微波等離子清洗機(jī)原理
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：2024-01-10
微波等離子清洗機(jī)，設(shè)備結(jié)構(gòu)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(guò)程是：在真空腔內(nèi)壓力到達(dá)一定范圍時(shí)充入工藝氣體,當(dāng)腔內(nèi)壓力為動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，利用微波源振蕩產(chǎn)生的高頻交變電磁場(chǎng)將氧、氬、氫等工藝氣體電離，生成等離子體，活性等離子體對(duì)被清洗物進(jìn)行物理轟擊與化學(xué)反應(yīng)雙重作用，使被清洗物表面物質(zhì)變成粒子和氣態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)抽真空排出，而達(dá)到清洗目的。
等離子體是物質(zhì)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(fù)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(xué)反應(yīng)，生成產(chǎn)物為CO2和H2O等無(wú)污染的氣體，隨真空泵排出，從而達(dá)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(fù)極磁場(chǎng)作用下的諧振腔體內(nèi)產(chǎn)生等離子體，該諧振腔體位于反應(yīng)倉(cāng)體旁邊，磁控管連接微波發(fā)生器，因?yàn)檎麄€(gè)放電過(guò)程不需要正負(fù)電極，所以產(chǎn)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(jī)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(yīng)為物理反應(yīng)；13.56MHz等離子體為射頻等離子體，發(fā)生反應(yīng)為物理和化學(xué)反應(yīng)；頻率達(dá)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(yīng)為化學(xué)反應(yīng)，典型的工藝是氧氣或氫氣等離子體工藝。用氧等離子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，能夠使非揮發(fā)性有機(jī)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(guò)化學(xué)反應(yīng)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(guò)程如下：
上述反應(yīng)式（1）表示氧氣在微波高能電場(chǎng)作用下，初步生成O2陽(yáng)離子和高速運(yùn)動(dòng)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(guò)程；式（3）表示激發(fā)態(tài)的氧氣分子在高速運(yùn)動(dòng)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(yīng)，特別是對(duì)有機(jī)沾污物清洗效果尤為明顯，清洗過(guò)程反應(yīng)如下：
O2*+有機(jī)物→CO2+H2O
式（4）表明，處于激發(fā)態(tài)的氧氣分子與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，生成CO2和水蒸氣，對(duì)有機(jī)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(diǎn)。但是其比較明顯的缺點(diǎn)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(shí)際生產(chǎn)工藝中，常用氫等離子體將待清洗物進(jìn)行還原清洗，去除金屬表面氧化層，清潔金屬表面。為了達(dá)到更好的效果，可在氫氣中加入一定量的惰性氣體氮?dú)?，將化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)相結(jié)合進(jìn)行清洗。其過(guò)程反應(yīng)如下：
H2*+氧化物→H2O+單質(zhì)或其他
式（5）表明，激發(fā)態(tài)的氫氣與氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將氧化物還原為單質(zhì)和水蒸氣；氮?dú)獾入x子體經(jīng)過(guò)物理碰撞，與H2清洗起到協(xié)同的作用。通過(guò)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(jī)清洗優(yōu)點(diǎn)
微波等離子清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：
（1）無(wú)內(nèi)部電極，可避免放電污染，能量轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生大范圍的高密度等離子體；
（2）無(wú)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(duì)器件的損傷??；
（4）不產(chǎn)生紫外線輻射。
正是因?yàn)榫哂幸陨蟽?yōu)點(diǎn)，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(dòng)能小，化學(xué)等離子作用在微波等離子中占主要部分，可以實(shí)現(xiàn)更均勻有效地清洗，在清洗中沒(méi)有物理等離子體所產(chǎn)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(chǎn)工藝過(guò)程中，微波等離子清洗機(jī)成為關(guān)鍵首選的設(shè)備。
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