TW200939286A - Plasma deposition apparatus - Google Patents
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Description
200939286 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉由電衆·處理對一小型通道之表面進行處 理之裝置》 【先前技術】 '輸送氣體及液體時,需要管道、導管及其他小型通道, 因其幾何形狀最易製造且功能性最佳。通常,用於製造此 類小型通道之材料係基於諸如成本、強度、撓性、惰性及 Ο 重量等等因素作選擇。然而,該等小型通道之内表面會與 被輸送的介質不利地反應,且可例如造成積垢,導致產品 不夠優化而可能無法執行所期望之操作,需要經常維護或 需定期更換。 在諸如油田管道或其他應用方面,已提出使用各種方法 來產生一期望的内表面,例如US424369、US4382421、 US4698241及RU2212283。該等方法對於大直徑的金屬產 品似乎可行,然而,在尤其係用於醫學 '實驗室晶片及微 流體裝置之小型化的通道上,例如,該等所述方法不適用 於將該等通道之該内表面功能化。 ,已使用諸如浸塗之技術來嘗試克服小型通道之該内表面 -與該經輸送介質之間的不利交互作用,然而,隨著管子直 徑減小,浸塗會變得無效。 美國專利申請案US2005/0022561(Gusk〇v等人)揭示一種 用於產生一光學預成型物之環形電襞射流。於一管狀構件 之内部空間上產生-電漿焰,以將煙灰顆粒沉積於其内表 136055.doc 200939286 面上。藉由於一光纖預成型體中導引一電磁場,可達成該 電漿場的選擇性定位。 曰本專利申請案 JP-A-3275137 (Bridgestone Corp)揭示一 種藉由一電漿形成裝置及一高導電性插入物在一中空物質 中產生一低溫電漿而形成一預成型體之方法。 上述系統並未透過利用,例如,將一獨立於基材材料之 超薄、黏合良好之聚合物層附著至諸如尿液管、皮下注射 針、封裝過濾元件及微流體裝置之產品之處理,而解決小 直徑、長通道產品之物料快速通過之問題。反之其係關於 光纖之製造》 已知之技術亦無法在一商業可行之生產線中輕易地快速 處理多個物件,本發明之一目的即在於克服此問題。 【發明内容】 依據本發明,提供一種用於藉由電漿處理來處理一小型 通道之表面的裝置,該裝置包括: 一活性物種源,用以供給至一處理區域之一入口,進而 在該處理區域形成電漿; 用以將一電場施加至該處理區域中之活性物種以形成電 漿之構件; 真空抽吸構件,用以連接至該處理區域之一出口, 該真空抽吸構件係可操作,以在該處理區域中提供一自 其入口至出口之流徑且控制該處理區域中之壓力丨及 用於支撐至少一小型通道之支揮構件,以致在使用時該 流徑從此延伸穿過,且該至少一小型通道之一内表面經利 136055.doc 200939286 用電漿處理進行處理。 該單體自身並非活性的。其在該電浆中當達到預定條件 時變成活性的》 ' 隨附請求項中定義本發明之其他較佳及/或可選的特徵。 【實施方式】 本發明現將參照附圖僅舉實例來作描述。 如本文所提及的,藉由電漿處理來處理一表面包括,例 如,將一表面功能化或修飾以達到一所需之技術效果或 將一表面塗覆一薄膜聚合物層。功能化或修飾一表面可使 用一不可聚合之氣體進行。明確言之,本文所描述之該等 實施例係關於包括一塗覆步驟之處理,但當明瞭若對裝置 進行必要的細微改變,則該等實施例亦可應用於其他類型 之處理步驟。 