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等離子清洗機(jī)全解析:原理、廠商、選型,看完就懂!

來源:   2025年10月30日 18:25  
 等離子清洗機(jī)是指基于等離子體技術(shù)的表面處理設(shè)備。當(dāng)前主流的等離子清洗機(jī)基于多種激發(fā)原理,包括射頻(RF)等離子體、微波等離子體、大氣壓等離子體、低壓等離子體等。等離子清洗機(jī)處理對象涵蓋各種固體材料表面,如金屬、玻璃、陶瓷、塑料、聚合物等。其廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、電子封裝、光學(xué)器件、汽車零部件、醫(yī)療器械、精密部件等領(lǐng)域。

等離子清洗的基本原理

等離子清洗機(jī)的核心原理是基于等離子體技術(shù),通過將氣體激發(fā)成等離子態(tài),利用等離子體中的活性粒子與材料表面發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)表面清洗、活化、改性等目的。當(dāng)氣體(如氬氣、氧氣、氮?dú)獾龋┰谔囟l件(如射頻、微波、直流放電等)下被激發(fā),形成包含電子、離子、自由基等活性粒子的等離子體,這些活性粒子具有很高的能量,可以與材料表面的污染物、氧化物、有機(jī)物等進(jìn)行反應(yīng),將其去除或改變表面特性。

等離子體清洗

等離子體清洗

 


在實(shí)際操作中,往往有復(fù)雜的材料表面特性和污染物類型。這時需要通過調(diào)整等離子體參數(shù)(如功率、氣體種類、處理時間等)來確保處理效果。(等離子清洗機(jī)處理時,都假設(shè)材料表面狀態(tài)和污染物類型已知并據(jù)此選擇合適的處理參數(shù)

目前市面上等離子清洗機(jī)主要分為以下幾類:

1. 射頻等離子清洗機(jī)(RF Plasma Cleaner)

它的原理是通過射頻電源(通常為13.56MHz)在電極間產(chǎn)生高頻交變電場,將氣體分子電離形成等離子體。射頻等離子體具有較高的電子能量和適中的離子能量,適用于大多數(shù)材料的表面清洗和活化處理,特別是對敏感材料較為友好。
射頻等離子清洗機(jī)適用于半導(dǎo)體、電子元器件、光學(xué)器件、聚合物材料等的表面處理,優(yōu)點(diǎn)是處理均勻性好、對材料損傷小、適用材料范圍廣。
• 主流廠商商品矩陣
廠商
代表型號
特色技術(shù)
適用場景
PVA TePla
GIGAfab-A系列
大腔體設(shè)計(jì)、多電極配置
半導(dǎo)體封裝
Diener electronic
plasma plus RF系列
精確功率控制、多種氣體兼容
電子元件
普發(fā)真空
PINK系列
高均勻性等離子體、精密控制
光學(xué)器件
凱世通
RF-3000
智能控制系統(tǒng)、多模式處理
精密部件

2. 微波等離子清洗機(jī)(Microwave Plasma Cleaner)

它的原理是通過微波發(fā)生器(通常為2.45GHz)產(chǎn)生微波能量,通過特殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)將微波傳輸?shù)椒磻?yīng)腔體內(nèi),激發(fā)氣體形成高密度等離子體。微波等離子體具有高的電子溫度和活性,特別適合需要高反應(yīng)活性的應(yīng)用。
微波等離子清洗機(jī)適用于納米材料、先進(jìn)電子封裝、高精度光學(xué)器件等需要高表面處理質(zhì)量的應(yīng)用,其優(yōu)勢在于等離子體密度高、反應(yīng)活性強(qiáng)。
• 主流廠商商品矩陣
廠商
代表型號
核心技術(shù)
適用場景
ASTeX
Microwave Plasma System
高密度等離子體、精確微波控制
納米材料
Muegge
compact microwave plasma
小型化設(shè)計(jì)、高效能轉(zhuǎn)換
生物醫(yī)療
東京電子
ME系列
高均勻性、多氣體處理能力
先進(jìn)封裝
安捷倫
Microwave Plasma Cleaner
智能監(jiān)控、安全保護(hù)系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)室研究

3. 大氣壓等離子清洗機(jī)(Atmospheric Pressure Plasma Cleaner)

