具体实施方式

以下结合下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。在各图中相同或相应的附图标记表示同一部件，并省略重复说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1是根据本发明一实施形态的镀膜装置D的立体图，在此公开一种等离子体接枝共聚膜层的镀膜装置D（以下或简称为镀膜装置D）具备微波发生源1、反应单元5、抽气单元、第一配气单元、第二配气单元和永磁组单元14。其中，反应单元5内部形成有用于反应的中空腔室，微波发生源1安装于反应单元5外部且与其腔室连通，用以产生高频电磁波，抽气单元安装于反应单元5外部且与反应单元5连通，用以抽取腔室内的气体，第一配气单元和第二配气单元安装于反应单元5外部且通过供给管路与反应单元5连通，用以加入镀膜所需的气体或蒸汽，永磁组单元14安装于反应单元5外部用以产生磁场约束。一些技术方案中，所述镀膜材料为化学单体蒸汽。一些技术方案中，所述镀膜材料为含有特定低表面能官能团的单体。作为优选，所述化学单体蒸汽并非亲水性，如此可以获得更加优异的超双疏涂层。一些技术方案中，所述化学单体蒸汽是由形成接枝共聚膜层的化学单体通过汽化而成的蒸汽。在由此，本发明采用具备磁约束等离子化学气相沉积在基材表面刻蚀微纳结构并沉积具备低表面能性质的聚合膜层，从而使基材具有表面超双疏特性。一些技术方案中，还会使基材还具有优异的耐腐蚀性，这是由于腐蚀性液体被超双疏界面托起，并未直接与基材本身发生接触，并且腐蚀性液滴很容易滑落，因而具有一定耐腐蚀的能力。以下结合附图详述。

如图1所示，微波发生源1与三销钉调配器2、矩形波导3和喇叭天线4依次连接，其中，三销钉调配器2是一种常用的阻抗调配器，可由微波源自带，其销钉深度、间距以及销钉的半径均可根据需要进行设置，是大功率微波系统中实现阻抗匹配的常用器件。矩形导波3是采用金属管传输电磁波的重要导波装置，其管壁通常为铜、铝或者其他金属材料，其特点是结构简单、机械强度大。矩形波导3内没有内导体，损耗低、功率容量大，电磁能量在波导管内部空间被引导传播，可以防止对外的电磁波泄露。虽然本实施形态中举例了矩形波导，但圆波导亦可。喇叭天线4是面天线，把矩形波导的开口面逐渐扩展而形成，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。基于上述，本发明中，微波发生源1的微波电源频率是0.915或2.45GHz，也可以是2.45-30 GHz 频段内的频率，功率为500W-5KW，喇叭天线4的直径可为100mm-400mm之间，但尺寸不限于此，只要与反应单元5的尺寸对应即可。由此，微波发生源1产生电磁波，三销钉调配器2调整阻抗，使反射功率降到最小，同时入射功率最大，矩形波导3与喇叭天线4共同组成微波电磁波的传输通路，电磁波经耦合后馈入与之相连的反应单元5的空心腔室内，在微波达到击穿功率后在反应单元5的真空的腔室内产生等离子体。

又，反应单元5及其内部腔室优选形成为本实施形态下的圆柱形，高度范围是300mm-400mm，内部腔室的直径范围是100mm-400mm，其也可形成为立方体、长方体、六边形或其它异型结构。本实施形态中，喇叭天线4通过未图示的电缆线和紧固件等安装于反应单元5的顶部，抽气单元安装于反应单元5的底部，永磁组单元14安装于反应单元5外周面上，两个配气单元以与永磁组单元14不冲突的形式分别安装于反应单元5外周面上。但不限于此，抽气单元安与喇叭天线4（相当于微波发生源1）的安装位置可根据形状灵活调整。其中，反应单元5可由无磁或弱磁不锈钢材料制成，例如为304不锈钢、321不锈钢、316不锈钢、310不锈钢中的任意一种。

