等离子体处理作用和介绍

1、等离子体表面处理技术讲座,-深圳奥坤鑫科技有限公司 网址,制作人：钟 娅,1、什么是等离子体及怎样建立等离子体；,等离子体 (中文),=,PLASMA (英文),=,电浆 (台湾),等离子体的发现:,1879、英国物理学家、 William Crookes-物质第四状态,1929、美国化学物理学家、 Langmuir-等离子体,等离子体定义：,部分或是全部电离的气体；,主要包括：电子、离子、中性基团、分子、光子,固体 液体 气体 等离子体 能量 能量 能量,等离子体的形成,物质的四种状态,什么是等离子体,等离子体成分,对外呈现电中性,物质的第四种形态,低温等离子体的建立系统(PCB行业);水平

2、式和垂直式,等离子体工业生产模型,产生低温等离子体系统,等离子体主要作用：清洁、蚀刻和改性 清洁：去除表面有机物污染和氧化物 蚀刻：化学反应性蚀刻、物理蚀刻 改性：粗化、交联,2、等离子体在现代工业中的主要用途,等离子体的主要用途：,半导体IC行业 蚀刻小孔，精细线路的加工 IC芯片表面清洗 绑定打线 沉积薄膜,纺织行业 纺织纤维表面改性；,生物和医疗行业 半透膜表面亲水的改性； 医疗器械的清洁；,镀膜 物理气相沉积（PVD）镀膜； 化学气相沉积（CVD）镀膜； 磁控溅射镀膜；,PCB制作,清洗作用: 改善可焊性;,蚀刻作用:去钻污、去除电镀夹膜;,表面改性:增加亲水性,增强结合力;,等离子体

3、技术在PCB行业的应用；,清洗作用（有机物CF4+O2,无机物Ar2+O2）,BGA焊盘的清洗；化镍浸金前处理；,蚀刻作用（有机物CF4+O2）,高多层背板去钻污；多层软板；刚挠板去钻污处理；去除夹膜;,表面改性作用（ CF4+O2 N2+H2),PTFE板材沉铜前处理、阻焊前处理；层压前处理粗化；,3、H2/N2等离子体对以PTFE基高频板改性的研究；,前言,通讯高保密性,高频通信,高速传输,低介电常数,低介质损耗因素,耐高温,聚苯醚 、氰酸脂,聚丁二烯,最常用：PTFE,PTFE,3.PTFE分子结构高度对称，属非极性分子；,提高PTFE表面的润湿性能常用的表面改性方法：,1、钠-萘络合物

4、化学处理,优点：具有较好的表面改性效果；,缺点：属湿式化学处理，对环境和人身危害比较大,2、低温等离子处理,优点：属干式处理，省能源，无公害，时间短，效率高；材料表面处理的均匀性好；材料表面能改善的同时，基体性能不受影响；,缺点：设备一次性投入较高,3.1 实验条件和实验检测手段,实验用高频板材：Taconic RF-35(蚀刻表面铜,刷板两次),实验所用气体：H2、N2,实验设备：OKSUN-PM12A (功率5Kw、频率：40KHz),实验条件,实验检测手段,SEM(扫描电子显微镜),XPS(X射线光电子能谱),剥离强度测试仪,3.2 实验数据的分析,3.2.1 表面显微结构分析,(a)

5、未进行处理,(b) 处理10min,不同时间的等离子体处理对PTFE板材表面粗糙度的影响,(c) 处理30min,(a) 2Kw,(c) 4Kw,不同功率的等离子体处理对PTFE板材表面粗糙度的影响,(b) 3Kw,结论：,1、等离子体处理时间越长，表面的突起物会增多，比表面积会增大。,2、而随着功率的增大，表面突起物增加和比表面积增大。,原因：,其一：带电离子 溅射侵蚀。,其二：化学活性基团 化学侵蚀。,3.2.2 XPS表面分析,等离子体处理前后PTFE基材表面元素及化学键组成 At. %,等离子体处理前后PTFE基材的XPS光谱,结论：,1、等离子体处理后材料表面突起物增多，比表面积增大

6、；（SEM）,2、等离子处理后材料表面含有含氮含氧等亲水基团；(XPS),1、表面粗糙、增大接触面积；,2、表面含亲水基团增大亲水性,表面改性,PTFE分子结构改性,亲水基团改性,C,C,F,n,F,F,NH2,3.2.3具体几组表面改性实验,处理前的水滴,处理后的水滴,1、亲水性改善实验,局部放大,局部放大,2、等离子体处理前后RF-35板材孔内镀铜的SEM照片,等离子处理前,等离子处理后,(a) 改性前基材表面的沉铜情况,（b)30min改性后基材表面的沉铜情况,3、等离子体改性前后PTFE基材表面沉铜情况,改性前基材表面的阻焊情况,30min改性后基材表面的阻焊情况,4、等离子体改性前后

7、基材表面丝印阻焊情况,3.3 小结：,SEM和XPS 分析,等离子体改性实质： 1、增大比表面积 2、使表面带有亲水基团,原理分析：,几组表面改性实验：,1、表面清水性改善,2、PTFE基高频板孔内镀铜实验,3、PTFE基材表面沉铜实验,4、PTFE基材表面丝印阻焊实验,4、等离子处理用到那些气体,氮气(N2) 氧气(O2) 氢气(H2) 氩气(Ar2) 四氟化碳(CF4),5、等离子体技术目前在印制板上的作用,钻孔清销后的孔壁凹蚀,去除孔壁钻污 去出激光钻盲孔后的碳化物 精细线条制作时,去除干膜残余物 聚四氟乙烯材料沉铜前的孔壁表面活化 内层板层压之前的表面活化 沉金前的清洁 贴干膜和阻焊膜之前的表面活化,OKSUN plasma 机台的主要构造及技术参数,我们设备主要有六大部分构成：真空发生系统、真空反应系统即反应室、人机界面工控系统也就是电气控制系统、等离子体发生器、气路控制系统，机柜 设备外形尺寸