Nov. 21, 2023
等离子体和固体、液体或气体一样,是物质的一种状态,也叫做物质的第四态。等离子清洗技术的工作原理主要是激活键能的交联作用,是对材料表面轰击的物理作用和形成新官能团的化学作用;其主要包含四大应用:表面清洗,表面激活,蚀刻和涂层。
等离子体清洗技术根据反应类型不同可分为两类:一是等离子体物理清洗,即借助活性粒子和高能射线轰击而使污染物脱离;二是等离子体化学清洗,即通过活性粒子与杂质分子反应而使污染物挥发脱离。另外,对等离子体清洗类型具有一定影响的主要因素及其最大特点:
(1)激发频率对等离子体的清洗类型具有一定影响。常用的等离子体激发频率与特性如表1所示。
表1 等离子体激发频率类型
类型 | 激发频率 | 反应类型 | 工作气体种类 |
超声等离子体 | 40KHz | 多为物理反应 | 惰性气体Ar、N2 |
射频等离子体 | 13.56MHz | 涉及到物理、化学双重反应 | |
微波等离子体 | 2.45GHZ | 多为化学反应 | 反应性气体O2、H2 |
常用的等离子体激发频率有三种:激发频率为40kHz的等离子体为超声等离子体,13.56MHz的等离子体为射频等离子体,2.45GHz的等离子体为微波等离子体。不同等离子体产生的自偏压不一样,超声等离子体的自偏压为1000V左右,射频等离子体的自偏压为250V左右,微波等离子体的自偏压很低,只有几十伏,而且三种等离子体的机制不同。
(2)工作气体种类对等离子体清洗类型也具有一定影响。例如,惰性气体氩气(Ar2)、氮气(N2)等被激发产生的等离子体主要用于物理清洗,借助轰击作用使材料表面清洁;而反应性气体氧气(O2)、氢气(H2)等被激发产生的等离子体则主要用于化学清洗,借助活泼自由基与污染物(多为碳氢化合物)发生化学反应,产生一氧化碳、二氧化碳、水等小分子,从材料表面移除。
(3)等离子体清洗类型对清洗效果具有一定的影响。等离子体物理清洗可使材料表面的粗糙度增加,有助于提高材料表面的附着力;等离子体化学清洗可以显著增加材料表面的含氧、含氮以及其他类型的活性基团,有助于改善材料的表面浸润性。
(4)等离子体清洗的最大特点是不分处理对象的基材类型均可进行处理,对金属、半导体、氧化物、有机物和大多数高分子材料也能进行很好的处理,只需要很低的气体流量,并可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。在等离子体清洗技术中,不使用任何化学溶剂,因此基本上无污染物,有利于环境保护。此外,其生产成本较低,清洗具有良好的均匀性和重复性、可控性,易实现批量生产。
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