微波等離子清洗機原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-01-10

微波等離子清洗機，設備結構由五部分組成：外殼框架系統(tǒng)、微波放電系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其清洗過程是：在真空腔內壓力到達一定范圍時充入工藝氣體,當腔內壓力為動態(tài)平衡時，利用微波源振蕩產生的高頻交變電磁場將氧、氬、氫等工藝氣體電離，生成等離子體，活性等離子體對被清洗物進行物理轟擊與化學反應雙重作用，使被清洗物表面物質變成粒子和氣態(tài)物質，經過抽真空排出，而達到清洗目的。

微波等離子清洗機結構示意圖

納恩科技微波等離子清洗機

等離子體是物質常見的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外的第四態(tài)，主要由電子、正離子、自由基、光子以及其他中性粒子組成，其正負電荷總是相等的，所以稱為等離子體。由于等離子體中的電子、正離子和自由基等活性粒子的存在，很容易與固體表面發(fā)生物理或化學反應，生成產物為CO2和H2O等無污染的氣體，隨真空泵排出，從而達到清洗的目的。

微波等離子發(fā)生原理

微波等離子是由工作頻率為2.45GHz的微波激發(fā)工藝氣體放電,在正負極磁場作用下的諧振腔體內產生等離子體，該諧振腔體位于反應倉體旁邊，磁控管連接微波發(fā)生器，因為整個放電過程不需要正負電極，所以產生自偏壓極小，從根本上避免了靜電放電損傷。

微波等離子清洗機清洗原理

常用等離子體電源激發(fā)頻率有3種：激發(fā)頻率40kHz的等離子體為超聲等離子，發(fā)生反應為物理反應；13.56MHz等離子體為射頻等離子體，發(fā)生反應為物理和化學反應；頻率達到2.45GHz的等離子體為微波等離子體，離子濃度最高，發(fā)生反應為化學反應，典型的工藝是氧氣或氫氣等離子體工藝。用氧等離子通過化學反應，能夠使非揮發(fā)性有機物變成易揮發(fā)性的CO2和水蒸氣，去除沾污物，使表面清潔；用氫等離子可通過化學反應去除金屬表面氧化層，清潔金屬表面。

氧氣等離子體其主要的形成過程如下：

上述反應式（1）表示氧氣在微波高能電場作用下，初步生成O2陽離子和高速運動的自由電子；式（2）表示氧氣在激發(fā)態(tài)的自由電子的轟擊作用下變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，生成了自由電子的過程；式（3）表示激發(fā)態(tài)的氧氣分子在高速運動的自由電子作用下生成大量的氧自由基、氧正離子和激發(fā)態(tài)的自由電子。用氧氣等離子清洗，其中氧氣主要與污染物發(fā)生氧化反應，特別是對有機沾污物清洗效果尤為明顯，清洗過程反應如下：

O2*+有機物→CO2+H2O

式（4）表明，處于激發(fā)態(tài)的氧氣分子與有機物發(fā)生反應，生成CO2和水蒸氣，對有機物溶劑沾污比較有效，具有清洗效率高、可選擇性好等優(yōu)點。但是其比較明顯的缺點是容易將待清洗物的金屬表面或粘接材料表面氧化，因此在實際生產工藝中，常用氫等離子體將待清洗物進行還原清洗，去除金屬表面氧化層，清潔金屬表面。為了達到更好的效果，可在氫氣中加入一定量的惰性氣體氮氣，將化學反應和物理反應相結合進行清洗。其過程反應如下：

H2*+氧化物→H2O+單質或其他

式（5）表明，激發(fā)態(tài)的氫氣與氧化物發(fā)生化學反應，將氧化物還原為單質和水蒸氣；氮氣等離子體經過物理碰撞，與H2清洗起到協(xié)同的作用。通過兩種氣體的清洗能有效地將待清洗物表面的氧化物去除。

微波等離子清洗機清洗優(yōu)點

微波等離子清洗機的優(yōu)點在于：
（1）無內部電極，可避免放電污染，能量轉換效率高，可產生大范圍的高密度等離子體；
（2）無損傷工藝，自偏壓極?。?br /> （3）高電子密度，制備各種功能薄膜材料的速率較快；（離子沖擊小，對器件的損傷小；
（4）不產生紫外線輻射。

正是因為具有以上優(yōu)點，微波等離子在一些工藝中具有不可替代性，例如一些電敏感器件制程中的去膠和清洗。由于激發(fā)頻率高，離子動能小，化學等離子作用在微波等離子中占主要部分，可以實現(xiàn)更均勻有效地清洗，在清洗中沒有物理等離子體所產生的物理沖擊和濺射現(xiàn)象，在高可靠性要求的器件尤其是軍用器件生產工藝過程中，微波等離子清洗機成為關鍵首選的設備。