Pulizia al plasma

Quantità di contaminazione molto piccole, invisibili a occhio, sono sempre presenti su tutte le superfici. La rimozione di questi contaminanti è quasi sempre un prerequisito per un corretto ulteriore trattamento della superficie con metodi quali:

  • incollaggio
  • stampa
  • verniciatura
  • adesione
  • rivestimento
  • etching

La tecnologia al plasma offre soluzioni per qualsiasi tipo di contaminazione, per qualsiasi substrato e per qualsiasi trattamento. Anche i residui di contaminazione molecolari vengono rimossi. Vari metodi di pulizia sono disponibili per le diverse esigenze nei singoli casi. I più importanti sono:

1. Rimozione degli idrocarburi in plasma di ossigeno:  micropulizia / sgrassaggio

Gli idrocarburi quali residui di grassi, oli o agenti antiadesivi si trovano praticamente su tutte le superfici. Questi rivestimenti riducono drasticamente l’adesione di altri materiali nella successiva lavorazione della superficie. Pertanto, la rimozione chimica di idrocarburi in plasma di ossigeno è un trattamento standard prima di qualunque operazione di verniciatura, stampa o incollaggio.

Ioni, radicali e radiazioni UV agiscono insieme. Le radiazioni UV ad alta energia dividono le macromolecole. I radicali e gli ioni di ossigeno costringono i radicali di idrogeno ad occupare le estremità libere di catena delle catene polimeriche per formare H2O e CO2.

I prodotti di degradazione degli idrocarburi sono gassosi nel plasma a bassa pressione e vengono rimossi mediante processo di aspirazione.

Oli, grassi o agenti distaccanti contenenti additivi non sempre possono essere completamente rimossi nel plasma ad ossigeno. Possono formare degli ossidi solidi che aderiscono al substrato. Se necessario, questi possono essere purificati in ulteriori processi di purificazione a valle.

2. Pulizia meccanica: micro-sabbiatura

Plasma ad argon

Un tipo di plasma particolarmente semplice è il plasma di gas inerte. Consiste solo di ioni, elettroni e atomi di gas nobili. Poiché il gas è sempre atomico, non ci sono radicali e, siccome i gas nobili non reagiscono chimicamente, non si creano prodotti di reazione. Il plasma ad argon è comunque attivo grazie all’energia cinetica degli ioni.

Pulizia

Grazie all’energia cinetica di impatto degli ioni, gli atomi e le molecole che inquinano la superficie vengono rimossi ed espulsi.

Il trattamento agisce su quasi tutte le superfici, e quindi su qualsiasi tipo di contaminazione. Quasi ogni contaminazione che resiste all’attacco chimico può essere rimossa mediante la micro-sabbiatura.

Poiché gli ioni caricati positivamente vengono accelerati ad un elettrodo caricato negativamente, l’eccitazione del plasma avviene in un reattore ad elettrodi parallele.

Strutturazione – etching

Gli ioni ad alta energia colpiscono i frammenti dal materiale di substrato stesso e non solo il materiale inquinante in superficie. Questo porta ad un aumento di patterning su scala molecolare e la strutturazione della superficie. Come in caso di sabbiatura o molatura, questo processo porta ad un aumento della superficie ed eventualmente anche ad una rastremazione che aumenta l’adesione di colle e vernici.

A differenza degli effetti dell’etching chimico, la micro-sabbiatura in plasma a bassa pressione non è isotropica, cioè non viene applicata in modo uniforme su tutte le superfici di un componente, ma avviene soprattutto in direzione del campo elettrico perché gli ioni vengono accelerati in questa direzione.

3. Riduzione chimica di ossidazioni: decapaggio

Gli strati di ossido si trovano su molte superfici. Pochi metalli non tendono a formare ossidi dopo un lungo periodo di stoccaggio. Questi strati di ossido interferiscono in tutte le fasi di lavorazione successive. Anche su non-metalli vengono spesso depositati strati solidi ossidati che si sono formati a volte anche attraverso la pulizia in un plasma di ossigeno. Spesso, gli strati di ossido si oppongono a qualsiasi attacco da solventi convenzionali. A causa della loro elevata durezza, spesso è molto difficile rimuoverli anche meccanicamente.

Essi vengono rimossi attraverso la riduzione nel plasma di idrogeno.

La pulizia al plasma presenta una serie di vantaggi rispetto ad altri metodi di pulizia:

  • Pulizia anche all’interno di crepe e cavità
  • Pulizia di tutte le superfici dei componenti in un unico passaggio
  • Rimozione senza residui di prodotti di degradazione mediante aspirazione sottovuoto
  • Rimozione anche di residui molecolari
  • Ulteriore trattamento immediato è possibile. Non ci sono tempi di asciugatura e rimozione di solventi
  • Non è richiesto l’utilizzo e smaltimento di detergenti pericolosi, inquinanti e nocivi
  • Costi di processo molto bassi