一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统，包括壳体和等离子体处理装置，该等离子体处理装置有两个等离子体处理单元，且两个等离子体处理单元的等离子发生层方向相反。电机带动电容器薄膜材料依次通过两个等离子体处理单元的等离子体发生层进行处理。本发明专利技术在实现处理电容器薄膜双面的同时，并不影响材料本体的电学及机械性能，而且具有设备简单、操作容易、节能环保、处理时间短、面积大且效率高等优点，适合于工业大规模生产应用。

A Double-sided Plasma Processing System for Capacitor Thin Film Materials

【技术实现步骤摘要】
一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统
本专利技术涉及电容器薄膜材料表面处理领域，具体涉及一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统。
技术介绍
储能电容器因具有高储能密度、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境和性能稳定的优点，近年来在电力系统、电子器件、脉冲功率电源等方面扮演着重要的角色。电容器薄膜材料由于具有良好的柔韧性、击穿场强高、质量轻、加工温度低、可以大面积成膜等优势，被广泛应用。但由于其介电常数和击穿场强低，储能密度受到限制。通过电容器薄膜改性或掺杂可以提高电容器薄膜的击穿场强，从而提高电容器储能密度，是当前的研究热点。中国专利文献CN101277576A公开了一种双介质阻挡放电处理薄膜材料表面的系统，这种系统的上下电极由两种绝缘材料(通常是玻璃管或陶瓷管)包覆，结构比较复杂，且造价比较昂贵。中国专利文献CN204014246U公开了一种多层介质阻挡放电低温等离子体产生装置，但是由于其阻挡介质比较多，结构复杂成本也比较高；同时由于其上下电极间距大，击穿电压高，对功率源的要求很高。中国专利文献CN206674287U公布了一种表面介质阻挡放电等离子体材料处理装置。它采用高频高压电源在密封的空间内产生等离子体来处理薄膜表面。由于其没有进气口和出气口，无法保证反应腔体的气压，放电强度不稳定，产生等离子体也不均匀，有可能导致薄膜表面处理不均匀。同时它不能带前驱物进入反应腔，导致镀膜的种类有限。此外上述三个专利一次性只能处理薄膜的一面，其性能改善有一定的限制，处理效率低。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的设备昂贵，工艺复杂，无法处理电容器薄膜材料双面，不利于大规模工业生产应用的问题，从而提供一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统，降低成本，提高工作效率。为此，本专利技术通过高压电源激励金属电极产生大气压低温等离子体，输入合适的前趋物和工作气体，将前驱物附着在电容器薄膜材料的双表面上；等离子体中的高能电子和活性粒子轰击电容器薄膜材料表面，在表面发生聚合和接技作用，从而在电容器薄膜材料沉积一定厚度的绝缘薄膜。本专利技术公开了一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统，包括壳体和等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置，包括，第一等离子体处理单元和第二等离子体处理单元，沿电容器薄膜材料的传动方向上，依次间隔设置于所述壳体内；所述第一等离子体处理单元包括第一阻挡介质层及设置于其两侧的第一等离子体发生层和第一接地电极，所述第二等离子体处理单元包括第二阻挡介质层及设置于两侧的第二等离子体发生层和第二接地电极；相对于所述第一阻挡介质层或者第二阻挡介质层，所述第一等离子体发生层和第二等离子体发生层分设于所述第一阻挡介质层或者第二阻挡介质层的两侧，以使电容器薄膜材料的一面通过所述第一等离子体发生层并被其处理后，再使电容器薄膜材料的另一面通过所述第二等离子体发生层并被其处理。