又，图2是图1所示的镀膜装置的永磁组单元14的结构剖视图。如图2所示，反应单元5外侧设置有永磁组单元14，具体而言，本发明中，该永磁组单元14独立地或一体地设于反应单元5外侧，优选但不限于以与反应单元5的中心轴大致同轴的形式产生沿该轴向分布的永磁体磁场，并形成为能对反应单元5内的等离体子体产生足够影响的磁场强度的结构。又，本发明中，该永磁组单元14可与反应单元5的外侧壁面之间形成相互独立可自由拆卸的结构，也可与反应单元5的外侧壁面之间形成不可拆卸的一体化结构。又，所述永磁组单元的材料为合金永磁材料，例如可由一整个环形永磁铁块单独形成，也可由多个环形叠放的永磁铁块组成。又，永磁铁块还可以是长条形、扇形、圆柱形及其他异型形状，沿圆柱形反应单元5左右对称分布。又，永磁组单元14形成为可拆卸或可拼装，由此能根据腔室内待镀基材15的数量等来调整装置内的磁场约束，提高装置整体的适配性。又，永磁铁及其所形成的的永磁组可以是上端为S级下端为N极，或者磁场对调，即永磁铁上端为N极下端为S极，又或者根据情况形成会切场的磁场分布，以满足不同的应用要求。又，合金永磁材料可为铷铁硼Nd2Fe14B、钐钴SmCo、铷镍钴NdNiCo中的任意一种，但不仅限于此。由此，微波发生源1产生的电磁波经三销钉调配器2、矩形波导3与喇叭天线4耦合后进入反应单元5的腔室内，在微波达到击穿功率后产生等离子体，同时位于腔室两侧的永磁组单元14会显著增强离子浓度，实现优异的刻蚀效果和洁净化效果，为后续等离子体镀膜提供保障。

更具体而言，反应单元5的腔室内具备：用于放置待镀基材15的平板状的基材载具7；和用于支撑基材载具7且安装于腔室的内侧壁面上的治具支撑架6。治具支撑架6为多个，可通过销钉、卡扣、粘结等机械或化学方式安装于腔室的内壁上。基材载具7根据具体需求而高度可调，载置平面优选与永磁组单元14的磁场约束以接触面积最大的形式相匹配，本实施形态中优选为水平。本发明图1中仅示出一组，但实际上数量不做限制，只要是永磁组单元14的磁束所能覆盖的范围内即可。此外，反应单元5设有接地线，其上还设置有用于取放待镀基材15的开口，其中，待镀基材可为金属、塑料、玻璃、电气PCBA类组件等。

又，抽气单元为具备真空泵的常规配置，故而在图1中省略了详细图示，其通过抽气管路与反应单元5的腔室相连，抽气管路上例如可设置有抽气开关阀、调压阀及真空计等，用以控制腔室的真空度以使腔室位于合适的工艺条件，当传感器检测到反应单元5的腔室的真空度满足规定要求时，调压阀根据真空计反馈数值进行实时动态控制。具体地，本发明的抽气单元能将反应单元5抽取真空到预定工作压力0.01mbar～0.5mbar，当后期向腔室内供给气体时，将真空压力维持于0.01～0.35mbar。

第一配气单元具备活化气体开关阀8、第一质量流量计9、活化气体源10和活化气体管路17。活化气体管路17的一端与活化气体源10连接，另一端如图1所示分叉为两个端口分别与反应单元5的腔室连通，活化气体经由活化气体管路17从活化气体源10进入反应单元5的腔室内在强磁场下产生刻蚀反应，而后通过抽气单元将活化气体抽走排出。活化气体管路17与反应单元5连接的端口是用于供给活化气体的活化气体供给端口，两个活化气体供给端口对称地形成于反应单元5的两侧。管路与端口之间通过法兰和橡胶圈与反应单元5连接，确保真空密封性能。

