JP2013521414A - パリレンコーティングを施す方法および装置 - Google Patents
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Abstract
少なくとも1つのデバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)上にパリレンコーティング(2)を施す方法を提供する。ここでは、パリレンモノマーを有する第1のガス(4)を供給し、前記パリレンモノマーを有する第1のガス(4)を第1のノズル(3)によって、少なくとも1つの表面(11)に供給することによって、前記デバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)上にパリレンモノマーを析出する。ここで前記デバイス(1)は大気圧を有する環境内に配置されている。さらに、パリレンコーティングを施す装置を提供する。
Description
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第102010010819.7号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に取り入れられる。
パリレンコーティングを施す方法および装置を提供する。
硫黄化合物等の腐食性ガスによって、例えばオプトエレクトロニクスデバイスである電子デバイスの敏感な表面は腐食する。従って例えば、オプトエレクトロクスデバイスの銀表面がこのようなガスによって腐食し、これによってデバイスが故障してしまうことがある。
さらに、電子デバイス(例えばオプトエレクトロニクスデバイス)を包囲する注封材料としてシリコーンを用いることを必要とする適用分野がある。しかしシリコーンは典型的に、腐食性ガスに対して多かれ少なかれ高い透過性を有している。シリコーンの改質、例えばフェニレン群の組み込みをより強固にすることによって、この透過性は低下するが、このような改質されたシリコーンはまた、腐食に対する充分な長期安定性を提供することができない。
銀等の腐食しやすい材料の代わりに、例えば金である別の材料を使用することによって耐腐食性が向上するが、これはコスト上の理由からしばしば不可能である。
腐食性ガスに対して高いバリア特性ひいては低い透過性を有する材料は例えばパリレンである。しかしパリレンは通常、真空方法または低圧方法によってしか被着されない。従って電子デバイス、例えばオプトエレクトロニクスデバイスを大量生産するのには、公知のパリレンコーティング方法は不適切である。なぜなら、このデバイスが、封鎖された容積内で、およびコントロールされた真空または低圧においてコーティングされなければならないからである。これは、作成時間を極めて長くしてしまうか、または、バンドコーティング方法の場合には、コーティング装置に関する、割が合わないほど多くの技術的な手間および経済的なコストを生じさせてしまう。
少なくとも幾つかの実施形態の課題は、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面上にパリレンコーティングを施す方法を提供することである。少なくとも幾つかの実施形態の別の課題は、この様な方法を実施するための装置を提供することである。
これらの課題は、独立請求項の特徴部分に記載されている構成要件を備えた方法および装置によって解決される。本方法および本装置の有利な実施形態および発展形態は従属請求項に規定されており、また以下の説明および図面にも記載されている。
少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面上にパリレンコーティングを設ける、少なくとも1つの実施形態に即した方法では、パリレンモノマーを含有する第1のガスが提供される。パリレンモノマーを含有するこの第1のガスは、第1のノズルによって、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面へと案内される。これによってパリレンモノマーは、少なくとも1つの表面上に析出される。ここでこの少なくとも1つのデバイスは、大気圧を有する環境内に配置される。
殊に、大気圧を有する環境内にデバイスを配置することは、本願の方法を実施するために、少なくとも1つのデバイスを閉鎖されたコーティング容積内または環境に対して封鎖されているコーティングチャンバ、殊に例えば低圧チャンバまたは真空チャンバ内に配置する必要がない、ということを意味する。閉鎖されたシステム内で、周辺環境と接触せずに実施されなければならないパリレンコーティングを施す公知の方法とは異なり、本願の方法は、いわゆるオープンシステムにおいて実施される。大気圧を有する環境は例えば、空間(製造ホール、コーティング実験室または製造実験室等)の一部によって形成される。従って、本願に記載されている方法を実施する装置、および殊に、この装置によってコーティングされるべきデバイスは、コーティングの間、ガス交換および/または空気交換が可能であるように、残りの空間と直接的に接触する。
ここに記載されている方法では、有利には、少なくとも1つのデバイスのコーティング時、殊に複数のデバイスのコーティング時に、高いスループットが得られる。なぜなら例えば、本願に記載されている方法を、コイルコーティング装置として構成されている装置内で行うことができるからである。
