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[资源] 等离子体在材料表面改性及清洁技术

1.等离子原理概述：等离子体是物质的一种存在状态，通常物质以固态、液态、气态三种状态存在，但在一些特殊的情况下可以以第四中状态存在，如地球大气中电离层中的物质。这类物质所处的状态称为等离子体状态，又称为物质的第四态。等离子体中存在下列物质：处于高速运动状态的电子；处于激活状态的中性原子、分子、原子团（自由基）；离子化的原子、分子；分子解离反应过程中生成的紫外线；未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持电中性状态。
等离子清洗/刻蚀技术是等离子体特殊性质的具体应用。等离子清洗/刻蚀机产生等离子体的装置是在密封容器中设置两个电极形成电场，用真空泵实现一定的真空度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这些离子的活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，在任何暴露的表面引起化学反应。
等离子清洗技术在金属行业中的应用：金属表面常常会有油脂、油污等有机物及氧化层，在进行溅射、油漆、粘合、健合、焊接、铜焊和PVD、CVD涂覆前，需要用等离子处理来得到完全洁净和无氧化层的表面。
等离子清洗技术在电子电路及半导体领域的应用：等离子表面处理这门工艺现在正应用于LCD、LED、 IC，PCB，SMT、BGA、引线框架、平板显示器的清洗和蚀刻等领域。等离子清洗过的IC可显著提高焊线邦定强度，减少电路故障的可能性；溢出的树脂、残余的感光阻剂、溶液残渣及其他有机污染物暴露于等离子体区域中，短时间内就能清除。PCB制造商用等离子处理来去除污物和带走钻孔中的绝缘物。对许多产品，不论它们是应用于工业还是电子、航空、健康等行业，其可靠性很大一部分都依赖于两个表面之间的粘合强度。不管表面是金属、陶瓷、聚合物、塑料或是其中的复合物，经过等离子处理以后都能有效地提高粘合力，从而提高最终产品的质量。等离子处理在提高任何材料表面活性的过程中是安全的、环保的、经济的。
等离子清洗技术在塑料及橡胶（陶瓷、玻璃）行业中的应用：
聚丙烯、PTFE等橡胶塑料材料是没有极性的，这些材料在未经过表面处理的状态下进行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至无法进行。利用等离子技术对这些材料进行表面处理，在高速高能量的等离子体的轰击下，这些材料结构表面得以最大化，同时在材料表面形成一个活性层，这样橡胶、塑料就能够进行印刷、粘合、涂覆等操作。
等离子清洗/刻蚀机处理材料表面时，处理时的工艺气体、气体流量、功率和处理时间直接影响材料表面处理质量，合理选择这些参数将有效提高处理的效果。同时处理时的温度、气体分配、真空度、电极设置、静电保护等因素也影响处理质量。因此，对不同的材料要制定选用不同的工艺参数。
等离子表面清洗：金属陶瓷塑料橡胶玻璃等表面常常会有油脂油污等有机物及氧化层，在进行粘接绑定油漆键合焊接铜焊和PVD、CVD涂覆前，需用等离子处理来得到完全洁净和无氧化层的表面。
等离子清洗技术在半导体行业、航空航天技术、精密机械、汽车工业、医疗、塑料、考古、印刷、纳米技术、科研开发、液晶显示屏、电子电路、通讯及手机零部件等广泛的行业中有着不可替代的应用
2.等离子涂镀：在涂镀中两种气体同时进入反应舱，气体在等离子环境下会聚合。这种应用比活化和清洗的要求要严格一些。典型的应用是保护层的形成，应用于燃料容器、防刮表面、类似聚四氟(PTFE)材质的涂镀、防水镀层等。涂镀层非常薄，通常为几个微米，此时表面的疏水性非常好。常用的有3种情况
　　• 防水涂镀—环己物
　　• 类似PTFE材质的涂镀---含氟处理气体
　　• 亲水涂镀---乙烯醋酸
本人长期致力于材料表面清洗及改性的研究
gym@jrpower.com.cn

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