齿波形，方波形，全波整流波形，半波整流波形，或脉冲放电的形式。本领域普通技术人员将认识到，可以使用连续和周期波形的任何组合来执行一个或多个阶段。

可以使用多种技术生成周期性波形以影响施加到金属栅门105的周期性放电。在一个实施例中，可以调整波形的幅度和频率。例如，通过增加波形的幅度，更大的放电量被周期性地施加到金属栅门105，以允许更大的等离子体流从放电腔104进入真空室101。在另一个例子中，增加波形的频率使得施加到金属栅门105的放电更快地交替。这可以导致通过金属栅门105进入真空室101的等离子体流更快地变化(例如，在高等离子体流和低等离子体流之间交替，或者在等离子体开启周期和等离子体关闭周期之间交替)。

在又一技术中，可以通过组合多个其他波形来形成复合波形。在一个实施例中，方波可以与正弦波形组合。方波可以是在最小值和最大值之间交替的周期波形。例如，当没有向金属栅门105施加放电时，最小值可以为零以提供“关闭”状态。正弦波可以是具有比方波更高频率的正弦波。如果方波的最小值是负值，其幅度大于正弦波的幅度，那么两个波的组合仍然会导致周期性的“关闭”状态，因为复合波的值在方波的最小值期间保持小于零。当方波交替到其最大值时，复合波形将具有正弦波形。实际上，复合波形分别基于方波是否处于其最大值或最小值而在“开启”或“关闭”状态之间交替。在“开启”状态期间，波形提供基于正弦波形交替的输出值。

在另一个实施例中，DC偏置波形可以与周期性波形组合。DC偏置波形可用于配置所得复合波形的平均幅度。例如，正DC偏置波形将增加方波的值。如果DC偏置波形足够高以使方波的最小值高于零，那么方波将永远不会具有小于零的值。实际上，这意味着总是向金属栅门105施加放电，其中放电在较高放电和较低放电之间交替。

用于生成波形的又一技术包括剪切现有波。一旦超过特定值，就执行剪切以限制波形。例如，最小切换阈值可以指定波形的最小值。当波形低于该最小切换阈值时，波形将被剪切为该阈值的值。例如，最小切换阈值可以是零，使得当波形下降到零以下时，波形将简单地保持为零。由零的最小切换阈值截取的波形将不对金属栅门105施加放电并且导致等离子体关闭周期。类似地，最大切换阈值可以指定波形的最大值。当波形超过该最大切换阈值时，波形将被剪切为该阈值的值。本领域普通技术人员将认识到，可以组合多种技术以生成波形。例如，可以通过切换阈值来调整上述复合波形，以限制波形的幅度。

可以通过利用金属网格105来精确控制流入真空室101的等离子体脉冲来执行混合等离子体聚合过程。例如，可以使用如上所述的周期性放电来执行混合等离子体聚合过程。在周期性放电期间，周期性地向金属栅门105施加放电。当对金属栅门105施加放电时发生等离子体开启周期。相反，当没有对金属栅门105施加放电时发生等离子体关闭周期。

在一些实施例中，该混合过程以等离子体开启周期开始(即，当电荷施加到金属栅门105时)。随着等离子体流入真空室101并在等离子体开启周期沉积在设备115的表面上，等离子体聚合物组形成的一部分通过碎裂-多重组合过程通过化学可聚合单体例如乙烯基或丙烯酸单体的等离子体-化学激活而发生。随后，在等离子体关闭周期(即，当电荷未施加到金属栅门105时)，等离子体不会流入真空室101。在此期间，在设备115的表面上发生自由基链增长。例如，与等离子体开启周期的碎裂-多重组合过程相比等离子体聚合物形成的更大部分可归因于等离子体关闭周期的自由基链增长。在一些实施例中，在等离子体开启周期(即，碎裂-多重组合过程)和等离子体关闭周期(即，自由基链增长过程)之间交替导致消散来自层的能量的层的交替微结构。

