JP7224036B2 - Electrodes for plasma generation - Google Patents

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JP7224036B2 JP2019104354A JP2019104354A JP7224036B2 JP 7224036 B2 JP7224036 B2 JP 7224036B2 JP 2019104354 A JP2019104354 A JP 2019104354A JP 2019104354 A JP2019104354 A JP 2019104354A JP 7224036 B2 JP7224036 B2 JP 7224036B2
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Description

本発明は、被処理物の殺菌等の用途に使用されるプラズマ生成用電極に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma generation electrode used for sterilization of objects to be processed.

従来、誘電体の両面に第1電極、第2電極を設け、この電極間の高周波電圧を印加してプラズマを生成するプラズマ電極が知られており、誘電体の両面に電極がある場合、誘電体表面に沿ってぐるりと反対側の電極まで回って放電してプラズマが生成される。
このようなプラズマ生成用電極として、以下の特許文献がある。
特許文献1には、誘電体(絶縁基板)の上に、共通電極(共通回路部分)と、この共通回路部分から分岐した櫛歯状の電極(分岐回路部分)とを形成し、これらの電極間に高周波電圧を印加し沿面放電を生じさせ、第1電極から基板に沿ってプラズマを発生させることが記載されている。
ここで、沿面放電とは、気体中の放電ギャップの間に絶縁体(誘電体)が存在する場合、絶縁物の表面に沿って放電路が形成されることをいう。
Conventionally, a plasma electrode is known in which a first electrode and a second electrode are provided on both sides of a dielectric and a high-frequency voltage is applied between the electrodes to generate plasma. Plasma is generated by discharging along the body surface to the electrode on the opposite side.
The following patent documents disclose such plasma generation electrodes.
In Patent Document 1, a common electrode (common circuit portion) and comb-like electrodes (branch circuit portion) branched from the common circuit portion are formed on a dielectric (insulating substrate). It is described that a high frequency voltage is applied between the substrates to cause creeping discharge, thereby generating plasma along the substrate from the first electrode.
Here, creeping discharge means that a discharge path is formed along the surface of the insulator (dielectric) when an insulator (dielectric) exists between the discharge gaps in the gas.

特開2013-258137号公報JP 2013-258137 A

しかし、特許文献1に記載のプラズマ生成用電極は、高周波電圧を誘電体の両面に印加する場合に、誘電体の絶縁破壊を起こしやすい。
すなわち、第1電極の櫛歯を束ねる共通回路部分では電流が櫛歯よりも大きく、共通回路部分からの放電は放電量が大きく、誘電体の絶縁性を破壊する可能性が大きい。
本発明は、プラズマ電極において、高電流が流れる共通回路部分でのプラズマ生成を防止し、均一な電流が流れる櫛歯状の分岐回路部分のみでプラズマを生成させるようにし、プラズマ生成を均一化し、誘電体に絶縁破壊が生ずることを防止し、耐トラッキング性を向上させた電極を提供することを目的とする。
However, the plasma generation electrode described in Patent Document 1 is likely to cause dielectric breakdown when a high-frequency voltage is applied to both surfaces of the dielectric.
That is, in the common circuit portion where the comb teeth of the first electrode are bundled, the current is larger than in the comb teeth, and the amount of discharge from the common circuit portion is large, and there is a high possibility that the insulation of the dielectric will be destroyed.
The present invention prevents plasma generation in a common circuit portion where a high current flows in a plasma electrode, and generates plasma only in a comb-teeth-shaped branch circuit portion where a uniform current flows, thereby uniformizing plasma generation, An object of the present invention is to provide an electrode that prevents dielectric breakdown from occurring in a dielectric and improves tracking resistance.

本発明は、共通回路部分からの放電を防止し、櫛歯状の分岐回路部分のみでプラズマを生成させるようにするため、共通回路部分の下側には第2電極の形成を避けた構成とした。
すなわち、本発明のプラズマ生成用電極は、プラズマを生成させるための電極であって、
絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられた第1電極と、前記基板の他方の面に第1電極に対向するように設けられた第2電極と、を備え、
前記第1電極は、共通回路及び該共通回路から垂直方向に垂下した分岐回路とを有し、
前記第2電極は、その上端が、前記第1電極の共通回路の下端に対向する位置から分岐回路方向側に移動した位置からベタ状に形成されるとともに、
縦断面図(BB断面図)において前記第1電極の共通回路の下端12cと第2電極の上端13bとの間にずれ距離Dが形成されており、
前記第1電極において、分岐回路と分岐回路との間に、前記基板の表裏を貫通するように、貫通孔が形成されてることを特徴とする。
In the present invention, in order to prevent discharge from the common circuit portion and to generate plasma only in the comb tooth-shaped branch circuit portion, the configuration avoids forming the second electrode under the common circuit portion. bottom.
That is, the plasma generating electrode of the present invention is an electrode for generating plasma,
A substrate having insulating properties, a first electrode provided on one surface of the substrate, and a second electrode provided on the other surface of the substrate so as to face the first electrode,
the first electrode has a common circuit and a branch circuit vertically depending from the common circuit;
The second electrode has an upper end that is solidly formed from a position that is moved in the direction of the branch circuit from a position facing the lower end of the common circuit of the first electrode,
In the longitudinal sectional view (BB sectional view), a displacement distance D is formed between the lower end 12c of the common circuit of the first electrode and the upper end 13b of the second electrode,
A through hole is formed between the branch circuits in the first electrode so as to penetrate the front and back of the substrate.

