不同的材料对工艺气体的选择具有不同要求。例如,金属清洗的主要目的是去除表面氧化物和有机物,因此常选择氢气等反应性气体;而非金属清洗则更注重去除表面有机污染物,因此氧气等反应性气体更为适用。同时,非反应性气体在清洗的同时还可以改变材料表面的性质,如氮气等离子处理可以提高金属材料的硬度和耐磨性。等离子清洗机在选择适合的气体时,需要考虑多个因素,包括清洁性、纯度、流量控制以及样品的特性等,不同的气体在等离子体的清洗中具有不同的功能和作用。
一般来讲,对于工艺气体的选用规则是:首先,所选气体必须是无毒、无味、无臭的清洁气体,以避免对清洗效果和产品质量产生负面影响。其次,应优先选择高纯度气体,因为高纯度气体通常能提供更好的清洗效果。
氧气(O2)
氧气具有较高的电离能,能在等离子体中产生丰富的氧离子。这些氧离子具有很强的氧化能力,可以与物体表面的有机污垢和氧化层发生化学反应,将其分解成气态产物,如二氧化碳和水蒸汽,从而实现清洗效果。在汽车制造行业中,等离子清洗机常使用氧气来去除金属部件表面的油污和有机物,以确保部件在后续处理(如油漆、焊接等)中的附着力和质量。
氮气(N2)
氮气是一种惰性气体,电离后形成的等离子体能与某些分子结构发生化学反应。与氧和氢相比,氮颗粒更重,因此在清洗和活化过程中能达到一定的轰击和刻蚀效果,并防止某些金属表面的氧化。在半导体制造过程中,氮气常被用于等离子体的清洗处理,以去除芯片表面的微小杂质和污染物,同时防止芯片在清洗过程中被氧化。
氩气(Ar)
氩气是一种完全惰性气体,其清洗机理主要是物理轰击。带正电的氩离子在电场力的加速作用下产生很高的动能,向样品表面飞去,冲击力能把表面的各种污染物打掉。然后,这些污染物通过真空泵以气态形式被去除。在金属加工行业中,对于易被氧化或还原的材料,等离子清洗机常使用氩气进行清洗,以避免材料在清洗过程中发生化学反应。
氢气(H2)
氢气主要用于去除金属表面的氧化物,发生还原反应。同时,氢气还可以与氩气混合使用,以提高去除污垢的能力。在航空航天行业中,等离子体对于高精度金属部件的清洗,常使用氢气或氢气与氩气的混合物来去除表面的氧化物和污垢,以确保部件的性能和可靠性。
四氟化碳(CF4)
含氟气体等离子体在半导体芯片制造业和PCB行业中应用广泛。含氟等离子也被用于刻蚀塑封器件的环氧塑封料,作为器件失效分析的一种手段。在半导体封装过程中,等离子清洗机可以用四氟化碳进行刻蚀操作,以去除芯片表面的多余材料或污染物。
总结来说,使用等离子清洗机进行处理时,所选择的工艺气体需要考虑多个因素,根据样品的特性、清洗目标和使用环境等方面进行综合考虑。通过合理选择气体并优化清洗参数,可以实现高效、高质量的清洗效果。