JP2019057462A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
圧力センサ等の車載センサは、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等で構成された母材にエポキシ、シリコーン等で構成された接着剤を介して固定される。このように車載センサを固定する際には、母材に接着剤を塗布する前に、母材にプラズマを照射し、母材の表面を改質する。これにより、母材と接着剤との密着力を向上させることができる。 An in-vehicle sensor such as a pressure sensor is fixed to a base material made of PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), or the like via an adhesive made of epoxy, silicone, or the like. Thus, when fixing a vehicle-mounted sensor, before apply | coating an adhesive agent to a base material, plasma is irradiated to a base material and the surface of a base material is improved. Thereby, the adhesive force of a base material and an adhesive agent can be improved.
しかしながら、プラズマを照射すると熱が発生するため、熱によってブリードが発生して密着力が低下するおそれがある。したがって、熱によるブリードの発生を抑制するために、必要な領域にのみ選択的にプラズマを照射することが好ましい。そして、必要な領域にのみプラズマを照射するためには、プラズマの照射範囲を小さくする必要がある。 However, since heat is generated when the plasma is irradiated, there is a possibility that the bleed is generated by the heat and the adhesion is reduced. Therefore, in order to suppress the generation of bleed due to heat, it is preferable to selectively irradiate only the necessary region with plasma. In order to irradiate only a necessary region with plasma, it is necessary to reduce the plasma irradiation range.
これについて、例えば特許文献1では、プラズマの照射範囲を小さくするために、放電管内部のガス流路が狭くされたプラズマ処理装置が提案されている。
In this regard, for example,
しかしながら、放電管内部のガス流路を狭くしても、プラズマはノズルから等方的に広がって照射されるため、ノズルと照射対象との距離に比例して照射範囲が広くなる。 However, even if the gas flow path inside the discharge tube is narrowed, the plasma spreads isotropically from the nozzle and is irradiated, so the irradiation range becomes wider in proportion to the distance between the nozzle and the irradiation target.
本発明は上記点に鑑みて、プラズマの照射範囲が小さいプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having a small plasma irradiation range.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、対象物(200)のうちプラズマの照射が必要な領域(R1)にプラズマを照射するプラズマ処理装置であって、プラズマを照射するプラズマ照射管(5)と、不活性ガスを照射する不活性ガス照射管(6、9)と、を備え、プラズマ照射管から領域へ向かう方向をプラズマ照射方向として、プラズマ照射管から照射されるプラズマのうち、プラズマ照射方向に対して傾斜した方向に照射されるプラズマの移動を、不活性ガス照射管から照射される不活性ガスで遮ることによって、該プラズマの移動方向を領域へ向かう方向に近づける。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for irradiating a region (R1) of the object (200) where plasma irradiation is required, wherein the plasma is irradiated with plasma. Plasma provided with an irradiation tube (5) and inert gas irradiation tubes (6, 9) for irradiating an inert gas, with the direction from the plasma irradiation tube toward the region being the plasma irradiation direction, Of these, the movement of the plasma irradiated in the direction inclined with respect to the plasma irradiation direction is blocked by the inert gas irradiated from the inert gas irradiation tube, thereby bringing the plasma movement direction closer to the region. .
このように、プラズマと反応しない不活性ガスでプラズマの移動を遮り、プラズマの等方的な広がりを抑制することにより、プラズマの照射範囲を小さくすることができる。 Thus, the plasma irradiation range can be reduced by blocking the movement of the plasma with an inert gas that does not react with the plasma and suppressing the isotropic spread of the plasma.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。本実施形態のプラズマ処理装置は、例えば、車載用の圧力センサを、PBT、PPS等で構成されたケースに、エポキシ、シリコーン等で構成された接着剤によって固定する際に用いられる。
(First embodiment)
A first embodiment will be described. The plasma processing apparatus of this embodiment is used when, for example, a vehicle-mounted pressure sensor is fixed to a case made of PBT, PPS, or the like with an adhesive made of epoxy, silicone, or the like.
