《精编》印刷电路板等离子体表面处理设备简介

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1、资料1：印刷电路板等离子体表面处理设备简介等离子体是物质的第四态，其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。以等离子体物理和等离子体化学为基础发展起来的低温等离子体技术逐渐成为高新技术的重要支柱,在印刷电路板材料制备与表面改性、纺织、印刷、生物医学等方面发挥了重要作用。利用等离子体技术处理材料改性与传统工艺相比具有以下明显优点： 等离子体对材料改性的技术是一项具有多种功能的有效技术。它可以改善表面的吸湿性、疏水性、防缩防皱、抗静电及阻燃等，而且作用层只有数百埃，不损伤基体力学性能。 等离子体技术属于干法处理，因而大幅度降低水资源的消耗，等离子体处理的新工艺无三废排放。因此采用了新工

2、艺既可为企业节约排污、治污的费用，使企业负担减轻， 又保护了生态环境。 等离子体处理技术效率高, 节约能耗, 可缩短工艺流程，大幅度降低生产成本。在处理过程中，不使用酸碱化工原料，避免了高温潮湿的生产环境，减轻劳动强度，保护工人身体健康，提高全员劳动生产率。在印刷电路板生产工艺过程中，等离子体处理技术可以得到多方面的应用： 印刷电路板在喷涂金属前进行去污和背面蚀刻，特别适用于化学品很难进入的激光钻小孔上的应用。 处理聚四氟乙烯板，增加镀层粘接强度。 在软性或硬性电路板中，在层压前清洁聚合物内层面，提高粘接性。 清洁金触点，以提高线材粘接强力。 在封装前或聚对二苯基涂层前，将电子部件进行激活。

3、在镀铜加工前，将绝缘膜电容进行处理。 在焊接区去除残留敷行涂覆，以提高粘接性和可焊性。中美合资南京锋世科技有限公司研制的印刷电路板等离子体表面处理设备由真空腔体及抽真空系统、充气系统、高频电源、PLC控制系统、机柜等部分组成。抽真空系统采用日本ULVAC高真空泵和高精度数字真空计，抽空速度快，效率高。真空腔体由厚铝板焊接成型，腔体容积：长宽高=900mm600mm600mm，可分为18层, 单次处理量可达7.5平方米,处理时间为30分钟。充气系统可向真空腔体内注充H2、N2等气体，并可同时充入3种气体。控制系统采用日本三菱公司PLC作为控制系统核心，通过程序来控制真空泵的开、关，电磁阀门的开、

4、关，等离子发生器电源的开、关，充入微量气体真空度，放电真空度，放电时间，充入N2气的冷却时间等。在操作界面上，设备采用三菱公司触摸屏作为人机界面，操作简单、方便，可靠性高。锋世科技采用美国哥伦比亚大学的等离子技术,在国内率先研发出等离子体材料表面处理设备,经客户在印刷电路板以及非金属材料表面处理生产过程中使用验证,材料经等离子体表面处理后,表面具有亲水性，表面的浸润性和接触性也得到了极大的改善，镀层的粘接强度得到大大增强，而生产成本则大幅度降低，每平方米印刷电路板用等离子处理其成本仅及传统的高锰酸钾化学处理工艺的一半。锋世科技的产品质量和可靠性绝不低于国外进口的同类产品，产品的价格仅相当于进口

5、产品的1/3左右。锋世科技的等离子体材料表面处理设备现已在深圳博敏电子有限公司、沧州福林印制电路板有限公司、常州宇宙星电子制造有限公司、广东精汇电子科技有限公司、中国电子科技集团公司第14研究所印制板厂、江苏泰兴市泰鑫印制线路板厂等印制板制造企业、军工科研院所得到应用推广，大大提高了用户的产品品质。资料2：等离子体处理印刷电路板加工工艺详述【序言】 气体等离子体处理对印刷电路板去污和背面蚀刻是一种较方便、高效、优质的方法。等离子体处理特别适用于FR4、聚酰亚胺（Polyimide）和聚四氟乙烯（PTFE）材料，因为这些材料的化学活性较差,而等离子体处理能激活活性。 通过高频发生器（典型40KH

