CN1313638C - 表面处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面处理系统，通过使用沉积反应在表面处理物体的表面上形成沉积层，在其中，用于在沉积室(100)中施加形成沉积反应的电能的电极(110)被安装在沉积室(100)的内壁(120)和表面处理物体(900)之间，该系统还包括被安装在面向电极(110)的沉积室(100)的内壁(120)上并且冷却其周围环境冷却单元(200)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在产品表面形成沉积层的表面处理系统和方法，更具体地讲，涉及一种用于通过使用沉积反应在表面处理物体的表面上形成沉开积层的表面处理系统和方法。
背景技术
通常，表面处理指的是制造由一种材料，例如外观美观的金属，构成的产品表面，或者是改善表面，使其具有耐热、耐腐蚀、耐磨损等性能，使得可以根据产品的使用条件改进该产品的功能。也就是说，表面处理通过对金属表面的适当处理对内在的缺陷等进行遮蔽。
表面处理包括在饰品表面上电镀、在黄铜上镀铬、或为铁板镀锡，等等。
表面处理方法包括用于通过制造氧化膜保护被表面处理的物体的内部的氧化铝膜处理、利用涂料的抗腐蚀涂覆、化学汽相沉积(CVD)反应、或物理汽相沉积(PVD)反应。
同时，用于空调器、电冰箱、加热装置等的热交换器是一种用于通过传热壁从高温的流体向低温的流体传递热量的装置。此时，流体的流动根据传热壁表面的特性变得不同，并且传热壁表面的特性大大地影响了热交换器的热交换效率。
因此，热交换器的散热器表面需要根据热交换器的性能进行具有各种不同特点的表面处理。为此，热交换器的散热片是通过对具有被处理的表面的板进行加工处理，以改善亲水性，疏水性，或耐腐蚀性，来制造的。
此外，用于加工换热器的散热片的板要接受一种使用化学汽相沉积反应或物理汽相沉积反应在板的表面上形成一个沉积层的表面处理。
同时，为了进行表面处理，在一个沉积室中注入反应气，而后向其中施加电能，以进行沉积反应。用于施加电能的方法包括对待利用该沉积反应进行表面处理的物体施加电能的方法。
在PCT公开文本WO992157中所描述的常规表面处理方法中，将电能直接施加到已注入反应气的一个聚合室中的要进行表面处理的物体上，以产生等离子体聚合反应，从而在进行表面处理的物体的表面上形成沉积层。
形成在经过表面处理的产品的表面上的沉积层因化学成分不同而异，但是，沉积层形成工艺也对形成在产品表面上的沉积层的质量有很大的影响。所述的质量因用于沉积反应的气体的成分、沉积室的结构或其他条件不同而异。
因此，需要一种表面处理系统，以便在表面处理物体的表面上形成一种令人满意的沉积层。
此外，还需要一种表面处理系统，以便以大批量的表面处理工艺在线地对产品表面进行有效地处理。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种表面处理系统，该系统可以使沉积反应只发生在在其中在表面处理物体的表面上形成沉积层的沉积空间中，并且可以通过额外地安装一个用于冷却沉积室中的环境的冷却单元以减少沉积室的尺寸。
为了实现这些目的，提供了一种通过利用沉积反应在表面处理物体上的表面上形成沉积层的表面处理系统，在其中，一个用于施加电能以便在沉积室中形成沉积反应的电极被安装在沉积室的内壁和表面处理物体之间，该系统包括被安装在沉积室的内壁上、面向电极并且冷却环境的的冷却单元。
为了实现这些目的，还提供了一种表面处理系统，在其中，将用于一沉积反应的气体注入一沉积室中并且施加电能以便形成在表面处理物体的表面上形成一沉积层的一沉积反应，该系统包括：一气体注入单元，被安装在所述的沉积室的两侧的，通过该气体注入单元用于沉积反应的气体被注入一沉积空间；一个气体排放单元，被设置在所述的沉积室的中心以便将沉积空间划分为两个区域并且将沉积反应完成后的气体从所述的沉积室中排放出来；多个电极，被安装得其间具有一沉积空间并且将电能施加到沉积室上；以及一冷却单元，被安装在所述的沉积室的两侧并用于冷却环境。
附图说明
图1是显示根据本发明的第一个实施例的表面处理系统的概念视图。