进一步地，活化气体源10与依次与第一质量流量计9和活化气体开关阀8连接，并通过活化气体管路17，第一质量流量计9用以控制活化气体源10是否输出以及输出至活化气体管路17的流量大小。活化气体管路17上形成有分叉点，从活化气体源10输出的活化气体于该分叉点处分为两股，而后分别从两侧进入腔室，这样有利于活化气体的均匀扩散，改善产品良率，但不限于此，活化气体管路17不分叉而仅通过一个端口与反应单元5连通亦可。

本实施形态中，第一配气单元内的活化气体可为惰性气体，或者氧化性气体，或者烃类气体，或者前述几种的混合气体等，惰性气体可为氩气、氦气或SF6等，氧化性气体可为氧气或氧化氮等。又，活化气体源10不限于一个，完全可以形成有多个，只要每个活化气体源都配套有一个活化气体质量流量计和一个活化气体流量开关阀，并依次连接，而后各自接入活化气体管路17即可。由于每个活化气体源10均能独立操控，因此可根据工艺程序而随时且独立地调整活化气体的输送时间和流量，甚至可供给活化气体之外的其他工艺气体。

又，第二配气单元具备气动隔膜阀11、第二质量流量计12、镀膜材料源13和镀膜材料管路16，镀膜材料管路16的一端与镀膜材料源13连接，另一端如图1所示分叉为两个端口分别与反应单元5的腔室连通，镀膜材料经由镀膜材料管路16从镀膜材料源13进入反应单元5的腔室内参与反应，而后通过腔室下部的抽气单元将未反应物质和附属反应产物抽走排出。镀膜材料管路16与反应单元5连接的端口是用于供给镀膜材料的镀膜材料供给端口，两个镀膜材料供给端口对称地形成于反应单元5的两侧，用于更均匀的供给镀膜材料。管路与端口之间通过法兰和橡胶圈与反应单元5连接，确保真空密封性能。

进一步地，与镀膜材料源13连接的镀膜材料管路16上设有气动隔膜阀11和第二质量流量计12，气动隔膜阀11用以根据不同工艺来控制管路的开启和关闭，第二质量流量计12用以控制镀膜材料源13输出至镀膜材料管路16的流量大小。镀膜材料管路16上形成有分叉点，从镀膜材料源13输出的镀膜材料于该分叉点处分为两股，而后分别经由镀膜材料管路16进入腔室，有利于气化的镀膜材料的均匀扩散，形成均匀膜层，改善产品良率，但不限于此，镀膜材料管路16不分叉而仅通过一个端口与反应单元5连通亦可。

本实施形态中，所述镀膜材料为可形成功能性镀膜的镀膜材料。例如，根据膜层需求，镀膜材料可为提高基材表面疏水、亲水、防刮、耐磨擦、耐腐蚀、散热等性能中的一种或多种的镀膜材料。如前所述，一些技术方案中，所述镀膜材料为化学单体蒸汽。一些技术方案中，所述镀膜材料为含有特定低表面能官能团的单体。作为优选，所述化学单体蒸汽并非亲水性，如此可以获得更加优异的超双疏涂层。一些技术方案中，所述化学单体蒸汽是由形成接枝共聚膜层的化学单体通过汽化而成的蒸汽。又，镀膜材料源44例如可以为化学单体蒸发装置。该化学单体包括但不局限于硅烷类单体、丙烯酸酯类不饱和单体等。所述硅烷类单体可为六甲基二硅氧烷和/或三乙氧基硅烷。本发明中，所述第二配气单元内的镀膜材料可为硅烷类单体或丙烯酸酯类不饱和单体，硅烷类单体为六甲基二硅氧烷和/或三乙氧基硅烷等。基于上述，本发明能分别调整向反应单元5两侧供给的气体或单体的供给量，从而根据具体反映情况实时调整从供给端口供给的活化气体和镀膜材料的流量，可大幅改善在基材表面制备等离子体接枝共聚膜层的均匀性。所述活化气体的作用是刻蚀和/或洁净化。所述刻蚀是活化气体在等离子体的作用下产生活性自由基并在基材表面产生粗糙结构从而得以对基材进行刻蚀。所述洁净化是活化气体在等离子体的作用下对基材表面附着的微量有机物进行剥离和氧化。一般而言，例如含氟或者有机硅等的聚合物为表面能低于水的低表面能材料，化学单体蒸汽和氟碳类气体作为镀膜材料，在超双疏制备中不为亲水性材料，而氟碳类气体在反应中可提供CF键而降低表面能，即得到疏水性且低表面能涂层。

