什么是等离子体？(TEPLA)

315 370 370 410 850 570 530 280 75
3125 1450 3080 928 4000 40003 4.7 7.0 3.1 4.6 10.0
印刷电路板
去胶渣
等离子体去胶渣和回蚀是等离子技术在PCB 领域已经证实的工艺应用。穿过多层电路板 的钻孔会在孔壁上遗留残渣、污渍。必须首 先去除这些污渍才能进行金属化（建立导电 性），气体等离子体易于通过氧和氟化物如 CF4的活化清除穿孔内的残渣，由等离子体 释放的氧和氟的激子通过化学刻蚀作用攻击 树脂污渍，从而使得穿孔得到完全清洁。
而使用湿法化学工艺则在遇到精细穿孔、特 氟隆芯材料或使用在聚酰亚胺基插入件时用 的丙烯酸胶时会呈现不足。对于这些应用， 低压气体等离子体已经被证实是一种优越的 清洁方法。通过独特的电极设计可以保证等 离子处理后 板内、板与板之间、批次与批次 之间出色的均匀性。
特氟隆®活化 特氟隆 活化
特氟隆®（聚四氟乙烯）以其很低的介电常数， 成为一种确保快速信号传播和极好的绝缘性的优异 材料，然而正是由于特氟隆的这些特性，使得它难 于电镀。在对特氟隆表面电镀非电解铜之前，必须 先进行等离子体活化以增加它的表面能，从而使得 铜能被粘附上。通过专有的气体等离子体配方，能 够给特氟隆提供出色的浸润性，并且比使用N2和 H2作为反应气体的常规等离子体处理工艺提供更长 的活化寿命。
在今天制造业领域里材料的选择是极 为重要的，例如有些聚合物，能提供 理想的结构特性而又重量轻、强度高、 可模压并且最重要的是廉价，然而这 种基体特性的标准定义又常常跟需要 的表面性质相冲突。粘结邦定、灌装、 封装和喷墨标识对于大多数聚合物来 说是困难的，用于制作密封和O形圈的 弹性体，本身具有较高的摩擦系数， 而免疫分析和细胞培养板只具有有限 的生物反应.
通过模版调制消除复制污痕
聚碳酸脂较差的脱模性会在从模板上脱 下复制片时划伤和阻断数据点。这会导致非 均匀性凹坑/凹槽壁，表现在复制片上就是瑕 疵。这些不同的瑕疵现象分别叫做斑点、水 纹、粘连或幻影，更多是基于外观原因而非 盘片的可读性原因，是我们不希望看到的。 当使用等离子体技术去除光刻胶时，用户发 现可以减少大约70%的这些缺陷，斑点可减 少10%，而DVD上的水纹则全部被消除。
使用等离子体改善搭接邦定剪切强度的例子 等离子体处理前 PSI Polyimide (PMR®-15)/ Graphite /石墨 Polyphenylene Sulfide (Ryton® R)聚苯硫醚 420 290 等离子体处理后 PSI 2600 1360 比例 Ratio 6.2 4.7
微波等离子体
为什么用大气等离子体？ 为什么用大气等离子体？
大气等离子体的概念比低压等离子体具有明 显的实用性和经济性上的优势。例如，采用 大气等离子体可以更容易进行在线或原位处 理工艺，且不再需要使用昂贵的产生低压的 真空泵。历史地看，用于工业的具有所有低 压等离子体特性的大气等离子体源曾经难于 设计，最近的技术发展已经解决了很多关键 的问题，因此大气等离子体产品在与低压等 离子体系统同样宽广的领域内得到了应用。 这些系统的低成本和本地化的应用已经开启 了等离子体表面处理的新市场。
新型的气体等离子体工艺，以替代湿法 化学、紫外线/臭氧方法去除光刻胶或聚 合物染料、钝化模板和改善模板。使用 等离子体系统的用户报告称在工艺稳定 性、化学品和劳动力的费用节约、更高 的生产率和消除几种特定的缺陷方面取 得了显著的改善。
模板钝化
第一次电铸生成的模板叫“父版”。 在 用“父版”生成“母版”(“父版”的反 信号)前，首先要对“父版”进行氧化钝 ) 化。同样地，在用“母版”生成“子版” 前，也要对“母版”进行钝化。 此前钝 化都是通过湿化学方法或臭氧处理进行， 等离子处理仪可使钝化在洁净、干燥的 环境下单步完成。
为什么在应力去除中使用远程等 离子处理？
