TWI663048B

TWI663048B - 表面改質裝置

Info

Publication number: TWI663048B
Application number: TW106116565A
Authority: TW
Inventors: 小木曾智; 森下貴生; 稻村達也; 吉田純也; 杉村智
Original assignee: 日商春日電機股份有限公司
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2019-06-21
Also published as: KR102262271B1; CN109311242A; KR20190015230A; EP3466660A1; JP6183870B1; TW201808596A; JP2017213772A; EP3466660B1; US20200328061A1; US10916412B2; CN109311242B; WO2017208706A1; EP3466660A4

Abstract

本發明係關於一種表面改質裝置；也就是說，本發明之表面改質裝置係可以由放電電極直接地釋出氣體，同時，簡單地構成該表面改質裝置。

電極腔室C內之放電電極E係由具有長度等於或大於薄膜F之寬度之一對電極部8、9而構成。接著，該一對電極構件8、9係夾持具有幾乎相等於該電極構件之長度之支持構件4而彼此相對，同時，在該一對電極構件8、9之相對之部分，形成間隙，以該間隙，作為氣體通道15而開啟於放電電極之前端。另一方面，在前述之支持構件4，在其長邊方向，形成複數個導氣孔5，同時，該導氣孔，連通至氣體供應系統。

Description

表面改質裝置

本發明係關於一種例如在薄膜等之處理基材之表面施加放電能量，而改質該基材表面之表面改質裝置。

此種表面改質裝置係在電極腔室內，設置放電電極，同時，對向於該放電電極而設置處理滾筒。接著，在電極腔室內，供應對應於表面改質目的之取代氣體，向放電電極施加高頻電壓同時保持電極腔室中取代氣體之氣氛，並且在放電電極和處理滾筒之間進行電暈放電。

藉由如上所述之電暈放電所產生之放電能量，對於沿著處理滾筒輸送之薄膜等之表面，進行改質。

接著，根據電極腔室內之取代氣體之種類和濃度，於前述電暈放電中生成之電漿之量及質係為不同。如果電漿之量及質不同，亦對於薄膜等之表面改質，造成不良影響。

因此，取代氣體之種類和濃度之管理係為重要，但是，由於預先決定取代氣體之種類，因此，只要能確保適當之選擇，則無此問題。

然而，即使在表面改質處理中，氣體濃度也容易受到流入至電極腔室內之空氣等之影響。如果氣體濃度改變，則如上所敘，電漿之量及質將會不同，而無法達到所需之表面改質。

此外，電極腔室之大小必須對應於藉由處理滾筒而輸送之薄膜之大小。例如薄膜之寬度係達到至10m，因此，對應於該寬度之電極腔室之容積係相當大。

在像這樣如此大容積之電極腔室中，為了保持其中之氣體濃度呈恆定，因此，不得不增加取代氣體之供應量，導致生產效率之降低。

於是，在放電電極和處理滾筒之間之放電部分之部位直接地供應取代氣體之方法，係揭示於專利文獻1及2。

例如揭示於專利文獻1之裝置，係從放電電極直接地供應取代氣體。以此種方式，由於可以在放電電極和處理滾筒之間之放電部分之部位，直接地供應取代氣體，因此，容易將該部位之取代氣體之濃度保持恆定。並且，在電極腔室之整體，並不需充滿取代氣體，因此可以因而抑制取代氣體之使用量。

