JP6505523B2 - Plasma powder processing apparatus and plasma powder processing method - Google Patents

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Description

本発明は、粉体微粒子の表面を改質するプラズマ粉体処理装置およびプラズマ粉体処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma powder processing apparatus and a plasma powder processing method for reforming the surface of powder fine particles.

近年、金属、炭素、樹脂、セラミック等を取り扱う産業分野では、種々の機能が付与された粉体微粒子(以下、単に「粉体」ともいう)に対する要望がますます強くなっており、このような要望に応えるために、粉体微粒子の表面をナノレベルで均一に改質するという精密かつ高品質な表面改質技術の開発が盛んに行われている。   In recent years, in the industrial field dealing with metals, carbon, resins, ceramics, etc., the demand for powder fine particles (hereinafter, also simply referred to as “powder”) to which various functions have been added is becoming stronger. In order to meet the demand, development of precise and high-quality surface modification technology of modifying the surface of powder fine particles uniformly on the nano level has been actively conducted.

このような表面改質技術の1つに、被処理物である粉体の表面にプラズマを接触させることによって表面改質を行うプラズマ処理技術が、従来の物理化学的改質では達成できなかった精密かつ高品質な改質を可能とする表面改質技術として注目されている。   One of such surface modification techniques could not be achieved by conventional physicochemical modification, which is a plasma treatment technique for modifying the surface by bringing the plasma into contact with the surface of the powder to be treated. It is noted as a surface modification technology that enables precise and high quality modification.

そして、このようなプラズマ処理技術として、ヘリウム(He)を主とするガス雰囲気下においてグロー放電によりプラズマを生成させた後、このプラズマを大気中に供給して粉体に接触させることにより、プラズマ処理して粉体の表面改質を行う大気圧プラズマ処理技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3)。   Then, as such plasma processing technology, after generating plasma by glow discharge in a gas atmosphere mainly composed of helium (He), the plasma is supplied to the atmosphere and brought into contact with powder, thereby generating plasma. Atmospheric pressure plasma treatment techniques have been proposed to treat the powder to perform surface modification of the powder (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開2010−29830号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-29830 特開2010−29831号公報JP, 2010-29831, A 特開平7−328427号公報JP-A-7-328427

しかしながら、上記した大気圧プラズマ処理技術では以下に示すような問題の発生が避けられず、大気圧プラズマ処理技術に替わる新しい処理技術が望まれていた。   However, the above-described atmospheric pressure plasma processing technology can not avoid the occurrence of the following problems, and a new processing technology that replaces the atmospheric pressure plasma processing technology has been desired.

即ち、大気圧プラズマ処理技術において生成されるプラズマは高温であるため、樹脂など耐熱性の低い粉体を処理することができず、処理対象の粉体が限定される。   That is, since the plasma generated in the atmospheric pressure plasma processing technology has a high temperature, it is not possible to process powder having low heat resistance such as resin, and the powder to be treated is limited.

また、プラズマの生成は、上記したように、Heガスを主とするガス雰囲気下で行っているため、処理内容には限界があり、粉体に付与できる特性が限定される。そして、処理に際しては高価なHeガスを大量に使用する必要があるため、必ずしも実用的な技術とは言えない。   Further, as described above, since the generation of plasma is performed under a gas atmosphere mainly composed of He gas, the processing content is limited, and the characteristics that can be imparted to the powder are limited. And since it is necessary to use a large amount of expensive He gas at the time of processing, it can not necessarily be said that it is a practical technique.

このような状況下、本発明者は、大気圧プラズマ処理技術に替わる新しい処理技術として、減圧高周波プラズマ処理技術に着目した。   Under these circumstances, the inventor focused on the reduced pressure high frequency plasma processing technology as a new processing technology replacing the atmospheric pressure plasma processing technology.

即ち、減圧高周波プラズマは所謂低温プラズマであり、ガスの原子および分子、電離により発生した電子およびイオンの内、電子のみが高温(数万度以上になる)となり、ガスの分子および原子、イオンは室温に近い低温の状態を保っている。このため、処理対象物へ与える熱ダメージが少なく、樹脂など耐熱性の低い粉体の表面改質にも適用することができる。   That is, the low pressure high frequency plasma is a so-called low temperature plasma, and among the atoms and molecules of the gas and the electrons and ions generated by ionization, only the electrons become high temperature (several tens of thousands of degrees) and the molecules, atoms and ions of the gas are It maintains a low temperature condition close to room temperature. Therefore, the present invention can be applied to surface modification of powder having low heat resistance, such as resin, with less thermal damage to the object to be treated.

また、電子の高いエネルギーを利用して特定の原子や分子のみを励起・電離することによって粉体表面における改質反応を低温で行わせることができる。そして、処理に際して使用されるガスとして、Heガスの他に、Ar、H、N2、NH、CF、CHF、C、SF6、HO、Oガスなども使用することができる。また、上記ガスの2種類以上を混合して使用してもよい。 In addition, by utilizing the high energy of electrons to excite and ionize only specific atoms and molecules, the reforming reaction on the powder surface can be performed at a low temperature. Then, as a gas used in the process, in addition to He gas, Ar, H 2 , N 2 , NH 3 , CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , SF 6 , H 2 O, O 2 gas, etc. It can be used. Moreover, you may mix and use 2 or more types of said gas.

これらのため、減圧高周波プラズマを用いた場合には、多種類の粉体を対象として、多様な表面改質を精密かつ高品質に行うことができる。   For these reasons, in the case of using reduced-pressure high-frequency plasma, various surface modifications can be performed precisely and with high quality for a large number of types of powder.

しかしながら、この減圧高周波プラズマ処理は、チャンバー内に収納された各粉体の表面に減圧高周波プラズマを接触させて改質処理を行う技術であるため、チャンバー内に収納されている粉体の内、下層にある粉体へは生成されたプラズマが十分に到達せず、粉体の表面とプラズマとを十分に接触させることができない。この結果、表層にある粉体と下層にある粉体とでは表面改質の処理に差が生じる。   However, since this reduced-pressure high-frequency plasma processing is a technique for bringing the reduced-pressure high-frequency plasma into contact with the surface of each powder contained in the chamber to perform the reforming treatment, among the powders contained in the chamber, The generated plasma does not sufficiently reach the powder in the lower layer, and the surface of the powder can not be in sufficient contact with the plasma. As a result, a difference occurs in the surface modification treatment between the powder on the surface and the powder on the lower layer.

そこで、このような処理の差が生じないように、処理を複数回に分けて1回の処理が終わる毎に粉体をチャンバーから取り出して攪拌したり、1回あたりの処理量を少なくしたりして、収納されている粉体の全体にプラズマが接触しやすくなるようにしている。しかしながら、このような処理方法では、効率的に大量の粉体を処理することが難しいため、減圧高周波プラズマ処理は、現状、実験室レベルの技術に留まっており、未だ実用可能な技術とは言えない。   Therefore, the powder is taken out from the chamber and stirred every time one treatment is finished, dividing the treatment into a plurality of times so as not to cause such a difference in treatment, or reducing the treatment amount per time The plasma is easily brought into contact with the whole of the stored powder. However, since it is difficult to process a large amount of powder efficiently with such a processing method, reduced-pressure high-frequency plasma processing is currently limited to laboratory level technology, and it can be said that it is still a practical technology. Absent.

そこで、本発明は、精密かつ高品質な表面改質が可能な減圧高周波プラズマ処理を効率的に量産性高く行うことができるプラズマ粉体処理装置およびプラズマ粉体処理方法を提供することを課題とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a plasma powder processing apparatus and a plasma powder processing method capable of efficiently performing reduced pressure high frequency plasma processing capable of precise and high quality surface modification with high mass productivity. Do.

減圧高周波プラズマにより粉体を処理するに際して既存のプラズマ粉体処理装置を用いた場合、上記したように、表層にある粉体と下層にある粉体とでは表面改質の処理に差が生じ、精密かつ高品質に粉体処理された粉体を量産する障害となっていた。   When the existing plasma powder processing apparatus is used to process the powder by low-pressure high-frequency plasma, as described above, the surface modification process has a difference between the powder in the surface layer and the powder in the lower layer, It has been an obstacle to mass producing powder that has been precisely and high quality powder processed.

そこで、本発明者は、上記した減圧高周波プラズマ処理に際して粉体を攪拌することができれば、チャンバー内に収納された粉体の全体に処理の差が生じず、効率的に大量の粉体を処理することができると考え、これに適したプラズマ粉体処理装置として、従来よりウェハをエッチングするために用いられているバレル型のプラズマ処理装置に着目した。   Therefore, if the present inventor can stir the powder during the above-described reduced pressure high frequency plasma processing, the difference in processing does not occur in the entire powder stored in the chamber, and a large amount of powder is efficiently processed. As a plasma powder processing apparatus suitable for this purpose, we focused on a barrel type plasma processing apparatus conventionally used for etching a wafer.

即ち、バレル型のプラズマ処理装置は、横向きに配置された円筒状のチャンバーを有しているため、プラズマ処理に際して、この円筒状のチャンバーに粉体を収納し、チャンバーの中心軸を回転中心として回転させることができれば、チャンバー内に収納された粉体の全体を容易に攪拌することができると考えた。   That is, since the barrel-type plasma processing apparatus has a cylindrical chamber disposed sideways, powder is stored in the cylindrical chamber during plasma processing, and the central axis of the chamber is the rotation center. If it was possible to rotate, it was thought that the whole of the powder stored in the chamber could be easily stirred.

しかし、このようなバレル型のプラズマ処理装置のチャンバーを回転させようとすると、プラズマを生成させる電極がチャンバーの外周面に密着して取り付けられているため、この電極もチャンバーの回転に合わせて回転させなければならず、そのままでは適用できない。   However, when trying to rotate the chamber of such a barrel type plasma processing apparatus, since the electrode for generating plasma is closely attached to the outer peripheral surface of the chamber, this electrode also rotates in accordance with the rotation of the chamber. It has to be done and it can not be applied as it is.

そこで、電極をチャンバーから切り離してチャンバーのみを回転させることを考えたが、この場合には、チャンバーと電極との間に大気の層が出来るため、高周波がチャンバー内へ伝達されなくなり、プラズマを発生させることができない。次に、電極とチャンバーとの間に大気を介在させることなくチャンバーを回転させる手段について検討を行った。   Therefore, it was considered to separate the electrode from the chamber and rotate only the chamber, but in this case, since a layer of air is formed between the chamber and the electrode, the high frequency is not transmitted into the chamber and plasma is generated. I can not do it. Next, a means for rotating the chamber without interposing the atmosphere between the electrode and the chamber was examined.

その結果、チャンバー自体を回転させることに代えて、円筒状の形状で内部に粉体を収納できるように構成された粉体収納容器をチャンバー内に設けて、チャンバーおよび粉体収納容器内にプラズマ生成用のガスを供給しながらこの粉体収納容器を回転させることに思い至った。   As a result, instead of rotating the chamber itself, a powder storage container having a cylindrical shape and configured to be able to store powder therein is provided in the chamber, and plasma is generated in the chamber and the powder storage container. It was conceived to rotate this powder container while supplying a gas for generation.

このように、チャンバーを静置したままで粉体収納容器を回転させて、粉体を攪拌しながらプラズマ処理を行うことを可能とすることにより、大量の粉体であっても効率的にプラズマ処理して、精密かつ高品質に表面改質処理された粉体を量産して提供することができる。   As described above, even if a large amount of powder is used, plasma can be efficiently generated by rotating the powder storage container while allowing the chamber to stand and performing plasma processing while stirring the powder. It is possible to provide a mass-produced powder that has been treated and surface-modified with high precision and quality.

しかし、上記の方法を用いてプラズマ処理を行ったとしても、処理後の粉体を粉体収納容器から外部へ取り出す際に粉体が大気に触れてしまうと、粉体の種類や処理内容によっては改質された特性が劣化して、所望する改質効果が得られなくなる恐れがある。特に粉体微粒子は、比表面積が大きく活性であり反応性に富んでいるため、大気と短時間接触しただけでも改質効果が損なわれる可能性が高い。そして、粉体収納容器にはプラズマを生成するためのガスを粉体収納容器内に供給する供給口が設けられているため、チャンバーが開放されると収納容器内に大気が侵入してしまう。   However, even if the plasma treatment is performed using the above method, if the powder comes in contact with the atmosphere when taking out the treated powder from the powder storage container to the outside, depending on the type of powder and the treatment content In this case, the reformed characteristics may be deteriorated, and the desired reforming effect may not be obtained. In particular, the fine powder particles have a large specific surface area, are active, and are rich in reactivity, so there is a high possibility that the reforming effect will be impaired even if they are brought into contact with the air for a short time. Further, since the powder storage container is provided with a supply port for supplying a gas for generating plasma into the powder storage container, when the chamber is opened, air may intrude into the storage container.

