等离子清洗的应用

来源:收集 点击数:242 更新时间:2018/12/17 9:59:16

等离子清洗的应用
 概述

等离子体是物质的一种存在状态,通常物质以固态、液态、气态三种状态存在,但在一些特殊的情况下有第四种状态存在,如地球大气中电离层中的物质。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。在真空腔体里,注入介质气体、通过射频电源起辉产生高能量的等离子体。等离子体轰击被清洗物表面,与有机污染物发生化学及物理作用,形成挥发性化合物,随工作气体排出,达到清洗的目的。



原理

等离子清洗是利用等离子体内的各种具有高能量的物质的活化作用,将附着在物体表面的污垢彻底剥离去除。

下面以氧气等离子体去除物体表面油脂污垢为例,说明这些作用。从分析可以看出,等离子体对油脂污垢的作用,类似于使油脂污垢发生燃烧反应;但不同之处是其在低温情况下发生的“ 燃烧”。

其基本原理:在氧气等离子体中的氧原子自由基、激发态的氧气分子、电子以及紫外线的共同作用下,油脂分子最终被氧化成水和二氧化碳分子,并从物体表面被清除。从以上可以看出,用等离子体清除油污的过程可使有机大分子逐步降解的过程,最终形成的是水和二氧化碳等小分子,这些小分子以气态形式被排除。等离子清洗的另一个特点是在清洗完成之后物体已被彻底干燥。经过等离子体处理的物体表面往往形成许多新的活性基因,使物体表面发生“活化”而改变性能,可以大大改善物体表面的润湿性能和黏着性能,这对许多材料是非常重要的。因此,等离子清洗具有许多溶剂进行的湿法清洗所无法比拟的特点。


等离子清洗设备

1.结构

根据用途的不同,可选用多种构造的等离子清洗设备,并可通过选用不同种类的气体,调整装置的特征参数等方法使工艺流程实现最佳化。但等离子体清洗装置的基本结构大致是相同的,一般装置可由真空室、真空泵、高频电源、电极、气体导入系统、工件传送系统和控制系统等部分组成。通常使用的真空泵是旋转油泵,高频电源通常用13.56 MHz的无线电波。设备的运行过程如下:

(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10 Pa 左右的标准真空度。一般排气时间大约需要2 min。

(2 )向真空室引入等离子清洗用的气体,并使其压力保持在100 Pa。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住被处理工件,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,并将气体及气化的污垢排出,同时向真空室内鼓入空气,并使气压升至一个大气压。


2.特点和优势

与湿法清洗相比,等离子清洗的优势表面在以下8 个方面:

(1 )在经过等离子清洗之后,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O D S 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,因此它可以深入到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100 Pa,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较昂贵的有机溶剂,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 )不分处理对象,可处理不同的基材。无论是金属、半导体、氧化物还是高分子材料(如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚脂、环氧树脂等高聚物)都可用等离子体很好地处理。因此,特别适合不耐热和不耐溶剂的基底材料。而且还可以有选择地对材料的整体、局部或复杂结构进行部分清洗。

(8 )在完成清洗去污的同时,还能改变材料本身的表面性能。如提高表面的润湿性能,改善膜的附着力等。


3.设备的原理理论分析

等离子体的产生最主要是靠电子去撞击中性气体原子,使中性气体原子解离而产生等离子体,但中性气体原子核对其外围的电子有一束缚的能量,我们称它为束缚能,而外界的电子能量必须大于此束缚能,才会有能力解离此中性气体原子。但是,此外界的电子往往是能量不足的,没有解离中性气体原子的能力,所以,我们必须用外加能量的方法给电子能量,使电子有能力解离此中性气体原子。要外加能量给电子,最简单的方法就是用平行电极板加一直流电压,电子在电极中,会被带正电的电极所吸引而加速,在加速的过程中,电子就可以累积能量,当电子的能量达到某一时程度时,就有能力来解离中性气体原子。


应用

等离子清洗技术在半导体封装中可以说是无处不在,下面列举6 大点:

(1)晶圆清洗:清除残留光刻胶;

(2)封装点银胶前:使工件表面粗糙度及亲水性大大提高,有利于银胶平铺及芯片粘贴,同时可大大节省银胶的使用量,降低成本;

(3)引线键合前清洗: 清洁焊盘,改善焊接条件,提高焊接可靠性及良率;

(4)塑封:提高塑封料与产品粘结的可靠性,减少分层风险;

(5)基板清洗:在BGA 贴装前对PCB 上的Pad 进行等离子体表面处理,可使Pad 表面达到清洁、粗化和活化的效果,极大的提高了BGA 贴装的一次成功率;

(6)Flip Chip 引线框架清洗:经等离子体处理可达到引陑框架表面超净化和活化的效果,提高芯片的粘接质量。



网友点评

没有点评

参与点评

 用户名:验证码: 看不清楚请点击刷新验证码

 请文明参与讨论,禁止漫骂攻击

 QQ:87146321

 QQ:82065987

 微信与QQ同号

  友情链接
SMT易网SMT之家
炉温测试仪黄页88网广东技术师范SMT专业培SMT商城网角度传感器SMT与半导建造师培训PCB网址大
AOI光学检SMT招聘锡膏印刷机无铅锡膏至芯FPGAAOI技术网LED贴片机贴片机
关于我们 | 联系我们 | 版权声明 | 友情链接
Powered by SMT V 1.0
All Rights Reserved 粤ICP备10221863号 ; 粤公网安备 44010602001165号
邮件:87146321@qq.com 电话:13660156755/微信;13760892543/微信;020-38265726  地址:广州天河中山大道西293号广东技术师范大学工业中心207