CN209798085U - 等离子表面处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子表面处理装置。等离子表面处理装置，包括：箱体、以及电极板，电极板包括置于箱体内的间隔设置的正极板和负极板，正极板和负极板之间形成用于放置一层工件的工作位。或，包括：箱体、以及间隔设置在箱体内的电极板，两个相邻电极板的极性相反，且相邻电极板之间形成用于放置一层工件的工作位。具有提高工件表面处理均匀度的优点。

Description

等离子表面处理装置

技术领域

本实用新型涉及工件表面处理技术领域，特别是涉及一种等离子表面处理装置。

背景技术

工件表面处理例如包括等离子镀膜和等离子表面处理。

等离子镀膜(plasma deposition、plasma coating)是通过对气体分子或原子进行电离产生离子，并在电磁场的作用下使离子沉积在固体表面形成膜(等离子镀膜)。

等离子表面处理(plasma treatment)是通过对气体分子或原子进行电离产生离子，并在电磁场的作用下使离子轰击到固体表面，对固体表面进行清洗同时改变固体表面的化学性质。等离子表面处理包括：等离子清洗(plasma cleaning)、等离子表面改性(plasma surface modification)。

传统的等离子镀膜或等离子表面处理装置存在以下缺陷，即装置内不同放置位置的工件其表面处理的效果不均匀。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述的工件表面处理不均匀的问题，提供一种等离子表面处理装置。

一种等离子表面处理装置，包括：

箱体；以及

电极板，所述电极板包括置于所述箱体内的间隔设置的正极板和负极板，所述正极板和负极板的其中一种至少有两个，所述正极板和所述负极板之间形成用于放置一层工件的工作位。

在其中一个实施例中，所述箱体内依次间隔设置多组正极板和所述负极板，所述正极板和所述负极板交替设置。

在其中一个实施例中，所述箱体为金属材料制成，且所述箱体接地。

在其中一个实施例中，沿所述正极板和所述负极板的排布方向，靠近箱体的所述电极板中至少有一个是正极板。

在其中一个实施例中，所述箱体为金属材料制成，靠近所述箱体的电极板与所述箱体间隔设置，且靠近所述箱体的电极板中至少有一个是正极板，且所述箱体接地以使箱体能够作为一个电极板。

一种等离子表面处理装置，包括：

箱体；以及

间隔设置在所述箱体内的电极板，两个相邻电极板的极性相反，且相邻电极板之间形成用于放置一层工件的工作位。

在其中一个实施例中，所述电极板为复合板，所述电极板包括绝缘板和分别设置在所述绝缘板两侧的金属板。

在其中一个实施例中，所述每个电极板上两侧的金属板通中频(AC)或射频(RF)交流电后电性相同或相反，且相邻的电极板中相对的面的金属板的电性相反。

在其中一个实施例中，所述电极板上设置有通孔。

在其中一个实施例中，所述金属板厚度为0.1mm-60mm，所述绝缘板的厚度为0.1mm-400mm；

所述箱体为金属材料制成，且所述箱体接地以使箱体能够作为一个电极板。

有益效果：通过在相邻的电极板之间放置一层工件，这样在进行表面处理时，离子直接作用在工件表面，不会存在工件与工件相互遮挡的情况，大大提高了镀膜效率、大大提高了工件表面处理的均匀度。

附图说明

图1为本申请第一实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图；

图2为本申请第二实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图；

图3为本申请第三实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图。

附图标记：100、工件；110、通孔；200、电极板；210、正极板；220、负极板；230、金属板；240、绝缘板；300、箱体；400、工作位。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型公开内容的理解更佳透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

