KR101230114B1 - Apparatus of atmospheric plasma having plural electrode - Google Patents

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Abstract

복수개의 전극의 양측과 상기 전극 사이에 가스를 공급할 수 있는 다수의 가스공급부를 배치함으로써, 여러 종류의 가스를 동시에 처리할 수 있는 복수개의 전극을 가진 상압 플라즈마 장치를 제시한다. 그 장치는 평행하게 위치하는 복수개의 전극의 양 끝에 있는 전극의 측면의 몸체에 위치하고 전극의 하부에 가스를 공급하는 측면 가스공급부와, 몸체와 전극 및 전극과 전극 사이에 설치되며 일직선상에 위치하는 차폐판과, 복수개의 전극 사이에 위치하고 차폐판을 관통하여 전극의 하부에 가스를 공급하는 상부 가스공급부와, 전극의 하부에 공간을 두고 배치되며 접지를 위한 접지판 및 복수개의 전극에 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.By arranging a plurality of gas supply parts capable of supplying gas between both sides of the plurality of electrodes and the electrodes, an atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes capable of simultaneously processing various types of gases is provided. The device is located in the body of the side of the electrode at both ends of the plurality of electrodes located in parallel and the side gas supply for supplying gas to the bottom of the electrode, the body and the electrode and between the electrode and the electrode is located in a straight line An upper gas supply unit disposed between the shielding plate, the plurality of electrodes and supplying gas to the lower portion of the electrode through the shielding plate, and having a space in the lower portion of the electrode and supplying power to the grounding plate for grounding and the plurality of electrodes It includes a power supply unit.

Description

복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치{Apparatus of atmospheric plasma having plural electrode}Atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes {Apparatus of atmospheric plasma having plural electrode}

본 발명은 상압 플라즈마 장치에 관한 것으로, 특히 복수개의 전극을 구비하여 보다 넓은 면적의 플라즈마를 발생할 수 있는 상압 플라즈마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an atmospheric pressure plasma apparatus, and more particularly to an atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes to generate a plasma of a larger area.

기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면, 이온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다. 이를 물질의 세 가지 형태인 고체, 액체, 기체와 더불어 '제4의 물질상태'로 불리며, 이러한 상태의 물질을 플라즈마(plasma)라고 한다. 현대 산업에서 플라즈마는 고기능, 고강도, 고가공성을 요구하는 물질, 각종 소재의 표면처리, 이온주입, 유기-무기막 증착 및 제거, 세정작업, 독성물질의 제거, 살균 등과 같이 첨단재료에서부터 전자 및 환경산업 등에 이르기까지 다양한 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다. When the temperature of a gaseous substance is continuously heated to raise its temperature, an aggregate of particles composed of an ion nucleus and free electrons is formed. This is called the 'fourth state of matter', along with three forms of matter, solid, liquid, and gas, and this state of matter is called plasma. In the modern industry, plasma is used in high-tech materials such as materials requiring high performance, high strength, high processability, surface treatment of various materials, ion implantation, organic-inorganic film deposition and removal, cleaning, removal of toxic substances, and sterilization. It is used for various purposes in various fields such as industries.

플라즈마 발생장치로는 진공 플라즈마 발생장치와 상압 플라즈마 발생장치가 있으며, 진공 플라즈마 발생장치는 진공상태를 만들기 위한 장비 및 장소의 제약이 있어 근래에는 상압 플라즈마 발생장치를 사용하고 있다. 종래의 상압 플라즈마 발생장치는 서로 일정간격 이격된 상태로 마주보는 한 쌍의 애노드와 캐소드 및 전력공급부를 포함하여 구성함이 일반적이다. 이에 따라, 플라즈마 처리 공정을 진행할 피처리물을 애노드와 캐소드 사이에 이송시키면서 애노드와 캐소드에 고압의 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 한편, 상기 플라즈마를 발생시키기 위하여 복수개의 오리피스(orifice) 등을 통하여 가스를 공급한다.The plasma generating apparatus includes a vacuum plasma generating apparatus and an atmospheric pressure plasma generating apparatus, and the vacuum plasma generating apparatus uses an atmospheric pressure plasma generating apparatus in recent years because of limitations in equipment and places for making a vacuum state. Conventional atmospheric pressure plasma generators generally comprise a pair of anodes and cathodes and power supplies facing each other at a predetermined interval from each other. Accordingly, the plasma can be generated by supplying a high voltage power to the anode and the cathode while transferring the workpiece to be subjected to the plasma treatment process between the anode and the cathode. Meanwhile, gas is supplied through a plurality of orifices or the like to generate the plasma.

