等離子體是不同于固體、液體、氣體的物質(zhì)第四態(tài)。物質(zhì)由分子構(gòu)成,分子由原子構(gòu)成,原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子構(gòu)成。當(dāng)施以高能量后,電子離開原子核,這時(shí),物質(zhì)就變成了由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成的等離子體。
看似“神秘”的等離子體其實(shí)并不罕見,常見的等離子體是高溫電離氣體,如電弧、霓虹燈和日光燈中的發(fā)光氣體,還有太陽(yáng)、閃電、極光等。等離子體在手機(jī)行業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、新能源行業(yè)、聚合物薄膜、材料防腐蝕、冶金、煤化工、工業(yè)三廢處理、醫(yī)療行業(yè)、LCD顯示屏組裝、航天航空等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,潛在市場(chǎng)價(jià)值每年近2000億美金。
等離子體中帶電粒子間相互作用,性狀非常活躍,利用這種特性就可以實(shí)現(xiàn)各種材料的表面改性。等離子體技術(shù)在表面工藝上的應(yīng)用,主要用于以下幾方面。
1、等離子體表面處理:
為了提高刀具、模具等的性能,可以用等離子體對(duì)金屬表面進(jìn)行氮、碳、硼或碳氮的滲透。這種方法的特點(diǎn)是,不是在表面加一覆蓋層,而是改變基體表面的材料結(jié)構(gòu)及其性能。處理過程中,工件溫度比較低,不使工件變形,這對(duì)精密的部件很重要。這一方法可以應(yīng)用于各種金屬基體,主要有輝光放電滲氮,氮碳共滲,滲硼。
2、等離子體用于材料表面改性:
改變潤(rùn)濕性(又稱浸潤(rùn)性)。一些有機(jī)化合物表面的潤(rùn)濕性對(duì)顏料、墨、粘結(jié)劑等的粘結(jié)性,對(duì)于材料表面的閃絡(luò)電壓及表面漏泄電流等電性能,都有很大的影響。衡量潤(rùn)濕性的量稱為接觸角。針對(duì)材料的不同處理會(huì)對(duì)接觸角有著不同的影響。
3、等離子體在電子工業(yè)中的應(yīng)用:
大規(guī)模集成電路片心的生產(chǎn)工藝,過去采用化學(xué)方式,采用等離子體方法代替之后,不僅降低了工藝過程中的溫度,還因?qū)⑼磕z、顯影、刻蝕、除膠等化學(xué)濕法改為等離子體干法,使工藝更簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,提高成品率。等離子體方法加工的片心分辨率及保真度都高,對(duì)提高集成度及可靠性均有利。等離子體沉積薄膜用等離子體聚合介質(zhì)膜可保護(hù)電子元件,用等離子體沉積導(dǎo)電膜可保護(hù)電子電路及設(shè)備免遭靜電荷積累而引起損壞,用等離子體沉積薄膜還可以制造電容器元件。
除了以上所述的等離子體技術(shù)的部分應(yīng)用,等離子體技術(shù)在手機(jī)行業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、新能源行業(yè)、聚合物薄膜、材料防腐蝕、冶金、工業(yè)三廢處理、醫(yī)療行業(yè)、LCD顯示屏組裝、航天航空等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,其前景之廣闊,令人矚目。24530