低溫等離子清洗是一種干法物理清洗技術(shù)，利用等離子體清洗可以對(duì)金屬、塑料、玻璃等材料進(jìn)行除油、清洗、活化等處理，并且可以省去通常采用濕法工藝所必需的干燥工序及廢水處理裝置，因此它比濕法清洗工藝的工藝流程短，費(fèi)用低，而且不會(huì)污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。所以在淘汰CFC-113和1丄1-三氯乙烷等ODS清洗劑的過(guò)程中，在某些領(lǐng)域考慮采用等離子體清洗等干法物理清洗，不失是一種明智之舉。下面對(duì)等離子體的有關(guān)概念及等離子體清洗技術(shù)的應(yīng)用情況分別加以介紹。

等離子體清洗技術(shù)原理

1.什么是等離子體

在電場(chǎng)中保持低壓狀態(tài)的氣體如氧氣、氮?dú)狻⒓淄榈?，在輝光放電的環(huán)境中，可以分解出加速運(yùn)動(dòng)的電子和解離成帶有正、負(fù)電荷的原子和分子。同時(shí)，在低壓氣體中存在的電子，在電場(chǎng)中被加速時(shí)，獲得高能量并與周圍的分子或原子發(fā)生碰撞，結(jié)果從分子和原子中激發(fā)出電子，其本身也處于激發(fā)狀態(tài)或離子狀態(tài)。把以這種形式存在的物質(zhì)狀態(tài)叫等離子體。可見(jiàn)，等離子體是多種物質(zhì)的共存體。如處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；處于激發(fā)態(tài)的中性和離子化的原子和分子；解離反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的紫外線，還有未反應(yīng)的原子和分子。

等離子體的清洗作用機(jī)理比較復(fù)雜，至今還不十分清楚，一般認(rèn)為是由于等離子體的高動(dòng)能和紫外線等對(duì)污垢共同作用的結(jié)果。

2.如何用人工方法制得等離子體

除了在自然界已存在的等離子體以外，用人工方法在一定范圍內(nèi)也可以制得等離子體。最早人們是在1927年，在水銀蒸氣在高壓電場(chǎng)中的放電實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)等離子體的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)通過(guò)多種方式，如電弧放電、輝光放電、激光、火焰或沖擊波等，都可以使處于低氣壓狀態(tài)的氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)變成等離子體狀態(tài)。

如在高頻電場(chǎng)中處于低壓狀態(tài)的氧氣、氮?dú)狻⒓淄?、水蒸氣等氣體分子在輝光放電的情況下，可以分解出加速運(yùn)動(dòng)的電子和解離成帶有正、負(fù)電荷的原子和分子。這樣產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速時(shí)會(huì)獲得高能量，并與周圍的分子或原子發(fā)生碰撞，結(jié)果使分子和原子中又激發(fā)出電子，而本身又處于激發(fā)狀態(tài)或離子狀態(tài)。這時(shí)物質(zhì)存在的狀態(tài)即為等離子體狀態(tài)。

在文獻(xiàn)中常可以見(jiàn)到用下述反應(yīng)式表述的等離子體形成過(guò)程。

如氧氣等離子體形成過(guò)程即可用下列六個(gè)反應(yīng)式表示：

O?→O?*+e（1）

O?→2O?（2）

O?+e*→O?*+e（3）

O?*+e→O?+hν+e（4）

O?*+e→2O?+e（5）

O?*+e→O?+O++2e*（6）

第一個(gè)反應(yīng)式表示氧氣分子在得到外界能量后變成氧氣陽(yáng)離子，并放出自由電子的過(guò)程。第二個(gè)反應(yīng)式表示氧氣分子在得到外界能量后分解形成兩個(gè)氧原子自由基的過(guò)程。第三個(gè)反應(yīng)式表示氧氣分子在具有高能量的激發(fā)態(tài)自由電子的作用下轉(zhuǎn)變成激發(fā)態(tài)。第四第五個(gè)反應(yīng)式則表示激發(fā)態(tài)的氧氣分子進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)變，在第四個(gè)反應(yīng)式中，氧氣分子回到通常狀態(tài)的同時(shí)放出光能（紫外線）。在第五個(gè)反應(yīng)式中，激發(fā)態(tài)的氧氣分子分解成兩個(gè)氧原子自由基。第六個(gè)反應(yīng)式表示氧氣分子在激發(fā)態(tài)自由電子的作用下，分解成氧原子自由基和氧原子陽(yáng)離子的過(guò)程。當(dāng)這些反應(yīng)連續(xù)不斷發(fā)生，就形成了氧氣等離子體。其他氣體的等離子體的形成過(guò)程也可用相似的反應(yīng)式描述。當(dāng)然實(shí)際反應(yīng)要比這些反應(yīng)式描述的更為復(fù)雜。