図1に示すように、プラズマ処理装置100は、トーチ1と、電源2と、ガス供給部3と、ガス供給部4とを備えている。トーチ1の内部には図示しない電極が配置されており、電源2からトーチ1に電圧が印加されることによってアークが発生する。また、トーチ1にはガス供給部3からガスが供給されるようになっている。そして、電圧の印加によって発生したアークを、ガス供給部3から供給されるガスによりプラズマジェットとして、トーチ1の先端部に配置されたプラズマ照射管5から射出するようになっている。なお、トーチ1には、プラズマガスを冷却するために、図示しないライン等により冷却水が流れるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
また、トーチ1には、ガス供給部3とは別のガス供給部4からもガスが供給されるようになっており、ガス供給部4から供給されたガスは、トーチ1の先端部に配置された不活性ガス照射管6から射出されるようになっている。不活性ガス照射管6は、プラズマ照射管5から射出されるプラズマの照射範囲を制御するためのものである。
The
不活性ガス照射管6は、不活性ガス照射管6のうち不活性ガスが射出される部分がプラズマ照射管5のうちプラズマが射出される部分に隣接するように、プラズマ照射管5の近傍に配置されている。
The inert
図2、図3に示すように、本実施形態では、プラズマ照射管5は円筒状とされており、プラズマ照射管5の内部にプラズマ流路7が形成されている。また、不活性ガス照射管6はプラズマ照射管5よりも半径が大きい円筒状とされており、プラズマ照射管5は、プラズマ照射管5と不活性ガス照射管6の軸が一致するように、不活性ガス照射管6の内部に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, the
また、本実施形態では、プラズマ照射管5と不活性ガス照射管6はガスが射出される先端部の位置が揃えられている。また、プラズマ照射管5の軸方向は、後述するプラズマ照射方向に平行とされている。
Further, in the present embodiment, the
不活性ガス照射管6の内部には、プラズマ照射管5の外壁面と不活性ガス照射管6の内壁面とで挟まれた部分に不活性ガス流路8が形成されており、ガス供給部4から供給されたガスが不活性ガス流路8を流れるようになっている。
In the inert
プラズマガスとしては、例えば、窒素、酸素、空気、アルゴン、水素、ヘリウム等を用いることができる。不活性ガスとしては、例えば、窒素、酸素、空気、アルゴン、水素、ヘリウム等から、プラズマガスと反応しにくいガスを選択して用いることができる。 As the plasma gas, for example, nitrogen, oxygen, air, argon, hydrogen, helium, or the like can be used. As the inert gas, for example, a gas that does not easily react with the plasma gas can be selected from nitrogen, oxygen, air, argon, hydrogen, helium, and the like.
プラズマ処理装置100の動作について図4を用いて説明する。まず、プラズマを照射する対象物であるワーク200を用意し、プラズマの照射が必要な領域である領域R1の上部にプラズマ照射管5および不活性ガス照射管6を配置する。ここで、プラズマ照射管5から領域R1へ向かう方向をプラズマ照射方向とする。
The operation of the
本実施形態では、プラズマ照射管5から照射されるプラズマのうち、プラズマ照射方向に対して傾斜した方向に照射されるプラズマの移動を、不活性ガス照射管6から照射される不活性ガスで遮ることによって、該プラズマの移動方向を領域R1へ向かう方向に近づける。
In the present embodiment, the movement of the plasma irradiated in the direction inclined with respect to the plasma irradiation direction out of the plasma irradiated from the
具体的には、不活性ガス照射管6からワーク200への不活性ガスの照射を開始した後、プラズマ照射管5からワーク200にプラズマガスを照射する。すると、先に照射が開始された不活性ガスの流れによってプラズマガスの等方的な移動が遮られ、プラズマガスのスポット径が小さくなる。これにより、ワーク200のうちプラズマが照射される領域R2が領域R1の外に広がることを抑制し、必要な箇所にのみプラズマを照射することが可能となる。
Specifically, after irradiation of the inert gas from the inert
従来のプラズマ処理装置では、図5に示すように、プラズマ照射管5から照射されるプラズマが等方的に広がる。そのため、プラズマが照射される領域R3がプラズマ照射管5とワーク200との距離に比例して大きくなり、領域R1の外に大きく広がった領域にプラズマが照射されるおそれがある。
In the conventional plasma processing apparatus, as shown in FIG. 5, the plasma irradiated from the
これに対し、本実施形態では、上記のようにプラズマの移動方向に異方性を付与し、プラズマの照射範囲を小さくする。これにより、複雑な形状の母材にプラズマを照射する場合に、必要な部分のみにプラズマを照射し、他の部分への干渉を抑制することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, anisotropy is imparted to the plasma moving direction, and the plasma irradiation range is reduced. Thereby, when irradiating plasma to the base material of a complicated shape, it becomes possible to irradiate plasma only to a necessary part and to suppress interference with other parts.
