等離子表面處理機(jī)臺(tái)的原理
日期:2019-04-25 17:29:33
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等離子體和固體、液體或氣體一樣,是物質(zhì)的一種狀態(tài)。對(duì)氣體施加足夠的能量使之離化成等離子狀態(tài)。等離子體的“活性”組分包括:離子、電子、活性基團(tuán)、激發(fā)態(tài)的核素(亞穩(wěn)態(tài))、光子等??刂坪婉{馭這些活性組分聚集后的性能可進(jìn)行各種各樣的表面處理,例如納米級(jí)別的清潔、活化表面的浸潤(rùn)性、化學(xué)接枝、涂層沉積等。
等離子體的高化學(xué)活性用來在不影響基材的情況下改變表面的性能。實(shí)際上可以控制這些部分離化的氣體所攜帶的能量,使之含有很低的“熱”能。實(shí)現(xiàn)的方法是通過把能量與自由電子而不是與更重的離子進(jìn)行耦合,這樣便可以處理對(duì)熱量敏感的聚合物,例如聚乙烯和聚丙烯。能量是如何與氣體耦合的呢?大多數(shù)情況下是通過在低壓環(huán)境下在兩個(gè)電極間施加電場(chǎng)。這就像熒光燈的工作原理,唯一的區(qū)別是不讓光發(fā)出。我們支配他的化學(xué)性能來處理材料的表面。等離子體也可以在大氣壓力下產(chǎn)生。在過去,大氣壓等離子體溫度太高而不能作為表面處理的工具。最近,改進(jìn)的技術(shù)可以在大氣壓力下產(chǎn)生低溫等離子體,可應(yīng)用于大多數(shù)對(duì)溫度敏感的聚合物的處理。
等離子清洗/刻蝕機(jī)產(chǎn)生等離子體的裝置是在密封容器中設(shè)置兩個(gè)電極形成電場(chǎng),用真空泵實(shí)現(xiàn)一定的真空度,隨著氣體愈來愈稀薄,分子間距及分子或離子的自由運(yùn)動(dòng)距離也愈來愈長(zhǎng),受電場(chǎng)作用,它們發(fā)生碰撞而形成等離子體,這些離子的活性很高,其能量足以破壞幾乎所有的化學(xué)鍵,在任何暴露的表面引起化學(xué)反應(yīng),不同氣體的等離子體具有不同的化學(xué)性能,如氧氣的等離子體具有很高的氧化性,能氧化光刻膠反應(yīng)生成氣體,從而達(dá)到清洗的效果;腐蝕性氣體的等離子體具有很好的各向異性,這樣就能滿足刻蝕的需要。利用等離子處理時(shí)會(huì)發(fā)出輝光,故稱之為輝光放電處理?!?nbsp;
等離子體清洗的機(jī)理,主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的。就反應(yīng)機(jī)理來看,等離子體清洗通常包括以下過程:無機(jī)氣體被激發(fā)為等離子態(tài);氣相物質(zhì)被吸附在固體表面;被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子;產(chǎn)物分子解析形成氣相;反應(yīng)殘余物脫離表面。
等離子體清洗技術(shù)的最大特點(diǎn)是不分處理對(duì)象的基材類型,均可進(jìn)行處理,對(duì)金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料,如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理,并可實(shí)現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。