そこで、本発明者は、検討の結果、粉体収納容器をチャンバーに出し入れ可能にし、処理後の粉体を取り出すに際して、粉体収納容器およびチャンバーの周囲を減圧雰囲気に保持したまま粉体収納容器ごとチャンバーから取り外すことができるようにした。   Then, as a result of examination, the present inventor made it possible to put the powder container into and out of the chamber, and when taking out the powder after the treatment, the powder container and the periphery of the chamber were kept in a reduced pressure atmosphere. Every chamber was removed from the chamber.

例えば、チャンバー内および粉体収納容器内を減圧雰囲気に保持したまま粉体収納容器を取り出した後、粉体収納容器の周囲を不活性ガスで大気圧までパージするなどにより不活性ガス雰囲気とすることにより処理後の粉体を大気と接触させないような手段(大気非接触手段)を設ける。そして、大気と非接触の雰囲気の下で、粉体を保存用の密閉容器に移し、その後粉体が封入されている密閉容器を大気雰囲気の外部に取り出す。これにより、プラズマ処理された粉体を大気に触れさせることなく回収することができる。
本発明者は、さらに、上記した対向電極放電方式、RIE電極放電方式、PE電極放電方式を適宜切り替えることができれば、一台のプラズマ粉体処理装置で多様な用途に対してそれぞれ最適な条件の下に粉体の表面改質処理を行うことができると考えた。そして、これら3種の電極放電方式は共通している部分が多いため、電極に対する高周波電力および接地の接続を適宜切り替えられるようにすることにより実現可能であることに想い至った。
即ち、チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極を設けると共に、粉体収納容器内に棒状の内部電極を設け、これらの電極の接続を適宜変更することにより、上記した対向電極放電方式、RIE電極放電方式、PE電極放電方式に適宜切り替えることができる。
具体的には、第1および第2外部電極のいずれか一方を高周波電力を印加する電極、他方を接地する電極とすることにより対向電極放電方式の電極とすることができる。そして、第1および第2外部電極の両方または一方を高周波電力を印加する電極、内部電極を接地する電極とすることによりRIE電極放電方式の電極とすることができる。また、第1および第2外部電極を接地する電極、内部電極を高周波電力を印加する電極とすることによりPE電極放電方式の電極とすることができる。
このように、一台のプラズマ粉体処理装置で、対向電極放電方式、RIE電極放電方式およびPE電極放電方式の内から改質目的に適した電極放電方式で減圧高周波プラズマを生成させて粉体のプラズマ処理を行うことができるため、プラズマ粉体処理装置の設置スペースや設置コストの低減を図ることができる。
For example, after taking out the powder storage container while maintaining the inside of the chamber and the inside of the powder storage container in a reduced pressure atmosphere, the periphery of the powder storage container is purged to an atmospheric pressure with an inert gas to obtain an inert gas atmosphere. A means (non-air contact means) is provided to prevent the treated powder from coming into contact with the atmosphere. Then, the powder is transferred to a storage sealed container under an atmosphere not in contact with the atmosphere, and then the sealed container in which the powder is sealed is taken out of the atmosphere. Thereby, the plasma-treated powder can be recovered without being exposed to the atmosphere.
If the present inventor can appropriately switch between the above-described counter electrode discharge method, RIE electrode discharge method, and PE electrode discharge method, one plasma powder processing apparatus has optimal conditions for various applications. It was thought that the surface modification treatment of the powder could be performed below. Then, since there are many parts common to these three types of electrode discharge methods, it has been thought that it can be realized by appropriately switching the connection of the high frequency power and the ground to the electrodes.
That is, the first and second external electrodes are provided on the outer peripheral surface of the chamber so as to face each other, and rod-like internal electrodes are provided in the powder storage container, and the above-mentioned facing is achieved by changing the connection of these electrodes appropriately. The electrode discharge method, the RIE electrode discharge method, and the PE electrode discharge method can be appropriately switched.
Specifically, by using one of the first and second external electrodes as an electrode for applying high-frequency power and the other as an electrode for grounding, an electrode of a counter electrode discharge type can be obtained. Then, by setting both or one of the first and second external electrodes as an electrode for applying high frequency power and an electrode for grounding the internal electrode, an electrode of the RIE electrode discharge system can be obtained. Further, by using the electrode for grounding the first and second external electrodes and the electrode for applying the high frequency power as the internal electrode, it is possible to obtain an electrode of the PE electrode discharge system.
As described above, the reduced-pressure high-frequency plasma is generated by the electrode discharge method suitable for the purpose of modification from among the counter electrode discharge method, the RIE electrode discharge method and the PE electrode discharge method in one plasma powder processing apparatus. Since the plasma processing can be performed, the installation space and installation cost of the plasma powder processing apparatus can be reduced.

請求項1、請求項2に記載の発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項1に記載の発明は、
横向きに配置された円筒状のチャンバーと、
前記チャンバーの片側側面から出し入れ可能であり、内部に粉体を収納することができる円筒状の粉体収納容器と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内を大気圧より低圧に保持する減圧手段と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内に、前記プラズマ生成用のガスによる減圧高周波プラズマを生成させるための電極と、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で、前記粉体収納容器の中心軸を回転軸として前記粉体収納容器を回転させる回転駆動手段とを備え、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で前記粉体収納容器を回転させながら、前記粉体収納容器に収納されている粉体をプラズマ処理し、
前記電極として前記チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極が、前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられおり、
前記電極を対向電極放電方式の電極、リアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極およびプラズマエッチング電極放電方式の電極のいずれか1つに切り替える切り替え手段を備え、
前記切り替え手段は、
前記対向電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極のいずれか一方を高周波電力を印加する電極、他方を接地する電極とし、
前記リアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極の両方または一方を高周波電力を印加する電極、前記内部電極を接地する電極とし、
前記プラズマエッチング電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極を接地する電極、前記内部電極を高周波電力を印加する電極とする切り替え手段であることを特徴とするプラズマ粉体処理装置である。
The inventions described in claim 1 and claim 2 are based on the above findings, and the invention described in claim 1 is
A horizontally oriented cylindrical chamber,
A cylindrical powder container which can be taken in and out from one side of the chamber and can contain powder therein;
Pressure reducing means for holding the inside of the chamber and the powder container at a pressure lower than atmospheric pressure;
A gas supply means for supplying a gas for plasma generation into the chamber and the powder container;
An electrode for generating reduced-pressure high-frequency plasma by the gas for plasma generation in the chamber and the powder container;
A rotary drive unit configured to rotate the powder storage container with the central axis of the powder storage container as a rotation axis in a state where the powder storage container is placed in the chamber;
The powder stored in the powder storage container is subjected to plasma processing while rotating the powder storage container in a state where the powder storage container is placed in the chamber ,
As the electrodes, first and second external electrodes are provided facing each other on the outer peripheral surface of the chamber, and rod-shaped internal electrodes are provided in the powder storage container,
A switching means for switching the electrode to any one of a counter electrode discharge type electrode, a reactive ion etching electrode discharge type electrode and a plasma etching electrode discharge type electrode;
The switching means is
When the electrode of the counter electrode discharge system is used, any one of the first and second external electrodes is an electrode to which high frequency power is applied, and the other is an electrode to ground.
When the electrode of the reactive ion etching electrode discharge system is used, both or one of the first and second external electrodes is an electrode for applying high frequency power, and the internal electrode is an electrode for grounding.
When it is set as the electrode of the said plasma etching electrode discharge system, it is an electrode which grounds the said, 1st and 2nd external electrode, It is a switching means which makes the said internal electrode an electrode which applies high frequency electric power. It is an apparatus.

そして、請求項2に記載の発明は、
さらに、前記チャンバーおよび前記粉体収納容器を大気に接触させない大気非接触手段が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ粉体処理装置である。
And the invention according to claim 2 is
The plasma powder processing apparatus according to claim 1, further comprising an atmospheric non-contact means for preventing the chamber and the powder container from coming into contact with the atmosphere.

次に、本発明者は、上記した各プラズマ粉体処理装置において、減圧高周波プラズマを生成させるための電極および回路について検討した。その結果、粉体収納容器をチャンバー内に入れた状態で粉体収納容器を回転させながら前記粉体収納容器に収納されている粉体をプラズマ処理するに際して、各種の放電方式の適用が可能であることが分かった。   Next, the inventor examined electrodes and circuits for generating reduced-pressure high-frequency plasma in each of the above-described plasma powder processing apparatuses. As a result, it is possible to apply various discharge methods when plasma treating the powder stored in the powder storage container while rotating the powder storage container with the powder storage container placed in the chamber. It turned out that there is.

第1は、対向電極放電方式である。この場合、チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極が設けられており、いずれか一方の電極が高周波電力が印加される電極に、他方の電極が接地される電極に設定される。これにより、等方性の減圧高周波プラズマが生成されて、カーボンナノ粒子の表面を改質して良好な親水性を付与することなどができる。   The first is a counter electrode discharge method. In this case, the first and second external electrodes are provided opposite to each other on the outer peripheral surface of the chamber, and one of the electrodes is set to the electrode to which high frequency power is applied and the other is set to the ground Be done. As a result, an isotropic reduced-pressure high-frequency plasma can be generated, and the surface of the carbon nanoparticles can be modified to impart good hydrophilicity.

第2は、リアクティブイオンエッチング(RIE)電極放電方式である。この場合、高周波電力が印加される電極としてチャンバーの外周面に外部電極が、接地される電極として粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられている。これにより、異方性を有し高速で振動する反応性に富む高活性なイオンやラジカルが存在するシース領域を粉体収納容器内の外部電極側に形成させ、このシース領域内で粉体を処理することができるため、高い反応性を必要とする表面処理に好ましく適用することができる。   The second is a reactive ion etching (RIE) electrode discharge method. In this case, an external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to which high frequency power is applied, and a rod-like internal electrode is provided in the powder container as an electrode grounded. As a result, a sheath region in which highly active ions or radicals having anisotropy and high-speed oscillation that vibrate at high speed exist is formed on the external electrode side in the powder storage container, and the powder is formed in this sheath region. Since it can be treated, it can be preferably applied to surface treatments that require high reactivity.

なお、RIE電極放電方式において、外部電極がチャンバーの外周面の全周を覆っていると、シース領域の異方性および活性度が弱められるため、高すぎる反応性が好ましくない表面処理に適用することができる。   In the RIE electrode discharge method, if the external electrode covers the entire circumference of the outer peripheral surface of the chamber, the anisotropy and activity of the sheath region are weakened, so application to a surface treatment in which too high reactivity is undesirable be able to.

一方、RIE電極放電方式において、外部電極がチャンバーの外周面の一部のみを覆っていると、シース領域の異方性および活性度が強められるため、高い反応性が好ましい表面処理に適用することができる。   On the other hand, in the RIE electrode discharge method, when the external electrode covers only a part of the outer peripheral surface of the chamber, the anisotropy and activity of the sheath region are enhanced, so that high reactivity is applied to the surface treatment preferable. Can.

第3は、プラズマエッチング(PE)電極放電方式である。この場合、接地される電極としてチャンバーの外周面に外部電極が、高周波電力が印加される電極として粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられている。これにより、上記したRIE電極放電方式を適用した場合と異なり、シース領域外で粉体処理を行うため、粉体にダメージを与えることが少なく、粉体を均一に処理することができる。   The third is a plasma etching (PE) electrode discharge method. In this case, an external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to be grounded, and a rod-like internal electrode is provided in the powder container as an electrode to which high frequency power is applied. Thus, unlike the case where the above-described RIE electrode discharge method is applied, powder processing is performed outside the sheath region, so that the powder is less damaged and the powder can be uniformly processed.

請求項3〜請求項7に記載の発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項3に記載の発明は、
前記電極が対向電極放電方式の電極であり、
前記チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極が設けられ、
前記第1および第2外部電極のいずれか一方が高周波電力が印加される電極であり、他方が接地される電極であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The inventions according to claims 3 to 7 are based on the above findings, and the invention according to claim 3 is
The electrode is a counter electrode discharge type electrode,
First and second external electrodes are provided opposite to each other on the outer peripheral surface of the chamber,
The plasma powder processing according to claim 1 or 2, wherein any one of the first and second external electrodes is an electrode to which a high frequency power is applied, and the other is an electrode to be grounded. It is an apparatus.

