TWI407842B - 大氣電漿大幅寬處理裝置 - Google Patents

Description

大氣電漿大幅寬處理裝置

本發明是有關於一種大氣電漿處理裝置，且特別是有關於一種大氣電漿大幅寬處理裝置。

大氣電漿乃指於一大氣壓或接近一大氣壓之狀態下所產生的電漿，相較於傳統的真空電漿技術，大氣電漿系統於成本上有絕對的優勢。以設備成本而言，它不需使用昂貴及笨重的真空設備；就製程方面，工件可以不受真空腔體的限制，並可以進行連續式的程序，這些技術特色皆可有效地降低產品的製造成本。也可視需求將系統建構為小型且可攜帶之設備，此特色使其應用層面為之擴大。

大氣電漿的產生是在常壓的環境中在兩電極間驅動一電場，當電場間的氣體因為崩潰解離時而產生電漿，而依照電漿形式的不同，也有多種的電漿源設計和種類，大致上可以分為電暈放電(Corona)、介電質放電(Dielectric barrier discharge)、噴射電漿(Plasma jet)和電漿火炬(Plasma torch)等，其中，噴射電漿具有能量集中、處理速度快等優點，但在大面積化的需求下，欲利用大氣電漿進行工件表面處理又要滿足低溫快速的需求，往往只能利用多組電漿產生器來滿足需求，但所付出的相對代價為成本大幅提升，在經濟效益考量下使得許多廠商裹足不前。

目前，為了獲得大面積電漿處理效能，常用的方式為 利用介電質放電(dielectric barrier discharge)技術作為手段，雖說此技術能達到大面積之需求，但是又有數個衍生問題，如能量較弱需要降低製程速率、設備放電特性等，故系統需要和工件極為接近(數厘米之間)等。此外，製程設備特性又容易導致溫度過高，使得許多高分子材料不適用此製程。

又，電漿之清潔機制主要是利用電漿中的電子或離子和基材表面作用產生之化學反應，有些情況會伴隨蝕刻作用存在，清潔處理過後會在表面殘留污染微粒子，影響後續之製程。

本發明係有關於一種大氣電漿大幅寬處理裝置，是透過傾角之設計，達到大幅寬處理之目的需求，並在裝置中設計適當的氣體循環方式，有效清除微粒子且可防止裝置過熱的情形，進而提升產品的製成良率，也可延長裝置的使用壽命。

本發明提出一種大氣電漿大幅寬處理裝置，其包括一傳動機構、一電漿源外罩與二個電漿產生器。傳動機構包括一旋轉輸出端，其中，此旋轉輸出端具有一中心軸。電漿源外罩具有一開口，其中，旋轉輸出端相對該開口設置。電漿源外罩更具有一進氣孔，此進氣孔係鄰近該開口，並從該電漿源外罩之一外壁面貫穿至電漿源外罩之內部，氣體係藉由進氣孔與該開口以於電漿源外罩之內外循 環流動，藉此可將電漿源外罩之熱量散逸到外部。電漿產生器設置在電漿源外罩中，並連接旋轉輸出端。電漿產生器具有一電漿噴嘴係位在該開口處，此外，電漿產生器相對中心軸係向外傾斜一角度，藉此，當旋轉輸出端帶動電漿產生器轉動時，該些電漿產生器係繞著中心軸以特定傾角轉動，使電漿產生器之電漿噴束係斜向從電漿噴嘴離開，進而加大電漿處理之面積。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其係依照本發明較佳實施例的一種大氣電漿大幅寬處理裝置之示意圖。如第1圖所示，大氣電漿大幅寬處理裝置100包括一傳動機構110、一電漿源外罩120與二個電漿產生器130、140。傳動機構110例如是設置在一基座150上，並包括一旋轉輸出端112，其中，旋轉輸出端112具有一中心軸A1。傳動機構110例如具有一動力源與至少一傳動元件，其中，動力源與傳動元件係相連接，動力源用以提供動力至大氣電漿大幅寬處理裝置100中之元件作動，傳動元件用以帶動電漿產生器130、140之旋轉。本實施例之動力源可為直流馬達、交流馬達或氣壓旋轉缸等，而傳動元件則可為皮帶、齒輪組或鏈條等。

電漿源外罩120具有一開口124，其中，旋轉輸出端 112相對開口124設置。電漿源外罩120更具有進氣孔126。進氣孔126係鄰近旋轉輸出端112，並從電漿源外罩120之外壁面120A貫穿至電漿源外罩120之內部，氣體係可透過此進氣孔126與開口124以於電漿源外罩120之內外循環流動，藉此以將電漿源外罩120之熱量散逸到外部。

