Quantità di contaminazione molto piccole, invisibili a occhio, sono sempre presenti su tutte le superfici. La rimozione di questi contaminanti è quasi sempre un prerequisito per un corretto ulteriore trattamento della superficie con metodi quali: 

  • incollaggio
  • stampa
  • verniciatura
  • adesione
  • rivestimento
  • etching

La tecnologia al plasma offre soluzioni per qualsiasi tipo di contaminazione, per qualsiasi substrato e per qualsiasi trattamento. Anche i residui di contaminazione molecolari vengono rimossi. Vari metodi di pulizia sono disponibili per le diverse esigenze nei singoli casi. I più importanti sono:

1. Rimozione degli idrocarburi in plasma di ossigeno

Micro-pulizia - sgrassaggio in plasma di ossigeno

Gli idrocarburi quali residui di grassi, oli o agenti antiadesivi si trovano praticamente su tutte le superfici. Questi rivestimenti riducono drasticamente l'adesione di altri materiali nella successiva lavorazione della superficie. Pertanto, la rimozione chimica di idrocarburi in plasma di ossigeno è un trattamento standard prima di qualunque operazione di verniciatura, stampa o incollaggio.

Le reazioni nel plasma in questo processo di purificazione sono dimostrati, ad esempio, in "Fisica del plasma di piccole dimensioni".

Ioni, radicali e radiazioni UV agiscono insieme. Le radiazioni UV ad alta energia dividono le macromolecole. I radicali e gli ioni di ossigeno, ioni constringono i radicali di idrogeno ad occupare le estremità libere di catena delle catene polimeriche per formare H2O e CO2

I prodotti di degradazione degli idrocarburi sono gassosi nel plasma a bassa pressione e vengono rimossi mediante processo di aspirazione.

Sulle superfici polimeriche, il processo di attivazione inizia parallelamente alla riduzione della contaminazione superficiale da radicali dell'ossigeno. Tale attivazione è un prerequisito per una buona adesione su materie plastiche non polari. Per i dettagli consultare Attivazione di materiali.

Oli, grassi o agenti distaccanti contenenti additivi non sempre possono essere completamente rimossi nel plasma ad ossigeno. Possono formare degli ossidi solidi che aderiscono al substrato. Se necessario, questi possono essere purificati in ulteriori processi di purificazione a valle.

La pulizia in plasma di ossigeno funziona su quasi tutti i materiali. Aria secca depurata può essere spesso usata al posto dell'ossigeno. La rimozione degli idrocarburi viene quindi condotta sia in plasma a bassa pressione e plasma a pressione atmosferica.

2. Pulizia meccanica da micro-sabbiatura

Plasma ad argon

Un tipo di plasma particolarmente semplice è il plasma di gas inerte. Consiste solo di ioni, elettroni e atomi di gas nobili. Poiché il gas è sempre atomico, non ci sono radicali e, siccomé i gas nobili non reagiscono chimicamente, non ci sono neanche prodotti di reazione. Il plasma ad argon è comunque attivo grazie all'energia cinetica degli ioni pesanti.

Pulizia

Grazie all'energia cinetica di impatto degli ioni, gli atomi e le molecole che formano il rivestimento sono espulsi, in modo che siano gradualmente rimossi.

Il trattamento agisce su quasi tutte le superfici, e quindi su qualsiasi tipo di contaminazione. Quasi ogni contaminazione che resiste all'attacco chimico può essere rimossa mediante la micro-sabbiatura.

Poiché gli ioni caricati positivamente vengono accelerati ad un elettrodo caricato negativamente, l'eccitazione del plasma avviene in un reattore a piastre parallele.

Strutturazione - etching fisico

Gli ioni ad alta energia colpiscono i frammenti dal materiale di substrato stesso e non solo dal rivestimento superficiale. Questo porta ad un aumento di patterning su scala molecolare e la strutturazione della superficie. Come in caso di sabbiatura o molatura, questo processo porta ad un aumento della superficie ed eventualmente anche ad una rastremazione che aumenta l'adesione dei rivestimenti successivamente applicati.

A differenza degli effetti dell'etching chimico, la micro-sabbiatura in plasma a bassa pressione non è isotropica, cioè non viene applicata in modo uniforme su tutte le superfici di un componente, ma avviene soprattutto in direzione del campo elettrico perché gli ioni vengono accelerati in questa direzione.

3. Reduzione di strati di ossigeno

Gli strati di ossido si trovani su molte superfici. Pochi metalli non tendono a formare ossidi dopo un lungo periodo di stoccaggio. Su molti metalli, si formano strati di ossido proprio durante la pulizia al plasma in plasma di ossigeno. Questi strati di ossido interferiscono in tutte le fasi di post-pretrattamento

  • responsabili per la formazione di contatti elettrici durante l'incollaggio, la saldatura
  • contatti elettrici non adeguati
  • scarsa adesione durante l'incollaggio, la verniciatura

Anche su non-metalli vengono spesso depositati strati solidi ossidati che si sono formati a volte solo attraverso la pulizia in un plasma di ossigeno. Spesso, gli strati di ossido si oppongono a qualsiasi attacco da solventi convenzionali. A causa della loro elevata durezza, spesso è molto difficile rimuoverli anche meccanicamente. Essi vengono rimossi attraverso la riduzione nel plasma di idrogeno.

Ossidazione

Nel plasma di ossigeno o atmosferico vengono ossidati anche strati metallici estremamente sottili dell'ordine atomico. Questi strati invisibili si induriscono e proteggono il metallo dall'attacco chimico e meccanico e contro ulteriore ossidazione. Questi strati garantiscono una superficie lucida metallica permanente.

L'ossidazione superficiale viene spesso effettuata nel plasma a pressione atmosferica.

In quanto da una superficie spesso vari contaminanti devono essere rimossi, vengono applicati vari processi di pulizia in sequenza, ad esempio:

1. Rimozione di agenti distaccanti (idrocarburi) in plasma di ossigeno2. Micro-pulizia meccanica di precisione attraverso la micro-sabbiatura in plasma di argon

oppure:

1. Sgrassaggio in un plasma di ossigeno2. Riduzione dello strato di ossido nel plasma di idrogeno

D'altra parte durante la purificazione dell'ossigeno avviene l'attivazione delle superfici non polari legati direttamente dai radicali dell'ossigeno, e quindi il processo dopo la purificazione continua per un lungo periodo di tempo. Per ulteriori informazioni consultare Attivazione di materiali e per reazioni ancora più lunghe Etching dei materiali.

La pulizia al plasma presenta vantaggi unici rispetto ad altri metodi di pulizia: 

  • Pulizia anche all'interno di crepe e lacune
  • Pulizia di tutte le superfici dei componenti in un unico passaggio, anche all'interno di corpi cavi
  • Rimozione senza residui di prodotti di degradazione mediante aspirazione sottovuoto
  • Rimozione senza danni di prodotti di degradazione mediante aspirazione sottovuoto
  • Rimozione anche di residui molecolari sottili
  • Ulteriore trattamento immediato è possibile (e utile). Assenza di sfiato e rimozione di solventi
  • Non è richiesto deposito e smaltimento dei detergenti pericolosi, inquinanti e nocivi
  • Costi di processo molto bassi