さらに搬送機構によって、少なくとも1つのデバイス、殊に複数のデバイスは、パリレンモノマーを有する第1のガスを供給する間に第1のノズルを通過する。しかもこの搬送機構を封鎖されている真空チャンバ、低圧チャンバまたはコーティングチャンバ内に組み込む必要はない。低圧方法における、特別な真空チャンバを用いた、パリレンコーティングされているデバイスの比較可能な大量生産は、ストリップ製造においてのみ使用可能であり、これによっては、少なくとも1つのデバイスが大気圧を有する環境内に配置されている、本願に記載されている方法によって可能である生産個数には達しない。本願に記載されている方法では、用語「パリレン」、「パリレン類」および「パリレンポリマー」は、熱可塑性ポリマー群を称している。これは、エチレン架橋を介して、1.4−位で結合されているフェニレン基を有しており、例えば、ポリ−パラ−キシリレンとも称される。例えば、1.4キノジメタンとも称され、パリレン−ポリマーに重合化される構造
を有する反応性パリレンモノマーに対する出発物質として、構造式
を有するパリレンダイマーが用いられる。これは、パラシクロファンまたはジ−パラ−キシリレンとも称される。
上述の構造式を有する材料の代わりに、ここで、水素原子を少なくとも部分的または完全にハロゲンによって置換することができる。例えば塩素原子および/またはフッ素原子によって置換することができる。殊に本願に記載されている方法ではパリレンモノマー、ひいては作成されるパリレンコーティングはフッ素によって置換される。従って例えば、パリレンモノマーは、上述したCH2グループの代わりにCF2グループを有することができる。このようなパリレン類は、高温に対して耐性を有し得る。すなわち、温度が高くても、機械的および/または光学的に劣化しない。従って、少なくとも1つの、本願に記載されている方法によってコーティングされたデバイスは、高い温度において、例えばこれに続き得るはんだ付けプロセスにおいて、さらに処理される。このような使用条件は例えば、電子デバイスまたはオプトエレクトロニクスデバイス、例えば発光ダイオード(LED)またはいわゆるハイパワーLEDとして構成されているデバイスとって、典型的なものである。
パリレンコーティングは有利にはガス、殊に硫黄化合物等の腐食性ガスに対して低い透過性を有している。さらにパリレンコーティングは高い層厚均一性並びに、少なくとも1つの表面への高い接着性を有している。第1のガスによってパリレンモノマーを、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面に導くことによって、パリレンモノマーは均一に、コーティングされるべき少なくとも1つの表面上に、この少なくとも1つの表面の表面トポグラフィに依存せずに堆積し、この上に重合化される。従って本願に記載されている方法を用いて、少なくとも1つの表面上でパリレンモノマーを架橋することによって、高い拡散バリア作用と同時に、例えば赤外から紫外、殊に可視の波長領域における光に対して高い透過性を有するパリレンコーティングを得ることができる。このパリレンコーティングはさらに化学的にも、少なくとも1つの表面に結合する。パリレンコーティングの高い光透過性は、電子デバイスの作動等による熱負荷の後でも、また紫外光を放射するダイオードとして形成されている電子デバイスの場合には紫外波長領域光による照射後にも、得られ続ける。さらに、パリレンコーティングは、黄変に対して高い耐性を有している。この黄変は例えば、シリコーンコーティングの場合に生じ得る。
パリレンモノマーを準備するために、高温下でパリレンダイマーが気化されて、気相においてパリレンモノマーに分解される。パリレンモノマーさらに、気相から凝結によって、表面上に析出され、この上に重合化される。このために、パリレンダイマーは殊に第1のガスに気化され、パリレンモノマーに分解される。殊にこの第1のガスは大気圧を有する。
第1のガスおよび必要な温度に関する適切なその他の条件は当業者には既知であるので、ここで詳細に記載しない。この第1のガスは殊に、パリレンモノマーに対するキャリアガスであり、パリレンモノマーは、第1のガスのガス流において、第1のガスとともに搬送される。
さらにパリレンモノマーを第1のノズル内で形成することができる。このために、第1のノズルは例えば第1の容積を有しており、ここからパリレンダイマーが、第1のガスとともに、開口部を備えた分断壁を通って、第1のノズルの第2の容積の方向へ、第1のガスの相応するガス流によって導かれる。第1の容積および/または開口部を備えた分断壁はこの場合には、パリレンダイマーが複数のパリレンモノマーに分解される温度を有しており、これによって、第2の容積内にパリレンモノマーを有する第1のガスが提供され、第1のノズルによってさらに、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面へと導かれる。流れの速度および第1のガスの選択に対して付加的に、第1のノズルの第2の容積において、条件、例えば温度または温度経過特性が次のように選択される。すなわち、第1のノズル内のパリレンモノマーの不所望の反応、いわゆる副反応が排除されるように選択される。
さらに第2のガスを、少なくとも1つの表面へと導くことができる。第2のガス内でプラズマが形成される。従って、この第2のガスはプラズマ流として、少なくとも1つの表面へと導かれる。換言すれば、この第2のガスは、流体イオン化ガスとして、すなわち流体プラズマとして、少なくとも1つの表面へ導かれる。このプラズマは例えばライトアーク放電によって、第1または第2のノズル内の第2のガス内で形成される。これに対して第1のノズルまたは第2のノズルは1つまたは複数の電極を有することができる。ガスまたはガス流においてプラズマを形成するこの手段または択一的な手段は当業者に既知であり、ここでは詳細に記載しない。