接著，專利文獻1之裝置之放電電極，係由具有幾乎對應於薄膜寬度之長度之塊段而組成，同時，在其塊段之長度方向，形成縫隙，該縫隙係連結至供應取代氣體之管道。

因此，如果取代氣體被供應至管道，則該氣體係由縫隙，直接地供應至放電部分。

專利文獻1 日本特公平06-002830號公報

專利文獻2 日本特開2001-131313號公報

在如上所述而記載於專利文獻1之表面改質裝置，當根據薄膜寬度而增長放電電極之長度時，必須形成對應於該長度之縫隙。

但是，縫隙愈長，愈不容易使其寬度和深度保持恆定。如果縫隙之寬度和深度不恆定，則取代氣體之噴射壓力改變，電漿之量和質亦改變，而發生損害表面改質之安定性之問題。

此外，為了保持表面改質之穩定性，而企圖精確地形成縫隙之寬度和深度時，則需要要求加工精度，以致於由塊段組成之放電電極之生產性因而惡化。

另外，由於放電電極由塊段而形成，因此在塊段之端部形成角部。若存在如前所述之角部時，則由於放電集中於角部，因此，該角部之劣化程度係大於其他部分，並且還有包含用於供應氣體之通道系統之放電電極之壽命縮短之問題發生。

本發明之目的係提供一種提高生產性之表面改質裝置。

在第1發明中，電極腔室內之放電電極，由具有長度等於或大於如薄膜之處理基材之寬度之一對電極構件而構成。接著，該一對電極構件係夾持具有與該電極構件之長度幾乎相同之支持構件而彼此相對配置，同時，在該一對電極構件之相對之部分，形成間隙，且該間隙，作為氣體通道而開啟於放電電極之前端。

另一方面，在該支持構件之長邊方向，形成複數個導氣孔，同時，該導氣孔，連通至氣體供應系統。

因此，由氣體供應系統導引之取代氣體係由支持構件之導氣孔開始，通過氣體通道而由放電電極之前端，來釋出取代氣體。

由於取代氣體以此方式由支持構件之導氣孔被導引至氣體通道，因此，該取代氣體之供應量大致上係取決於導氣孔之長度和直徑。

第2發明係設置幾乎平行於該支持構件之歧管，在該歧管之長邊方向，形成複數個小孔或縫隙。接著，導引至該歧管之取代氣體係導引至導氣孔。此時，導氣孔係對於取代氣體之流動，發揮賦予節流阻力之機能。

如前上所述，導氣孔對於取代氣體之流動，發揮賦予節流阻力之機能，因此，歧管內之壓力可以保持恆定，於是由複數個導氣孔排出之取代氣體量可以相應地保持恆定。

第3發明係該一對放電電極之每一個都具有圓弧狀之前端。

由於電極構件之前端為圓弧狀，且角部被去除，因此，放電並不集中於放電電極之前端之一部分。

第4發明係在該一對放電電極之各個前端，形成具有與處理基材之輸送方向大致呈正交方向之長度之渦流生成溝槽。

如果在如此之渦流生成溝槽形成渦流，則可防止伴隨於薄膜等之處理基材之伴隨流，流入放電部分，另一方面，可以防止取代氣體由放電部分流出。

第5發明係提供一種用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源之輸出及處理滾筒之旋轉速度。

因此，可以相對地控制處理基材之輸送速度和放電電流。特別是本發明由於係取代氣體直接供應至放電部分，因此，可以減少取代氣體量。為了有效地操作如此少量之取代氣體，其取決於放電電流之大小和處理基材之輸送速度。該控制器係可以相對地控制處理基材之輸送速度和放電電流，即使是少量之取代氣體，也可以實現穩定之效果。

