等离子处理机原理及表面处理工艺

等离子体是物质的一种存在状态，通常物质以固态、液态、气态三种状态存在，但在一些特殊的情况下有第四种状态存在，如地球大气中电离层中的物质。等离子体状态中存在下列物质：处于高速运动状态的电子；处于激活状态的中性原子、分子、原子团（自由基）；离子化的原子、分子；未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持电中性状态。

在微电子封装的生产过程中，由于指印、助焊剂、各种交叉污染、自然氧化等，器件和材料表面会形成各种沾污，包括有机物、环氧树脂、焊料、金属盐等。这些沾污会明显地影响封装生产过程中的相关工艺质量。使用等离子体清洗可以很容易清除掉生产过程中所形成的这些分子水平的污染，保证工件表面原子与即将附着材料的原子之间紧密接触，从而有效地提高引线键合强度，改善芯片粘接质量，减少封装漏气率，提高元器件的性能、成品率和可靠性。

1.等离子处理设备原理
等离子体处理设备由等离子发生器、气体输送系统及等离子喷头等部分组成。等离子发生器产生高压高频能量在腔体中被电离产生低温等离子体，借助气流将低温等离子体输送到腔体外，当等离子体与被处理物体表面相遇时，使材料表面产生了化学变化和物理作用，其表面分子链结构得到了改变，建立了羟基、羧基等自由基团，这些基团对材料键合具有促进其粘合的作用，在封合和表面亲水改性应用时得到了优化。在同样效果下，应用等离子体处理表面可以得到非常薄的高张力涂层表面，不需其他机械、化学处理等任何强烈作用成分来增加粘合性。

2.等离子表面处理优点

·不带电，可以处理各种材料和制品，包括塑料、玻璃、金属或者带有电子元件的产品；
·温度低，适合应用于那些表面材料对温度敏感的制品；
·不需要箱体，可以直接安装在生产线上；
·只消耗空气和电，因此运行成本低，操作更安全；
·不产生臭氧，没有化学污染物排放，符合环保规范的要求。

3.等离子处理机主要用途
　　①等离子体表面处理：为了提高刀具、模具等的性能，可以用等离子体对金属表面进行氮、碳、硼或碳氮的渗透。这种方法的特点是,不是在表面加一覆盖层,而是改变基体表面的材料结构及其性能。等离子处理机过程中，工件温度比较低，不使工件变形，这对精密的部件很重要。这一方法可以应用于各种金属基体，主要有辉光放电渗氮，氮碳共渗，渗硼。
　　②等离子体在电子工业中的应用：大规模集成电路片心的生产工艺，过去采用化学方式，采用等离子体方法代替之后，不仅降低了工艺过程中的温度，还因将涂胶、显影、刻蚀、除胶等化学湿法改为等离子体干法，使工艺更简单，便于实现自动化，提高成品率。等离子体方法加工的片心分辨率及保真度都高，对提高集成度及可靠性均有利。

4.等离子体用于材料表面改性

①改变润湿性（又称浸润性）。一些有机化合物表面的润湿性对颜料、墨、粘结剂等的粘结性，对于材料表面的闪络电压及表面漏泄电流等电性能，都有很大的影响。衡量润湿性的量称为接触角。

②增强粘附性。用等离子体活化气体处理一些聚合物及金属之后，可使材料与粘附剂的结合强度得到加强。原因可以是聚合物表面的交联加强了边界层的粘附力；或是等离子体处理过程中引入了偶极子而提高了聚合物表面粘附强度；也可能是等离子体处理消除了聚合物表面的污层，改善了粘附条件。电晕处理也有同样效果。

③强化聚合物与聚合物的粘附。例如玻璃丝加强的环氧树脂用氦等离子体处理后，与硫化橡胶的粘附增强233%。聚酯轮胎线经过等离子体处理(如NH3)后，与橡胶的粘附强度提高8.4倍。

汶颢股份提供常用等离子处理设备如：PDC-MG等离子清洗机、Harrick Plasma等离子清洗机、等离子体处理机等型号。