그런데, 종래의 상압 플라즈마 장치는 상기 복수개의 오리피스를 통하여 공급되는 가스가 적어도 2개 이상의 복수개의 전극을 가진 경우에는 충분하게 혼합되지 못하여 압력분포가 균일하지 않다. 이에 따라 복수개의 전극을 따라서 가스의 압력이 균일하지 않아서 플라즈마가 안정적으로 발생되지 않는다. 또한, 종래의 장치는 여러 종류의 가스를 동시에 흘려보낼 수 없기 때문에, 다양한 종류의 가스를 동시에 처리할 수 없다는 문제점이 있다. However, in the conventional atmospheric pressure plasma apparatus, when the gas supplied through the plurality of orifices has at least two or more electrodes, the pressure distribution is not uniform. Accordingly, the pressure of the gas is not uniform along the plurality of electrodes, so that plasma is not stably generated. In addition, the conventional apparatus has a problem that it is not possible to simultaneously process various kinds of gases, because it is not possible to flow several kinds of gases at the same time.

본 발명이 해결하려는 과제는 적어도 2개 이상의 복수개의 전극을 따라서 가스의 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시키고, 여러 종류의 가스를 동시에 처리할 수 있는 복수개의 전극을 가진 상압 플라즈마 장치를 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes that can generate a stable plasma by uniformizing the pressure of the gas along at least two or more of the plurality of electrodes, and can process several kinds of gases simultaneously. There is.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복수개의 전극을 가진 상압 플라즈마 장치는 평행하게 위치하는 복수개의 전극과, 상기 복수개의 전극의 양 끝에 있는 전극의 측면의 몸체에 위치하고 상기 전극의 하부에 가스를 공급하는 측면 가스공급부를 포함한다. 또한, 상기 몸체와 전극 및 상기 전극과 전극 사이에 설치되며, 일직선상에 위치하는 차폐판과, 상기 복수개의 전극 사이에 위치하고 상기 차폐판을 관통하여 상기 전극의 하부에 가스를 공급하는 상부 가스공급부를 포함한다. 상기 전극의 하부에 공간을 두고 배치되며, 접지를 위한 접지판 및 상기 복수개의 전극에 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.The atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes of the present invention for solving the above problems is located in the body of the side of the electrode and the plurality of electrodes which are located in parallel, and both ends of the plurality of electrodes to supply gas to the lower portion of the electrode It includes a side gas supply. In addition, the body and the electrode and the upper plate is provided between the electrode and the electrode, and a straight line, the upper gas supply disposed between the plurality of electrodes and penetrating the shielding plate to supply gas to the lower portion of the electrode Contains wealth. A space is disposed below the electrode and includes a ground plate for grounding and a power supply unit for supplying power to the plurality of electrodes.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 측면 가스공급부는 상기 몸체의 외부로 노출되어 상기 가스가 유입되는 복수개의 측면 가스유입구와, 상기 몸체 내에 형성되며, 상기 측면 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 가스가 충전되는 측면 버퍼 및 상기 측면 버퍼의 하부에 형성되며, 상기 전극을 향하여 상기 가스를 배출하는 측면 오리피스를 포함할 수 있다. In the apparatus of the present invention, the side gas supply part is exposed to the outside of the body and a plurality of side gas inlet through which the gas is introduced, and formed in the body, the gas introduced through the side gas inlet is filled It is formed on the side buffer and the lower portion of the side buffer, and may include a side orifice for discharging the gas toward the electrode.

이때, 상기 측면 오리피스는 상기 몸체에 형성된 보조 접지극과 상기 전극에 피복된 유전체층 사이의 공간을 통하여 상기 가스를 흐르도록 할 수 있으며, 상기 보조 접지극의 끝부분은 라운딩(rounding)되며, 상기 전극의 중심과 상기 전극과 가장 근접한 부분의 상기 보조 접지극의 접선은 직각을 이룰 수 있다. At this time, the side orifice may allow the gas to flow through a space between the auxiliary ground electrode formed in the body and the dielectric layer coated on the electrode, the end of the auxiliary ground electrode is rounded, the center of the electrode And a tangent of the auxiliary ground electrode of the portion closest to the electrode may be perpendicular to each other.

본 발명의 장치에서, 상기 차폐판과 상기 전극이 마주하는 부분은 상부 방향으로 곡률을 이루면서 꺾인 것이 바람직하며, 상기 차폐판과 상기 전극이 마주하는 부분의 공간은 밀봉제를 이용하는 밀봉될 수 있다.In the device of the present invention, the portion where the shield plate and the electrode face each other is preferably bent while forming a curvature in an upward direction, and the space between the portion where the shield plate and the electrode face each other may be sealed using a sealant.

본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 상부 가스공급부는 가스가 충전되는 상부 버퍼와, 상기 상부 버퍼의 가스를 상기 전극의 하부로 보내기 위한 상부 유로 및 상기 상부 유로를 거치는 상기 가스를 분기시키는 분기 오리피스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 분기 오리피스와 상기 차폐판이 만나는 지점에서의 상기 상부 유로와 상기 분기 오리피스 사이에는 확장된 공간이 부여될 수 있다. In the preferred apparatus of the present invention, the upper gas supply part includes an upper buffer filled with gas, an upper flow path for sending gas of the upper buffer to the lower part of the electrode, and a branch orifice for branching the gas passing through the upper flow path. It may include. In this case, an extended space may be provided between the upper flow path and the branch orifice at the point where the branch orifice and the shield plate meet.