其中，在所述第一阻挡介质层上间隔设置若干第一高压电极，若干所述第一高压电极在所述第一阻挡介质层上形成所述第一等离子体发生层；在所述第二阻挡介质层上间隔设置若干第二高压电极，若干所述第二高压电极在所述第二阻挡介质层上形成所述第二等离子体发生层。进一步的，所述第一高压电极包括并不限于铜管、铜箔和铜导线的任意一种，相邻第一高压电极彼此平行且间距相等；所述第二高压电极包括并不限于铜管、铜箔和铜导线的任意一种，相邻第二高压电极彼此平行且间距相等。本系统还包括热熔胶层，设置于所述第一接地电极和第二接地电极上，以将所述第一接地电极包覆于所述第一阻挡介质层上和将所述第二接地电极包覆于所述第二阻挡介质层上。所述第一阻挡介质层和第二阻挡介质层上分别设置调节单元，以通过所述调节单元调节第一阻挡介质层和第二阻挡介质层和壳体上面板的距离。本系统还包括传动机构，所述传动机构包括，电机；传导锟轴，设置于所述壳体内且位于所述第一等离子体处理单元和第二等离子体处理单元之间，所述传导锟轴包括第一传导锟轴和第二传导锟轴，所述第一传导锟轴靠近所述第一等离子体处理单元且与所述第一等离子体发生层平齐，所述第二传导锟轴靠近所述第二等离子体处理单元且与所述第二等离子体发生层平齐；表面卷绕电容器薄膜材料的释材滚轴和用于传导电容器薄膜材料的第一传导锟轴，均靠近所述第一等离子体发生层设置于所述壳体外，所述释材滚轴和第一传导锟轴间存在适于电容器薄膜材料通过的间隙，以使电容器薄膜材料通过间隙进入所述壳体并通过所述第一等离子体发生层；用于传导电容器薄膜材料的第二传导锟轴和用于收卷处理后的电容器薄膜材料的收卷滚轴，均靠近所述第二等离子体发生层设置于所述壳体外，所述第二传导锟轴和收卷滚轴间存在适于电容器薄膜材料通过的间隙，以使来自所述壳体内的电容器薄膜材料通过间隙被所述收卷滚轴收卷。优选的，所述第一阻挡介质层和第二阻挡介质层的厚度均为0.8-1.5mm；所述第一阻挡介质层和第二阻挡介质层的厚度均为0.8-1.5mm；所述第一等离子体处理单元和第二等离子体处理单元的间距为5-30cm；相邻第一高压电极之间的间距为0.3-2cm，相邻第二高压电极之间的间距为0.3-2cm；第一等离子体处理单元底部与上面板的距离为5-30cm，第一等离子体处理单元底部与上面板的距离为5-30cm。进一步的，所述第一高压电极和第二高压电极均与电源连接；所述收卷滚轴与电机连接；所述壳体上分别设置若干排气孔和至少两个进气孔，以通过所述排气孔将等离子体处理过程中的废气外排，通过所述进气孔向所述壳体内通入前驱物和工作气体；所述进气孔中至少存在一个进气孔分别与第一等离子体发生层和第二等离子体发生层平齐。优选的，所述电源为高频高压电源和脉冲电源中的任意一种，放电电压范围为4-20kV；所述前驱物包括并不限于正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和四氯化钛中的至少一种；所述工作气体包括并不限于惰性气体、惰性气体与氮气的混合气体、惰性气体与氧气的混合气体中的任意一种。本专利技术技术方案，具有如下优点：(1)本专利技术通过设置两个拥有方向相反的等离子体发生层的等离子体处理单元，可以一次性处理电容器薄膜材料的两个面，不需要将电容器薄膜材料重复放入系统进行处理。(2)本专利技术沉积的绝缘薄膜改变电容器薄膜材料的表面粗糙度，降低了材料表面能，加速电荷消散，从而提高电容器薄膜材料的耐压强度和储能密度。(3)本专利技术使用的表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体与其它大气压等离子体相比具有许多优点：1)SDBD在高功率下放电稳定。2)SDBD放电由许多等离子通道组成，其密度很大，使得放电在宏观上看上去很均匀，对薄膜的处理也很均匀。3)SDBD等离子体通道平行于处理薄膜的表面，薄膜材料表面与等离子体接触良好，处理时间相对较短。4)SDBD激励器结构简单、功耗较低。(4)本专利技术系统结构简单且操作容易，可控性强，作用时间短而效率高，适合大批量生产。