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常壓大氣電漿電漿依照放電形式與結(jié)構(gòu)的不同可以分為四大類：
(1)利用金屬電極直接放電的低電流噴射式電漿(Plasma Jet)，(2)使用高電壓電源并在電極間加入絕緣板以穩(wěn)定電漿的介電質(zhì)放電(Dielectric barrier discharge，以下稱 DBD)，(3)利用非均勻性電極結(jié) 構(gòu)產(chǎn)生的電暈放電 (Corona discharge)，(4)利用高電流電源產(chǎn)生的高溫電漿炬(Plasma torch)。以下將針對其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、特性與相關(guān)應(yīng)用做一說明。
1. 噴射式電漿(plasma jet)
由一圓管狀金屬電極包圍另一金屬電極于管中央，兩電極一端接電源供應(yīng)器、一端接地，利用尖端放電后，藉由高流速氣體流經(jīng)圓管內(nèi)將電弧噴出產(chǎn)生穩(wěn)定電漿。其特色為電漿面積小、能量集中、處理效率高、產(chǎn)生的臭氧濃度較低、靜電累積較小。其應(yīng)用效果是大氣電漿中最好者，但受限于處理面積狹小，通?？啥嘀Р⒙?lián)成一寬幅式處理系統(tǒng)，如下圖所示。目前的應(yīng)用包括了：表面改質(zhì)、光阻去除、電漿蝕刻、液晶面板芯片貼合、卷帶式載板制程清潔、手機(jī)組裝貼合、生醫(yī)材料殺菌及涂布/印刷前處理。
2. 介電質(zhì)放電(dielectric barrier discharge，DBD)
DBD(dielectric barrier discharge)是采用介電質(zhì)障壁放電方式進(jìn)行大面積均勻放電，在兩電極(平板型或圓柱型)間加入至少一層之介電材料(石英或氧化鋁)，并因?yàn)榻殡娰|(zhì)的存在而只能使用交流式電源供應(yīng)器。
兩電極板中至少有一個(gè)電極需以絕緣物質(zhì)包覆，但大多是兩電極皆包以絕緣物，且通以高頻率、高電壓的電位。如此則可在二電極間看到周期性的絲狀放電。利用此絲狀（filamentary）的微放電（microdischarge)將流過的氣體活化分解之。這種放電方式結(jié)合了能常壓下操作的優(yōu)點(diǎn)及低壓下輝光放電可大量活化、分解氣體的特性。有許多的研究者將其應(yīng)用在產(chǎn)生臭氧、鍍膜及處理廢棄物上。但此方法的缺點(diǎn)為:絲狀的微放電之電流集中于一些小點(diǎn)，容易損壞電極板上做表面處理的材料，電漿反應(yīng)的效率也低。DBD 約有 92%能源損耗在熱能的產(chǎn)生。
一般而言介電質(zhì)放電（DBD）為絲狀放電(filamentary discharge、silent discharge)，為不均勻的絲狀電漿，可大面積放電，但因形成絲狀放電，電漿密度低，電漿清除效率不高。。由于在大氣環(huán)境中氣體碰撞頻率過高，電漿的產(chǎn)生與維持十分困難。因此需要特殊設(shè)計(jì)之高電壓/高頻電源供應(yīng)器及特殊氣體。在一般常見的應(yīng)用中，操作頻率介于 1~40kHz，峰對峰電壓由數(shù)千伏到 3 萬伏。亦有使用脈沖式電源供應(yīng)器，但因高成本及穩(wěn)定性較差，在工業(yè)界較為少見。
DBD 操作電壓很高，通常在 20KV 左右的高電壓，如此一來， 即可在兩電極間觀察到絲狀或輝光放電。介電質(zhì)放電一直以來都受到注意，由于放電的氣體溫度接近于室溫，屬于冷電漿形式，不會(huì)浪費(fèi)能量于氣體溫度的上升，且放電的均勻性高。DBD 最早應(yīng)用于工業(yè)用臭氧產(chǎn)生器/廢水處理/滅菌，但近期之研究與應(yīng)用主要?jiǎng)t以大面積基板清潔活化用途為主。