본 발명에 있어서, 상기 전극에 피복된 유전체층 사이의 최소 폭(L)과 상기 전극의 반경(R)의 비율은 0.3~0.5인 것이 바람직하며, 상기 몸체의 윗면, 상기 차폐판 상면 및 상기 차폐판에 상부에 위치하는 전극은 밀봉제에 의해 피복될 수 있다.In the present invention, the ratio of the minimum width (L) between the dielectric layer coated on the electrode and the radius (R) of the electrode is preferably 0.3 to 0.5, the upper surface of the body, the upper surface of the shielding plate and the shielding plate The electrode located at the top may be coated with a sealant.

복수개의 전극의 양측과 상기 전극 사이에 가스를 공급할 수 있는 다수의 가스공급부를 배치함으로써, 여러 종류의 가스를 동시에 처리할 수 있는 복수개의 전극을 가진 상압 플라즈마 장치를 제공할 수 있다. 또한 상부 가스공급부에서 가스를 배출하는 분기 오리피스와 전극의 중심이 직각을 이루도록 함으로써, 가스의 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다.By arranging a plurality of gas supply parts capable of supplying gas between both sides of the plurality of electrodes and the electrodes, an atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes capable of simultaneously processing various kinds of gases can be provided. Further, by making the center of the branch orifice and the electrode which discharge the gas from the upper gas supply portion at right angles, it is possible to generate a stable plasma by making the pressure of the gas uniform.

도 1a는 본 발명의 제1 상압 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 도 1a의 측면 가스공급부와 상부 가스공급부를 1B-1B선을 따라 절단하여 바라본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 상압 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1A is a view schematically showing a first atmospheric pressure plasma apparatus of the present invention.
FIG. 1B is a cross-sectional view of the side gas supply part and the upper gas supply part of FIG. 1A taken along line 1B-1B.
2 is a view schematically showing a second atmospheric pressure plasma apparatus of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들은 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 실시예는 복수개의 전극의 양측과 상기 전극 사이에 가스를 공급할 수 있는 다수의 가스공급부를 배치함으로써, 적어도 2개 이상의 복수개의 전극을 따라서 가스의 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시키고 여러 종류의 가스를 동시에 처리할 수 있는 복수개의 전극을 가진 상압 플라즈마 장치를 제시한다. 이때, 상압이란 대기압 또는 대기압 부근의 압력 상태를 말하고, 상기 가스는 반응가스와 캐리어(carrier) 가스를 통칭하는 것이다. 이를 위해, 먼저 복수개의 전극과 다수의 가스공급부를 구비하는 상압 플라즈마 장치를 살펴보고, 이어서 가스를 공급하는 방식을 중심으로 본 발명의 장치를 상세하게 설명할 것이다. According to an embodiment of the present invention, by arranging a plurality of gas supply parts capable of supplying gas between both sides of the plurality of electrodes and the electrodes, a uniform plasma pressure is generated along at least two or more electrodes to generate a stable plasma. An atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes capable of simultaneously processing various kinds of gases is provided. In this case, the atmospheric pressure refers to an atmospheric pressure or a pressure state near the atmospheric pressure, and the gas collectively refers to a reaction gas and a carrier gas. To this end, first, an atmospheric pressure plasma apparatus including a plurality of electrodes and a plurality of gas supply units will be described, and then the apparatus of the present invention will be described in detail with reference to a method of supplying a gas.

도 1a는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 제1 상압 플라즈마 장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1b는 도 1a의 측면 가스공급부(110)와 상부 가스공급부(120)를 1B-1B선을 따라 절단하여 바라본 단면도이다. 1A is a diagram schematically illustrating a first atmospheric pressure plasma apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view of the side gas supply unit 110 and the upper gas supply unit 120 of FIG. 1A taken along line 1B-1B.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 제1 상압 플라즈마 장치(100)는 평행하게 위치하는 한 쌍의 전극(130)의 양측에서 가스를 공급하는 측면 가스공급부(110), 전극(130) 사이에서 가스를 공급하는 상부 가스공급부(120), 접지를 위한 접지판(150) 및 전원을 공급하는 전원부(160)를 포함하여 이루어진다. 전원부(160)는 통상적으로 RF(Radio Frequency) 전원이 전원선(162)에 의해 전극(130)에 인가되며, 전원(160)으로부터의 RF 전원을 전극(130)에 매칭(matching)시키기 위한 매칭 박스(matching box; 161)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 1A and 1B, the first atmospheric pressure plasma apparatus 100 includes a gas between the side gas supply unit 110 and the electrode 130 that supplies gas from both sides of a pair of electrodes 130 arranged in parallel. It comprises an upper gas supply unit 120 for supplying a ground plate 150 for grounding and a power supply unit 160 for supplying power. The power supply unit 160 is typically supplied with RF (Radio Frequency) power to the electrode 130 by the power line 162, the matching for matching the RF power from the power supply 160 to the electrode 130 Preferably, the box further includes a matching box 161.