第1電極直下全体にベタ状の第2電極が形成されている場合は、第1電極の電流が大きい部分(共通回路部分)で優先的にプラズマ放電が起こりやすく、回路の細い櫛歯状の分岐回路部分ではプラズマ放電が起こりにくかった。
本発明のプラズマ生成用電極は、高電流が流れる共通回路部分直下には第2電極を形成していないので、共通回路部分でのプラズマ生成を抑制し、均一な電流が流れる櫛歯状の分岐回路部分のみでプラズマを生成させるようにし、プラズマ生成を均一化した。
このような構成とすることにより、誘電体に絶縁破壊が生ずることを防止し耐トラッキング性を向上させることができる。
When the solid second electrode is formed directly under the first electrode, the plasma discharge tends to occur preferentially in the portion where the current of the first electrode is large (common circuit portion), and the thin comb-like portion of the circuit tends to occur. Plasma discharge was difficult to occur in the branch circuit portion.
In the plasma generation electrode of the present invention, since the second electrode is not formed directly under the common circuit portion through which a high current flows, the plasma generation in the common circuit portion is suppressed, and the comb tooth-like branches through which a uniform current flows are formed. Plasma generation was made uniform by generating plasma only in the circuit portion.
With such a structure, dielectric breakdown can be prevented from occurring in the dielectric, and tracking resistance can be improved.

本発明の実施形態に係るプラズマ生成用電極の構成を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のAA断面図、(c)は(a)のBB断面図(縦断面図)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of the electrode for plasma generation which concerns on embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a), (c) is BB sectional drawing of (a). (Longitudinal sectional view). (a)は図1のCC断面図を示し第1電極の分岐回路の縦断面形状であり、(b)は(a)の一部拡大図である。(a) shows CC sectional view of FIG. 1 and is a vertical cross-sectional shape of the branch circuit of a 1st electrode, (b) is a partially enlarged view of (a). (a)は電極に貫通孔15を形成した状態を示す概略平面図であり、(b)は(a)に示すDD断面図である。(a) is a schematic plan view showing a state in which a through hole 15 is formed in an electrode, and (b) is a DD cross-sectional view shown in (a). 実施形態に係るプラズマ生成用電極を電源ユニットに接続して用いる状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the plasma generation electrode according to the embodiment is connected to a power supply unit and used;

<プラズマ生成用電極10の概略>
図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ生成用電極である。
図1に示すように、実施形態のプラズマ生成用電極10は、プラズマを生成させるための電極である。
絶縁性を有する基板11の一方の面(表面)に第1電極12が形成されており、基板11の他方の面(裏面)には第1電極に対向するように第2電極13が設けられている。
そして、第1電極は、共通回路12a及び該共通回路12aから垂直方向に3本に分岐した分岐回路12bとを有している。
第2電極13は、その上端13bが、前記第1電極12の共通回路12aの下端12cから分岐回路12b方向に移動した位置からベタ(平面)状に形成されている。
これにより、図1(c)のBB断面図(縦断面図)に示すように、第1電極12の共通回路12aの下端12cと第2電極13の上端13bとの間にずれ距離Dが形成されている。
ここで、第1電極12の共通回路12aの下端12cとは、基板11上に形成された共通回路12aの幅方向(図1(a)で右方向)の端部をいい、また、第2電極13の上端13bとは、基板11の裏面に形成された第2電極13の第2電極接続端子13a方向(図1(a)で左方向)の端部をいう。
<Overview of Plasma Generation Electrode 10>
FIG. 1 shows a plasma generation electrode according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the plasma generation electrode 10 of the embodiment is an electrode for generating plasma.
A first electrode 12 is formed on one surface (front surface) of an insulating substrate 11, and a second electrode 13 is provided on the other surface (back surface) of the substrate 11 so as to face the first electrode. ing.
The first electrode has a common circuit 12a and three branch circuits 12b vertically branched from the common circuit 12a.
The second electrode 13 has an upper end 13b formed in a solid (flat) shape from a position shifted from the lower end 12c of the common circuit 12a of the first electrode 12 toward the branch circuit 12b.
As a result, as shown in the BB cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) of FIG. It is
Here, the lower end 12c of the common circuit 12a of the first electrode 12 means the end of the common circuit 12a formed on the substrate 11 in the width direction (the right direction in FIG. 1(a)). The upper end 13b of the electrode 13 refers to the end of the second electrode 13 formed on the back surface of the substrate 11 in the direction of the second electrode connection terminal 13a (leftward in FIG. 1A).

