(plasma)等离子清洗机相关知识

（PLASMA）等离子清洗机相关知识 生产二部 设备组 什么是等离子体及怎样建立等离子体 等离子体 (中文) = PLASMA (英文) = 电浆 (台湾) 等离子体的发现: 1879、英国物理学家、 William Crookes-物质第四状态 1929、美国化学物理学家、 Langmuir-等离子体 等离子体定义： 部分或是全部电离的气体； 主要包括：电子、离子、中性基团、分子、光子 固体 液体 气体 等离子体 能量 能量 能量 物质的四种状态 人们普遍认为的物质有三态：固态、液态、气态。区分这三种状态是靠物质中所含能量 的多少。气态是物质的三个状态中最高的能量状态 ; 给气态物质更多的能量，比如加热，将会形成等离子体。当到达等离子状态时，气态分 子裂变成了许许多多的高度活跃的粒子。这些裂变不是永久的，一旦用于形成等离子体的 能量消失，各类粒子重新结合，形成原来的气体分子; 什么是等离子体及怎样建立等离子体 处于高速运动状态的电子； 处于激活状态的中性原子、分子、原子团（自由基）； 离子化的原子、分子；分子解离反应过程中生成的紫外线； 未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持电中性状态。 什么是等离子体及怎样建立等离子体 等离子体主要作用：清洁、蚀刻和改性 清洁：去除表面有机物污染和氧化物 蚀刻：化学反应性蚀刻、物理蚀刻 改性：粗化、交联 等离子体在现代工业中的主要用途 表面改性实验 处理前的 水滴 处理后的 水滴 等离子清洗原理 化学反应（Chemical reaction） 在化学反应里常用的气体有氢气（H2）、氧气（O2）、甲烷（CF4）等，这些气体在电浆内 反应成高活性的自由基，其方程式为： 这些自由基会进一步与材料表面作反应。 其反应机理主要是利用等离子体里的自由基来与材料表面做化学反应，在压力较高时，对自 由基的产生较有利，所以若要以化学反应为主时，就必须控制较高的压力来近进行反应。 等离子清洗原理 物理反应（Physical reaction） 主要是利用等离子体里的离子作纯物理的撞击，把材料表面的原子或附着材料表面的原子打 掉，由于离子在压力较低时的平均自由基较轻长，有得能量的累积，因而在物理撞击时，离子的 能量越高，越是有的作撞击， 所以若要以物理反应为主时，就必须控制较的压力下来进行反应，这样清洗效果较好。 等离子清洗使用气体 根据产生等离子体时应用的气体的化学性质不同，可分为不活泼气体等离子体和 活泼气体等离子体两类； 不活泼气体如氩气（Ar）、氮气（N2）、氟化氮（NF3）、四氟化碳（CF4）等 ； 活泼气体如氧气（O2）、氢气（H2）等，不同类型的气体在清洗过程中的反应机 理是不同的，活泼气体的等离子体具有更强的化学反应活性 YZD08-5C型等离子清洗机 何谓等离子清洗机及工作流程； 等离子清洗机采用气体作为清洗介质，有效地避免了因液体清洗介质对被清洗物 带来的二次污染。 （1）被清洗的工件送入真空室并加以固定，启动运行装置，开始排气，使真空 室内的真空程度达到10Pa左右的标准真空度。一般排气时间大约需要2min。 （2）向真空室引入等离子清洗用的气体，并使其压力保持在100Pa。 根据清洗 材质的不同，可分别选用氧气、氢气、氩气或氮气等气体。 （3）在真空室内的电极与接地装置之间施加高频电压，使气体被击穿，并通过 辉光放电而发生离子化和产生等离子体。让在真空室产生的等离子体完全笼罩在 被处理工件，开始清洗作业。一般清洗处理持续几十秒到几分钟。 （4）清洗完毕后切断高频电压，并将气体及汽化的污垢排出，同时向真空室内 鼓入空气，并使气压升至一个大气压； YZD08-5C型等离子清洗机 了解舱体的发光色度对我们在实施过程中的影响因素和调节取向； 常规的清洗和处理，我们无需外加特殊气体，即能满足处理和清洗的需要。同 时该图也是机器调试的参考标准当外加气体（Gas1）为普通大气时； 气体的流量决定其发光色度，色度过重表示气体流量过大，产生的离子数目过 高，虽然对处理过程显得效果明显，但会使射频电流急剧增加，造成温度过高； 而色度偏白时，意味着外加气体过少，等离子产生的数目极低，也不适宜正常的 处理清洗需要。