3.等離子體的種類

（1）低溫和高溫等離子體

根據(jù)等離子體的溫度可分為高溫等離子體和低溫等離子體兩類。在等離子體中，不同的微粒的溫度實(shí)際上是不同的，具體溫度是與微粒的動(dòng)能即運(yùn)動(dòng)速度及質(zhì)量有關(guān)的。把等離子體中存在的離子的溫度用Ti表示，電子的溫度用Te表示，而原子、分子或原子團(tuán)等中性粒子的溫度用Tn表示。對(duì)于Te大大高于Ti和Tn的場(chǎng)合，即低壓氣體的場(chǎng)合，此時(shí)氣體的壓力只有幾百個(gè)帕斯卡，當(dāng)采用直流電壓或高頻電壓做電場(chǎng)時(shí)，由于電子本身的質(zhì)量很小，在電場(chǎng)中容易得到加速，從而可獲得平均可達(dá)數(shù)電子伏特的高能量，對(duì)于電子，此能量的對(duì)應(yīng)溫度為幾萬(wàn)度K，而離子由于質(zhì)量較大，很難被電場(chǎng)加速，因此溫度僅幾千度。由于氣體粒子溫度較低（具有低溫特性），因此把這種等離子體稱為低溫等離子體。有人可能會(huì)問(wèn)；溫度達(dá)幾千度怎么還是低溫。要知道在這時(shí)，粒子的溫度與用溫度計(jì)測(cè)出的溫度是不同的。由于這時(shí)的氣體密度很低，所以用溫度計(jì)測(cè)得的溫度與外界環(huán)境的溫度相差無(wú)幾，所以實(shí)際上是低溫等離子體。

當(dāng)氣體處于高壓狀態(tài)并從外界獲得大量能量時(shí)，粒子之間的相互碰撞頻率大大增加，各種微粒的溫度基本相同，即Te基本與Ti及Tn相同，我們把這種條件下得到的等離子體稱為高溫等離子體，太陽(yáng)就是自然界中的高溫等離子體。由于高溫等離子體對(duì)物體表面的作用過(guò)于強(qiáng)烈，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用，目前投入實(shí)用的只有低溫等離子體。以下將低溫等離子體簡(jiǎn)稱為等離子體，希望不會(huì)引起讀者誤解。

（2）活潑氣體和不活潑氣體等離子體

根據(jù)產(chǎn)生等離子體時(shí)使用的氣體的化學(xué)性質(zhì)不同，可分為不活潑氣體等離子體和活潑氣體等離子體兩類。不活潑氣體如氮?dú)猓ˋr）、氮?dú)猓∟?）、氟化氮（NF?）、四氟化碳（CF?）等，活潑氣體如氧氣（O?）、氫氣（H?）等。不同類型的氣體在清洗過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理是不同的，活潑氣體的等離子體具有更強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。這將在后面結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例介紹。

4.等離子體與物體表面的作用

在等離子體中除了氣體分子、離子和電子外，還存在受到能量激勵(lì)的處于激發(fā)狀態(tài)的電中性的原子或原子團(tuán)（又稱自由基），以及等離子體發(fā)射出的光線。其中的波長(zhǎng)短、能量高的紫外光在等離子體與物質(zhì)表面相互作用時(shí)有著重要作用。下面對(duì)它們的作用分別進(jìn)行介紹。

（1）原子團(tuán)等自由基與物體表面的反應(yīng)