<基板>
実施形態のプラズマ生成用電極10において、その表裏に、第1電極12及び第2電極13を形成する基板11としては、誘電体などの絶縁体などを用いる。
絶縁体としては、セラミックス(ガラス含む)、紙、繊維布、樹脂、及びこれらの素材を混合したもの(混合体)などが好ましく挙げられる。
樹脂としては、PET、PEN、ポリエステル、ナイロン、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリスチレンなどの樹脂フィルム樹脂フィルムが挙げられる。
また、混合体として、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスポリイミド基板なども用いられる。
中でも、ガラスエポキシ基板は、ガラス繊維を布状に編んだガラス織布にエポキシ樹脂を滲み込ませた材料で、基板として広く用いられている。
基板の厚みは特定するものではないが、その厚みは絶縁性に影響を及ぼすものであるので、プラズマ生成時の絶縁破壊に耐える程度の厚みが必要であり、用途により適宜決定される。
なお、ガラスエポキシ樹脂を選択する場合は0.2mm厚以上のものが好適である。
例えば2kv以上の電圧を印加すると、0.2mm以下のは絶縁破壊が生じ易く、絶縁破壊が起こりやすい。
中でも、0.4mm厚のものが、種々の用途に適用でき好適に用いることができる。
また、基板11の大きさや形状も特定するものではないが、切手サイズから10cm四方のものまで種々挙げられるが、用途により適宜決められる。
<Substrate>
In the plasma generation electrode 10 of the embodiment, an insulator such as a dielectric is used as the substrate 11 on which the first electrode 12 and the second electrode 13 are formed on the front and back sides.
As the insulator, ceramics (including glass), paper, fiber cloth, resin, and mixtures (mixtures) of these materials are preferably used.
Examples of resins include resin films such as PET, PEN, polyester, nylon, Teflon (registered trademark), polyethylene, and polystyrene.
As a mixture, a glass epoxy substrate, a paper phenol substrate, a paper epoxy substrate, a glass composite substrate, a glass polyimide substrate, and the like are also used.
Among them, the glass epoxy substrate is widely used as a substrate, which is made of a material in which an epoxy resin is impregnated into a glass woven cloth made of glass fibers.
The thickness of the substrate is not specified, but since the thickness affects the insulation properties, it must be thick enough to withstand dielectric breakdown during plasma generation, and is appropriately determined depending on the application.
When glass epoxy resin is selected, a thickness of 0.2 mm or more is suitable.
For example, if a voltage of 2 kv or more is applied, dielectric breakdown is likely to occur if the thickness is 0.2 mm or less.
Among them, the one having a thickness of 0.4 mm can be applied to various uses and can be preferably used.
Also, the size and shape of the substrate 11 are not specified, but various sizes from a postage stamp size to 10 cm square can be mentioned, and can be appropriately determined depending on the application.

<第1電極の形状>
基板11の一方の面(表面)に形成された第1電極12は、共通回路12aと、共通回路12aから垂直方向に垂下して分岐する櫛歯状の分岐回路12bとを有している。
そして、共通回路12aは、外部電源装置と接続する第1電極接続端子12dを備えている。
このような、櫛歯状の分岐回路12bの形状としては、特に規定するものではないが、例えば、以下のようなものが挙げられる。
分岐回路12b間の隙間としては、2~10mm以上とすることが好ましい。
この隙間が狭いと分岐回路12b間で放電が起こりやすくなる。
分岐回路12bの幅としては、1mm以上、通常1mm~5mmとすることが好ましい。
この幅が狭いと電流量を確保できず、均等なプラズマが生成されにくい。
分岐回路12bの長さ(足の長さ)としては、5mm以上、通常5mm~50mmとすることが好ましい。
この長さが短いとプラズマ生成の効率が悪くなる。
分岐回路12bの高さh(厚み)としては、10~50μm、好ましくは15μm~30μmとすることが好ましい。
この厚みが低いと電流量を確保できず、プラズマ生成の効率が悪くなる。
分岐回路12bの高さhは高い方が電極の長寿命化につながるので好ましいが、コストアップにつながるので上記の範囲とする。
また、分岐回路12bの本数としては特に規定するものではないが、外部電源装置との関連で通常2~20本とすることが好ましい。
なお、分岐回路12bの幅方向断面は、外面側寸法<基板密着側寸法とする台形状とすることが好ましい。分岐回路12bを安定して形成できるからである。
(図2参照)
<Shape of first electrode>
The first electrode 12 formed on one surface (front surface) of the substrate 11 has a common circuit 12a and a comb-like branch circuit 12b vertically extending from the common circuit 12a.
The common circuit 12a has a first electrode connection terminal 12d for connection with an external power supply.
Although the shape of such a comb-teeth branch circuit 12b is not particularly defined, for example, the following may be mentioned.
The gap between the branch circuits 12b is preferably 2 to 10 mm or more.
If this gap is narrow, discharge is likely to occur between the branch circuits 12b.
The width of the branch circuit 12b is preferably 1 mm or more, usually 1 mm to 5 mm.
If this width is narrow, the amount of current cannot be secured, making it difficult to generate uniform plasma.
The length of the branch circuit 12b (leg length) is preferably 5 mm or more, usually 5 mm to 50 mm.
If this length is short, the efficiency of plasma generation will be poor.
The height h (thickness) of the branch circuit 12b is preferably 10 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm.
If this thickness is too small, the amount of current cannot be ensured, and the efficiency of plasma generation deteriorates.
The higher the height h of the branch circuit 12b, the longer the life of the electrode, which is preferable.
Although the number of branch circuits 12b is not particularly specified, it is usually preferable to set the number to 2 to 20 in relation to the external power supply device.
The cross section of the branch circuit 12b in the width direction preferably has a trapezoidal shape such that the dimension on the outer surface side<the dimension on the substrate contact side. This is because the branch circuit 12b can be stably formed.
(See Figure 2)