さらに第2のガス内のプラズマが、大気プラズマであってよい。これは次のことを意味している。すなわち第2のガスが大気圧を有しており、プラズマが真空チャンバ内で、低圧の下で形成されなくてもよい、ということを意味している。これによってこの第2のガスはプラズマ流として有利には少なくとも1つのデバイスへ導かれる。このデバイスは大気圧を有する環境内に配置されている。これによって第2のガスのプラズマは有利には、容易に使用可能になる。低圧チャンバは不要になり、これによって、上述の理由から例えば大容量製造のため、すなわち大量のデバイスの大量生産のためにも使用可能である。
さらに上述したプラズマを第1のガス内でも形成することができる。これは次のことを意味する。すなわちパリレンダイマーを有する第1のガスが第1のノズルに供給され、例えば上述したライトアーク放電によって第1のガス内でプラズマが形成される。これによって第1のガスのプラズマ流が形成される。付加的に、第2のガスも供給され、第1のガスと第2のガスの混合ガス内でもプラズマが形成される。これに対して択一的に、上述の様式においても、第2のガス内にプラズマを形成することができ、パリレンダイマーを有する第1のガスが第2のガスのプラズマに供給される。第1および/または第2のガスのプラズマ内のエネルギーによって、パリレンダイマーがパリレンモノマーに分解され、第1のノズル内に供給される。
第1および/または第2のガスのプラズマ流は、少なくとも1つの表面を清掃するため、および/または、少なくとも1つの表面をコーティングするために用いられる。殊に、デバイスのこの少なくとも1つの表面はプラズマ流によって化学的に活性化する。これは、第1の表面において、自由な反応性分子末端が形成されることを意味する。これはパリレンモノマーと化学的に反応して、パリレンモノマーと架橋される。殊に、この少なくとも1つのデバイスは少なくとも1つの表面として、シリコーンコーティングおよび/またはシリコーン封入の表面を有することができる。換言すれば、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面は、シリコーンによって形成される。第1および/または第2のガスのプラズマ流によって、反応性分子末端がシリコーン内で形成される。これはパリレンモノマーとの化学的に結合する。
さらにこの第2のガスを、内部でプラズマが形成される第2のノズルによって、プラズマ流として、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面へ導くことができる。第2のガスのプラズマ流はこの場合には、パリレンモノマーを有する第1のガスが少なくとも1つの表面へと導かれる前に少なくとも1つの表面へと導かれる。このために、第1のノズルと第2のノズルは例えば隣接して配置され、少なくとも1つのデバイスははじめに第2のノズルを通過し、次に第1のノズルを通過する。換言すれば、第1のノズルは、少なくとも1つのデバイスの搬送方向において第2のノズルの後に配置されている。
さらに、第1のノズルと第2のノズルを次のように、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面へ配向することができる。すなわち、プラズマ流としての第2のガスとパリレンモノマーを有する第1のガスが同時に、少なくとも1つの表面へと導かれ、これによって第2のガスのプラズマ流とパリレンモノマーを有する第1のガスのガス流が少なくとも1つの表面上で重畳する。これによって有利には例えば、パリレンモノマーを有する第1のガスの温度が、第1のノズルの外部で、第2のガスのプラズマ流によって上げられる、または高く保たれる。従って、パリレンモノマーが、第1のガスのガス流内ではなく、少なくとも1つの表面上ではじめて反応を起こし、ここで架橋されてパリレンコーティングにされ、重合化される。
さらにパリレンモノマーを有する第1のガスを、第1のノズルの外部で供給することができる。このために、気化エレメントが設けられ、この内部で第1のガスを含有するガス雰囲気内のパリレンダイマーが気化され、分解される。この第1のガスによって、パリレンモノマーは気化エレメントから第1のノズルへ搬送される。第2のガス内ではさらに第1のノズルによってプラズマが形成される。従って、この第2のガスは第1のノズルによって、プラズマ流として、少なくとも1つの表面へと導かれる。パリレンモノマーを含有するこの第1のガスは、第1のノズル内の第2のガスのプラズマ流に供給される。これによって、パリレンモノマーを含有する第1のガスが、第2のガスのプラズマ流によって、少なくとも1つの表面へ導かれる。これによって第1のノズル内で、かつ第1のノズルの外部で、少なくとも1つの表面上で、プラズマ流とパリレンモノマーを含有する第1のガスのガス流とが重畳する。これによって、上述した利点が得られる。既知のコーティング方法では、ライトアークによって形成されたプラズマにおいて、規定されたガス流内で前駆体分子が分解され、反応性イオンおよび分子に変換される。これは例えばシラン前駆体を用いた酸化層の形成時に行われる。また、本明細書に記載されている方法では、既に供給された、反応性パリレンモノマーが第1のガスによってプラズマに供給され、これによって改善されたプロセスコントロールが得られる。
さらに、この第1のガスおよび/または第2のガスは空気、窒素ガス、1つまたは複数の希ガス、殊に例えばアルゴンまたはこれらの組み合わせを有する、またはこれらの組み合わせである。この第1のガスおよび第2のガスはここで同じであってよい。この場合には有利には簡単にプロセスを実行することが可能である。これに対して択一的に、第1のガスおよび第2のガスが異なるものであってもよく、この場合には、第1のガスの搬送特性および流れの特性および第2のガスのプラズマ特性および搬送特性および流れの特性に関する上述したその時々の要求に合わせられる。
