首先等離子清洗機(jī)常用的處理氣體為:空氣、氧氣、氬氣、氬氫混合氣體、CF4等 。
其次在利用等離子清洗機(jī)清洗物體前首先要對清洗的物體和污物進(jìn)行分析,然后進(jìn)行氣體的選配。等離子清洗機(jī)中氣體通入一般來說有兩個目的,依據(jù)等離子的作用原理可將選配氣體分為兩類,一類是氫氣和氧氣等反應(yīng)性氣體,其中氫氣主要應(yīng)用于清洗金屬表面的氧化物,發(fā)生還原反應(yīng)。等離子清洗機(jī)通氧氣主要應(yīng)用于清洗物體表面的有機(jī)物,發(fā)生氧化反應(yīng)。
另一類是等離子清洗機(jī)通氬氣、氦氣和氮?dú)獾确欠磻?yīng)性氣體,氮等離子處理能提高材料的硬度和耐磨性。氬氣和氦氣性質(zhì)穩(wěn)定,并且放電電壓低(氬原子的電離能E為15.57 eV)易形成亞穩(wěn)態(tài)的原子,一方面等離子清洗機(jī)利用其高能粒子的物理作用清洗易被氧化或還原的物件, Ar+轟擊污物形成揮發(fā)性污物被真空泵抽走,避免了表面材料發(fā)生反應(yīng);另一方面利用氬氣易形成亞穩(wěn)態(tài)的原子,再與氧氣氫氣分子碰撞時發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)換和再結(jié)合,形成氧氫活性原子作用于物體表面。
等離子清洗機(jī)在清洗表面氧化物時用純氫雖然效率高,但這里主要考慮放電的穩(wěn)定性和安全,在等離子清洗機(jī)應(yīng)用時選用氬氫混合較為合適,另外對于材料易氧化或易還原材料等離子清洗機(jī)也可以采用顛倒氧氣和氬氫氣體的清洗順序來達(dá)到清洗徹底的目的。
1)氬氣:物理轟擊是氬氣清洗的機(jī)理。氬氣是 最有效的物理等離子體清洗氣體,原因在于它原子的尺寸大??梢杂煤艽蟮牧α哭Z擊樣品表面。正的氬離子將被吸引到負(fù)向電極板。撞擊力足以去除表面上的任何污垢。然后這些氣態(tài)污物通過真空泵排出。
2)氧氣:化學(xué)工藝中等離子體與樣品表面上的化合物反應(yīng)。例如,有機(jī)污染物可以有效地用氧氣等離子去掉,這里氧氣等離子與污染物反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳和水。一般地說,化學(xué)反應(yīng)清除有機(jī)污染物效果更好。
3)氫氣:氫氣可供去除金屬表面氧化物使用。 它經(jīng)常與氬氣混合使用,以提高去除速度。一般人們擔(dān)心氫氣的易燃性,氫氣的使用量非常少。人們更大的擔(dān)心是氫氣的存儲。我們可以采用氫氣發(fā)生器從水中產(chǎn)生氫氣。從而去掉了潛在的危害性。
4)CF4/SF6:氟化的氣體在半導(dǎo)體工業(yè)以及PWB (印制線路板)工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在IC封裝中的應(yīng)用只有一種。這些氣體用在PADS工藝中,通過這種處理,氧化物轉(zhuǎn)化成氟氧化物,允許無流動焊接。
清洗和刻蝕:例如,在進(jìn)行清洗時,工作氣體往往用氧氣,它被加速了的電子轟擊成氧離子、自由基后,氧化性極強(qiáng)。工件表面的污染物,如油脂、助焊劑、感光膜、脫模劑、沖床油等,很快就會被氧化成二氧化碳和水,而被真空泵抽走,從而達(dá)到清潔表面,改善浸潤性和粘結(jié)性的目的。低溫等離子處理僅涉及材料的表面,不會對材料主體的性質(zhì)產(chǎn)生影響。由于等離子體清洗是在高真空下進(jìn)行的,所以等離子體中的各種活性離子的自由程很長,他們的穿透和滲透力很強(qiáng),可以進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的處理,包括細(xì)管和盲孔。
引入官能基團(tuán):高分子材料用N2、NH3、O2、SO2等氣體的等離子體處理,可以改變表面的化學(xué)組成,引入相應(yīng)新的官能基團(tuán):-NH2、-OH、-COOH、-SO3H等。這些官能團(tuán)可使聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚四氟乙烯等這些完全惰性的基材變成官能團(tuán)材料,可以提高表面極性,浸潤性,可粘結(jié)性,反應(yīng)性,極大地提高了其使用價值。與氧等離子體相反,而經(jīng)含氟氣體的低溫等離子體處理,可在基材表面引入氟原子,使基材具有憎水性。
以上就是等離子清洗機(jī)常見的使用氣體及其用途。等離子體化學(xué)是使物質(zhì)通過吸收電能進(jìn)行的氣相干式化學(xué)反應(yīng),具有節(jié)水省能無公害、有效利用資源、有益環(huán)境保護(hù)的綠色化學(xué)特征。利用等離子體活性物種(電子、離子、自由基、紫外線)具有的高活性,可以實現(xiàn)一系列傳統(tǒng)化學(xué)和水系處理法所不能實現(xiàn)的新的反應(yīng)過程。