DE102007046214B4

DE102007046214B4 - Apparatus for plasma treatment

Info

Publication number: DE102007046214B4
Application number: DE102007046214A
Authority: DE
Inventors: Werner Krammel
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: DE102007046214A1

Abstract

Vorrichtung zur Plasmabehandlung mittels eines Plasma-Jets mit mindestens einem Entladungsrohr (2), wobei die Wandung des Entladungsrohres (2) aus dielektrischem Material besteht, wobei eine Mittelelektrode (1), massiv ausgebildet und zentrisch im Inneren des Entladungsrohres (2) in dessen Längsrichtung sich erstreckend angeordnet ist, wobei eine zweite Gegenelektrode (3) in axialer Richtung die Wandung des Entladungsrohres (2) konzentrisch umschließend angeordnet ist, derart, dass erste Mittelelektrode (1), Entladungsrohr (2) und zweite Gegenelektrode (3) einen koaxialen und im Querschnitt konzentrischen Aufbau mit einer offenen Stirnseite bilden, an der der Plasma-Jet erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der stirnseitigen Öffnung des Entladungsrohres (2) ein oberer Teil (31) einer zweigeteilten Düsenkontakteinheit (30) angeordnet ist, wobei der obere Teil (31) der Düsenkontakteinheit (30) aus einer Aufnahme (4), an der die Gegenelektrode (3) angebracht ist, und einem Strömungselement (6) besteht, dass ein unterer Teil (32) der Düsenkontakteinheit (30) von einem nach oben hin...Device for plasma treatment by means of a plasma jet with at least one discharge tube (2), the wall of the discharge tube (2) being made of dielectric material, a central electrode (1) being of solid construction and centered in the interior of the discharge tube (2) in its longitudinal direction is arranged extending, a second counter electrode (3) being arranged concentrically surrounding the wall of the discharge tube (2) in the axial direction, such that the first center electrode (1), discharge tube (2) and second counter electrode (3) have a coaxial and im Form a cross-section of a concentric structure with an open end face on which the plasma jet can be generated, characterized in that an upper part (31) of a two-part nozzle contact unit (30) is arranged at the end opening of the discharge tube (2), the upper part (31) the nozzle contact unit (30) from a receptacle (4) on which the counter electrode (3) is attached and an S Flow element (6) is that a lower part (32) of the nozzle contact unit (30) from an upward ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung von insbesondere Kleinstbauteilen mittels Normaldruckplasma.The invention relates to a device for the plasma treatment of, in particular, miniature components by means of normal pressure plasma.

Eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Plasmastrahls ist aus der Patentanmeldung DE 101 16 502 A1 bekannt, die mindestens einen Gasführungskanal durch einen Formkörper aus elektrisch isolierendem Material ausbildet und mindestens eine Elektrode und mindestens eine Gegenelektrode an dem Formkörper anbringt. Dabei verlaufen die Elektrode und der Formkörper wenigstens über einen Bereich parallel zu dem Gasführungskanal und ohne dass auf einer Verbindungslinie zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ein mit Gas gefüllter Raum zwischen dem Außenumfang der Elektrode und dem Formkörper oder zwischen dem Außenumfang der Gegenelektrode und dem Formkörper verbleibt.An apparatus for forming a plasma jet is known from the patent application DE 101 16 502 A1 known, which forms at least one gas guide channel through a shaped body of electrically insulating material and at least one electrode and at least one counter electrode attaches to the molding. In this case, the electrode and the molded body extend at least over a region parallel to the gas guide channel and without leaving a gas-filled space between the outer circumference of the electrode and the molded body or between the outer circumference of the counter electrode and the molded body on a connecting line between the electrode and the counter electrode ,

Eine konkrete Anwendung findet dieses auf dieser Vorrichtung basierende Verfahren beispielsweise bei der Behandlung von Fensterrahmenprofilen oder ähnlich planar und groß dimensionierten Bauteilen. Die gesamte Behandlung erfolgt in einem Behandlungsraum innerhalb eines Gehäuses über eine Vielzahl von Plasmadüsen innerhalb des Behandlungsraums, die das gesamte Fensterrahmenprofil wie in einer Art „Waschstraße” umseitig umspülen. Damit sind bei diesem bekannten Verfahren eine Vielzahl von Plasmadüsen notwendiger Bestandteil der Vorrichtung, die einen komplexen technischen Aufbau bedingen, der ungeeignet scheint, kleine und fein strukturierte Bauteile einer Plasmabehandlung zuzuführen.A concrete application finds this method based on this device, for example in the treatment of window frame profiles or similar planar and large-sized components. The entire treatment is carried out in a treatment room within a housing via a plurality of plasma nozzles within the treatment room, which wash around the entire window frame profile as in a kind of "car wash" on the other side. Thus, in this known method, a plurality of plasma nozzles necessary component of the device, which require a complex technical structure, which seems unsuitable to supply small and finely structured components of a plasma treatment.