图1为一个实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图。如图1所示，等离子表面处理装置包括箱体300以及置于箱体300内的电极板200。在一些实施例中，还可以包括用于在箱体300内产生电磁场的磁场产生装置，其中，磁场产生装置可以设置在箱体300内，也可以设置在箱体300外。在一些实施例，也可以不设置磁场产生装置，对电极板200通入中频(AC)或射频(RF)交流电之后，变化的电场就会产生电磁场。电极板200在箱体300内间隔设置，相邻的电极板200之间形成用于放置工件100的工作位400，每一个工作位400内放置一层工件100。工作时，箱体300内抽真空后，通入工作气体，对电极板200通电，使工件100两侧的电极板200分别带正电和负电，以将工作气体电离。通过调节电磁场的强度，在电磁场的作用下离子可以沉积在工件100表面形成等离子镀膜，或离子在电磁场的作用下轰击工件100表面，对工件100进行清洗同时改变工件100表面的化学性质。

通过在相邻的电极板200之间放置一层工件100，这样在进行表面处理时，离子直接作用在工件100表面，不会存在工件100与工件100相互遮挡的情况，大大提高了镀膜效率。由于工件100在相邻的电极板200之间只放置一层，在具体实施例中，该层工件100放置的位置距离两个的电极板200的距离大致相同，这样该层的全部工件100距离电极板200的距离都相同，工件100的表面处理程度大致相同，因此，还大大提高了工件100表面处理的均匀度。

例如，箱体300可以为铝合金或不锈钢等导电材料制成，也可以为不导电材料制成。箱体300为带有密封门的密封箱。箱体300连接有抽真空系统，用于对箱体300进行抽真空。箱体300还连接有充气系统，用于向箱体300内充入反应气体。反应气体根据实际工作需要进行选择，例如，氩气或氧气。

例如，电极板200包括置于箱体300内的正极板210和负极板220，在图1所示的实施例中，沿竖直方向依次布置若干正极板210和负极板220。这些正极板210和负极板220大致呈水平方向设置，且相邻的正极板210和负极板220距离大致相同。相邻的正极板210和负极板220之间形成用于放置一层工件100的工作位400。工件100可以采用吊装或底部支撑的方式进行绝缘放置。在箱体300内的正极板210和负极板220自上而下交替设置。工作时，在相邻的电极板200之间均放置一层工件100，然后将电极板200通电，多对电极板200同步工作，以对箱体300内的工件100同时进行表面处理。

在其中一个实施例中，箱体300内间隔的设置正极板210和负极板220，正极板210和负极板220的其中一个至少有两个。例如，正极板210和负极板220均有两个，这样在箱体300内形成了两个用于放置一层工件100的工作位400。既使得箱体300内一次能够处理较多数量的工件100，又提高了工件100处理的均匀度。又如，箱体300中间设置有一个负极板220，负极板220两侧分别间隔设置一个正极板210，两个正极板210分别与箱体300外壁也是间隔设置的，且箱体为金属材料，并接地。这样箱体300本身可以作为负极板200，这样负极板220与两个正极板210形成了两个工作位400，且两个正极板210分别与箱体之间又形成了两个工作位400，即通过放入三个电极板200，在箱体300内形成了四个用于放置一层工件的工作位400，从而大大提高了箱体300处理工件100的数量，提高了工作效率。

图2为一个实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图。箱体300为金属材料制成，箱体300接地。沿正极板210和负极板220的排布方向，靠近箱体300的电极板200中至少有一个是正极板210。例如，如图2所示，电极板200在箱体300内沿竖直方向排布，沿着电极板200的排布方向，顶部的电极板200和底部的电极板200均为正极板210，且顶部的电极板200与底部的电极板200与箱体300顶部的距离大致等于底部的电极板200与箱体300底部的距离，且该距离大致等于箱体300内的相邻的电极板200之间的距离。将一层工件100放置在顶部电极板200与箱体300顶部之间，将一层工件100放置在底部电极板200与箱体300底部之间，由于箱体300是接地的，箱体300可以认为是负极，即省去了临近箱体300的负极板220，减少了箱体300的制造成本，充分利用了箱体300内的容积。

