等離子處理設(shè)備是一種高技術(shù)的設(shè)備，能夠在微觀尺度上進(jìn)行清洗和表面改性。其原理是借助于等離子體反應(yīng)生成活性氣體，并使這些氣體與待處理物表面發(fā)生碰撞作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面的清洗和改性。以下將詳細(xì)介紹等離子處理設(shè)備的原理。
一、等離子狀態(tài)
等離子狀態(tài)是常見(jiàn)物質(zhì)狀態(tài)之一，類(lèi)似于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以及波動(dòng)態(tài)。等離子體是由氣體或者液體中的分子或原子組成的高溫、高能帶電粒子集合體，其特點(diǎn)之一是其具有自激勵(lì)性質(zhì)，即在一定情況下，它們能夠釋放出足夠的能量來(lái)促使更多原子或分子進(jìn)入等離子態(tài)。
二、等離子處理設(shè)備的基本原理
等離子處理設(shè)備利用等離子變化能夠產(chǎn)生的大量質(zhì)子、氧離子、氮離子、硅離子等帶異性質(zhì)的粒子，并加速這些粒子，將它們引導(dǎo)到待處理物表面，這些粒子與物體表面的原子或者分子碰撞后，會(huì)釋放出巨大的能量，這個(gè)過(guò)程稱為離子表面交互反應(yīng)過(guò)程。這些反應(yīng)產(chǎn)生的碰撞粒子的能量所激發(fā)物體表面分子的原子層具有不同的效應(yīng)，如化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化等。
三、等離子處理設(shè)備的操作過(guò)程
等離子處理設(shè)備由等離子發(fā)生器、等離子噴霧裝置、真空泵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。其工作流程包括以下幾個(gè)步驟：
1.真空抽除：將待處理物置于等離子處理室中，開(kāi)啟泵系統(tǒng)，將氣體排出，形成真空環(huán)境。
2.等離子振蕩：通過(guò)高頻電源產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，將氣體激勵(lì)起來(lái)，從而產(chǎn)生等離子體。
3.等離子擴(kuò)散：等離子體向外擴(kuò)散，與待處理物接觸并發(fā)生離子表面交互反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的清洗和改性。
4.進(jìn)料：對(duì)待處理的物體進(jìn)行進(jìn)料，并使其暴露在等離子體前緣處。
5.等離子處理：對(duì)待處理的物體進(jìn)行等離子表面交互反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)清洗和改性的目的。
6.結(jié)束處理：當(dāng)處理完成后，要將氣體排出，并關(guān)閉設(shè)備。
四、等離子處理設(shè)備的應(yīng)用
等離子處理設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。在電子行業(yè)中，它被用于微電子制造和集成電路清洗；在醫(yī)療行業(yè)中，它被用于殺菌和消毒；在化學(xué)工藝中，它被用于表面噴涂和材料改性；在環(huán)保治理中，它被用于廢水處理和氣態(tài)污染物處理。其利用等離子技術(shù)，既能達(dá)到有效、環(huán)保的處理效果，又不會(huì)對(duì)待處理物體造成損傷，成為一種非常有前途的清洗和改性的方法。
綜上所述，等離子處理設(shè)備通過(guò)產(chǎn)生等離子體反應(yīng)生成活性氣體，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面的清洗和改性。該技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在電子、醫(yī)療、化學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域都有著重要的作用。針對(duì)AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)檢查的PCB整體布局
器件到PCB的邊緣應(yīng)該至少留有3mm（0.12”）的工 藝邊。片式器件必須優(yōu)先于圓柱形器件。布局上建議考慮 傳感器技術(shù)，因?yàn)橛袝r(shí)檢查只能通過(guò)垂直（正交）角度，而其他時(shí)候又需要一個(gè)輔助的角度來(lái)進(jìn)行。
