ES2808116T3 - Dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre - Google Patents

Dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre Download PDF

Info

Publication number
ES2808116T3
ES2808116T3 ES17762144T ES17762144T ES2808116T3 ES 2808116 T3 ES2808116 T3 ES 2808116T3 ES 17762144 T ES17762144 T ES 17762144T ES 17762144 T ES17762144 T ES 17762144T ES 2808116 T3 ES2808116 T3 ES 2808116T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
electrode
tubular wall
post
plasma
coating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17762144T
Other languages
English (en)
Inventor
Simon Bulou
Patrick Choquet
Thomas Gaulain
Mathieu Gerard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luxembourg Institute of Science and Technology LIST
Original Assignee
Luxembourg Institute of Science and Technology LIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luxembourg Institute of Science and Technology LIST filed Critical Luxembourg Institute of Science and Technology LIST
Application granted granted Critical
Publication of ES2808116T3 publication Critical patent/ES2808116T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/503—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using DC or AC discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761—Continuous moving
    • H01J37/3277—Continuous moving of continuous material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) para un sustrato con forma de alambre (4), que comprende: - un electrodo tubular interno (6) sobre una pared tubular interna (3) para recibir el sustrato (4) y un precursor (8) que se mueve axialmente en una dirección de trabajo (30); - un electrodo tubular externo (10) coaxial con, y que rodea, el electrodo interno (6); donde los electrodos interno y externo (6;10) están configurados para ser alimentados con una fuente de alimentación eléctrica para producir un plasma cuando se suministra un gas de plasma (12) entre dichos electrodos y es así excitado, donde el gas excitado por plasma (19) fluye axialmente en la dirección de trabajo (30) y reacciona con el precursor (8) en un área de recubrimiento (16) al final de la pared tubular interna (3) en dicha dirección (30); caracterizado por el hecho de que el electrodo tubular interno (6) se extiende axialmente hacia el área de recubrimiento (16) al menos hasta el extremo del electrodo externo (10), preferiblemente más allá del mismo, en la dirección de trabajo (30) y por el hecho de queen al menos una pared tubular dieléctrica (14) se extiende axialmente entre el electrodo interno (6) y el electrodo externo (10).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre
Campo técnico
[0001] La invención se refiere a un dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre.
Estado de la técnica
[0002] El documento de patente de la técnica anterior publicado WO2014/191012 A1 divulga un dispositivo y un método para tratar un alambre electroconductor usando un plasma post-descarga. El dispositivo de plasma comprende una boquilla de plasma que tiene una cámara de descarga con una abertura de boquilla para la salida de un chorro de plasma en un área post-descarga para el tratamiento del alambre. La cámara de descarga comprende un tubo interno donde se puede guiar un alambre conductor que se va a tratar, donde el tubo está hecho de material eléctricamente aislante y adyacente al área post-descarga. La cámara de descarga comprende un electrodo tubular interno que rodea una porción del tubo y un electrodo tubular externo coaxial con el electrodo interno y que se extiende axialmente a lo largo de la cámara de descarga hacia la abertura de boquilla. Se inyecta un gas entre los dos electrodos y se aplica unatensión de alta frecuencia al electrodo interno creando así arcos eléctricos en la cámara de descarga que producen un plasma de alta densidad de energía. Además, los arcos eléctricos pueden extenderse hasta el área post-descarga y reaccionar con el alambre conductor. El electrodo interno debe ser distante al área post-descarga, de lo contrario crearía un arco eléctrico con el sustrato de alambre conductor. También se suministran alta tensión y corriente al electrodo en vista de la distancia radial entre ellos y la distancia necesaria entre el electrodo interno y el área post-descarga. Por lo tanto, este dispositivo no está adaptado para el recubrimiento orgánico y sustratos termosensibles porque el plasma de alta densidad de energía podría degradar el precursor del recubrimiento y el sustrato.