由于這些自由基呈電中性，存在壽命較長(zhǎng)，而且在等離子體中的數(shù)量多于離子，因此自由基在等離子體中發(fā)揮著重要作用。自由基的作用主要表現(xiàn)在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量傳遞的“活化”作用，處于激發(fā)狀態(tài)的自由基具有較高的能量，因此易于與物體表面分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在與物體表面分子結(jié)合時(shí)會(huì)形成新的自由基，新形成的自由基同樣處于不穩(wěn)定的高能量狀態(tài)，很可能發(fā)生分解反應(yīng)，在變成較小分子的同時(shí)生成新的自由基，這種反應(yīng)過(guò)程還可能繼續(xù)進(jìn)行下去，最后分解成水、二氧化碳之類的簡(jiǎn)單分子。在另一些情況下，自由基與物體表面分子結(jié)合的同時(shí)，會(huì)釋放出大量的結(jié)合能，這種能量又成為引發(fā)新的表面反應(yīng)的推動(dòng)力，從而引發(fā)物體表面上的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被去除。

（2）電子與物體表面的作用

一方面電子對(duì)物體表面的撞擊作用，可促使吸附在物體表面的氣體分子發(fā)生分解或解吸；另一方面大量的電子撞擊有利引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。由于電子質(zhì)量極小，因此比離子的移動(dòng)速度要快得多。當(dāng)進(jìn)行等離子體處理時(shí)，電子要比離子更早到達(dá)物體表面，并使表面帶有負(fù)電荷，這有利于引發(fā)進(jìn)一步反應(yīng)。

（3）離子與物體表面的作用

通常指的是帶正電荷的陽(yáng)離子的作用，陽(yáng)離子有加速?zèng)_向帶負(fù)電荷的表面的傾向，此時(shí)使物體表面獲得相當(dāng)大的動(dòng)能，足以撞擊去除掉表面上附著的顆粒性物質(zhì)，我們把這種現(xiàn)象稱為濺射現(xiàn)象。而通過(guò)離子的沖擊作用可以極大促進(jìn)物體表面化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的幾率。

（4）紫外線與物體表面的反應(yīng)

紫外線具有很強(qiáng)的光能，可使附著在物體表面的物質(zhì)的分子鍵發(fā)生斷裂而分解，而且紫外線具有很強(qiáng)的穿透能力，可透過(guò)物體的表層并深入達(dá)數(shù)微米而產(chǎn)生作用。

綜上所述，可知等離子清洗是利用等離子體內(nèi)的各種具有高能量的物質(zhì)的活化作用，將附著在物體表面的污垢徹底剝離去除。

下面以氧氣等離子體去除物體表面油脂污垢為例，說(shuō)明這些作用。從分析可以看出，等離子體對(duì)油脂污垢的作用，類似于使油脂污垢發(fā)生燃燒反應(yīng)：但不同之處在于是在低溫情況下發(fā)生的"燃燒”。

如圖4-31所示，在氧氣等離子體中的氧原子自由基、激發(fā)態(tài)的氧氣分子、電子以及紫外線的共同作用下，油脂分子最終被氧化成水和二氧化碳分子，并從物體表面被清除。

圖4-31等離子體清除物體表面油污的機(jī)理

圖片P218頁(yè)

可以看出，用等離子體清除油污的過(guò)程是一個(gè)使有機(jī)大分子逐步降解的過(guò)程，最終形成的是水和二氧化碳等小分子，這些小分子以氣態(tài)形式被排除。等離子清洗的另一個(gè)特點(diǎn)是在清洗完成之后物體已被徹底干燥。經(jīng)過(guò)等離子體處理的物體表面往往形成許多新的活性基團(tuán)，使物體表面發(fā)生“活化”而改變性能，可以大大改善物體表面的潤(rùn)濕性能和黏著性能，這對(duì)許多材料是非常重要的。因此等離子清洗具有許多用溶劑進(jìn)行的濕法清洗所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

等離子清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.等離子體清洗設(shè)備的基本構(gòu)造

根據(jù)用途的不同，可選用多種構(gòu)造的等離子清洗設(shè)備，并可通過(guò)選用不同種類的氣體，調(diào)整裝置的特征參數(shù)等方法使工藝流程實(shí)現(xiàn)最佳化。但等離子體清洗裝置的基本結(jié)構(gòu)大致是相同的（見(jiàn)圖4-32）。

如圖所示：裝置由真空室、真空泵、高頻電源、電極、氣體導(dǎo)入系統(tǒng)、工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。通常使用的真空泵是旋轉(zhuǎn)油泵，高頻電源通常采用13.56MHz的無(wú)線電波。裝置的運(yùn)行過(guò)程如下：

