等離子清洗去除銅（Cu）表面氧化物

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-08-25

由于銅具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和較低的價(jià)格，因此廣泛應(yīng)用于電器設(shè)備。然而，暴露在空氣中時(shí)，銅表面易氧化，從而降低其導(dǎo)電性能和機(jī)械性能。Cu易發(fā)生表面氧化，形成CuO及Cu2O等氧化物，處理Cu表面的氧化物，常用的去除方法包括酸處理及等離子體處理。

酸清洗溶液一般選擇稀硫酸，為了避免強(qiáng)酸溶液中的水對(duì)銅表面造成不利影響，也會(huì)使用一些氣態(tài)或液態(tài)的弱有機(jī)酸(甲酸和乙酸)，來進(jìn)行銅表面改性，達(dá)到去除氧化物的目的。

等離子清洗去除銅表面氧化物

等離子體清洗原理等離子體清洗一般是利用工作氣體電離產(chǎn)生的高能非平衡等離子體對(duì)材料進(jìn)行清洗處理，通過與材料表面的臟污產(chǎn)生一系列物理與化學(xué)作用，從而將這些污物去除。

等離子體清洗可以通過提高表面能來激活銅表面，且不會(huì)產(chǎn)生廢物而造成二次氧化和污染。常用的等離子體清洗氣體包括Ar、O2、N2和NH3等，使用N2和NH3等離子體處理銅表面時(shí)，易生成氮化銅薄膜，其化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性高，難以去除。因此選擇Ar(5%H2)等離子體來處理銅表面，其工作原理如圖1-1所示。在等離子清洗設(shè)備的腔體內(nèi)存在高頻交變電磁場(chǎng)，氬等離子體在電場(chǎng)作用下加速產(chǎn)生動(dòng)能，轟擊銅表面，對(duì)銅表面進(jìn)行物理清洗，使銅表面污染物中的大分子化學(xué)鍵斷裂，污染物氣化為小分子物質(zhì)，并使用N2將其抽離，如圖1-1(b)所示。同時(shí)，氬離子撞擊氫氣分子，增加氫等離子體數(shù)量，進(jìn)行銅表面的化學(xué)清洗。此外，在高頻電磁場(chǎng)作用下，氫氣分子經(jīng)過輝光放電方式，生成氫等離子體、電子、各種氫離子、氫原子等。其中，氫原子與銅表面的氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，去除氧化層并激活銅表面，如圖1-1(c)和(d)所示。

圖 1-1 Ar(5% H 2 )等離子體工作原理：(a)等離子體處理前；(b)處理污染物；(c)處理氧化層；(d)激活表面

采用納恩科技等離子清洗機(jī)對(duì)制作的Cu樣品進(jìn)行Ar(5%H2)等離子體處理，功率為200W，氣流量為200sccm，時(shí)間為60s。處理前后分別使用接觸角分析儀測(cè)量Cu樣品表面的接觸角大小，其結(jié)果如圖2-1所示。未處理時(shí)，Cu樣品表面與去離子水的接觸角達(dá)到29°，而處理后其接觸角降至7°，這表明Cu表面的親水性已得到有效提高。