[0003] El documento de patente de la técnica anterior publicado US2005/0236374 A1 divulga un dispositivo de plasma para procesar un alambre. El dispositivo comprende un tubo de contacto conductor que rodea un camino longitudinal que recibe el alambre. Un manguito dieléctrico adyacente al tubo de contacto rodea el alambre y define con dicho alambre un pasaje anular de gas. El gas se guía por medio de una entrada adyacente al tubo de contacto y se inyecta un precursor químico en el pasaje del alambre. Un manguito de electrodo está alrededor del manguito dieléctrico de manera que una señal altamente dieléctrica de alta frecuencia entre dicho electrodo y el tubo conductor crea una descarga de barrera dieléctrica para crear el plasma. El precursor químico está directamente en contacto con el plasma, lo que puede promover la fragmentación del precursor, haciendo así que el procesamiento sea menos eficaz. Este dispositivo no está adaptado para precursores y sustratostermosensibles.
[0004] El documento de la técnica anterior publicado DE 102012104224 A1 se refiere a un dispositivo de plasma para tratar un alambre y proporciona un aislante de alta temperatura para aislar eléctricamente el área interna del dispositivo. Se selecciona un aislante de alta temperatura de manera que la alta temperatura que ocurre en el dispositivo no dañe el aislante. La divulgación de este documento no se refiere al impacto térmico sobre el sustrato, ya que incluso sugiere precalentar el alambre para intensificar la limpieza.
Resumen de la invención
Problema técnico
[0005] La invención proporciona una solución para superar al menos un defecto de la técnica anterior mencionada. Más específicamente, la invención resuelve el problema técnico de proporcionar un dispositivo para un recubrimiento por plasma post-descarga orgánico o inorgánico, continuo, homogéneo y eficiente sobre un sustrato con forma de alambre conductor o no conductor, más particularmente sobre un sustrato termosensible. Solución técnica
[0006] La invención se refiere a un dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para un sustrato con forma de alambre, que comprende un electrodo tubular interno sobre una pared tubular interna para recibir el sustrato y un precursor que se mueve axialmente en una dirección de trabajo; un electrodo tubular externo coaxial con, y que rodea, el electrodo interno; donde los electrodos interno y externo están configurados para ser alimentados con una fuente de alimentación eléctrica para producir un plasma cuando se suministra un gas de plasma entre dichos electrodos y es así excitado, donde el gas excitado por plasma fluye axialmente en la dirección de trabajo y reacciona con el precursor en un área de recubrimiento al final de la pared tubular interna en dicha dirección; destacable porque el electrodo tubular interno se extiende axialmente hacia el área de recubrimiento al menos hasta el extremo del electrodo externo, preferiblemente más allá del mismo, en la dirección de trabajo y porque al menos una pared tubular dieléctrica se extiende axialmente entre el electrodo interno y el electrodo externo.
[0007] Según una forma de realización preferida, el área de recubrimiento es tal, que el gas excitado por plasma puede entrar en contacto directamente con el sustrato.
[0008] Según una forma de realización preferida, el área de recubrimiento es directamente adyacente a la pared tubular interna.
[0009] Según una forma de realización preferida, la al menos una pared tubular dieléctrica se extiende axialmente más allá del electrodo externo en la dirección de trabajo.
[0010] Según una forma de realización preferida, el electrodo tubular interno rodea la pared tubular interna o está formado por la pared tubular interna.
[0011] Según una forma de realización preferida, el electrodo tubular interno está formado por la pared tubular interna hecha de material conductor eléctrico o una combinación de material conductor eléctrico y dieléctrico.
[0012] Según una forma de realización preferida, el electrodo tubular interno rodea o está unido a la pared tubular interna.
[0013] Según una forma de realización preferida, el electrodo tubular interno se extiende axialmente a lo largo de una porción de la pared tubular interna, donde dicha porción es de hasta el 100%.
[0014] Según una forma de realización preferida, la pared tubular dieléctrica o una de la al menos una pared tubular dieléctrica sostiene el electrodo externo.
[0015] Según una forma de realización preferida, el electrodo tubular externo se extiende axialmente a lo largo de una porción de la pared tubular dieléctrica, donde dicha porción es preferiblemente de al menos un 10% y de hasta el 100%.
[0016] Según una forma de realización preferida, la al menos una pared tubular dieléctrica está hecha de un material dieléctrico, incluido, pero no limitado a, material de la lista siguiente: cuarzo, alúmina, dióxido de silicio, vidrio y cualquier combinación de los mismos.
