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等离子处理机表面工艺

2017-09-06

主要用于以下两方面。
  ①等离子体表面处理:为了提高刀具、模具等的性能,可以用等离子体对金属表面进行氮、碳、硼或碳氮的渗透。这种方法的特点是,不是在表面加一覆盖层,而是改变基体表面的材料结构及其性能。等离子处理机过程中,工件温度比较低,不使工件变形,这对精密的部件很重要。这一方法可以应用于各种金属基体,主要有辉光放电渗氮,氮碳共渗,渗硼。
  ②等离子体在电子工业中的应用:大规模集成电路片心的生产工艺,过去采用化学方式,采用等离子体方法代替之后,不仅降低了工艺过程中的温度,还因将涂胶、显影、刻蚀、除胶等化学湿法改为等离子体干法,使工艺更简单,便于实现自动化,提高成品率。等离子体方法加工的片心分辨率及保真度都高,对提高集成度及可靠性均有利。

等离子体沉积薄膜
用等离子体聚合介质膜可保护电子元件,用等离子体沉积导电膜可保护电子电路及设备免遭静电荷积累而引起损坏,用等离子体沉积薄膜还可以制造电容器元件。在电子工业、化学工业、光学等方面有许多应用。①等离子体沉积硅化合物。用SiH4+N2O〔或Si(OC2H4)+O2〕,制成SiOxHy。气压1~5托(1托≈133帕),电源13.5兆赫。氮化硅沉积用SiH4+SiH3+N2。温度300℃,沉积率约180埃/分。非晶碳化硅膜由硅烷加含碳的共反应剂得SixC1+x:H,x是Si/Si+C比例。硬度大于2500千克/毫米2。在多孔基片上,用等离子体沉积一层薄聚合膜,制成选择性的渗透膜及反渗透膜,可用于分离混合气中的气体,分离离子与水。也可以组合超薄膜层,以适应不同的选择性,如分子大小,可溶性,离子亲合性,扩散性等。在碳酸盐-硅共聚物基片上,用一般方法沉积0.5毫米薄膜,氢/甲烷的渗透性比为0.85,甲烷的渗透性比氢的高。若用等离子体在基片上沉积苯甲氰单体,这一比值增为33,分离作用大为提高。反渗透膜可用于海水脱盐。在水流量低于一定阈值时,排盐效果才好。烯烃族、杂芳香族及芳香胺等的聚合膜具有满意的反渗透性。②等离子体沉积膜可用于光学元件,如消反射膜,抗潮、抗磨损等薄膜。在集成光学中,用等离子体可以按照所需的折射率沉积上稳定的膜,用于联接光路中各元件。这种膜的光损失为0.04分贝/厘米。

等离子体用于材料表面改性
主要有以下几个方面:①改变润湿性(又称浸润性)。一些有机化合物表面的润湿性对颜料、墨、粘结剂等的粘结性,对于材料表面的闪络电压及表面漏泄电流等电性能,都有很大的影响。衡量润湿性的量称为接触角。表1中列出一些材料的不同处理对接触角的影响。②增强粘附性。用等离子体活化气体处理一些聚合物及金属之后,可使材料与粘附剂的结合强度得到加强。原因可以是聚合物表面的交联加强了边界层的粘附力;或是等离子体处理过程中引入了偶极子而提高了聚合物表面粘附强度;也可能是等离子体处理消除了聚合物表面的污层,改善了粘附条件。电晕处理也有同样效果。表2列出一些聚合物与金属粘附的结果,等离子体处理的效果明显。③强化聚合物与聚合物的粘附。例如玻璃丝加强的环氧树脂用氦等离子体处理后,与硫化橡胶的粘附增强233%。聚酯轮胎线经过等离子体处理(如NH3)后,与橡胶的粘附强度提高8.4倍。

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