さらに、少なくとも1つのデバイスの上に、カバーを配置することができる。このカバーは、中空空間を有することができる。これは、少なくとも1つのデバイスへの方向において開放されている。例えばこのカバーは釣り鐘状カバーの形で釣り鐘状である。従ってカバーのこの中空空間は半分が開放されている中空空間であり得る。これは、カバーの1つまたは複数の壁によって制限されている。
第1のカバーの中空空間内には、パリレンモノマーを含有する第1のガスが導入される。さらに、上述した第2のガスも使用される場合、この第2のガス、殊に第2のガスのプラズマ流が、カバーの中空空間に供給される。このために例えば第1のノズルおよび/または第2のノズルが、カバーの壁、例えば、デバイスに対向しているカバーの上面を通って、この中空空間内に突出する。
カバーは次のように、少なくとも1つのデバイス上に配置される。すなわち、ガス、例えば第1および/または第2のガスが、カバー、殊に中空空間を制限している幾つかの壁部のうちの少なくとも幾つかと、デバイスとの間で、中空空間から排出されるように配置される。これは次のことを意味している。すなわち、カバーが少なくとも1つのデバイスに対して間隔を空けて配置されており、これが、少なくとも1つのデバイスを包囲していない、または取り囲んでいないことを意味している。これによって、このデバイスは一方では大気圧を有する環境内に配置され、他方では、カバーおよびカバーとデバイスとの間で排出されるガスによって、被害を及ぼす環境影響から保護される。このカバーはプラスチックおよび/または金属から成る。
さらに、少なくとも1つのデバイスは基板、半導体ウェハ、電子デバイス、オプトエレクトロニクスデバイスまたはこれらのうちの幾つかまたは組み合わせを有している、または上記のものである。例えば電気デバイスは、抵抗、コンデンサ、コイル、集積回路(IC)、ICチップまたはこれらの組み合わせを含んでいる、または上記のものである。例えば、オプトエレクロニクスデバイスは、紫外、可視および/または赤外波長領域におけるビームを放射および/または受信し、例えば発光ダイオード(LED)、赤外線発光ダイオード(IRED)、フォトダイオード(PD)、太陽電池(SC)、光センサ、レーザダイオードまたはこれらのうちの複数または組み合わせを有している、または上記のものである。
少なくとも1つの表面は、上述したデバイスの場合には殊に、電気的なデバイス(例えば電極層)の金属層(例えば銀を含有している層または銀層)によって形成される。
オプトエレクトロニクスデバイスがさらに、光学的な素子、例えば光学的なモールドおよび/またはレンズを有することができる。この光学的な素子は特に有利にはシリコーンを含んでいる、またはシリコーンから成る、または少なくとも1つの表面を形成する。これによってパリレンコーティングは腐食ガスに対する拡散バリアとして作用する。この腐食ガスはそうでない場合には、シリコーンを通過し、この下にある、デバイスの素子、例えば銀を含有している金属層に被害を及ぼし得る。
少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面上に、パリレンコーティングを施す方法を実施する、少なくとも1つの実施形態に記載されている装置は、殊に第1のノズルを有している。これは、パリレンモノマーを有する第1のガスを、デバイスの少なくとも1つの表面へと案内する。さらに、この装置は搬送機構を有する。この搬送機構は、少なくとも1つのデバイスに、パリレンモノマーを有する第1のガスの供給の間にノズルを通過させる。ここでこのデバイスは、大気圧を有する環境内に配置されている。
殊に搬送機構は搬送帯(例えばベルトコンベヤー)、または例えば1つまたは複数のロールの形状での、コイルコーティング装置の一部としての帯搬送装置を有することができる。さらに少なくとも1つのデバイスが複数のデバイスを有することができる。これらの複数のデバイスは共同で、1つの金属帯または帯状の導体上に、フレーム結合して配置され、搬送機構、例えばロールによって、第1のノズルを通過する。殊に、少なくとも1つのデバイスまたは複数のデバイスは連続して、搬送機構によって動かされ、搬送される。これによって、本願に記載されている方法はコイルコーティングプロセスとして実施され、これによって有利には高いプロセススループットおよび大量生産が実現される。
さらにこの装置は、少なくとも1つのデバイス上にカバーを有することができる。このカバーは、少なくとも1つのデバイス上で、少なくとも1つのデバイスへ向かう方向において開放されている中空空間を有している。この内部には、第1のノズルによって、パリレンモノマーを含有する第1のガスが導入され、少なくとも1つのデバイスは搬送機構によってこの中空空間を通過する。
さらに第1のノズルによって付加的に、その中でプラズマが形成される第2のガスをプラズマ流として、少なくとも1つの表面へと案内することができる。ここで、パリレンモノマーを有する第1のガスが、第1のノズル内の第2のガスのプラズマ流に供給される。これに対して択一的に、第2のノズルによって、その中でプラズマが形成される第2のガスがプラズマ流として、少なくとも1つの表面へ案内される。