使用由金属网格105提供的等离子体释放的精确控制，可以产生具有不同厚度的等离子体开启和等离子体关闭子层的等离子体聚合涂层。具体地，可以通过改变在等离子体开启或等离子体关闭周期形成的每个层的厚度来产生渐变结构。例如，每个层的厚度可以随着施加到设备115上的每个新层而减小。

在步骤605中，将步骤604中产生的反应性物质沉积到经受等离子体聚合的设备115的表面。在一些实施例中，步骤605可以以与图3的步骤308一致的方式执行。步骤604的所生成的反应性物质可以朝向真空室101的轴径向分散到达设备115上。在一些实施例中，将反应性物质导入真空室101，真空室101将具有电离组分，自由电子，自由基，被激活的分子或原子，和无改变的气体的组合。在一些实施例中，自由基在设备115的表面上聚合以形成聚合物涂层。

将反应性物质沉积在设备115的表面上以产生紧密且一致的等离子体聚合涂层，其具有良好的电绝缘特性和与击穿效应相关的低击穿电压。具体地，击穿效应是允许通过涂层导电的机制。由于聚合物膜非常薄并且具有许多纳米尺寸的孔，因此当在涂层上施加低电压时，低电压可以提供导电通道。

与本文公开的多种实施例一致，设备115的移动(例如，在步骤601中开始的移动)可以在整个过程600中操作，以确保设备115穿行于真空室101内通过气体的不同区域以确保一致地涂覆等离子体聚合涂层。另外，步骤601的处理用等离子体可以激活设备115的有机基材以形成悬挂键，其有助于涂层沉积并增强设备115的表面与等离子体聚合涂层之间的结合力。由步骤605得到的等离子体聚合涂层可以是过渡层。在一些实施例中，过渡层直接沉积在设备115的表面上。表面层可以随后沉积在过渡层的表面上。

在步骤606中，将单体蒸汽导入真空室101。在一些实施例中，步骤606可以以与步骤603一致的方式进行。单体蒸汽用于产生沉积在设备115上的反应性物质以形成等离子体聚合涂层。当能量从等离子体转移到单体蒸汽时，反应性物质可以从单体蒸汽中释放出来。

在步骤606中导入真空室101的蒸汽取决于正在形成的涂层。例如，交联结构单体产生反应性物质，其改善等离子体聚合涂层的强度和耐水性。在一些实施例中，执行步骤606-608以将表面层施加到设备115的表面。在一些实施例中，将等离子体聚合涂层的表面层施加到在步骤603-605中施加的过渡层的表面。表面层可包括含有具有至少一种低偶极矩的有机单体的第一蒸汽和/或具有至少一种单官能不饱和氟碳树脂单体的第三蒸汽。如上所述，第一和第三蒸汽允许形成低介电常数涂层和形成防水聚合物涂层。

在步骤607中，在真空室101中产生反应性物质。在一些实施例中，步骤607可以以与步骤604一致的方式进行。当在步骤602中产生的等离子体从放电腔104释放到真空室101中和来自等离子体的能量被转移到步骤603中释放的单体蒸汽时，产生反应性物质。

在步骤608中，将步骤604中产生的反应性物质沉积到经受等离子体聚合的设备115的表面。在一些实施例中，步骤608可以以与步骤605一致的方式执行。步骤608得到的等离子体聚合涂层可以是表面层。在一些实施例中，表面层可以沉积在过渡层的表面上(例如，在步骤603-605中施加的过渡层)。

图7是说明施加在设备115上的示例性等离子体聚合涂层700的图。等离子体聚合涂层可包括过渡层701和表面层702。等离子体聚合涂层还可包括过渡层703，表面层704，过渡层705，和/或表面层706。过渡层701，703，和705可以以与图6的步骤603-605一致的方式产生。类似地，表面层702，704，和706可以以与图6的步骤606-608一致的方式产生。