參見圖1 ’其顯示用於利用電漿沉積將一小型通道12之一 表面塗覆一薄膜聚合物層的裝置1〇,該裝置1〇包括:一活 性物種源14,其用於供給至一處理區域18之一入口 16以在 該處理區域中或在小型通道12内形成電漿;構件2〇,其用 以將一電場施加至該處理區域中之該活性物種,以形成電 衆’以及真空抽吸構件22’其用以連接至該處理區域之一 出口 24’該真空抽吸構件係可操作以在該處理區域中提 供一自其入口至出口之流徑26並控制該處理區域中之壓 力°裝置10進一步包括支撐構件(圖1中未繪示),其用於支 律至少一個小型通道,以致在使用時,該流徑自此延伸穿 過且該至少一小型通道之一内表面經利用電漿沉積而塗 136055.doc 200939286 覆一薄膜聚合物層。 該裝置ίο適用於許多不同類型之環繞其圓周閉合且内橫 截面寬度小於約10 mm之小型通道,例如導管、人工血 管、腸内進給管或具有一狹窄通道之裝置(例如皮下注射 針)。該等小型通道可為線型或具有彎曲路徑,且具有圓 形、多邊形或不規則的橫截面。 然而,本發明並不限於任何特定寬度之小型通道,反之 本發明可有效地處理在其他情況中由於無法使足夠的活性 © 物質或電漿通過小型通道進入來一致且可靠地處理其表 面,而無法使用已知之裝置有效地處理小型通道之一内表 面。 在本文所述之發明實施例中,使於該處理區域之該入口 與出口之間產生的該流徑穿過該小型通道’以致可發生充 分的沉積。該流徑可藉由導流構件引導穿過該等小型通道 或被支撐於該位置,以促進活性物種或電漿之通過該等小 參 型通道。本文描述合適的實例性支撐構件。本實施例的一 修正允許介質位在該小型通道内,例如,若該小型通道係 要形成一過濾產品之一部分的情況。 ’ 該沉積於該等小型通道之一表面上之薄臈聚合物層可產 生任何期望或有利的技術效應,例如使該物品成為疏水性 或疏油性® 該活性物種一般為一單艎,其儲存於一單體管中,當該 單體分解且形成電漿時,其在該物品之一表面上經歷聚合 反應。此外,當未活化物種通過一可透過鏈増長發生習知 136055.doc -9- 200939286 之自由基聚合反應之活化點時,亦可發生聚合反應。 參見圖,用於將一電場施加至該活性物種之構件如可勹 括複數個電極片或一或數個感應線圈或其類似物,以致: 該處理區域中,在小型通道12中或遠離其處產生—電場, 該電場導致活性物種在該等小型通道内部或若需要在外部 分解且在其等之表面發生沉積。應使用電極片或感應線圈 或其類似物係取決於裝置之特定配置及小型通道之材料、 流通量需求及腔室大小。 若使用感應線圈,則向該等線圈提供一應時變化電流。 可使用一 L-C匹配單元及一功率表於耦合一連接至一電源 之13.56 MHz射頻(RF)發生器之輸出。該配置確保經傳輸功 率對反射功率之駐波比(SWR)經最大化。對於脈衝電衆沉 積’可使用一脈衝信號發生器。 在圖1甲’該處理區域係不定大小及形狀,且其可由(例 如)一處理腔室或該等小型通道自身所界定。 可將真空抽吸構件22選擇性地放置成與該處理區域之該 出口流體相通,以致可將壓力減小至電漿沉積所需之合適 的處理壓力。此等壓力一般係在lxl〇-5托0〇„1)至1托(大約 為1χ10·8-1χ1〇-3巴)之範圍内,然而,可能需要在此典型範 圍外之壓力。真空抽吸構件22可包括一用於使壓力自大氣 壓力降至第一或中間壓力之高壓抽吸或背壓單元,以及一 用於使壓力自該第一壓力降至一處理壓力之低壓抽吸單 元。該高麼抽吸單元可適宜地為一魯氏(roots)幫浦。該低 壓抽吸單元可適宜地為一渦輪分子幫浦。 136055.doc -10- 200939286 該真空抽吸構件22係可操作,以產生一自該處理區域之 該入口穿過一或數個處理用之小型通道至該處理區域之該 出口的流徑。來自源14之活性物種之流量及經供給至真办 抽吸構件22之功率係經選定,以控制一穿過該等小型通道 之合適流徑,以致發生有效的電漿沉積。換言之,可藉由 增加自源14供給之活性物種之質量流率來提供增加的流 量,以致活性物種或電漿可更有效地進入該等小型通道 内。在此方面’該配置可經構形成在該等小型通道之内部 ® 與該處理區域之間存在一壓力差,以致可促使活性物種或 電漿自該處理區域沿著一壓力梯度流入該等小型通道内。 