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真空等离子清洗改性系统应用总结

[所属分类:技术文档] [发布时间:2020/4/24] [发布人:admin] [阅读次数:] [返回]

 真空等离子清洗机系统由反应腔室(真空腔体)、高频等离子电源和真空泵组(抽真空系统)、充气系统及自动控制系统(触摸电脑+PLC多步流程全自动控制,全电路检测)等部分组成,等离子体是物质的一种存在状态,也叫第四种状态(通常物质以固态、液态、气态三种状态存在),如地球大气中电离层中的物质。真空等离子清洗系统就是利用高压电源在一定的压力条件下对气体施加足够的能量,然后产生等离子体,等离子体状态中存在下列物质: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;未反应的分子、原子等,但物质在总体上仍保持电中性状态。等离子体在电磁场的作用下高速运动,冲击物体表面,起到清洗、刻蚀、活化、改性的目的。

等离子清洗机采用高自动化程度的数控技术,采用高精度的控制装置以保证时间的精确控制,同时在真空中清洗,不会在表面产生损伤层,保证清洗表面不被二次污染,表面质量得到保证


等离子清洗系统在国际有三种通用频率

40KHz、13.56MHz和2.45GHz不同的频率对工件的处理效果不同,如下分析:

激发频率为40kHz的等离子体为超声等离子体,其发生的反应为物理反应,应用于大腔体,特点是等离子能量高,但是等离子密度小,无需匹配,成本较低。常规是5千瓦至20千瓦。

激发频率为13.56MHz的等离子体为射频等离子体,其发生的反应既有物理反应又有化学反应;最常用的电源,特点是等离子能量低,但是等离子密度高。效果均匀,而成本稍高。常规是100瓦至1000瓦。

激发频率为2.45GHz的等离子体为微波等离子体,其发生的反应为化学反应成本太高,目前应用较少

一、等离子清洗机作用

1、激活键能-交联作用

   等离子体中的粒子能量在0~20eV,而聚合物中大部分的键能在0~10eV,因此等离子体作用到工件表面后,可以使工件表面的原有的化学键产生断裂,等离子体中的自由基与这些键形成网状的交联结构,大大地激活了表面活性。

2、对材料表面轰击-物理作用

   主要是利用等离子体里大量的离子、激发态分子、自由基等多种活性粒子作纯物理的撞击,把工件表面的原子或附着工件表面的原子打掉,不但清除了工件表面原有的污染物和杂质,而且会产生刻蚀作用,将工件表面变粗糙,形成许多微细坑洼,增大了工件表面的比表面积,提高固体表面的润湿性能。由于离子在压力较低时的平均自由基较轻长,得到能量的累积,因而在物理撞击时,离子的能量越高,越是有更多能量作撞击,所以若要以物理作用为主时,就必须控制较低的压力下来进行反应,为了保证较低的压力,需要持续通入空气或者其他气体,这样清洗效果较好

3、形成新的官能团--化学作用

   化学作用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,频率和压力较高时,对自由基的产生较有利,所以若要以化学反应为主时,就必须配备较高的频率和较高的压力来进行反应。

   在化学反应里常用的气体有氢气(H2)、氧气(O2)、甲烷(CF4)等,这些气体在等离子清洗机内反应成高活性的自由基,引入反应性气体,那么在活化的材料表面会发生复杂的化学反应,引入新的官能团,如烃基、氨基、羧基等,这些官能团都是活性基团,能明显提高材料表面活性。

 需要特别说明的是,有一些工件处理既需要物理作用,也需要化学作用,这个时候应该选用频率是13.56MHz系列

二、等离子清洗机的四大应用

1、清洗

工艺部件的表面通过等离子束的物理轰击而被清洗,其表面也可以与特定气体发生化学反应从而使被清洗污染物转化为气相被排出。

A应用:去除油脂、油、氧化物、纤维;去除硅氧树脂;绑定、焊接、粘结前的预处理;金属部件涂装前的预处理。

B适用部件:几乎所有的材料都能使用等离子进行精密清洗,典型的有电子元件;橡胶-金属连接件;开关;传感器;医用植入件;微小部件;O型密封圈;螺旋;激光部件。

2、表面激活、改性

   工件在等离子腔体内可以通入氧气或者空气对其表面进行激活,材料表面会形成氧原子团,增强表面的粘结力、结合力。

A应用:粘接前的预处理;涂装前的预处理;印刷前的预处理。

B适用部件:几乎所有材料都能通过等离子被激活,典型有传感器;半导体材料;导管;车大灯反射镜;橡胶;铝镀膜;石墨膜;PDMS等。

3、蚀刻

   工件表面被激发的等离子体蚀刻,通过等离子溅射,轰击,表面材料被剥离,转变成气相并被排出,材料表面的比表面积增大并湿润,蚀刻效应应用于印刷、粘接、涂装前的预处理以及使材料粗糙化。

A应用:硅蚀刻;PTFE蚀刻;改善提高耐高温塑料对于涂料和粘结剂的附着性,如:PTFE,FPA,FEP;去除光刻胶。

B适用部件:塑料;半导体;玻璃;去除部件封装;医疗器械;电路板。

4、涂层  

 工件被导入等离子反应腔,等离子使气体原子化并使其沉淀在工件的表面。

A应用:疏水层的沉积;亲水层的沉积;保护或绝缘层的沉积;防扩散层。

B适用部件:所有的工业材料;典型的有金属;玻璃;陶瓷