<第2電極の形状>
基板11の他方の面(裏面)には、第1電極12に対向するように第2電極13が形成されている。
第2電極13の形状は、第1電極12のように櫛歯状ではなく、ベタ状(平面状)に形成されており、外部電源装置と接続される第2電極接続端子13aを備えている。
<Shape of second electrode>
A second electrode 13 is formed on the other surface (rear surface) of the substrate 11 so as to face the first electrode 12 .
The shape of the second electrode 13 is not comb-shaped like the first electrode 12, but is solid (flat), and has a second electrode connection terminal 13a to be connected to an external power supply device. .

<第1電極と第2電極の位置関係>
第1電極12と第2電極13の位置関係は、図1(a)の平面視に示すように、第1電極12の分岐回路12bをカバーするように第2電極13が形成される。
すなわち、第2電極13の幅Yを第1電極12の幅Xよりも大きくしている。
ただし、図1(b)の(a)AA断面図(縦断面図)及び(b)BB断面図(縦断面図)に示すように、平面視において、第1電極12の共通回路12aの下端12cと第2電極13aの上端13bとの間にずれ距離Dが形成されるように設けられている。
そして、第2電極13は、その上端13bが、第1電極12の共通回路12aの下端12cに対向する位置から分岐回路12b方向側に移動した位置からベタ状に伸びて形成されている。
第2電極13は、第1電極12の共通回路12aに対向する部分から分岐回路12b方向に、ずれ距離Dを形成するように設けられている。
すなわち、第1電極12の共通回路12aに対向する裏面側には、第2電極13を設けない構成とし、プラズマ生成時における、共通回路12aからの放電を極力防止し、櫛歯状の分岐回路12bの部分とベタ状の第2電極13との間での放電によるプラズマ生成を促すようにした。
これにより、第1電極12の共通回路12a部分でのプラズマ生成を抑制させ、共通回路12aの電極の酸化を抑え、全体としてプラズマ電極の寿命を延ばすことができるのである。
ここで、ずれ距離Dの量としては、0を超え5mm以下、さらに2~3mmとすることが、プラズマ生成や電極寿命などのバランスを勘案すると好ましい。
このずれ距離Dを0mm以下(平面視において重なっている部分がある)に設定すると、共通回路12aにおいて優先的にプラズマが生成される。
このため、共通回路12aに大きな電流が流れ、長時間連続使用することにより、共通回路12aの銅箔などが酸化劣化して、電極寿命が短寿命化につながる。
一方、ずれ距離Dを5mmを超える場合は、分岐回路12bの長さが短くなり、プラズマ生成面積が減少するので好ましくない。
このように、共通回路12aに対向する裏面の第2電極13の形成にずれ距離Dを設定することによって、全体としての電極寿命を向上させることができる。
<Positional relationship between the first electrode and the second electrode>
As for the positional relationship between the first electrode 12 and the second electrode 13, the second electrode 13 is formed so as to cover the branch circuit 12b of the first electrode 12, as shown in the plan view of FIG. 1(a).
That is, the width Y of the second electrode 13 is made larger than the width X of the first electrode 12 .
However, as shown in (a) AA sectional view (longitudinal sectional view) and (b) BB sectional view (longitudinal sectional view) of FIG. 12c and the upper end 13b of the second electrode 13a are provided so that a displacement distance D is formed.
The second electrode 13 is formed so that the upper end 13b of the first electrode 12 extends solidly from a position facing the lower end 12c of the common circuit 12a toward the branch circuit 12b.
The second electrode 13 is provided so as to form a shift distance D from a portion of the first electrode 12 facing the common circuit 12a toward the branch circuit 12b.
That is, the second electrode 13 is not provided on the rear surface side of the first electrode 12 facing the common circuit 12a, and discharge from the common circuit 12a during plasma generation is prevented as much as possible, resulting in a comb-shaped branch circuit. Plasma generation by discharge between the portion 12b and the solid second electrode 13 is promoted.
As a result, the generation of plasma in the common circuit 12a portion of the first electrode 12 can be suppressed, the oxidation of the electrode of the common circuit 12a can be suppressed, and the life of the plasma electrode can be extended as a whole.
Here, the amount of the deviation distance D is more than 0 and 5 mm or less, preferably 2 to 3 mm, considering the balance between plasma generation and electrode life.
If the deviation distance D is set to 0 mm or less (there is an overlapping portion in plan view), plasma is preferentially generated in the common circuit 12a.
For this reason, a large current flows through the common circuit 12a, and the copper foil of the common circuit 12a is oxidized and deteriorated by continuous use for a long period of time, leading to a shortened life of the electrodes.
On the other hand, if the deviation distance D exceeds 5 mm, the length of the branch circuit 12b is shortened and the plasma generation area is reduced, which is not preferable.
In this way, by setting the shift distance D for the formation of the second electrode 13 on the back surface facing the common circuit 12a, it is possible to improve the life of the electrodes as a whole.