參見圖2至6’提供用於支樓複數個小型通道12的支撐構 件,以致該流徑26延伸穿過每個小型通道,且該等通道中 每個之内表面可藉由電漿沉積而塗覆一薄膜聚合物層。該 支撐構件可呈任何合適之形式,諸如一適於將該等小型通 道定位於該流徑中之平臺或一適於支撐且引導該流徑進入 及離開每個小型通道之合成塑膠模製件。 參見圖7至11更詳盡地描述該等支撐構件之若干實例。圖 2至6顯示屬於本發明範圍内之小型通道之示例性配置。該 ' 等配置或其組合可併入本文所述之任何褒置中。 在圖2中,串聯設置三個小型通道12,以致該流徑%連續 延伸穿過該等通道。該配置可包括一用於將流體自該處理 區域18之該入口 16引導至該最上游小型通道的導流件;以 及用於連接各個小型通道’以致將該流徑自一小型通道連 續引導至下一下游通道的流體連接器。一旦該流徑退出該 136055.doc •11· 200939286 最下游之小型通道,則其經由該處理區域之該出口 24排 出。儘管顯示三個串聯的小型通道,但可視需要串聯設置 更多或較少的小型通道。 在圖3中’並聯配置三個小型通道12,且該流徑26被分成 複數個延伸穿過各別小型通道的流徑。該配置可包括一用 於自該處理區域18之該入口 16分割流徑且將流體引導至各 個小型通道12的導流件。一旦該流徑退出各個小型通道, 則其經由該處理區域之該出口 24排出。儘管顯示三個並聯 的小型通道’但可視需要並聯設置更多或更少的小型通 道。 圖4顯示一其中串聯及並聯設置九個小型通道的配置。 圖5類似於圓2,其顯示一八個小型通道之配置,其中使 該流徑採取一彎曲路徑,其中其大體在一方向上延伸穿過 第一小型通道且在一大體相反之方向上穿過一隨後之小型 通道。此配置可類似一過濾單元。 圖6顯示二個如同圖4之情況沿一流徑%串聯及並聯設置 之小型通道12»然而,圖6中之該等小型通道大小及形狀互 不相同,且該等小型通道中之兩者亦為不規則構形。 可視需要採用圖2至ό中所示之二或多個配置之任何組 合0 圖7更詳盡地顯示用於支撐至少一個小型通道12之支撐構 件之實例,以致在使用時,該流徑26自此處延伸穿過, 且該至J 一小型通道之一内表面藉由電漿沉積而塗覆一薄 膜聚合物層。在此實例中,該支撐構件包括一大體為圓柱 136055.doc •12· 200939286 形構形之入口支撐物28,其用以將三個小型通道支撐於該 處理區域18之該人口 16處。該人口支撑物28具有固定構件 3〇,其用以將該支撐物固定於該處理區域之該入口處,以 致在使用該裝置時,該流徑延伸進入該一或數個通道中。 圖7所示之該固定構件3〇包括三個環繞該入口支撐物28之圓 周間隔開之鍵,其等與該入口 16處的三個互補鎖定凹部(圖 中未繪示)鎖定。可使用一密封物(諸如一〇形環)於在該入 口支撐物與該入口 16之間進行密封。 或者’可將該入口支撐物28永久或半永久地固定於該入 口 16處。然而,一可輕易地固定位並自該位置拆卸之入口 支撑物之一優點在於,裝置10可包括複數個入口支擇物, 其等各具有大小及形狀適於承載並支撐一特定小型通道之 小孔’以致可將具有複數個大小及形狀之任一者的小型通 道支撐於該入口 16處。 入口支樓物28包括三個大小及形狀適於承載且支推三個 小型通道12(以虛線緣不)之小孔。每個小孔可設有一密封 物(諸如一0形環),以在該小型通道與該入口支撐物之間進 行密封□該等小型通道係由該入口支撐物以一懸臂配置支 撐。 裝置10除一入口支撐物之外或可作為其替代物而包括一 出口支撐物(示於圖8),其用以將一或數個小型通道支擇於 該處理區域之該出口處。此一出口支撐物可具有固定構 件’其用以將該支撐物固定於該出口處,以致在使用該裝 置時’該流徑延伸進入該一或數個通道中。加以必要的變 136055.doc -13· 200939286 步細節等同於該入口支撐物之該 通,該出口支標物之進一 等細節。