Eine weitere Vorrichtung ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Prioritätsanmeldung DE 10 2006 012 100.7-54 bekannt. Sie weist ein Entladungsrohr aus dielektrischem Material auf, in dessen Innerem eine innere, stabförmige, massive Elektrode in Längsrichtung sich erstreckend angeordnet ist. Eine zweite Elektrode umfasst das Entladungsrohr. Dies kann direkt oder mit radialem Abstand geschehen. Zur Erzeugung des Plasmas wird die innere, stabförmige Elektrode auf Hochspannung gelegt, während die äußere Elektrode geerdet ist. Damit kommt es auf Grund der Verhältnisse des elektrischen Feldes zu einer dielektrisch behinderten Entladung und bevorzugt zu einer Zündung des Plasmas an der Spitze der inneren, stabförmigen Elektrode. Um einen Überschlag zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode, also eine direkte Ausbildung eines Lichtbogens zu verhindern, ist am Ende des Entladungsrohres eine Abschlusskappe aus dielektrischem Material vorgesehen. Bei dem dabei erzeugten Plasma handelt es sich um „kaltes Plasma” unter Atmosphärendruck, das eine geringe Gastemperatur bis maximal einige 100 Grad Celsius, aufweist.Another device is from the unpublished German priority application DE 10 2006 012 100.7-54 known. It has a discharge tube made of dielectric material, in the interior of which an inner, rod-shaped, solid electrode is arranged to extend in the longitudinal direction. A second electrode comprises the discharge tube. This can be done directly or at a radial distance. To generate the plasma, the inner, rod-shaped electrode is set to high voltage while the outer electrode is grounded. Due to the conditions of the electric field, this leads to a dielectrically impeded discharge and preferably to an ignition of the plasma at the tip of the inner rod-shaped electrode. In order to prevent a flashover between the inner electrode and the outer electrode, so a direct formation of an arc, a cap made of dielectric material is provided at the end of the discharge tube. The plasma generated in this case is "cold plasma" under atmospheric pressure, which has a low gas temperature up to a maximum of several hundred degrees Celsius.

Versucht man jedoch mit der bekannten Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets komplexe Bauteile mit z. B. Hinterschneidungen oder Aussparungen zu behandeln, so hat sich gezeigt, dass die Oberflächenkonditionierung an den nur schwer zugänglichen Stellen ungenügend ist. Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn geometrisch sehr klein strukturierte Bauteile z. B. für die Mikromechanik oder Mikrofluidik behandelt werden sollen. Hier bedarf es zum einen einer sehr präzisen Zuführung der Bauteile unter den Plasmastrahl, was, bedingt durch die Bauteilgröße, nur mit pinzettenartigen Werkzeugen möglich ist und zum anderen stellt sich auch hier das Problem, dass an den Stellen, an denen das Kleinstbauteil gehalten wird, sowie in Hohlräumen oder Hinterschneidungen eine nicht ausreichende Plasmabehandlung stattfindet.However, if you try with the known device for generating a plasma jet complex components with z. B. undercuts or recesses to treat, it has been shown that the surface conditioning is inadequate access to the sites. A similar problem occurs when geometrically very small components such. B. for micromechanics or microfluidics to be treated. This requires, on the one hand, a very precise supply of the components under the plasma jet, which, due to the size of the component, is possible only with tweezer-type tools and, on the other hand, there is also the problem that at the points where the smallest component is held, as well as in cavities or undercuts an insufficient plasma treatment takes place.