故舱体的发光色度是一个多维参数，其主体是气体流量; YZD08-5C型等离子清洗机 统在满足设定真空度的条件下，启动射频源工作，产生40KHz 的射频脉冲， 经过功率放大送到输出级； 输出级的作用有三点：一是隔离，二是升压，三是匹配，使具有足够能量的射 频脉冲去激发高压极板; YZD08-5C型等离子清洗机 _ 功率大小的控制与调节可在系统中进行数字设置，也可通过手动调节。实质上功率 的调节是由改变射频脉冲宽度来实现的； 图5和图6两个射频脉冲坐标示意图很形象的说明了功率调节的原理; YZD08-5C型等离子清洗机 由于等离子材料表面处理技术是一项新的学科，更因处理的材料种类繁多，且技术 要求也不相同，故没有统一的技术标准，所以各个参数标准以使用者的实际应用参 数为准。 结合等离子清洗机的常规应用，介绍给用户真空仓内的可见光越白，说明真空度越 高，该现象只说明真空系统的密封性好，而不能应用于实际的材料处理，因其状态 下等离子数目太少，达不到处理效果。 对本设备而言，在一般的材料处理时，所供气体流量在200ml/min左右，其等离子 密度较为适宜，流量过大时等离子密度较高，但能量较低，也无法达到理想的处理 效果 目前对等离子清洗机采取措施 技术员每天不定时检查抽真空管有无油迹，发现有需马上更换维修； 技术员每天不定时检查真空泵有无漏油，发现有需马上更换维修； 清洗产品时需保证100ml-300ml/min空气流量； 进气端安装油水分离器； 计划抽真空端也安装油水分离装置； 等离子清洗优点 辉光放电属于低气压放电 (low pressure discharge)，工作压力一般都低于 10mbar， 其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子 和分子激发，当粒子由激发态(excited state)降回至基态(ground state)时会 以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。每种气体都有 其典型的辉光放电颜色( 如下表所示) ， 荧光灯的发光即为辉光放电 辉光放电属于低气压放电 (low pressure discharge)，工作压力一般都低于 10mbar， 其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子 和分子激发，当粒子由激发态(excited state)降回至基态(ground state)时会 以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。每种气体都有 其典型的辉光放电颜色( 如下表所示) ， 荧光灯的发光即为辉光放电 辉光放电属于低气压放电(low pressure discharge)，工作压力一般都低于 10mbar， 其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子 和分子激发，当粒子由激发态(excited state)降回至基态(ground state)时会 以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。每种气体都有 其典型的辉光放电颜色( 如下表所示) ， 荧光灯的发光即为辉光放电 与湿法清洗相比，等离子清洗的优势表现在以下8个方面： （1）在经过等离子清洗以后，被清洗物体已经很干燥，不必再经干燥处理即可送往下道工 序; （2）不使用三氯乙甲ODS有害溶剂，清洗后也不会产生有害污染物，属于有利于环保的绿 色清洗方法; （3）用无线电波范围的高频产生的等离子体与激光等直射光线不同，它的方向性不强，因 此它可以深入物体的微细孔眼和凹陷的内部并完成清洗任务，所以不必过多考虑被清洗物体形 状的影响，而且对这些难清洗部位的清洗效果与用氟里昂清洗的效果相似甚至更好; （4）整个清洗工艺流程在几分钟即可完成，因此具有效率高的特点; （5）等离子清洗需要控制的真空度约为100Pa，这种真空度在工厂实际生产中很容易实 现。这种装置的设备成本不高，加上清洗过程不需要使用价格昂贵的有机溶剂，因此它的运行 成本要低于传统的清洗工艺; （6）由于不需要对清洗液进行运输、贮存、排放等处理措施，所以生产场地很容易保持清 洁卫生; （7）等离子清洗的最大技术特点是：它不分处理对象，可处理不同的基材，无论是金属、 半导体、氧