なお、プラズマガス、不活性ガスの流速については、互いに等しくてもよいし、いずれか一方が他方より大きくてもよい。同様に、流圧、流路断面積についても、プラズマガスと不活性ガスとで等しくてもよいし、いずれか一方が他方より大きくてもよい。 Note that the flow rates of the plasma gas and the inert gas may be equal to each other, or one of them may be greater than the other. Similarly, the flow pressure and the flow path cross-sectional area may be the same for the plasma gas and the inert gas, or either one may be larger than the other.
また、プラズマ照射管5とワーク200との距離が長いほど領域R2が広くなり、この距離が短いほど領域R2が狭くなるので、この距離を変化させることによって領域R2の広さを制御することもできる。また、プラズマ照射管5の半径を小さくすることにより、領域R2を狭くすることもできる。
Further, the region R2 becomes wider as the distance between the
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して不活性ガス照射管6の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, the configuration of the inert
図6に示すように、本実施形態では、プラズマ照射管5の外壁面と不活性ガス照射管6の内壁面との間に複数の配管9が配置されている。配管9は円筒状とされており、プラズマ照射管5、不活性ガス照射管6と軸方向が一致するように、プラズマ照射管5の周方向に間隔を空けて並んでいる。そして、配管9の内部が不活性ガス流路8とされている。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, a plurality of
このように、不活性ガス照射管6の内部に間隔を空けて複数の配管9を配置し、配管9の内部を不活性ガス流路8とすることで、第1実施形態に比べて不活性ガス流路8の断面積が小さくなる。これにより、不活性ガスの供給量が同じでも流速が大きくなるため、少ないガス供給量でプラズマガスの流れを抑制することができる。
As described above, the plurality of
なお、プラズマ処理装置100が不活性ガス照射管6を備えず、不活性ガス照射管として配管9のみを備えていてもよい。
The
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して不活性ガス照射管6の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. In this embodiment, the configuration of the inert
本実施形態では、不活性ガス照射管6の内部における不活性ガスの流れの方向が、プラズマ照射管5の軸方向に対して傾斜した方向とされている。具体的には、図7に示すように、不活性ガス照射管6の内壁に螺旋状のスリット10が形成されており、これにより、不活性ガス照射管6の内部における不活性ガスの流れが螺旋状となる。
In this embodiment, the flow direction of the inert gas inside the inert
このような構成では、プラズマガスの等方的な広がりをさらに抑制し、プラズマの照射範囲をより小さくすることができる。 In such a configuration, the isotropic spread of the plasma gas can be further suppressed, and the plasma irradiation range can be further reduced.
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して冷却装置を追加したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In this embodiment, a cooling device is added to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.
図8に示すように、本実施形態では、不活性ガス照射管6の外側に冷却装置11が配置されている。冷却装置11は、不活性ガス照射管6内部の不活性ガスを冷却して、不活性ガスとプラズマガスとの反応を抑制するためのものである。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a
不活性ガスとしては、プラズマガスと反応しにくいガスが選択されているが、このように不活性ガスを冷却することにより、不活性ガスがさらにプラズマガスと反応しにくくなる。これにより、不活性ガスを用いてプラズマガスの等方的な広がりをさらに抑制し、プラズマの照射範囲をより小さくすることができる。 As the inert gas, a gas that does not easily react with the plasma gas is selected, but by cooling the inert gas in this way, the inert gas becomes more difficult to react with the plasma gas. Thereby, the isotropic spread of the plasma gas can be further suppressed by using the inert gas, and the plasma irradiation range can be further reduced.