In der US 5,198,724 A ist eine nochmals weitere Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas beschrieben, bei der eine sich in Längsrichtung erstreckende zentrale Mittelelektrode, eine, diese Mittelelektrode umgebende, zweite Elektrode und ein zwischen der Mittelelektrode und der zweiten Elektrode angeordnetes Dielektrikum vorgesehen sind, derart, dass mit diesem koaxialen Aufbau der beschriebenen Vorrichtung ein Plasma nach Art einer dielektrischen Entladung erzeugt werden kann. Weiterhin ist die Vorrichtung der US 5,198,724 A konzipiert, um beispielweise auch mit einer Behandlungskammer fest verbunden, d. h. verschraubt, zu werden.In the US 5,198,724 A Yet another device for generating a plasma is described in which a central electrode extending in the longitudinal direction, a second electrode surrounding this center electrode, and a dielectric disposed between the center electrode and the second electrode are provided such that with this coaxial structure the described device, a plasma can be generated in the manner of a dielectric discharge. Furthermore, the device is the US 5,198,724 A designed, for example, with a treatment chamber firmly connected, ie screwed to be.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zur Behandlung von Bauteilen mittels eines Plasma-Jets der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit der es problemlos möglich ist, Bauteile mit komplexen Strukturen wie Aussparungen oder Hinterschneidungen einer Plasmabehandlung unterziehen zu können. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, insbesondere die Behandlung einer beliebig großen Anzahl von Kleinstbauteilen in einem einfach zu gestaltenden, automatisierten Betrieb zu integrieren.The object of the invention is therefore to provide a device for the treatment of components by means of a plasma jet of the type mentioned above, with which it is easily possible to be able to subject components with complex structures such as recesses or undercuts a plasma treatment. Furthermore, it is an object of the invention, in particular to integrate the treatment of an arbitrarily large number of very small components in an easy-to-design, automated operation.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Plasmabehandlung mit den Merkmalen des ersten Patenanspruchs gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a device for plasma treatment with the features of the first patent claim. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Bauteilen mittels eines Plasma-Jets weist dabei eine Düsenkontakteinheit auf, die zweigeteilt ist, derart, dass der eine, obere Teil direkt an der Gegenelektrode eines Plasma-Jets angebracht ist und der andere, untere Teil von einem nach oben hin offenen Behälter für die zu konditionierenden Behandlungsobjekte gebildet wird.The device according to the invention for the treatment of components by means of a plasma jet in this case has a nozzle contact unit which is divided into two, such that the one, upper part is attached directly to the counter electrode of a plasma jet and the other, lower part of an upward open container for the treatment objects to be conditioned is formed.

Nach einem weiteren notwendigen Merkmal der Erfindung bilden die beiden Teile der Düsenkontakteinheit, eine gegenüber äußeren atmosphärischen Einflüssen geschützte Behandlungskammer, die eine Behandlung von Bauteilen unter mindestens Atmosphärendruck ermöglicht.According to another necessary feature of the invention, the two parts of the nozzle contact unit, a protected against external atmospheric influences treatment chamber, which allows a treatment of components under at least atmospheric pressure.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist im Bereich der Gasaustrittskanäle, die sich im oberen Teil der Düsenkontakteinheit befinden, ein Ventil vorgesehen, das Teil eines Regelkreises ist und sicherstellt, dass im Inneren der Düsenkontakteinheit ein ausreichender Überdruck aufgebaut, aber gleichzeitig ein vorher definierter Differenzdruck relativ zum Umgebungsdruck nicht überschritten wird.According to a preferred embodiment of the invention, in the region of the gas outlet channels, which are located in the upper part of the nozzle contact unit, a valve is provided, which is part of a control loop and ensures that built in the interior of the nozzle contact unit sufficient pressure, but at the same time a predefined differential pressure relative to the ambient pressure is not exceeded.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich nochmals im oberen Teil der Düsenkontakteinheit ein Drucksensor, der ebenso Teil eines Regelkreises ist und mit dem Ventil in Wirkverbindung steht.According to another preferred embodiment of the invention is again in the upper part of the nozzle contact unit, a pressure sensor which is also part of a control circuit and is in operative connection with the valve.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im oberen Teil der Düsenkontakteinheit im Bereich des Strömungselements ein Kanal vorgesehen, der in die Behandlungskammer reicht und über den ein Trägergas in die Behandlungskammer einleitbar ist.According to another preferred embodiment, a channel is provided in the upper part of the nozzle contact unit in the region of the flow element which extends into the treatment chamber and via which a carrier gas can be introduced into the treatment chamber.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen noch beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example with reference to drawings.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Plasmabehandlung mit einer geöffneten Düsenkontakteinheit in einer seitlichen Schnittdarstellung 1 a first embodiment of a device according to the invention for plasma treatment with an open nozzle contact unit in a side sectional view

