等离子体清洗技术及其分类介绍-快盈47

等离子体清洗技术分类

20世纪60年代,人们开展了真空等离子体清洗的实验应用研究。最初等离子体清洗用于硅片和混装电路的清洗，例如用于去除半导体表面的有机污染物以保证良好的焊点连接。随着商用产品的问世,在低气压工作环境下操作不灵活、设备和维护成本高、真空腔体庞大、生产效率低等不利条件日益突出,阻碍了等离子体清洗技术的更大突破。在此背景下,自20世纪90年代开始,有关人员便纷纷开始进行大气压下的等离子体清洗研究,以解决真空带来的诸多问题。除了获得洁净的表面,经等离子体处理后还能控制材料表面性质,以提高其耐磨、耐腐、黏附等性能,这在许多应用中起到了重要的作用。

等离子体中存在大量的离子、电子和自由基，相对来说，自由基的含量较多，且寿命较长。利用等离子体产生的这些活性物质，可以分成物理清洗和化学清洗，比如以电场形成的等离子体，物理清洗就是，等离子体中的带电离子或电子在电场的作用下，向电极或需要清除的材料表面加速运动，并发生轰击、溅射等过程，破坏污垢分子，使其分解，再通过真空泵等方式抽出；化学清洗就是利用这些高能粒子与材料基底的污垢发生化学反应，基本的过程为，高能粒子容易与污垢分子结合反应产生新的自由基，自由基不稳定，会分解而产生更小的分子或自由基，依次进行下去，直至产生稳定的易挥发的小分子产物。在这个过程中，表面污垢分子与自由基的集合会释放很多热量，进一步的推进新的活化反应，这种方式有利于将材料表面的污垢分子彻底的清除掉。

等离子体清洗技术分类

经常使用或被研究的两种等离子体清洗技术可以分为低气压（真空）等离子体清洗技术以及大气压等离子体清洗技术，下面将从这两方面展开：

低气压（真空）等离子体清洗技术

低气压等离子体清洗技术，顾名思义，在低气压时，离子间碰撞的概率减少，能量损失少，可以产生高密度且均匀的等离子体，同时气体温度不高，这就使其得到很广泛的应用。辉光放电等离子体是在一定的气压条件下，在电极间形成辉光等离子体，因为材料的导电性，所以被清洗的材料物体可以放置在电极或电极之间增加的偏压电极上；射频等离子体是由于高压交变电场形成，射频单电极放电适合于能量较高和范围较大的情况；约束等离子体是通过几何或磁约束等离子体，使其增强，提高了等离子体密度。

典型的低气压等离子体清洗设备结构

大气压等离子体清洗技术

大气压等离子体清洗技术是相对于低气压等离子体清洗技术的，低气压等离子体具有低温的特征，大气压等离子体可以产生更多的活性粒子，但是所产生的气体温度过高，且不稳定，很容易就转变到非均匀放电及弧光放电的状态。大气压放电中的电晕放电采用非对称电极的形式，采用尖端放电的电极，另一端采用较大面积的电极，尖端放电虽然适合大气压的情况，但由于其产生的等离子体不均匀，容易产生局部的电弧放电，因此一般只用于局部的清洗。对于介质阻挡放电，电极间含有绝缘介质，产生低温非平衡的等离子体，激发的电源需要一定的频率，被清除的材料受到体积的限制，材料表面清洁度要求较高而难以满足。微波等离子体就是将微波的能量转化为介质气体的内能从而达到其放电的要求。

典型的大气压等离子体清洗设备结构

等离子体清洗技术在很多领域已得到了实际应用，尤其是在半导体业与光电产业、电子资讯工业等高科技领域具有重要的地位。等离子体清洗技术可以用于各种材料的表面清洁与改性，通过使用不同种类的工作气体，不同的等离子激发频率，不同的等离子体产生环境，可以达到不同的清洗效果。