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                      等離子體清洗技術分類、特點

                      Nov. 21, 2023

                      等離子體和固體、液體或氣體一樣,是物質的一種狀態,也叫做物質的第四態。等離子清洗技術的工作原理主要是激活鍵能的交聯作用,是對材料表面轟擊的物理作用和形成新官能團的化學作用;其主要包含四大應用:表面清洗,表面激活,蝕刻和涂層。

                      等離子體清洗技術分類、特點

                      等離子體清洗技術根據反應類型不同可分為兩類:一是等離子體物理清洗,即借助活性粒子和高能射線轟擊而使污染物脫離;二是等離子體化學清洗,即通過活性粒子與雜質分子反應而使污染物揮發脫離。另外,對等離子體清洗類型具有一定影響的主要因素及其最大特點:

                      (1)激發頻率對等離子體的清洗類型具有一定影響。常用的等離子體激發頻率與特性如表1所示。

                      表1 等離子體激發頻率類型

                      類型

                      激發頻率

                      反應類型

                      工作氣體種類

                      超聲等離子體

                      40KHz

                      多為物理反應

                      惰性氣體Ar、N2

                      射頻等離子體

                      13.56MHz

                      涉及到物理、化學雙重反應


                      微波等離子體

                      2.45GHZ

                      多為化學反應

                      反應性氣體O2、H2

                      常用的等離子體激發頻率有三種:激發頻率為40kHz的等離子體為超聲等離子體,13.56MHz的等離子體為射頻等離子體,2.45GHz的等離子體為微波等離子體。不同等離子體產生的自偏壓不一樣,超聲等離子體的自偏壓為1000V左右,射頻等離子體的自偏壓為250V左右,微波等離子體的自偏壓很低,只有幾十伏,而且三種等離子體的機制不同。

                      (2)工作氣體種類對等離子體清洗類型也具有一定影響。例如,惰性氣體氬氣(Ar2)、氮氣(N2)等被激發產生的等離子體主要用于物理清洗,借助轟擊作用使材料表面清潔;而反應性氣體氧氣(O2)、氫氣(H2)等被激發產生的等離子體則主要用于化學清洗,借助活潑自由基與污染物(多為碳氫化合物)發生化學反應,產生一氧化碳、二氧化碳、水等小分子,從材料表面移除。

                      (3)等離子體清洗類型對清洗效果具有一定的影響。等離子體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著力;等離子體化學清洗可以顯著增加材料表面的含氧、含氮以及其他類型的活性基團,有助于改善材料的表面浸潤性。

                      (4)等離子體清洗的最大特點是不分處理對象的基材類型均可進行處理,對金屬、半導體、氧化物、有機物和大多數高分子材料也能進行很好的處理,只需要很低的氣體流量,并可實現整體和局部以及復雜結構的清洗。在等離子體清洗技術中,不使用任何化學溶劑,因此基本上無污染物,有利于環境保護。此外,其生產成本較低,清洗具有良好的均勻性和重復性、可控性,易實現批量生產。

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