Plasmareinigen
Plasmatechnologie
Oberflächenbehandlung

用低压等离子体进行清洗

1.如何通过等离子体进行清洗?

等离子体-表面技术的一项重要工艺便是等离子清洗。通过与电离气体发生化学反应将污物颗粒除去,转换为气相,并通过真空泵用连续气体流将其排出。由此所获得的纯度等级极高。

在发生氧化铜还原反应时,氧化铜与氢气等离子体接触,氧化物会发生化学还原反应,并生成,所生成的水会被泵抽吸出来。

低压等离子设备:含低频或者高频发生器的清洁
低压等离子设备:用微波发生器清洗

1.1 等离子清洗

2.进行清洗的时候,等离子体是如何发挥作用的?

2.1 金属的等离子清洗

有些处理产品被 脂肪有机硅(存在 LABS - LABS = 油漆)和其他有机无机污染物(包括氧化层)所覆盖

对于某些应用用途而言,表面必须绝对清洁,并且不得存在任何氧化物,例如:

  • 溅镀之前
  • 涂层之前
  • 粘结之前
  • 在打印之前
  • PVD- CVD-喷涂之前
  • 对于某些特定医疗应用时
  • 对于分析型传感器
  • 粘接之前
  • 对印刷电路板进行锡焊焊接之前
  • 针对开关等元部件。

此处,等离子体以两种不同的方式发挥作用:

1.其除去了有机层

  • 其会受到例如,氧气和空气的化学腐蚀(参见草图)。
  • 通过真空负压和表面加热,脏污会部分蒸发
  • 通过等离子体中的高能量粒子,脏污会转化为稳定的小型分子,并借此被抽吸出来。
  • 紫外线辐射也可以分解脏污,并另其从表面上剥落下来。

脏污的厚度只允许达到几微米,因为等离子的清除速度仅能够达到几 nm/s。

脂肪含有诸如锂化合物之类的成分。仅能够除去其有机成分。这一点同样适用于指纹

2.还原氧化物

  • 金属氧化物会和工艺气体发生化学反应。将纯氢气或与氩气/氮气的混合物用作工艺气体。

也可以分两个阶段落实该项工艺。例如,处理产品首先与氧气发生 5 分钟的氧化反应;接着其与氩气-氢气混合气体(例如,90% 氩气和 10% 氢气的混合气体)发生 5 分钟的还原反应。

2.2 塑料的等离子清洗

塑料进行等离子清洗的同时还伴随着对塑料进行活化处理。如果塑料的确只需要清洗而不需要进行活化处理,则只需要尽量降低工艺参数,直至达到所需的效果。同时,还必须考虑到,仅仅清洗工件对于后续工艺流程而言是否足够

工艺气体通常是工业氧气,但是环境空气往往已经足够。可反复进行等离子体处理,而且不会产生任何有毒废气

该原理和金属的等离子清洗是一致的。

2.3 玻璃和陶瓷的等离子清洗

清洗玻璃陶瓷的方法和清洗金属是一样的。建议使用例如,氩气或者氧气作为清洗玻璃的工艺气体

一般而言,大多用氧气等离子体进行清洗

其他参数(压力、发生器功率、气体流量、处理时间)取决于待处理工件的灵敏度

3.是否能够测量重量损失?

是的,通过均匀性测试,例如,蚀刻速率,可以确定重量损失。

为此,将 PE 胶带贴在对象载体上,并在等离子处理 分别进行称重。 其差值可提供关于蚀刻速率的信息。

必须在分析天平上进行称重,因为只会发生非常少的重量损失。

4.如何能够达到不含 LABS 的目的?

