等离子体是物质的一种存在状态,通常情况下物质以固态、液态、气态3种状态存在,但在一些特殊的情况下可以以第四种状态存在。这类物质所处的状态称为等离子体状态。等离子体中存在下列物质:处于高速运动状态的电子;处于激活状态的中性原子、分子、原子团(自由基);离子化的原子、分子;分子解离反应过程中生成的紫外线;未反应的分子、原子等,但物质在总体上仍保持电中性状态。
等离子体化学清洗原理
Rigid-flexPCB刚挠结合区钻通孔过后,孔壁会产生大量的钻屑,必须使用相应的技术去除该钻污。同时,为提高镀铜与孔壁的结合能力,去钻污过程中往往将孔壁有机材料部分蚀刻几个微米。PCB去钻污的方法很多,分为干法和湿法。Rigid-flexPCB去钻污清洗现在主要通过在真空环境下通过等离子体除去孔壁的钻污的干法处理。
等离子清洗去钻污技术在国外20世纪80年代就开始使用。等离子去Rigid-flexPCB钻污可看作是高度活化状态的等离子气体与孔壁高分子材料及玻璃纤维发生气固化学反应,同时生成的气体产物和部分未发生反应的粒子被抽气泵排出,是一个动态反应平衡过程。在去钻污中,等离子的生成必须具备如下几个条件:充入气体之前,等离子清洗机腔体内必须抽成一定的真空度,一般在0.2~0.5Torr之间;向腔体充入气体后,必须保持一定的真空度;充入气体后必须向腔体内施加高频高压电场。
等离子清洗示意图Rigid-flexPCB通孔去钻污使用的气体是CF4和O2,原理示意图如图一所示。CF4和O2输入至等离子机真空腔体后,在等离子发生器的高频高压电场作用下,CF4,O2气体发生离解或相互作用生成含有自由基,原子,分子及电子的等离子气体氛:
O2+CF4→O+OF+CO+COF+F+e+...等离子体中的自由基,正离子与孔壁上高分子有机材料(C、H、O、N)发生化学反应。
(CHON)+(O+OF+CO+COF+F+e...→CO2↑+H2O↑+NO2+...与由SiO2和Si组成玻璃纤维发生化学反应:
HF+Si→SiF↑+H2↑
HF+SiO→SiF↑+H2O↑
在等离子体化学反应中,起到化学作用的粒子主要是正离子及自由基粒子。自由基在化学反应过程中能量传递的“活化”作用,处于激发状态的自由基具有较高的能量,易于与物体表面分子结合时会形成新的自由基,新形成的自由基同样处于不稳定的高能量状态,很可能发生分解反应,在变成较小分子同时生成新的自由基,这种反应过程还可能继续进行下去,最后分解成水、二氧化碳之类的简单分子。在另一些情况下,自由基与物体表面分子结合的同时,会释放出大量的结合能,这种能量又成为引发新的表面反应推动力,从而引发物体表面上的物质发生化学反应而被去除。
带正电荷的阳离子有加速冲向带负电荷表面的倾向,此时使物体表面获得相当大的动能,足以撞击去除表面上附着的颗粒性物质,我们在这种现象称为溅射现象,而通过离子的冲击作用可极大促进物体表面化学反应发生的几率。
然后,气体产物和部分未发生反应的粒子被真空发生装置抽走,真空中的等离子气氛不断得到更新,以保证等离子反应的均匀性,如图2所示。2425824258242582425824258