（1）被清洗的工件送入真空室并加以固定，啟動(dòng)運(yùn)行裝置，開(kāi)始排氣，使真空室內(nèi)的真空程度達(dá)到10Pa左右的標(biāo)準(zhǔn)真空度。一般排氣時(shí)間大約需要2min。

（2）向真空室內(nèi)引入等離子清洗用的氣體，并使其壓力保持在100Pa。

根據(jù)清洗材質(zhì)的不同，可分別選用氧氣、氫氣、氬氣或氮?dú)獾葰怏w。

（3）在真空室內(nèi)的電極與接地裝置之間施加高頻電壓，使氣體被擊穿，并通過(guò)輝光放電而發(fā)生離子化和產(chǎn)生等離子體。讓在真空室產(chǎn)生的等離子體完全籠罩住被處理工件，開(kāi)始清洗作業(yè)。一般清洗處理持續(xù)幾十秒到幾分鐘。

（4）清洗完畢后切斷高頻電壓，并將氣體及汽化的污垢排出，同時(shí)向真空室內(nèi)鼓入空氣，并使氣壓升至一個(gè)大氣壓。

4-32等離子體清洗裝置的基本構(gòu)造

圖片P219頁(yè)

2.等離子清洗的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

與濕法清洗相比，等離子清洗的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下八個(gè)方面：

（1）在經(jīng)過(guò)等離子清洗之后，被清洗物體已經(jīng)很干燥，不必再經(jīng)干燥處理即可送往下道工序。

（2）不使用1，1，1-三氯乙烷等ODS有害溶劑，清洗后也不會(huì)產(chǎn)生有害污染物，屬于有利于環(huán)保的綠色清洗方法。

（3）用無(wú)線電波范圍的高頻產(chǎn)生的等離子體與激光等直射光線不同。它的方向性不強(qiáng)，因此它可以深入到物體的微細(xì)孔眼和凹陷的內(nèi)部并完成清洗任務(wù)，所以不必過(guò)多考慮被清洗物體形狀的影響。而且對(duì)這些難清洗部位的清洗效果與用氟里昂清洗的效果相似甚至更好。

（4）整個(gè)清洗工藝流程在幾分鐘內(nèi)即可完成，因此具有產(chǎn)率高的特點(diǎn)。

（5）等離子清洗需要控制的真空度約為100Pa，這種真空度在工廠實(shí)際生產(chǎn)中很容易實(shí)現(xiàn)，這種裝置的設(shè)備成本不高，加上清洗過(guò)程不需使用價(jià)格較昂貴的有機(jī)溶劑，因此它的運(yùn)行成本要低于傳統(tǒng)的清洗工藝。

（6）由于不需要對(duì)清洗液進(jìn)行運(yùn)輸、貯存、排放等處理措施，所以生產(chǎn)場(chǎng)地很容易保持清潔衛(wèi)生。

（7）等離子體清洗的最大技術(shù)特點(diǎn)是，它不分處理對(duì)象，可處理不同的基材。無(wú)論是金屬、半導(dǎo)體、氧化物、還是高分子材料（如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯，聚酰亞胺、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等高聚物）都可用等離子體很好地處理。因此特別適合不耐熱和不耐溶劑的基底材料。而且還可以有選擇地對(duì)材料的整體、局部或復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分清洗。

（8）在完成清洗去污的同時(shí)，還能改變材料本身的表面性能。如提高表面的潤(rùn)濕性能，改善膜的附著力等，這在許多應(yīng)用中都是非常重要的。

等離子體清洗技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

等離子體技術(shù)從20世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了從科研到實(shí)際應(yīng)用的重大變化，應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大和深化，具體應(yīng)用包括等離子體刻蝕、等離子體沉積、等離子體聚合、等離子體表面清洗和消毒等多個(gè)方面。本文僅對(duì)等離子體清洗在電子工業(yè)、塑料工業(yè)、玻璃工業(yè)等部門(mén)的實(shí)際應(yīng)用情況做一簡(jiǎn)要介紹。

1.等離子體清洗在電子工業(yè)中的應(yīng)用

在電子工業(yè)中，等離子體清洗主要應(yīng)用在對(duì)焊接材料和各種電子元器件的除油去污清洗工藝中，可去除材料表面氧化物以提高釬焊質(zhì)量或去除金屬、陶瓷以及塑料表面的有機(jī)污染物，改善其粘接性能。