由于存在油漆湿润缺陷物质 - 简而言之 LABS - 成品会出现极为清晰可见的缺陷,因为这会妨碍涂层表面的均匀湿润。涂层上会出现漏斗形缺陷点并形成坑洼。这种物质可能是有机硅含氟 (PTFE) 材料、某些特定的脂肪

等离子方法永久性的清除了表面和弹性体本身的所有油漆湿润缺陷物质。

可以对不同材质(例如 PVC-U、PVC-C、PP、PE、ABS 和 PVDF)的零部件和金属零部件进行清洗。

清洗之后,按照零部件受污染程度,最多可用等离子体进行一个小时的处理。为了确认已成功完成处理,而且不含有 LABS,会在完成等离子处理之后会按照大众汽车-测试规定 PV 3.10.7 进行一次 LABS 测试 ,测试时通过一种快速的方法检测有机硅残余物

只需要一块干净的玻璃板丙酮和市售喷漆即可,当然这些材料不得含有机硅成分。已证明其特别适用色。测试时,将待测试的材料置于玻璃板上,并用丙酮进行冲洗。在丙酮蒸发之后,以十字交叉的方式用喷漆对玻璃板进行喷涂。涂料干燥之后,可以明确辨识表面是否还存在有机硅残余物。在这些位置附近,涂料不会湿润,而且会形成所谓的坑洼

采用特殊工艺,等离子清洗还可用于处理有机硅材料。可确保表面不含有 LABS,甚至是对于硅橡胶

通过创新和极具环保意识的低压等离子体技术可以除去待涂层零部件表面的 LABS 物质,从而解决了这个关键问题。集成于生产链的等离子清洗流程具有以下优点

  • 降低了返工率
  • 降低了废品率
  • 避免出现投诉
  • 提高Gesteigerte了生产安全性

Diener electronic 还以这些工艺提供表面处理服务。为此,我们提供了多台等离子设备以及经验丰富的资质员工。这样,我们便能够确保您的零部件和组件具有最佳的表面质量。

5.可应用于哪些方面?

更多信息请参见“应用用途”

6.哪些发生器用于 LF、RF、MW?

默认情况下,我们使用具有以下频率的发生器:

LF低频40 kHz100 W, 200 W, 300 W, 1000 W, 1500 W, 2500 W
RF无线电频率13.56 MHz100 W, 300 W, 600 W, 1000 W, ...
MW微波2.45 GHz300 W, 850 W, 1,2 kW, ...

7.哪种频率是最佳频率?

这个问题无法笼统的进行回答,需按照具体情况进行作出选择。目前最流行的当然要属于 kHz-发生器。使用 kHz 机器可以处理大约 90% 的客户零部件。

以下概述可作选择辅助之用:

7.1 频率 40 kHz

优点缺点
经济实惠的解决方案在蚀刻速率相同的情况下,功率比频率为 13.56 MHz 时更高
耐用性仅接受过钝化处理的半导体可在粘接前进行清洗
通过无电位联结,三种
频率均可实现最高的均匀性
完全可以使用金属(转)鼓
可切换至 RIE 模式(高蚀刻速率)
阻抗匹配不需要任何易受干扰的机械零部件
效率:大约 90%
可构建
10 层以上的电极 / 产品支架,以便获得更高的产量
非常适用于半导体后端工艺
采用等离子体-聚合工艺时,沉积速率较低
发生器易于修理

7.2 频率 13.56 MHz

优点缺点
可切换至 RIE 模式昂贵
均匀性比频率为 2.45 GHz 时更好容易受到干扰
在功率相同的情况下,蚀刻速率比频率为 40 kHz 时更高与机械运动部件进行阻抗匹配
完全可以使用金属转鼓HF 系统由发生器和配套设备组成
可以构建电极 / 产品支架,但是电极平衡
很复杂
效率为大约 50 %
适用于前端和后端半导体工艺较高的布线成本
采用等离子体-聚合工艺时,沉积速率较高发生器的修理很昂贵

7.3 频率 2.45 GHz

优点缺点
经济实惠HF 系统由电源件和联轴器组成
相对耐用较高的布线成本
在功率相同的情况下,蚀刻速率最高硅晶片必须进行冷却
效率为大约 60 %玻璃和陶瓷部件
可进行 ECR 操作(高蚀刻速率)磁控管需要 4500 V 电压
非常适用于半导体前端工艺和后端工艺只能够有条件的使用金属转鼓
采用等离子体-聚合工艺时,沉积速率非常高由于波长较小 (12 cm),等离子体不均匀
发生器易于修理