<材質>
第1電極、第2電極の材質は特に限定されず、所定の導電性を有する物質であれば使用可能である。
例えば、銅、アルミニウム、カーボン、銀、鉄、タングステン、モリブデン、マンガン、チタン、クロム、ジルコニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、あるいはこれらの合金が挙げられる。また、導電性高分子、カーボンナノチューブ等も用途により用いることができる。さらに、ITO、IZO等の透明電極も適用できる。
なお、電極の表面は、金などのフラッシュメッキがされていることが好ましい。
これにより、プラズマ生成時の電極の酸化劣化を防ぐことができる。
<Material>
Materials for the first electrode and the second electrode are not particularly limited, and any material having a predetermined conductivity can be used.
Examples include copper, aluminum, carbon, silver, iron, tungsten, molybdenum, manganese, titanium, chromium, zirconium, nickel, gold, silver, platinum, palladium, or alloys thereof. Conductive polymers, carbon nanotubes, and the like can also be used depending on the application. Furthermore, transparent electrodes such as ITO and IZO can also be applied.
The surface of the electrode is preferably flash-plated with gold or the like.
As a result, it is possible to prevent oxidation deterioration of the electrodes during plasma generation.

<表保護層、裏保護層の形成>
第1電極及び第2電極は、それぞれ誘電体からなる表保護層、裏保護層によって覆設されていることが望ましい。
この誘電体としては、セラミックスやガラス等の無機材料を例示することができる。
セラミックスとしては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、酸化珪素、ムライト、スピネル、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン-バリウム系酸化物、バリウム-チタン-亜鉛系酸化物などが挙げられる。
表保護層、裏保護層は、これらの誘電体の粉末をペースト状にして第2電極及び第1電極を形成した基板上にコーティングすることによって覆設することができ、第1電極や第2電極を保護することができる。
また、本実施形態のプラズマ生成用電極は、電極には後述するように高電圧を印加するため、上記、無機材料のみならず、エポキシ、アクリル、ポリアミン、アクリルシリコン、ウレタン、テフロン(登録商標)、ラッカークリアー等の有機系材料も10μm以上の膜厚が出来れば、表保護層や裏保護層として適用させることができる。
上記に説明したように、第1電極や第2電極を保護することにより、湿気のある雰囲気でもプラズマを生成させることができ、耐湿性や耐候性に優れたプラズマ生成用電極とすることができる。
なお、表保護層や裏保護層は、プラズマ生成の観点から、5~100μm程度の厚みとすることが好ましい。
それ以上の厚みとすることも可能であるが、印加電圧の上昇させる可能性もあり、トラッキングが発生しやすくなるので好ましくない。
また、保護層と併せて、第1電極や第2電極上に金などの貴金属をフラッシュめっきして、放電時の酸化による電極劣化を防止することもできる。
<Formation of Front Protective Layer and Back Protective Layer>
The first electrode and the second electrode are desirably covered with a front protective layer and a back protective layer, respectively, made of a dielectric.
Examples of the dielectric include inorganic materials such as ceramics and glass.
Ceramics include silica, alumina, zirconia, magnesia, silicon oxide, mullite, spinel, cordierite, aluminum nitride, silicon nitride, titanium-barium oxide, barium-titanium-zinc oxide.
The surface protective layer and the back protective layer can be provided by coating the substrate on which the second electrode and the first electrode are formed by making a paste of these dielectric powders. Electrodes can be protected.
In addition, since the plasma generation electrode of the present embodiment applies a high voltage to the electrode as described later, not only the above inorganic materials but also epoxy, acrylic, polyamine, acrylic silicon, urethane, and Teflon (registered trademark) can be used. Organic materials such as lacquer clear can also be applied as the surface protective layer and the back protective layer if a film thickness of 10 μm or more can be obtained.
As described above, by protecting the first electrode and the second electrode, it is possible to generate plasma even in a humid atmosphere, and it is possible to obtain an electrode for plasma generation with excellent moisture resistance and weather resistance. .
From the viewpoint of plasma generation, the front protective layer and back protective layer preferably have a thickness of about 5 to 100 μm.
Although it is possible to make the thickness larger than that, it is not preferable because the applied voltage may be increased and tracking may easily occur.
In addition to the protective layer, the first electrode and the second electrode may be flash-plated with a precious metal such as gold to prevent deterioration of the electrodes due to oxidation during discharge.