對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要的因素是元器 件，這不僅與PCB上直接的器件布局有關(guān)，而且或多或少 也與“工藝流程設(shè)計(jì)”有關(guān)。元器件的采購(gòu)趨勢(shì)是盡 可能地便宜，而不管它在顏色、尺寸等參數(shù)上的不同。不 幸的是，這些選擇在日后對(duì)AOI或AXI檢查過(guò)程中造成的影 響往往被忽略了。始終采用同樣的材料和產(chǎn)品能夠顯著地 減少檢查時(shí)間和誤報(bào)，而這些問(wèn)題主要是通過(guò)元器件以及 PCB的突然變化而出現(xiàn)的。
IPC-7350標(biāo)準(zhǔn)描述了器件的尺寸，并對(duì)某些焊盤(pán)的尺 寸提出了建議。根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，器件的長(zhǎng)度和引腳的寬度可 以有一個(gè)較大變化范圍，相反，焊盤(pán)的尺寸卻是相對(duì)固定 的。此外，PCB制造公差的影響相對(duì)于這些器件的變化來(lái)說(shuō) 也是是很小的。
通常，設(shè)備能夠檢查 出所有不同單板的顏色， 盡管檢查中的某些細(xì)節(jié)處 理是不倚賴于顏色的。例 如， 一塊白色和一塊綠 色的PCB有著不同的對(duì)比 度，因此設(shè)備需要一些特 定的補(bǔ)償。在一種極端情 況下，橋接在亮背景下呈 現(xiàn)黑色，而在另一種極端情況下，橋接在黑背景下卻是呈現(xiàn)出亮色。這里我們建議 使用無(wú)光澤的阻焊層。在我們的實(shí)踐中，焊盤(pán)間（甚至是 細(xì)間距引腳）的區(qū)域也應(yīng)該覆蓋著阻焊層，這個(gè)建議也已 經(jīng)被焊料供應(yīng)商所響應(yīng)。
所有印有圖案的PCB也是能夠被檢查的，例如，當(dāng)元 器件的邊框或元器
件本體上的字母單獨(dú)出現(xiàn)在組件的某個(gè) 區(qū)域從而干擾對(duì)其他部分的檢查時(shí)，可以手工調(diào)整檢查程 序。盡管如此，在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)，圖案的印刷范圍仍 然有一個(gè)較大的選擇，因此，減少非反射性標(biāo)識(shí)印刷（黑 或暗黃）值得加以考慮。另外一個(gè)可能出現(xiàn)的情況是需要 有選擇地印刷標(biāo)識(shí)：例如，當(dāng)某些特定的器件（如霍爾傳 感器）正面向下時(shí)就必須印刷成白色；而另一種情況是印 有極性標(biāo)志的有傾斜角的鉭電容器件；這樣能使標(biāo)識(shí)和背 景形成鮮明的對(duì)比，使得檢查的圖像更加清晰。
設(shè)備可以檢查所有 類(lèi)型的基準(zhǔn)點(diǎn)，而且任 何構(gòu)件都可以被定義成 一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
雖然三個(gè)基 準(zhǔn)點(diǎn)可以補(bǔ)償一塊單板的 變形，但通常情況下只需 要確定兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)就可以 了。每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)至少離單 板邊緣5mm（0.2”）。 十字形、菱形、星形等比較適用，并建議使用統(tǒng)一的黑背 景。此外，十字形的基準(zhǔn)點(diǎn)特別有優(yōu)勢(shì)，他們?cè)跈z測(cè)光下的圖像十分穩(wěn)定且可以被快速和容易地判定。。
設(shè)備有能力檢查所有已知類(lèi)型的壞板標(biāo)識(shí)。板上的任 何構(gòu)件都可以被定義為壞板標(biāo)識(shí)。這里建議采用與上述基 準(zhǔn)點(diǎn)的判定相類(lèi)似的方法，即在可能的情況下，首先通過(guò) 檢查整板或已完成組裝的單板上的單個(gè)壞板標(biāo)識(shí)來(lái)進(jìn)行確 認(rèn)。板上每個(gè)單獨(dú)的壞板標(biāo)識(shí)只有在整板的壞板標(biāo)識(shí)檢查失敗后才會(huì)被逐一檢查；整板的壞板標(biāo)識(shí)應(yīng)該定位于PCB的邊上。
避免焊點(diǎn)反射
焊點(diǎn)的形狀和接觸角是焊點(diǎn)反射的根源。焊點(diǎn)的形成 依賴于焊盤(pán)的尺寸、器件的高度、焊錫的數(shù)量和回流工藝 參數(shù)。為了防止焊接反射，應(yīng)當(dāng)避免器件對(duì)稱排列。