請求項4に記載の発明は、
前記電極がリアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極であり、
高周波電力が印加される電極としてチャンバーの外周面に外部電極が、
接地される電極として前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The invention according to claim 4 is
The electrode is a reactive ion etching electrode discharge type electrode,
An external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to which high frequency power is applied.
The plasma powder processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a rod-shaped internal electrode is provided in the powder container as an electrode to be grounded.

請求項5に記載の発明は、
前記外部電極が前記チャンバーの外周面の全周を覆っていることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The invention according to claim 5 is
The plasma powder processing apparatus according to claim 4, wherein the external electrode covers the entire periphery of the outer peripheral surface of the chamber.

請求項6に記載の発明は、
前記外部電極が前記チャンバーの外周面の一部を覆っていることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The invention according to claim 6 is
The plasma powder processing apparatus according to claim 4, wherein the external electrode covers a part of the outer peripheral surface of the chamber.

請求項7に記載の発明は、
前記電極がプラズマエッチング電極放電方式の電極であり、
接地される電極として前記チャンバーの外周面に外部電極が、
高周波電力が印加される電極として前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The invention according to claim 7 is
The electrode is a plasma etching electrode discharge type electrode,
An external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to be grounded.
The plasma powder processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a rod-shaped internal electrode is provided in the powder container as an electrode to which a high frequency power is applied.

次に、上記した各電極放電方式において、プラズマ生成用のガスを供給するガス供給手段が内部電極を兼ねていると、省スペースとなり、また粉体収納容器内にプラズマ生成用のガスをより均一に供給することができる。   Next, in each of the above-described electrode discharge methods, if the gas supply means for supplying the gas for plasma generation also serves as the internal electrode, space saving is achieved, and the gas for plasma generation is more uniform in the powder container. Can be supplied.

請求項に記載の発明は、上記に基づくものであり、
前記ガス供給手段が、前記内部電極を兼ねていることを特徴とする請求項4ないし請求項のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The invention according to claim 8 is based on the above,
The plasma powder processing apparatus according to any one of claims 4 to 7 , wherein the gas supply unit also serves as the internal electrode.

しかし、上記した各プラズマ粉体処理装置において、粉体収納容器を回転させていても、プラズマ処理中に粉体が容器の壁面に付着して剥がれず、攪拌ができなくなる場合があることが分かった。   However, in each of the above-described plasma powder processing apparatuses, it has been found that even if the powder storage container is rotated, the powder may not adhere to the wall of the container during the plasma processing and may not be separated, making stirring impossible. The

そこで、本発明者は、付着した粉体に対して何らかの衝撃を加えることにより壁面から剥がすことができると考え、ガス供給手段によるプラズマ生成用のガスの供給を所定時間一時的に停止させた後、プラズマ生成用のガスの供給を再開させるガス供給制御手段を設けることに思い至った。   Then, after the inventor temporarily stops supply of the gas for plasma generation by the gas supply means for a predetermined period of time, considering that the attached powder can be peeled off from the wall surface by applying some sort of impact. It has been conceived to provide a gas supply control means for resuming the supply of gas for plasma generation.

即ち、ガスの供給を一時的に停止した後、再開した際には急激な圧力変化、具体的には100Pa程度の差圧が瞬時に発生するため、衝撃波が発生して容器の壁面に付着した粉体を剥がすことができる。なお、このとき、ガス吹出し口を容器の壁面に向けさせると、より確実に粉体を剥がすことができ好ましい。   That is, when the gas supply was temporarily stopped and then resumed, a rapid pressure change, specifically a differential pressure of about 100 Pa, was instantaneously generated, so a shock wave was generated and attached to the wall of the container. The powder can be peeled off. At this time, when the gas outlet is directed to the wall surface of the container, the powder can be more reliably peeled off, which is preferable.

このガス供給制御手段におけるガスの供給と停止とはパルス状に繰り返して行うことが好ましく、これにより、1回の衝撃波では剥がせなかった粉体も剥がすことができ、より確実に粉体が容器に付着することを防止して、より効率良く粉体を攪拌することができる。   It is preferable that the supply and stop of the gas in the gas supply control means be repeatedly performed in a pulse shape, whereby the powder which could not be peeled off by one shock wave can also be peeled off, and the powder is more surely container. The powder can be stirred more efficiently by preventing adhesion to

請求項、請求項10に記載の発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項に記載の発明は、
前記ガス供給手段による前記プラズマ生成用のガスの供給を所定時間一時的に停止させた後、前記プラズマ生成用のガスの供給を再開させるガス供給制御手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置である。
The inventions described in claim 9 and 10 are based on the above findings, and the invention described in claim 9 is
A gas supply control means is provided for resuming the supply of the gas for plasma generation after temporarily stopping the supply of the gas for plasma generation by the gas supply means for a predetermined time. The plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 .

そして、請求項10に記載の発明は、
前記ガス供給制御手段は、前記プラズマ生成用のガスの供給と停止とをパルス状に繰り返して行うことを特徴とする請求項に記載のプラズマ粉体処理装置である。
And the invention according to claim 10 is
10. The plasma powder processing apparatus according to claim 9 , wherein the gas supply control means repeatedly performs supply and stop of the gas for plasma generation in a pulse shape.

また、粉体をより均一にプラズマ処理するためには、粉体収納容器の回転軸が水平であることが好ましい。回転軸を水平とすることにより、粉体を粉体収納容器の回転軸に沿って一様に分散させた状態で回転させることができるため、粉体収納容器に大量の粉体が収納されている場合でも、処理中、滞留する粉体の層の厚さを小さくすることができ、より効率的に粉体をプラズマ処理することができる。   Moreover, in order to carry out the plasma processing of powder more uniformly, it is preferable that the rotating shaft of a powder storage container is horizontal. By making the rotation axis horizontal, powder can be rotated in a uniformly dispersed state along the rotation axis of the powder storage container, so a large amount of powder is stored in the powder storage container. Even in such a case, the thickness of the layer of the staying powder can be reduced during the treatment, and the powder can be plasma-treated more efficiently.

即ち、請求項1に記載の発明は、
前記粉体収納容器の回転軸が水平であることを特徴とする請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置である。
That is, the invention according to claim 1 1,
A plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 to 1 0, wherein the rotation axis of the powder container is horizontal.

本発明において、粉体収納容器内に収納された粉体の全体をより効率良く攪拌するためには、粉体をある程度まで持ち上げた後落下させるリフトアップ羽を粉体収納容器内に設けることが好ましい。   In the present invention, in order to stir the whole of the powder stored in the powder storage container more efficiently, it is possible to provide lift-up feathers in the powder storage container that lift and drop the powder to a certain extent. preferable.

即ち、請求項1に記載の発明は、
前記粉体収納容器が、粉体収納容器の回転に伴って、粉体を前記粉体収納容器の回転方向に所定の高さまで持ち上げた後落下させるリフトアップ羽を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置である。
That is, the invention according to claim 1 2,
The powder container is characterized in that it includes lift-up feathers that lift the powder to a predetermined height in the rotational direction of the powder container and then drop it as the powder container rotates. The plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 to 11.

そして、上記した各プラズマ処理装置を用いて粉体処理することにより、多種の粉体に対し多様な表面改質を、精密かつ高品質に、量産性高く行うことができる。   Then, by performing powder processing using the above-described plasma processing apparatuses, various surface modifications can be performed on various types of powders precisely, with high quality, and with high mass productivity.

即ち、請求項1に記載の発明は、
請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置を用いて粉体を減圧高周波プラズマ処理するプラズマ粉体処理方法であって、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で前記粉体収納容器を回転させながら前記粉体収納容器に収納されている粉体をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ粉体処理方法である。
That is, the invention according to claim 1 3,
A claims 1 to plasma powder processing method the powder under reduced pressure high-frequency plasma treatment using a plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 2,
A plasma powder processing method comprising plasma treating a powder stored in the powder storage container while rotating the powder storage container in a state where the powder storage container is placed in the chamber. is there.

そして、請求項1に記載の発明は、
前記プラズマ処理の完了後、大気非接触手段により前記チャンバーおよび前記粉体収納容器を大気に接触させないようにして粉体を回収することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ粉体処理方法である。
And, the invention according to claim 1 4,
After completion of the plasma treatment, a plasma powder processing method according to claim 1 to 3, the chamber and the powder container by the air non-contact means, and recovering the powder so as not to contact with the atmosphere It is.

本発明によれば、精密かつ高品質な表面改質が可能な減圧高周波プラズマ処理を量産性高く行うことができるプラズマ粉体処理装置およびプラズマ粉体処理方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a plasma powder processing apparatus and a plasma powder processing method capable of performing reduced pressure high frequency plasma processing capable of precise and high quality surface modification with high mass productivity.

本発明の一実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置を説明する図であり、(a)は全体構成を、(b)はプラズマ処理部を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the plasma powder processing apparatus which concerns on one embodiment of this invention, (a) is a whole structure, (b) is a figure which shows a plasma processing part typically. 本発明の一実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置における対向電極放電方式のプラズマ処理部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plasma processing part of the counter electrode discharge system in the plasma powder processing apparatus concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置におけるRIE電極放電方式のプラズマ処理部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plasma processing part of the RIE electrode discharge system in the plasma powder processing apparatus concerning one embodiment of this invention. 図3に示したRIE電極放電方式における外部電極の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the external electrode in the RIE electrode discharge system shown in FIG. 図3に示したRIE電極放電方式における外部電極の他の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another example of the external electrode in the RIE electrode discharge system shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置におけるPE電極放電方式のプラズマ処理部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plasma processing part of the PE electrode discharge system in the plasma powder processing apparatus concerning one embodiment of this invention. 対向電極放電方式、RIE電極放電方式、PE電極放電方式の3種類の電極放電方式の切り替えが可能なプラズマ粉体処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the plasma powder processing apparatus which can switch three types of electrode discharge systems, a counter electrode discharge system, a RIE electrode discharge system, and a PE electrode discharge system. 本発明の一実施の形態において粉体収納容器へのプラズマ生成用ガスの供給方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the supply method of the gas for plasma generations to a powder storage container in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態においてチャンバー内での粉体収納容器の設置方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the installation method of the powder storage container in a chamber in 1 embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態においてチャンバー内での粉体収納容器の他の設置方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the other installation method of the powder storage container in a chamber in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態において粉体収納容器の構造を示す(a)径方向断面図、(b)長手方向断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is (a) radial direction sectional view which shows the structure of a powder storage container in one embodiment of this invention, (b) It is a longitudinal direction sectional view. 実施例の第1の実験において、試験例1、2、5の親水性評価結果を示す写真図である。In the 1st experiment of an Example, it is a photograph which shows the hydrophilicity evaluation result of Experiment 1, 2 and 5. FIG. 実施例の第1の実験において、試験例2〜4の親水性評価結果を示す写真図である。In the 1st experiment of an Example, it is a photograph which shows the hydrophilicity evaluation result of test examples 2-4. 実施例の第2の実験において実施した4種類の電極放電方式を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically four types of electrode discharge systems implemented in the 2nd experiment of an Example. 図14に示した4種類の電極放電方式を用いた親水化実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the hydrophilization experiment using four types of electrode discharge systems shown in FIG.

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments with reference to the drawings.

1.プラズマ粉体処理装置
はじめに、本発明の一実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置の基本的な構成について説明する。図1は本実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置を説明する図であり、(a)は全体構成を、(b)はプラズマ処理部を模式的に示す図である。
1. Plasma Powder Processing Apparatus First, the basic configuration of a plasma powder processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a view for explaining a plasma powder processing apparatus according to the present embodiment, in which (a) shows an entire configuration and (b) schematically shows a plasma processing unit.

図1(a)に示すように、プラズマ粉体処理装置1は、横向きに配置された円筒状のチャンバー2と、粉体収納容器3とを備えており、これらはボックス8に収納されることにより大気から隔離されている。粉体収納容器3は、チャンバー2の軸方向に沿ってスライド可能で、チャンバー2に出し入れ可能に設けられている。また、ボックス8の外側には、高周波エネルギーを効率よくプラズマに変換するため、随時変動する容量を追従制御するマッチングが付設されている。   As shown in FIG. 1 (a), the plasma powder processing apparatus 1 includes a cylindrical chamber 2 disposed laterally and a powder storage container 3, which are stored in a box 8. It is isolated from the atmosphere by The powder storage container 3 is slidable along the axial direction of the chamber 2 and is provided so as to be able to be inserted into and removed from the chamber 2. Further, on the outside of the box 8, in order to efficiently convert high-frequency energy into plasma, matching is performed to follow and control the capacity that changes as needed.