[0017] Según una forma de realización preferida, la pared tubular dieléctrica que sostiene el electrodo externo es una primera pared tubular dieléctrica, donde dicho dispositivo comprende una segunda pared tubular dieléctrica que se extiende entre el electrodo tubular interno y la primera pared tubular dieléctrica.
[0018] Según una forma de realización preferida, se proporciona un espacio anular entre la pared tubular dieléctrica que sostiene el electrodo externo y el electrodo tubular interno o entre la primera y la segunda pared tubular dieléctrica, donde dicho dispositivo comprende un conector configurado para alimentar dicho espacio con el gas de plasma para producir el plasma, donde dicho conector está situado axialmente opuesto al área de recubrimiento.
[0019] Según una forma de realización preferida, el plasma se crea a partir de gas no condensable que puede incluir, pero de forma no limitativa, argón, helio, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y cualquier combinación de los mismos.
[0020] Según una forma de realización preferida, el precursor comprende al menos un producto químico.
[0021] Según una forma de realización preferida, la pared tubular interna se mueve axialmente con relación al resto del dispositivo para desplazar axialmente el área de recubrimiento.
[0022] Según una forma de realización preferida, el dispositivo comprende además la fuente de alimentación eléctrica configurada para suministrar una alta tensión pulsada o alterna, donde dicho dispositivo está configurado de modo que el electrodo interno preferiblemente se conecte eléctricamente a tierra y el electrodo externo preferiblemente se alimente eléctricamente con dicha alta tensión.
[0023] Según una forma de realización preferida, la alta tensión de la fuente de alimentación eléctrica está comprendida entre 1 y 50 kV y/o la corriente suministrada por dicha fuente al electrodo es inferior a 1000 mA.
[0024] Según una forma de realización preferida, el dispositivo comprende además un tubo de confinamiento que rodea el área de recubrimiento.
[0025] La invención está dirigida también a un método para un recubrimiento continuo de un sustrato con forma de alambre con un dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga con un electrodo tubular interno y un electrodo tubular externo, donde dicho método comprende mover el sustrato y un precursor en una dirección de trabajo a través del electrodo interno mientras se alimentan los electrodos externo e interno con una alta tensión y se suministra un gas de plasma entre dichos electrodos, para producir un gas excitado por plasma que fluye axialmente hacia un área de recubrimiento donde dicho gas excitado por plasma reacciona químicamente con dicho precursor sobre dicho sustrato; destacable porque el dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga es según la invención.
[0026] Según una forma de realización preferida, el precursor se inyecta en un líquido o en una fase gaseosa con un gas portador.
[0027] Según una forma de realización preferida, la mezcla del precursor y el gas portador fluye a través de la pared tubular interna con una velocidad de gas inferior, igual o superior, preferiblemente con una velocidad de gas igual o superior, a la velocidad de gas del gas de plasma y el gas excitado por plasma.
[0028] Según una forma de realización preferida, el sustrato se sumerge o se pulveriza o se impregna con el precursor antes de moverse a través de la pared tubular interna.
Ventajas de la invención
[0029] La invención es particularmente interesante porque la disposición evita el impacto de partículas de plasma de alta energía sobre moléculas precursoras,así como sobre el sustrato que se va a recubrir. Además, permite la deposición sobre sustratos termosensibles. El sustrato no está directamente en contacto con el plasma y su recubrimiento no se ve afectado por los filamentos eléctricos presentes en la descarga. La configuración coaxial permite la producción de un plasma homogéneo y un recubrimiento homogéneo incluso sobre superficies complejas. El dispositivo se puede usar con sustratos conductores y no conductores. El dispositivo permite la deposición de películas finas inorgánicas, orgánicas u orgánicas/inorgánicas debido a la configuración post descarga y la deposición a baja temperatura. Los materiales inorgánicos que se pueden depositar usando este dispositivo pueden ser, pero de forma no limitativa, SiÜ2, TiÜ2, SiÜ2/TiO2. La materia orgánica que se puede depositar usando este dispositivo comprende materiales funcionales compuestos por grupos reactivos, tales como grupos hidroxilo, grupos carboxílicos, grupos amina, grupos epóxido, grupos acrílicos, grupos sulfurados, grupos clorados. Las estructuras inorgánicas/orgánicas que se pueden obtener comprenden, pero de forma no limitativa, SiOxCyHz, SiOxCyHz/TiO2.