본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 전원부(160)의 주파수는 400khz ~ 60MHz 사이에 존재하는 고주파 전압을 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 사용되는 가스는 불활성가스가 50% 이상이며, 상기 불활성가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 네온 또는 이들의 혼합가스일 수 있다. 본 발명의 장치(100)는 외부로부터 주요 부분의 손상이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 커버(104)에 의해 보호된다.In the preferred apparatus of the present invention, the frequency of the power supply unit 160 generally uses a high frequency voltage present between 400khz and 60MHz. In addition, the gas used is an inert gas of 50% or more, the inert gas may be nitrogen, argon, helium, neon or a mixture thereof. The device 100 of the present invention is protected by a cover 104 to prevent damage to the main part from the outside.

측면 가스공급부(110)는 보조 접지극(103)이 형성된 몸체(102)의 외부에 노출되어 가스가 유입되는 복수개의 측면 가스유입구(111)와, 몸체(102) 내에 형성되어 측면 가스유입구(111)를 통하여 유입된 가스가 충전되는 측면 버퍼(112)를 포함한다. 또한 측면 버퍼(112)의 하부에는 보조 접지극(103)과 유전체층(131) 사이의 공간을 통하여 가스를 흐르게 하는 복수개의 측면 오리피스(113)가 형성되어 있다. 다시 말해, 직육면체 형태의 측면 버퍼(112)의 윗부분은 복수개의 측면 가스유입구(111), 아래 부분의 측면에는 전극(130)을 향하는 복수개의 측면 오리피스(113)가 설치된다. 물론, 측면 오리피스(113)는 몸체(102)를 가공하여 형성되는 것은 자명한 것이다. 이때, 복수개의 측면 가스유입구(111)와 측면 오리피스(113)는 일정한 간격을 이루면서 배치된다. 측면 가스유입구(111)와 측면 오리피스(113)의 개수는 본 발명의 장치의 형태 및 크기에 따라 달리 정할 수 있다.The side gas supply unit 110 is exposed to the outside of the body 102 in which the auxiliary ground electrode 103 is formed, and a plurality of side gas inlets 111 into which gas is introduced, and is formed in the body 102 and thus the side gas inlets 111. It includes a side buffer 112 is filled with the gas introduced through. In addition, a plurality of side orifices 113 are formed below the side buffer 112 to allow gas to flow through the space between the auxiliary ground electrode 103 and the dielectric layer 131. In other words, the upper portion of the rectangular side buffer 112 is provided with a plurality of side gas inlets 111 and a plurality of side orifices 113 facing the electrode 130 at the side of the lower portion. Of course, the side orifice 113 is obvious to be formed by processing the body 102. At this time, the plurality of side gas inlets 111 and the side orifices 113 are disposed at regular intervals. The number of side gas inlets 111 and side orifices 113 may be determined differently according to the shape and size of the apparatus of the present invention.

한편, 몸체(102)와 전극(130), 전극(130)과 전극(130)의 사이에는 차폐판(140)이 설치된다. 차폐판(140)을 중심으로 플라즈마가 형성되는 영역을 하부, 플라즈마가 형성되지 않는 영역을 상부라고 하면, 가스가 제1 장치(100)의 상부로 누출되는 것을 방지하기 위함이다. 차폐판(140)과 전극(130)이 마주하는 부분은 상부 방향으로 구부려져서 상기 마주하는 부분에서 전하가 밀집되는 현상을 방지한다. 만일, 차폐판(140)의 끝부분은 곡률을 이루며 위로 꺾여 있지 않고 차폐판(140)과 일직선을 이루면, 그 끝부분에 전하가 집중되어 불필요한 방전을 야기할 수 있다. Meanwhile, a shielding plate 140 is installed between the body 102 and the electrode 130, and between the electrode 130 and the electrode 130. When the area where the plasma is formed around the shield plate 140 is referred to as the lower portion and the area where the plasma is not formed as the upper portion, the gas is prevented from leaking to the upper portion of the first device 100. The portion where the shielding plate 140 and the electrode 130 face each other is bent upward to prevent the charge from being concentrated at the portion facing each other. If the end portion of the shield plate 140 forms a curvature and is not bent upward, but forms a straight line with the shield plate 140, charges may be concentrated at the end portion, causing unnecessary discharge.

차폐판(140)과 전극(130) 사이의 공간은 테프론, 혐기성 접착제와 같은 밀봉제(sealant; 141)를 이용하여 밀봉하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 차폐판(140)과 밀봉제(141)를 이용하여 하부의 가스가 누출되는 것을 막음으로써, 전극(130)에서 원하지 않는 플라즈마가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 적용되는 밀봉제(141)는 전극(130)에 의해 손상이 일어나지 않고 가스의 누출을 막을 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하며, 특히 경화되는 혐기성 접착제가 바람직하다. 나아가, 몸체(102)의 노출된 윗면, 차폐판(140)의 윗면 및 차폐판(140)에 의해 노출된 전극(130)은 앞에서 설명한 테프론, 혐기성 접착제와 같은 밀봉제에 의해 보호층(105)을 형성하여 원하지 않는 플라즈마가 발생하는 것을 근본적으로 차단할 수 있다. The space between the shield plate 140 and the electrode 130 is preferably sealed using a sealant 141 such as Teflon and anaerobic adhesive. As such, by preventing the lower gas from leaking out using the shielding plate 140 and the sealing agent 141, it is possible to prevent unwanted plasma from occurring in the electrode 130. The sealant 141 applied to the embodiment of the present invention can be any one that can prevent the leakage of gas without damaging the electrode 130, and particularly preferably an anaerobic adhesive that is cured. Furthermore, the exposed top surface of the body 102, the top surface of the shielding plate 140, and the electrode 130 exposed by the shielding plate 140 may be protected by a sealant such as Teflon and anaerobic adhesive. Can be formed to essentially block unwanted plasma from occurring.

