[发明专利]DBD电极的极化方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及在无机基体上沉积涂层以改变其特性的方法。特别是，本发明的目的是在玻璃板上沉积涂层。在本发明的背景中，基体的表面处理和在基体上沉积涂层具有相同的含义。

本发明还涉及可以应用涉及的方法尤其是连续应用该方法的设备。

背景技术

使用不同方法以在各种基体上沉积薄层保护层。它们的区别特别在于产生能量的方式，用于产生希望的组分和/或连接到希望的组分的载体。

薄层保护层的沉积涉及各种应用，如电子、防腐保护层和摩擦保护层，如耐火材料层（氮化、碳化和氧化钛或铝），具有光学特性的保护层（防反射、防阳光、过滤等），具有其它特殊表面特性的保护层（防微生物、自净、亲水、疏水等），用于各种用途（光伏、LED、OLED、光伏有机物等）的氧化锡导电层。

涉及的基体可以是各种类型的基体：玻璃、钢、陶瓷、有机聚合物、热塑材料等。

主要有四种薄涂层沉积技术可以特别用于玻璃领域：溶胶-凝胶、磁控管、热解喷雾、和汽相化学沉积（CVD）。

CVD是把预先汽化的化学反应剂或前置物（précurseurs）送到热基体上，并且化学反应剂或前置物在与热基体接触后通过热解分解。

该方法通常在生产浮法玻璃时“在线”应用。因此得到（大约几十或几百nm）的薄涂层，特别是氧化物薄涂层。得到的薄涂层致密，高纯度，并且一般化学上和机械上都非常稳定。沉积速度也很高。

但是，能够沉积的材料范围有限，因为很难找到在玻璃可以达到的温度范围内（500-750°C）可挥发并且热解的前置物。一种摆脱基体温度并因此扩大可以在CVD使用的前置物范围并因此扩大可沉积材料范围的可能性是使传统的CVD（如有需要在更低温度）与等离子体装置结合。

可以借助任何等离子体进行PECVD（等离子体强化化学蒸汽沉积）：冷等离子体（失衡）或热等离子体（平衡）。一般优选冷等离子体。等离子体的有效品种（电子、离子、亚稳等）一般具有几个电子伏（eV）的能量，因此能够导致化学前置物的分离或活化。

为了保持等离子体失衡，常常需要在低压下工作。因此，大部分已知的PECVD技术使用低压等离子体。但是，为了将该方法用于工业目的，必须使成本最低。因此工业方面对把低压等离子体技术转向在压力接近大气压的范围运行的等离子体技术有日益增长的兴趣。

另外，在不同状态的等离子体的沉积方法中区别均匀等离子体的状态（名为“辉光放电等离子体”）。它可以非常均匀地沉积，并要求的能量水平比较低。相反，它更慢，必须使其局限于更严格的频率范围，使其保持稳定，因此限制可以进行沉积的化学品种的成分。

如果增加等离子体的能量，则有导致出现电弧的危险。电极之间插入电解质可以保持“辉光放电”与出现电弧之间的中间状态：该状态叫做“丝状（filamentaire）”状态。非常不稳定的“丝状”传递高能量，因此可以缩短处理时间，即加速基体的行进。另外，由于丝状体的随机动作，反常地得到非常均匀的沉积材料分布率。在著作中已经长篇描述了这两种技术的实施，因此是本领域技术人员所熟悉的。

力求使传统CVD处理方法的可能性与大气压下的等离子体方法的可能性结合。申请人的选择在于使用介质阻挡放电（DBD）。实际上，与其它等离子体方法相比，DBD方法具有以下优点：既在低压运行又在大气压运行，并且可以在大面积上进行连续处理，这意味着可以产生大约兆瓦（MegaWatt）的有功功率。

注意到在通过DBD方法形成沉积时沉积是对称的，即沉积在基体和电极上的材料量在单位时间内是相同的。

在电极上的沉积是不希望的，并且对该方法在大容量工业应用中的开发构成很大制约，因为它通过改变电极间空间迅速干扰靶基体上涂层的质量，电极间空间构成保证形成均匀涂层的主要数据。

因此，经常清洗是必不可少的，这导致损失生产率，以及在连续生产方法中涂层沉积设备加倍，以便可以进行交替清洗。

然而，人们发现，等离子体中形成的化学品种是正离子形式或负离子形式。这就是说，参与到在要覆盖的材料上形成涂层的过程中的化学品种不是电中性的。

发明内容

本发明的第一目的是通过高压电极的极化减少甚至消除高压电极上的寄生沉积。

本发明的另一目的是通过在交流半周上增加电压提高涂层沉积方法的效率，在交流半周期间希望的化学品种沉积在基体上。

本发明的第一目标是在无机基体上沉积涂层的方法，其特征在于该方法包括以下操作：