<実施形態2>
実施形態2のプラズマ生成用電極は、基板11に貫通孔15を有している点で異なるが、その他の部分は実施形態1と同様である。
すなわち、実施形態2のプラズマ生成用電極10は、第1電極12において、分岐回路12bと分岐回路12bとの間に、基板11の表裏を貫通するように、貫通孔15が形成されてることを特徴とする。
これにより、この貫通孔15の周囲にプラズマが生成され、プラズマ生成面積を増やすことができる。
すなわち、プラズマ化した気体を、基板の貫通孔15を通過させて、被処理物に向かって空気などの気体を吹き付けることにより、被処理物を活性化することができる。
例えば、電極の貫通孔15を通過したプラズマ気体を処理対象物に照射することにより、処理対象物を活性化することができる。
処理対象物としては、例えばエアコンのフィンなどが挙げられる。
<Embodiment 2>
The plasma generation electrode of the second embodiment is different in that the substrate 11 has a through hole 15, but other parts are the same as those of the first embodiment.
That is, in the plasma generation electrode 10 of Embodiment 2, the through hole 15 is formed between the branch circuits 12b in the first electrode 12 so as to penetrate the front and back of the substrate 11. Characterized by
Thereby, plasma is generated around the through hole 15, and the plasma generation area can be increased.
That is, the object to be processed can be activated by passing the plasmatized gas through the through holes 15 of the substrate and blowing gas such as air toward the object to be processed.
For example, the object to be processed can be activated by irradiating the object to be processed with the plasma gas that has passed through the through holes 15 of the electrode.
Examples of the object to be treated include fins of an air conditioner.

貫通孔15の配設形態としては、図3に示すように分岐電極12bと分岐電極12bとの間の基板11のベース(分岐電極12bが形成されていないエリア)上に形成してもよいし、分岐電極12b上に形成してもよい。
処理対象物の仕様に合わせて適宜決定される。
貫通孔15の大きさとしては、特に規定するものではないが、直径1~5mmのものが気体の通過性から好ましい。
The through holes 15 may be arranged on the base of the substrate 11 (the area where the branch electrodes 12b are not formed) between the branch electrodes 12b as shown in FIG. , may be formed on the branch electrode 12b.
It is appropriately determined according to the specifications of the object to be processed.
Although the size of the through hole 15 is not particularly specified, a diameter of 1 to 5 mm is preferable from the viewpoint of gas permeability.

<プラズマ生成用の電源ユニット>
本発明のプラズマ生成用電極10は、図4に示すように電源ユニットに接続して用いられる。
プラズマ生成用電極10への印加電圧は、基板11の絶縁性を確保するため、200V~2.0kV程度の範囲とすることが好ましい。
印加電圧が200V未満では電極表面においてプラズマの生成が困難な場合があり、一方、2.0kVを超えると基板や保護層の絶縁破壊が生じやすくなるので好ましくない。
<Power supply unit for plasma generation>
The plasma generating electrode 10 of the present invention is used by being connected to a power supply unit as shown in FIG.
The voltage applied to the plasma generation electrode 10 is preferably in the range of about 200 V to 2.0 kV in order to ensure the insulating properties of the substrate 11 .
If the applied voltage is less than 200 V, it may be difficult to generate plasma on the electrode surface.

<第1電極、第2電極の製造方法>
次に、実施形態のプラズマ電極の製造方法について説明する。
<エッチング方法>
基板上に、第1電極、第2電極を形成する方法としては、種々の方法によって実施することができるが、例えば、基板上に積層された金属箔(銅箔など)をエッチングすることによって回路を形成することができる。
<Method for producing first electrode and second electrode>
Next, a method for manufacturing the plasma electrode of the embodiment will be described.
<Etching method>
Various methods can be used to form the first electrode and the second electrode on the substrate. can be formed.

<塗工(印刷)方法>
また、基板上にペーストを塗工(印刷)することで回路を形成することもできる。
この場合の塗工方法としては、スクリーン印刷、カレンダーロール印刷、ディップ法、蒸着、物理的気相成長法など、任意の塗工方法を利用可能である。
電極を塗工法によって形成する場合には、前記した各種金属あるいは合金の粉末を、有機バインダーおよび溶剤(テルピネオール等)と混合して導体ペーストを作製し、次いでこの導体ペーストを基板上に塗工して乾燥する。
<Coating (printing) method>
A circuit can also be formed by applying (printing) a paste onto a substrate.
As the coating method in this case, any coating method such as screen printing, calendar roll printing, dip method, vapor deposition, and physical vapor deposition method can be used.
When electrodes are formed by a coating method, powders of the various metals or alloys described above are mixed with an organic binder and a solvent (terpineol, etc.) to prepare a conductive paste, which is then coated on a substrate. dry.