（1）對(duì)焊接引線的清洗

在電子線路的焊接過(guò)程中由于使用含松香的助焊劑，焊接完成后需將殘余的焊劑清洗去除，過(guò)去通常使用氟里昂（CFC-113）進(jìn)行溶劑清洗，在氟里昂被禁用后，開(kāi)始改用替代溶劑清洗或釆用免清洗技術(shù)。在殘余焊劑量不多的場(chǎng)合也可釆用等離子體清洗。

而在芯片封裝過(guò)程中的清洗工藝也可以采用等離子體清洗。如采用特殊結(jié)構(gòu)的等離子清洗設(shè)備時(shí)可以滿足每小時(shí)清洗500-1000個(gè)引線框的要求，這種工藝對(duì)裸芯片封裝或其他的封裝都采用相同的工藝條件便能提供給用戶一種簡(jiǎn)單而有效的清洗。對(duì)于板上芯片連接技術(shù)，無(wú)論是焊線芯片工藝，還是倒裝芯片、卷帶自動(dòng)結(jié)合技術(shù)、整個(gè)芯片封裝工藝中，等離子清洗工藝都將作為一種關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)整個(gè)IC封裝的可靠性產(chǎn)生重要影響。采用等離子體清洗的裸芯片封裝工藝流程為：芯片粘接一固化一等離子體清洗一線焊一包裝一固化。

用于BGA封裝工藝：在BGA工藝中，對(duì)表面的清潔和處理的要求都是非常嚴(yán)格的焊球和基板的連接要求必須有一個(gè)非常潔凈的表面，才能保證焊接的一致性和可靠性。用等離子體清洗可以保證在表面不留任何痕跡。而且采用等離子體技術(shù)才可以確保BGA焊盤(pán)有良好的粘接性能。目前已有批量和在線的等離子清洗BGA封裝工藝生產(chǎn)線投入使用。

用于混裝電路：混裝電路經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是引線與表面的虛接。這主要是由于在表面殘留的焊劑或光刻膠等物質(zhì)沒(méi)有清除干凈的緣故。如果采用氮?dú)獾牡入x子清洗可以去除表面殘留的焊錫的氧化物或金屬本身，從而使其導(dǎo)電性能得到改善。另外用氮?dú)獾牡入x子體可以清洗焊接前的金屬和芯片以及最后封裝前的鋁基板。

（2）對(duì)電子元器件表面的油垢及其他污垢粒子的清除

硬盤(pán)、液晶顯示器及其他電子元器件在制造過(guò)程中經(jīng)常會(huì)被油垢或污垢微粒所污染，不加以去除必然會(huì)對(duì)它的性能產(chǎn)生不良影響。使用等離子清洗可取得比濕法清洗更好的效果。

如用等離子清洗不僅可以去除硬盤(pán)在濺鍍工藝遺留下來(lái)的殘留物，而且可使硬盤(pán)基材表面得到處理，對(duì)改變基材的潤(rùn)濕性，減少摩擦都有很大好處。

用于液晶顯示器的等離子體清洗的氣體是氧氣。氧氣是活潑氣體有很強(qiáng)的反應(yīng)能力，可以將液晶顯示器表面的油垢以及固體污垢微粒清除干凈。經(jīng)過(guò)氧氣等離子體清洗后有機(jī)污垢的分子最終被氧化成水和二氧化碳等小分子并隨氣體排出。具體清洗工藝流程為：研磨一吹氣一氧氣等離子清洗一消除靜電。因此采用此工藝時(shí)需要增加一個(gè)除靜電裝置。經(jīng)過(guò)這樣清洗的電極端和顯示器的偏光板粘接的成品率得到提高，而且電極端與電膜間的粘附性能也大大提高。

其他經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的電子元器件當(dāng)表面污垢主要是油污時(shí)，采用氧氣等離子清洗加以去除也特別有效。

（3）去除半導(dǎo)體硅片表面的光致抗蝕膜

用等離子體清洗硅晶片表面上的光致抗蝕膜，稱為腐蝕去除的脫膜過(guò)程。其機(jī)理及工藝過(guò)程如圖4-33所示。等離子清洗去除光致抗蝕膜使用的氣體分別是不活潑氣體CF?與活潑氣體氧氣兩種。首先對(duì)硅晶片進(jìn)行等離子刻蝕工藝，目的是去除硅晶片表面未被光致抗蝕膜保護(hù)的二氧化硅部分，使用的氣體是CF「壓力為40Pa處理時(shí)間為6?8min。發(fā)生的總反應(yīng)是：

SiO?+4F?-SiF?+O?