そして、図1(b)に示すように、チャンバー2は、円筒状の形状を有する筒状胴体21と、筒状胴体21の片側を封止する封止部22aとを備えている。筒状胴体21の外周面には、高周波発生装置の第1外部電極51aと第2外部電極51bとが対向するように、筒状胴体21と密着して設けられており、第1外部電極51aは高周波電源5に接続されてRF電極(カソード:陰極)が形成され、第2外部電極51bは接地されてGND電極(アノード:陽極)が形成されている。この第1外部電極51aに高周波電力を印加することにより高周波が発生して、誘電体からなる筒状胴体21を通過してチャンバー2内に伝播する。なお、本実施の形態において、円筒状の筒状胴体21の形状は、厳密な円筒状に限定されず、バレル状の形状も含まれる。   And as shown in FIG.1 (b), the chamber 2 is equipped with the cylindrical body 21 which has a cylindrical shape, and the sealing part 22a which seals one side of the cylindrical body 21. As shown in FIG. The outer peripheral surface of the cylindrical body 21 is provided in close contact with the cylindrical body 21 so that the first outer electrode 51a and the second outer electrode 51b of the high frequency generator face each other, and the first outer electrode 51a Is connected to the high frequency power supply 5 to form an RF electrode (cathode: cathode), and the second external electrode 51 b is grounded to form a GND electrode (anode: anode). By applying a high frequency power to the first external electrode 51 a, a high frequency is generated and passes through the cylindrical body 21 made of a dielectric and is propagated into the chamber 2. In the present embodiment, the shape of the cylindrical tubular body 21 is not limited to a strictly cylindrical shape, but also includes a barrel shape.

筒状胴体21を構成する誘電体としては、例えば、石英ガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。また、筒状胴体21には、上記した各電極に加えて、チャンバー2内の空気を排気して大気圧より低圧にする減圧手段としての排気装置4も設けられている。そして、封止部22aには、中央部にチャンバー2内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給手段7が設けられている。   As a dielectric which comprises the cylindrical body 21, quartz glass, borosilicate glass, an alkali free glass etc. are mentioned, for example. In addition to the above-described electrodes, the cylindrical body 21 is also provided with an exhaust device 4 as pressure reducing means for exhausting the air in the chamber 2 to make the pressure lower than the atmospheric pressure. The sealing portion 22a is provided with a gas supply means 7 for supplying a gas for plasma generation into the chamber 2 at the central portion.

一方、粉体収納容器3は筒状胴体21と同様に誘電体から構成された円筒状の容器であり、一端側の中央部が開口していると共に、他端側がチャンバー2の筒状胴体21の封止部22aとは反対側を封止する封止部22bに連結されている。そして、粉体収納容器3の一端側の開口部は棒状のガス供給手段7を挿入させるための給排気口となっている。なお、粉体収納容器3の形状としては、チャンバー2と同様に厳密な円筒状の形状に限定されず、バレル状の形状も含まれる。   On the other hand, the powder storage container 3 is a cylindrical container made of a dielectric as in the case of the cylindrical body 21, and the central portion at one end side is open and the other end is the cylindrical body 21 of the chamber 2. The sealing portion 22b is connected to the sealing portion 22b that seals the opposite side of the sealing portion 22a. The opening at one end of the powder container 3 is an air supply / discharge port for inserting the rod-like gas supply means 7. The shape of the powder storage container 3 is not limited to a strictly cylindrical shape like the chamber 2 but includes a barrel shape.

また、封止部22bの中央部には、回転駆動手段6が設けられており、この回転駆動手段6によって粉体収納容器3を回転させることができるように構成されている。   Further, a rotational drive means 6 is provided at the central portion of the sealing portion 22 b, and the powder storage container 3 can be rotated by the rotational drive means 6.

このように構成された本実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置を用いて粉体のプラズマ処理を行う場合には、先ず、粉体を収納した粉体収納容器3をスライドさせてチャンバー2内に収容した後に、筒状胴体21の両側を封止部22aと封止部22bとで封止することによりチャンバー2を密閉する。次に、チャンバー2内を減圧させた後、ガス供給手段7からチャンバー2と粉体収納容器3内にプラズマ生成ガス用を供給する。そして、第1外部電極51aに高周波電力を印加する。これにより、チャンバー2と粉体収納容器3の内部にプラズマを生成させて、粉体収納容器3内の粉体のプラズマ処理を行うことができる。   When performing plasma processing of powder using the plasma powder processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, first, the powder storage container 3 containing the powder is slid to move the inside of the chamber 2 The chamber 2 is sealed by sealing both sides of the cylindrical body 21 with the sealing portion 22a and the sealing portion 22b. Next, after the inside of the chamber 2 is depressurized, a gas for plasma generation gas is supplied from the gas supply means 7 into the chamber 2 and the powder container 3. Then, high frequency power is applied to the first external electrode 51a. As a result, plasma can be generated inside the chamber 2 and the powder storage container 3, and plasma processing of the powder in the powder storage container 3 can be performed.

そして、粉体のプラズマ処理を行っている間に回転駆動手段6で粉体収納容器3を回転させることにより粉体を攪拌する。これにより、減圧高周波プラズマにより粉体を処理するに際して、大量の粉体を処理する場合であっても、粉体を効率よく攪拌してプラズマ処理することができ、高品質の粉体を量産することができる。   Then, while performing the plasma processing of the powder, the powder is stirred by rotating the powder storage container 3 by the rotation driving means 6. As a result, even when processing a large amount of powder when processing the powder with reduced pressure high frequency plasma, the powder can be efficiently stirred and plasma treated, and mass production of high quality powder be able to.

このときのプラズマ処理は、公知の条件の下で行われる。例えば、チャンバー2および粉体収納容器3内を大気圧(10Pa)よりも低い圧力、好ましくは1000Pa以下、より好ましくは500Pa以下に設定することによりプラズマを安定して生成させることができる。また、印加する高周波電力の周波数は用途等に応じて適宜設定され、例えば、周波数3k〜300MHzのラジオ波(RF)、具体的には13.56MHz、27.12MHz、40.68MHzなどの高周波が発生するように制御される。通常、13.56MHzの高周波が発生するように制御することが一般的である。 The plasma treatment at this time is performed under known conditions. For example, the plasma can be stably generated by setting the inside of the chamber 2 and the powder container 3 to a pressure lower than the atmospheric pressure (10 5 Pa), preferably 1000 Pa or less, more preferably 500 Pa or less. Further, the frequency of the high frequency power to be applied is appropriately set according to the application etc. For example, radio waves (RF) with a frequency of 3 k to 300 MHz, specifically, high frequencies such as 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40.68 MHz etc. It is controlled to occur. In general, control is generally performed to generate a 13.56 MHz high frequency.

プラズマ処理が完了した後は、チャンバー2およびボックス8内に窒素(N)やアルゴン(Ar)などの不活性ガスを供給して不活性ガス雰囲気にしてから、粉体収納容器3をスライドさせてチャンバー2内からボックス8内に取り出す。そして、ボックス8内の不活性ガス雰囲気を保ったまま、プラズマ処理された粉体を粉体収納容器3から密閉容器に移した後に、ボックス8外に搬出する。これにより、粉体を大気に触れることなく搬出することができ、大気との接触により、プラズマ処理された粉体の改質効果が損なわれることを防止することができる。 After the plasma processing is completed, an inert gas such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) is supplied into the chamber 2 and the box 8 to make an inert gas atmosphere, and then the powder storage container 3 is slid. The chamber 2 is taken out of the chamber 2 into the box 8. Then, while the inert gas atmosphere in the box 8 is maintained, the plasma-treated powder is transferred from the powder storage container 3 to the closed container, and then carried out of the box 8. Thereby, the powder can be carried out without being exposed to the atmosphere, and the modification effect of the plasma-treated powder can be prevented from being impaired by the contact with the atmosphere.

2.本実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置の電極放電方式
上記した本実施の形態に係るプラズマ粉体処理装置における減圧高周波プラズマの生成には、対向電極放電方式、RIE電極放電方式、PE電極方電方式の3種類の電極放電方式を適用することができる。次に、これらの電極放電方式におけるプラズマ処理部の構成について説明する。
2. The electrode discharge method of the plasma powder processing apparatus according to the present embodiment The counter electrode discharge method, the RIE electrode discharge method, the PE electrode method for the generation of the reduced-pressure high frequency plasma in the plasma powder processing apparatus according to the present embodiment described above Three types of electrode discharge methods of the electric method can be applied. Next, the configuration of the plasma processing unit in these electrode discharge methods will be described.

(1)対向電極放電方式
図2は対向電極放電方式のプラズマ処理部を模式的に示す図である。対向電極放電方式を適用する場合、筒状胴体21の外周面に、第1外部電極51aおよび第2外部電極51bを対向するように配置させ、一方の第1外部電極51aを高周波電源5に接続してカソードとし、他方の第2外部電極51bを接地してアノードとする。
(1) Counter Electrode Discharge Method FIG. 2 is a view schematically showing a plasma processing unit of the counter electrode discharge method. When the counter electrode discharge method is applied, the first external electrode 51a and the second external electrode 51b are disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical body 21 so as to face each other, and one first external electrode 51a is connected to the high frequency power supply 5. The other second external electrode 51b is grounded to form an anode.

上記した対向電極放電方式を用いた場合、等方性を有する減圧高周波プラズマを生成させることができる。このような等方性を有する減圧高周波プラズマは、処理対象物表面を化学的に改質するプラズマ処理に好ましく用いられる。具体的には、ナノカーボン粒子の親水化処理の他、樹脂粒子やガラス粒子の表面親水化などに好適である。また等方性が高い処理が行えるため、多孔質体のような粒子表面から内部へ穴が多数存在する形状物に対して孔内面のプラズマ処理を行う場合に好適である。   When the above-described counter electrode discharge method is used, it is possible to generate isotropic reduced pressure high frequency plasma. The reduced-pressure high-frequency plasma having such isotropy is preferably used in plasma processing for chemically modifying the surface of the processing object. Specifically, in addition to the hydrophilization treatment of nanocarbon particles, it is suitable for surface hydrophilization of resin particles and glass particles. In addition, since processing with high isotropy can be performed, it is suitable when performing plasma processing of the inner surface of a pore such as a porous body to a shape having many holes from the particle surface to the inside.

(2)RIE電極放電方式
図3はRIE電極放電方式のプラズマ処理部の基本的な構成を模式的に示す図である。RIE電極方式を適用する場合、筒状胴体21の外周面に設けられた外部電極51の他に、粉体収納容器3の内側に棒状の内部電極52を挿入する。そして、内部電極52を接地してアノードを形成し、外部電極51を高周波電源に接続してカソードとすることにより、粉体収納容器3内の粉体をRIE電極方式でプラズマ処理することができる。なお、図3中の内部電極52は、ガス供給手段7を兼ねており、プラズマ生成ガス用のガス流路と粉体収納容器3内にガスを吹き出させる吹出し口を備えている。
(2) RIE Electrode Discharge Method FIG. 3 is a view schematically showing a basic configuration of a plasma processing unit of the RIE electrode discharge method. When the RIE electrode system is applied, in addition to the external electrode 51 provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body 21, the rod-like internal electrode 52 is inserted inside the powder storage container 3. Then, the internal electrode 52 is grounded to form an anode, and the external electrode 51 is connected to a high frequency power source to be a cathode, so that the powder in the powder storage container 3 can be plasma processed by the RIE electrode system. . The internal electrode 52 in FIG. 3 also serves as the gas supply means 7 and includes a gas flow path for plasma generating gas and a blowout port for blowing out the gas into the powder container 3.

RIE電極放電方式では、公知のように外部電極51がブロッキングコンデンサーを介して高周波電源に接続されており、1000V程度にも達するDCバイアスにより外部電極51側にシース領域(イオンシース)が形成される。   In the RIE electrode discharge method, as is known, the external electrode 51 is connected to a high frequency power source via a blocking capacitor, and a sheath region (ion sheath) is formed on the external electrode 51 side by a DC bias reaching approximately 1000V. .