方法と関連して記載された特徴および実施形態は同様に、装置および別の実施形態にも当てはまる。これは次のことを意味する。すなわち装置が、方法に関連して上述した、1つまたは複数の特徴、実施形態およびこれらの組み合わせ並びにこれらの特徴を実施するための手段、装置および素子を有することができる、ということを意味している。さらに、装置と関連して記載した特徴および実施形態も、上述の方法に同様に当てはまる。
本発明のさらなる利点および有利な実施形態および発展形態を、以下で、図1〜5に関連した実施形態に記載する。
実施例および図面において、同じ構成部分または同機能の構成部分にはそれぞれ同じ参照符号を付してある。図示した要素およびこれらの要素の互いの大きさの関係は、基本的に縮尺通りと見なすべきではなく、むしろ個々の要素、例えば層、デバイス、構成素子および領域等は、見やすくおよび/または理解しやすくするため、誇張して厚くまたは大きく図示されていることがある。
図1には、1つの実施例に即した、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面上にパリレンコーティングを施す方法100が示されている。
この方法100の第1のステップ101では、パリレンモノマーを含有する第1のガスが準備される。次のステップ102ではデバイスが準備される。このデバイスは、大気圧を有する環境内に配置されており、次のステップ103において、その少なくとも1つの表面へ、パリレンモノマーを含有する第1のガスが第1のノズルによって案内される。従って、このパリレンモノマーは少なくとも1つの表面上に析出される。
発明のさらなる特徴および実施例を、図2〜5における後続の実施例の装置に関連して説明する。
図2には、少なくとも1つのデバイス1の少なくとも1つの表面11上にパリレンコーティング2を施す方法を実施する装置200に対する実施例が示されている。
コーティングされるべきデバイス1は、図示の実施例では、発光ダイオード(LED)であり、これはシリコーンコンパウンドまたはシリコーンから成る光学素子を有している。これは例えばレンズである。少なくとも1つの、コーティングされるべき表面11はここで、シリコーンによって形成される。択一的にまたは付加的に、別の表面またはさらなる表面が装置200によってコーティングされてもよい。
上述した実施例に対して択一的または付加的に、コーティングされるべき表面は、例えば電極層として用いられるデバイス1の金属層、例えば銀層によって形成されていてもよい。
デバイス1は大気圧を有する環境内に配置されており、殊に装置200とともに閉鎖されたシステム、例えば真空チャンバまたは低圧チャンバ内に設けられているのではない。
この装置200は、第1のノズル3を有している。この第1のノズルは第1の容積31と第2の容積32を有している。この第1および第2の容積31、32は開口部34を有する分断壁33によって相互に分断されている。ここでこの開口部34を通じて、第1の容積31と第2の容積32との間でガス交換が行われる。
第1のノズル3は、第1のガスを第1の容積31内に案内するためのガス進入口35を有している。これはガス流入方向41によって示されている。別のガス案内エレメント、例えば管、管線路およびホースは、見やすくするために、ここでも後続の実施例においても図示されていない。
第1のガスは、図示の実施例では窒素ガスである。第1のガスによって、既に、第1のノズルの外で気化されているパリレンダイマーが第1の体積31内に導入される。これに対して択一的に、当業者に既知の充分に低い温度において固体であり、例えば粉体の形状で存在するパリレンダイマーが既に第1の容積31内に配置されていてもよい。この第1の容積31はこの場合には例えば、相応の加熱部材によって、パリレンダイマーの少なくとも一部が第1の容積31内で気化する充分な温度を有する。
パリレンダイマーは第1のガスによってさらに、分断壁33の開口部34を通って案内される。これはガスの流れ方向42によって示されている。分断壁33は加熱部材として形成されている、または相応の加熱部材を有している。従って、開口部34を通るパリレンダイマーがパリレンモノマーに分解される。これによって、第2の容積32内に、以降で参照番号4によって示される、パリレンモノマーを有する第1のガスが供給される。
第2の容積32は、例えば加熱部材によって、適切な温度または適切な温度経過特性を有する。これによって、第1のノズル3の第2の容積32内で、パリレンモノマーの不所望な反応が生じないことが保証される。このような温度条件は、使用されるパリレンの種類に依存しており、当業者に既知である。例えば、図示の実施例では、パリレンコーティング2が製造される。これはフッ素によって置換されたパリレンモノマーによって形成される。
ガスの流れる方向41に相応して、ガス進入口35を通って継続して流れる第1のガスによって次のことが阻止される。すなわち、パリレンモノマーを含有する第1のガス4が、第1のノズル3の第1の容積31内に戻ることが阻止される。むしろ、この第1のガスはさらにガス排出口36へと流れ、これを通って第1のノズル3から流出する。これはガスが流れる方向43によって示されている。
第1のノズル3の示された概略図に対して択一的または付加的に、この第1のノズルは、さらなるまたは異なって配置された容積および/または別のガス案内部を有することができる。
第1のノズル3から流出する、第1のパリレンモノマーを有する第1のガス4(これはガスが流れる方向45によって示されている)によって、少なくとも1つのデバイス1の少なくとも1つの表面11へパリレンモノマーが案内され、少なくとも1つの表面11上にパリレンモノマーが積層される。これは矢印44によって示されている。反応性パリレンモノマーはこれによって、表面11上で重合化される。第1のガスは、場合によっては、表面11上で重合化されないパリレンモノマーとともに表面11およびデバイス1を通過して流れ、例えば、適切な排気装置によって収容および排除される。