此反應(yīng)過(guò)程與圖4-33中的a至b的變化相對(duì)應(yīng)。

圖4-33用等離子體刻蝕去除半導(dǎo)體硅片表面的光致抗蝕膜

圖片P221頁(yè)

而接下來(lái)的光致抗蝕膜的去除過(guò)程，使用的氣體是氧氣，工藝條件為：氧氣壓力為133.3Pa，處理時(shí)間為10mine反應(yīng)機(jī)理的方程式為：

CxHy+（2x+y/2）O?→xCO?+y/2H?O

光致抗蝕膜是含有碳?xì)湓氐母叻肿佑袡C(jī)化合物，在方程式中用CxHy表示它的分子組成。在活潑氣體等離子體的作用下被氧化去除。在圖4-33的b至c圖的變化與此過(guò)程相對(duì)應(yīng)。

在等離子體技術(shù)中清洗和刻蝕是有聯(lián)系而又有區(qū)別的兩個(gè)概念，通常把清除表面上較厚的附著物稱為刻蝕，當(dāng)清除少量附著的污垢時(shí)稱為清洗。兩者之間存在程度的差別。

由上可知等離子體清洗技術(shù)在電子工業(yè)特別是在微電子工業(yè)中能得到廣泛的應(yīng)用。如微細(xì)結(jié)構(gòu)電子線路的蝕刻、光致抗蝕膜的清洗、提高尖端部位絕緣層等各種薄膜的覆蓋能力等均可以采用等離子體清洗技術(shù)。雖然它應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中的時(shí)間還不長(zhǎng)，但已證明它確實(shí)具有實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及無(wú)公害性的優(yōu)點(diǎn)。

2.塑料制品進(jìn)一步加工前的處理工序

由于等離子體清洗具有清污除油效果好，又不僅不會(huì)對(duì)塑料基體的性能造成不良影響，而且在一定程度上還能改善塑料的表面性能。因此在塑料制品鑄模完成后，進(jìn)一步加工之前常進(jìn)行一次等離子體清洗，以清除脫膜劑等油污并使塑料制品發(fā)生“活化”性能得到改善。

過(guò)去在汽車塑料配件如汽車保險(xiǎn)杠和大燈反光碗的鑄模制造過(guò)程中都用到石蠟系、皂系或硅系的有機(jī)脫模劑，在鑄模完成之后通常使用氟里昂或三氯乙烷等ODS溶劑進(jìn)行清洗以去除脫模劑。在當(dāng)前禁用ODS清洗劑的形勢(shì)下，可考慮使用等離子體清洗。

如汽車保險(xiǎn)杠涂裝前的清洗：汽車保險(xiǎn)杠是聚丙烯塑料制品，在鑄模成型之后進(jìn)行涂裝之前，可用等離子體進(jìn)行清洗，這項(xiàng)工藝在日本已有近20年的應(yīng)用歷史，為了使保險(xiǎn)杠的所有部位都能受到等離子體均勻的處理，產(chǎn)生等離子體時(shí)使用的高頻波不能是方向性很強(qiáng)的微波，而應(yīng)是方向性不太強(qiáng)的無(wú)線電波。

又如汽車上用的微型繼電器外殼的清洗：微型繼電器的外殼是用聚苯乙烯塑料制成的，在鑄塑完成后要在其外部印字，在其內(nèi)部用環(huán)氧樹(shù)脂密封，為了達(dá)到全面除油脫脂和使其表面活性化的目的，過(guò)去也是用氟里昂處理，現(xiàn)可改用等離子體清洗，主要的成本消耗就是幾瓶氮?dú)夂捅匾碾娏Γ蟠蠼档土松a(chǎn)成本。

另外用聚碳酸酯制造的汽車前大燈反光鏡在完成鑄模之后在進(jìn)行真空鍍鋁膜之前，用同樣的方法進(jìn)行等離子體清洗，也可以達(dá)到去除油污并使塑料表面活化的效果。

