等离子清洗机会用到氮气吗？等离子表面活化清洗介绍！

等离子清洗机会用到氮气吗？等离子表面活化清洗介绍！

等离子清洗机(plasma cleaner)也叫等离子清洁机，或者等离子表面处理仪，是一种全新的高科技技术，利用等离子体来达到常规清洗方法无法达到的效果。等离子体是物质的一种状态，也叫做物质的第四态，并不属于常见的固液气三态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的”活性”组分包括:离子、电子、原子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。等离子清洗机就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁、涂覆等目的。

等离子体按照气体来分可分为以下两种：

活泼气体和不活泼气体等离子体：根据产生等离子体时应用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）和空气等，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。不同特性的气体，它们用于清洗的污染物也须有不同选择。 当一种气体渗入一种或多种额外气体时，这些元素的混合气体组合，能产生我们所希望的蚀刻与清洗效果。借助等离子电浆中的离子或高活性原子，将表面污染物撞离或 形成挥发性气体，再经由真空系统带走，达到表面清洁的目的。等离子体形成过程，在高频电场中处于低气压状态的氧气、氮气、甲烷、水蒸气等 气体分子在辉光放电的情况下，可以分解出加速运动的原子和分子。这样产生的电子在 电场中加速时会获得高能量，并与周围的分子或原子发生碰撞，结果使分子和原子中又 激发出电子，而本身又处于激发状态或离子状态，这时物质存在的状态即为等离子体状 态。在等离子体中除了气体分子、离子和电子外，还存在受到能量激励状态的电中性的 原子或原子团（又称自由基），以及等离子体发射出的光线，其中波的长短、能量的高低在等离子体与物质表面相互作用时有着重要作用。

氮气作为一种不活泼气体，在等离子体清洗的过程中，主要作为非反应性气体，氮等离子处理能提高材料的硬度和耐磨性。在某些情况下氮气也能作为一种反应性气体，形成氨的化合物。更多的情况下等离子清洗机中使用氮气还是用作一种非反应性气体。

等离子表面活化清洗

在微电子生产过程中，等离子表面处理技术已经开始成为一种不可或缺的工艺过程。而等离子表面处理设备，业内更常见的名称为“等离子清洗机”，也开始为人所熟知。等离子清洗区别于传统清洗（如机械清洗、水洗与溶剂清洗）之处在于，传统的清洗方式在清洗完成后，通常在表面仍然存在几纳米至几十纳米厚度的残留。而随着精密加工工艺的要求越来越严苛，这些残留往往会对工艺过程与产品可靠性产生不良的影响。而等离子表面活化清洗作为一种干式清洗方式，有着湿法清洗无法比拟的优点，它在清洁材料表面的同时，还能对材料表面进行活化，有利于材料进行下一道的涂覆粘接等工艺。

材料表面的污染物的主要来源一般有两种，通过物理化学方式吸附在表面的外来分子与表面自然氧化层：

材料表面的污染物

1). 物理吸附的外来分子一般可以通过加热的方式使之解吸附，而化学吸附的外来分子则需要比较高能化学反应过程才能将之解吸附脱离材料表面；

2). 表面自然氧化层一般生成在金属表面，会对金属的可焊性以及与其它材料的结合性能产生影响。

等离子清洗机原理-表面活化和清洗

等离子体中包括原子、分子、离子、电子、活性基团、激发态原子、活化的分子及自由基，这些粒子的能量和活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，能与任何暴露的物体表面引起化学反应，让化学键被打开并结合上改性原子等高活性的物质，使得材料表面亲水性得到极大提高，同时对材料表面的油污等有机大分子新的化学反应，生成气态小分子，例如二氧化碳，水气等气态物质被真空泵抽走，从而达到对材料表面分子级别的清洗。

等离子表面处理技术可以有效处理以上两种类型的表面污染物，而处理过程首要需要选择合适的处理气体。在等离子表面处理过程中，最常用的工艺气体为氧气与氩气。

?1). 氧气在等离子环境中可以电离产生大量含氧的极性基团，可以有效去除材料表面的有机污染物，并将极性基团吸附在材料表面，有效提升材料的结合性 – 微电子封装工艺中，塑封前的等离子处理是此类处理的典型应用。经过等离子处理的表面具有更高的表面能，可以有效与塑封料结合，减少塑封工艺中分成、针孔等现象的产生。

?2). 氩气在等离子环境中可以生成氩离子，并利用材料表面生成的自偏压对材料进行溅射，消除表面吸附的外来分子并可以有效去除表面金属氧化物 – 在微电子过程中，打线前的等离子处理为此种工艺的典型代表。经过等离子处理的焊盘表面由于去除了外来污染物与金属氧化层，可以提升后续打线工艺的良率与焊线的推拉力性能。

?在等离子工艺过程中，除工艺气体的选择，等离子电源、电极结构、反应压力等多种因素均会对处理效果产生不同的影响。

等离子表面活化清洗设备应用领域

1).摄像头、指纹识别行业：软硬结合板金PAD表面去氧化；IR表面清洗、清洁。

2).半导体IC领域：Wire Bonding 前焊盘的表面清洗 集成电路键合前的等离子清洗LED 封装前的表面活化和清洗陶瓷封装电镀前的清洗COB、COG、COF、ACF工艺，用于打线、焊接前的清洗

3).FPC PCB 手机中框等离子清洗、除胶。

4).硅胶、塑胶、聚合体领域：硅胶、塑胶、聚合体的表面粗化、刻蚀、活化。