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等離子清洗機(jī)的原理及應(yīng)用
閱讀：1933 發(fā)布時間：2022-3-26
1,、何謂等離子清洗機(jī)
等離子清洗機(jī)采用氣體作為清洗介質(zhì),，有效地避免了因液體清洗介質(zhì)對被清洗物帶來的二次污染,。等離子清洗機(jī)外接一臺真空泵，工作時清洗腔中的等離子體與清洗物的表面污染物發(fā)生反應(yīng)并灰化,，短時間的清洗就可以使有機(jī)污染物被*地清洗掉,，同時污染物被真空泵抽走，其清洗程度達(dá)到分子級,。等離子清洗器除了具有超清洗功能外,，在特定條件下還可根據(jù)需要改變某些材料表面的性能，等離子體作用于材料表面,，使表面分子的化學(xué)鍵發(fā)生重組,，形成新的表面特性。對某些有特殊用途的材料，在超清洗過程中等離子清洗器的輝光放電不但加強(qiáng)了這些材料的粘附性,、相容性和浸潤性,，并可消毒和殺菌。等離子清洗器廣泛應(yīng)用于光學(xué),、光電子學(xué),、電子學(xué)、材料科學(xué),、生命科學(xué),、高分子科學(xué)、生物醫(yī)學(xué),、微觀流體學(xué)等領(lǐng)域,。
等離子清洗機(jī)的應(yīng)用，起源于20世紀(jì)初,，隨著高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，其應(yīng)用越來越廣，目前已在眾多高科技領(lǐng)域中,，居于關(guān)鍵技術(shù)的地位,，等離子清洗技術(shù)對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和人類文明影響最大，*電子資訊工業(yè),，尤其是半導(dǎo)體業(yè)與光電工業(yè),。
等離子清洗機(jī)已應(yīng)用于各種電子元件的制造，可以確信,，沒有等離子清洗機(jī)及其清洗技術(shù),，就沒有今日這么發(fā)達(dá)的電子、資訊和通訊產(chǎn)業(yè),。此外,，等離子清洗機(jī)及其清洗技術(shù)也應(yīng)用在光學(xué)工業(yè)、機(jī)械與航天工業(yè),、高分子工業(yè),、污染防治工業(yè)和量測工業(yè)上，而且是產(chǎn)品提升的關(guān)鍵技術(shù),，比如說光學(xué)元件的鍍膜,、延長模具或加工工具壽命的抗磨耗層，復(fù)合材料的中間層,、織布或隱性鏡片的表面處理,、微感測器的制造，超微機(jī)械的加工技術(shù),、人工關(guān)節(jié)、骨骼或心臟瓣膜的抗摩耗層等皆需等離子技術(shù)的進(jìn)步,，才能開發(fā)完成,。
等離子技術(shù)是一新興的領(lǐng)域,，該領(lǐng)域結(jié)合等離子物理、等離子化學(xué)和氣固相界面的化學(xué)反應(yīng),，此為典型的高科技產(chǎn)業(yè),，需跨多種領(lǐng)域，包括化工,、材料和電機(jī),，因此將挑戰(zhàn)性，也充滿機(jī)會,，由于半導(dǎo)體和光電材料在未來得快速成長,，此方面應(yīng)用需求將越來越大。
2,、等離子清洗機(jī)的技術(shù)原理
2.1 什么是等離子體
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)、業(yè)態(tài),、氣態(tài)3種狀態(tài)存在,，但在一些特殊的情況下可以以第四中狀態(tài)存在，如太陽表面的物質(zhì)和地球大氣中電離層中的物質(zhì),。這類物質(zhì)所處的狀態(tài)稱為等離子體狀態(tài),，又稱位物質(zhì)的第四態(tài)。
等離子體中存在下列物質(zhì),。處于高速運(yùn)動狀態(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,；分子解離反應(yīng)過程中生成的紫外線,；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),。