另外，電漿源外罩120更具有抽氣孔128。抽氣孔128鄰近開口124處，其係由外壁面120A延伸至一側緣120B處。大氣電漿大幅寬處理裝置100更包括一吸氣單元160，係連接抽氣孔128，用以從抽氣孔128將氣體抽吸出來。

二個電漿產生器130、140設置在電漿源外罩120中，並連接旋轉輸出端112。電漿產生器130、140各具有一電漿噴嘴132、142係位在開口124處。此外，二個電漿產生器130、140相對中心軸A1係各自向外傾斜一角度，藉此，當旋轉輸出端112帶動電漿產生器130、140轉動時，電漿產生器係會繞著中心軸A1以特定傾角轉動。通常，在電漿產生器130、140中會有氣體向電漿噴嘴132、142之方向吹送，以輔助送出電漿氣體，藉此以產生電漿噴束。

這些電漿產生器130、140較佳是以中心軸A1為對稱中心設置，使二者的傾斜角度相同。電漿產生器130、140相對中心軸A1傾斜之角度θ係約為1度至30度，因此可產生不同電漿處理面積之效果。

由於電漿產生器130、140是斜向設置，當電漿產生器130、140產生電漿氣體，並驅使電漿產生器130、140 旋轉時，電漿產生器130、140之電漿噴束斜向地從電漿噴嘴132、142離開，進而加大電漿處理之面積。

較佳地，電漿源外罩120更具有一軸承元件129，軸承元件129係連接旋轉輸出端112與電漿產生器130、140，用以使旋轉輸出端112可更為平順且穩定地帶動電漿產生器130、140旋轉。

請接著參照第2圖，其係第1圖大氣電漿大幅寬處理裝置於運作時之局部示意圖。當大氣電漿大幅寬處理裝置100處理一物體200(如待處理之工件)之表面200A時，旋轉輸出端112係帶動電漿產生器130、140繞著中心軸A1旋轉。此時，從電漿噴嘴132、142離開之電漿噴束310、320是斜向噴射到物體200之表面200A，使得電漿可處理的面積約為橫跨二個電漿噴束310、320於表面200A二個位置P1、P2之區域I大小。

也因此相較於一般將電漿噴嘴固定在中心位置的電漿處理裝置而言，本實施例之大氣電漿大幅寬處理裝置100具有較大的電漿幅寬，更適合處理大面積的物體表面。

另外，如第2圖所示，由於電漿產生器130、140是斜向設置，當電漿產生器130、140受旋轉輸出端112之帶動而旋轉時，電漿產生器130、140會產生類似於風扇的導引效應。此時，在旋轉輸出端112會產生一股吸力，使電漿源外罩120外部的氣體從進氣孔126灌入電漿源外罩120中，並受到電漿產生器130、140之牽引從電漿噴嘴132、142處之開口124離開電漿源外罩120，如此而可 產生在電漿源外罩120內外不停循環之氣流。

由於電漿產生器130、140在電漿產生的過程中會不停的產生熱量，且熱量非常容易累積在電漿源外罩120以及電漿產生器130、140之外殼(未標示)。由於本實施例之電漿源外罩120具有進氣孔126與開口124，並搭配斜向之電漿產生器130、140配置，所構成之氣體循環效果，能夠適時且有效地將熱量散逸到外部去，避免裝置產生過熱的情形，進而可提升本實施例大氣電漿大幅寬處理裝置的使用壽命。

同樣以第2圖為例，在電漿噴束310、320處理物體200之表面200A時，由於電漿噴束310、320中含有活性分子，如電子或離子，活性分子會與物體200其表面200A作用而產生化學反應，因而會產生以微粒子形式存在之副產物。吸氣單元160(見第1圖)連接抽氣孔128，當電漿噴束310、320之氣體向外吹送時，會啟動吸氣單元160抽吸氣體之機制。此時，吸氣單元160會從抽氣孔128將不必要的微粒子吸走，因此可降低微粒子存在的情形。如此，本實施例之大氣電漿大幅寬處理裝置100係可提升產品的製成良率。

本實施例之大氣電漿大幅寬處理裝置100雖是以二個電漿產生器為例做說明，然本發明並不侷限於此，於裝置中實質上更可依據需求設置多組的電漿產生器。另外，大氣電漿大幅寬處理裝置100之電漿源外罩120上之進氣孔126與抽氣孔128之數量並不侷限。較佳地，這些進氣 孔、抽氣孔可平均分散在電漿源外罩120上，使氣體循環所帶走的熱量較為一致，也更有利於微粒子之排除。