3.對(duì)玻璃表面污垢的清除

用等離子體清洗可以除去各種玻璃制品上的污垢，玻璃不僅包括普通玻璃而且包括各種光學(xué)鏡頭用玻璃、電視熒光屏、彩管玻璃等特種玻璃，被清除的污垢通常是水和油污。下面通過(guò)幾個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明氧化錮錫（ITO）膜導(dǎo)電玻璃的等離子體清洗：氧化錮錫膜導(dǎo)電玻璃由于具有很高的可見(jiàn)光透射比和導(dǎo)電率，而被用做液晶顯示等平板顯示器的透明導(dǎo)電電極。要制造出高質(zhì)量的液晶顯示器要求形成的（ITO）膜層必須具有針孔少，表面無(wú)顆粒，膜層粘附力強(qiáng)的特點(diǎn)。用常規(guī)的清洗方法清洗和烘干處理玻璃基片，很難徹底清除吸附在玻璃表面的污粒。而在運(yùn)輸、搬運(yùn)過(guò)程中由于其表面暴露在空氣中，難免吸附上環(huán)境中的氣體、水汽和灰塵，如果不加處理就會(huì)造成膜層與基片結(jié)合力不強(qiáng)，產(chǎn)生針孔和顆粒等問(wèn)題。這些問(wèn)題可以通過(guò)用等離子體在線清洗底基玻璃的方法加以解決。

等離子體在線清洗是在真空室中完成的，將屏蔽罩與加速極連在一起，把玻璃基片放在加速極的上方，然后把真空室抽真空到0.01Pa，再向真空室內(nèi)充入幾Pa的氮?dú)夂蜕倭康臍錃狻Ｈ缓蠼油ㄉ漕l電源引發(fā)輝光放電產(chǎn)生等離子體。在加速極上方形成一層大面積均勻的等離子體，等離子體頻繁碰撞玻璃基板使玻璃基片被清洗干凈，其表面被活化，表面能提高。同時(shí)基片表面會(huì)產(chǎn)生許多凹坑、孔眼，在沉積過(guò)程中形成薄膜的分子進(jìn)入這些位置就增加了機(jī)械鎖合力，同時(shí)清洗后實(shí)際的表面積加大，使薄膜與玻璃表面的結(jié)合力大大增加。研究表明沉積薄膜的附著力比未經(jīng)等離子體處理的提高了三倍。由于等離子體清洗是在密閉的環(huán)境中進(jìn)行在線清洗的，即等離子體清洗與涂膜沉積是在一條連續(xù)的生產(chǎn)線上進(jìn)行的，從而避免了暴露在大氣環(huán)境中而造成的二次污染。目前已在ITO膜透明導(dǎo)電玻璃連續(xù)生產(chǎn)線上投入實(shí)際應(yīng)用。

實(shí)踐證明用等離子體清洗去除各種玻璃表面上殘留的水滴有很好的效果。這種情況下使用的是不活潑的氣體，如歳氣、氮?dú)獾?。其中氨氣的相?duì)密度比氮?dú)獯?，化學(xué)性質(zhì)也更不活潑。不活潑氣體用于等離子體清洗，它的物理作用比較突出，特別是對(duì)玻璃和金屬表面微量吸著的殘留水膜和有機(jī)污垢的去除很有效。在用等離子體清洗過(guò)程中存在這樣的規(guī)律：真空室的真空度越高，使用的高頻電壓越高，清洗效果越好，產(chǎn)生的廢物氣體越易被排除，也有利于防止清洗對(duì)象被二次污染。

4.等離子體清洗的其他應(yīng)用

（1）金屬材料表面的除油處理

利用等離子體的特殊化學(xué)反應(yīng)性能使油脂分解并最終汽化的除油方法在理論上可看成是一種精密除油法。由于它可以將使用濕法清洗或超聲波清洗時(shí)很難觸及的狹縫和孔洞深處的油污清洗干凈。因此它比通常采用濕法清洗時(shí)的除油率更高。等離子體清洗除油可應(yīng)用于要求高度除油的觸點(diǎn)元件等電子部件的最終清洗、金屬密封墊粘合橡膠前的除油清洗、各種工具進(jìn)行離子噴鍍前的精密清洗、在不同種類的金屬粘合前的去油及表面活化處理等、在減震器制造過(guò)程中如果先用等離子體進(jìn)行除油處理再進(jìn)行噴水拋光，就可避免圓珠拋光材料被油污染。

