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等离子清洗资讯

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微波等离子清洗原理

发表时间:2021-12-16 14:42:21    浏览次数:94

等离子清洗机的应用起源于20世纪初,随着高科技产业的快速发展,等离子清洗适用于各种基材类型,对金属、半导体、氧化物、有机物和大多数高分子材料也能进行很好的处理,并可实现复杂结构的清洗。等离子清洗工艺中不使用任何化学溶剂,具有对环境污染小、清洗质量好等优点,在半导体制造、微电子封装、光学工业、机械与航天工业、精密仪器等领域得到了广泛的应用。

微波等离子清洗的原理

等离子体

等离子体是物质常见的固态、液态、气态以外的第四态,主要由电子、正离子、自由基、光子以及其他中性粒子组成,其正负电荷总是相等的,所以称为等离子体。

微波等离子发生原理

微波等离子是由工作频率为2.45GHz的微波激发工艺气体放电,在正负极磁场作用下的谐振腔体内产生等离子体,该谐振腔体位于反应仓体旁边,磁控管连接微波发生器,因为整个放电过程不需要正负电极,所以产生自偏压极小,从根本上避免了静电放电损伤。

微波等离子清洗原理

常用等离子体电源激发频率有3种:激发频率40kHz的等离子体为超声等离子,发生反应为物理反应;13.56MHz等离子体为射频等离子体,发生反应为物理和化学反应;频率达到2.45GHz的等离子体为微波等离子体,离子浓度最高,发生反应为化学反应,典型的工艺是氧气或氢气等离子体工艺。用氧等离子通过化学反应,能够使非挥发性有机物变成易挥发性的CO2和水蒸气,去除沾污物,使表面清洁;用氢等离子可通过化学反应去除金属表面氧化层,清洁金属表面。

氧气等离子体其主要的形成过程如下:

微波等离子清洗原理

上述反应式(1)表示氧气在微波高能电场作用下,初步生成O2阳离子和高速运动的自由电子;式(2)表示氧气在激发态的自由电子的轰击作用下变为激发态,生成了自由电子的过程;式(3)表示激发态的氧气分子在高速运动的自由电子作用下生成大量的氧自由基、氧正离子和激发态的自由电子。用氧气等离子清洗,其中氧气主要与污染物发生氧化反应,特别是对有机沾污物清洗效果尤为明显,清洗过程反应如下:

O2*+有机物——CO2+H2O(4)

式(4)表明,处于激发态的氧气分子与有机物发生反应,生成CO2和水蒸气,对有机物溶剂沾污比较有效,具有清洗效率高、可选择性好等优点。

但是其比较明显的缺点是容易将待清洗物的金属表面或粘接材料表面氧化,因此在实际生产工艺中,常用氢等离子体将待清洗物进行还原清洗,去除金属表面氧化层,清洁金属表面。为了达到更好的效果,可在氢气中加入一定量的惰性气体氮气,将化学反应和物理反应相结合进行清洗。其过程反应如下:

H2*+氧化物——H2O+单质或其他(5)

式(5)表明,激发态的氢气与氧化物发生化学反应,将氧化物还原为单质和水蒸气;氮气等离子经过物理碰撞,与H2清洗起到协同的作用。通过两种气体的清洗能有效地将待清洗物表面的氧化物去除。

综上所述微波等离子清洗原理就是通过物理、化学作用对被清洗物表面进行处理,实现去除分子水平污染物的一种工艺过程,同时也可提高其表面活性。