图2是显示图1中的表面处理系统的一个冷却板单元的平面视图。
图3是显示根据本发明的第二个实施例的表面处理系统的概念视图。
图4是显示根据本发明的第二个实施例的表面处理系统的一个冷却板单元的平面视图。
具体实施方式
以下将参考附图说明根据本发明的一个表面处理系统和一个表面处理方法。
用于构成本发明的表面处理系统的必不可少的部分以外的器件为简明起见在说明书和附图中被省略。
图1是显示根据本发明的第一个实施例的表面处理系统的概念视图，而图2是显示图1中的表面处理系统的一个冷却板单元的平面视图。
如图1和图2所示，根据本发明的第一个实施例的表面处理系统，意在通过使用一沉积反应在表面处理物体的表面上形成一沉积层，在其中，用于施加电能以便在沉积室100中形成沉积反应的电极110被安装在内壁120和和表面处理物体900之间，包括一个冷却单元200，该冷却单元面向电极110被安装在沉积室100的内壁120上并且冷却周围环境。
表面处理的沉积反应包括化学汽相沉积(CVD)反应、物理汽相沉积(PVD)反应等，并且特别是，本发明的优选的实施例使用的是如在在PCT公开文本WO992156中所公开那样的等离子体反应，这是常规的表面处理方法之一。
即，在根据本发明的第一个实施例的表面处理系统中，用于沉积反应的气体被注入沉积室，沉积室上被施加电能以形成等离子体沉积反应，也就是说，在表面处理物体的表面上形成沉积层的沉积反应。
然而，发明的第一个实施例中的沉积反应可以用于一种表面处理系统，而无须考虑沉积反应的类型，在其中，用于沉积反应的气体被注入沉积室，沉积室上被施加电能以便实现在表面处理物体的表面上形成沉积层的沉积反应。
被注入沉积室100的气体使得在表面处理物体900上形成所要求的沉积层，并且可以使用射频(RF)能量或者DC能量作为能量。此外，根据一个沉积反应，可以将电能施加到表面处理物体上。特别使是，在使用DC电源作为电源时，表面处理物体可以是带有电能施加器件(未示出)的电极之一。
关于冷却单元200，可以使用各种不同的冷却系统，就这方面来说，在本发明的这个实施例中，使用的是一种水冷系统。
也就是说，冷却单元200包括被安装在沉积室100的内壁120上的一个冷却板单元210；一个用于释放子沉积室100中产生的热量的热量释放单元220；以及连接冷却板单元210和热量释放单元220的通道230a和230b。
冷却板单元210包括一个为使冷却剂，例如水，从其中流过而形成的冷却剂通道211，一个用于将冷却剂引入冷却剂通道211的冷却剂入口212，以及一个用于将冷却剂从冷却剂通道211中排除来的冷却剂出口213。
被制成片状的冷却板单元210以分开地安装在沉积室100里面或者可以与沉积室100的内壁120形成一体。
如图2中所述，冷却板单元210包括多个槽214。槽214可以具有其中带有气体注入孔310的一个气体注入单元300。
利用用于释放从沉积室100和通道230a和230b中产生的热量的热量释放单元220将冷却剂入口212和冷却剂出口213连接。
提供一个或多个电极110，这些电极借助于一个接合单元(未示出)被固定地安装在内壁120上或者沉积室100的冷却板210上。一个绝缘器件111被插置在电极110和内壁120或冷却板单元210或冷却板单元210之间，以便将电极110绝缘。
附图标记350表示一个气体出口并且被安装在沉积室100的上部。
在本发明的表面处理系统中，可以在所述的沉积室的中心部分形成两个沉积空间。
图3是显示根据本发明的第二个实施例的表面处理系统的概念视图，而图4是显示根据本发明的第二个实施例的表面处理系统的一个冷却板单元的平面视图。
如图3和图4所述，在根据本发明的第二个实施例的表面处理系统中用于沉积反应的气体被注入沉积室600，将电能施加于沉积室中以便形成在表面处理物体900的表面上形成沉积层的沉积反应，该系统包括一个被安装在沉积室600的两侧上的和将用于沉积反应的气体注入沉积室600中的气体注入单元800；一个被安装在沉积室600的中心部分的和将完成反应后的气体从沉积室600中排放出来的气体排放单元850；多个被安装得每一个沉积空间都位于其间的和将电能施加到沉积室60中的电极；以及一个被安装在沉积室600的两侧并且冷却周围环境的冷却单元700。