在一些实施例中，过渡层701可以直接沉积在设备115的表面上。随后，表面层702可以随后沉积在过渡层701的表面上。类似地，过渡层703可以沉积在表面层702的表面上，表面层704可以沉积在过渡层703的表面上，过渡层705可以沉积在表面层704的表面上，并且表面层706可以沉积在过渡层705的表面上。

在一些实施例中，过渡层701，703，705和/或表面层702，704，706各自可包括以下中的一个或多个：碳，氟，氧，硅，和氢原子。在一些例子中，等离子体聚合涂层可具有1∶3至1∶20的氧原子与碳原子的比率。在某种程度上，氧原子是亲水的而碳原子是疏水的。因此，如果氧原子与碳原子的比例太高，则涂层的耐水性降低。

在一些实施例中，过渡层701，703，705和表面层702，704，706各自可以使用混合等离子体聚合过程形成，例如图6的步骤604中描述的过程。混合过程开始在等离子体开启周期期间(即，当向金属栅门105施加电荷时)，化学可聚合单体如乙烯基或丙烯酸单体的等离子体-化学激活，以进行碎裂-多重组合过程。随后，在等离子体关闭周期期间(即，当电荷未施加到金属栅门105时)，在设备115的表面上发生自由基链增长。在一些例子中，与等离子体开启周期的碎裂-多重组合过程相比等离子体聚合物涂层形成的更大部分可归因于等离子体关闭周期的自由基链增长。例如，等离子体开启周期的碎裂-多重组合过程可能仅产生一小部分等离子体聚合涂层。在一些实施例中，自由基链增长和碎裂-多重组合过程之间的交替导致层的交替排列，其从等离子体聚合涂层消散能量。

已经出于说明和描述的目的提供了所要求保护的主题的多种实施例的前述描述。其并非旨在穷举或将所要求保护的主题限制为所公开的具体形式。许多修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地描述本发明的原理及其实际应用，从而使相关领域的技术人员能够理解所要求保护的主题，多种实施例，以及适合于可以预期的特定用途的多种修改。

尽管具体实施方式描述了某些实施例和预期的最佳模式，但无论详细描述如何详细出现，该技术都可以以多种方式实施。实施例的实现细节可以有很大不同，但仍然包含在说明书中。在描述多种实施例的某些特征或方面时使用的特定术语不应被视为暗示本文中重新定义术语以限于与该术语相关联的技术的任何特定特性，特征，或方面。通常，以下权利要求中使用的术语不应被解释为将技术限制于说明书中公开的特定实施例，除非这些术语在本文中明确定义。因此，该技术的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括实践或实施实施例的所有等同方式。

主要为了可读性和指导目的选择说明书中使用的语言。它不会被选定来描绘或限制主题。因此，本技术的范围旨在不受本详细描述的限制，而是受基于此处的申请而授权的任何权利要求的限制。因此，多种实施例的公开旨在说明而非限制如所附权利要求中阐述的技术的范围。

Claims (53)

1.一种使用聚合过程产生等离子体聚合涂层以保护电连接器免受腐蚀性损坏的方法，该方法包括：

在选定的时间段内，持续移动反应室内的该电连接器；

在该选定的时间段内：

通过以下方式将过渡层施加于该电连接器：

将第一单体蒸汽释放到该反应室中，

通过将第一聚合等离子体释放到该反应室中，由该第一单体蒸汽产生第一反应性物质，和

沉积该第一反应性物质以在该电连接器的表面上形成该过渡层，该过渡层具有氧原子与碳原子的第一比率；和

通过以下方式将表面层施加于该电连接器：

将第二单体蒸汽释放到该反应室中，

通过将第二聚合等离子体释放到该反应室中，由该第二单体蒸汽产生第二反应性物质，和

沉积该第二反应性物质以在该过渡层的表面上形成该表面层，该表面层具有小于该第一比率的氧原子与碳原子的第二比率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和/或第二单体蒸汽包括以下中的一种或多种：