前記したように、このシース領域ではイオンやラジカルが高速で振動して異方性を有しているため、エッチング処理、高い反応性の粒子の処理、粉体の表面から深さ方向への処理などの異方性を要する処理、例えばSiC粒子、TiN粒子のフロンガスによるエッチング、銅粒子、ニッケル粒子の表面酸化膜の還元分解処理、異方性効果による物理的スパッタ効果による粒子表面の粗化処理などのプラズマ処理に好適である。なお、粗化処理とは材料の表面を微細(ナノレベル)で粗し、粒子の表面積を増大させることにより、粒子の性能(触媒効果、接着性等)の向上を目的として行う改質処理のことを言う。   As described above, in this sheath region, ions and radicals vibrate at high speed and have anisotropy, so etching processing, processing of highly reactive particles, and processing from the surface of powder to the depth direction Treatments requiring anisotropy, such as etching of SiC particles and TiN particles with fluorocarbon gas, reduction decomposition treatment of surface oxide film of copper particles and nickel particles, roughening treatment of particle surfaces by physical sputtering effect by anisotropic effect And other plasma processing. In addition, with roughening processing, the surface of the material is roughened at a fine level (nano level), and the surface area of the particles is increased to improve the particle performance (catalytic effect, adhesion, etc.) Say that.

図4、図5はそれぞれ、RIE電極放電方式における外部電極の例を模式的に示す図である。RIE電極放電方式を適用する場合には、図4に示すような外部電極51がチャンバー2の外周面の全周を覆っている方式(RIE1)と、図5に示すような外部電極51がチャンバー2の外周面の周方向の一部のみを覆っている方式(RIE2)の2通りの方式が用いられる。   FIG. 4 and FIG. 5 are views schematically showing examples of the external electrode in the RIE electrode discharge system. When the RIE electrode discharge method is applied, a method (RIE 1) in which the external electrode 51 as shown in FIG. 4 covers the entire periphery of the outer peripheral surface of the chamber 2 and an external electrode 51 as shown in FIG. Two types of methods (RIE 2) in which only a part of the circumferential direction of the outer peripheral surface of 2 is covered (RIE 2) are used.

外部電極51がチャンバー2の外周面の全周を覆っているRIE1方式では、シース領域の異方性および活性度が弱められるため、高い反応性を必要とする粉体処理の内、やや低い反応性が望まれる処理、例えばSiC粒子、TiN粒子表面のCFガスによるドライケミカルエッチング処理などのプラズマ処理に好適である。 In the RIE 1 method in which the external electrode 51 covers the entire circumference of the outer peripheral surface of the chamber 2, the anisotropy and the activity of the sheath region are weakened, so that the reaction is somewhat less effective among powder processing requiring high reactivity. It is suitable for processing where the property is desired, for example, plasma processing such as dry chemical etching processing using CF 4 gas on the surface of SiC particles and TiN particles.

一方、外部電極51がチャンバー2の外周面の周方向の一部のみを覆っているRIE2方式では、シース領域の異方性および活性度が強められるため、高い反応性を必要とする粉体処理のうちより高い反応性が望まれる処理、例えば銅粒子、ニッケル粒子の表面酸化膜の還元分解処理、強い異方性効果による物理的スパッタ効果による粒子表面の粗化処理などのプラズマ処理に好適である。   On the other hand, in the RIE 2 method in which the external electrode 51 covers only a part of the circumferential direction of the outer peripheral surface of the chamber 2, the anisotropy and the activity of the sheath region are enhanced, so powder processing requiring high reactivity Suitable for plasma treatment such as reduction treatment of surface oxide film of copper particles and nickel particles, and roughening treatment of particle surface by physical sputtering effect by strong anisotropy effect. is there.

(3)PE電極方電方式
図6はPE電極放電方式のプラズマ処理部を模式的に示す図である。PE電極放電方式を適用する場合、基本的には上記したRIE電極放電方式と同様の構成の装置を用いることができるが、内部電極52を高周波電源5に接続してカソードとし、外部電極51を接地してアノードとする点でRIE電極放電方式と相違する。
(3) PE Electrode Method FIG. 6 is a view schematically showing a plasma processing unit of the PE electrode discharge method. When the PE electrode discharge method is applied, basically, an apparatus having the same configuration as the above-described RIE electrode discharge method can be used, but the internal electrode 52 is connected to the high frequency power supply 5 to be a cathode and the external electrode 51 is It differs from the RIE electrode discharge method in that it is grounded to form an anode.

前記したように、PE電極放電方式では、高周波電源5と接続される電極と、接地される電極がRIE電極放電方式と逆であり、プラズマ処理を行うに際して、高周波電源5と接続された内部電極52の近傍にシース領域が生じる。このため、粉体収納容器3の底側に溜まった粉体は、シース領域以外の領域のプラズマによりプラズマ処理される。   As described above, in the PE electrode discharge method, the electrode connected to the high frequency power supply 5 and the electrode connected to the ground are the reverse of the RIE electrode discharge method, and when performing plasma processing, the internal electrode connected to the high frequency power supply 5 A sheath region occurs near 52. For this reason, the powder collected on the bottom side of the powder storage container 3 is subjected to plasma processing by plasma in a region other than the sheath region.

従って、粉体がダメージを受けにくく、かつより均一な処理を行うことができる。このため、ダメージを受けやすい粉体を対象とし、より高品質な処理が望まれる処理、例えば圧電素子材料で強誘電体であるチタン酸バリウム粒子の表面洗浄処理等、プラズマによる電気的ダメージ(チャージダメージ)を受けることが好ましくないプラズマ処理に好適である。   Therefore, the powder is less susceptible to damage, and more uniform processing can be performed. For this reason, the treatment is intended for powder that is easily damaged, and treatment that requires higher quality treatment, such as surface cleaning treatment of barium titanate particles, which is a piezoelectric material and ferroelectric substance, electric damage (charge It is suitable for plasma processing in which it is undesirable to receive damage.

3.電極放電方式が切り替え可能であるプラズマ粉体処理装置
次に、上記3種の電極放電方式の切り替えが可能で、一台の装置で上記3種類の電極放電方式の中から電極放電方式を適宜選択して用いることができるプラズマ粉体処理装置について説明する。図7は対向電極放電方式、RIE電極放電方式、PE電極放電方式の3種類の電極放電方式の切り替えが可能なプラズマ粉体処理装置を説明する図である。
3. Plasma powder processing apparatus with switchable electrode discharge method Next, the above three types of electrode discharge methods can be switched, and one device can appropriately select the electrode discharge method from among the three types of electrode discharge methods The plasma powder processing apparatus that can be used in FIG. 7 is a view for explaining a plasma powder processing apparatus capable of switching between three types of electrode discharge methods, a counter electrode discharge method, an RIE electrode discharge method, and a PE electrode discharge method.

図7に示すプラズマ粉体処理装置は、チャンバー2の外周面に第1外部電極51aと第2外部電極51bの2つの電極が取り付けられていると共に、粉体収納容器3の内側に棒状の内部電極52が挿入されている。   In the plasma powder processing apparatus shown in FIG. 7, two electrodes of a first external electrode 51 a and a second external electrode 51 b are attached to the outer peripheral surface of the chamber 2, and a rod-shaped inner portion is provided inside the powder container 3. An electrode 52 is inserted.

また、第1外部電極51aと第2外部電極51b、内部電極52は、それぞれ高周波電源の出力端子、接地用の端子に接続することができ、また、いずれの端子にも接続しない状態にすることもできる。そして、図示は省略するが、このプラズマ粉体処理装置には、第1外部電極51aと第2外部電極51b、内部電極52に接続するそれぞれの配線の接続と切断を切り替えるスイッチ機構(切り替え手段)が設けられている。なお、スイッチ機構に、これらのスイッチを操作して電極放電方式を自動的に切り替える制御装置が設けられていると、人為的なミスの発生を防ぎ、かつスピーディに切り替えを行うことができ好ましい。   In addition, the first external electrode 51a, the second external electrode 51b, and the internal electrode 52 can be connected to the output terminal of the high frequency power supply and the terminal for grounding, respectively, and can not be connected to any terminal. You can also. And although not shown, in this plasma powder processing apparatus, a switch mechanism (switching means) for switching between connection and disconnection of each wire connected to the first external electrode 51a and the second external electrode 51b and the internal electrode 52 Is provided. If a control device is provided in the switch mechanism to automatically switch the electrode discharge method by operating these switches, it is preferable because the occurrence of human error can be prevented and speedy switching can be performed.

具体的には、スイッチ機構は、第1外部電極51aと第2外部電極51b、内部電極52を、対向電極放電方式の電極、RIE電極放電方式の電極およびPE電極放電方式の電極のいずれかに切り替える。   Specifically, in the switch mechanism, the first external electrode 51a and the second external electrode 51b, and the internal electrode 52 are either of the counter electrode discharge type electrode, the RIE electrode discharge type electrode, and the PE electrode discharge type electrode Switch.

上記の電極を対向電極放電方式の電極に切り替える場合には、第1および第2外部電極51a、51bのいずれか一方をカソードとして高周波電力を印加する電極とし、他方をアノードとして接地する電極とする。そして、上記の電極をRIE電極放電方式の電極に切り替える場合には、第1および第2外部電極51a、51bの両方または一方をカソードとして高周波電力を印加する電極とし、内部電極52をアノードとして接地する電極とする。また、上記の電極をPE電極放電方式の電極に切り替える場合には、第1および第2外部電極51a、51bをアノードとして接地する電極とし、内部電極52をカソードとして高周波電力を印加する電極とする。   When switching the above-mentioned electrode to the electrode of the counter electrode discharge system, one of the first and second external electrodes 51a and 51b is used as a cathode to apply high-frequency power, and the other as an anode. . And when switching said electrode to the electrode of a RIE electrode discharge system, it is considered as an electrode which applies a high frequency electric power by making both or one of 1st and 2nd exterior electrodes 51a and 51b into a cathode, and grounding the internal electrode 52 as an anode. Electrode. When the above-mentioned electrode is switched to a PE electrode discharge type electrode, the first and second external electrodes 51a and 51b serve as the anode as an anode, and the internal electrode 52 serves as a cathode and applies high frequency power. .

本実施の形態のプラズマ粉体処理装置によれば、上記3種の電極放電方式の切り替えが可能で、一台の装置で上記3種類の電極放電方式の中から必要な電極放電方式を適宜選択して用いることができるため、装置を導入する際のコストを低減することができると共に、一台のプラズマ粉体処理装置で多様なプラズマ処理を実現することができる。   According to the plasma powder processing apparatus of the present embodiment, the above three types of electrode discharge methods can be switched, and a single device can appropriately select the necessary electrode discharge type from among the above three types of electrode discharge methods. Therefore, the cost for introducing the apparatus can be reduced, and various plasma processes can be realized with one plasma powder processing apparatus.

4.粉体剥がし機構
前記したように、粉体収納容器3を回転させて粉体を攪拌させるに際して、例えば粉体の種類によっては、処理中に粉体収納容器3の壁面に粉体が付着してしまい、攪拌できない場合がある。このような状況を回避するため、粉体を壁面から剥がす仕組みを設けることが好ましい。このような仕組みには、衝撃波を用いて粉体を壁面から剥がすことが好適である。
4. As described above, when the powder storage container 3 is rotated to stir the powder, the powder adheres to the wall surface of the powder storage container 3 during processing depending on the type of the powder, for example. In some cases, it can not be stirred. In order to avoid such a situation, it is preferable to provide a mechanism for peeling off the powder from the wall surface. For such a mechanism, it is preferable to use a shock wave to peel off the powder from the wall.

具体的には、ガス供給手段7(図1参照)によるプラズマ生成用のガスの供給を所定時間一時的に停止させた後、ガスの供給を再開させることにより、ガス供給再開前と再開後の間で100Pa程度の差圧を瞬時に発生させる。この差圧によりチャンバー2内に衝撃波が発生して、プラズマ処理を継続したままで、粉体収納容器3の壁面に付着した粉体を剥がすことができる。このガス供給の供給と停止は1回のみでなく複数回繰り返してパルス状にガスを噴射すると、より確実に粉体を剥がすことができ好ましい。   Specifically, the supply of the gas for plasma generation by the gas supply means 7 (see FIG. 1) is temporarily stopped for a predetermined time, and then the supply of the gas is resumed, thereby resuming before and after the resumption of the gas supply. A differential pressure of about 100 Pa is generated instantaneously between the two. A shock wave is generated in the chamber 2 due to this differential pressure, and the powder adhering to the wall surface of the powder container 3 can be peeled off while the plasma processing is continued. It is preferable that the gas supply and stop be performed not only once but repeatedly a plurality of times, and the gas is injected in a pulse shape, because the powder can be peeled off more reliably.