以下说明采用上述基于磁约束等离子体超双疏膜层的制备装置D制备等离子体超双疏膜层的具体步骤：

将待镀基材15放置于反应单元5的腔室内的基材载具7上，通过抽气单元对反应单元5抽取真空至预定工作压力，打开活化气体开关阀8，通过第一质量流量计9控制流量并经由活化气体管路17向反应单元5的腔室内输送活化气体，与此同时通过抽气单元控制腔室内的真空压力。

开启微波发生源1，高频电磁波经由三销钉调配器2、矩形波导3和喇叭天线4传输后馈入反应单元5的腔室，达到击穿功率后产生等离子体。

永磁组单元14在反应单元5的腔室内产生磁场，受磁场约束的自由电子沿磁力线做螺旋形运动从而增大碰撞几率，由此产生的大量离子基团受鞘电压的作用，撞击基材表面而形成至少达到微米级的深度刻蚀，同时对基材表面进行活性化、洁净化处理。

关闭活化气体开关阀8从而停止供给活化气体，打开气动隔膜阀11，通过第二质量流量计12控制流量并经由镀膜材料管路16向反应单元5的腔室内输送镀膜材料，与此同时通过抽气单元控制腔室内的真空压力。

反应单元5的腔室内为等离子体气氛，镀膜材料的分子化学键断裂，分子之间支链重新聚合，生成纳米级具有低表面能的疏水膜层，不断通入镀膜材料维持聚合反应，从而不断在具有至少微米级刻蚀的待镀基材15的表面上沉积，进而形成连续膜层。

根据本发明，通过高频电源与磁约束综合形成的等离子刻蚀机制可以大大增加表面粗糙度，为实现超双疏薄膜提供必要基础，而后通过等离子化学气相沉积，可以利用镀膜装置自身一次性完成基材表面微纳结构构建和低表面能材料沉积，中途无需清洗，无需叠加其他设备，实现低成本高产能。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

[实施例1]

镀膜装置D中，微波发生源1能产生高频电磁波，三销钉调配器2、矩形波导3和喇叭天线4后馈入与之相连的反应单元5及其内部的用于反应的腔室，其中，微波发生源1的频率2.45GHz，功率为1KWW，三销钉调配器2型号为RS232、矩形波导3型号为WR340，喇叭天线4的半径为220mm，反应单元5及其内部的腔室为圆柱体形状，反应单元5的内径为440mm且与喇叭天线4相当，高度为300mm。反应单元5的两侧各设有二个气体供给端口，分别连接活化气体源10和镀膜材料源13，端口与KF25为标准法兰的管道连接，并通过橡胶圈确保真空密封。反应单元5的外侧两侧设有一对永磁组作为永磁组单元14以提供磁场约束，一对永磁组的上、下两端分别为S极、N极，从而磁化方向与圆柱形的腔室的轴心同轴。反应单元5的腔室底部与抽气单元通过真空管道连接连通，腔室内部设置有基材载具7，其上放置待镀基材15。进一步配备压力控制单元，用来控制腔室内真空度以达到合适的反应工艺条件。

将待镀基材15放置于上述镀膜装置D的反应单元5的腔室内的基材载具7上，通过抽气单元对反应单元5抽取真空至预定工作压力0.15mbar，打开活化气体开关阀8，经由活化气体管路17向反应单元5的腔室内输送氧气作为活化气体，与此同时通过抽气单元将腔室内的真空压力维持在0.35mbar，通过第一质量流量计9将气体流量维持在2000sccm。

