等離子技術(shù)

1.corona plasma、glow plasma and arc plasma

按照等離子的產(chǎn)生原理來區(qū)分，現(xiàn)在等離子技術(shù)可以分為corona(科羅娜)、glow(輝光)、arc (電弧)plasma 三種類型。對(duì)于不同的類型，均發(fā)展出相關(guān)的應(yīng)用。

為了對(duì)上述三種等離子類型有一個(gè)更直觀的認(rèn)知，我們通常采用直流電源作為激發(fā)能源構(gòu)建等離子模型。不同的等離子技術(shù)專家與科研機(jī)構(gòu)所構(gòu)建的模型大同小異。在此，我們以美國(guó)普林斯頓等離子物理實(shí)驗(yàn)室的模型(Structure of a Glow Discharge)作為參考。如右圖所示，X坐標(biāo)軸表示電流值，Y坐標(biāo)軸表示電壓值。等離子是隨著電壓與電流的增加而產(chǎn)生并變換狀態(tài)與特性。

圖中豎線將plasma曲線主要分為三段，從左至右依次是corona plasma,glow plasma,,arc plasma.

1.1 Corona 等離子，也稱電漿。

通常采用空氣或者氮?dú)?N2)作為發(fā)生氣體。特點(diǎn)是氣體的需求量非常高，使用氮?dú)鈺r(shí)一般需要配備專門的大功率氮?dú)獍l(fā)生器，工業(yè)上常用RF射頻作為激發(fā)能源，頻率在40KHZ左右。等離子工作形態(tài)以炬式較為常見(產(chǎn)品如右圖)，條狀放電模式使得表面處理后均勻性不高。設(shè)備工作過程中會(huì)產(chǎn)生超標(biāo)的臭氧與氮氧化物等對(duì)人體有害的氣體，必須要配套廢氣排放系統(tǒng)一同工作。因?yàn)樯鲜鎏匦?，Corona 等離子主要適用于對(duì)處理效果要求不高，并且后續(xù)運(yùn)行成本低的行業(yè)(可使用空氣)，比如紡織業(yè)等。

1.2 Glow 等離子。

主要分為兩種方式，即腔式與大氣壓式，此兩種等離子技術(shù)均為直接式等離子。

腔式Glow等離子的特點(diǎn)是需要一個(gè)封閉的腔體，電極內(nèi)置于真空腔體中，工作時(shí)首先用真空泵將腔體內(nèi)空氣吸出形成類真空環(huán)境，然后等離子在整個(gè)腔體中形成并直接對(duì)在內(nèi)的材料進(jìn)行表面處理。此種腔式等離子的處理效果要優(yōu)于corona 等離子。后續(xù)運(yùn)行成本較高，主要原因是其真空泵連續(xù)工作的功耗較大。另外設(shè)備工作時(shí)在真空環(huán)節(jié)需要的時(shí)間較多，對(duì)采用自動(dòng)化生產(chǎn)線及要求處理效率的工業(yè)領(lǐng)域來說，局限性較明顯。

另一種大氣壓Glow(輝光)式等離子技術(shù)。RF射頻作為激發(fā)能源，工作頻率是13.56MHZ。采用氬氣(Ar)作為發(fā)生氣體，氧氣或者氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)氣體。該技術(shù)的特點(diǎn)是: 1. 均勻度高。大氣壓等離子是輝光式的等離子幕，直接作用于材料表面，實(shí)驗(yàn)證明，同一材料不同位置的處理均勻性很高，這一特性對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的貼合、邦定、涂布、印刷等制程十分重要。

2. 效果可控。大氣壓等離子有三種效果模式可選。一是選用 氬氣/氧氣 組合，主要面向非金屬材料并且要求較高的表面親水效果時(shí)采用，比如玻璃，PET Film等。 二是選用 氬氣/氮?dú)?組合，主要面向各種金屬材料，如金線、銅線等。因氧氣的氧化作用，替換為此方案中的氮?dú)夂?，該問題可以得到有效控制。三是只采用氬氣的情況，只采用氬氣也可以實(shí)現(xiàn)表面改性，但是效果相對(duì)較弱。此為特殊情況，是少數(shù)工業(yè)客戶需要有限而均勻的表面改性時(shí)采用的方案。

3. 安全易用。大氣壓式等離子，也是低溫等離子，不會(huì)對(duì)材料表面造成損傷，例如對(duì)方阻值敏感的ITO Film材質(zhì)亦可處理。無電弧，無需真空腔體，也無需廢氣排放系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間使用并不會(huì)對(duì)操作人員造成身體損害。

4. 面積寬大。大氣壓等離子最大可以處理2m寬的材料，可以滿足現(xiàn)有多數(shù)工業(yè)企業(yè)的需求。

5. 成本低廉。大氣壓等離子設(shè)備功耗低，運(yùn)行成本以氣體為主。以主要消耗氣體氬氣為例，同corona等離子氣體消耗量相比不足其1/20.

1.3 Arc等離子

Arc等離子技術(shù)通常應(yīng)用于等離子切割機(jī)，主要是金屬的切割?？梢源钆涞墓ぷ鳉怏w種類較多，如氬、氧、氮、氫、水蒸氣、空氣、混合氣體等。其等離子電弧的溫度可以高達(dá)15000°~30000°。 等離子弧切割是利用極細(xì)、高溫、高速的等離子電弧的熱量來熔化進(jìn)而切割金屬器件，特點(diǎn)是切割快速，熱影響區(qū)小，切割面平滑。

2.1處理對(duì)象

(1)非金屬材料，各種PET,PMMA,ITO film,Ceramic,Glass,Polymer等

(2)金屬材料，各種金屬線纜,PCB,FPCB,Lead frame等。

2.2應(yīng)用領(lǐng)域

(1)LCD

(2)LED/OLED

(3)Touch Panel

(4)Solar Cell

(5)Semiconductor

(6)Optics

(7)Medical