經(jīng)過(guò)波峰焊后，焊點(diǎn)所有的參數(shù)會(huì)有很大的變化，這 主要是由于焊爐內(nèi)錫的老化導(dǎo)致焊盤(pán)反射特性從光亮到灰 暗，因此，在檢查時(shí)算法上必須要包含這些變化。在波峰焊 中，典型的缺
陷是短路和焊珠。當(dāng)檢測(cè)到短路時(shí)，假如印刷 的圖案或者無(wú)反射印刷這兩種情況的減少以及應(yīng)用阻焊層， 就可以消除這些誤報(bào)。如果基準(zhǔn)點(diǎn)沒(méi)有被阻焊膜蓋住而過(guò)波 峰焊，可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)上錫成了一個(gè)半球，其內(nèi) 在的反射特性將會(huì)發(fā)生改變；應(yīng)用十字型作為基準(zhǔn)點(diǎn)或者用 阻焊層覆蓋基準(zhǔn)點(diǎn)，可以防止這種情況的發(fā)生。等離子噴涂工藝流程
在等離子噴涂過(guò)程中，影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)很多，主要有：
①等離子氣體：氣體的選擇原則主要根據(jù)是可用性和經(jīng)濟(jì)性，N2氣便宜，且離子焰熱焓高，傳熱快，利于粉末的加熱和熔化，但對(duì)于易發(fā)生氮化反應(yīng)的粉末或基體則不可采用。Ar氣電離電位較低，等離子弧穩(wěn)定且易于引燃，弧焰較短，適于小件或薄件的噴涂，此外Ar氣還有很好的保護(hù)作用，但Ar氣的熱焓低，價(jià)格昂貴。
氣體流量大小直接影響等離子焰流的熱焓和流速，從而影響噴涂效率，涂層氣孔率和結(jié)合力等。流量過(guò)高，則氣體會(huì)從等離子射流中帶走有用的熱，并使噴涂粒子的速度升高，減少了噴涂粒子在等離子火焰中的“滯留”時(shí)間，導(dǎo)致粒子達(dá)不到變形所必要的半熔化或塑性狀態(tài)，結(jié)果是涂層粘接強(qiáng)度、密度和硬度都較差，沉積速率也會(huì)顯著降低；相反，則會(huì)使電弧電壓值不適當(dāng)，并大大降低噴射粒子的速度。極端情況下，會(huì)引起噴涂材料過(guò)熱，造成噴涂材料過(guò)度熔化或汽化，引起熔融的粉末粒子在噴嘴或粉末噴口聚集，然后以較大球狀沉積到涂層中，形成大的空穴。
②電弧的功率：電弧功率太高，電弧溫度升高，更多的氣體將轉(zhuǎn)變成為等離子體，在大功率、低工作氣體流量的情況下，幾乎全部工作氣體都轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘攘Ｗ恿?，等粒子火焰溫度也很高，這可能使一些噴涂材料氣化并引起涂層成分改變，噴涂材料的蒸汽在基體與涂層之間或涂層的疊層之間凝聚引起粘接不良。此外還可能使噴嘴和電極燒蝕。
而電弧功率太低，則得到部分離子氣體和溫度較低的等離子火焰，又會(huì)引起粒子加熱不足，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度，硬度和沉積效率較低。
③供粉：供粉速度必須與輸入功率相適應(yīng)，過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)生粉（未熔化），導(dǎo)致噴涂效率降低；過(guò)低，粉末氧化嚴(yán)重，并造成基體過(guò)熱。
送料位置也會(huì)影響涂層結(jié)構(gòu)和噴涂效率，一般來(lái)說(shuō)，粉末必須送至焰心才能使粉末獲得好的加熱和高的速度。
④?chē)娡烤嚯x和噴涂角：噴槍到工件的距離影響噴涂粒子和基體撞擊時(shí)的速度和溫度，涂層的特征和噴涂材料對(duì)噴涂距離很敏感。
噴涂距離過(guò)大，粉粒的溫度和速度均將下降，結(jié)合力、氣孔、噴涂效率都會(huì)明顯下降；過(guò)小，會(huì)使基體溫升過(guò)高，基體和涂層氧化，影響涂層的結(jié)合。在機(jī)體溫升允許的情況下，噴距適當(dāng)小些為好。
噴涂角：指的是焰流軸線與被噴涂工件表面之間的角度。該角小于45度時(shí)，由于“陰影效應(yīng)”的影響，涂層結(jié)構(gòu)會(huì)惡化形成空穴，導(dǎo)致涂層疏松。
⑤噴槍與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度
噴槍的移動(dòng)速度應(yīng)保證涂層平坦，不出線噴涂脊背的痕跡。也就是說(shuō)，每個(gè)行程的寬度之間應(yīng)充分搭疊，在滿足上述要求前提下，噴涂操作時(shí)，一般采用較高的噴槍移動(dòng)速度，這樣可防止產(chǎn)生局部熱點(diǎn)和表面氧化。
⑥基體溫度控制
較理想的噴涂工件是在噴涂前把工件預(yù)熱到噴涂過(guò)程要達(dá)到的溫度，然后在噴涂過(guò)程中對(duì)工件采用噴氣冷卻的措施，使其保持原來(lái)的溫度。