第一蒸汽，包含至少一种具有低偶极矩的有机单体；

第二蒸汽，包含至少一种多官能不饱和烃和烃衍生物单体；

第三蒸汽，包含至少一种单官能不饱和氟碳树脂单体；和

第四蒸汽，包含至少一种Si-Cl，Si-O-C，或环结构的有机硅单体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一蒸汽的低偶极矩减小了对所述等离子体聚合涂层上的电信号的干扰。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括基于所述单体蒸汽的分子键能，键长和汽化温度差的差异来控制所述蒸汽的比率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和/或第二单体蒸汽包括交联结构单体，所述交联结构单体改善所述过渡和/或表面层的强度和耐水性。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括根据不同单体的分子键能，键长和汽化温度差的差异来改变所述过程的过程参数。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括根据不同单体的分子键能，键长和汽化温度差的差异来改变施加到第一，第二单体蒸汽，和/或载气的能量，以产生致密过渡层和表面层，从而提供耐水性和低击穿电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述单体蒸汽以10-1000μL/min的速率释放到所述反应室中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中通过向所述反应室中的载气施加电荷来形成所述第一和/或第二聚合等离子体，并且其中使用脉冲放电或周期性交替放电来沉积所述聚合等离子体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在施加表面涂层期间，脉冲放电的持续时间为600-3600秒，施加的功率为1-600瓦，脉冲放电的频率为1-1000Hz，脉冲的占空比为1∶1至1∶500。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在施加所述表面涂层期间，所述周期性交替放电的持续时间为600-3600秒，所施加的功率为1-600瓦，并且所述交替频率为1-1000Hz。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括将电荷施加到载气以产生所述第一和/或第二聚合等离子体。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述载气包括氩(Ar)原子的惰性气体。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡层和/或表面层包括碳，氟，氧，硅，和氢原子中的一种或多种。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡层的氧与碳原子的第一比率在1∶3至1∶20之间。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应性物质是当能量从所述第一和/或第二聚合等离子体转移到所述单体蒸汽时从所述单体蒸汽释放的自由基。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述自由基在所述电连接器的表面上聚合以形成聚合物涂层。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述电连接器是USB^TM Type-C连接器，micro-USB^TM连接器，Apple^TM Lighting连接器，HDMl^TM连接器，柔性印刷电路(FPC)连接器，板对板(BTB)连接器，探头连接器，或射频(RF)同轴连接器。

19.一种反应室，用于使用聚合过程保护电连接器免受腐蚀性损坏，所述反应室包括：

旋转架，由旋转马达驱动，将电连接器安置于反应室内，并在该反应室内持续地移动电连接器；

放电腔，用于通过向载气施加放电来产生聚合等离子体；

单体蒸汽管，用于将单体蒸汽释放到反应室中；和

该反应室和放电腔之间的金属网格栅，其中电功率施加到金属网格栅以：

通过将第一聚合等离子体释放到该反应室中以由单体蒸汽产生第一反应性物质，该第一反应性物质沉积在该电连接器的表面上，而将过渡层施加到该电连接器，并且过渡层具有碳原子与氧原子的第一比率，以及

通过将第二聚合等离子体释放到该反应室中以由单体蒸汽产生第二反应性物质，该第二反应性物质沉积在表面层上，而将表面层施加到该电连接器，并且该表面层具有大于该第一比率的碳原子与氧原子的第二比率。

20.根据权利要求19所述的反应室，其中所述旋转架的操作与向所述金属网格栅施加电力同时发生，以在将反应性物质沉积至所述电连接器上的同时使所述电连接器在整个所述反应室中移动。

21.根据权利要求19所述的反应室，其中在所述反应室内的所述电连接器的移动包括相对于所述反应室的中心轴的线性往复运动或曲线运动。

22.根据权利要求21所述的反应室，其中所述曲线运动包括以下中的一个或多个：沿着所述中心轴的圆周运动，沿着所述中心轴的椭圆运动，球面运动，以及具有其他不规则路线的曲线运动。