Breve descripción de los dibujos
[0030]
La figura 1 es una representación esquemática del dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga conforme a la presente invención.
La figura 2 es una vista transversal longitudinal del dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga según la presente invención.
La figura 3 es una vista en corte transversal del dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga de la presente invención.
La figura 4 es un espectro FTIR del recubrimiento obtenido con la inyección de HMDSO en unapost descarga de plasma de N2.
La figura 5 es un espectro FTIR del recubrimiento obtenido con la inyección de MMA en unapost descarga de plasma de N2.
Descripción de una forma de realización
[0031] Las figuras 1 a 3 no definen las proporciones precisas de los elementos.
[0032] Con referencia a las figuras adjuntas 1, 2 y 3, la referencia 2 muestra un dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga según la presente invención. El dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga 2 tiene una forma tubular y comprende una pared tubular interna 3 configurada para recibir un sustrato con forma de alambre 4 para ser recubierto. El sustrato con forma de alambre 4 puede moverse axialmente a través de la pared tubular interna 3 en una dirección de trabajo 30 para ser recubierto en un área de recubrimiento 16 representada aquí con líneas punteadas. El área de recubrimiento 16 es adyacente a la pared tubular interna 3 y es tal que un gas excitado por plasma 19 puede entrar en contacto directamente con el sustrato 4. El gas excitado por plasma 19 (es decir, gas de plasma que pasa a través de la zona de plasma del dispositivo y que ha sido activado por especies energéticas del plasma) fluye axialmente en la dirección de trabajo 30 y reacciona con un precursor 8 en el área de recubrimiento 16. El precursor 8 está preferiblemente en forma de un flujo de gas precursor. El recubrimiento ocurre en el área de recubrimiento 16 donde se mezclan el sustrato 4, el gas excitado por plasma 19 y el precursor 8.
[0033] La pared tubular interna 3 está diseñada para separar el gas excitado por plasma 19 y el flujo de gas precursor 8, así como para proteger el sustrato 4 de la interacción directa con el plasma. La pared tubular interna 3 está hecha de material no poroso. La pared tubular interna 3 está rodeada directamente por un electrodo tubular interno 6, hecho de material conductor, como se muestra en las figuras 2 y 3. Sin embargo, como una forma de realización preferida, la pared tubular interna 3 puede formar el electrodo interno 6. Para ello, la pared tubular interna 3 podría estar hecha de material conductor eléctrico o una combinación de material conductor eléctrico y material dieléctrico.
[0034] El electrodo tubular interno 6 está rodeado por un electrodo tubular externo coaxial 10. Los dos electrodos 6 y 10 están configurados para ser alimentados con una fuente de alimentación eléctrica para producir un plasma cuando se suministra un gas de plasma 12 entre ellos, excitando así dicho gas de plasma. El electrodo tubular interno 6 se extiende axialmente hacia el área de recubrimiento 16 al menos hasta un extremo del electrodo externo 10, preferiblemente más allá del mismo. Dicho extremo del electrodo externo está en la dirección de trabajo 30. El gas excitado por plasma 19 aparece al final del electrodo externo 10, en la dirección de trabajo 30. El área de recubrimiento 16 corresponde a un área donde se mezclan el gas excitado por plasma 19, el sustrato 4 y el precursor 8.
[0035] La pared tubular interna 3 se mueve axialmente con relación al resto del dispositivo 2 para desplazar axialmente el área de recubrimiento 16.
[0036] El dispositivo comprende además al menos una pared tubular dieléctrica 14 que se extiende axialmente entre los dos electrodos 6 y 10. Esta composición del electrodo, denominada descargas de barrera dieléctrica (DBD), evita la formación de arcos eléctricos y permite la producción de un plasma de densidad de energía baja homogéneo. Como una forma de realización preferida, una pared tubular dieléctrica 14 se extiende axialmente entre los dos electrodos 6 y 10 y sostiene el electrodo externo 10. El electrodo externo 10 se extiende axialmente a lo largo de una porción de la pared tubular dieléctrica 14, preferiblemente al menos un 10% y hasta el 100% de la longitud de dicha pared tubular dieléctrica. Opcionalmente, se puede usar una segunda pared tubular dieléctrica (no representada), sobre y alrededor del electrodo tubular interno 6, para formar una descarga DBD con una configuración simétrica con dos dieléctricos.