2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Plasmabehandlung mit einer geschlossenen Düsenkontakteinheit in einer seitlichen Schnittdarstellung 2 a first embodiment of a device according to the invention for plasma treatment with a closed nozzle contact unit in a lateral sectional view

3 eine erste derartige Vorrichtung mit einem geänderten Behälter 3 a first such device with a changed container

4 eine Draufsicht einer ersten derartigen Vorrichtung mit geändertem Behälter und differierenden Behandlungsobjekten 4 a plan view of a first such device with a modified container and different treatment objects

5 eine zweite Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung mit geöffneter Düsenkontakteinheit und geändertem Strömungselement 5 a second embodiment of such a device with open nozzle contact unit and modified flow element

6 eine zweite Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung mit geschlossener Düsenkontakteinheit 6 a second embodiment of such a device with closed nozzle contact unit

7 eine dritte Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung mit geschlossener Düsenkontakteinheit 7 a third embodiment of such a device with closed nozzle contact unit

Zunächst soll die in 1 schematisch dargestellte Zusammenstellungszeichnung einer erfindungsgemäßen geöffneten Düsenkontakteinheit für einen Plasma-Jet näher erläutert werden. Sie zeigt einen Plasma-Jet mit einem Entladungsrohr 2 aus dielektrischem Material, in dessen Innerem eine zentrale, stabförmige Mittelelektrode 1 angeordnet ist, die gleichzeitig eine vertikale Mittelachse verkörpert. Eine zweite Elektrode 3, die die Gegenelektrode zur zentralen Mittelelektrode 1 bildet, ist dabei besonders vorteilhaft rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass das dielektrische Entladungsrohr 2, die zentrale Mittelelektrode 1 und die Gegenelektrode 3 einen koaxialen Aufbau mit einer offenen Stirnseite bilden, an der der Plasmastrahl 5 erzeugt wird. Hierzu wird die zentrale Mittelelektrode 1 auf Hochspannung gelegt, während die äußere Gegenelektrode 3 geerdet ist. An diesem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau, ist an der Gegenelektrode 3 eine Aufnahme 4 anbracht, die mit dem an der Unterseite vorgesehenem Strömungselement 6 den oberen Teil 31 einer Düsenkontakteinheit 30 bildet. Das Strömungselement 6 weist dabei in Verlängerung der stirnseitigen Öffnung des Entladungsrohres 2 seinerseits eine durchgängige Öffnung auf, aus der der erzeugte Plasmastrahl 5 aus dem oberen Teil 31 der Düsenkontakteinheit 30 austritt. Für eine gezwungene Luftabfuhr in geschlossenem Zustand der Düsenkontakteinheit 30, gezeigt in 2, sorgen in dem Strömungselement 6 integrierte Strömungskanäle 8, die in einem ausgangsseitigen Kanal 16 münden, dessen Luftvolumenstrom an einem vorgesehenen Ventil 11 regelbar ist. Rückschlüsse auf die erforderliche Ventilstellung kann man über einen vor dem Ventil 11 in den ausgangsseitigen Kanal 16 integrierten Drucksensor 9 bzw. Temperatursensor 10 ziehen. Damit wird erreicht, dass durch den in die Behandlungskammer 15 einströmenden Plasmastrahl 5 ein Überdruck aufgebaut, aber gleichzeitig eine vorher definierte Druckdifferenz relativ zum Umgebungsdruck nicht überschritten wird. An der austrittsseitigen Öffnung des Strömungselements 6 ist zudem eine um diese konzentrisch angeordnete umlaufende Dichtung 7 angebracht, die in ihrer Dimensionierung so bemessen sein muss, dass sie die Öffnung 14 des Behälters 13, der den unteren Teil 32 der Düsenkontakteinheit 30 bildet, luftdicht umschließt. In dem Behälter 13 ist eine dem oberen Teil der Düsenkontakteinheit 30 zugewandte Öffnung 14 zur Aufnahme von zu behandelnden Objekten 12 vorgesehen.First, the in 1 schematically illustrated assembly drawing of an open nozzle contact unit according to the invention for a plasma jet are explained in more detail. It shows a plasma jet with a discharge tube 2 of dielectric material, in the interior of which a central, rod-shaped center electrode 1 is arranged, which simultaneously embodies a vertical center axis. A second electrode 3 that the counter electrode to the central center electrode 1 forms, is particularly advantageous rotationally symmetrical, so that the dielectric discharge tube 2 , the central center electrode 1 and the counter electrode 3 form a coaxial structure with an open end face, at which the plasma jet 5 is produced. For this purpose, the central center electrode 1 placed on high voltage while the outer counter electrode 3 is grounded. At this construction known from the prior art, is at the counter electrode 3 a recording 4 attached, with the provided at the bottom of the flow element 6 the upper part 31 a nozzle contact unit 30 forms. The flow element 6 indicates in extension of the frontal opening of the discharge tube 2 in turn, a continuous opening from which the generated plasma jet 5 from the upper part 31 the nozzle contact unit 30 exit. For a forced air discharge in the closed state of the nozzle contact unit 30 , shown in 2 , provide in the flow element 6 integrated flow channels 8th that are in an output-side channel 16 open, whose air flow at a designated valve 11 is controllable. Conclusions on the required valve position can be made about one in front of the valve 11 in the output side channel 16 integrated pressure sensor 9 or temperature sensor 10 pull. This will ensure that through the into the treatment chamber 15 incoming plasma jet 5 built an overpressure, but at the same time a previously defined pressure difference is not exceeded relative to the ambient pressure. At the exit-side opening of the flow element 6 is also a concentric around this circumferential seal 7 appropriate, which must be sized in their sizing that they the opening 14 of the container 13 who is the lower part 32 the nozzle contact unit 30 forms, encloses airtight. In the container 13 is an upper part of the nozzle contact unit 30 facing opening 14 for receiving objects to be treated 12 intended.

