真空等離子清洗機(jī)是一種有效、環(huán)保的表面清洗設(shè)備，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域中。其清洗原理主要基于等離子體化學(xué)反應(yīng)和物理作用相結(jié)合的過(guò)程。
一、真空等離子清洗機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
真空等離子清洗機(jī)主要由注入系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、等離子發(fā)生器、反應(yīng)室及廢氣處理系統(tǒng)等組成。其中注入系統(tǒng)負(fù)責(zé)將清洗物料送到反應(yīng)室內(nèi)部，并注入待清洗氣體；真空系統(tǒng)負(fù)責(zé)維持反應(yīng)室內(nèi)部的真空度；等離子發(fā)生器負(fù)責(zé)產(chǎn)生等離子體，并激活清洗氣體；反應(yīng)室則是清洗反應(yīng)的關(guān)鍵部位，利用等離子體化學(xué)反應(yīng)和物理作用進(jìn)行表面清洗；廢氣處理系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)回收和處理清洗產(chǎn)生的廢氣。
二、等離子體化學(xué)反應(yīng)的原理
等離子體是一種高能量帶電氣體狀態(tài)，具有較高的離解度和反應(yīng)活性。當(dāng)高能量電場(chǎng)作用于清洗氣體時(shí)，清洗氣分子中的電子被撞出，并與其他分子或原子發(fā)生碰撞，形成離子、自由基等高活性物質(zhì)。這些高活性的物質(zhì)具有強(qiáng)氧化還原能力，可以加速雜質(zhì)的去除、表面的去污以及鈍化處理。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)清洗氣體、電場(chǎng)強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間和溫度等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料表面的清洗效果。
三、物理作用的原理
等離子體在帶電的狀態(tài)下，會(huì)聚集在物體表面，并通過(guò)靜電吸引力使物質(zhì)與等離子體產(chǎn)生相互作用，實(shí)現(xiàn)清洗。物理作用主要包括以下幾種：
1.轟擊清洗法，即利用等離子體粒子的高動(dòng)能對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行轟擊，將其從物體表面清洗出來(lái)。
2.消蝕清洗法，即利用等離子體中的高能離子打擊表面材料，實(shí)現(xiàn)深度清洗。
3.離子注入法，即利用等離子體中的離子對(duì)材料表面進(jìn)行注入改性。
4.表面硬化法，即由等離子體引起的高速響應(yīng)熱震導(dǎo)致表面結(jié)構(gòu)的組織變化，增強(qiáng)表面的硬度和耐腐蝕性。
四、真空等離子清洗機(jī)的清洗優(yōu)勢(shì)
1.有效：真空等離子清洗機(jī)具有高能量、高反應(yīng)速度等特點(diǎn)，可快速清洗復(fù)雜表面上的污染物和粘附雜質(zhì)。
2.環(huán)保：清洗過(guò)程不含有任何有害化學(xué)藥品，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
3.安全：在清洗過(guò)程中，沒(méi)有明火、爆炸等安全隱患，操作更加穩(wěn)定與安全。
4.兼容性好：真空等離子清洗機(jī)可以適用于多種類型材料的清洗，如金屬、玻璃、塑料、陶瓷等。
5.表面質(zhì)量?jī)?yōu)異：采用真空等離子清洗技術(shù)可以達(dá)到納米級(jí)別的清洗效果，使得清洗后的材料表面平整、光滑，光致反射率增強(qiáng)，提高其光電性能。同時(shí)，通過(guò)鈍化處理等措施，可以大幅減輕材料表面氧化、銹蝕等問(wèn)題，延長(zhǎng)使用壽命。電暈機(jī)表面處理和等離子表面處理的不同點(diǎn)：
1.等離子表面處理除了輝光放電外，還包括電伏放電，所產(chǎn)生的能量更強(qiáng)，能達(dá)到52達(dá)因以上的附著力，而電暈機(jī)一般只能達(dá)到32-36達(dá)因的附著力。
2.電暈機(jī)能處理寬幅并且附著力要求不是很高的材料，比如布匹，薄膜、塑料膜一類的東西。而等離子表面處理一般單噴頭處理的寬度僅為50mm，需要通過(guò)多個(gè)噴頭的組合能實(shí)現(xiàn)寬幅的處理。處理寬幅的時(shí)候成本會(huì)更高，但是處理效果好。針對(duì)AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)檢查的PCB整體布局
器件到PCB的邊緣應(yīng)該至少留有3mm（0.12”）的工 藝邊。片式器件必須優(yōu)先于圓柱形器件。布局上建議考慮 傳感器技術(shù)，因?yàn)橛袝r(shí)檢查只能通過(guò)垂直（正交）角度，而其他時(shí)候又需要一個(gè)輔助的角度來(lái)進(jìn)行。
