等離子體處理作用和介紹

1、等離子體表面處理技術(shù)講座,- 網(wǎng)址,1、什么是等離子體及怎樣建立等離子體；,等離子體 (中文),=,PLASMA (英文),=,電漿 (臺(tái)灣),等離子體的發(fā)現(xiàn):,1879、英國(guó)物理學(xué)家、 William Crookes-物質(zhì)第四狀態(tài),1929、美國(guó)化學(xué)物理學(xué)家、 Langmuir-等離子體,等離子體定義：,部分或是全部電離的氣體；,主要包括：電子、離子、中性基團(tuán)、分子、光子,固體 液體 氣體 等離子體 能量 能量 能量,等離子體的形成,物質(zhì)的四種狀態(tài),什么是等離子體,等離子體成分,對(duì)外呈現(xiàn)電中性,物質(zhì)的第四種形態(tài),低溫等離子體的建立系統(tǒng)(PCB行業(yè));水平式和垂直式,等離子體工業(yè)生產(chǎn)模型,產(chǎn)生

2、低溫等離子體系統(tǒng),等離子體主要作用：清潔、蝕刻和改性 清潔：去除表面有機(jī)物污染和氧化物 蝕刻：化學(xué)反應(yīng)性蝕刻、物理蝕刻 改性：粗化、交聯(lián),2、等離子體在現(xiàn)代工業(yè)中的主要用途,等離子體的主要用途：,半導(dǎo)體IC行業(yè) 蝕刻小孔，精細(xì)線路的加工 IC芯片表面清洗 綁定打線 沉積薄膜,紡織行業(yè) 紡織纖維表面改性；,生物和醫(yī)療行業(yè) 半透膜表面親水的改性； 醫(yī)療器械的清潔；,鍍膜 物理氣相沉積（PVD）鍍膜； 化學(xué)氣相沉積（CVD）鍍膜； 磁控濺射鍍膜；,PCB制作,清洗作用: 改善可焊性;,蝕刻作用:去鉆污、去除電鍍夾膜;,表面改性:增加親水性,增強(qiáng)結(jié)合力;,等離子體技術(shù)在PCB行業(yè)的應(yīng)用；,清洗作用（有

3、機(jī)物CF4+O2,無(wú)機(jī)物Ar2+O2）,BGA焊盤(pán)的清洗；化鎳浸金前處理；,蝕刻作用（有機(jī)物CF4+O2）,高多層背板去鉆污；多層軟板；剛撓板去鉆污處理；去除夾膜;,表面改性作用（ CF4+O2 N2+H2),PTFE板材沉銅前處理、阻焊前處理；層壓前處理粗化；,3、H2/N2等離子體對(duì)以PTFE基高頻板改性的研究；,前言,通訊高保密性,高頻通信,高速傳輸,低介電常數(shù),低介質(zhì)損耗因素,耐高溫,聚苯醚 、氰酸脂,聚丁二烯,最常用：PTFE,PTFE,3.PTFE分子結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱，屬非極性分子；,提高PTFE表面的潤(rùn)濕性能常用的表面改性方法：,1、鈉-萘絡(luò)合物化學(xué)處理,優(yōu)點(diǎn)：具有較好的表面改性效果

4、；,缺點(diǎn)：屬濕式化學(xué)處理，對(duì)環(huán)境和人身危害比較大,2、低溫等離子處理,優(yōu)點(diǎn)：屬干式處理，省能源，無(wú)公害，時(shí)間短，效率高；材料表面處理的均勻性好；材料表面能改善的同時(shí)，基體性能不受影響；,缺點(diǎn)：設(shè)備一次性投入較高,3.1 實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段,實(shí)驗(yàn)用高頻板材：Taconic RF-35(蝕刻表面銅,刷板兩次),實(shí)驗(yàn)所用氣體：H2、N2,實(shí)驗(yàn)設(shè)備：OKSUN-PM12A (功率5Kw、頻率：40KHz),實(shí)驗(yàn)條件,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段,SEM(掃描電子顯微鏡),XPS(X射線光電子能譜),剝離強(qiáng)度測(cè)試儀,3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,3.2.1 表面顯微結(jié)構(gòu)分析,(a) 未進(jìn)行處理,(b) 處理10min,不

5、同時(shí)間的等離子體處理對(duì)PTFE板材表面粗糙度的影響,(c) 處理30min,(a) 2Kw,(c) 4Kw,不同功率的等離子體處理對(duì)PTFE板材表面粗糙度的影響,(b) 3Kw,結(jié)論：,1、等離子體處理時(shí)間越長(zhǎng)，表面的突起物會(huì)增多，比表面積會(huì)增大。,2、而隨著功率的增大，表面突起物增加和比表面積增大。,原因：,其一：帶電離子 濺射侵蝕。,其二：化學(xué)活性基團(tuán) 化學(xué)侵蝕。,3.2.2 XPS表面分析,等離子體處理前后PTFE基材表面元素及化學(xué)鍵組成 At. %,等離子體處理前后PTFE基材的XPS光譜,結(jié)論：,1、等離子體處理后材料表面突起物增多，比表面積增大；（SEM）,2、等離子處理后材料表面

6、含有含氮含氧等親水基團(tuán)；(XPS),1、表面粗糙、增大接觸面積；,2、表面含親水基團(tuán)增大親水性,表面改性,PTFE分子結(jié)構(gòu)改性,親水基團(tuán)改性,C,C,F,n,F,F,NH2,3.2.3具體幾組表面改性實(shí)驗(yàn),處理前的水滴,處理后的水滴,1、親水性改善實(shí)驗(yàn),局部放大,局部放大,2、等離子體處理前后RF-35板材孔內(nèi)鍍銅的SEM照片,等離子處理前,等離子處理后,(a) 改性前基材表面的沉銅情況,（b)30min改性后基材表面的沉銅情況,3、等離子體改性前后PTFE基材表面沉銅情況,改性前基材表面的阻焊情況,30min改性后基材表面的阻焊情況,4、等離子體改性前后基材表面絲印阻焊情況,3.3 小結(jié)：,

7、SEM和XPS 分析,等離子體改性實(shí)質(zhì)： 1、增大比表面積 2、使表面帶有親水基團(tuán),原理分析：,幾組表面改性實(shí)驗(yàn)：,1、表面清水性改善,2、PTFE基高頻板孔內(nèi)鍍銅實(shí)驗(yàn),3、PTFE基材表面沉銅實(shí)驗(yàn),4、PTFE基材表面絲印阻焊實(shí)驗(yàn),4、等離子處理用到那些氣體,氮?dú)?N2) 氧氣(O2) 氫氣(H2) 氬氣(Ar2) 四氟化碳(CF4),5、等離子體技術(shù)目前在印制板上的作用,鉆孔清銷(xiāo)后的孔壁凹蝕,去除孔壁鉆污 去出激光鉆盲孔后的碳化物 精細(xì)線條制作時(shí),去除干膜殘余物 聚四氟乙烯材料沉銅前的孔壁表面活化 內(nèi)層板層壓之前的表面活化 沉金前的清潔 貼干膜和阻焊膜之前的表面活化,OKSUN plasma 機(jī)臺(tái)的主要構(gòu)造及技術(shù)參數(shù),我們?cè)O(shè)備主要有六大部分構(gòu)成：真空發(fā)生系統(tǒng)、真空反應(yīng)系統(tǒng)即反應(yīng)室、人機(jī)界面工控系統(tǒng)也就是電氣控制系統(tǒng)、等離子體發(fā)生器、氣路控制系統(tǒng)，機(jī)柜 設(shè)備外形尺寸：