DBD最大的優(yōu)勢為可大面積化，因此大面積的常壓電漿系統(tǒng)通常以DBD方式來制作，但其缺點(diǎn)為其電漿密度較噴射式電漿密度低甚多，因此需可針對不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)出不同的DBD電極結(jié)構(gòu)，以提升電漿處理效率，因此專業(yè)知識(shí)與技術(shù)創(chuàng)新相當(dāng)重要，才能有最佳之設(shè)計(jì)。揚(yáng)州國興技術(shù)有限公司公司自行研發(fā)之寬幅式常壓DBD電漿(Remote型式)，有別于點(diǎn)狀式電漿(Arc-Jet)，電漿幅寬可針對不同尺寸(G1~G8 LCD)需求做最佳化，并使用廉價(jià)之N2/CDA作為反應(yīng)氣體，設(shè)備Running cost為一般UV-Ozone clean之 1/5 以下。例圖五為大面積ITO玻璃經(jīng)DBD電漿設(shè)備（圖四）處理完后水滴角測試結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)大氣電漿處理后，基板表面之潔凈度/潤溼性均有明顯之提升，因此對于后續(xù)貼合/鍍膜/溼式清潔/溼式蝕刻/電鍍藥液交換制程，有決定性之助益。
近年來有部份學(xué)者宣稱可將 DBD 的絲狀放電改良，利用放電參 數(shù)的控制可得到和低壓輝光放電(glow discharge)一樣穩(wěn)定的均勻常壓電漿(one atmospheric uniform glow discharge plasma)。由于這種常壓輝光放電電漿非常均勻，沒有絲狀放電因電漿不均勻而形成的電絲，因此不會(huì)破壞脆弱的材料表面。但必須要在特殊氣體環(huán)境下才能產(chǎn)生均勻電漿，需使用如 He、Ne 之類昂貴的惰性氣體，而且需高頻率、高電壓的電源，其制作困難、壽命有限且難以再現(xiàn)，因此一直未被工業(yè)界正式采用。
3. 電暈放電(corona discharge)
電暈放電系采用尖端放電方式，利用在尖端處形成集中電場，因而引發(fā)氣體的崩潰(Breakdown)效應(yīng)產(chǎn)生解離反應(yīng)，基本上由一邊針狀電極及另一平板電極所構(gòu)成，在兩電極間施加電壓則會(huì)在電極間距形成放電。
4. 電漿炬(plasma torch)
常見的 Plasma torch 電極設(shè)計(jì)，通以高電流的 DC 或RF 電源(數(shù)十伏特電壓，數(shù)百安培電流)，并經(jīng)由側(cè)向通入氣體，在電極間產(chǎn)生高速氣流旋轉(zhuǎn)，將電漿穩(wěn)定下來并推向出口，產(chǎn)生極高溫度的電漿炬，其火焰中心溫度可高達(dá)數(shù)萬 K，利用此法可有效分解有害氣體廢棄物。但因?yàn)檫@是提高氣體溫度產(chǎn)生解離，類似于熱裂解方式，其雖然沒有后續(xù)的一些問題如反應(yīng)器壽命等，而且設(shè)備更為簡單，但是消耗能源頗巨，不是一個(gè)符合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的方式。目前的應(yīng)用包括了：材料加工與熔接、廢氣處理、污染物減量、有機(jī)物去除及電漿噴涂....等
以上四大類大家可以了解一下，國興技術(shù)將始終保持對市場的敏銳觀察，立足于技術(shù)創(chuàng)新，為江都、為揚(yáng)州，為祖國的智能制造發(fā)展盡綿薄之力，做到“國興技術(shù)，技術(shù)興國”！我們也將發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的聰明才智，艱苦奮斗為實(shí)現(xiàn)“讓電子制造變得更簡單”的使命而努力！
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