また、図8に示すように、例えば吹出し口を水平方向に向けておき、付着した粉体Pに向けてガスを噴射して粉体Pに瞬間的にガスを衝突させた場合、粉体収納容器3の壁面に付着した粉体をより一層確実に剥がすことができる。   Further, as shown in FIG. 8, for example, when the blowout port is directed horizontally and gas is jetted toward the adhered powder P to make the powder P collide instantaneously, the powder is stored. The powder adhering to the wall surface of the container 3 can be removed more reliably.

5.粉体収納容器の設置方式
また、粉体収納容器3の設置方式は粉体の種類、処理内容に応じ、それぞれの処理に適したように変えることもできる。具体的には、例えば中央部が円筒状の形状(バレル形状)に形成された粉体収納容器を使用し、図9に示すように破線で示した回転の中心を水平にする設置方式と、図10に示すように破線で示した回転の中心を水平に対して傾斜させる設置方式とを使い分ける。この場合、水平に設置することにより滞留する粉体の層の厚さを薄くし、一方傾斜させることにより厚くすることで処理の条件を変えることができる。なお、図9、図10において31は中央胴体部である。
5. Installation Method of Powder Storage Container In addition, the installation method of the powder storage container 3 can be changed as appropriate for each processing according to the type of powder and the processing content. Specifically, for example, using a powder storage container whose central portion is formed in a cylindrical shape (barrel shape), as shown in FIG. 9, an installation method for leveling the center of rotation indicated by a broken line; As shown in FIG. 10, the installation method in which the center of rotation indicated by a broken line is inclined with respect to the horizontal is used properly. In this case, the treatment conditions can be changed by making the thickness of the layer of powder stagnating thin by placing horizontally, and making it thick by making it inclined. In FIGS. 9 and 10, reference numeral 31 denotes a central body portion.

例えば、回転の中心を水平にする設置方式は、より均一に短時間で処理する場合に適し、回転の中心を水平に対して傾斜させる設置方式は時間をかけて穏やかに粉体をプラズマ処理する場合に適している。このような、設置方式の変更は、ボックス8内で粉体収納容器スライド機構を含むプラズマ処理部全体の水平方向に対する傾斜角度を変更できる様にしておくことにより実施することができる。   For example, an installation method in which the center of rotation is horizontal is suitable for processing in a short time more uniformly, and an installation method in which the center of rotation is inclined with respect to the horizontal processes plasma powder gently over time. In case it is suitable. Such a change of the installation method can be implemented by changing the inclination angle of the entire plasma processing unit including the powder container sliding mechanism in the box 8 with respect to the horizontal direction.

6.粉体の攪拌促進
粉体を効率良く攪拌するためには、粉体収納容器3内で粉体を持ち上げて落下させる必要がある。しかし、粉体の種類によっては、粉体収納容器の表面で滑りやすい場合があり、この場合には粉体収納容器3を回転させても充分に攪拌することが難しい。このような事態に対応するため、図11に示すように、粉体収納容器3の内面に粉体収納容器3の長手方向に伸び、径方向内側に向けて突出するリフトアップ羽34を設けることが有効である。即ち、リフトアップ羽34を設けることにより、粉体が粉体収納容器3の回転に伴って強制的に持ち上げられた後、自重によって落下する。処理中この動作を繰り返すことにより、粉体が効率良く攪拌される。
6. Agitation promotion of powder In order to stir the powder efficiently, it is necessary to lift and drop the powder in the powder storage container 3. However, depending on the type of powder, it may be slippery on the surface of the powder storage container, and in this case, it is difficult to sufficiently stir even if the powder storage container 3 is rotated. In order to cope with such a situation, as shown in FIG. 11, a lift-up wing 34 which extends in the longitudinal direction of the powder storage container 3 and protrudes radially inward is provided on the inner surface of the powder storage container 3. Is valid. That is, by providing the lift-up wings 34, the powder is forcibly lifted with the rotation of the powder storage container 3, and then dropped by its own weight. By repeating this operation during processing, the powder is efficiently stirred.

7.プラズマ粉体処理方法
本実施の形態のプラズマ粉体処理方法は、低温プラズマ処理である減圧高周波プラズマ処理を用いているため、200℃以下、さらには100℃以下の温度で高い電子密度の下で処理を行う。このため、多様な材質の粉体の表面改質を行うことができ、また、ナノ粒子の表面改質処理にも好適である。また、プラズマ生成用のガスとしてHeガスに限定されず前記した種々の活性ガス(反応性ガス)が適用可能であるため、エッチング、活性化、還元、吸着などの多様な機能を付与する表面改質処理を行うことができる。
7. Plasma powder processing method The plasma powder processing method of the present embodiment uses low-pressure high-frequency plasma processing which is low-temperature plasma processing, and therefore, it has a high electron density at a temperature of 200 ° C. or less, further 100 ° C. or less. Do the processing. For this reason, surface modification of powder of various materials can be performed, and it is suitable also for surface modification processing of nanoparticles. In addition, since various active gases (reactive gases) described above are applicable as the gas for plasma generation without being limited to He gas, surface modification which imparts various functions such as etching, activation, reduction, adsorption, etc. Quality treatment can be performed.

また、本実施の形態のプラズマ粉体処理方法は、プラズマ処理の完了後、大気非接触手段によりチャンバーと粉体収納容器とを大気に接触させないようにして粉体の回収を行う。このため減圧高周波プラズマ処理された粉体の機能を劣化させることがない。   Further, according to the plasma powder processing method of the present embodiment, after completion of the plasma processing, the powder is recovered by keeping the chamber and the powder storage container in contact with the air by the non-air contact means. For this reason, the function of the powder subjected to the low pressure high frequency plasma processing is not deteriorated.

8.本実施の形態のプラズマ粉体処理装置および方法の利点
上記実施の形態で説明したプラズマ粉体処理装置を用いることにより、プラズマ処理中に粉体を攪拌することができるため、大量の粉体であっても効率的にプラズマ処理して、精密かつ高品質に表面改質処理された粉体を量産して提供することができる。
8. Advantages of the Plasma Powder Processing Apparatus and Method of the Present Embodiment By using the plasma powder processing apparatus described in the above embodiment, it is possible to stir the powder during plasma processing, so a large amount of powder is used. Even if there is any, it is possible to perform plasma processing efficiently, and to provide mass-produced powder which has been surface-modified and processed precisely and with high quality.

また、プラズマ処理された粉体を大気に触れさせることなく回収することができるため、処理後の粉体を取り出す際に粉体が大気に触れて劣化することを防止することができる。   In addition, since the plasma-treated powder can be recovered without being exposed to the atmosphere, it is possible to prevent the powder from being exposed to the atmosphere and deteriorating when taking out the powder after the treatment.

さらに、一台のプラズマ粉体処理装置で、対向電極放電方式、RIE電極放電方式およびPE電極放電方式の内から改質目的に適した電極放電方式で減圧高周波プラズマを生成させて粉体のプラズマ処理を行うことができるため、プラズマ粉体処理装置の設置スペースや設置コストの低減を図ることができる。   Furthermore, plasma plasma is generated by generating reduced-pressure high-frequency plasma with an electrode discharge system suitable for modification purposes from among a counter electrode discharge system, a RIE electrode discharge system and a PE electrode discharge system in one plasma powder processing apparatus. Since processing can be performed, the installation space and installation cost of the plasma powder processing apparatus can be reduced.

9.プラズマ処理された粉体の用途および機能等
本実施の形態においては、上記したプラズマ粉体処理方法を用いて、金属、炭素、樹脂、セラミック等多様な材質の粉体をプラズマ処理することができる。そして、粉体に対して、エッチング、活性化、還元、吸着などの多様な機能を高品質で付与することができる。また、量産性に優れ、処理費用が安価であるため、低価格で提供することができる。
9. Applications and Functions of Plasma-Treated Powder In the present embodiment, it is possible to plasma-treat powder of various materials such as metal, carbon, resin, ceramic and the like using the above-described plasma powder processing method. . Then, various functions such as etching, activation, reduction, and adsorption can be imparted to the powder with high quality. Moreover, since it is excellent in mass productivity and processing cost is low, it can be provided at a low price.

また、プラズマ処理された粉体を大気に触れずに取り出すことができるため、より高品質にプラズマ処理された粉体を提供することができる。   In addition, since the plasma-treated powder can be taken out without being exposed to the air, it is possible to provide the plasma-treated powder with higher quality.

以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be more specifically described based on examples.

1.第1の実験
第1の実験では、タイプの異なる減圧高周波プラズマによるプラズマ粉体処理装置を用いて表1に示す条件に基づいて以下の通り試験を行った。
1. First Experiment In the first experiment, a test was conducted as follows based on the conditions shown in Table 1 using a plasma powder processing apparatus using different types of low-pressure high-frequency plasma.

(1)試験例1〜5
(a)試験例1
図2に示すような対向電極放電方式のプラズマ粉体処理装置の粉体収納容器内に、粒径30〜200nmのナノカーボンを5g収納した後密閉し、その後密閉された粉体収納容器内にOガスを供給し、処理開始温度(S.temp)が25℃の条件下で高周波電力を印加することにより、粉体収納容器内のナノカーボンに減圧高周波プラズマ処理を行って、ナノカーボンに親水化処理を施した。なお、本試験例では、粉体収納容器を回転させずに減圧高周波プラズマ処理を行った。
(1) Test examples 1 to 5
(A) Test example 1
As shown in FIG. 2, 5 g of nanocarbon having a particle diameter of 30 to 200 nm is stored in a powder storage container of a plasma powder processing apparatus of the counter electrode discharge type as shown in FIG. By supplying O 2 gas and applying high frequency power under the condition that the process start temperature (S. temp) is 25 ° C., the reduced pressure high frequency plasma treatment is performed on the nanocarbon in the powder container to obtain nanocarbon A hydrophilization treatment was performed. In this test example, the low pressure high frequency plasma treatment was performed without rotating the powder container.

なお、高周波電力の出力(RF出力)、Oガスの流量、チャンバー内の雰囲気圧力、処理時間については、下記の表1に示す条件に設定した。 The output of high frequency power (RF output), the flow rate of O 2 gas, the atmosphere pressure in the chamber, and the processing time were set to the conditions shown in Table 1 below.

(b)試験例2
図2に示すような粉体収納容器を備えたプラズマ粉体処理装置を用い、粉体収納容器内にナノカーボンを収納し、粉体収納容器を5rpmの回転速度で回転させながらナノカーボンに対向電極放電方式で減圧高周波プラズマ処理を行うことにより、ナノカーボンに親水化処理を施した。なお、その他の条件は試験例1と同じ条件に設定した。
(B) Test example 2
Using a plasma powder processing apparatus having a powder storage container as shown in FIG. 2, nanocarbon is stored in the powder storage container, and the powder storage container is opposed to the nanocarbon while being rotated at a rotation speed of 5 rpm. The nanocarbon was subjected to a hydrophilization treatment by performing reduced-pressure high-frequency plasma treatment using an electrode discharge method. The other conditions were set to the same conditions as in Test Example 1.

(c)試験例3
図6に示すようなPE電極放電方式のプラズマ粉体処理装置を用いたことを除いて、試験例2と同じ条件でナノカーボンに親水化処理を施した。
(C) Test example 3
The nanocarbon was subjected to a hydrophilization treatment under the same conditions as in Test Example 2 except that the PE electrode discharge type plasma powder processing apparatus as shown in FIG. 6 was used.

(d)試験例4
図3に示すようなRIE電極放電方式のプラズマ粉体処理装置を用いたことを除いて、試験例2と同じ条件でナノカーボンに親水化処理を施した。
(D) Test example 4
The nanocarbon was subjected to a hydrophilization treatment under the same conditions as in Test Example 2 except that the plasma powder processing apparatus of the RIE electrode discharge type as shown in FIG. 3 was used.

(e)試験例5
比較のために、上記した試験例1〜4のような親水化処理を行なわなかったナノカーボンを試験例5として用意した。
(E) Test example 5
For comparison, nanocarbons not subjected to the hydrophilization treatment as in Test Examples 1 to 4 described above were prepared as Test Example 5.