少なくとも1つのデバイス1は、図示の実施例では、搬送方向99に沿って、第1のノズルを通過する。従って連続的にパリレンコーティング2が施される。これは、パリレンコーティング2を点線によって延ばしていることによっても示されている。
図示の実施例に対して択一的に、第1のノズル3をデバイス1に対して動かすことが可能である。デバイス1の大きさが、第1のノズル3から生じるガス流れ方向45の横断面以下である場合には、デバイス1をコーティングの間、第1のノズル3に対して動かないように配置することもできる。
さらに、装置200はカバー10を有し得る。これは例えば図5に関連して説明される。
後続の実施例において、図2における実施例に即した装置200の修正および変形を示す。従って、後続の説明は主に、装置200と各装置との違いに制限される。
図3には、少なくとも1つのデバイス1の少なくとも1つの表面11上にパリレンコーティング2を施す方法を実施する装置300に対する、更なる実施例が示されている。
この装置300は、第1のノズル3を有している。このノズルは上述の実施例に即して構成されている。さらに、装置300は、第1のノズルに隣接して第2のノズル5を有している。ここで第1のノズル3は、デバイス1の搬送方向99において第2のノズル5の後方に配置されている。すなわち、コーティングされるべき少なくとも1つの表面11はまず、第2のノズル5を通過し、次に第1のノズル3を通過する。
第2のノズル5は第1の容積51と第2の容積52を有しており、これらの容積の間に、開口部54を備えた分断壁53が配置されている。ガス進入口55を介して第2のガス6(図示の実施例では窒素ガスまたはアルゴン)が第1の容積51内に流入する。これはガスの流れる方向61によって示されている。この第2のガスはさらに、分断壁53の開口部54を通って第2の容積52内に流入する。これはガスの流れる方向62によって示されている。
電気的に絶縁性の分断壁53では、電極7が第2の容積52内に配置されている。これは、給電線71によって、高圧原(図示されていない)に接続されている。
第2のノズル5は、第2の容積52の部分領域内で、電極7に対して電気的な絶縁部57を介して電気的に絶縁されている、電気的にアースされているケーシングを有している。電極7と、電気的な絶縁部57によって覆われていない第2のノズル5のケーシングの領域との間のライトアーク放電によって、第2の容積52内で、分断壁53の開口部54を通じて第2の容積52内に流れ込む第2のガス6内でプラズマ64が形成される。これは破線によって示されている。プラズマ64内でイオン化された第2のガス6は、第2のノズル5のガス排出口56を通って、プラズマ流65として、デバイス1の表面11へと案内される。これはガスが流れる方向63によって示されている。
第2のガス6のプラズマ流65によって、一方では、デバイス1の少なくとも1つの表面11を浄化することが可能になる。他方では、デバイス1の少なくとも1つの表面11は、このプラズマ流65によって化学的に活性化する。これは、表面11を形成する、反応性分子末端がシリコーン内に形成されることによって行われる。これは、第1のノズル3によって析出される、パリレンモノマーと化学的に結合する。
図示の実施例に対して択一的に、第1のノズル3および第2のノズル5を相対的および表面11に対して配向することができ、第2のガス6のプラズマ流65とパリレンモノマーを含有する第1のガス4が空間的に重畳し、重なり、これによって上述した複数のプロセスを同時におよび同じ空間領域および表面領域内で実施することができる。付加的にプラズマが熱を供給することができる。この熱によって、導かれたパリレンモノマーが第1のノズル3外で、表面11上での析出前に不所望の反応を起こすことが阻止される。
図4には、別の実施例に即した装置400が示されている。
装置400は第1のノズル3を有している。この第1のノズル3は、先行する実施例の第2のノズル5と同様に、第2のガス6内でプラズマ64を形成するように構成されている。これによって、ガス排出口36を通って、プラズマ流65が発生し、これは、少なくとも1つのデバイス1の少なくとも1つの表面11に供給される。この第1のノズル3は、図3における第2のノズル5に関して上述したように、殊に、給電線71を備えた電極7と、電気的絶縁部57と開口部54を備えた分断壁53とを有する。従って、第1のノズル3の第2の容積32内に、上述した実施例の第2のノズル5におけるように、プラズマ64、ひいては第2のガス6のプラズマ流65が形成される。
さらに、装置400はガス供給線路8を有している。このガス供給線路8内では、第1のノズル3外で形成され、供給された、パリレンモノマーを有する第1のガス4が、第1のノズル3内の第2のガスのプラズマ64に供給される。これはガスが流れる方向43によって示されている。
パリレンモノマーを有する第1のガス4は、外部の気化部材内で形成される(図示されていない)。この気化部材は例えば、図5の実施例に関連して示される。パリレンモノマーを有する第1のガス4は、ガス排出開口部36を通って、第2のガス6のプラズマ流65とともに排出され、プラズマ流65とともにデバイス1の表面11へと案内される。これによって第2のガス6のプラズマ流65とパリレンモノマーを有する第1のガス4のガス流方向45が重畳する。これによって、図3における先行する実施例と関連して記載されたプロセスが同時に、かつ同じ空間領域および表面領域内で行われる。付加的に第1のノズル3内にプラズマ64は熱を供給することができる。この熱によって、供給されたパリレンモノマーが第1のノズル内で、および/または表面11上での析出前に既に、不所望の反応を起こしてしまうことが阻止される。第1のノズル3の第2の容積32内の必要な温度のコントロールは、殊にプラズマ64に対する適切なプロセスパラメーラによって可能に成る。しかも、第2の容積32内に別の加熱部材を設ける必要はない。