2 zeigt die Düsenkontakteinheit 30 in geschlossenem Zustand. Dazu wird der obere Teil 31 der Düsenkontakteinheit 30, samt Plasma-Jet, auf den unteren Teil 32 der Düsenkontakteinheit 30 abgesenkt und mit der umlaufenden Dichtung 7 und der Öffnung 14 eine luftdichte Behandlungskammer 15 geschaffen, in der ein Objekt 12 einer Behandlung unterzogen werden kann. Da die Behandlungskammer 15 von äußeren Einschlüssen weitestgehend geschützt ist, ist es durch eine Flutung der Behandlungskammer 15 mit Prozessgas vor Zündung des Plasma-Jets möglich, eine reinraumähnliche Umgebungsbedingung zu schaffen. Nach einer Zündung des Plasma-Jets bildet sich in der gesamten Behandlungskammer 15 ein Plasma aus, wodurch die Oberflächen, Bohrungen und Hinterschneidungen des Objekts 12 vollständig konditioniert werden. Die geschlossene Behandlungskammer 15 bietet bei der Behandlung von Kleinstbauteilen den weiteren Vorteil, dass ein unkontrolliertes Herausschleudern der Behandlungsobjekte 12 aus der Behandlungskammer 15 verhindert wird, da es lediglich dem ausströmenden Plasmagas 19 möglich ist, die Behandlungskammer 15 über die Strömungskanäle 8 zu verlassen. Zudem entsteht in der geschlossenen Behandlungskammer 15 ein Plasmawirbel, der einen unterstützenden Einfluss auf eine vollständige Konditionierung der Behandlungsobjekte 12 mit sich bringt. Sollte dieser nicht ausreichend sein, ist zudem der obere Teil 31 der Düsenkontaktanordnung 30 – samt damit verbundenen Plasma-Jet – in einer horizontalen Relativbewegung auf dem unteren Teil 32 der Düsenkontaktanordnung 30 verfahrbar. Konstruktiv ist für diesen Abwendungsfall die umlaufende Dichtung 7 so zu bemessen, dass es trotz der Relativbewegung der beiden Bauteile der Düsenkontakteinheit 30 zueinander zu keinem Einströmen atmosphärischer Umgebungsluft in die Behandlungskammer 15 kommt. Die Dichtung 7 kann dabei auch als Faltenbalg ausgebildet sein, der eine mehrdimensionale Relativbewegung in horizontaler und vertikaler Richtung ermöglicht. 2 shows the nozzle contact unit 30 in closed condition. This is the upper part 31 the nozzle contact unit 30 , including plasma jet, on the lower part 32 the nozzle contact unit 30 lowered and with the circumferential seal 7 and the opening 14 an airtight treatment chamber 15 created in which an object 12 can be subjected to a treatment. Because the treatment chamber 15 is largely protected from external inclusions, it is due to a flooding of the treatment chamber 15 with process gas before ignition of the plasma jet possible to create a clean room-like environment condition. After ignition of the plasma jet forms throughout the treatment chamber 15 a plasma, which eliminates the surfaces, holes and undercuts of the object 12 be completely conditioned. The closed treatment chamber 15 offers in the treatment of micro-components the further advantage that an uncontrolled ejection of the treatment objects 12 from the treatment chamber 15 is prevented, since it is only the outflowing plasma gas 19 is possible, the treatment chamber 15 over the flow channels 8th to leave. It also arises in the closed treatment chamber 15 a plasma vortex, which has a supporting influence on a complete conditioning of the treatment objects 12 brings with it. If this is not enough, is also the upper part 31 the nozzle contact arrangement 30 - Including associated plasma jet - in a horizontal relative movement on the lower part 32 the nozzle contact arrangement 30 traversable. The circumferential seal is constructive for this avoidance case 7 be sized so that, despite the relative movement of the two components of the nozzle contact unit 30 to each other to no influx of atmospheric ambient air into the treatment chamber 15 comes. The seal 7 can also be designed as a bellows that allows a multi-dimensional relative movement in the horizontal and vertical directions.