측면 가스공급부(110)의 측면 오리피스(113)를 거친 가스는 차폐판(140), 보조 접지극(103) 및 유전체층(131)으로 이루어진 공간을 통하여 배출된다. 유전체층(131)의 재료는 석영, 유리, 실리카, 알루미나, 기타 세라믹 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 배출된 가스는 전극(130)의 하부에서 플라즈마 상태가 되어 피처리물에 플라즈마 처리를 하게 된다. 이때, 보조 접지극(103)의 끝부분은 라운딩(rounding)된 상태이며, 전극(130)의 중심과 가장 근접한 부분의 보조 접지극(103)의 접선은 서로 직각을 이루는 것이 바람직하다. 이때, 차폐판(140)은, 가스가 배출되는 공간을 형성하는 중요한 기능을 하므로, 보조 접지극(103)과 동일한 간격을 이루면서 서로 일직선상에 놓인다. The gas passing through the side orifice 113 of the side gas supply unit 110 is discharged through a space formed of the shield plate 140, the auxiliary ground electrode 103, and the dielectric layer 131. The material of the dielectric layer 131 is preferably at least one selected from quartz, glass, silica, alumina, and other ceramics. The discharged gas becomes a plasma state under the electrode 130 to perform a plasma treatment on the workpiece. At this time, the end of the auxiliary ground electrode 103 is in a rounded state (rounding), it is preferable that the tangent of the auxiliary ground electrode 103 of the portion closest to the center of the electrode 130 is perpendicular to each other. At this time, since the shield plate 140 plays an important function of forming a space in which gas is discharged, the shielding plate 140 is placed in a line with each other at the same interval as the auxiliary ground electrode 103.

상부 가스공급부(120)는 전극(130) 사이에 배치되며, 각각의 전극(130)에 대하여 대칭된 구조이다. 상부 가스공급부(120)는 상부 가스유입구(121)를 통하여 유입되는 가스가 충전되는 상부 버퍼(122)와, 상부 버퍼(122)에 저장된 가스를 플라즈마 영역으로 보내기 위한 복수개의 상부 유로(123) 및 상부 유로(123)를 거치는 가스를 분기시키는 분기 오리피스(124)를 포함하여 구성된다. 복수개의 상부 유로(123)는 일정한 간격으로 배치된 관들이며, 전극(130)의 크기나 형태에 따라 그 길이와 개수를 정할 수 있다. 이때, 상부 유로(123)와 분기 오리피스(124) 사이에는 원활한 가스의 유동을 위하여 확장된 공간(a)을 둘 수 있다.The upper gas supply unit 120 is disposed between the electrodes 130 and has a symmetrical structure with respect to each electrode 130. The upper gas supply unit 120 includes an upper buffer 122 filled with the gas flowing through the upper gas inlet 121, a plurality of upper flow paths 123 for sending the gas stored in the upper buffer 122 to the plasma region; It includes a branch orifice 124 for branching the gas passing through the upper passage (123). The plurality of upper flow paths 123 are pipes arranged at regular intervals, and the length and number thereof may be determined according to the size or shape of the electrode 130. In this case, an extended space (a) may be provided between the upper flow path 123 and the branch orifice 124 for smooth gas flow.

분기 오리피스(124)와 전극(130)의 중심은 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시키기 위하여 직각을 이루는 것이 바람직하다. 다시 말해, 분기 오리피스(124)와 차폐판(140)이 만나는 지점(b)에서의 분기 오리피스(124)의 측벽의 연장선과 전극(130)의 중심과 직각으로 만난다. 분기 오리피스(124)는 상부 버퍼(122)에서 보아 각각의 상부 유로(123)에서 전극(130) 방향으로 돌출되도록 2개씩 형성된다. 분기 오리피스(124)의 직경은 전극(130)의 크기나 형태에 따라 정할 수 있다. The centers of the branch orifices 124 and the electrodes 130 are preferably formed at right angles to uniformize the pressure to generate a stable plasma. In other words, the extension line of the side wall of the branch orifice 124 and the center of the electrode 130 meet at a point (b) where the branch orifice 124 and the shield plate 140 meet. Two branch orifices 124 are formed to protrude in the direction of the electrode 130 from each upper flow path 123 as viewed from the upper buffer 122. The diameter of the branch orifice 124 may be determined according to the size or shape of the electrode 130.

