等离子是什么?
等离子体是物质的第四态,是不同于固态、液态和气态的电离态物质,由自由电子、离子和中性粒子组成的宏观电中性混合体。当外界向气体施加足够能量时,气体分子或原子会发生电离,从而形成等离子体。这种能量可以来自多种形式,包括:高温、强电场、电磁辐射(如紫外线、X射线)、激光或粒子轰击, 这些能量使气体部分或完全电离,最终形成等离子体状态。
等离子表面处理的作用原理
等离子表面处理应用广泛,涵盖多个重要领域,包括:工业制造与材料的处理、能源、医疗与生物技术、环保,消费电子等多个领域。
主要通过以下两种机制改变材料表面特性:
1. 化学反应:等离子中的活性成分(如自由电子、离子、激发态原子或分子及活性自由基)与材料表面发生化学反应,将其分解为挥发物质,从而改善材料的表面性能;
2. 物理轰击:高能离子通过动量传递轰击表面,产生物理溅射效应,使亲水材料增加材料表面粗糙度,提高表面润湿性,疏水材料反之。
通过化学与物理作用的协同效应,等离子表面处理能精准调控材料表面特性,满足不同行业的应用需求。
等离子表面处理的分类
根据离子体的工作气压环境可以分为两类:
1. 常压等离子清洗:在高压电场的作用下,工业气体电离成等离子体,经喷嘴喷射至产品表面,从而达到清洗活化的目的。(如下原理图所示)
原理图 大气射流等离子清洗机
2. 真空等离子清洗(低压):在真空腔体内,气体在高压条件下电离成活性等离子体,通过化学反应和高能粒子轰击,实现表面清洗,活化,刻蚀,去胶等目的。(如下原理图所示)
原理图 真空等离子清洗机
传统表面处理存在问题:
1. 纯化学清洗(溶剂)
作用于表面分子层,废液难以处理,可能腐蚀敏感材料;
工人长期接触易导致呼吸道疾病;
溶剂易残留微米级油膜,影响后续镀膜/键合(如PCB板焊接不良率升高15%);
2. 纯物理清洗(喷砂)
作用于宏观的粗糙化,会有粉尘污染,硬质的材料受限;
精度局限,最小处理尺度约10μm,无法满足纳米级清洁需求(如MEMS器件);
3. 高温热处理(焚烧,解热)
耗能高,材料容易变形,有氧化风险
晟鼎等离子表面处理的优势:
1. 较高的清洁精度:纳米级精准控制,可去除表面单分子层污染物
2. 无损伤低温处理,对敏感材料友好(如下图:晟鼎大气射频宽幅等离子温度<50°)
3. 环保与安全,无化学溶剂的污染且无有害物质的产生
4. 工艺的可控性较高,参数能够精准调节
5. 多功能集成,能够配备到生产线上,减少操作移动步骤,提高效率
6. 处理复杂结构材料的能力强
7. 经济成本效益高