<プラズマ処理の対象>
本発明のプラズマ生成用電極を用いたプラズマ処理の被処理物(処理対象)としては、プラズマ処理可能なものであれば特に限定されないが、例えば以下のようなものが挙げられる。
(i)処理プロセス
被処理物の表面改質(親水処理:被処理物に接着剤や塗料を塗布する前に被処理物表面を親水処理し、濡れ性を向上させ、着色剤や塗料の接着性、付着性を高める)、滅菌または殺菌処理、有機物除去/有機物分解処理、気体の改質処理、有害気体成分の浄化処理など、である。
(ii)処理対象物品
樹脂製品(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、テトラフルオロエチレンなど)、セラミックス、金属、ガラス、半導体ウエハー、液晶ガラス基板など
医療用器具や医療材料(ブリスターパック、ブリスターパック用シート、シリンジ、シリンジ用ガスケット、バイアル用ゴム栓、注射針、ガーゼ、不織布など)、
食料品用包装シート、エアコンのフィルターなど、である。
<Target of plasma treatment>
The object to be treated (target) for plasma treatment using the plasma generating electrode of the present invention is not particularly limited as long as it can be plasma treated, and examples thereof include the following.
(i) Treatment process Surface modification of the object to be treated (hydrophilic treatment: Hydrophilic treatment of the surface of the object to be treated before applying adhesive or paint to the object to improve wettability, adhesion of coloring agent or paint sterilization or sterilization treatment, organic matter removal/organic matter decomposition treatment, gas modification treatment, purification treatment of harmful gas components, and the like.
(ii) Items to be processed Resin products (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyimide, tetrafluoroethylene, etc.), ceramics, metals, glass, semiconductor wafers, liquid crystal glass substrates, etc. Medical instruments and medical materials (blister packs, sheets for blister packs , syringes, gaskets for syringes, rubber stoppers for vials, injection needles, gauze, non-woven fabric, etc.),
Food packaging sheets, air conditioner filters, etc.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について述べる。
<実施例1>
図1を用いて、本発明の実施例1に係るプラズマ生成用電極を説明する。
(a)はプラズマ生成用電極の平面視であり、(b)は図1のAA断面図であり、(c)は図1のBB断面図である。
実施例1のプラズマ生成用電極10において、基板11は0.5mm厚の矩形状ガラスエポキシ樹脂を用いた。
第1電極及び第2電極を形成する銅箔の厚さは0.2mmのものを用いた。
基板11の表面上に第1電極12の櫛歯状の分岐回路12bとして3本をエッチング方法で形成した。
また、基板11の裏面上にベタ状の第2電極13を形成した。
さらに、基板の表裏全体をガラスの保護層14で覆設した(図2参照)。
なお、第2電極13は、平面視において、第1電極12の共通回路12aに対向する部分には形成されていない。
櫛歯の伸長方向(櫛歯の先端方向)に、ずれ距離D(+0.5mm、平面視で隙間ありの場合を+と表記した)を設けている。
実施例1のプラズマ生成用電極のその他の仕様は以下のとおりである。
(図1で示す方向で)
基板のサイズ:縦14mm×横25mm
分岐回路の足の長さ:15mm
分岐回路の幅:1.25mm
分岐回路どうしの間隔:2mm
第1電極の幅X:8mm
第2電極の幅Y:12mm
プラズマ生成用電極の評価方法としては、第1電極12の分岐回路として形成した銅箔が酸化してプラズマ生成が困難になるまでの時間を測定した。
実施例1のプラズマ生成用電極は、連続24時間運転を行った結果、18カ月以上使用できた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Example 1>
EXAMPLE 1 A plasma generation electrode according to Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
(a) is a plan view of the plasma generating electrode, (b) is a cross-sectional view along AA in FIG. 1, and (c) is a cross-sectional view along BB in FIG.
In the plasma generating electrode 10 of Example 1, the substrate 11 is made of rectangular glass epoxy resin with a thickness of 0.5 mm.
A copper foil having a thickness of 0.2 mm was used for forming the first electrode and the second electrode.
On the surface of the substrate 11, three comb-teeth branch circuits 12b of the first electrode 12 were formed by an etching method.
Further, a solid second electrode 13 was formed on the back surface of the substrate 11 .
Furthermore, the entire front and back surfaces of the substrate were covered with a protective layer 14 of glass (see FIG. 2).
In addition, the second electrode 13 is not formed in a portion of the first electrode 12 facing the common circuit 12a in plan view.
A shift distance D (+0.5 mm, + is indicated when there is a gap in a plan view) is provided in the extension direction of the comb teeth (the tip direction of the comb teeth).
Other specifications of the plasma generation electrode of Example 1 are as follows.
(in the direction shown in Figure 1)
Board size: 14mm long x 25mm wide
Branch circuit leg length: 15mm
Branch circuit width: 1.25 mm
Spacing between branch circuits: 2mm
Width X of the first electrode: 8 mm
Width Y of second electrode: 12 mm
As an evaluation method of the plasma generation electrode, the time until the copper foil formed as the branch circuit of the first electrode 12 was oxidized and plasma generation became difficult was measured.
The plasma generating electrode of Example 1 could be used for 18 months or more as a result of continuous 24-hour operation.