图3为一个实施例中的等离子表面处理装置的结构示意图。如图3所示，等离子表面处理装置包括箱体300以及间隔设置在箱体300内的电极板200，两个电极板200之间形成用于放置一层工件100的工作位400。其中，电极板200为复合板，复合板包括绝缘板240和分别设置在绝缘板240两侧的金属板230。在对工件100进行等离子镀膜时，靠近正极的工件100的膜厚比靠近负极的膜厚要薄一些。例如，工件100例如为PCBA板，将一层PCBA板水平排布呈一层后，放置在工作位400的中部。等离子镀膜时，PCBA板的靠近正极板210的一侧的镀膜厚度较靠近负极板220一侧的镀膜厚度更薄。进一步地，由于在两个电极板200之间只放置一层工件100，因此可以大大的减小这些工件100上的镀膜厚的差值，使得箱体300内的工件100的镀膜厚度更加均匀。

例如，电极板200中的金属板230可以采用铝合金或不锈钢等常见的金属材料。电极板200中的绝缘板240可以采用聚四氟乙烯(俗称特氟龙或铁氟龙，Teflon)等绝缘材料。图3中示意出的电极板200较图1或图2中的电极板200的厚度更加厚，但是图3中仅仅是为了更加清楚的示意出电极板200的结构，实际上，金属板230的厚度可以为0.1mm-60mm之间，绝缘板240的厚度可以为0.1mm-400mm之间。优选地，金属板230为5mm，绝缘板240为20mm，此时，电极板200的整体厚度为30mm。

在其中一个实施例中，如图3所示，电极板200上可以设置有通孔110，通孔110连通电极板200两侧的工作位400。通过设置通孔110，可以帮助箱体300内的气体分子均匀地扩散。通孔110的直径可以为1mm-500mm，优选地，为10mm。在一些实施例中，电极板200上也可以不设置通孔110。

如图3所示，电极板200的两侧的金属板230中，一个连接正极，另一个连接负极。例如，箱体300内的电极板200中，均采用上方的金属板230连接负极、下方的金属板230连接正极的方式进行接线。将四层工件100放置在工作位400中部，每层工件100距离两侧的电极板200的距离大致相同。这样每层工件100中，工件100的上方为正极板210，工件100的下方为负极板220。其区别于图1所示的实施例，图1所示的实施例中，最顶部一层的工件100上方为正极板210、下方为负极板220，次顶层的工件100中，上方为负极板220、下方为正极板210。通过图1所示的实施例与图3所示的实施例对工件100进行表面处理时，由于靠近正极的工件100的膜厚比靠近负极的膜厚要薄一些，因此两者的每个工件100的上表面的镀膜厚度要相对下表面的镀膜厚度薄一点。

在一次镀膜时，当要求箱体300内所有的工件100(包括同一层的工件100或不同层的工件100)的同一表面(例如工件100的上表面)的镀膜厚度均匀性高，或表面改性均匀度高时，宜采用图3所示的实施例。以图3所示的实施例进行工件100的表面处理，所有工件100的上表面得到的镀膜厚度或表面改性都是相同的，所有工件100的下表面得到的镀膜厚度或表面改性都是相同的。如图3所示，在箱体300中每层工件100的上方电极均为正极、下方电极均为负极，因此箱体300中不同层的工件100上表面的镀膜厚度或表面改性都是相同的。以图1所示的实施例进行表面处理，如图1所示，有的工件100上方的电极为正极、有的工件100的上方的电极为负极，靠近正极的工件100的膜厚比靠近负极的膜厚要薄一些，因此图1所示的实施例中的工件100中，有的工件100上方的镀膜厚度厚、有的工件100上方的镀膜厚度薄，导致箱体300内的工件100的厚度没有图3所示的实施例中的均匀。实验测得，采用图1所示的实施例进行镀膜时，在平均膜厚为200nm时，1signma＝5nm；采用图3所示的实施例进行镀膜时，在平均膜厚为200nm时，工件100的同一表面上，1signma<2nm。而传统的等离子镀膜时，在平均膜厚为200nm时，1signma＝20nm。因此，采用本申请实施例中的等离子表面处理装置进行镀膜时，膜厚的均匀度更好。

