Pulizia al plasma

Prima di ogni ulteriore trattamento al plasma, occorre effettuare una pulizia al plasma per disporre di una superficie pura di materiale. Per ottenere una pulizia completa sono disponibili i seguenti processi:

Pulizia in plasma di ossigeno

Le impurità residue presenti sulla superficie, in particolare dopo la pulizia meccanica e chimica a umido, sono spesso di natura organica. Spesso si tratta di residui di oli, grassi, distaccanti, siliconi, non completamente rimossi da molti solventi. Se tali sostanze rimangono sulla superficie, ostacolano notevolmente tutte le ulteriori fasi di lavorazione, in particolare tutti i processi di incollaggio e di rivestimento. Spesso queste sostanze possono essere rimosse completamente con il plasma ad aria oltre che con il plasma di ossigeno.  Le molecole di ossigeno eccitate e i radicali sono estremamente reattivi e creano legami molto stabili.
Per effetto della radiazione UV del plasma, le catene polimeriche dei residui organici si scindono. I radicali dell'ossigeno occupano immediatamente i legami divenuti vacanti e impediscono la ricombinazione dei frammenti di polimero. Questa reazione a catena trasforma sempre più macromolecole in sostanze volatili a catena corta, che vengono aspirate fuori dalla pompa per vuoto.

Riduzione degli strati di ossido

Sulla superficie di quasi tutti i metalli si forma uno strato di ossido, anche nel caso in cui il metallo venga esposto solo brevemente all'atmosfera atmosferica. Questo effetto è estremamente utile per molti metalli comuni, poiché lo strato di ossido, generalmente solido e resistente, impedisce la corrosione degli strati metallici più profondi. Tuttavia, gli strati di ossido ostacolano i successivi processi di giunzione, in particolare la saldatura e il bonding, nonché il contatto elettrico. Nel plasma di idrogeno, le molecole di idrogeno eccitate, gli ioni e i radicali reagiscono con l’ossigeno dell'ossido e formano vapore acqueo, agevolmente aspirabile dalla pompa per vuoto. 

Microsabbiatura in plasma di argon

Alcune sostanze non vengono rimosse né dal plasma di ossigeno né dal plasma di idrogeno, come nel caso specifico dei sali e delle sostanze ceramiche. Il bombardamento ionico nel plasma di argon produce l'acidatura fisica, per cui gli atomi, i radicali e le molecole vengono espulsi da una superficie dall'energia cinetica del bombardamento ionico. Questo effetto non è selettivo, cioè funziona sostanzialmente su tutti i substrati. Mediante un trattamento sufficientemente intenso al plasma di argon, si possono quindi rimuovere praticamente tutte le sostanze. Naturalmente, il bombardamento di ioni di argon incide e rimuove il substrato stesso. Questo effetto può essere auspicabile, in quanto comporta un irruvidimento come la sabbiatura o la molatura e quindi un aumento della superficie, migliorando la forza di adesione durante l'incollaggio o il rivestimento. Se non si desidera tale acidatura del substrato, occorre ottimizzare di conseguenza il tempo di trattamento nel plasma di argon.

La velocità di lavorazione nel processo di microsabbiatura  è bassa. Se sono presenti idrocarburi, si procede prima alla pulizia con plasma di ossigeno. Può seguire un trattamento al plasma di argon. Se è necessario rimuovere anche gli strati di ossido, la pulizia può essere effettuata con un gas di processo a base di argon / idrogeno.

Nel video è illustrato l'effetto della pulizia al plasma:

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