根據本發明之表面改質裝置，為了導引氣體至放電電極之前端，可以在支持構件形成導氣孔，僅藉由形成開孔就已足夠。因此，不需要像以往形成長範圍之縫隙。

並且，開孔加工係僅藉由選擇工具而形成一定尺寸之孔洞，因此，並無孔徑之變異。由於孔徑尺寸並無變異，因此，可以穩定經由該孔徑所供應之取代氣體之量和動量。

因此，提高放電電極之生產性。

並且，即使是放電電極劣化，僅需更換電極構件，因而易於更換，同時，不需要例如更換支持構件。

a1‧‧‧方向

a2‧‧‧方向

C‧‧‧電極腔室

E‧‧‧放電電極

F‧‧‧薄膜

1‧‧‧礙子

2‧‧‧連結構件

3‧‧‧歧管

4‧‧‧支持構件

5‧‧‧導氣孔

6‧‧‧小孔

7‧‧‧卡止突出部

8、9‧‧‧電極構件

10‧‧‧卡止凹部

11‧‧‧卡止凹部

12、13‧‧‧渦流生成溝槽

14‧‧‧夾具

15‧‧‧氣體通道

16‧‧‧高電壓源

圖1係顯示電極腔室內之放大圖。

圖2係放電電極之長邊方向圖，其中一部分被切除。

具體實施發明之方式

圖示之實施例中，電極腔室C之開口與用於沿著箭頭a1之方向輸送薄膜F之處理滾筒(未示出)相對。

透過固定在相反於前述電極腔室C之開口之相反側之礙子1和連結構件2，而固定連接於無圖示之氣體供應源之歧管3。接著，該歧管3係保持等於或大於薄膜F之寬度之長度。

此外，具有基本上與岐管3相同長度之支持構件4，藉由螺釘等工件(未示出)固定至岐管3之與上述連結構件2相對之側表面。

在這樣之支持構件4，形成沿著其長邊方向保持一定間隔之複數個導氣孔5，這些導氣孔5係連通至形成在歧管3之小孔6。

因此，導入至歧管3之取代氣體係由前述之小孔6，導引至導氣孔5。

此外，該導氣孔5不一定限定於孔洞，例如可以是多孔燒結陶瓷過濾器和蜂巢過濾器等，總而言之，只要能對通過該導氣孔之氣流賦予節流阻力而使岐管內之壓力均一，則不論其形態。

此外，在該支持構件4之前端部分，形成突出於外側之卡止突出部7，於該卡止突出部7，卡止以下將說明之放電電極E。

該放電電極E係由長度等於或大於作為處理基材之薄膜F之寬度之一對板狀電極構件8、9所組成。

這些一對之電極構件8、9係彼此相對，但是，在這些相對之表面上，形成於該電極構件8、9之長度方向上連續之卡止凹部10、11。

此外，在該電極構件8、9之前端部分，延續2個圓弧，同時，在這些之圓弧間，形成渦流生成溝槽12、13。該渦流生成溝槽12、13具有相當於該電極構件8、9長度之長度。

如上所述之電極構件8、9係藉由其卡止凹部10、11，嵌合於支持構件4之卡止突出部7，而夾住呈相對之支持構件4，同時，以夾具14，夾持相對之一對電極構件8、9。

藉由如上所述，以夾具14，進行夾持，而防止電極構件8、9之卡止凹部10、11脫離卡止突出部7，電極構件8、9係藉由支持構件4牢固地支持。

此外，與電極構件8、9之長度相對應之間隙延續於由支持構件4支持之一對電極構件8、9之相對部分，並且，該間隙成為氣體通道15。接著，複數個導氣孔5全部連通於該氣體通道15。並且，該氣體通道15係開啟於放電電極E和該處理滾筒之間之相對部分。

此外，該歧管3、支持構件4和電極構件8、9之各個係由導體構成，同時，藉由歧管3連接於高電壓源16，而在放電電極E和無圖示之該處理滾筒之間，產生電暈放電。

此外，在該實施例，包括無圖示之控制器，用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源16之輸出及該處理滾筒之旋轉速度。

當於前述構造向歧管3供應取代氣體時，該取代氣體通過小孔6和導氣孔5由氣體通道15沿箭頭a2之方向被釋出。也就是說，該取代氣體係由一對電極構件8、9之間釋出，並且是由放電電極E直接地釋出。

並且，由於導氣孔5之長度能藉由支持構件4之厚度方向確保，因此，對於通過導氣孔5之氣流，賦予節流阻力。所以，導氣孔5之上游側之歧管3內之壓力也保持均一，由複數個導氣孔5釋出之氣體壓力也成為均等。此外，在氣體供應源側，即使有稍微之壓力變化，歧管3也發揮作為緩衝之機能。因此，氣體供應源側之微小壓力波動幾乎對表面改質沒有影響。