3、等離子清洗原理簡介
3.1,、金屬表面清洗
金屬表面常常會有油脂,、油污等有機(jī)物及氧化層，在進(jìn)行濺射,、油漆,、粘合、健合、焊接,、銅焊和PVD,、CVD涂覆前，需要用等離子處理來得到*潔凈和無氧化層的表面,。 在這種情況下的等離子處理會產(chǎn)生以下效果：
3.11灰化表面有機(jī)層
-表面會受到化學(xué)轟擊
-在真空和瞬時高溫狀態(tài)下,，污染物部分蒸發(fā)
-污染物在高能量離子的沖擊下被擊碎并被真空帶出
-紫外輻射破壞污染物
因為等離子處理每秒只能穿透幾個納米的厚度，所以污染層不能太厚,。指紋也適用,。
3.12氧化物去除
金屬氧化物會與處理氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
這種處理要采用氫氣或者氫氣與氬氣的混合物。有時也采用兩步處理工藝,。第一步先用氧氣氧化表面5分鐘,，第二步用氫氣和氬氣的混合物去除氧化層。也可以同時用幾種氣體進(jìn)行處理,。
3.13焊接
通常,，印刷線路板在焊接前要用化學(xué)助焊劑處理。在焊接完成后這些化學(xué)物質(zhì)必須采用等離子方法去除,，否則會帶來腐蝕等問題,。
3.14鍵合
好的鍵合常常被電鍍、粘合,、焊接操作時的殘留物削弱,，這些殘留物能夠通過等離子方法有選擇地去除。同時氧化層對鍵合的質(zhì)量也是有害的,，也需要進(jìn)行等離子清潔,。
4、等離子刻蝕
在等離子刻蝕過程中,，通過處理氣體的作用,，被刻蝕物會變成氣相(例如在使用氟氣對硅刻蝕時，下圖),。處理氣體和基體物質(zhì)被真空泵抽出,，表面連續(xù)被新鮮的處理氣體覆蓋。不希望被刻蝕部分要使用材料覆蓋起來(例如半導(dǎo)體行業(yè)用鉻做覆蓋材料),。
等離子方法也用于刻蝕塑料表面,，通過氧氣可以灰化填充混合物，同時得到分布分析情況,?？涛g方法在塑料印刷和粘合時作為預(yù)處理手段是十分重要的，如POM ,、PPS和PTFE,。等離子處理可以大大地增加粘合潤濕面積,。
5、刻蝕和灰化
PTFE刻蝕
PTFE在未做處理的情況下不能印刷或粘合,。使用活躍的堿性金屬可以增強(qiáng)粘合能力,，但是這種方法不容易掌握，同時溶液是有毒的,。使用等離子方法不僅僅保護(hù)環(huán)境，還能達(dá)到更好效果,。
等離子結(jié)構(gòu)可以使表面形成一個活性層,，這樣塑料就能夠進(jìn)行粘合、印刷操作,。
PTFE混合物的刻蝕
PTFE混合物的刻蝕必須十分仔細(xì)地進(jìn)行,，以免填充物被過度暴露，從而削弱粘合力,。
處理氣體可以是氧氣,、氫氣和氬氣?？梢詰?yīng)用于PE,、PTFE、TPE,、POM,、ABS和丙烯。
6,、塑料,、玻璃和陶瓷的表面活化和清潔
塑料、玻璃,、陶瓷與聚丙烯,、PTFE一樣是沒有極性的，因此這些材料在印刷,、粘合,、涂覆前要進(jìn)行處理。同時,，玻璃和陶瓷表面的輕微金屬污染也可以用等離子方法清潔,。等離子處理與灼燒處理相比不會損害樣品。同時還可以十分均勻地處理整個表面,，不會產(chǎn)生有毒煙氣,，中空和帶縫隙的樣品也可以處理。
等離子表面處理的效果可以簡單地用水來驗證,，處理過的樣品表面*被水潤濕,。長時間的等離子處理(大于15分鐘),，材料表面不但被活化還會被刻蝕，刻蝕表面具有最大潤濕能力,。常用的處理氣體為：空氣,、氧氣、氬氣,、氬氫混合氣體,、CF4等。
7,、等離子涂鍍
聚合
在涂鍍中兩種氣體同時進(jìn)入反應(yīng)艙,，氣體在等離子環(huán)境下匯聚合。這種應(yīng)用比活化和清潔的要求要嚴(yán)格一些,。典型的應(yīng)用是保護(hù)層的形成,，應(yīng)用于燃料容器、防刮表面,、類似PTFE材質(zhì)的涂鍍,、防水涂鍍等。涂鍍層非常薄,，通常為幾個微米,，此時表面的親和力非常好