开启微波发生源1产生2.45GHz的高频电磁波，经由三销钉调配器2、矩形波导3和喇叭天线4传输后馈入反应单元5的腔室，达到击穿功率后产生等离子体。

永磁组单元14在反应单元5的腔室内产生磁场，受磁场约束的自由电子沿磁力线做螺旋形运动从而增大碰撞几率，由此产生的大量离子基团受鞘电压的作用，撞击基材表面而形成至少达到微米级的深度刻蚀，同时对基材表面进行活性化、洁净化处理。

关闭活化气体开关阀8从而停止供给活化气体，打开气动隔膜阀11，经由镀膜材料管路16向反应单元5的腔室内输送C3F6（六氟丙烯）作为化学单体蒸汽（即镀膜材料），与此同时通过抽气单元将腔室内的真空压力维持在0.35mbar，通过第二质量流量计12控制流量将气体流量维持在100sccm。

反应单元5的腔室内为等离子体气氛，镀膜材料的分子化学键断裂，分子之间支链重新聚合，生成纳米级具有低表面能的疏水膜层，不断通入镀膜材料维持聚合反应，从而不断在具有至少微米级刻蚀的待镀基材15的表面上沉积，进而形成连续膜层。

如上述多次进行实验后，针对产品表面所形成的聚合膜层进行实验检测。下述表格示出了水接触角和油接触角测试结果：

基于上述实验数据，经多轮静态接触角测试表明产品表面水接触角为150°-170°之间，油接触角为120°-150°之间，具有较强双疏特性。

[实施例2]

将待镀基材15放置于上述实施例1的镀膜装置D的反应单元5的腔室内的基材载具7上，通过抽气单元对反应单元5抽取真空至预定工作压力0.05mbar，打开活化气体开关阀8，经由活化气体管路17向反应单元5的腔室内输送氧气作为活化气体，与此同时通过抽气单元将腔室内的真空压力维持在0.25mbar，通过第一质量流量计9将气体流量维持在3500sccm。

开启微波发生源1产生2.45GHz的高频电磁波，经由三销钉调配器2、矩形波导3和喇叭天线4传输后馈入反应单元5的腔室，达到击穿功率后产生等离子体。

永磁组单元14在反应单元5的腔室内产生磁场，受磁场约束的自由电子沿磁力线做螺旋形运动从而增大碰撞几率，由此产生的大量离子基团受鞘电压的作用，撞击基材表面而形成至少达到微米级的深度刻蚀，同时对基材表面进行活性化、洁净化处理。

关闭活化气体开关阀8从而停止供给活化气体，打开气动隔膜阀11，经由镀膜材料管路16向反应单元5的腔室内输送三乙氧基硅烷（CAS号：998-30-1）作为化学单体蒸汽（即镀膜材料），与此同时通过抽气单元将腔室内的真空压力维持在0.25mbar，通过第二质量流量计12控制流量将气体流量维持在200sccm。

反应单元5的腔室内为等离子体气氛，镀膜材料的分子化学键断裂，分子之间支链重新聚合，生成纳米级具有低表面能的疏水膜层，不断通入镀膜材料维持聚合反应，从而不断在具有至少微米级刻蚀的待镀基材15的表面上沉积，进而形成连续膜层。

如上述多次进行实验后，针对产品表面所形成的聚合膜层进行实验检测。下述表格示出了水接触角和油接触角测试结果：

基于上述实验数据，经多轮静态接触角测试表明产品表面水接触角为160°-180°之间，油接触角为120°-150°之间，具有较强双疏特性。

基于上述，本发明提供的一种基于磁约束等离子体超双疏膜层的制备装置及方法，能够改进传统的刻蚀方法，基于磁约束的深度刻蚀形成微纳表面并基于离子体化学气相沉积形成超双疏聚合物膜层，实现等离子膜的低成本、优质量、高产能。

以上的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不限于本发明的保护范围，在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本发明的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。