<実施例2>
ずれ距離Dを+2mmとした以外は、実施例1と同様にして電極を形成した。
実施例2のプラズマ生成用電極は、連続24時間運転を行った結果、18カ月以上使用できた。
<Example 2>
An electrode was formed in the same manner as in Example 1, except that the displacement distance D was +2 mm.
The plasma generating electrode of Example 2 could be used for 18 months or more as a result of continuous 24-hour operation.

<実施例3>
ずれ距離Dを+5mmとした以外は、実施例1と同様にして電極を形成した。
実施例3のプラズマ生成用電極は、連続24時間運転を行った結果、18カ月以上使用できた。
<Example 3>
An electrode was formed in the same manner as in Example 1, except that the displacement distance D was +5 mm.
The plasma generating electrode of Example 3 could be used for 18 months or more as a result of continuous 24-hour operation.

<比較例1>
ずれ距離Dを0mmとした以外は、実施例1と同様にして電極を形成した。
比較例1のプラズマ生成用電極は、連続24時間運転を行った結果、6カ月間使用できた。
<Comparative Example 1>
An electrode was formed in the same manner as in Example 1, except that the displacement distance D was set to 0 mm.
The plasma generating electrode of Comparative Example 1 could be used for 6 months as a result of continuous 24-hour operation.

<比較例2>
ずれ距離Dを-5mm(平面視で、第2電極の上端13bが共通回路12aに5mm重なって形成されている場合)とした以外は、実施例1と同様にして電極を形成した。
比較例2のプラズマ生成用電極は、連続24時間運転を行った結果、3カ月間使用できた。
<Comparative Example 2>
An electrode was formed in the same manner as in Example 1, except that the displacement distance D was -5 mm (when the upper end 13b of the second electrode overlaps the common circuit 12a by 5 mm in plan view).
The plasma generating electrode of Comparative Example 2 could be used for 3 months as a result of continuous 24-hour operation.

本発明のプラズマ生成用電極は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、テトラフルオロエチレンなどの樹脂製品、セラミックス、金属、ガラス、半導体ウエハー、液晶ガラス基板などの活性化処理、医療用器具や医療材料など殺菌用途、食料品用包装シート、エアコンのフィルターなどの殺菌処理などに用いることができる。 The plasma-generating electrode of the present invention can be used for activation treatment of resin products such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyimide, tetrafluoroethylene, ceramics, metals, glass, semiconductor wafers, liquid crystal glass substrates, etc., medical instruments and medical materials, etc. It can be used for sterilization, packaging sheets for foodstuffs, sterilization of air conditioner filters, and the like.

10 プラズマ生成用電極
11 基板
12 第1電極
12a 共通回路
12b 分岐回路
12c 共通回路の下端
12d 第1電極接続端子
13 第2電極
13a 第2電極接続端子
13b 第2電極の上端
14 保護層
15 貫通孔
D ずれ距離
10 plasma generation electrode 11 substrate 12 first electrode 12a common circuit 12b branch circuit 12c lower end 12d of common circuit first electrode connection terminal 13 second electrode 13a second electrode connection terminal 13b second electrode upper end 14 protective layer 15 through hole D deviation distance

Claims (1)

プラズマを生成させるための電極であって、
絶縁性を有する基板と、
前記基板の一方の面に設けられた第1電極と、
前記基板の他方の面に第1電極に対向するように設けられた第2電極と、を備え、
前記第1電極は、
共通回路及び該共通回路から垂直方向に垂下した分岐回路とを有し、
前記第2電極は、その上端が、
前記第1電極の共通回路の下端に対向する位置から分岐回路方向側に移動した位置からベタ状に形成されるとともに、
縦断面図において、
前記第1電極の共通回路の下端と第2電極の上端との間にずれ距離Dが形成されており、
前記第1電極において、分岐回路と分岐回路との間に、
前記基板の表裏を貫通するように貫通孔が形成されてることを特徴とするプラズマ生成用電極。
An electrode for generating a plasma,
a substrate having insulating properties;
a first electrode provided on one surface of the substrate;
a second electrode provided on the other surface of the substrate so as to face the first electrode;
The first electrode is
having a common circuit and branch circuits depending vertically from the common circuit;
The upper end of the second electrode is
The first electrode is solidly formed from a position moved toward the branch circuit direction from a position facing the lower end of the common circuit,
In longitudinal section,
A shift distance D is formed between the lower end of the common circuit of the first electrode and the upper end of the second electrode,
In the first electrode, between the branch circuits,
A plasma generating electrode , wherein a through hole is formed so as to penetrate the front and back of the substrate .
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