3 zeigt den Plasma-Jet mit Düsenkontakteinheit 30 in einem automatisierten Betrieb. Den unteren Teil 32 der Düsenkontakteinheit 30 bildet hierbei ein Behälter 13 mit einer Vielzahl von Öffnungen 14, die gezielt von dem oberen Teil 31 der Düsenkontakteinheit 30, gebildet durch die Aufnahme 4 und dem Strömungselement 6, angesteuert werden können. Der Behälter 13 ist in seiner Dimensionierung nicht begrenzt, was in einem automatisierten Betrieb eine Behandlung einer beliebig großen Anzahl an Behandlungsobjekten 12 ermöglicht. Auch können die Behandlungsobjekte 12 in ihrer geometrischen und strukturellen Gestaltung innerhalb einer Charge beliebig variieren, gezeigt in 4. 3 shows the plasma jet with nozzle contact unit 30 in an automated operation. The lower part 32 the nozzle contact unit 30 forms a container 13 with a multitude of openings 14 targeted by the upper part 31 the nozzle contact unit 30 formed by the recording 4 and the flow element 6 , can be controlled. The container 13 is not limited in its dimensioning, which in an automated operation, a treatment of an arbitrarily large number of treatment objects 12 allows. Also, the treatment objects 12 in their geometrical and structural design within a batch vary arbitrarily, shown in 4 ,

In 5 ist in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer geöffneten Düsenkontakteinheit 30 mit einem geänderten Strömungselement 6 und Behälter 13 gezeigt. Dabei sind die Abmessungen des Strömungselements 6 und des Behälters 13 derart geändert, dass sie eine vergrößerte Behandlungskammer 15 einschließen und dadurch bedingt eine Behandlung größerer Bauteile ermöglichen. Abweichend zu der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform sind die Strömungskanäle 8 in diesem Ausführungsbeispiel seitlich umlaufend an dem freien Innenvolumen des Strömungselements 6 angeordnet. Die Behandlungskammer 15 wird in diesem Ausführungsbeispiel von dem freien Innenvolumen des Strömungselements 6 und der Behandlungsfläche 20 des Behälters 13 gebildet, die durch eine, an dem nach unten hin offenen Ende des Strömungselements 6 angeordnete, umlaufende Dichtung 7 gegenüber äußeren atmosphärischen Einflüssen geschützt ist. Damit wird erreicht, dass ein Überdruck aufgebaut, aber gleichzeitig eine vorher definierte Druckdifferenz relativ zum Umgebungsdruck nicht überschritten wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist ein Drucksensor 9 und Temperatursensor 10 vorgesehen, um kontrollierbare Bedingungen im Inneren der Behandlungskammer 15 zu schaffen. Der Behälter 13 sieht bei dieser Ausführungsform, abweichend zu den 1 bis 4, keine Öffnung 14 für das Behandlungsobjekt 12 vor und ist dabei besonders für eine Konditionierung flächig ausgebildeter Behandlungsobjekte 12 geeignet. Positioniert werden die Behandlungsobjekte 12 dabei auf der Behandlungsfläche 20.In 5 is a schematic representation of an embodiment of an open nozzle contact unit 30 with a modified flow element 6 and containers 13 shown. The dimensions of the flow element are 6 and the container 13 changed so that it has an enlarged treatment chamber 15 include and thereby conditionally allow treatment of larger components. Unlike the in the 1 to 4 embodiment shown are the flow channels 8th in this embodiment, laterally revolving around the free inner volume of the flow element 6 arranged. The treatment chamber 15 is in this embodiment of the free internal volume of the flow element 6 and the treatment area 20 of the container 13 formed by a, at the downwardly open end of the flow element 6 arranged, circumferential seal 7 is protected against external atmospheric influences. This ensures that an overpressure built up, but at the same time a previously defined pressure difference is not exceeded relative to the ambient pressure. Also in this embodiment is a pressure sensor 9 and temperature sensor 10 provided to controllable conditions inside the treatment chamber 15 to accomplish. The container 13 sees in this embodiment, deviating from the 1 to 4 , no opening 14 for the treatment object 12 before and is especially for a conditioning flat trained treatment objects 12 suitable. The treatment objects are positioned 12 while on the treatment area 20 ,