한편, 평행한 유전체층(131)과 유전체층(131)의 최소 폭(L)과 유전체층(131)을 포함한 전극(130)의 반경(R)의 비율(L/R)은 0.3~0.5가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.37~0.43이며, 0.39~0.41이 더욱 바람직하다. 상기 비율(L/R)이 0.3보다 작으면 유전체층(131) 사이의 간격이 지나치게 작아져 분기 오리피스(124)에 의해 공급되는 가스의 밀도가 불균일해지며, 0.5보다 크면 유전체층(131) 사이의 간격이 커져 분기 오리피스(124)와 전극(130)의 중심이 직각으로 만나는 구조를 구현하기 어렵다. Meanwhile, the ratio L / R of the minimum width L of the parallel dielectric layer 131 and the dielectric layer 131 and the radius R of the electrode 130 including the dielectric layer 131 is preferably 0.3 to 0.5, More preferably, it is 0.37-0.43, and 0.39-0.41 are still more preferable. If the ratio L / R is less than 0.3, the spacing between the dielectric layers 131 becomes too small to make the density of the gas supplied by the branch orifice 124 uneven, and if greater than 0.5, the spacing between the dielectric layers 131 is large. This increase makes it difficult to implement a structure in which the centers of the branch orifices 124 and the electrodes 130 meet at right angles.

본 발명의 제1 장치(100)에 의하면, 한 쌍의 전극(130)에 가스를 공급하는 3개의 가스공급부를 둠으로써, 적어도 3종류의 가스를 동시에 처리할 수 있다. 이에 따라, 다양한 환경에서 다양한 방법으로 플라즈마 처리를 할 수 있다. 또한, 보조 접지극(103)과 전극의 중심, 분기 오리피스(124)와 전극의 중심이 직각을 이루도록 하여 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 나아가, 플라즈마가 발생되는 영역이 늘어나, 보다 넓은 면적의 플라즈마를 발생할 수 있다. According to the first apparatus 100 of the present invention, at least three kinds of gases can be processed simultaneously by providing three gas supply units for supplying gas to the pair of electrodes 130. Accordingly, plasma treatment can be performed in various ways in various environments. In addition, since the auxiliary ground electrode 103 and the center of the electrode, the branch orifice 124 and the center of the electrode are perpendicular to each other, the pressure may be uniform to generate stable plasma. In addition, the area where the plasma is generated can be increased to generate a larger area of plasma.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2 상압 플라즈마 장치(200)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 여기서, 상압 플라즈마 장치(200)는 앞에서 설명한 제1 장치(100)에 비해, 전극(130)의 개수가 많으며, 이에 따른 상부 가스공급부(120)가 늘어난 경우를 예시한 것이다. 따라서 제1 장치(100)에서와 동일한 참조부호는 동일한 역할과 기능을 하므로, 여기서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 물론, 본 발명의 범주 내에서 전극(130)의 개수는 도시된 것보다 더 많이 늘어날 수 있을 것이다. 2 is a view schematically showing a second atmospheric pressure plasma apparatus 200 according to another embodiment of the present invention. Here, the atmospheric pressure plasma apparatus 200 illustrates a case where the number of the electrodes 130 is larger than that of the first apparatus 100 described above, and thus the upper gas supply unit 120 is increased. Therefore, since the same reference numerals as in the first device 100 have the same role and function, detailed description thereof will be omitted here. Of course, the number of electrodes 130 within the scope of the present invention may be increased more than shown.

도시된 바와 같이, 복수개의 상부 가스공급부(120)의 각각은 전극(130) 사이에 배치되며, 각각의 전극(130)에 대하여 대칭된 구조이다. 각각의 상부 가스공급부(120)는 상부 가스유입구(121)를 통하여 유입되는 가스가 충전되는 상부 버퍼(122)와, 상부 버퍼(122)에 저장된 가스를 플라즈마 영역으로 보내기 위한 복수개의 상부 유로(123) 및 상부 유로(123)를 거치는 가스를 분기시키는 분기 오리피스(124)를 포함하여 구성된다. 복수개의 상부 유로(123)는 일정한 간격으로 배치된 관들이며, 전극(130)의 크기나 형태에 따라 그 길이와 개수를 정할 수 있다. 한편, 상부 유로(123)와 분기 오리피스(124) 사이에는 원활한 가스의 유동을 위하여 확장된 공간(a)을 둘 수 있다.As illustrated, each of the plurality of upper gas supply units 120 is disposed between the electrodes 130 and has a symmetrical structure with respect to each electrode 130. Each upper gas supply unit 120 includes an upper buffer 122 filled with the gas flowing through the upper gas inlet 121, and a plurality of upper flow paths 123 for sending the gas stored in the upper buffer 122 to the plasma region. And a branch orifice 124 for branching the gas passing through the upper flow path 123. The plurality of upper flow paths 123 are pipes arranged at regular intervals, and the length and number thereof may be determined according to the size or shape of the electrode 130. Meanwhile, an enlarged space a may be provided between the upper flow path 123 and the branch orifice 124 for smooth gas flow.