本专利技术的等离子体放电形式不仅限于表面介质阻挡放电，也可通过更换激励器的方式使用针-板弥散放电形式、针-环滑动放电形式和大气压等离子体射流放电等；在电容器薄膜材料上沉积的薄膜不仅限绝缘薄膜，也可以通过更换前驱物和电源电压的方法沉积半导体薄膜或有机薄膜等材料，因此，本专利技术不仅限于提高电容器储能密度，也可用于提高绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统，包括壳体(1)和等离子体处理装置(2)，其特征在于，所述等离子体处理装置(2)，包括，第一等离子体处理单元(21)和第二等离子体处理单元(22)，沿电容器薄膜材料(31)的传动方向上，依次间隔设置于所述壳体(1)内；所述第一等离子体处理单元(21)包括第一阻挡介质层(213)及设置于其两侧的第一等离子体发生层(211)和第一接地电极(214)，所述第二等离子体处理单元(22)包括第二阻挡介质层(223)及设置于两侧的第二等离子体发生层(221)和第二接地电极(224)；相对于所述第一阻挡介质层(213)或者第二阻挡介质层(223)，所述第一等离子体发生层(211)和第二等离子体发生层(221)分设于所述第一阻挡介质层(213)或者第二阻挡介质层(223)的两侧，以使电容器薄膜材料(31)的一面通过所述第一等离子体发生层(211)并被其处理后，再使电容器薄膜材料(31)的另一面通过所述第二等离子体发生层(221)并被其处理。

【技术特征摘要】
1.一种电容器薄膜材料的双面等离子体处理系统，包括壳体(1)和等离子体处理装置(2)，其特征在于，所述等离子体处理装置(2)，包括，第一等离子体处理单元(21)和第二等离子体处理单元(22)，沿电容器薄膜材料(31)的传动方向上，依次间隔设置于所述壳体(1)内；所述第一等离子体处理单元(21)包括第一阻挡介质层(213)及设置于其两侧的第一等离子体发生层(211)和第一接地电极(214)，所述第二等离子体处理单元(22)包括第二阻挡介质层(223)及设置于两侧的第二等离子体发生层(221)和第二接地电极(224)；相对于所述第一阻挡介质层(213)或者第二阻挡介质层(223)，所述第一等离子体发生层(211)和第二等离子体发生层(221)分设于所述第一阻挡介质层(213)或者第二阻挡介质层(223)的两侧，以使电容器薄膜材料(31)的一面通过所述第一等离子体发生层(211)并被其处理后，再使电容器薄膜材料(31)的另一面通过所述第二等离子体发生层(221)并被其处理。2.根据权利要求1所述的双面等离子体处理系统，其特征在于，在所述第一阻挡介质层(213)上间隔设置若干第一高压电极(212)，若干所述第一高压电极(212)在所述第一阻挡介质层(213)上形成所述第一等离子体发生层(211)；在所述第二阻挡介质层(223)上间隔设置若干第二高压电极(222)，若干所述第二高压电极(222)在所述第二阻挡介质层(223)上形成所述第二等离子体发生层(221)。3.根据权利要求2所述的双面等离子体处理系统，其特征在于，所述第一高压电极(212)包括并不限于铜管、铜箔和铜导线的任意一种，相邻第一高压电极(212)彼此平行且间距相等；所述第二高压电极(222)包括并不限于铜管、铜箔和铜导线的任意一种，相邻第二高压电极(222)彼此平行且间距相等。4.根据权利要求1-3中任一项所述的双面等离子体处理系统，其特征在于，还包括热熔胶层(23)，设置于所述第一接地电极(214)和第二接地电极(224)上，以将所述第一接地电极(214)包覆于所述第一阻挡介质层(213)上和将所述第二接地电极(224)包覆于所述第二阻挡介质层(223)上。5.根据权利要求1-4中任一项所述的双面等离子体处理系统，其特征在于，所述第一阻挡介质层(213)和第二阻挡介质层(223)上分别设置调节单元，以通过所述调节单元调节第一阻挡介质层(213)和第二阻挡介质层(223)和壳体(1)上面板(13)的距离。6.根据权利要求1-5中任一项所述的双面等离子体处理系统，其特征在于，还包括传动机构(3)，所述传动机构(3)包括，电机(32)；传导锟轴，所述传导锟轴包括第一传导锟轴(351)、第二传导锟轴(352)、第三传导锟轴(353)和第四传导锟轴(35...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔飞，章程，邵涛，任成燕，叶成园，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11