远程等离子体处理（等离子体距离晶圆大约60厘米） 是一个纯净的干法化学刻蚀硅表面方法。氟自由基 通过定向流动的氩气流到达工作区域，对脆性的超 薄晶圆进行柔和的表面处理。该单晶圆处理工艺非 常稳定，反应气体不断填充，生成的气体不断的被 抽走。由于不使用湿化学法从而大大减少了交叉污 染的风险。通过在原位改变气体混合物，远程等离 子技术是应力去除后还可进行钝化工艺的唯一技术。
为什么需要应力释放？
在器件加工（“前道”）和芯片（“后道”） 之间，需要把晶圆减薄并切割成芯片（“预 装配”）。这两道工序会在脆性晶圆材料上 产生大量的应力，尤其是使用机械的工序 （研磨、划片或激光加工）。晶圆越薄风险 越大。在这个阶段晶圆和芯片是最易由于机 械处理的损伤而破损的。远程等离子刻蚀 （纯净的干化学蚀刻）通过去除损坏的晶圆 背部表面和芯片的边壁来恢复这些薄芯片的 机械性能。简单来说，通过应力释放来提高 裸片强度。
通过接合焊盘（bond pad）清洁 改善丝焊
最近大气等离子体笔 大气等离子体笔在应用于接合焊盘 大气等离子体笔 （bond pad）清洁方面取得了难以置信的成 功。在生产上，等离子体笔可以很容易地在 线或者原位集成到丝焊器上，用于在线清洁 接合焊盘（bond pad）。当然这种类型的处 理不需要衬底分级，意味着接合焊盘（bond pad）在邦定时是保持原始清洁的，这样生产 更快。
与其寻找新材料来适当妥协基体和表面的特性， 不如采用气体等离子体处理来调节多聚体的表 面特性而不需要改变块体的性质。这意味着您 仍然可以继续使用所选择的材料，而等离子体 工艺可以保证您的产品能够被粘接组装、被印 刷、具有较低的表面摩擦力、增强表面官能团 等等。气体等离子体处理可以用于几乎所有的 表面的刻蚀、清洁、活化、化学改性或涂层等。
提高灌注物的粘合性
灌装前的等离子体活化可以确保良好的密封 性，减少漏电流，提供良好的邦定强度。使 用树脂包裹对电力/电子装置进行的保护称为 灌装，灌装提供了电气绝缘性，还可以防止 潮湿、高/低温、物理及电子应力的影响，它 还具有阻燃、减震、散热的作用。灌装 材料 和元器件之间的浸润性通常很差,从而导致邦 定困难，形成空洞。等离子活化可以提高表 面能，确保良好的浸润性，使树脂能够在 PTFE、硅胶、聚酰亚胺等绝大多数的低表面 能聚合物材料上充分的流动。
等离子体还可以改变聚合物表面 的化学性能以便和特定的粘合剂进 行粘合。除了氧气之外，还可以用 其他气体来获得所需要的表面，从 而为材料工程师进行产品设计提供 更多的选择。
Image (a) cross section of PWB before plasma cleaning
Image (b)
cross section of PWB after plasma cleaning
大气等离子体
为什么需要超薄晶圆？
由于封装产品的电子产品持续小型化，集成 电路（IC）封装器件必须遵循小型化趋势。 实现更小的IC封装的关键可行技术是3D互联 技术和超过通常打线堆叠芯片数量的多层堆 叠芯片。主导市场是消费类电子产品， 它推 动了NAND和Flash RAM等堆叠芯片的垂直 整合。此外，RF标签（带芯片的纸质产品 等）需要薄芯片来实现很小的弯曲半径和高 弹性。下一个需求是功率器件市场，其目标 是用更薄 的芯片来输出更高的能量,这样薄 硅片内产生的热量会尽比较少。
过程能够在常温下产生大量的化学活性粒子，从而可以在材 料表面诱导在常态下不会发生的化学反应。可以控制这些高 活性粒子的整体性能来进行各种表面处理，例如精密清洁、 表面浸润活化、接枝化学官能团、沉积涂层等。
等离子体
对气体施加足够的能量使之离化便成为等离 子状态。等离子体的“活性”组分包括：离 子、电子、活性基团、激发态的核素（亚稳 态）、光子等。 等离子清洗机就是通过利用这些活性组分的 性质来处理样品表面，从而实现清洁、改性、 光刻胶灰化等目的。
等离子技术很适合处理 胶接前的塑料、金属、 陶瓷、玻璃等材料。在 应用中，疏松的边界膜 被去掉，留下非常清洁 的表面。 在处理塑料时，另外一个优点是边界膜剥离后，还可 以去掉表面上的几百纳米厚度的基体材料。这样可以 使表面达到原子级别的粗糙化，从而提供更多的表面 结合点，改善粘合效果。