[0037] Las paredes tubulares dieléctricas están hechas de un material dieléctrico, incluidos, pero no limitados a, los materiales de la lista siguiente: cuarzo, alúmina, dióxido de silicio, vidrio y cualquier combinación de los mismos.
[0038] Se proporciona un espacio anular 15 o pasaje (representado en la figura 3) entre el electrodo tubular interno 6 y la pared tubular dieléctrica 14 que sostiene el electrodo tubular externo 10, para recibir el gas que se va a ionizar. El espacio anular 15 puede tener aproximadamente un ancho de 0,5 a 5 mm. El dispositivo 2 comprende también un conector 20 configurado para suministrar al espacio anular 15 el gas de plasma 12 para producir el plasma. El conector 20 (representado en la figura 1) está situado axialmente opuesto al área de recubrimiento 16. En el caso de una segunda pared tubular dieléctrica, el espacio anular puede estar entre la pared tubular dieléctrica que sostiene el electrodo externo, donde dicha pared tubular dieléctrica es una primera pared tubular dieléctrica, y la segunda pared tubular dieléctrica.
[0039] El dispositivo 2 comprende además una fuente de alimentación eléctrica 18 (representada en la figura 1) configurada para suministrar una alta tensión pulsada o alterna para ionizar el gas de plasma 12 que fluye a través del espacio anular 15. La fuente de alimentación eléctrica 18 está configurada además de manera que el electrodo interno 6 esté conectado eléctricamente a tierra y el electrodo externo 10 esté alimentado eléctricamente con la alta tensión. La alta tensión de la fuente de alimentación eléctrica 18 está comprendida preferiblemente entre 1 y 50 kV, más preferiblemente entre 1 y 15 kV, y/o la corriente suministrada por la fuente de alimentación al electrodo 10 es inferior a 1000 mA. La frecuencia de la fuente de alimentación está comprendida entre 1 kHz y 100 kHz. En general, la fuente de alimentación 18 producirá una alta tensión con una baja frecuencia para crear el plasma. De esta manera, cuando se aplica una alta tensión al electrodo externo 10, el plasma se crea por el fenómeno conocido como descarga de barrera dieléctrica. Se crea así un plasma entre el electrodo tubular interno 6 y la pared tubular dieléctrica 14 que sostiene el electrodo externo. El gas excitado por plasma 19 fluirá axialmente hacia el área de recubrimiento 16 donde dicho gas excitado por plasma 19 reacciona químicamente con el precursor 8 y el sustrato 4.
[0040] Para mejorar la homogeneidad del recubrimiento, se inyecta el precursor 8 coaxialmente con el sustrato 4 en la pared tubular interna 3. El precursor es preferiblemente un precursor químico orgánico que comprende posiblemente grupos inorgánicos (compuestos por átomos que incluyen, pero no se limitan ala lista siguiente: Si, Ti, Zr, Zn, Co, Fe, Pt, Pd, S, B, Cl, P, Mg, Ca, Au, Ag), con interfaces funcionales de crecimiento, lo que permite una buena adhesión a la superficie del sustrato y presenta grupos químicos de interés. El precursor 8 se puede inyectar en la pared tubular interna 3 en un líquido o una fase gaseosa, preferiblemente con un gas portador. El precursor está preferiblemente compuesto por C y H y puede incluir grupos funcionales, tales como alcohol, alcano, alilo, amida, amina, carboxílico, epóxido, etc. y/o insaturaciones... El precursor puede ser, por ejemplo, hexametildisiloxano, metilmetacrilato, tetraisopropóxido de titanio, aminopropiltrietoxisilano, donde dichos compuestos son llevados en gas que comprende, pero de forma no limitativa, argón, helio, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y cualquier combinación de los mismos. Para prevenir los daños inducidos por las especies de alta energía del plasma (es decir, electrones, iones), el precursor se inyecta en la pared tubular interna 3 con cualquier velocidad de flujo, junto con un flujo de gas portador. La mezcla compuesta por el precursor 8 y el gas portador se inyecta con una velocidad de gas inferior, igual o superior, preferiblemente igual o superior, a la velocidad de gas del gas de plasma 12 y el gas excitado por plasma 19. Alternativamente, el sustrato 4 se puede sumergir o pulverizar o impregnar previamente con el precursor antes de moverse a través de la pared tubular interna 3.
