DE102008025483A1 - Plasmaoberflächenbehandlungsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Plasmaoberflächenbehandlungsanlage, die im Wesentlichen aus einer Zuleitung für das Prozessgas, einem Entladungsraum und einer Düse bestehen, wobei durch die Düse der Plasmastrahl auf die zu behandelnde Probe fällt. Dabei wird, um ein Überspringen von Lichtbögen aus dem Entladungsraum auf die zu behandelnde Oberfläche zu verhindern, erfindungsgemäß ein Abschirmgitter zwischen die zu behandelnde Oberfläche und die Plasmadüse eingebaut.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Plasmaoberflächenbehandlungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bekannt sind Plasmaoberflächenbehandlungsanlagen, die im Wesentlichen aus einer Zuleitung für das Prozessgas, einem Entladungsraum und einer Düse bestehen, wobei durch die Düse der Plasmastrahl auf die zu behandelnde Probe fällt.
• In modernen Fertigungslinien werden die Oberflächen von Werkstücken, Folien, Elektronikbaugruppen, usw. für spätere Bearbeitungsprozesse (Beschichtungen, Kleben usw.) oder zum Reinigen mit Plasma-Strahl behandelt. Dabei wird ein Prozessgas, z. B. Luft, bei Atmosphärendruck, mit hoher Geschwindigkeit durch eine Lichtbogenstrecke geleitet. Das stark ionisierte und heiße Gas verlässt den Lichtbogenraum durch eine geerdete Düsenbohrung als ein ca. 2 cm langer Strahl und wird auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. Dort reagiert es mit der Oberfläche des Werkstückes in der gewünschten Art.
• Da der Lichtbogen auch im Bereich des Düsenaustritts brennt, soll durch die Erdung der Düse ein weiterer Austritt des Lichtbogens verhindert werden. Dennoch ist es nicht auszuschließen, dass der Lichtbogen auf die Oberfläche des Werkstücks überspringt und dort spannungsempfindliche Bauteile wie beispielsweise CMOS-Schaltkreise, beschädigt und/oder eine lokale Überhitzung der Oberfläche verursacht. Bei Beschichtungen von Folien verursachen diese Lichtbögen Inhomogenitäten in der Schicht.
• Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen zur Behandlung von Oberflächen mittels Plasma oder kurz „Plasmaoberflächenbehandlungsanlagen” genannt, ist, dass unter Umständen ein Überspringen von Lichtbögen aus dem Plasma-Generator-Raum auf die zu behandelnde Oberfläche vorkommt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mittels Plasma zu schaffen, mit der ein Überspringen von Lichtbögen oder Überspannung von dem Plasmagenerator auf die zu behandelnde Oberfläche (vermindert oder gar) vermieden wird, während der ionisierte Gasstrahl (Plasmastrahl) die Werkstückoberfläche möglichst ungehindert erreicht.
• Lösung der Aufgabe und Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mittels Plasma, folgende Teile zumindest umfassend:
  Eine Zuleitung für ein Prozessgas zu einem zentral positionierten Entladungsraum mit einem Plasmagenerator, der über eine Düse verfügt, durch die der Plasmastrahl austritt, wobei die Düse auf einen Träger gerichtet ist, auf dem das Werkstück mit der zu behandelnden Oberfläche liegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Werkstück und der Düse ein Abschirmgitter angeordnet ist.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Abschirmgitter geerdet.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt das Abschirmgitter auf einem erdnahen Potential.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Abschirmgitter bauteilnah positioniert.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das Abschirmgitter aus dem gleichen Material wie die Plasmadüse.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das Abschirmgitter aus Stahl bevorzugt aus V2A-Stahl.
• Im Weiteren wird die Erfindung noch anhand einer Figur näher erläutert:
  Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mittels Plasma, folgende Teile sind schematisch wiedergegeben:
  Zu erkennen ist die Prozessgaszuleitung 1, durch die das Gas in den Entladungsraum 2 geleitet wird. Dort wird das Gas über einen Plasmagenerator 4 ionisiert, so dass es als Plasmastrahl 5 durch die Düse 3 den Entladungsraum 2 verlässt. Der Plasmastrahl 5 passiert dann erfindungsgemäß ein Abschirmgitter 6, bevor er auf die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks 7 gelangt.
• Zwischen das zu behandelnden Werkstück 7 und der Düse 3 wird demnach hier ein elektrisch leitfähiges und geerdetes, oder auf erdnahes Potential liegendes Abschirmgitter 6 bauteilnah positioniert. Das Abschirmgitter 6 kann aus dem gleichen Material bestehen wie die Plasmadüse 3, beispielsweise aus VA-Stahl. Laborversuche haben ergeben, dass bei einem Plasma-Behandlungsgerät mit 17 kV Zündspannung und 3 A Lichtbogenstrom ein Abschirmgitter mit 0,2 mm Drahtstärke, 2 mm Maschenweite und ca. 80% Durchlässigkeit geeignet ist. Bei dieser Maschenweite kann der Abstand zwischen Abschirmgitter 6 und Werkstück 7 einige mm betragen, ein Optimum kann empirisch ermittelt werden. Bei Werkstückoberflächen mit großen Höhenunterschieden kann die Gitterform topografisch angepasst werden.
• Die Erfindung betrifft eine Plasmaoberflächenbehandlungsanlage, die im Wesentlichen aus einer Zuleitung für das Prozessgas, einem Entladungsraum und einer Düse bestehen, wobei durch die Düse der Plasmastrahl auf die zu behandelnde Probe fällt. Dabei wird, um ein Überspringen von Lichtbögen aus dem Entladungsraum auf die zu behandelnde Oberfläche zu verhindern, erfindungsgemäß ein Abschirmgitter zwischen die zu behandelnde Oberfläche und die Plasmadüse eingebaut.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mittels Plasma, folgende Teile zumindest umfassend: Eine Zuleitung für ein Prozessgas zu einem zentral positionierten Entladungsraum mit einem Plasmagenerator, der über eine Düse verfügt, durch die der Plasmastrahl austritt, wobei die Düse auf einen Träger gerichtet ist, auf dem das Werkstück mit der zu behandelnden Oberfläche liegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Werkstück und der Düse ein Abschirmgitter angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abschirmgitter geerdet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Abschirmgitter auf einem erdnahen Potential liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmgitter bauteilnah positioniert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmgitter aus dem gleichen Material wie die Plasmadüse besteht.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmgitter aus Stahl ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmgitter aus V2A-Stahl ist.