等離子體介紹及應(yīng)用

1.等離子體基礎(chǔ)知識(shí)：
　　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(duì)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(tuán)、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(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；處于激活狀態(tài)的中性原子、分子、原子團(tuán)（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(jī)產(chǎn)生等離子體的裝置是在密封容器中設(shè)置兩個(gè)電極形成電場，用真空泵實(shí)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(yùn)動(dòng)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(xué)鍵，在任何暴露的表面引起化學(xué)反應(yīng)，不同氣體的等離子體具有不同的化學(xué)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(dá)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(shí)會(huì)發(fā)出輝光，故稱之為輝光放電處理?！?
　　等離子體清洗的機(jī)理，主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的。就反應(yīng)機(jī)理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：無機(jī)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(tuán)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(diǎn)是不分處理對(duì)象的基材類型，均可進(jìn)行處理，對(duì)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(shí)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(gè)特點(diǎn)：容易采用數(shù)控技術(shù)，自動(dòng)化程度高；具有高精度的控制裝置，時(shí)間控制的精度很高；正確的等離子體清洗不會(huì)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(xué)活性的高能粒子，在不添加催化劑的溫和條件下即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)熱化學(xué)反應(yīng)體系所不能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)（聚合反應(yīng)）；

④ 廣適性：不分處理對(duì)象的基材類型,均可進(jìn)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(qiáng)：僅涉及高分子材料淺表面，可在保持材料自身特性的同時(shí)，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(xué)試劑，對(duì)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(yùn)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。