6、Z），利用电场的能量在真空条件下、分离加工气体建立等离子体技术。这些激发不稳定的分离气体物质，将表面进行改性和轰击。处理工艺如紫外线精细清洁、激活、消费和交联以及等离子态聚合是等离子体表面处理的作用。 【等离子体处理工艺的优点是】 1、加工工艺可控制 2、环境保护工艺 3、低成本加工工艺 4、无处理废物成本 5、干燥处理 【等离子体处理工件原理】 等离子体是从紫外线发莹光的产物，是继固体，液体、气体之后，等离子体是物质第四态。等离子体是有离子，自由电子、光子、中子、原子、分子等激发了电子状态。每一个组成部分有能力对表面进行处理作用。利用对地的高压，40KHZ和13.58MHZ高频发生器使气体成

7、为等离子体态。2.54GHz微波系统是建立等离子体态的第三种设备。 以上三种不同频率的高频发生器在应用方面稍有不同的适应性能。激活了的原子，分子，离子和自由电子物质高度集中，能够在等离子体态中和固体表面发生作用，引起了物质表面的化学和物理改性。 等离子体表面处理具有如下作用：清洁作用；激活作用；消融作用；交联作用。 【清洁作用Cleanning】 清洁工作是去除弱键以用典型-CH 基有机沾污物。主要特点是只对表面起作用而无侵蚀内部作用，得到超高清洁表面作用而对下道工序做好准备。 【激活作用Activation】 激活作用是表面形成羰基 Carboxyl 羧基 Hydroxyl 羟（基）三种基团

8、。这种基团具有稳定的功能对粘接亲水有积极作用来代替弱键。主要是增加了表面能量。对聚合物来讲由于表面能量低致使粘接性能不好。 【交联作用Crosslinking】 交联作用是在惰性气体中进行。键被打断而重新组合，形成双键或三键或者形成一个自由基和另一键组合的键。 【消融作用Ablation】 消融作用是轰击聚合物表面时，去除聚合物链和弱键。这种有利于印刷电路板进行去污和背面蚀刻。上述三种作用是等离子态表面处理相交叉作用的综合。合理正确选择工艺参数和气体混合比例，可以得到最佳效果。 【工艺参数】 在等离子体处理，如下工艺参数合理选择起了很重要的作用 气体种类和混合比例；功率；加工时间；工作室压力；

9、气体流量。 【气体混合】 氧是最常用的清洁和激活聚合物表面和其他表面的气体。惰性气体如氨是起交联作用。其他气体如 CF4是更具有活泼性。不同气体的混合可以得到最优化工艺。 【气体流量】 根据工作室容积，抽真空系统和工作压力决定气体流量大小，尤其是工作压力和气体流量更具有密切相关。 【工作压力】 等离子体处理稳定在一定工作压力范围内。太低或太高的工作压力导致等离子体处理不稳定。高频发生器不能符合系统要求，则等离子体处理就会不稳定。对射频系统来讲，工作压力在100-300 torr 之间最适合。低工作压力导致激活物质有较长的生命。较高工作压力可以得到较高气体利用程度。所以必需进行优选。 【处理时间

10、】 处理时间较长一般来讲可以得到印刷电路板较深的去污和蚀刻作用。有些情况，修理时间过长导致过度处理或受热损坏。 【功率】 高功率能缩短处理进间。出于功率高使激活的物质更加活泼。在热量产生中功率起重要作用。并不是功率越高越好。 【注意事项】 高功率和较长处理时间要影响工作室内的温度。太高工作压力也要减少等离子体处理的效率。 【应用】 根据不同处理材料选择工艺参数。特殊材料处理需要进行些微调工艺参数。 【FR4印刷电路板的处理】 为了对印刷电路板进行去污和背面蚀刻，各向同性的FR4印刷电路板。可以用CF4和氧气混合气体进行蚀刻。通过如下四个步骤进行 1）加热过程：20分钟，使用氧气，功率3000W

11、，加温到70； 2）去污背刻过程20分钟，O2/CF4（85/15到90/10%混合）功率3000W； 3）清洁/激活过程5分钟O2功率3000W； 4）N2通入过程排除剩余CF4气体 蚀刻气体是CF4和氧的混合。增加CF4气体可以提高蚀刻速率，缺点是要损坏等离子体处理设备某些部件（如O型密封圆环）所以要控制气体的比率混合在10-15%。 温度是一项很重要的参数，因此加热过程在待离子处理中要具体设置。等离子体设备能测量温度，当温度达到时，自动切换下一过程。温度的设定，由电脑控制。高温导致较高的蚀刻速率，通常温度为60-80。较高的温度要损坏印刷电路板，特别是薄的印刷电路板。清洁激活过程是必要的