类似于第一实施例，根据本发明的第二个实施例的表面处理系统利用的是如PCT公开文本WO9927156中所描述的等离子体沉积反应，这是常规的表面处理方法之一。
然而，本发明的第二个实施例中的沉积反应也可以用于一种表面处理系统，而无须考虑沉积反应的类型，在其中，用于沉积反应的气体被注入沉积室，将电能施加于沉积室中，以便产生在表面处理物体的表面上形成沉积层的沉积反应。
被注入沉积室600的气体使得在表面处理物体900上形成所要求的沉积层，并且可以使用射频(RF)能量或者DC能量作为能量。此外，根据一种沉积反应电能也可以施加到表面处理物体上。特别是，在使用DC电源作为电源时表面处理物体也可以是带有电能施加器件(未示出)的电极之一
关于冷却单元700，可以使用各种冷却系统，并且在这方面，在本发明的第二个实施例中使用的是一种水冷系统。
也就是说，冷却单元700包括一个被安装在沉积室600的内壁620上的冷却板单元710；一个用于释放在沉积室600中产生的热量的热量释放单元720；以及连接冷却板单元710和热量释放单元720的通道730a和730b
冷却板单元710包括一个为了使冷却剂，例如水，可以在其中流动的而形成的冷却剂通道711；一个用于将冷却剂引入冷却剂通道711的冷却剂入口712；以及用于将冷却剂从冷却剂通道排出的冷却剂出口713。
被制成片状的冷却板单元710以分开地安装在沉积室600里面或者可以与沉积室600的内壁620形成一体。
如图4所示，冷却板单元710包括多个槽714。槽714可以具有一个其上带有气体注入孔810的气体注入单元800。
冷却剂入口712和冷却剂出口713被用于释放从沉积室600和通道730a和730b产生的热量的热量释放单元720连接起来。
提供一个或多个电极610，这些电极借助于一个啮合单元(未示出)被固定地安装在内壁620上，冷却板单元710上或者沉积室600的气体排放单元850上。绝缘器件611和612被插置在电极610和内壁620，冷却板单元710或气体排放单元850之间，以便将电极610绝缘。
以下将说明根据本发明的第二个实施例的表面处理系统的操作。
首先，表面处理物体900借助于传输单元(未示出)通过一个开关单元(未示出)被输送到沉积室100和600中。
在表面处理物体900被输送到沉积室100和600中之后，开关单元(未示出)将沉积室100和600关闭并密封，而后用于沉积反应的气体通过气体注入单元300和800被注入到沉积室100和600中。
与气体注入同时，通过电极110将电能施加到沉积室100和600中或表面处理物体900上，据此，发生沉积反应，在表面处理物体900上形成沉积层。此时，沉积反应完成后的气体通过气体出口350和850被排出。
具有在沉积反应后形成于其上的沉积层的表面处理物体900借助于所述的传输单元(未示出)通过开关单元(未示出)被取出来。
同时，在沉积室100和600中，当发生沉积反应时，在控制单元(未示出)的控制下，冷却单元200和700开始它的操作以便冷却冷却板单元210和710的周围环境。
根据其上的电源在电极110和610周围产生一个强电场，以便形成沉积反应，例如等离子体沉积反应。与每一个电极的距离和温度确定沉积反应的方向。
制造一沉积室100时，沉积室100的内壁和其中所设置的电极110之间的距离(l1)取决于表面处理物体900和电极110之间的距离(l2)，并且为了对大的表面处理物体进行表面处理，沉积室100的尺寸应该增大。
为了避免沉积室100的这种增大，本发明的表面处理系统包括冷却周围环境的冷却单元200和700，以便将沉积反应的沉积方向转向表面处理物体900并且使沉积室100的内壁和电极110之间的距离变窄。
此外，由于所述的气体注入单元还与冷却单元200安装在一起，使得气体在通过该冷却单元并且被注入沉积室100的同时被冷却，从而使电极110和沉积室100的内壁之间的温度下降。
如到目前为止所描述的那样，本发明的表面处理系统具有以下优点：
通过在所述的沉积室的两侧安装所述的冷却单元以冷却周围环境，所述的电极和所述的沉积室的内壁之间的距离减小，并因此可以减小所述的沉积室所占用的空间。