Analog zu dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auch bei der in 5 gezeigten Anordnung der obere Teil 31 der Düsenkontakteinheit 30 auf den unteren Teil 32 der Düsenkontakteinheit 30 absenkbar, gezeigt in 6. Innerhalb der Behandlungskammer 15 wird dadurch eine nach außen hin abgeschirmte, kontrollierbare Atmosphäre geschaffen, die reinraumähnliche Umgebungsbedingungen aufweist.Analogous to the embodiment described above is also in the in 5 shown arrangement of the upper part 31 the nozzle contact unit 30 on the lower part 32 the nozzle contact unit 30 lowered, shown in 6 , Inside the treatment chamber 15 This creates an externally shielded, controllable atmosphere that has clean room-like environmental conditions.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Düsenkontakteinheit 30. Bei dieser gezeigten Ausführungsform sorgen an der Innenseite des Strömungselements 6 zusätzlich befestigte Tubulatoren 18 für eine vollständige Verwirbelung des aus dem Plasmastrahl 5 in die Behandlungskammer 15 austretenden Plasmagases 19. Diese sind nach strömungstechnischen Vorgaben in ihrer Ausrichtung beliebig positionierbar. Zudem ist für temperaturgeführte Prozesse ein Heizelement 21 in dem Strömungselement 6 integriert, das mit dem Drucksensor 9, dem Temperatursensor 10 und dem, an der Behandlungskammer 15 ausgangsseitig angebrachten Ventil 11 in Wirkverbindung steht. Ein Funktionalisieren der Oberflächen von Behandlungsobjekten 12 in der Behandlungskammer 15 ist mit Hilfe eines über einen Kanal 17 zuführbaren Trägergases 22 in die Behandlungskammer 15 möglich. Dabei wird das Trägergas 22 über den Kanal 17 separat und nur bei Bedarf in die Behandlungskammer 15 eingespeist und mit dem austretenden Plasmagas 19 in der Behandlungskammer 15 vermischt und gleichzeitig auf dem Behandlungsobjekt 12 abgeschieden. Unter Verwendung des Gasgemisches, bestehend aus Plasmagas 19 und Trägergas 22, ist ein Beschichten der Behandlungsobjekte 12 unter kontrollierbaren Randbedingungen, geschaffen durch die integrierten Sensoren 9 und 10 und die geschlossene Behandlungskammer 15, möglich. 7 shows a further embodiment of a device according to the invention with nozzle contact unit 30 , In this embodiment shown provide on the inside of the flow element 6 additionally attached tubulators 18 for a complete turbulence of the plasma jet 5 in the treatment chamber 15 exiting plasma gas 19 , These are arbitrarily positionable according to fluidic specifications in their orientation. In addition, a heating element is for temperature-controlled processes 21 in the flow element 6 integrated with the pressure sensor 9 , the temperature sensor 10 and that, at the treatment chamber 15 output side mounted valve 11 is in active connection. A functionalization of the surfaces of treatment objects 12 in the treatment chamber 15 is with the help of one over a channel 17 feedable carrier gas 22 in the treatment chamber 15 possible. In this case, the carrier gas 22 over the canal 17 separately and only when needed in the treatment chamber 15 fed and with the exiting plasma gas 19 in the treatment chamber 15 mixed and simultaneously on the treatment object 12 deposited. Using the gas mixture consisting of plasma gas 19 and carrier gas 22 , is a coating of the treatment objects 12 under controllable boundary conditions, created by the integrated sensors 9 and 10 and the closed treatment chamber 15 , possible.