(2)評価
試験例1〜4により得られたナノカーボンと、未処理のナノカーボン(試験例5)を精製水に投入して、投入直後、5秒後、10秒後における水への分散速度を目視で観察し、各試験例のナノカーボンの親水性を評価した。
(2) Evaluation The nanocarbon obtained in Test Examples 1 to 4 and an untreated nanocarbon (Test Example 5) were introduced into purified water, and dispersion in water immediately after, 5 seconds, and 10 seconds after introduction. The speed was visually observed to evaluate the hydrophilicity of the nanocarbon of each test example.

(a)試験例1、2、5の評価結果
先ず、同じ対向電極方式を用いながらも回転攪拌せずに減圧高周波プラズマ処理を行った試験例1と、回転攪拌しながら減圧高周波プラズマ処理を行った試験例2と、減圧高周波プラズマ処理を行なわなかった試験例5における親水性の評価結果を、図12および下記の表2に示す。なお、図12は実施例の第1の実験において、試験例1、2、5の親水性評価結果を示す写真図である。
(A) Evaluation results of Test Examples 1, 2 and 5 First, Test Example 1 in which reduced-pressure high-frequency plasma processing was performed without rotational stirring while using the same counter electrode method, and reduced-pressure high-frequency plasma processing were performed while rotational stirring. The evaluation results of the hydrophilicity in Test Example 2 and Test Example 5 in which the low-pressure high-frequency plasma treatment was not performed are shown in FIG. 12 and Table 2 below. In addition, FIG. 12 is a photograph figure which shows the hydrophilicity evaluation result of Experiment 1, 2 and 5 in the 1st experiment of an Example.

図12および表2より、プラズマ処理を行わなかった試験例5では全てのナノカーボンが投入後10秒経過しても水面上に浮いており親水性がないことが分かる。一方、回転攪拌せずにプラズマ処理を行った試験例1では、一部の粒子が沈殿したが投入後10秒を経過しても水面上に浮いている粒子があり、全ての粒子が均一に親水化処理されているのではないことが分かる。これに対して、回転攪拌しながらプラズマ処理を行った試験例2では、投入から5秒を経過した時点で、全ての粒子が濡れて水中に一様に分散しており、全ての粒子が均一に親水化処理されていることが分かる。   From FIG. 12 and Table 2, in Test Example 5 in which the plasma treatment was not performed, it can be seen that all the nanocarbons float on the water surface even after 10 seconds and are not hydrophilic. On the other hand, in Test Example 1 in which the plasma treatment was performed without rotational stirring, some particles were precipitated, but some particles floated on the water surface even after 10 seconds after addition, and all particles were uniform It turns out that it is not hydrophilized. On the other hand, in Test Example 2 in which the plasma treatment was performed while rotating and stirring, all particles were wet and uniformly dispersed in water when 5 seconds passed from the introduction, and all particles were uniform. It can be seen that the hydrophilization treatment was carried out.

この結果より、減圧高周波プラズマを用いて、ナノカーボンのような粉体の親水化処理を行う場合には、図2に示すような粉体収納容器を備えたプラズマ粉体処理装置を用い、粉体収納容器を回転させながらプラズマ処理を行うことにより、全ての粉体を均一にプラズマ処理できることが確認できた。   From this result, when performing hydrophilization treatment of powder such as nanocarbon using reduced pressure high frequency plasma, powder using a plasma powder processing apparatus provided with a powder storage container as shown in FIG. It has been confirmed that all the powders can be uniformly plasma-treated by performing the plasma treatment while rotating the body container.

(b)試験例2〜4の評価結果
次に、ナノカーボンの親水化処理に最適な電極放電方式を調べるために、対向電極放電方式を用いた試験例2と、PE電極放電方式を用いた試験例3と、RIE電極放電方式を用いた試験例4の親水化処理の結果を比較した。試験例2〜4の親水性の評価結果を、図13および表3に示す。なお、図13は実施例の第1の実験において、試験例2〜4の親水性評価結果を示す写真図である。
(B) Evaluation results of Test Examples 2 to 4 Next, in order to investigate an electrode discharge system most suitable for hydrophilizing treatment of nanocarbon, Test Example 2 using a counter electrode discharge system and a PE electrode discharge system were used. The results of the hydrophilization treatment of Test Example 3 and Test Example 4 using the RIE electrode discharge system were compared. The evaluation results of hydrophilicity of Test Examples 2 to 4 are shown in FIG. 13 and Table 3. In addition, FIG. 13 is a photograph figure which shows the hydrophilicity evaluation result of Experiment Examples 2-4 in the 1st experiment of an Example.

図13および表3より、試験例2〜試験例4のいずれにおいても、ナノカーボン粒子の大部分の粒子の親水性が向上していた。このことから、図2、図3、図6のような回転攪拌しながらプラズマ処理を行うプラズマ粉体処理装置を用いた場合、いずれの電極放電方式を用いても、減圧高周波プラズマ処理を用いた粉体処理において一定の効果が得られることが確認できた。   From FIG. 13 and Table 3, in any of Test Example 2 to Test Example 4, the hydrophilicity of most of the nanocarbon particles was improved. From this, when using a plasma powder processing apparatus that performs plasma processing while rotating and stirring as shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 6, the low pressure high frequency plasma processing is used regardless of which electrode discharge method is used. It has been confirmed that a certain effect can be obtained in powder processing.

そして、試験例2〜4の内、試験例2においては投入から5秒後に全てのナノカーボンが水中に一様に分散しており、ナノカーボンの親水性が最も向上していた。この結果より、ナノカーボン粒子の親水処理においては、図2に示すような対向電極放電方式のプラズマ粉体処理装置を用いることが最も好ましいことが確認できた。   And, in Test Example 2 of Test Examples 2 to 4, all nanocarbons were uniformly dispersed in water 5 seconds after the introduction, and the hydrophilicity of the nanocarbon was most improved. From this result, it has been confirmed that it is most preferable to use the plasma powder processing apparatus of the counter electrode discharge type as shown in FIG. 2 in the hydrophilic treatment of the nanocarbon particles.

2.第2の実験
A.電極放電方式の違いによるPTFEフィルムの親水化処理
(1)試験例6〜9
第2の実験では、まず、試験例6〜9で電極放電方式を異ならせて、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に減圧高周波プラズマ処理を施し、PTFEの親水化処理にとって適切な電極放電方式を調べた。図14は第2の実験において実施した4種類の電極放電方式を模式的に示す図である。
2. Second Experiment A. Hydrophilization treatment of PTFE film by difference of electrode discharge method (1) Test examples 6 to 9
In the second experiment, first, different electrode discharge methods were used in Test Examples 6 to 9, and polytetrafluoroethylene (PTFE) was subjected to low-pressure high-frequency plasma treatment to investigate an appropriate electrode discharge method for hydrophilization treatment of PTFE. The FIG. 14 is a view schematically showing four types of electrode discharge methods implemented in the second experiment.

(a)試験例6
図14の「対向」に示す対向電極放電方式のプラズマ粉体処理装置を用い、この装置の粉体収納容器3の内周面にPTFEのサンプルフィルムFを貼り付けて、サンプルフィルムFに減圧高周波プラズマ処理を行うことによりサンプルフィルムFの表面に親水化処理を施した。
(A) Test example 6
The sample film F of PTFE is attached to the inner peripheral surface of the powder container 3 of this apparatus using the plasma powder processing apparatus of the counter electrode discharge type shown in "opposite" of FIG. The surface of the sample film F was subjected to a hydrophilization treatment by performing a plasma treatment.

なお、本実験では粉体収納容器3は回転させず、粉体を攪拌しながらプラズマ処理した場合に粉体が最も滞留し易い箇所に、サンプルフィルムFを貼り付けた。   In this experiment, the powder storage container 3 was not rotated, and the sample film F was attached to a portion where the powder was most likely to be retained when the powder was plasma-treated while stirring the powder.

また、減圧高周波プラズマ処理の条件は以下のように設定した。
プラズマ生成用ガス 種類 :NH
供給流量 :150sccm
RF出力 :200W
雰囲気圧力 :50Pa
処理開始温度(S.Temp) :25℃
Further, the conditions of the low pressure high frequency plasma processing were set as follows.
Plasma generation gas type: NH 3
Supply flow rate: 150 sccm
RF output: 200 W
Atmospheric pressure: 50 Pa
Processing start temperature (S.Temp): 25 ° C

(b)試験例7
図14の「RIE1」に示す外部電極51がチャンバー2の外周面の全周を覆うRIE1方式のプラズマ粉体処理装置を用いたことを除いて、試験例6と同じ条件でPTFEのサンプルフィルムFの表面に親水化処理を施した。
(B) Test example 7
Sample film F of PTFE under the same conditions as in Test Example 6 except that the external electrode 51 shown in “RIE 1” of FIG. 14 uses the plasma powder processing apparatus of the RIE 1 type covering the entire circumference of the outer peripheral surface of the chamber 2 The surface of the was subjected to a hydrophilization treatment.

(c)試験例8
図14の「PE」に示すPE電極放電方式のプラズマ粉体処理装置を用いたことを除いて、試験例6と同じ条件でPTFEのサンプルフィルムFの表面に親水化処理を施した。
(C) Test Example 8
The surface of the sample film F of PTFE was subjected to a hydrophilization treatment under the same conditions as in Test Example 6 except that the plasma powder processing apparatus of the PE electrode discharge type shown in “PE” of FIG. 14 was used.

(d)試験例9
図14の「RIE2」に示す外部電極51がチャンバー2の外周面の一部のみを覆うRIE2方式のプラズマ粉体処理装置を用いたことを除いて、試験例6と同じ条件でPTFEのサンプルフィルムFの表面に親水化処理を施した。
(D) Test example 9
A sample film of PTFE under the same conditions as in Test Example 6 except that the external electrode 51 shown in “RIE 2” in FIG. 14 uses a plasma powder processing apparatus of the RIE 2 type covering only a part of the outer peripheral surface of the chamber 2 The surface of F was subjected to a hydrophilization treatment.

(2)親水化処理の評価
試験例6〜9のそれぞれにおいて、プラズマ処理時間0秒、30秒、60秒、90秒の各PTFEのサンプルフィルムの表面に水を滴下し、サンプルフィルムの表面に対する水の接触角を測定し親水化処理の評価の尺度とした。結果を表4および図15に示す。
(2) Evaluation of Hydrophilization Treatment In each of Test Examples 6 to 9, water was dropped onto the surface of each PTFE sample film with a plasma treatment time of 0 seconds, 30 seconds, 60 seconds, and 90 seconds, to the surface of the sample film. The contact angle of water was measured and used as a measure of the evaluation of the hydrophilization treatment. The results are shown in Table 4 and FIG.

表4および図15より、試験例6〜試験例9のいずれの電極放電方式においても処理時間が全体的には長くなるに従って接触角が小さくなっており、減圧高周波プラズマ処理を用いることにより、PTFE粉体の親水性を適切に向上させることができることが確認できた。なお、図15は図14に示した4種類の電極放電方式を用いた親水化実験の実験結果を示すグラフである。   From Table 4 and FIG. 15, in any of the electrode discharge methods of Test Example 6 to Test Example 9, the contact angle decreases as the treatment time as a whole becomes longer, and by using the reduced pressure high frequency plasma treatment, PTFE is obtained. It has been confirmed that the hydrophilicity of the powder can be appropriately improved. In addition, FIG. 15 is a graph which shows the experimental result of the hydrophilization experiment using 4 types of electrode discharge systems shown in FIG.

そして、試験例6〜試験例9の中では、RIE2方式のプラズマ粉体処理装置を用いた試験例9が、最も接触角が小さくなっておりPTFEのフィルムに親水化処理を施す方式として好ましい。このことから、PTFEの場合には、外部電極がチャンバーの外周面の一部のみを覆うようにして、異方性および活性度が強められたシース領域で高周波プラズマ処理を施すことが好ましいことが確認できた。   Further, among Test Examples 6 to 9, Test Example 9 using the plasma powder processing apparatus of the RIE 2 method has the smallest contact angle and is preferable as a method of subjecting a PTFE film to a hydrophilization treatment. From this, in the case of PTFE, it is preferable that the high-frequency plasma treatment be performed in the sheath region where the anisotropy and the activity are intensified such that the external electrode covers only a part of the outer peripheral surface of the chamber. It could be confirmed.