[0041] Opcionalmente, se puede poner un tubo de confinamiento externo (no representado) en el área de recubrimiento 16 para confinar en un volumen limitado la mezcla del gas excitado por plasma 19, el precursor químico 8 y el sustrato 4. El tubo de confinamiento está preferiblemente al final de la pared tubular externa 14.
[0042] El dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga 2 puede tener, por ejemplo, una pared tubular dieléctrica 14 que sostiene el electrodo externo hecha de vidrio con un diámetro interno de 10 mm. El electrodo tubular externo 10 puede tener una longitud de 100 mm y la pared tubular interna 3 puede tener un diámetro exterior de 6 mm. El grosor del electrodo tubular interno 6 y el electrodo tubular externo 10 está comprendido entre 1 y 1000 pm, típicamente 100-300 pm. El espacio anular 15 entre la pared tubular dieléctrica 14 que sostiene el electrodo externo y el electrodo tubular interno puede ser de 2 mm, donde dicho espacio anular corresponde al espacio entre el diámetro externo del electrodo tubular interno y el diámetro interno de la pared tubular dieléctrica que sostiene el electrodo externo.
[0043] Se realizaron dos recubrimientos sobrealambres metálicos. Se realizó un primer recubrimiento con un monómero de HMDSO (hexametildisiloxano) sobre un sustrato con forma de alambre hecho de acero inoxidable. Se usó nitrógeno como gas de plasma con una velocidad de flujo de 50 l/s. El alambre metálico se movió en el dispositivo con una velocidad de 100 cm/min y el monómero de HMDSO se inyectó en el dispositivo con un gas vector o gas portador con una velocidad de flujo de 10 l/min. La energía suministrada por la fuente de alimentación es de 80 W y la frecuencia de la señal es de 60 kHz. Se observó un recubrimiento "de tipo SiO2" con bandas de absorción muy débiles de "Si-CH3" sobre el sustrato con un espectrómetro FTIR Bruker Vertex 70 y los resultados se representan en la figura 4.
[0044] Se realizó un segundo recubrimiento con un monómero de metilmetacrilato (MMA) sobre un sustrato con forma de alambre hecho de acero inoxidable. Se usó nitrógeno como gas de plasma con una velocidad de flujo de 50 l/s. El alambre metálico se movió en el dispositivo con una velocidad de 100 cm/min y el monómero de metilmetacrilato se inyectó con un flujo de 50 pl/min en el dispositivo con un gas portador con una velocidad de flujo de 10 l/min. La energía suministrada por la fuente de alimentación es de 50 W y la frecuencia de la señal es de 60 Hz. El recubrimiento se analizó con el espectrómetro FTIR Bruker Vertex 70 y los resultados se representan en la figura 5. Se observó un recubrimiento orgánico con grupos funcionales C=O que revelaron que se produjo el recubrimiento. Los monómeros usados se toman como ejemplos y no están limitados.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) para un sustrato con forma de alambre (4), que comprende:
- un electrodo tubular interno (6) sobre una pared tubular interna (3) para recibir el sustrato (4) y un precursor (8) que se mueve axialmente en una dirección de trabajo (30);
- un electrodo tubular externo (10) coaxial con, y que rodea, el electrodo interno (6);
donde los electrodos interno y externo (6; 10) están configurados para ser alimentados con una fuente de alimentación eléctrica para producir un plasma cuando se suministra un gas de plasma (12) entre dichos electrodos y es así excitado, donde el gas excitado por plasma (19) fluye axialmente en la dirección de trabajo (30) y reacciona con el precursor (8) en un área de recubrimiento (16) al final de la pared tubular interna (3) en dicha dirección (30);
caracterizado por el hecho de que
el electrodo tubular interno (6) se extiende axialmente hacia el área de recubrimiento (16) al menos hasta el extremo del electrodo externo (10), preferiblemente más allá del mismo, en la dirección de trabajo (30) y por el hecho de queen al menos una pared tubular dieléctrica (14) se extiende axialmente entre el electrodo interno (6) y el electrodo externo (10).
2. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según la reivindicación 1, donde el área de recubrimiento (16) es tal que el gas excitado por plasma (19) puede entrar en contacto directamente con el sustrato (4).
3. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, donde el área de recubrimiento (16) está directamente adyacente a la pared tubular interna (3).
4. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la al menos una pared tubular dieléctrica se extiende axialmente más allá del electrodo externo (10) en la dirección de trabajo (30).
5. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el electrodo tubular interno (6) rodea la pared tubular interna (3) o está formado por la pared tubular interna (3).
6. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el electrodo tubular interno (6) se extiende axialmente a lo largo de una porción de la pared tubular interna (3), donde dicha porción es de hasta el 100%.
7. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la pared tubular dieléctrica (14) o una de la al menos una pared tubular dieléctrica (14) sostiene el electrodo externo (10).
8. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según la reivindicación 7, donde el electrodo externo (10) se extiende axialmente a lo largo de una porción de la pared tubular dieléctrica (14), donde dicha porción es preferiblemente de al menos un 10% y de hasta el 100%.
9. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, donde la pared tubular dieléctrica (14) que sostiene el electrodo externo es una primera pared tubular dieléctrica, donde dicho dispositivo comprende una segunda pared tubular dieléctrica que se extiende entre el electrodo tubular interno (6) y la primera pared tubular dieléctrica (14).
10. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según las reivindicaciones 7 y 9, donde se proporciona un espacio anular (15) entre la pared tubular dieléctrica (14) que sostiene el electrodo externo (10) y el electrodo tubular interno (6) o entre la primera y la segunda pared tubular dieléctrica, donde dicho dispositivo comprende un conector (20) configurado para alimentar dicho espacio con el gas de plasma (12) para producir el plasma, donde dicho conector está situado axialmente opuesto al área de recubrimiento (16).
11. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la pared tubular interna (3) se mueve axialmente con relación al resto del dispositivo para desplazar axialmente el área de recubrimiento (16) y/o donde dicho dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) comprende además un tubo de confinamiento que rodea el área de recubrimiento (16).
12. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además la fuente de alimentación eléctrica (18) configurada para suministrar una alta tensión pulsada o alterna, donde dicho dispositivo está configurado de manera que el electrodo interno (6) se conecte eléctricamente a tierra y el electrodo externo (10) se alimente eléctricamente con dicha alta tensión.
13. Dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) según la reivindicación 12, donde la alta tensión de la fuente de alimentación eléctrica (18) está comprendida entre 1 y 50 kV y/o la corriente suministrada por dicha fuente al electrodo (10) es inferior a 1000 mA.
14. Método para un recubrimiento continuo de un sustrato con forma de alambre (4) con un dispositivo de recubrimiento de plasma post-descarga (2) con un electrodo tubular interno (6) y un electrodo tubular externo (10), donde dicho método comprende mover el sustrato (4) y un precursor (8) en una dirección de trabajo (30) a través del electrodo tubular interno (6) mientras se alimentan los electrodos externo e interno (10; 6) con una alta tensión y se suministra un gas de plasma (12) entre dichos electrodos, para producir un gas excitado por plasma (19) que fluye axialmente hacia un área de recubrimiento (16) donde dicho gas excitado por plasma (19) reacciona químicamente con dicho precursor (8) sobre dicho sustrato (4); caracterizado por el hecho de que el dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga es según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Método según la reivindicación 14, donde el precursor (8) se inyecta en un líquido o en una fase gaseosa con un gas portador y la mezcla del precursor (8) y el gas portador se mueve a través de la pared tubular interna (3) con una velocidad de gas inferior, igual o superior, preferiblemente igual o superior, a la velocidad de gas del gas de plasma (12) y el gas excitado por plasma (19) o donde el sustrato (4) se sumerge o se pulveriza o se impregna con el precursor (8) antes de moverse a través del electrodo interno (6).
