大气压等离子清洗机疏水性等离子表面处理技术

3.1水滴接触角测试

水滴接触角测试，是指使用等离子清洗机处理材料前、后分别向表面滴水，并用专门的接触角测试仪测量前后角度变化，从而量化表面能量变化与洁净效果。以普通的铜基板为例，处理前后的接触角分别为103°/40°（数据仅供参考）。

3.2 Dyne test pen 测试

达因笔常用来测试表面张力，配套多种表面能级的测试墨水。测试方法：假设测试笔的数值60dyn/cm，用笔尖在材料表面轻轻划上一长横，如果墨水在2秒钟仍呈现均匀的带状，表明此时材料的表面张力达到或超过60dyn/cm。如果墨水快速收缩呈不均匀的小水珠状，则表明表面张力低于60dyn/cm。可以换用52dyn/cm以及更低数值的测试笔重复上述的测试，从而得到较为精确的表面张力值。

2.1处理对象

(1)非金属材料，各种PET,PMMA,ITO film,Ceramic,Glass,Polymer等

(2)金属材料，各种金属线缆,PCB,FPCB,Lead frame等。

2.2应用领域

(1)LCD

(2)LED/OLED

(3)Touch Panel

(4)Solar Cell

(5)Semiconductor

(6)Optics

(7)Medical

1.corona plasma、glow plasma and arc plasma

按照等离子的产生原理来区分，现在等离子技术可以分为corona（科罗娜）、glow（辉光）、arc （电弧）plasma 三种类型。对于不同的类型，均发展出相关的应用。

为了对上述三种等离子类型有一个更直观的认知，我们通常采用直流电源作为激发能源构建等离子模型。不同的等离子技术专家与科研机构所构建的模型大同小异。在此，我们以美国普林斯顿等离子物理实验室的模型（Structure of a Glow Discharge）作为参考。如图1所示，X坐标轴表示电流值，Y坐标轴表示电压值。等离子是随着电压与电流的增加而产生并变换状态与特性。

图1中竖线将plasma曲线主要分为三段，从左至右依次是corona plasma,glow plasma,,arc plasma.

1.1 Corona 等离子，也称电浆。

通常采用空气或者氮气（N2)作为发生气体。特点是气体的需求量非常高，使用氮气时一般需要配备专门的大功率氮气发生器，工业上常用RF射频作为激发能源，频率在40KHZ左右。等离子工作形态以炬式较为常见（产品如图2），条状放电模式使得表面处理后均匀性不高。设备工作过程中会产生超标的臭氧与氮氧化物等对人体有害的气体，必须要配套废气排放系统一同工作。因为上述特性，Corona 等离子主要适用于对处理效果要求不高，并且后续运行成本低的行业（可使用空气），比如纺织业等。

1.2 Glow 等离子。

主要分为两种方式，即腔式与大气压式，此两种等离子技术均为直接式等离子。

腔式Glow等离子的特点是需要一个封闭的腔体，电极内置于真空腔体中，工作时首先用真空泵将腔体内空气吸出形成类真空环境，然后等离子在整个腔体中形成并直接对在内的材料进行表面处理。此种腔式等离子的处理效果要优于corona 等离子。后续运行成本较高，主要原因是其真空泵连续工作的功耗较大。另外设备工作时在真空环节需要的时间较多，对采用自动化生产线及要求处理效率的工业领域来说，局限性较明显。

另一种大气压Glow(辉光）式等离子技术。RF射频作为激发能源，工作频率是13.56MHZ。采用氩气(Ar)作为发生气体，氧气或者氮气作为反应气体。该技术的特点是：1. 均匀度高。大气压等离子是辉光式的等离子幕，直接作用于材料表面，实验证明，同一材料不同位置的处理均匀性很高，这一特性对于工业领域进行下一环节的贴合、邦定、涂布、印刷等制程十分重要。

2. 效果可控。大气压等离子有三种效果模式可选。一是选用 氩气/氧气 组合，主要面向非金属材料并且要求较高的表面亲水效果时采用，比如玻璃，PET Film等。 二是选用 氩气/氮气 组合，主要面向各种金属材料，如金线、铜线等。因氧气的氧化作用，替换为此方案中的氮气后，该问题可以得到有效控制。三是只采用氩气的情况，只采用氩气也可以实现表面改性，但是效果相对较弱。此为特殊情况，是少数工业客户需要有限而均匀的表面改性时采用的方案。

3. 安全易用。大气压式等离子，也是低温等离子，不会对材料表面造成损伤，例如对方阻值敏感的ITO Film材质亦可处理。无电弧，无需真空腔体，也无需废气排放系统，长时间使用并不会对操作人员造成身体损害。

4. 面积宽大。大气压等离子最大可以处理2m宽的材料，可以满足现有多数工业企业的需求。

5. 成本低廉。大气压等离子设备功耗低，运行成本以气体为主。以主要消耗气体氩气为例，同corona等离子气体消耗量相比不足其1/20.

1.3 Arc等离子

Arc等离子技术通常应用于等离子切割机，主要是金属的切割。可以搭配的工作气体种类较多，如氩、氧、氮、氢、水蒸气、空气、混合气体等。其等离子电弧的温度可以高达15000°~30000°。 等离子弧切割是利用极细、高温、高速的等离子电弧的热量来熔化进而切割金属器件，特点是切割快速，热影响区小，切割面平滑。

等离子体处理作为一种新型的表面处理技术（plasma treatment / plasma cleaner / 等离子清洗),近几年来随着各行各业应用的不断深入，已逐渐被公众所熟知。然而，等离子技术本身并非一概而论，大同小异。在不同的国家，不同的厂家之间，各自发展出了不同类型，不同功用的等离子体技术。大气压辉光等离子技术，不同于其它的等离子技术，因其独特的技术特点，在最近五年内业已成为行业新的发展方向。

除了常规的亲水性等离子清洗技术，还有另一个方向的疏水性等离子表面处理技术。疏水性表面处理的技术，除了氩气之外，还需采用一些特殊的烯类气体参与反应，在材料的表面进行纳米涂膜，从而改变材料表面的成份与特性。这种纳米层表面张力接近于零，材料经过疏水处理，可以明显提高表面印刷的均匀性。