等離子清洗工藝介紹

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-05-11

等離子清洗工藝作為一種干法清洗工藝，具有污染物去除效率高、清洗表面無損傷以及實現(xiàn)復雜裝置中零件的在位清洗等優(yōu)勢，是未來非常有前景的技術方案。

等離子體及其與表面的作用

等離子體是物質的一種存在狀態(tài)，通常物質以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)存在，但是在一些特殊情況下可以以第四種狀態(tài)存在，如太陽表面的物質和地球大氣中電離層中的物質。這類物質所處的狀態(tài)稱為等離子體狀態(tài)，又稱物質的第四態(tài)。在等離子體中存在下列物質處于高速運動狀態(tài)的電子處于激發(fā)狀態(tài)的中性原子、分子、原子團自由基離子化的原子、分子分子解離反應過程中生成的紫外線未反應的分子、原子等，但是物質在總體上仍然保持電中性狀態(tài)。

除了在自然界已存在的等離子體外，用人工方法在一定范圍內也可以制得等離子體。最早人們是在年，在水銀蒸汽在高壓電場中得放電實驗中發(fā)現(xiàn)等離子體的。后來發(fā)現(xiàn)通過多種方式，如電弧放電、輝光放電、激光、火焰活沖擊波等，都可以使處于低氣壓狀態(tài)的氣體物質轉變成等離子體狀態(tài)。如在高頻電場中處于低壓狀態(tài)的氧氣、氮氣甲烷、水蒸汽等氣體分子在輝光放電的情況下，可以分解加速運動的電子和解離成帶有正、負電荷的原子和分子。這樣產生的電子在電場中加速時會獲得高能量，并與周圍的分子或原子發(fā)生碰撞，結果使分子和原子中又激發(fā)出電子，而本身又處于激發(fā)狀態(tài)或離子狀態(tài)。這時物質存在的狀態(tài)即為等離子狀態(tài)。

離子與物體表面的作用通常指的是帶正電荷的陽離子的作用，陽離子有加速沖向帶負電荷的表面的傾向，此時使物體表面獲得相當大的動能，足以撞擊去除表面上附著的顆粒性物質，這種現(xiàn)象就是濺射現(xiàn)象。而通過離子的沖擊作用可以極大促進物體表面化學反應發(fā)生的幾率。一方面電子對物體表面的撞擊作用，可促使吸附在物體表面的氣體分子發(fā)生分解或解吸，另一方面大量的電子撞擊有利引發(fā)化學反應。由于電子質量極小，因此比離子的移動速度要快得多。當進行等離子體處理時，電子要比離子更早到達物體表面，并使表面帶有負電荷，這有利于引發(fā)進一步反應。

等離子清洗工藝的特點

等離子體技術在本世紀年代起就開始應用于化學合成、薄膜制備、表面處理和精細化工等領域，在大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路工藝干法化、低溫化方面，近年來也開發(fā)應用了等離子體聚合、等離子體蝕刻、等離子體灰化及等離子體陽極氧化等全干法工藝技術〕。等離子清洗技術也是工藝干法化的進步成果之一。與濕法相比，等離子清洗的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：
①在經過等離子清洗之后，被清洗物體已經很干燥，不必再經干燥處理即可進行下道工序；
②不使用有害溶劑，清洗不會產生有害污染物，屬于有利于環(huán)保的綠色清洗方法；
③等離子體的方向性不強，因此它可以深入到物體的微細孔眼和凹陷的內部完成清洗任務，所以不必過多考慮被清洗部位形狀的影響；
④等離子清洗需要控制的真空度不高，這種真空度在工廠實際生產中很容易實現(xiàn)，這種裝置的設備成本不高，加上清洗過程不需要使用價格昂貴的有機溶劑，因此它的運行成本要低于傳統(tǒng)的清洗工藝；
⑤由于不需要對清洗液進行運輸、儲存、排放等處理措施，所以生產場地很容易保持清潔衛(wèi)生；
⑥等離子體清洗的最大技術特點是，它不分處理對象，可處理不同的基材。無論是金屬、半導體、氧化物、還是高分子材料如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酞亞胺、聚酷、環(huán)氧樹脂等高聚物都可用等離子體很好地處理。因此特別適合不耐熱和不耐溶劑的基底材料。而且還可以有選擇地對材料的整體、局部或復雜結構進行部分清洗；
⑦在完成清洗去污的同時，還能改變材料本身的表面性能。如提高表面的潤濕性能改善膜的附著力等，這在許多應用中都是非常重要的。

等離子清洗工藝機理

與濕法清洗不同，等離子清洗的機理是依靠處于“等離子態(tài)”的物質的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。從目前各類清洗方法來看，可能等離子體清洗也是所有清洗方法中最為徹底的剝離式的清洗。就反應機理來看，等離子體清洗通常包括以下過程無機氣體被激發(fā)為等離子態(tài)氣相物質被吸附在固體表面被吸附基團與固體表面分子反應生成產物分子產物分子解析形成氣相反應殘余物脫離表面。
氣體被激發(fā)成等離子態(tài)有多種方式，如激光、微波、電暈放電、熱電離、弧光放電等多種方式，在電子清洗中，主要是低壓氣體輝光等離子體。一些非聚合性無機氣體N2、Ar、H2、O2等在高頻低壓下被激發(fā)，產生含有離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子。

一般在等離子清洗中，可把活化氣體分為兩類，一類為惰性氣體的等離子體如Ar、等另一類為反應性氣體的等離子體如O2等。這些活性粒子能與表面材料發(fā)生反應，其反應過程如圖一所示。

圖一活性粒子與表面材料的反應過程示意圖

等離子清洗工藝的重要作用之一是提高材料表面的附著力，如在襯底上沉積膜，經匆等離子體處理掉表面的碳氫化合物和其它污染，明顯改善了的附著力。等離子體處理后的基體表面，有利于改善表面沾著性和潤濕性。在清洗過程中經等離子體表面活化形成的自由基，能夠進一步形成特定官能團，這種特定官能團的引入，特別是含氧官能團，對改善材料的沾著性和濕潤性起著明顯的作用。