(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して磁界印加装置を追加したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described. In this embodiment, a magnetic field application device is added to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.
図9に示すように、本実施形態では、プラズマ照射管5の内部を移動するプラズマガスに磁界を印加する磁界印加装置としてのコイル12が配置されている。コイル12は、プラズマ照射管5に巻かれており、図示しない電源からコイル12に電流を流すことにより、プラズマ照射管5の軸方向の磁界がプラズマ照射管5内部のプラズマガスに印加される。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, a
このようにプラズマガスに磁界を印加することにより、プラズマガスの直進性を高め、プラズマガスの照射範囲をさらに小さくすることができる。 By applying a magnetic field to the plasma gas in this way, the straightness of the plasma gas can be improved and the irradiation range of the plasma gas can be further reduced.
なお、図10に示すように、磁界印加装置をプラズマ照射管5の外部に配置された磁石13で構成してもよい。
As shown in FIG. 10, the magnetic field application device may be composed of a
(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably.
例えば、上記第1〜5実施形態では、プラズマ照射管5と不活性ガス照射管6の端部の位置が揃えられているが、図11に示すように、プラズマ照射管5および不活性ガス照射管6の軸方向において、プラズマ照射管5の端部が不活性ガス照射管6の端部よりも突出していてもよい。また、不活性ガス照射管6の端部がプラズマ照射管5の端部よりも突出していてもよい。
For example, in the first to fifth embodiments, the positions of the end portions of the
また、不活性ガス照射管6がプラズマ照射管5に対して傾斜していてもよい。例えば、図12に示すように、不活性ガス照射管6を円錐台形状とし、プラズマ照射管5の半径方向の外側から内側に向かって不活性ガスが照射されるようにしてもよい。また、円錐台形状とされた不活性ガス照射管6の内部に第3実施形態と同様にスリット10を形成し、不活性ガスの流れを螺旋状としてもよい。
Further, the inert
また、プラズマ処理装置100が、不活性ガス照射管6の内部における不活性ガスの流量を制御する流量制御装置を備えていてもよい。例えば、図13に示すように、不活性ガス照射管6の内部に流量制御装置として電磁弁14を配置し、電磁弁14を開閉して不活性ガスの照射量を調整することで、プラズマが照射される領域R2の広さを制御することができる。
The
5 プラズマ照射管
6 不活性ガス照射管
9 配管
5
Claims (10)
プラズマを照射するプラズマ照射管(5)と、
不活性ガスを照射する不活性ガス照射管(6、9)と、を備え、
前記プラズマ照射管から前記領域へ向かう方向をプラズマ照射方向として、
前記プラズマ照射管から照射されるプラズマのうち、前記プラズマ照射方向に対して傾斜した方向に照射されるプラズマの移動を、前記不活性ガス照射管から照射される不活性ガスで遮ることによって、該プラズマの移動方向を前記領域へ向かう方向に近づけるプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for irradiating a target region (200) with plasma to a region (R1) that needs to be irradiated with plasma,
A plasma irradiation tube (5) for irradiating plasma;
An inert gas irradiation tube (6, 9) for irradiating an inert gas;
The direction from the plasma irradiation tube toward the region is a plasma irradiation direction,
Of the plasma irradiated from the plasma irradiation tube, the movement of the plasma irradiated in a direction inclined with respect to the plasma irradiation direction is blocked by the inert gas irradiated from the inert gas irradiation tube, A plasma processing apparatus for bringing a moving direction of plasma close to a direction toward the region.
前記プラズマ照射管は、前記不活性ガス照射管の内部に配置されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載のプラズマ処理装置。 The plasma irradiation tube and the inert gas irradiation tube are both cylindrical.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma irradiation tube is arranged inside the inert gas irradiation tube.
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