23.根据权利要求19所述的反应室，其中所述旋转架耦合到行星旋转轴，该行星旋转具有远离中心轴的行星轴，并且所述行星旋转轴耦合到行星旋转平台，其中所述电连接器安置于行星旋转平台上并沿行星轴旋转。

24.根据权利要求19所述的反应室，其中：

所述过渡层包括以下中的一种或多种：碳，氟，氧，硅，和氢元素；和

所述表面层包括以下中的一种或多种：碳，氟，氧，硅，和氢元素。

25.根据权利要求19所述的反应室，其中所述电连接器是USB^TM Type-C连接器，micro-USB^TM连接器，Apple^TM Lighting连接器，HDMl^TM连接器，柔性印刷电路(FPC)连接器，板对板(BTB)连接器，探头连接器，或射频(RF)同轴连接器。

26.一种等离子体聚合涂层，用于保护电连接器免受湿气和腐蚀性损坏，所述等离子体聚合涂层包括：

在电连接器的表面上的过渡层，该过渡层具有氧原子与碳原子的第一比率，其中该过渡层由以下中的一个或多个反应性物质形成：

至少一种多官能不饱和烃和烃衍生物单体，和

至少一种Si-Cl，Si-O-C中的有机硅单体；和

在该过渡层表面上的表面层，该表面层具有小于该第一比率的氧原子与碳原子的第二比率，其中该表面层由以下一种或多种产生的反应性物质形成：

至少一种具有低偶极矩的有机单体，和

至少一种单官能不饱和氟碳树脂单体。

27.根据权利要求26所述的等离子体聚合涂层，其中所述过渡层的氧与碳原子的所述第一比率为1∶3至1∶20。

28.根据权利要求26所述的等离子体聚合涂层，其中所述过渡层和/或表面层包括碳，氟，氧，硅，和氢原子中的一种或多种。

29.一种在电连接器上施加等离子体聚合涂层的方法，该方法包括：

在电连接器的表面上施加过渡层，该过渡层具有氧原子与碳原子的第一比率；和

将表面层施加到过渡层的表面，该表面层具有小于该第一比率的氧原子与碳原子的第二比率，其中该等离子体聚合涂层是耐水的，等离子体聚合涂层的厚度范围从5nm-500nm，当1V至30V的电压被施加在该等离子体聚合涂层上时该等离子体聚合涂层是导电的。

30.一种在反应室中的电子设备上施加多层等离子体化学气相沉积涂层的方法，该方法包括：

将周期性放电施加到金属栅门以周期性地将等离子体从放电腔引导到该反应室中以产生反应性物质，其中：

该周期性放电包括当放电被施加到该金属栅门以将等离子体引导到该反应室中以产生反应性物质时的等离子体开启周期，并且当反应性物质经历碎裂-多重组合过程时在该电子设备上形成第一子层；和该周期性放电包括当不对该金属栅门施加放电时的等离子体关闭周期，并且当反应性物质经历自由基链增长过程时在该电子设备上形成第二子层。

31.根据权利要求30所述的方法，其中根据不连续脉冲波形施加所述周期性放电。

32.根据权利要求30所述的方法，其中根据锯齿波形，正弦波形，方波形，全波整流波形，半波整流波形，或不连续脉冲波形来施加周期性放电。

33.根据权利要求30所述的方法，其中交替所述第一涂层和所述第二涂层之间的介面以消散所述第一和第二涂层的能量。

34.根据权利要求30所述的方法，还包括：

在施加第一和第二涂层期间，电子设备沿该反应室的中心轴旋转。

35.根据权利要求34所述的方法，还包括：

在施加第一和第二涂层期间，电子设备沿远离反应室中心轴的行星轴旋转。

36.根据权利要求35所述的方法，其中沿着所述行星轴的旋转改变所述电子设备相对于所述中心轴的方向。

37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述电子设备沿着所述行星轴的转速独立于所述电子设备沿着所述中心轴的转速而被调节。