분기 오리피스(124)와 전극(130)의 중심은 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시키기 위하여 직각을 이루는 것이 바람직하다. 다시 말해, 분기 오리피스(124)와 차폐판(140)이 만나는 지점(b)에서의 분기 오리피스(124)의 측벽의 연장선과 전극(130)의 중심과 직각으로 만난다. 이와 같이, 분기 오리피스(124)는 상부 버퍼(122)에서 보아 각각의 상부 유로(123)에 대하여 전극(130) 방향으로 돌출되도록 2개씩 형성된다. 분기 오리피스(124)의 직경은 전극(130)의 크기나 형태에 따라 정할 수 있다. The centers of the branch orifices 124 and the electrodes 130 are preferably formed at right angles to uniformize the pressure to generate a stable plasma. In other words, the extension line of the side wall of the branch orifice 124 and the center of the electrode 130 meet at a point (b) where the branch orifice 124 and the shield plate 140 meet. As described above, two branch orifices 124 are formed to protrude in the direction of the electrode 130 with respect to the respective upper flow paths 123 when viewed from the upper buffer 122. The diameter of the branch orifice 124 may be determined according to the size or shape of the electrode 130.

한편, 평행한 유전체층(131)과 유전체층(131)의 최소 폭(L)과 유전체층(131)을 포함한 전극(130)의 반경(R)의 비(L/R)는 0.3~0.5가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.37~0.43이며, 0.39~0.41이 더욱 바람직하다. 상기 비(L/R)가 0.3보다 작으면 유전체층(131) 사이의 간격이 지나치게 작아져 분기 오리피스(124)에 의해 공급되는 가스의 밀도가 불균일해지며, 0.5보다 크면 유전체층(131) 사이의 간격이 커져 분기 오리피스(124)와 전극(130)의 중심이 직각으로 만나는 구조를 구현하기 어렵다. Meanwhile, the ratio L / R of the minimum width L of the parallel dielectric layer 131 and the dielectric layer 131 to the radius R of the electrode 130 including the dielectric layer 131 is preferably 0.3 to 0.5, More preferably, it is 0.37-0.43, and 0.39-0.41 are still more preferable. If the ratio L / R is less than 0.3, the spacing between the dielectric layers 131 becomes too small to make the density of the gas supplied by the branch orifice 124 uneven, and if greater than 0.5, the spacing between the dielectric layers 131 This increase makes it difficult to implement a structure in which the centers of the branch orifices 124 and the electrodes 130 meet at right angles.

본 발명의 제2 장치(200)에 의하면, 적어도 3개 이상의 전극(130)에 가스를 공급하는 적어도 4개 이상의 다수의 가스공급부를 둠으로써, 적어도 4종류의 가스를 동시에 처리할 수 있다. 이에 따라, 다양한 환경에서 다양한 방법으로 플라즈마 처리를 할 수 있다. 또한, 보조 접지극(103)과 전극의 중심, 분기 오리피스(124)와 전극의 중심이 직각을 이루도록 하여 압력을 균일하게 하여 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 나아가, 플라즈마가 발생되는 영역이 늘어나, 제1 장치(100)에 비해 보다 넓은 면적의 플라즈마를 발생할 수 있다. According to the second device 200 of the present invention, at least four or more gas supply units for supplying gas to at least three or more electrodes 130 can be provided to simultaneously process at least four types of gases. Accordingly, plasma treatment can be performed in various ways in various environments. In addition, since the auxiliary ground electrode 103 and the center of the electrode, the branch orifice 124 and the center of the electrode are perpendicular to each other, the pressure may be uniform to generate stable plasma. In addition, the area where the plasma is generated may increase, thereby generating a plasma having a larger area than that of the first device 100.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is possible.

100; 제1 상압 플라즈마 장치
102; 몸체 103; 보조 접지전극
104; 커버 105; 보호층
110; 측면 가스공급부 111; 측면 가스유입구
112; 측면 버퍼 113; 측면 오리피스
120; 상부 가스공급부 121; 상부 가스유입구
122; 상부 버퍼 123; 상부 유로
124; 분기 오리피스 130; 전극
131; 유전체층 140; 차폐판
150; 접지판 160; 전원부
161; 매치 박스
200; 제2 상압 플라즈마 장치100; First atmospheric pressure plasma apparatus
102; Body 103; Auxiliary ground electrode
104; Cover 105; Protective layer
110; Side gas supply 111; Side gas inlet
112; Side buffer 113; Side orifice
120; An upper gas supply unit 121; Upper gas inlet
122; Upper buffer 123; Upper flow path
124; Branch orifice 130; electrode
131; Dielectric layer 140; Shielding plate
150; Ground plate 160; Power supply
161; Match box
200; Second atmospheric pressure plasma apparatus

Claims (11)