図示の実施例に対して択一的に、ガス供給線路8によってパリレンダイマーを有する第1のガスを直接的に、第2のガス6のプラズマ64内に供給することができる、またはパリレンダイマーを有する第1のガスを第1のノズル3に、第2のガス6とともに、ガス進入口35を通じて供給することができる。この場合にはプラズマを例えば、第1のガスおよび第2のガス6内でも形成することができる。プラズマ64の熱およびエネルギーによって、パリレンダイマーはパリレンモノマーに分解される。
図示されている実施例に対する別の選択肢として、パリレンダイマーを有する第1のガスのみを、第2のガス6無く、ガス進入口35を通って第1のノズル3内に案内することもできる。ガス供給線路8はこの場合には不要である。第2の容積32内ではこの場合にはプラズマ64が第1のガス内で形成される。これによって、パリレンダイマーがパリレンモノマーに分解される。第1のガスはこの場合には、プラズマ流65として、パリレンモノマーとともに、少なくとも1つの表面11へと案内される。
図5には、別の実施例に即した装置500が示されている。これは純粋に例として、図4における実施例に示された第1のノズル3を有している。これに対して択一的に装置500が、図2の実施例に従った第1のノズル3または図3の実施例に従った第1のノズル3および第2のノズル5を有していてもよい。
装置500はさらに、ライトアーク放電によって、第1のノズル3内の第2のガス内にプラズマを形成するために、高圧源として構成されているプラズマ発生器72を有している。これは、給電線71を介して、第1のノズル3の電極(図示されていない)と接続されている。
さらに装置500は、気化部材48を有している。この内部で、大気圧を有している第1のガス内のパリレンダイマーが気化され、パリレンモノマーに分解される。パリレンモノマーを有するこの第1のガスは、図4に関連して示されているように、ガス供給線路8によって、第1のノズル3内の第2のガスのプラズマ流内に案内される。
この装置500はさらに1つの排気システム(図示されていない)を有している。これによって、汚染物およびもはや必要ではないガスおよびガス成分が気化部材48および装置500から除去される。
装置500はコイルーティング装置、いわゆるリール・トー・リール装置として構成されており、搬送ロールの形態の搬送機構9を有している。この搬送機構によって、複数のデバイス1が搬送方向99に沿って第1のノズル3を通過して、搬送される。複数のデバイス1の搬送はここで、図示の実施例では連続して行われる。これは、容易なプロセス実行および高いスループットを可能にする。
複数のデバイス1は、導体の形状をした金属帯の上で、フレーム接続して配置されている。これは、搬送機構9の搬送ロールによって搬送される。ラダーフレーム結合は、デバイス1のコーティング後に、個々のデバイス1に個別化される。上述したように、デバイス1は図示の実施例では、シリコーンコンパウンドを有するオプトエレクトロニクスデバイスとして構成されており、ここで、デバイス1の少なくとも1つのコーティングされるべき表面はシリコーンによって形成される。さらに、デバイス1の別の表面もコーティングされ得る。
装置500はさらに、中空空間12を備えたカバー10を有している。この中空空間内に第1のノズル3が突出しており、パリレンモノマーを有する第1のガス並びに、図示の実施例では第2のガスも、プラズマ流として中空空間12内に導入される。中空空間12は、カバーの壁部によって制限されており、半分が開放されている。
図5に示されているように、中空空間12は、デバイス1の方向において開放されている。従って、中空空間12内に導入された、パリレンモノマーを有する第1のガスおよび第2のガスのプラズマ流が、デバイス1に供給される。
カバー10はデバイス1上に次のように間隔を空けて配置されている、すなわち図示の実施例では第1のガスおよび第2のガスが、カバー12の間、すなわち、殊に中空空間12を制限している壁部とデバイス1との間で、中空空間12から再び排出されるように、配置されている。これによって複数のデバイス1が、閉鎖されたシステム内ではなく、大気圧を有する環境内に配置される。しかし同時に、デバイス1はコーティングの間に、カバー10によって、およびカバー10とデバイス1との間で排出されるガスによって、被害を与える環境影響から保護される。殊にこれによって、周辺空気内の不純物または周辺空気自体の成分(例えば空中酸素)等と反応性パリレンモノマーの不所望な副反応も回避される。カバー10は図示の実施例ではプラスチックから成る。
方法および装置の、図に関連して示された実施例は、択一的または付加的に、一般的な部分に記載されている特徴、実施形態および組み合わせを有することができる。
本明細書に示した装置および説明した方法によって、パリレンコーティングが施されたデバイスの大量生産が可能になる。この大量生産のプロセススループットは従来の低圧方法では得られないものである。
本発明は、実施例に基づく記載に限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
Claims (15)