它的原理是在大氣壓條件下,通過高壓放電(如電暈放電、介質(zhì)阻擋放電等)將氣體激發(fā)成等離子體,無需真空系統(tǒng),可直接在常壓下對材料表面進(jìn)行處理。大氣壓等離子體處理速度快,適合連續(xù)生產(chǎn)線上的在線處理。
大氣壓等離子清洗機(jī)適用于需要在線處理的生產(chǎn)線、大面積表面處理、塑料薄膜、纖維材料等,其優(yōu)勢在于無需真空、處理速度快、可集成到生產(chǎn)線。
• 主流廠商商品矩陣
廠商
代表型號
特色技術(shù)
適用場景
Nordson MARCH
AP-300系列
精確氣體控制、多種放電模式
電子組裝
Plasmatreat
Openair系列
在線處理、大面積覆蓋
汽車制造
Enercon
Plasma3000
高效能、多氣體兼容
塑料處理
鼎陽科技
APS-500
智能控制、節(jié)能環(huán)保
包裝材料

4. 低壓等離子清洗機(jī)(Low Pressure Plasma Cleaner)

它的原理是在真空或低壓環(huán)境下(通常為0.1-100Pa),通過射頻、微波或直流放電將氣體激發(fā)成等離子體。低壓環(huán)境有利于控制等離子體特性和處理過程,特別適合對處理環(huán)境要求嚴(yán)格的場合。
低壓等離子清洗機(jī)適用于高精度電子器件、光學(xué)涂層、MEMS器件等需要在受控環(huán)境中處理的敏感材料,其優(yōu)勢在于處理環(huán)境可控、可精確控制處理參數(shù)。
• 主流廠商商品矩陣
廠商
代表型號
核心技術(shù)
適用場景
橫河電機(jī)
PLASMA系列
精確真空控制、多工藝配方
MEMS制造
ULVAC
SPA系列
超高真空兼容、多氣體系統(tǒng)
半導(dǎo)體制造
鼎華科技
LP-8000
低真空度、高均勻性等離子體
精密光學(xué)
沈陽科儀
LP-3000
穩(wěn)定真空系統(tǒng)、智能控制
電子材料

等離子清洗機(jī)的技術(shù)演進(jìn)與工作原理

第一臺商業(yè)化的等離子清洗設(shè)備可以追溯到20世紀(jì)60年代末和70年代初,最初主要基于直流放電和簡單的射頻技術(shù),應(yīng)用于簡單的材料表面處理。隨著等離子體物理學(xué)的發(fā)展,20世紀(jì)80年代,更先進(jìn)的射頻等離子體技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。到了20世紀(jì)90年代,隨著微波技術(shù)和真空技術(shù)的進(jìn)步,微波等離子體和低壓等離子體技術(shù)逐漸成熟,為更高要求的表面處理提供了可能。
21世紀(jì)以來,隨著半導(dǎo)體制造、納米技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對表面處理的要求越來越高,推動了等離子清洗機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步?,F(xiàn)代等離子清洗機(jī)已普遍采用智能控制系統(tǒng)、多氣體混合、精確工藝控制等先進(jìn)技術(shù),大大提高了處理的一致性和可重復(fù)性。盡管早期的等離子清洗機(jī)主要基于單一放電原理,但現(xiàn)代表面處理往往需要多種等離子體技術(shù)的組合應(yīng)用,以獲得最佳的處理效果。因此,國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界逐漸傾向于使用"等離子體表面處理技術(shù)"(Plasma Surface Treatment Technologies)這一更廣義的術(shù)語,以涵蓋各種等離子體處理方法的綜合應(yīng)用。

等離子清洗機(jī)的氣體系統(tǒng)與工作流程

不同類型的等離子清洗機(jī)具有不同的系統(tǒng)構(gòu)成,但一般都包含氣體供應(yīng)系統(tǒng)、等離子體發(fā)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng)(低壓等離子體)、處理腔室和控制系統(tǒng)五個主要部分,構(gòu)成完整的工作體系。
系統(tǒng)工作時,首先根據(jù)處理需求選擇合適的氣體(如氬氣、氧氣、氮?dú)狻錃獾龋?,氣體通過流量控制器精確控制進(jìn)入處理腔室。在低壓等離子清洗機(jī)中,腔室被抽至預(yù)定真空度;在大氣壓或常壓等離子清洗機(jī)中,則直接在常壓下進(jìn)行處理。
隨后,通過射頻電源、微波發(fā)生器或高壓放電裝置產(chǎn)生等離子體,將氣體激發(fā)成包含高能電子、離子和自由基的等離子態(tài)。等離子體與材料表面接觸時,其中的活性粒子與表面污染物、氧化物或有機(jī)物發(fā)生物理轟擊或化學(xué)反應(yīng),將其去除或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)表面清洗、活化或改性的目的。
處理完成后,通過真空泵(低壓等離子體)或直接排氣(常壓等離子體)將處理腔室恢復(fù)到常壓狀態(tài),取出處理后的材料。整個處理過程通過智能控制系統(tǒng)精確控制各個參數(shù),確保處理的一致性和可重復(fù)性。

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