電氣觸點(diǎn)特別是只有微弱電流通過(guò)的微型繼電器的電器觸點(diǎn)，它表面的潔凈度高低對(duì)它的性能有重要的影響，當(dāng)觸點(diǎn)表面殘留有油污時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用油脂就會(huì)發(fā)生碳化而增大接觸電阻，就會(huì)因?yàn)榻佑|不良而導(dǎo)致運(yùn)作失誤。一項(xiàng)采用不同清洗工藝的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：分別用氟里昂溶劑、等離子體、水基加等離子體不同方法對(duì)50個(gè)觸點(diǎn)元件進(jìn)行清洗并測(cè)量其接觸電阻，發(fā)現(xiàn)用等離子體清洗的效果與用氟里昂清洗的效果相當(dāng)或者更好一些。

在用等離子體對(duì)氧化敏感的冷軋工具鋼、銅合金及銀合金等清洗時(shí)，應(yīng)注意不要使用氧氣等活潑氣體的等離子體，并釆取措施防止金屬因溫度升高和與外界空氣接觸而造成氧化。

（2）在隱形眼鏡清洗中的應(yīng)用

如目前使用的隱形眼鏡是用有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯〉制成的，它具有折射率高、硬度合適、生物親和性好等優(yōu)點(diǎn)，但它存在親水性差的缺點(diǎn)，長(zhǎng)期佩帶會(huì)造成眼睛不適，另外它對(duì)氧氣的通透性較差，易造成佩帶時(shí)引起眼睛發(fā)炎等問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)使用等離子體清洗技術(shù)不僅可以去除隱形眼鏡表面的污垢，而且利用乙烘、氮?dú)?、和水形成的等離子體聚合物鍍?cè)陔[形眼鏡的表面形成一個(gè)薄膜可以改善它的親水性、保濕性和透氣性。用等離子體清洗不僅可將隱形眼鏡上的各種污垢清除干凈，而且具有對(duì)材料本身性能影響小，可在較長(zhǎng)一段時(shí)間里有效減少被污染可能性的優(yōu)點(diǎn)。

使用等離子體清洗時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

任何事物都具有兩重性，同樣在了解等離子體清洗技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還應(yīng)了解它的不足，及使用中存在的問(wèn)題。等離子體清洗在應(yīng)用中確實(shí)存在一些制約因素，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）不能用這種方法除去物體表面的切削粉末，這點(diǎn)在清洗金屬表面油垢時(shí)表現(xiàn)尤為明顯。

（2）實(shí)踐證明不能用它清除很厚的油垢，雖然用等離子體清洗少量附著在物體表面的油垢有很好的效果，但對(duì)厚油垢的清除效果往往不佳。一方面用它清除厚油膜，必須延長(zhǎng)處理時(shí)間，使清洗的成本大大提高。另一方面有可能是它在與厚油垢相互接觸的過(guò)程中，引發(fā)了油污分子結(jié)構(gòu)中的不飽和鍵發(fā)生了聚合、偶聯(lián)等復(fù)雜反應(yīng)而形成較堅(jiān)硬的樹(shù)脂化立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。一直形成這類樹(shù)脂膜它將很難被清除。因此通常只用等離子體清洗厚度在幾個(gè)微米以下的油污。

（3）在應(yīng)用過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)不能用等離子體清洗很好地除去物體表面粘附的指紋，而指紋是玻璃光學(xué)元件上常出現(xiàn)的一種污染物。等離子體清洗也不是完全不能用于除去指紋，但這需要延長(zhǎng)處理時(shí)間，這時(shí)又不得不考慮到它會(huì)對(duì)基材的性能造成不良的影響。所以還需要采用其他清洗措施進(jìn)行預(yù)處理相配合。結(jié)果使清洗工藝過(guò)程復(fù)雜化。

（4）由于等離子體清洗過(guò)程需要進(jìn)行真空處理，而且一般為在線或批量生產(chǎn)，因此在把等離子體清洗裝置引進(jìn)生產(chǎn)線時(shí)，必須考慮到被清洗工件的貯存與移送的問(wèn)題。特別是當(dāng)被處理工件體積較大，數(shù)量較多時(shí)更應(yīng)考慮到這個(gè)問(wèn)題。

綜上所述可知：等離子體清洗技術(shù)適用于對(duì)物體表面的油、水及微粒等輕度污垢進(jìn)行清洗，而且利于“速戰(zhàn)速?zèng)Q”的在線或批量清洗。