Claims

Vorrichtung zur Plasmabehandlung mittels eines Plasma-Jets mit mindestens einem Entladungsrohr (2), wobei die Wandung des Entladungsrohres (2) aus dielektrischem Material besteht, wobei eine Mittelelektrode (1), massiv ausgebildet und zentrisch im Inneren des Entladungsrohres (2) in dessen Längsrichtung sich erstreckend angeordnet ist, wobei eine zweite Gegenelektrode (3) in axialer Richtung die Wandung des Entladungsrohres (2) konzentrisch umschließend angeordnet ist, derart, dass erste Mittelelektrode (1), Entladungsrohr (2) und zweite Gegenelektrode (3) einen koaxialen und im Querschnitt konzentrischen Aufbau mit einer offenen Stirnseite bilden, an der der Plasma-Jet erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der stirnseitigen Öffnung des Entladungsrohres (2) ein oberer Teil (31) einer zweigeteilten Düsenkontakteinheit (30) angeordnet ist, wobei der obere Teil (31) der Düsenkontakteinheit (30) aus einer Aufnahme (4), an der die Gegenelektrode (3) angebracht ist, und einem Strömungselement (6) besteht, dass ein unterer Teil (32) der Düsenkontakteinheit (30) von einem nach oben hin offenen Behälter (13) mit wenigstens einer dem oberen Teil der Düsenkontakteinheit (30) zugewandten Öffnung (14) gebildet wird, und dass das Strömungselement (6) des oberen Teils (31) der Düsenkontakteinheit (30) und der untere Teil (32) im geschlossenen Zustand der Düsenkontakteinheit (30) eine Behandlungskammer (15) luftdicht umschließen.Apparatus for plasma treatment by means of a plasma jet with at least one discharge tube ( 2 ), wherein the wall of the discharge tube ( 2 ) consists of dielectric material, wherein a center electrode ( 1 ), solid and concentric inside the discharge tube ( 2 ) is arranged extending in the longitudinal direction, wherein a second counter electrode ( 3 ) in the axial direction, the wall of the discharge tube ( 2 ) concentrically surrounding, such that the first center electrode ( 1 ), Discharge tube ( 2 ) and second counterelectrode ( 3 ) form a coaxial and concentric cross-sectional structure with an open end face on which the plasma jet can be generated, characterized in that at the frontal opening of the discharge tube ( 2 ) an upper part ( 31 ) of a two-part nozzle contact unit ( 30 ), the upper part ( 31 ) of the nozzle contact unit ( 30 ) from a recording ( 4 ), at which the counter electrode ( 3 ), and a flow element ( 6 ), that a lower part ( 32 ) of the nozzle contact unit ( 30 ) from an open-topped container ( 13 ) with at least one of the upper part of the nozzle contact unit ( 30 ) facing opening ( 14 ) is formed, and that the flow element ( 6 ) of the upper part ( 31 ) of the nozzle contact unit ( 30 ) and the lower part ( 32 ) in the closed state of the nozzle contact unit ( 30 ) a treatment chamber ( 15 ) airtight.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (31) der Düsenkontakteinheit (30) von mindestens einer Aufnahme (4) und einem Strömungselement (6) mit Strömungskanälen (8), die in einem ausgangsseitigen Strömungskanal (16) münden, gebildet wird.Device according to claim 1, characterized in that the upper part ( 31 ) of the nozzle contact unit ( 30 ) of at least one photograph ( 4 ) and a flow element ( 6 ) with flow channels ( 8th ) located in an exit-side flow channel ( 16 ), is formed.

Vorrichtung nach der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgangsseitigen Strömungskanal (16) mit einem Ventil (11) verschließbar ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the output-side flow channel ( 16 ) with a valve ( 11 ) is closable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (13) eine Vielzahl von Öffnungen (14) aufweist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container ( 13 ) a plurality of openings ( 14 ) having.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Strömungselements ein Drucksensor (9) und ein Temperatursensor (10) vorgesehen sind, die mit dem Ventil (11) in Wirkverbindung stehen und Teil eines elektrischen Regelkreises sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the region of the flow element, a pressure sensor ( 9 ) and a temperature sensor ( 10 ) provided with the valve ( 11 ) are in operative connection and are part of an electrical control circuit.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Strömungselements (6) mindestens ein Kanal (17) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the region of the flow element ( 6 ) at least one channel ( 17 ) is provided.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Strömungselements (6) ein Heizelement (21) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the region of the flow element ( 6 ) a heating element ( 21 ) is provided.