圖8顯示裝置16,其包括一入口支撐物28及一出口支擇物 32。三個小型通道12藉由該入口支樓物28及該出口支撐物 支樓於其末端部分處。當明白由於處理區域係由該等小 型通道12中的每個之—内表面所界因此在圖8中未以虛 線顯示出處理區域18。在此方面,真空抽吸構㈣(圖艸 未緣不)係可操作,以在該等小型通道中提供—自其入口至 出口之流徑26且控制該等小型通道中之壓力。該等小型通 道應可承受-壓力I,其可為該等小型通道外部大氣壓與 該等小型通道内之處理壓力之差。 所示之構件20用α將一電場施加至該等小型通道中之該 活性物種,以致當使用該裝置時可形成電漿。 在可相容時,視需要可將圖2至6所示之任何配置與圖8所 示之配置組合。 圖9及10顯示入口支撐物28之一修改型式。該經修改之入 口支撐物34包括至少一個大小及形狀適於承載一小型通道 12(圖中虛線所示)之小孔36,以允許該流徑%自此延伸穿 過,且該通道之一内表面藉由電漿沉積而塗覆一薄膜聚合 物層。在圖10中,處理區域係由一處理腔室4〇所界定◎入 口支撐物亦包括至少一個如箭頭42所示之允許活性物種進 入該處理腔室的小孔38。據此,流徑26延伸穿過該小型通 道12且流徑42處於該小型通道之外部,如此該小型通道之 該内表面及一外表面皆可藉由電漿沉積而塗覆一薄膜聚合 136055.doc • 14- 200939286 物層。 圖9及10中僅顯示一個小型通道,但應瞭解,可如所示配 置多於一個小型通道,以致可同時塗覆内表面及外表面。 圖11中所示之裝置包括一第一活性物種源14及一第二活 性物種源44,其中來自該第一源之活性物種係沿流徑26供 給通過該/每個小型通道12,以致該/每個小型通道之該内 表面可經塗覆由來自該第一源14之活性物種形成的電漿所 形成之薄膜聚合物層,且其中來自該第二源44之活性物種 β 係沿位在該/每個小型通道12外部之該流徑46供給,以致該 /每個小型通道之該外表面可經塗覆由來自該第二源44之該 等活性物種形成之電漿所形成之一薄膜聚合物層。 由來自該第一源14之該活性物種及由來自該第二源44之 活性物種所形成的塗層顯示出之功能特性可不同。例如, 該内表面及該外表面中之一者可為親水性而另一者為疏水 性。 氣體或電漿對於流徑26於第一出口 24處及對於流徑46於 ρ 第一出口 48處自該處理腔室排出。因此,可控制該真空抽 吸構件以在該等小型通道之内部與該等小型通道之外部產 生不同的處理壓力。右來自該第一及第二源之每者之活性 物種需要不同的處理壓力或流率,則該配置是有利的。 圖11顯示一第二入口 50,其用以將活性物種自該第二源 44進給至該處理腔室34中。圖12顯示該配置之一替代。在 圖12中’一經修改的入口支撐物52包括一小孔36,其大小 及形狀適於承載且支揮一小型通道12,以接納一來自該第 136055.doc •15· 200939286 —源14之流徑26 ;以及若干小孔54,其等係敞開且與一環 形通道56相通,以接納一來自該第二源44之流徑牝,如此 該等小型通道中該/每個通道之内表面及外表面均可藉由電 聚沉積塗覆一薄膜聚合物層。 : 本發明已藉由包括修改及替代性的各種實施例作說明, 熟悉此藝者在參閱並理解本描述後,當可明瞭其他的實施 •例及修改。所有該等實施例及修改係應歸屬於如於隨附請 求項中所界定之本發明之範圍内。 ® 【圖式簡單說明】 圖1係一用於電漿處理一小型通道之一表面之裝置的示意 性圖式; 圖2至6顯示小型通道於圖丨之裝置之一處理區域中的各種 不同配置; 圖7顯示一用以承載及支撐小型通道之入口支撐物; 圖8顯示圖1中所示裝置之另一配置; _ 圖9顯示圖7所示之該入口支撐物之一修正型式; 圖10顯示圖1所示裝置之另一配置中之入口支標物; 圖Π顯示圖1所示裝置的又另一配置;且 圖12顯示一用以將活性物種供給至一處理區域之一經修 改的入口支撐物及配置。 【主要元件符號說明】 10 裝置 12 小型通道 14 第一活性物種源 136055.doc •16· 200939286 ⑩ 16 入口;裝置(圖8) 18 處理區域 20 構件 22 真空抽吸構件 24 出口 26 流徑 28 入口支撐物 30 固定構件 32 出口支撐物 34 經修改的入口支撐物;處理腔室(圖11) 36 小孔 38 小孔 40 處理腔室 42 箭頭 44 第二活性物種源 46 流徑 48 第二出口 50 第二入口 52 經修改的入口支樓物 54 小孔 56 環形通道 136055.doc -17-
