PLASMA等離子清洗機既可以提高材料表面的活性,同時(shí)等離子清洗工藝也存在負面效應,容易使產(chǎn)品表面被氧化。那么怎么解決等離子清洗機使用過(guò)程中產(chǎn)品被氧化的問(wèn)題呢?PLASMA等離子清洗原理:
使用等離子清洗時(shí)需要先在密閉真空中充入一定量氬氣、氧氣、氫氣中的一種或幾種氣體,利用射頻功率在平行板電極間形成交變電場(chǎng),電極板激發(fā)出的電子通過(guò)電場(chǎng)加速使工藝氣體電離產(chǎn)生等離子體?;钚粤W愚Z擊待清洗基板和材料表面,與污染物產(chǎn)生物理或化學(xué)反應,去除雜質(zhì)和污染物,并利用氣流將污染物帶出腔體。并且能有效地清除被清洗表面的有機污染物或是改善表面狀態(tài)從而增加材料的粘附性、相容性和浸潤性。
等離子清洗機所使用的氣體分為兩大類(lèi),一種是反應性氣體如氧氣,另一種是非反應性氣體如氬氣。
以氬等離子體為主的等離子清洗的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )產(chǎn)生氧化副產(chǎn)物,可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性。
以化學(xué)反應為主的等離子清洗的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度較高,選擇性好,對有機污染比較有效,缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生氧化物。氫氣主要利用其還原作用,與被清洗件表面污染物發(fā)生反應,典型的如金屬表面的氧化物清洗;而氧氣主要利用其氧化作用,典型的如清除零件表面的有機物等。
在使用等離子清洗機的過(guò)程中如何避免產(chǎn)品被氧化?以下有幾種解決方案供大家參考。
第一種情況,產(chǎn)品沒(méi)有被氧化,且主要靠物理濺射清洗
這種情況下是直接使用惰性氣體作為清洗氣體,這樣就不會(huì )有氧化現象的發(fā)生。但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中光靠惰性氣體進(jìn)行清洗往往達不到清洗要求。產(chǎn)品表面的有機物可能清洗不干凈,產(chǎn)品表面的水滴角也可能達不到要求。
第二種情況,產(chǎn)品沒(méi)有被氧化,但是表面有有機物等情況
這種情況下,先通過(guò)反應性氣體(氧氣)對產(chǎn)品表面進(jìn)行清洗,達到產(chǎn)品的表面清洗的目的,這種情況下產(chǎn)品表面會(huì )被氧化,在清洗有機物的過(guò)程中是很常見(jiàn)的。之后再通過(guò)氫氣還原的方式去除產(chǎn)品表面氧化物,這種思路工序比較麻煩。
第三種情況,產(chǎn)品本身有氧化層或者氧化物需要去除
還有一種常見(jiàn)的情況是產(chǎn)品本身就有氧化物或者氧化層需要清洗,這種情況下一般是通過(guò)惰性氣體保護氫氣還原的方式解決等離子清洗過(guò)程中氧化的現象,以半導體封裝引線(xiàn)框架為例。
在集成電路封裝過(guò)程中,芯片粘接固化和壓焊工序對引線(xiàn)框架表面的氧化最嚴重,因為,在塑封之前,這兩道工序的加工溫度較高。芯片粘接后的固化階段,為了減輕氧化,往往采取通入惰性氣體保護方式防止框架氧化。
表面氧化伴隨的產(chǎn)物是Cu2O和CuO,在加工過(guò)程中,采用惰性氣體保護的方法,惰性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體。它們的作用:一是氬氣的環(huán)境減少了銅原子與氧原子接觸的機會(huì ),氫氣可以將Cu2O還原為Cu。
4Cu+O2→2Cu2O
2Cu+O2→2CuO
二是在惰性保護氣體作用下,其發(fā)生如下還原反應:
2Cu2O+H2→2Cu+H2O
氬氫混合氣體等離子清洗既可以對表面的氧化層進(jìn)行清理,使樣品表面更加干凈。也能防止產(chǎn)品被氧化。24364