此外，通过将所述的气体注入单元与所述的冷却单元安装在一起，可以提高根据被注入所述的沉积空间的气体的流动的冷却效率。
显而易见，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，在本发明的表面处理系统和方法中可以做出各种改进和变化。因此本发明意在涵盖所附权利要求书及其等效物的范围内的对本发明的各种改进和变化。
Claims (14)
1.一种表面处理系统，用于通过使用一沉积反应在一表面处理物体的一表面上形成一沉积层，其中，用于在沉积室中施加形成一沉积反应的电能的电极单元被安装在所述的沉积室的一内壁和一表面处理物体之间，该系统还包括：
一冷却单元，被安装在所述的沉积室的内壁和所述的电极之间并且冷却其周围环境。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述的冷却单元具有水冷结构。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述的冷却单元包括：
一冷却板单元，被安装在所述的沉积室的一内壁上；以及
一热量释放单元，与所述的冷却板单元相连接并且释放在所述的沉积室中产生的热量。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述的冷却板单元被整体地安装在面向所述的电极的所述的沉积室的内壁上。
5.根据权利要求3所述的系统，其中一用于注入用于沉积反应的气体的气体注入单元与所述的沉积室中的冷却板单元安装在一起。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述的冷却板单元包括：
一为使冷却剂从其中流过而形成的冷却剂通道；以及
一所述的冷却剂从其中通过被引入所述的冷却剂通道的冷却剂入口和一所述的冷却剂从其中通过从所述的冷却剂通道被排出的冷却剂出口。
7.根据权利要求6所述的所述的系统，其中所述的冷却板单元包括多个用于容纳所述的气体注入单元的槽，并且所述的冷却剂通道围绕所述的槽形成。
8.一种表面处理系统，在其中用于沉积反应的气体被注入一沉积室，并且施加电能，以便实现在一表面处理物体的表面上形成一沉积层的反应，该系统包括：
一气体注入单元，被安装在所述的沉积室的两侧，用于所述的沉积反应的气体从其中通过被注入一沉积空间；
一气体排放单元，被安装在所述的沉积室的中心，将所述的沉积空间划分为两个区域，并且将完成沉积反应后的气体从所述的沉积室中排放出来；
多个电极，以在其间有一沉积间隔地被安装，并且将电能施加于所述的沉积室；以及
一冷却单元，被安装在所述的沉积室的两侧，并且冷却周围环境。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述的冷却单元包括：
一冷却板单元，被安装在所述的沉积室的一内壁上；以及
一热量释放单元，与所述的冷却板单元相连接，并且释放在所述的沉积室中产生的热量。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述的冷却板单元被整体地安装在所述的沉积室的内壁上。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述的气体注入单元与所述的冷却板单元安装在一起。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述的冷却板单元包括：
一为使冷却剂从其中流过而形成的冷却剂通道；以及
一所述的冷却剂从其中通过被引入所述的冷却剂通道的冷却剂入口和一所述的冷却剂从其中通过从所述的冷却剂通道被排出的冷却剂出口，所述的冷却剂入口和所述的冷却剂出口与所述的热量释放单元相连接。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述的冷却板单元包括多个用于容纳所述的气体注入单元的槽，并且所述的冷却剂通道围绕所述的槽形成。
14.根据权利要求8述的系统，其中所述的冷却单元具有水冷结构。
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