等離子表面處理工藝是一種以等離子體反應(yīng)為基礎(chǔ)的表面加工技術(shù)，它可以有效地改善材料的表面性能和功能。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
1.等離子體介紹
在等離子態(tài)下，原子或分子失去或獲得一個(gè)或多個(gè)電子，形成了正電離子和自由電子。這些帶電的粒子不僅具有高速度和高溫度，還具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。因此，在等離子體環(huán)境下，可以進(jìn)行很多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)。
2.等離子表面處理的基本原理
等離子表面處理工藝本質(zhì)上是在材料表面產(chǎn)生氣體等離子體，并將等離子體與材料表面發(fā)生作用，從而實(shí)現(xiàn)表面的改性和功能化。等離子體通過用高頻電場(chǎng)或射頻電場(chǎng)電離氣體形成，然后將其推入靶材濺射工件表面或離子束撞擊，當(dāng)?shù)入x子體與工件表面相互作用時(shí)，會(huì)引起表面反應(yīng)，例如增加表面能量，延長(zhǎng)表面壽命等。
3.等離子表面處理的工藝流程
等離子表面處理的工藝流程主要包括預(yù)處理、干燥、清潔和處理。首先，需要對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，通常采用化學(xué)法或物理法去除表面油污和雜質(zhì)。其次，需要將工件送入真空室，通過真空排氣抽取其中的空氣和水分，這可以減小氣體阻力以提高工作效率；然后將氣體注入，同時(shí)加上外加電場(chǎng)，使得氣體產(chǎn)生等離子，從而在被處理材料表面形成較大的束。較大的束可以提供更好的剪切和軋制特性，重新分布自由電子和化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)表面改性。處理完成后，工件還需要進(jìn)行后處理，以保證表面質(zhì)量和手感。
4.等離子表面處理的優(yōu)勢(shì)
等離子表面處理作為一種高技術(shù)表面處理方式，在材料表面改性和功能化方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，包括：
(1) 處理速度快：等離子體在超高溫下能產(chǎn)生完整的反應(yīng)所需時(shí)間，處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的表面處理方法。
(2) 可精準(zhǔn)控制：等離子表面處理可通過調(diào)整電場(chǎng)、氣體注入、壓力等參數(shù)對(duì)工作件進(jìn)行合理控制。
(3) 對(duì)特殊材料處理效果高：傳統(tǒng)表面加工技術(shù)往往無法在硬度、耐磨性和強(qiáng)韌度等特殊材料上產(chǎn)生足夠的效果，而等離子表面處理可以很好地解決這些問題。
(4) 低溫且無污染：等離子表面處理過程中溫度較低，能有效降低處理時(shí)工件的溫度。此外，當(dāng)它們變成粒子或表面原子后不會(huì)因?yàn)橹斡纬森h(huán)境污染。
5.等離子表面處理的應(yīng)用
由于等離子表面處理加工技術(shù)具有的多種優(yōu)勢(shì)，所以在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，飛機(jī)零部件、晶體的裂紋快速修復(fù)、單晶切割技術(shù)、汽車制造等。 近年來，在醫(yī)療行業(yè)，等離子表面處理也被廣泛應(yīng)用于植入物的制造和修理中。
等離子設(shè)備相比傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面：
1.清潔有效
等離子體能量密度大，反應(yīng)速度快，可以有效清除污染物，如空氣中的細(xì)菌、病毒、甲醛、苯等有害物質(zhì)，水中的金屬離子、難降解有機(jī)物等，不會(huì)留下二次污染物。此外，等離子體還可以分解有機(jī)廢氣，在化工行業(yè)、食品加工廠、油漆涂料產(chǎn)品等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。
2.一體化設(shè)計(jì)
現(xiàn)代等離子設(shè)備通常采用一體化設(shè)計(jì)，可以將發(fā)電、制氫、催化裂化、氧化脫硫、高溫處理等過程集成在一起，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制和在線監(jiān)測(cè)，大大提高了生產(chǎn)效率和安全性。
3.節(jié)能環(huán)保
等離子技術(shù)是一種清潔的、低碳的新型能源技術(shù)，與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比，其反應(yīng)速率快，能量轉(zhuǎn)換率高，在產(chǎn)生能量時(shí)幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何污染物，是一種非常環(huán)保的能源選擇，在未來能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中具有重要地位。
4.多功能性
等離子設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，它可以用于核聚變能源領(lǐng)域，是未來人類解決能源危機(jī)有希望的一種方案；還可以用于太陽(yáng)能熱發(fā)電和光伏技術(shù)上，可以又很好的解決太陽(yáng)能用電中的技術(shù)難題；在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，等離子體可以成為治療腫瘤和其他疾病的重要手段；同時(shí)，等離子體還可以用于激光熔凝、表面改性、新材料開發(fā)等方面。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)檢查只能通過垂直（正交）角度，而其他時(shí)候又需要一個(gè)輔助的角度來進(jìn)行。
對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的工藝過程來說，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)，而這些問題主要是通過元器件以及 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說 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 使用無光澤的阻焊層。在我們的實(shí)踐中，焊盤間（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 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)沒有被阻焊膜蓋住而過波 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。