12、，以便激化印刷电路板表面，因为用CF4气体处理可以得到表面拒水性能。 【聚酰亚胺Kapton印刷电路板的处理】 由聚酰亚胺制成柔性印刷电路板无论有粘接剂与否均可以由等离子体处理。同样的工艺参数可应用到杜邦的Kapton材料中。 【聚四氟乙烯（TEFLON）印刷电路板的通孔处理。】 聚四氟乙烯PTFE是一种具有惰性的材料，加工目的是激活聚四氟乙烯表面，其激活水平能达到45-50达因表面张力。放置寿命由于有限，要求在同一天内马上进行材料表面金属处理。加工工艺是N-H为主体或He-O2为主体。开始发生化学作用是用非常活泼的NH2气体。氨的缺点是臭味和需要特殊的MFC控制器，所用参数如下。 1用N2或

13、惰性气体（不用O2）加热功率2500W，10分钟直到温度为70。 2输入O2/He（50/50%混合气体）10分钟功率2000W。 3输入100%He5分钟功率2000W。 加热过程对一些非常薄的印刷电路板具有非常苛刻要求的，这过程可以免去或者减量。对机器来讲气体流量是可受控的但一定要给工艺压力大约250-300Torr。经过处理后表面是活跃的，在金属化前不需要再作其他加工处理。 【结论】等离子体设备可以提供微量调节工艺参数，以便对不同材料表面处理达到最优化结果。实践证明利用等离子体表面处理多层软性或软硬性材料，可得到品质良好的印刷电路板。资料3：等离子清洗技术应用及原理一、金属表面去油及清洁

14、 金属表面常常会有油脂、油污等有机物及氧化层，在进行溅射、油漆、粘合、健合、焊接、铜焊和PVD、CVD涂覆前，需要用等离子处理来得到完全洁净和无氧化层的表面。 在这种情况下的等离子处理会产生以下效果： 1.1灰化表面有机层表面会受到化学轰击在真空和瞬时高温状态下，污染物部分蒸发 污染物在高能量离子的冲击下被击碎并被真空带出 紫外辐射破坏污染物 因为等离子处理每秒只能穿透几个纳米的厚度，所以污染层不能太厚。指纹也适用。 1.2氧化物去除 金属氧化物会与处理气体发生化学反应,这种处理要采用氢气或者氢气与氩气的混合物。有时也采用两步处理工艺。第一步先用氧气氧化表面5分钟，第二步用氢气和氩气的混合物去

15、除氧化层。也可以同时用几种气体进行处理。 1.3焊接 通常，印刷线路板在焊接前要用化学助焊剂处理。在焊接完成后这些化学物质必须采用等离子方法去除，否则会带来腐蚀等问题。1.4键合 好的键合常常被电镀、粘合、焊接操作时的残留物削弱，这些残留物能够通过等离子方法有选择地去除。同时氧化层对键合的质量也是有害的，也需要进行等离子清洁。二、等离子刻蚀 在等离子刻蚀过程中，通过处理气体的作用，被刻蚀物会变成气相（例如在使用氟气对硅刻蚀时）。处理气体和基体物质被真空泵抽出，表面连续被新鲜的处理气体覆盖。不希望被刻蚀部分要使用材料覆盖起来（例如半导体行业用铬做覆盖材料）。等离子方法也用于刻蚀塑料表面，通过氧气

16、可以灰化填充混合物，同时得到分布分析情况。刻蚀方法在塑料印刷和粘合时作为预处理手段是十分重要的，如POM 、PPS和PTFE。等离子处理可以大大地增加粘合润湿面积。 三、刻蚀和灰化 PTFE刻蚀 PTFE在未做处理的情况下不能印刷或粘合。众所周知，使用活跃的碱性金属可以增强粘合能力，但是这种方法不容易掌握，同时溶液是有毒的。使用等离子方法不仅仅保护环境，还能达到更好效果。等离子结构可以使表面最大化，同时在表面形成一个活性层，这样塑料就能够进行粘合、印刷操作。 PTFE混合物的刻蚀 PTFE混合物的刻蚀必须十分仔细地进行，以免填充物被过度暴露，从而削弱粘合力。处理气体可以是氧气、氢气和氩气。可以应用于PE、PTFE、TPE、POM、AB