Claims (1)
- 200939286 十、申請專利範圍: 1 種利用電漿處理小型通道之表面的裝置,該裝置包 括: 活性物種源,其用以供給至一處理區域之一入口,以 在該處理區域中形成電漿; 用以將電場施加至該處理區域或該通道中之該活性物 種以致形成電漿的構件; 真空抽吸構件,其用以連接至該處理區域之一出口, 該真空抽吸構件係可操作以在該處理區域中提供一自其 入口至出口之流徑並控制該處理區域中之壓力;及 支撐構件,其用以支撐至少一小型通道,以致在使用 ^ 該'/;lL徑自此延伸穿過’且該至少一小型通道之一内 表面藉由電漿處理進行處理。 如吻求項1之農置,其中,在使用時,該流徑延伸穿過複 數個小型通道中之每個,以致可藉由電漿處理來處理每 個該等通道之内表面。 3. 如請求項2之裝置,其中,在使用時,該等複數個小型通 道係串聯配置,以致該流徑連續地延伸穿過該等通道。 4. 如請求項2或3之裝置,其中,在使用時,該等複數個小 型通道係並聯配置,以致該流徑被分割成複數個延伸穿 過各別小型通道之流徑。 5·如請求項1至3中任一項之裝置,其包括一用以將一或數 個小型通道支撐於該處理區域之該入口處的入口支撲 物,其中該支撐物具有用以將該支撐物固定於該處理區 136055.doc 200939286 域之該入口處的固定構件,以致當使用該裝置時,該流 徑延伸進入該一或數個通道中。 6·如明求項1至3中任一項之裝置,其包括一用以將一或數 個小型通道支撐於該處理區域之該出口處的出口支撐 物,其中該支撐物具有用以將該支撐物固定於該出口處 的固定構件,以致在使用該裝置時,該流徑延伸進入該 一或數個通道中。 ❸ 7,如明求項6之裝置,其中該處理區域係由至少一個自該入 口處之該支撐物延伸至該出口處之該支撐物之小型通道 的一内表面所界定。 8. 如叫求項1至3中任一項之裝置,其中該處理區域係由一 處理腔室所界定,在該裝置使用時,至少一小型通道可 沿一流徑設置於該處理腔室中,以致可藉由電漿處理對 該/每個小型通道之内表面進行處理。 9. 如叫求項8之裝置,其中該流徑延伸穿過該/每個小型通 ® 冑且處於該/每個小型通道之外部,以致可藉由電漿處理 來處理該/每個小型通道之内表面及外表面。 10. 如請求項9之裝置’其包括第一活性物種源及第二活性物 • «源’其中來自該第一源之活性物種係沿該流徑供给穿 過該/每個小型通道,以致可利用由來自該第一源之活性 物種形成之電漿處理該/每個小型通道之内表面,且其中 來自該第二源之活性物種係沿在該/每個小型通道外部之 該流徑供給,以致可利用由來自該第二源之活性物種形 成之電漿處理該/每個小型通道之外表面。 136055.doc 200939286 11. 如吻求項5項之裝置,其中該入口支撐物包含至少一個大 】適於承載且支樓一小型通道之小孔。 12. 如4求項u之裝置,其中該入口支撐物之該固定構件適 於將該入口支撐物固定於該處理腔室之一入口處,且其 在使用時’該入口支撐物之至少一小孔接收並支樓一 小型通道’且至少一小孔為敞開的,以允許活性物種流 入至该處理區域中,以致可藉由電漿處理來處理該/每個 小型通道之内表面及外表面。 13. 如5青求項!至3中任一項之裝置,其中藉由電漿處理的處 理包括將該小型通道之表面塗覆薄膜聚合物層。 14. 如睛求項6之裝置,其中該出口支撐物包含至少一個大小 適於承載且支撐一小型通道之小孔 ❿ 136055.doc
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