本發明上述實施例所揭露之大氣電漿大幅寬處理裝置，是將電漿產生器斜向設置，且當處理物體表面時，會使電漿產生器繞中心軸以傾角旋轉。此時，由於傾角向外延伸，電漿噴束所掃描到的面積會加大，使電漿幅寬增加，如此而可處理更大的面積，本實施例之大氣電漿大幅寬處理裝置約使處理效益增加50%以上。此外，傾斜的電漿產生器係使電漿氣體自動向外吹送，並不會在清潔程序中造成二次污染，也可同時達到表面處理與清潔效益之目的。且在本實施例之大氣電漿大幅寬處理裝置中係設計有適當的氣體循環機制，可直接在裝置運作時將裝置中產生的熱量排除，而可避免裝置產生過熱的情形，因此不會使裝置因過熱情形而無預期故障，更可提升裝置的使用壽命，使裝置產生較佳的經濟效益。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧大氣電漿大幅寬處理裝置

110‧‧‧傳動機構

112‧‧‧旋轉輸出端

120‧‧‧電漿源外罩

120A‧‧‧外壁面

120B‧‧‧側緣

124‧‧‧開口

126‧‧‧進氣孔

128‧‧‧抽氣孔

129‧‧‧軸承元件

130、140‧‧‧電漿產生器

132、142‧‧‧電漿噴嘴

150‧‧‧基座

160‧‧‧吸氣單元

200‧‧‧物體

200A‧‧‧表面

310、320‧‧‧電將噴束

A1‧‧‧中心軸

I‧‧‧區域

P1、P2‧‧‧位置

第1圖係依照本發明較佳實施例的一種大氣電漿大幅寬處理裝置之示意圖。

第2圖係第1圖大氣電漿大幅寬處理裝置於運作時之 局部示意圖。

100‧‧‧大氣電漿大幅寬處理裝置

110‧‧‧傳動機構

112‧‧‧旋轉輸出端

120‧‧‧電漿源外罩

120A‧‧‧外壁面

120B‧‧‧側緣

124‧‧‧開口

126‧‧‧進氣孔

128‧‧‧抽氣孔

129‧‧‧軸承元件

130、140‧‧‧電漿產生器

132、142‧‧‧電漿噴嘴

150‧‧‧基座

160‧‧‧吸氣單元

A1‧‧‧中心軸

Claims (9)

1. 一種大氣電漿大幅寬處理裝置，包括：一傳動機構，包括一旋轉輸出端，其中，該旋轉輸出端具有一中心軸；一電漿源外罩，具有一開口，其中，該旋轉輸出端相對該開口設置，該電漿源外罩更具有一進氣孔，該進氣孔係鄰近該旋轉輸出端，並從該電漿源外罩之一外壁面貫穿至該電漿源外罩之內部；以及二個電漿產生器，設置在該電漿源外罩中，並連接該旋轉輸出端，該些電漿產生器各具有一電漿噴嘴係位在該開口處，其中，該些電漿產生器相對該中心軸係各自向外傾斜一角度，藉此，當該旋轉輸出端帶動該些電漿產生器轉動時，該些電漿產生器係繞著該中心軸以特定傾角轉動，並藉由該進氣孔導入氣體於該電漿源外罩之內，以將該電漿源外罩之熱量散逸到該開口外，並使該些電漿產生器之電漿噴束斜向從該些電漿噴嘴離開，進而加大電漿處理之面積。
2. 如申請專利範圍第1項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該些電漿產生器相對該中心軸各自傾斜之角度係約為1度至30度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該些電漿產生器係以該中心軸為對稱中心設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之大氣電漿大幅寬處 理裝置，其中，該電漿源外罩更具有一抽氣孔，該抽氣孔係鄰近該開口。
5. 如申請專利範圍第4項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，更包括一吸氣單元，係連接該抽氣孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該傳動機構具有一動力源與至少一傳動元件，該動力源連接該至少一傳動元件，該旋轉輸出端係連接該至少一傳動元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該動力源係為直流馬達、交流馬達或氣壓旋轉缸。
8. 如申請專利範圍第6項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該至少一傳動元件係為皮帶、齒輪組或鏈條。
9. 如申請專利範圍第1項所述之大氣電漿大幅寬處理裝置，其中，該電漿源外罩更具有一軸承元件，用以連接該旋轉輸出端與該些電漿產生器。