等離子體介紹及應(yīng)用
1.等離子體基礎(chǔ)知識:
等離子體和固體、液體或氣體一樣,是物質(zhì)的一種狀態(tài),也叫做物質(zhì)的第四態(tài)。對氣體施加足夠的能量使之離化便成為等離子狀態(tài)。等離子體的"活性"組分包括:離子、電子、活性基團、激發(fā)態(tài)的核素(亞穩(wěn)態(tài))、光子等。等離子體表面處理儀就是通過利用這些活性組分的性質(zhì)來處理樣品表面,從而實現(xiàn)清潔、改性、光刻膠灰化等目的。
2.等離子清洗原理: 等離子體是物質(zhì)的一種存在狀態(tài),通常物質(zhì)以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)存在,但在一些特殊的情況下有第四中狀態(tài)存在,如地球大氣中電離層中的物質(zhì)。等離子體狀態(tài)中存在下列物質(zhì):處于高速運動狀態(tài)的電子;處于激活狀態(tài)的中性原子、分子、原子團(自由基);離子化的原子、分子;未反應(yīng)的分子、原子等,但物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài)。
等離子清洗/刻蝕技術(shù)是等離子體特殊性質(zhì)的具體應(yīng)用:
等離子清洗/刻蝕機產(chǎn)生等離子體的裝置是在密封容器中設(shè)置兩個電極形成電場,用真空泵實現(xiàn)一定的真空度,隨著氣體愈來愈稀薄,分子間距及分子或離子的自由運動距離也愈來愈長,受電場作用,它們發(fā)生碰撞而形成等離子體,這些離子的活性很高,其能量足以破壞幾乎所有的化學鍵,在任何暴露的表面引起化學反應(yīng),不同氣體的等離子體具有不同的化學性能,如氧氣的等離子體具有很高的氧化性,能氧化光刻膠反應(yīng)生成氣體,從而達到清洗的效果;腐蝕性氣體的等離子體具有很好的各向異性,這樣就能滿足刻蝕的需要。利用等離子處理時會發(fā)出輝光,故稱之為輝光放電處理。
等離子體清洗的機理,主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。就反應(yīng)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(zhì)被吸附在固體表面;被吸附基團與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子;產(chǎn)物分子解析形成氣相;反應(yīng)殘余物脫離表面。
等離子體清洗技術(shù)的一大特點是不分處理對象的基材類型,均可進行處理,對金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料,如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理,并可實現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。
等離子體清洗還具有以下幾個特點:容易采用數(shù)控技術(shù),自動化程度高;具有高精度的控制裝置,時間控制的精度很高;正確的等離子體清洗不會在表面產(chǎn)生損傷層,表面質(zhì)量得到保證;由于是在真空中進行,不污染環(huán)境,保證清洗表面不被二次污染。
固體(Solid) 液體(Liquid) 氣體(Gas) 等離子體{Plasma}
2. 等離子體工藝應(yīng)用:
1)表面清潔
2)表面激活
3)蝕刻
4)等離子接枝、聚合
5. 等離子體的應(yīng)用領(lǐng)域:
線路板PCB/FPC
半導(dǎo)體刻蝕、封裝活化
LED清潔、封裝活化
汽車電子
太陽能
紡織印染
生物醫(yī)療
印刷
觸摸屏及玻璃清潔
環(huán)保廢氣處理
6. 等離子體表面處理的特點和優(yōu)勢
① 速度快:氣體放電瞬間發(fā)生等離子體反應(yīng),有時幾秒鐘就可改變表面的性質(zhì);
② 溫度低:接近常溫,特別適于高分子材料;
③ 能量高:等離子體是具有超常化學活性的高能粒子,在不添加催化劑的溫和條件下即可實現(xiàn)傳統(tǒng)熱化學反應(yīng)體系所不能實現(xiàn)的反應(yīng)(聚合反應(yīng));
④ 廣適性:不分處理對象的基材類型,均可進行處理,如金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料等都能很好地處理;
⑤ 功能強:僅涉及高分子材料淺表面,可在保持材料自身特性的同時,賦予其一種及以上新的功能;
⑥ 環(huán)保型:等離子體作用過程是氣- 固相干式反應(yīng),不消耗水資源、無需添加化學試劑,對環(huán)境無殘留物,具有綠色環(huán)保特征;
⑦ 低成本:裝置簡單,易操作維修,可連續(xù)運行。因此,采用等離子體高分子材料改性技術(shù)可能克服傳統(tǒng)方法使用中的缺陷,使高分子材料表面加工更符合環(huán)保原則。