此外，由於導氣孔5之長度係如前上所敘，可以增長至某種程度，因此，可以與歧管3內之壓力保持機能相結合，對由導氣孔5釋出之氣流賦予方向性。由於可以此方式賦予氣流方向性，因此，可以防止取代氣體之擴散，並且保持其濃度恆定。此外，氣流之方向性也發揮打破藉由伴隨薄膜F之夾帶流，進入至電極腔室C內之空氣等層之機能。

此外，該控制器可控制作為電暈放電之能量源之高電壓源16之輸出及該處理滾筒之旋轉速度，且具有相關性。特別是在本實施方式，由於取代氣體係直接供應至放電部分，因此，可以減少取代氣體量。為了有效率地操作少量之取代氣體，因此其取決於放電電流之大小和薄膜F之輸送速度。該控制器可以相對地控制薄膜F之輸送速度和放電電流，即使是少量之取代氣體，也可以發揮穩定之效果。

此外，由於一對電極構件8、9之各個前端，成為圓弧狀，角部被去除，因此放電不集中在放電電極前端之一部分上。

根據如上所述之實施例，當一對電極構件8、9之卡止凹部10、11嵌合於支持構件4之卡止突出部7，則必然地形成氣體通道15，同時，該導氣孔5與氣體通道連通。此外，導氣孔5係可以僅藉由孔加工而足夠完成，藉由選擇特定尺寸之切削工具，則可以隨時精確地進行加工。亦即，如常規情況一樣形成長縫隙並不困難。

產業上之可利用性

本發明之表面改質裝置係最適合用於薄膜等之表面改質。

Claims

一種表面改質裝置，係在電極腔室，具備具有長度等於或大於薄膜等之處理基材之寬度之放電電極，同時，該放電電極，面對於輸送處理基材之處理滾筒，在該些放電電極和處理滾筒之間，進行放電之表面改質裝置，其特徵為：該放電電極係由具有幾乎一致於前述處理基材之寬度之長度之一對電極構件所構成，該一對電極構件係夾持具有幾乎相同於該電極構件之長度之支持構件而彼此相對，以形成於該電極構件之相對之部分之間隙，作為氣體通道，同時，該氣體通道之前端係開啟於放電電極和處理滾筒之間之相對之部分，另一方面，在支持構件中，連通於取代氣體供應系統之複數個導氣孔係形成於該支持構件之長邊方向，該導氣孔係連通於該氣體通道。
如申請專利範圍第1項所述之表面改質裝置，其中，設置幾乎平行於該支持構件之歧管，在該歧管之長邊方向，形成複數個之小孔或縫隙，該些小孔或縫隙係連通該導氣孔。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之表面改質裝置，其中，該一對電極構件之各個前端係形成為圓弧狀。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之表面改質裝置，其中，在該一對電極構件之各個前端，形成具有與該處理基材之輸送方向大致呈正交之方向之長度之渦流生成溝槽。
如申請專利範圍第3項所述之表面改質裝置，其中，在該一對電極構件之各個前端，形成具有與該處理基材之輸送方向大致呈正交之方向之長度之渦流生成溝槽。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之表面改質裝置，其中，具備控制器，用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源之輸出及處理滾筒之旋轉速度。
如申請專利範圍第3項所述之表面改質裝置，其中，具備控制器，用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源之輸出及處理滾筒之旋轉速度。
如申請專利範圍第4項所述之表面改質裝置，其中，具備控制器，用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源之輸出及處理滾筒之旋轉速度。
如申請專利範圍第5項所述之表面改質裝置，其中，具備控制器，用於控制作為電暈放電之能量源之高電壓源之輸出及處理滾筒之旋轉速度。