同时，还可以通过等离子体中的活性原子改 变表面的化学性，通过很强的和基体材料表 面形成的化学键来形成新的化学官能团。这 些极性键可以帮助水和粘合剂浸润到所有塑 料缝隙中。这样就可以极大地改善粘接性能。 在有些应用中，结合力甚至可以提高50倍以 上。
物质的第四态
固体
液体
气体
等离子体
为什么使用射频等离子体？ 为什么使用射频等离子体？
射频等离子体是最广泛使用和通用性好的等离子体 技术，它应用于医疗和通用工业的宽广领域内。在 通用工业/医疗行业，需要清洁、涂覆或化学改性的 材料表面被浸入到射频等离子体的能量环境中，除 了射频等离子体的强烈的化学作用外，其定向效应 也起到了一个重要的作用。携带动量的粒子到达材 料表面后可以物理地去除更加化学惰性的表面沉淀 物（如金属氧化物和其它无机物沉淀）以及交联聚 合物以锁定等离子体的处理。
什么是等离子体？ 什么是等离子体？
等离子体和固体、液体或气体一样， 是物质的一种状态。对气体施加足够 的能量使之部分离化便成为物质的第 四态—等离子体。实际上，等离子体 非常常见—99%的可见宇宙由等离子 体组成。在闪电、荧光灯、电弧焊、 计算机显示器中都能找到常见的等离 子体。
•在等离子系统中，我们使用电能来产生等离子体。这一激励
射频等离子
为什么使用微波等离子体？ 为什么使用微波等离子体？
对于处理对静电敏感的器件，微波产生的等离子体 相对于射频具有明显的优势。由于在微波等离子体 电场中的频率振荡较高，相对于射频等离子而言电 子在转变方向之前的运动距离更短。这意味着在每 个运动周期中能够到达器件表面的电子数量更少， 因此使表面的电荷效应降至最低。由于最低的表面 电荷，不会使离子加速向表面运动，从而避免不希 望的表面碰撞。因此微波等离子体具有各向同性的 特点，很适合于MEMS制造中的“器件释放”和微 芯片封装中的“倒装芯片底部填充”工艺。
远区等离子体
基于等离子体 的解决方案
一、电子
在通用工业·医疗行业，需要清洁、涂覆或化学改性 的材料表面被浸入到射频等离子体的能量环境中， 除了等离子体的强烈的化学作用外，定向效应也扮 演了一个重要的角色。携带动量向表面运动的粒子 能够物理地去除更惰性的表面杂质和交联聚合物以 锁定等离子体处理结果。 大气等离子体设备已经与低压等离子体系统一样 在同样宽广的领域内实现了它们的应用。大气等离 子体的低价格、局部处理和原位应用的特性已经打 开了等离子体表面改性的新市场。
Polyether Sulfonne (Victrex® 4100G)聚醚砜
130
3140
24.2
Polyethylene/PTFE (Tefzel®)聚乙烯/聚四氟乙烯
very low
3200
50+
HDPE高密度聚乙烯 LDPE低密度聚乙烯 Polypropylene聚丙烯 Polycarbonate (Lexan®)聚碳酸酯 Nylon尼龙 Polystyrene聚苯乙烯 Mylar A®迈拉（聚酯薄膜商标名） PVDF(Tedlar®)聚偏二氟乙烯 PTFE聚四氟乙烯
等离子体笔在它的火焰处不产生电压或电 流，因此不会损坏电子装置。虽然它的温度 低，但是等离子体笔产生的能量比电晕放电 一类的技术的清洁效率更高。系统的低运行 成本（压缩空气是反应气体）和低投资使得 等离子体笔成为接合焊盘（bond pad）清洁 应用中的最激动人心的最新革新。
改善塑料材料的粘结邦定性能
碳去除
穿透孔的金属化经常被激光钻孔时形成 的积碳阻挡。为了从孔洞里去除这些积 碳，可将印刷电路板放到气体等离子体 中。化学活性的等离子体可以安全去除 孔洞里的积碳，以为金属化工艺做好准 备。等离子体将碳转化为可挥发的物质， 在等离子体处理室里经由真空泵完全排 出去。
光盘
光盘模板清洁
随着HD-DVD和蓝光格式的出现，光盘 技术迎来了它的第三代高密度数据存储 介质。当复制厂极力追求高生产率和高 质量时，光盘技术也先后发展到更高的 存储量，因此对于复制厂来说，为了与 工业上的增长需要并驾齐驱，就必须使 用新的技术和工艺。