B.PTFE粉体の親水化処理
(1)試験例10および試験例11
(a)試験例10
次に、上記の試験において最も高い親水化効果が得られたRIE2方式のプラズマ粉体処理装置の粉体収納容器内に、粒径100nmのナノレベルのPTFE粉体を5g収納し、粉体収納容器を回転させながら減圧高周波プラズマ処理を行うことにより、PTFE粉体に親水化処理を施した。
B. Hydrophilization Treatment of PTFE Powder (1) Test Example 10 and Test Example 11
(A) Test Example 10
Next, 5 g of PTFE powder of nano-level with a particle diameter of 100 nm is stored in the powder storage container of the plasma powder processing apparatus of the RIE 2 system in which the highest hydrophilization effect is obtained in the above test. The PTFE powder was subjected to a hydrophilization treatment by performing reduced pressure high frequency plasma treatment while rotating the container.

なお、減圧高周波プラズマの処理条件は以下の通りに設定した。
プラズマ生成用ガス 種類 :NH
供給流量:150sccm
RF出力 :200W
雰囲気圧力 :50Pa
処理開始温度(S.Temp):25℃
PTFE粒子(処理量) :5g
攪拌回転速度 :5rpm
処理時間 :600s
In addition, the processing conditions of pressure reduction high frequency plasma were set as follows.
Plasma generation gas type: NH 3
Supply flow rate: 150 sccm
RF output: 200 W
Atmospheric pressure: 50 Pa
Processing start temperature (S.Temp): 25 ° C
PTFE particles (throughput): 5 g
Stirring rotational speed: 5 rpm
Processing time: 600s

(b)試験例11
比較のために、上記した試験例10のような親水化処理を行なわなかったPTFE粉体を試験例11として用意した。
(B) Test example 11
For comparison, a PTFE powder not subjected to the hydrophilization treatment as in the above-described Test Example 10 was prepared as Test Example 11.

(2)親水化処理の評価
試験例10により得られたPTFE粉体と、未処理のPTFE粉体(試験例11)を水に投入して、投入から60秒後の水への分散速度を目視で観察し、各試験例のPTFEナノ粒子の親水性を評価した。
(2) Evaluation of Hydrophilization Treatment The PTFE powder obtained in Test Example 10 and the untreated PTFE powder (Test Example 11) were added to water, and the dispersion speed in water 60 seconds after the addition was It observed visually and evaluated the hydrophilicity of the PTFE nanoparticle of each test example.

評価の結果、試験例11の未処理のPTFE粉体は、投入から60秒を経過しても、粉体が水に濡れずに水面に浮かんでいた。これに対して、RIE2方式で減圧高周波プラズマ処理を施した試験例10の場合は、全てのPTFE粉体が速やかに水中に沈んで均一に分散した。このことから、RIE2方式で減圧高周波プラズマ処理をすることによって、PTFE粉体に適切に親水化処理を施すことができることが確認された。   As a result of the evaluation, in the untreated PTFE powder of Test Example 11, the powder did not get wet with water and floated on the water surface even after 60 seconds from the introduction. On the other hand, in the case of Test Example 10 in which the reduced-pressure high-frequency plasma treatment was performed by the RIE 2 method, all the PTFE powder quickly settled in water and was uniformly dispersed. From this, it was confirmed that the PTFE powder can be appropriately subjected to the hydrophilization treatment by performing the low pressure high frequency plasma treatment by the RIE 2 method.

3.第1の実験と第2の実験の考察
以上に記載した第1の実験と第2の実験の結果より、粉体の表面処理を施すにあたっては、処理対象の粉体の種類に応じて好適な電極放電方式が異なることが確認できた。このことから、上記した実施の形態のように、3種類の電極放電方式を切り替えることができるようなプラズマ粉体処理装置を構成することにより、一台の装置で多様な用途に対してそれぞれ最適な条件の下に粉体の表面改質処理を行うことができることが確認できた。
3. Discussion of the First Experiment and the Second Experiment From the results of the first experiment and the second experiment described above, when performing surface treatment of powder, it is preferable according to the type of powder to be treated. It was confirmed that the electrode discharge method was different. From this, as in the above-described embodiment, by configuring a plasma powder processing apparatus capable of switching between three types of electrode discharge methods, one apparatus is optimum for various applications. It has been confirmed that surface modification treatment of powder can be performed under various conditions.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   As mentioned above, although the present invention was explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. Various modifications can be made to the above embodiment within the same and equivalent scope of the present invention.

1 プラズマ粉体処理装置
2 チャンバー
3 粉体収納容器
4 排気装置
5 高周波電源
6 回転駆動手段
7 ガス供給手段
8 ボックス
21 筒状胴体
22a、22b 封止部
31 中央胴体部
34 リフトアップ羽
51 外部電極
51a 第1外部電極
51b 第2外部電極
52 内部電極
F サンプルフィルム
P 粉体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 plasma powder processing apparatus 2 chamber 3 powder storage container 4 exhaust apparatus 5 high frequency power supply 6 rotation drive means 7 gas supply means 8 box 21 cylindrical body 22a, 22b sealing part 31 central body part 34 lift up wing 51 external electrode 51a first external electrode 51b second external electrode 52 internal electrode F sample film P powder

Claims (14)

横向きに配置された円筒状のチャンバーと、
前記チャンバーの片側側面から出し入れ可能であり、内部に粉体を収納することができる円筒状の粉体収納容器と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内を大気圧より低圧に保持する減圧手段と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバーおよび前記粉体収納容器内に、前記プラズマ生成用のガスによる減圧高周波プラズマを生成させるための電極と、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で、前記粉体収納容器の中心軸を回転軸として前記粉体収納容器を回転させる回転駆動手段とを備え、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で前記粉体収納容器を回転させながら、前記粉体収納容器に収納されている粉体をプラズマ処理し、
前記電極として前記チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極が、前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられおり、
前記電極を対向電極放電方式の電極、リアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極およびプラズマエッチング電極放電方式の電極のいずれか1つに切り替える切り替え手段を備え、
前記切り替え手段は、
前記対向電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極のいずれか一方を高周波電力を印加する電極、他方を接地する電極とし、
前記リアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極の両方または一方を高周波電力を印加する電極、前記内部電極を接地する電極とし、
前記プラズマエッチング電極放電方式の電極とする場合、前記第1および第2外部電極を接地する電極、前記内部電極を高周波電力を印加する電極とする切り替え手段であることを特徴とするプラズマ粉体処理装置。
A horizontally oriented cylindrical chamber,
A cylindrical powder container which can be taken in and out from one side of the chamber and can contain powder therein;
Pressure reducing means for holding the inside of the chamber and the powder container at a pressure lower than atmospheric pressure;
A gas supply means for supplying a gas for plasma generation into the chamber and the powder container;
An electrode for generating reduced-pressure high-frequency plasma by the gas for plasma generation in the chamber and the powder container;
A rotary drive unit configured to rotate the powder storage container with the central axis of the powder storage container as a rotation axis in a state where the powder storage container is placed in the chamber;
The powder stored in the powder storage container is subjected to plasma processing while rotating the powder storage container in a state where the powder storage container is placed in the chamber ,
As the electrodes, first and second external electrodes are provided facing each other on the outer peripheral surface of the chamber, and rod-shaped internal electrodes are provided in the powder storage container,
A switching means for switching the electrode to any one of a counter electrode discharge type electrode, a reactive ion etching electrode discharge type electrode and a plasma etching electrode discharge type electrode;
The switching means is
When the electrode of the counter electrode discharge system is used, any one of the first and second external electrodes is an electrode to which high frequency power is applied, and the other is an electrode to ground.
When the electrode of the reactive ion etching electrode discharge system is used, both or one of the first and second external electrodes is an electrode for applying high frequency power, and the internal electrode is an electrode for grounding.
When it is set as the electrode of the said plasma etching electrode discharge system, it is an electrode which grounds the said, 1st and 2nd external electrode, It is a switching means which makes the said internal electrode an electrode which applies high frequency electric power. apparatus.
さらに、前記チャンバーおよび前記粉体収納容器を大気に接触させない大気非接触手段が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ粉体処理装置。   The plasma powder processing apparatus according to claim 1, further comprising an air non-contact means for preventing the chamber and the powder storage container from being in contact with the air. 前記電極が対向電極放電方式の電極であり、
前記チャンバーの外周面に互いに対向して第1および第2外部電極が設けられ、
前記第1および第2外部電極のいずれか一方が高周波電力が印加される電極であり、他方が接地される電極であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置。
The electrode is a counter electrode discharge type electrode,
First and second external electrodes are provided opposite to each other on the outer peripheral surface of the chamber,
The plasma powder processing according to claim 1 or 2, wherein any one of the first and second external electrodes is an electrode to which a high frequency power is applied, and the other is an electrode to be grounded. apparatus.
前記電極がリアクティブイオンエッチング電極放電方式の電極であり、
高周波電力が印加される電極としてチャンバーの外周面に外部電極が、
接地される電極として前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置。
The electrode is a reactive ion etching electrode discharge type electrode,
An external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to which high frequency power is applied.
The plasma powder processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a rod-shaped internal electrode is provided in the powder container as an electrode to be grounded.
前記外部電極が前記チャンバーの外周面の全周を覆っていることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ粉体処理装置。   The plasma powder processing apparatus according to claim 4, wherein the external electrode covers the entire periphery of the outer peripheral surface of the chamber. 前記外部電極が前記チャンバーの外周面の一部を覆っていることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ粉体処理装置。   The plasma powder processing apparatus according to claim 4, wherein the external electrode covers a part of an outer peripheral surface of the chamber. 前記電極がプラズマエッチング電極放電方式の電極であり、
接地される電極として前記チャンバーの外周面に外部電極が、
高周波電力が印加される電極として前記粉体収納容器内に棒状の内部電極が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ粉体処理装置。
The electrode is a plasma etching electrode discharge type electrode,
An external electrode is provided on the outer peripheral surface of the chamber as an electrode to be grounded.
3. The plasma powder processing apparatus according to claim 1, wherein a rod-shaped internal electrode is provided in the powder container as an electrode to which high frequency power is applied.
前記ガス供給手段が、前記内部電極を兼ねていることを特徴とする請求項4ないし請求項のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置。 The plasma powder processing apparatus according to any one of claims 4 to 7 , wherein the gas supply means doubles as the internal electrode. 前記ガス供給手段による前記プラズマ生成用のガスの供給を所定時間一時的に停止させた後、前記プラズマ生成用のガスの供給を再開させるガス供給制御手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置。 A gas supply control means is provided for resuming the supply of the gas for plasma generation after temporarily stopping the supply of the gas for plasma generation by the gas supply means for a predetermined time. The plasma powder processing apparatus of any one of 1 to 8 . 前記ガス供給制御手段は、前記プラズマ生成用のガスの供給と停止とをパルス状に繰り返して行うことを特徴とする請求項に記載のプラズマ粉体処理装置。 10. The plasma powder processing apparatus according to claim 9 , wherein the gas supply control means repeatedly performs supply and stop of the gas for plasma generation in a pulse shape. 前記粉体収納容器の回転軸が水平であることを特徴とする請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置。 Plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 to 1 0 rotation axis of the powder container is characterized in that it is horizontal. 前記粉体収納容器が、粉体収納容器の回転に伴って、粉体を前記粉体収納容器の回転方向に所定の高さまで持ち上げた後落下させるリフトアップ羽を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置。 The powder container is characterized in that it includes lift-up feathers that lift the powder to a predetermined height in the rotational direction of the powder container and then drop it as the powder container rotates. The plasma powder processing apparatus of any one of Claim 1 thru | or 11. 請求項1ないし請求項1のいずれか1項に記載のプラズマ粉体処理装置を用いて粉体を減圧高周波プラズマ処理するプラズマ粉体処理方法であって、
前記粉体収納容器を前記チャンバー内に入れた状態で前記粉体収納容器を回転させながら前記粉体収納容器に収納されている粉体をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ粉体処理方法。
A claims 1 to plasma powder processing method the powder under reduced pressure high-frequency plasma treatment using a plasma powder processing apparatus according to any one of claims 1 2,
A plasma powder processing method comprising plasma processing the powder stored in the powder storage container while rotating the powder storage container in a state where the powder storage container is placed in the chamber.
前記プラズマ処理の完了後、大気非接触手段により前記チャンバーおよび前記粉体収納容器を大気に接触させないようにして粉体を回収することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ粉体処理方法。 After completion of the plasma treatment, a plasma powder processing method according to claim 1 to 3, the chamber and the powder container by the air non-contact means, and recovering the powder so as not to contact with the atmosphere .
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