真空等離子表面處理機活化特點:
在等離子體作用下,難粘塑料表面出現(xiàn)部分活性原子、自由基和不飽和鍵,這些活性基團與等離子體中的活性粒子接觸會反應(yīng)生成新的活性基團。但是,帶有活性基團的材料會受到氧的作用或分子鏈段運動的影響,使表面活性基團消失。
在等離子體對材料表面改性中,由于等離子體中活性粒子對表面分子的作用,使表面分子鏈斷裂產(chǎn)生新的自由基、雙鍵等活性基團,隨之發(fā)生表面交聯(lián)、接枝等反應(yīng)。
反應(yīng)型等離子體是指等離子體中的活性粒子能與難粘材料表面發(fā)生化學反應(yīng),從而引入大量的極性基團,使材料表面從非極性轉(zhuǎn)向極性,表面張力提高,可粘接性增強。
此外,難粘材料表面在等離子體的高速沖擊下,分子鏈發(fā)生斷裂交聯(lián),使表面分子的相對分子質(zhì)量增大,改善了弱邊界層的狀況,也對表面粘接性能的提高起到了積極作用”。
反應(yīng)型等離子體活性氣體主要是02、H:、NH3、C02、H20、S02、H√H20、空氣、甘油蒸汽和乙醇蒸汽等。等離子清洗機被廣泛使用的原因:
1、環(huán)保
等離子體起到作用的過程時氣到固體的相干式的,過程中不消耗水資源,也不需要添加化學藥劑,對于周圍的環(huán)境沒有污染。
2、廣泛性
使用等離子清洗機一般是不分處理對象的基本材料類型,都可以進行處理,對于金屬、半導體、氧化物和大多數(shù)高分子材料,例如聚丙烯、聚酯、聚酰亞胺甚至是聚四氟乙烯等等都可以得到很好的處理,并且可以實現(xiàn)整體以及局部以及負責的結(jié)構(gòu)進行清洗處理。
3、功能性強
等離子清洗機不僅涉及道路高分子材料淺表面,可以在保持材料自身特性的同時,有賦予了一種或者多種的新功能。
4、溫度低
等離子清洗機接近常溫,特別適合用于高分子材料,比使用電暈已經(jīng)火焰的方法有很長的保存時間和比較的表面處理張力。
5、成本低
等離子處理裝置簡單,易于操作和維修,可以連續(xù)的運行,往往幾瓶的等離子氣體就可以代替數(shù)千公斤的清洗液,因此清洗的成本會大大的降低與濕法清洗。
6、全稱可控工藝
等離子清洗機幾乎所有的參數(shù)都可以由電腦設(shè)置和數(shù)據(jù)記錄,進行質(zhì)量控制。
7、處理物的幾何形狀無限制
使用等等離子清洗機處理的物體,其或大或小,形狀簡單或者復雜,部件或紡織品都可以進行處理。1)經(jīng)過等離子處理以后,被清洗物體已經(jīng)很干燥,不必再經(jīng)干燥處理;
(2)不使用有害溶劑,不會產(chǎn)生有害污染物,屬于有利于環(huán)保的綠色清洗方法;
(3)用無線電波范圍的高頻產(chǎn)生的等離子體方向性不強,可以深入物體的微細孔眼和凹陷內(nèi),特別適合用于線路板生產(chǎn)中盲孔以及微小孔的清洗;
(4)整個清洗工藝流程在幾分鐘內(nèi)即可完成,具有效率高的特點;
(5)等離子清洗的*大技術(shù)特點是:它不分處理對象,可處理不同的基材;如金屬、半導體、氧化物以及高分子材料(如聚丙烯、聚氯乙烯、據(jù)四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酯、環(huán)氧樹脂等高聚物等離子表面處理機)等都可用等離子處理;
(6)在使用等離子清洗時,去污的同時,還能改變材料本身的表面性能,如提高表面的潤濕性能,改善膜的附著力等。
3.1等離子灰化表面有機層
基材表面受到化學轟擊如下圖所示:
在真空和瞬時高溫狀態(tài)下,污染物部分蒸發(fā),污染物在高能量離子的沖擊下被擊碎并被真空帶出。而線路板在生產(chǎn)過程中搬用時,在基材表面難免會沾上一些汗?jié)n、油污等污染物,有些污染物使用普通的線路板生產(chǎn)除油劑很難去除,而使用等離子處理能夠很好地達到除去這些有機污染物的效果。
3.2等離子蝕刻基材表面
在等離子蝕刻過程中,通過處理氣體的作用,被蝕刻物會變成氣相。處理氣體和基體物質(zhì)被真空泵抽出,表面連續(xù)被新鮮的處理氣體覆蓋,從而達到蝕刻的目的
在線路板的生產(chǎn)中,等離子蝕刻主要用來對基材表面進行粗化,以增強鍍層與基材的結(jié)合力。在下一代較為先進的封裝技術(shù)——化學鍍鎳磷制作埋嵌電阻工藝研究中,等離子蝕刻能夠?qū)?span>FR-4或是PI表面進行粗化,從而增強FR-4、PI與鎳磷電阻層的結(jié)合力。
化學鍍鎳磷制作埋嵌電阻工藝有以下六個主要工藝步驟:
(1)使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝方法制作出所需的線路圖形;
(2)使用等離子體蝕刻對基材表面進行粗化;
(3)然后對使用鈀活化的方法對基材表面活化;
(4)進行貼干膜、曝光顯影,把需要制作電阻的地方顯影出來;
(5)緊接著使用化學鍍鎳磷的方法進行埋嵌電阻的制作;
(6)*后,退去干膜。
通過實驗研究可知,通過等離子處理的基材表面電阻層的結(jié)合力更好。特別是需要在PI基材上進行埋嵌電阻的制作時,等離子處理的效果更好。并且使用等離子處理過的基材表面具有一定的活化官能團,從而有助于制作埋嵌電阻的化學反應(yīng)。制作電阻層,經(jīng)過等離子處理的基材表面,在經(jīng)過退膜工序后,鎳磷電阻層與基材表面的結(jié)合力完好無損;而沒有經(jīng)過等離子處理的基材表面,在經(jīng)過退膜工序后,鎳磷電阻層不能與基材很好的結(jié)合,電阻層幾乎全部脫落。
3.3等離子清洗機微小孔作用
常壓等離子處理機隨著HDI板孔徑的微小化,傳統(tǒng)的化學清洗工藝已不能滿足盲孔結(jié)構(gòu)的清洗,液體表面張力使藥液滲透進孔內(nèi)有困難,特別是在處理激光鉆微盲孔板時,可靠性不好。目前應(yīng)用于微埋盲孔的孔清洗工藝主要有超生波清洗和等離子體清洗,超聲波清洗主要依據(jù)空化效應(yīng)來達到清洗的目的,屬于濕法處理,清洗時間較長,且依賴于清洗液的去污性能,增加了對廢液的處理問題。現(xiàn)階段普遍應(yīng)用的工藝主要為等離子體清洗工藝,等離子體處理工藝簡單,對環(huán)境友好,清洗效果明顯,針對盲孔結(jié)構(gòu)非常有效。
等離子體清洗是指高度活化的等離子體在電場的作用下發(fā)生定向移動,與孔壁的鉆污發(fā)生氣固化學反應(yīng),同時生成的氣體產(chǎn)物和部分未發(fā)生反應(yīng)的粒子被抽氣泵排出。等離子體在HDI板盲孔清洗時一般分為三步處理,第一階段用高純的N2產(chǎn)生等離子體,同時預熱印制板,使高分子材料處于一定的活化態(tài);第二階段以O2、CF4為原始氣體,混合后產(chǎn)生O、F等離子體,與丙烯酸、PI、FR4、玻璃纖維等反應(yīng),達到去鉆污的目的;第三階段采用O2為原始氣體,生成的等離子體與反應(yīng)殘余物使孔壁清潔。在等離子清洗過程中,除發(fā)生等離子化學反應(yīng),等離子體還與材料表面發(fā)生物理反應(yīng)。等離子體粒子將材料表面的原子或附著材料表面的原子打掉,有利于清洗蝕刻反應(yīng)。