38.根据权利要求35所述的方法，其中沿着所述中心轴和行星轴的组合旋转导致所述电子设备相对于所述反应室以线性往复运动或曲线运动来运动。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述曲线运动包括以下中的一个或多个：沿中心轴的圆周运动，沿中心轴的椭圆运动，具有远离所述中心轴的轴的圆周运动，球面运动，和其他不规则路线的曲线运动。

40.根据权利要求30所述的方法，还包括：

在施加第一和第二涂层之前，通过排出反应室中的气体并释放处理用等离子体以从电子设备的表面除去杂质来预处理电子设备的表面。

41.根据权利要求40所述的方法，还包括：

通过向反应室中的多孔电极施加电荷来产生预处理用等离子体。

42.根据权利要求30所述的方法，其中：

当来自由持续放电产生的等离子体的能量转移到单体蒸汽时，该单体蒸汽释放出第一反应性物质；以及当来自由非持续放电产生的等离子体的能量转移到单体蒸汽时，该单体蒸汽释放出第二反应性物质。

43.根据权利要求30所述的方法，其中，所述电子设备是家用电器，移动设备，计算设备，显示设备，或可穿戴设备。

44.一种用于在电子设备上施加多层等离子体化学气相沉积涂层的反应室，所述反应室包括：

主旋转架，其构造成通过主旋转轴沿中心轴旋转该电子设备；

次旋转架，其构造成安置该电子设备并通过耦合到主旋转架的行星旋转轴沿行星轴旋转电子设备；

控制器，用于发送控制信号以使电源对金属栅门施加周期性放电，其中：

周期性放电包括当放电施加到该金属栅门以将等离子体引导到该反应室中以产生反应性物质时的等离子体开启周期，并且当反应性物质经历碎裂-多重组合过程时，在该电子设备上形成第一子层；和

周期性放电包括当不对该金属栅门施加放电时的等离子体关闭周期，并且当反应性物质经历自由基链增长过程时在该电子设备上形成第二子层。

45.根据权利要求44所述的反应室，其中所述周期性放电是不连续脉冲放电或周期性交替放电。

46.根据权利要求44所述的反应室，其中所述控制器配置成在所述第一和第二涂层的施加期间传输第一旋转控制信号以通过所述主旋转架沿着所述反应室的中心轴旋转所述电子设备。

47.根据权利要求46所述的反应室，其中，第一旋转控制信号控制所述主旋转架和所述电子设备的沿中心轴的转速。

48.根据权利要求44所述的反应室，其中所述控制器配置成在所述第一和第二涂层的施加期间传输第二旋转控制信号以通过所述次旋转架沿所述反应室的行星轴旋转所述电子设备。

49.根据权利要求48所述的反应室，其中，第二旋转控制信号控制所述次旋转架和所述电子设备沿行星轴的转速。

50.根据权利要求44所述的反应室，还包括：

第一单体蒸汽管，配置成将第一单体蒸汽释放到该反应室中，当来自第一等离子体的能量转移到第一单体蒸汽时，该第一单体蒸汽释放第一反应性物质，以及将第二单体蒸汽释放到该反应室中，当来自第二等离子体的能量转移到第二单体蒸汽时，该第二单体蒸汽释放第二反应性物质。

51.一种电子设备上的多层等离子体化学气相沉积涂层，该层等离子体化学气相沉积涂层包括：

在等离子体被导入反应室的等离子体开启周期，通过进行碎裂-多重组合过程产生的第一子层；和

通过在等离子体未被引导到反应室中的等离子体关闭周期经历自由基链增长过程而产生的第二子层。

52.根据权利要求51所述的多层等离子体化学气相沉积涂层，其中所述多层等离子体化学气相沉积涂层具有通过改变在每个等离子体开启和等离子体关闭周期形成的每个子层的厚度而产生的渐变结构。

53.根据权利要求51所述的多层等离子体化学气相沉积涂层，其中所述多层等离子体化学气相沉积涂层在所述等离子体开启周期形成的子层与所述等离子体关闭周期形成的子层之间交替。

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