Jul. 31, 2023
等离子体(plasma)即为电离状态的气体,等离子体是气体分子受热、外加电场、或辐射等能量激发而离解、电离形成的电子、离子、原子(基态或激发态)、分子(激发态或基态)和自由基等粒子组成的集合体。由于等离子体中无论是部分电离还是完全电离,正负电荷总数在数值上均相等,宏观上呈现电中性,因而被称为等离子体。
等离子体由于其本身具有很强的化学活性,因此很容易与固体表面发生反应,而工业中常利用此性质达到去除物体表面污渍的目的。
等离子体清洗则常常用的是低温等离子体清洗,低温等离子体的能量大概为几十电子伏特,等离子体可起到清洗的效果是因为其中包含的带电粒子(离子和电子)、活泼中性原子等活性粒子甚至紫外线等辐射线都十分容易与附着在材料表面的杂质污染物发生反应被祛除从而达到清洗材料表面的效果。低温等离子体清洗技术,因等离子体的化学性质(活泼/不活波),通常被分为两种清洗方式:物理清洗方式和化学清洗方式,其中物理清洗方式主要是通过惰性气体放电产生的等离子体中的中性粒子基团轰击材料表面(不会与材料表面发生化学反应),中性粒子溅射污染物从而完成清洗。化学清洗的原理主要为活性粒子(离子、电子、中性粒子等)与材料表面发生反应,而这些反应通常是与材料表面分子发生化学反应,引发物材料表面上的物质发生化学反应从而进行杂质去除。如图1.1所示,电子与物体表面的作用,电子对物体表面进行碰撞轰击,就能使原本吸附在物体表面的气体分子分解掉;离子与物体表面的作用:带正电荷的阳离子在等离子体中会受库仑力的作用加速冲向带有负电荷的表面,撞击表面上附着的颗粒性物质,使其脱离材料表面,我们把这种行为称为溅射。相比于激光和高能射线,低温等离子体的能量非常小,因此在进行低温等离子体清洗时,不会对材料本身进行破坏。
低温等离子体清洗原理示意图
(1)经过低温等离子体的清洗之后材料变得更加的干燥,就不用再经过干燥处理就可以对其进行下一道制备工艺。
(2)相较于化学清洗方式,传统化学清洗方式可能会使用一些有害、有毒溶剂来进行清洗,或是清洗完成后会产生有害物质,如若对这些清洗废液没有进行完全的清洁处理,在之后的排出废料时,就会对环境以及自然造成伤害,不利于环保、可持续的绿色发展。
(3)低温等离子体清洗的方向性不强,对于被清洗要求不高,可对金属、半导体、氧化物和大部分高分子化学材料或更加复杂的结构实现部分或整体的清洗,而且对材料表面不会产生任何损坏。
低温等离子体清洗(plasma cleaning)是一种绿色环保的表面清洗手段,目前,低温等离子体清洗技术在电子元件制造、多陶瓷外壳处理、微波管制造、LED封装以及发动机油封片粘结处理等方面被大量运用。
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