對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要的因素是元器 件，這不僅與PCB上直接的器件布局有關(guān)，而且或多或少 也與“工藝流程設(shè)計(jì)”有關(guān)。元器件的采購(gòu)趨勢(shì)是盡 可能地便宜，而不管它在顏色、尺寸等參數(shù)上的不同。不 幸的是，這些選擇在日后對(duì)AOI或AXI檢查過(guò)程中造成的影 響往往被忽略了。始終采用同樣的材料和產(chǎn)品能夠顯著地 減少檢查時(shí)間和誤報(bào)，而這些問(wèn)題主要是通過(guò)元器件以及 PCB的突然變化而出現(xiàn)的。
IPC-7350標(biāo)準(zhǔn)描述了器件的尺寸，并對(duì)某些焊盤(pán)的尺 寸提出了建議。根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，器件的長(zhǎng)度和引腳的寬度可 以有一個(gè)較大變化范圍，相反，焊盤(pán)的尺寸卻是相對(duì)固定 的。此外，PCB制造公差的影響相對(duì)于這些器件的變化來(lái)說(shuō) 也是是很小的。
通常，設(shè)備能夠檢查 出所有不同單板的顏色， 盡管檢查中的某些細(xì)節(jié)處 理是不倚賴于顏色的。例 如， 一塊白色和一塊綠 色的PCB有著不同的對(duì)比 度，因此設(shè)備需要一些特 定的補(bǔ)償。在一種極端情 況下，橋接在亮背景下呈 現(xiàn)黑色，而在另一種極端情況下，橋接在黑背景下卻是呈現(xiàn)出亮色。這里我們建議 使用無(wú)光澤的阻焊層。在我們的實(shí)踐中，焊盤(pán)間（甚至是 細(xì)間距引腳）的區(qū)域也應(yīng)該覆蓋著阻焊層，這個(gè)建議也已 經(jīng)被焊料供應(yīng)商所響應(yīng)。
所有印有圖案的PCB也是能夠被檢查的，例如，當(dāng)元 器件的邊框或元器
件本體上的字母單獨(dú)出現(xiàn)在組件的某個(gè) 區(qū)域從而干擾對(duì)其他部分的檢查時(shí)，可以手工調(diào)整檢查程 序。盡管如此，在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)，圖案的印刷范圍仍 然有一個(gè)較大的選擇，因此，減少非反射性標(biāo)識(shí)印刷（黑 或暗黃）值得加以考慮。另外一個(gè)可能出現(xiàn)的情況是需要 有選擇地印刷標(biāo)識(shí)：例如，當(dāng)某些特定的器件（如霍爾傳 感器）正面向下時(shí)就必須印刷成白色；而另一種情況是印 有極性標(biāo)志的有傾斜角的鉭電容器件；這樣能使標(biāo)識(shí)和背 景形成鮮明的對(duì)比，使得檢查的圖像更加清晰。
設(shè)備可以檢查所有 類型的基準(zhǔn)點(diǎn)，而且任 何構(gòu)件都可以被定義成 一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
雖然三個(gè)基 準(zhǔn)點(diǎn)可以補(bǔ)償一塊單板的 變形，但通常情況下只需 要確定兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)就可以 了。每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)至少離單 板邊緣5mm（0.2”）。 十字形、菱形、星形等比較適用，并建議使用統(tǒng)一的黑背 景。此外，十字形的基準(zhǔn)點(diǎn)特別有優(yōu)勢(shì)，他們?cè)跈z測(cè)光下的圖像十分穩(wěn)定且可以被快速和容易地判定。。
設(shè)備有能力檢查所有已知類型的壞板標(biāo)識(shí)。板上的任 何構(gòu)件都可以被定義為壞板標(biāo)識(shí)。這里建議采用與上述基 準(zhǔn)點(diǎn)的判定相類似的方法，即在可能的情況下，首先通過(guò) 檢查整板或已完成組裝的單板上的單個(gè)壞板標(biāo)識(shí)來(lái)進(jìn)行確 認(rèn)。板上每個(gè)單獨(dú)的壞板標(biāo)識(shí)只有在整板的壞板標(biāo)識(shí)檢查失敗后才會(huì)被逐一檢查；整板的壞板標(biāo)識(shí)應(yīng)該定位于PCB的邊上。
避免焊點(diǎn)反射
焊點(diǎn)的形狀和接觸角是焊點(diǎn)反射的根源。焊點(diǎn)的形成 依賴于焊盤(pán)的尺寸、器件的高度、焊錫的數(shù)量和回流工藝 參數(shù)。為了防止焊接反射，應(yīng)當(dāng)避免器件對(duì)稱排列。
經(jīng)過(guò)波峰焊后，焊點(diǎn)所有的參數(shù)會(huì)有很大的變化，這 主要是由于焊爐內(nèi)錫的老化導(dǎo)致焊盤(pán)反射特性從光亮到灰 暗，因此，在檢查時(shí)算法上必須要包含這些變化。在波峰焊 中，典型的缺
陷是短路和焊珠。當(dāng)檢測(cè)到短路時(shí)，假如印刷 的圖案或者無(wú)反射印刷這兩種情況的減少以及應(yīng)用阻焊層， 就可以消除這些誤報(bào)。如果基準(zhǔn)點(diǎn)沒(méi)有被阻焊膜蓋住而過(guò)波 峰焊，可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)上錫成了一個(gè)半球，其內(nèi) 在的反射特性將會(huì)發(fā)生改變；應(yīng)用十字型作為基準(zhǔn)點(diǎn)或者用 阻焊層覆蓋基準(zhǔn)點(diǎn)，可以防止這種情況的發(fā)生。