평행하게 위치하는 복수개의 전극;
상기 복수개의 전극의 양 끝에 있는 전극의 측면의 몸체에 위치하고, 상기 전극의 하부에 가스를 공급하는 측면 가스공급부;
상기 전극의 하부에 공간을 두고 배치되며, 접지를 위한 접지판;
상기 몸체와 전극 및 상기 전극과 전극 사이에 설치되며, 상기 접지판과 평행한 차폐판;
상기 복수개의 전극 사이에 위치하고, 상기 차폐판을 관통하여 상기 전극의 하부에 가스를 공급하는 상부 가스공급부; 및
상기 복수개의 전극에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.A plurality of electrodes positioned in parallel;
A side gas supply unit positioned in a body of a side of an electrode at both ends of the plurality of electrodes and supplying gas to a lower portion of the electrode;
A ground plate disposed under the electrode and having a space therein for grounding;
A shielding plate disposed between the body and the electrode and between the electrode and the electrode and parallel to the ground plate;
An upper gas supply unit positioned between the plurality of electrodes and supplying gas to a lower portion of the electrode through the shielding plate; And
An atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes including a power supply unit for supplying power to the plurality of electrodes. 제1항에 있어서, 상기 측면 가스공급부는,
상기 몸체의 외부로 노출되어 상기 가스가 유입되는 복수개의 측면 가스유입구;
상기 몸체 내에 형성되며, 상기 측면 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 가스가 충전되는 측면 버퍼; 및
상기 측면 버퍼의 하부에 형성되며, 상기 전극을 향하여 상기 가스를 배출하는 측면 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.According to claim 1, The side gas supply unit,
A plurality of side gas inlets exposed to the outside of the body and into which the gas is introduced;
A side buffer formed in the body and filled with the gas introduced through the side gas inlet; And
And a side orifice formed under the side buffer and discharging the gas toward the electrode. 제2항에 있어서, 상기 측면 오리피스는 상기 몸체에 형성된 보조 접지극과 상기 전극에 피복된 유전체층 사이의 공간을 통하여 상기 가스를 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The atmospheric pressure plasma apparatus of claim 2, wherein the side orifice allows the gas to flow through a space between an auxiliary ground electrode formed in the body and a dielectric layer coated on the electrode. 제3항에 있어서, 상기 보조 접지극의 끝부분은 라운딩(rounding)되며, 상기 전극의 중심과 상기 전극과 가장 근접한 부분의 상기 보조 접지극의 접선은 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.4. The atmospheric pressure of claim 3, wherein an end portion of the auxiliary ground electrode is rounded, and a tangent of the auxiliary ground electrode of a portion closest to the center of the electrode is perpendicular to the electrode. Plasma device. 제1항에 있어서, 상기 차폐판과 상기 전극이 마주하는 부분은 상부 방향으로 곡률을 이루면서 꺾인 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The atmospheric pressure plasma apparatus of claim 1, wherein the portion where the shield plate and the electrode face each other is bent while forming a curvature in an upward direction. 제1항에 있어서, 상기 차폐판과 상기 전극이 마주하는 부분의 공간은 밀봉제에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes according to claim 1, wherein the space between the shielding plate and the portion where the electrodes face each other is sealed by a sealant. 제1항에 있어서, 상기 상부 가스공급부는,
가스가 충전되는 상부 버퍼;
상기 상부 버퍼의 가스를 상기 전극의 하부로 보내기 위한 상부 유로; 및
상기 상부 유로를 거치는 상기 가스를 분기시키는 분기 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The method of claim 1, wherein the upper gas supply unit,
An upper buffer filled with gas;
An upper flow path for sending gas of the upper buffer to the lower portion of the electrode; And
And a branch orifice for branching the gas passing through the upper flow path. 제7항에 있어서, 상기 분기 오리피스와 상기 차폐판이 만나는 지점에서의 상기 분기 오리피스의 측벽의 연장선과 상기 전극의 중심으로부터 연장되는 중심선은 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.8. The atmospheric pressure plasma apparatus of claim 7, wherein an extension line of a sidewall of the branch orifice and a center line extending from the center of the electrode at a point where the branch orifice and the shield plate meet each other are perpendicular to each other. 9. 제7항에 있어서, 상기 상부 유로와 상기 분기 오리피스 사이에는 확장된 공간이 부여되는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The atmospheric pressure plasma apparatus of claim 7, wherein an extended space is provided between the upper flow path and the branch orifice. 제1항에 있어서, 상기 전극에 피복된 유전체층 사이의 최소 폭(L)과 상기 전극의 반경(R)의 비율은 0.3~0.5인 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.The atmospheric pressure plasma apparatus of claim 1, wherein a ratio of the minimum width L between the dielectric layers coated on the electrodes and the radius R of the electrodes is 0.3 to 0.5. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 윗면, 상기 차폐판 상면 및 상기 차폐판에 상부에 위치하는 전극은 밀봉제에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치.
The atmospheric pressure plasma apparatus having a plurality of electrodes according to claim 1, wherein an upper surface of the body, an upper surface of the shielding plate, and an electrode located above the shielding plate are covered with a sealant.
KR1020110009362A 2011-01-31 2011-01-31 Apparatus of atmospheric plasma having plural electrode KR101230114B1 (en)

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