ES17762144T 2016-09-15 2017-09-08 Dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre Active ES2808116T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LU93222A LU93222B1 (en) 2016-09-15 2016-09-15 Post-discharge plasma coating device for wired substrates
PCT/EP2017/072635 WO2018050562A1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Post-discharge plasma coating device for wired substrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2808116T3 true ES2808116T3 (es) 2021-02-25

Family

ID=57178454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17762144T Active ES2808116T3 (es) 2016-09-15 2017-09-08 Dispositivo de recubrimiento por plasma post-descarga para sustratos con forma de alambre

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11756770B2 (es)
EP (1) EP3513422B1 (es)
JP (1) JP7075666B2 (es)
ES (1) ES2808116T3 (es)
LU (1) LU93222B1 (es)
PL (1) PL3513422T3 (es)
WO (1) WO2018050562A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7510037B2 (ja) * 2019-08-06 2024-07-03 ザ ロイヤル インスティテューション フォー ザ アドバンスメント オブ ラーニング／マクギル ユニバーシティ 変換可能なプラズマ源および方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7737382B2 (en) * 2004-04-01 2010-06-15 Lincoln Global, Inc. Device for processing welding wire
KR20060098740A (ko) * 2005-03-07 2006-09-19 삼성전자주식회사 플라즈마 장치와 그를 이용한 광섬유 모재 제작 장치
JP4862193B2 (ja) 2006-07-24 2012-01-25 古河電気工業株式会社 半導体膜形成装置、半導体膜形成方法、及び半導体膜付き線条体
CA2659298C (en) * 2006-07-31 2012-03-06 Tekna Plasma Systems Inc. Plasma surface treatment using dielectric barrier discharges
US9288886B2 (en) 2008-05-30 2016-03-15 Colorado State University Research Foundation Plasma-based chemical source device and method of use thereof
US8994270B2 (en) * 2008-05-30 2015-03-31 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
TWI432228B (zh) 2010-09-07 2014-04-01 Univ Nat Cheng Kung 微電漿產生裝置及其滅菌系統
DE102012104224A1 (de) * 2012-05-15 2013-11-21 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material
WO2014191012A1 (de) 2013-05-27 2014-12-04 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019529700A (ja) 2019-10-17
PL3513422T3 (pl) 2021-02-08
WO2018050562A1 (en) 2018-03-22
EP3513422B1 (en) 2020-04-29
US11756770B2 (en) 2023-09-12
EP3513422A1 (en) 2019-07-24
US20190259577A1 (en) 2019-08-22
LU93222B1 (en) 2018-04-11
JP7075666B2 (ja) 2022-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9693441B2 (en) Method for generating an atmospheric plasma jet and atmospheric plasma minitorch device
US6800336B1 (en) Method and device for plasma coating surfaces
JP5891341B2 (ja) プラズマ生成装置及び方法
US8232729B2 (en) Plasma producing apparatus and method of plasma production
ES2563862T3 (es) Depósito en fase de vapor de recubrimiento por inmersión en un plasma de arco a baja presión y tratamiento iónico
KR20070103750A (ko) 대기압 플라즈마 제트
CA2399493C (en) Arrangement for generating an active gas jet
EA010367B1 (ru) Плазменная система
US20140248444A1 (en) Plasma Treatment Of Substrates
CN203912302U (zh) 等离子体系统
US9885115B2 (en) Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
EP2809468B1 (en) Spark ablation device and method for generating nanoparticles
KR100481492B1 (ko) 미세아크 방지형 플라즈마 형성장치 및 형성방법
EP3513422B1 (en) Post-discharge plasma coating device for wired substrates
US10186401B2 (en) Plasma-chemical coating apparatus
Shirafuji et al. Generation of three-dimensionally integrated micro solution plasmas and its application to decomposition of organic contaminants in water
JP5956302B2 (ja) プラズマ処理装置、ヘテロ膜の形成方法
KR20070039824A (ko) 물질의 표면 처리를 위한 대기압 저온 플라즈마 발생 장치와 이를 이용한 표면 처리 방법
JP2005203209A (ja) ガス活性化装置
Choi et al. Double-layered atmospheric pressure plasma jet
JP2007258097A (ja) プラズマ処理装置
JP4284861B2 (ja) 表面処理方法、インクジェットプリンタ用ヘッドの製造方法
KR20100055817A (ko) 상압 플라즈마 발생장치, 상압 플라즈마를 발생시키는 방법및 상압 플라즈마 발생장치를 구비한 상압 플라즈마표면처리장치
KR20030008567A (ko) 플라즈마 표면처리장치의 전극구조
JPH1112741A (ja) 液体原料の気化装置