在一些实施例中，箱体300内每层工件100的厚度可以相同也可以不同。

在一些实施例中，电极板200的放置也不限于图中所示的水平放置，例如还可以将电极板200竖直放置或倾斜放置。

在一些实施例中，为了提高镀膜后的均匀性，可以采用旋转工件100或旋转电极板200的方式。例如，在镀膜时，通过马达带动工件100旋转，或通过马达带动电极板200转动。

在一些实施例中，当电极板200为复合电极板200时，还可以在每个复合电极板200两侧的金属板230上连接相同的电极，而在相邻的复合电极板200的金属板230上连接相反的电极。

在一些实施例中，可以将上述各实施例中的电极板200替换成电极发生器，以使箱体300内的离子发生电离。例如，可以将原来的电极板200替换成沿着板面排布的若干电极发生器。

在一个实施例中，提供一种等离子表面处理的方法，包括以下步骤：

将工件100置于箱体300内的正极板210和负极板220之间，且在正极板210和负极板220之间置于一层工件100，工件100距离两个相邻的正极板210和负极板220的距离大致相同；

对箱体300进行抽真空处理，并向箱体300内加入反应气体；

对正极板210和负极板220通中频(AC)或射频(RF)交流电，使箱体300内的气体发生电离，以使电离后的离子在电磁场的下作用于工件100表面。其中，正极板210和负极板220上加中频(AC)或射频(RF)交变电场后，变化的电场会产生电磁场。

在一些实施例中，通入交流电的频率10kHz-300GHz。优选的，为40kHz的中频或13.56MHz的射频。

具体地，可以先将工件100表面进行除污、去油、烘干之后，在把工件100放置在箱体300内。

工件100可以放置在箱体300的正极板210和负极板220之间的托盘或转盘中。

关上箱体300的密封门，对箱体300进行抽真空处理，例如，可以使真空度达到8.0×10^-2Pa，在一些实施例中，0.8Pa也可以，然后向箱体300内充入反应气体，至20Pa-80Pa。

对正极板210和负极板220通入中频或高频高压电源，以使反应气体发生电离。在电磁场的作用下，电离后的离子开始运动，并作用在工件100表面。例如离子可以沉积在工件100表面形成镀膜，也可以轰击工件100表面，以使对工件100表面进行清洗。

在一些实施例中，还可以将箱体300接地，以使箱体300相当于负极板220，从而省去箱体300内靠近箱体300侧的负极板220，降低制造成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种等离子表面处理装置，其特征在于，包括：

箱体；以及

电极板，所述电极板包括置于所述箱体内的间隔设置的正极板和负极板，所述正极板和负极板的其中一种至少有两个，所述正极板和所述负极板之间形成用于放置一层工件的工作位。

2.根据权利要求1所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述箱体内依次间隔设置多组正极板和所述负极板，所述正极板和所述负极板交替设置。

3.根据权利要求1或2所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述箱体为金属材料制成，且所述箱体接地。

4.根据权利要求3所述的等离子表面处理装置，其特征在于，沿所述正极板和所述负极板的排布方向，靠近箱体的所述电极板中至少有一个是正极板。

5.根据权利要求1所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述箱体为金属材料制成，靠近所述箱体的电极板与所述箱体间隔设置，且靠近所述箱体的电极板中至少有一个是正极板，且所述箱体接地以使箱体能够作为一个电极板。

6.一种等离子表面处理装置，其特征在于，包括：

箱体；以及

间隔设置在所述箱体内的电极板，两个相邻电极板的极性相反，且相邻电极板之间形成用于放置一层工件的工作位。

7.根据权利要求6所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述电极板为复合板，所述电极板包括绝缘板和分别设置在所述绝缘板两侧的金属板。

8.根据权利要求7所述的等离子表面处理装置，其特征在于，每个所述电极板上两侧的金属板通中频(AC)或射频(RF)交流电后电性相同或相反，且相邻的电极板中相对的面的金属板的电性相反。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述电极板上设置有通孔。

10.根据权利要求7或8所述的等离子表面处理装置，其特征在于，所述金属板厚度为0.1mm-60mm，所述绝缘板的厚度为0.1mm-400mm；

所述箱体为金属材料制成，且所述箱体接地以使箱体能够作为一个电极板。