- 少なくとも1つのデバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)上にパリレンコーティング(2)を施す方法であって、
・パリレンモノマーを含有する第1のガス(4)を供給し、
・前記パリレンモノマーを含有する第1のガス(4)を第1のノズル(3)によって、少なくとも1つの表面(11)に供給することによって、前記デバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)上にパリレンモノマーを析出させ、ここで前記デバイス(1)は大気圧を有する環境内に配置されている、
ことを特徴とする、パリレンコーティングを施す方法。 - 内部でプラズマ(64)が形成される第2のガス(6)をプラズマ流(65)として、前記少なくとも1つの表面(11)へと導く、請求項1記載の方法。
- 前記デバイス(1)の前記少なくとも1つの表面(11)を前記プラズマ流(65)によって化学的に活性化させる、請求項2記載の方法。
- ・パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)を前記第1のノズル(3)外で供給し、
・内部でプラズマ(64)が形成される前記第2のガス(6)をプラズマ流として、前記少なくとも1つの表面(11)へと導き、
・パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)を、前記第1のノズル(3)内の前記プラズマ流(65)に供給する、請求項2または3記載の方法。 - 前記第2のガス(6)を、内部でプラズマ(64)が形成される第2のノズル(5)によって、プラズマ流(65)として、前記少なくとも1つの表面(11)へと導く、請求項2または3記載の方法。
- 熱供給および/または前記第1のノズル(3)内のプラズマによって、前記第1のノズル(3)内のパリレンダイマーを分解することで前記パリレンモノマーを形成する、請求項1から3および5のいずれか1項記載の方法。
- 前記デバイス(1)の前記少なくとも1つの表面(11)をシリコーンおよび/または金属層によって形成する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記第1のガスおよび/または前記第2のガス(6)は空気、窒素ガスおよび/または希ガスを含有している、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- ・前記少なくとも1つのデバイス(1)上にカバー(10)を配置し、
・前記カバー(10)は前記少なくとも1つのデバイス(1)上で、前記デバイス(1)の方向で開放されている中空空間(12)を有しており、当該中空空間内に、パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)を導入する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 前記パリレンモノマーは、フッ素置換パリレンモノマーを含んでいる、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 請求項1から11までのいずれか1項記載の、少なくとも1つのデバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)上にパリレンコーティング(2)を施す方法を実施するための装置であって、
・パリレンモノマーを含有する第1のガス(4)を、前記デバイス(1)の少なくとも1つの表面(11)へと導く第1のノズル(3)と、
・前記少なくとも1つのデバイス(1)を、パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)が供給されている間、前記第1のノズル(3)を通過するように動かす搬送機構(9)とを有しており、
・前記デバイス(1)は、大気圧を有する環境内に配置されている、
ことを特徴とする、少なくとも1つのデバイスの少なくとも1つの表面上にパリレンコーティングを施す装置。 - 前記少なくとも1つのデバイス(1)は複数のデバイス(1)を含んでおり、当該複数のデバイスは帯状のラダーフレーム結合で配置されており、前記搬送機構(9)によって前記第1のノズル(3)を通過するように動かされる、請求項11記載の装置。
- さらに、前記少なくとも1つのデバイス(1)上にカバー(10)を有しており、当該カバーは、前記少なくとも1つのデバイス(1)上に、少なくとも1つのデバイス(1)へ向かう方向において開放されている中空空間(12)を有しており、当該中空空間の内部には、前記第1のノズル(3)によって、パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)が導入され、前記少なくとも1つのデバイス(1)は前記搬送機構(9)によって当該中空空間を通過する、請求項11または12記載の装置。
- ・前記第1のノズル(3)によって、内部でプラズマ(64)が形成される第2のガス(6)が、プラズマ流(65)として、前記少なくとも1つの表面(11)へと導かれ、
・パリレンモノマーを含有する前記第1のガス(4)が、当該第1のノズル(3)内のプラズマ流(65)に供給される、請求項11から13までのいずれか1項記載の装置。 - 内部でプラズマ(64)が形成される第2のガス(6)を第2のノズル(5)によって、プラズマ流(65)として、少なくとも1つの表面(11)へと導く、請求項11から13までのいずれか1項記載の装置。
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