Die Argonplasmareinigung ist ein inerter, nicht reaktiver Prozess. Bei diesem Verfahren werden hauptsächlich physikalische Kräfte zur Reinigung von Oberflächen eingesetzt.
Andererseits ist die Sauerstoffplasmareinigung reaktiv, da dabei Sauerstoffatome eingeführt werden. Diese Atome verändern und reinigen die Oberfläche chemisch. Außerdem verbessern sie häufig die Haftung.
Argon-Plasma-Reinigung: Vor- und Nachteile
plasmaetch.com, Was ist Argonplasma?
Pro
- Inerte Natur: Argonplasma ist inert, das heißt, es reagiert nicht chemisch mit der Oberfläche. Dadurch eignet es sich ideal zum Reinigen empfindlicher Oberflächen. Diese können normalerweise keine chemischen Veränderungen vertragen. Argonionen bombardieren die Oberfläche und entfernen Verunreinigungen physikalisch.
- Oberflächenhärtung: Argonplasma kann Oberflächen bei niedrigen Energieniveaus härten. Dies ist durch Ionenbeschuss möglich. Der Prozess verändert die chemische Struktur nicht. Die Oberflächenrauheit kann sich jedoch leicht ändern.
- Kontrolliertes Ätzen: Argonplasma kann eine Oberfläche ätzen oder aufrauen. Somit kann diese Plasmabehandlung die Textur einer Oberfläche auf mikroskopischer Ebene (Nanometer) verbessern.
researchgate.net, Grafische Schematisierung der Ar-Plasma-Reinigungsbehandlung
Nachteile
- Begrenzte chemische Reinigung: Da Argon inert ist, kann es organische Schadstoffe nicht wirksam zersetzen. Beispiele hierfür sind Öle oder kohlenstoffbasierte Rückstände.
- Veränderung der Oberflächenmorphologie: Argonplasma kann Oberflächen wirksam reinigen. Allerdings kann sein physikalischer Beschuss die Struktur des Materials leicht verändern.
Sauerstoffplasmareinigung: Vor- und Nachteile
Henniker-Plasma-Behandlung, Henniker Plasma – Plasmareinigung erklärt, 2021
Pro
- Effektive Entfernung organischer Schadstoffe: Die Sauerstoffplasmareinigung eignet sich hervorragend zum Entfernen organischer Stoffe. Typischerweise sind dies Öle, Kohlenstoffrückstände und andere Verunreinigungen. Die Sauerstoffionen reagieren chemisch mit diesen Verunreinigungen. Dadurch zersetzen sie diese und lassen sich leichter entfernen.
- Chemische Oberflächenmodifizierung: Zusätzlich zur Reinigung kann Sauerstoffplasma eine Oberfläche chemisch verändern. Die Sauerstoffplasma-Reinigungsmaschine führt sauerstoffhaltige Gruppen wie Hydroxyl- (-OH) oder Carboxylgruppen (-COOH) ein.
Diese Eigenschaft verbessert die Benetzbarkeit und Haftung des Materials. Letzteres ist für Prozesse wie Kleben, Beschichten oder Bedrucken von entscheidender Bedeutung.
- Verbesserte Haftung: Mit Sauerstoffplasma behandelte Oberflächen weisen häufig eine höhere Oberflächenenergie auf. Dies führt unter anderem dazu, dass sie bei Anwendungen wie Drahtbonden, Beschichten oder Drucken eine bessere Haftung aufweisen.
Nachteile
- Oxidationsgefahr: Sauerstoff ist hochreaktiv. Daher kann es bei manchen Materialien zu unerwünschter Oxidation kommen.
- Komplexere Einrichtung: Sauerstoffplasmasysteme erfordern möglicherweise eine sorgfältige Kontrolle, um eine übermäßige Modifikation oder Beschädigung zu vermeiden.
Vergleich anwendbarer Szenarien
Bei der Wahl zwischen Argon-Plasma-Reinigung und Sauerstoff-Plasma-Reinigung ist es wichtig, Material und Zweck zu berücksichtigen.
Für die Oberflächenreinigung ohne chemische Reaktionen ist die Argonplasmareinigung ideal. Sie sorgt für physikalische Reinigung, leichtes Ätzen und Oberflächenhärtung. Der Argonplasmareiniger tut dies, ohne das Material chemisch zu verändern.
Wenn beispielsweise Fasern, Glas oder Metalle ihre ursprüngliche chemische Struktur beibehalten müssen, ist Argonplasma die sicherere Wahl. Sauerstoffplasma führt sauerstoffhaltige Gruppen ein. Diese Gruppen verbessern die Haftung auf Materialien, die mit Beschichtungen, Klebstoffen oder Tinten verbunden werden müssen.
Das Sauerstoffplasmaverfahren eignet sich besonders für Kunststoffe und Metalle. Es ist auch für Oberflächen von Vorteil, die einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden. Beispiele hierfür sind die Medizinprodukte- oder Verpackungsindustrie.
Abschluss
Sowohl die Argon- als auch die Sauerstoffplasmareinigung bieten einzigartige Vorteile. Die Wahl hängt jedoch von der Anwendung ab. Die Argonplasmareinigung eignet sich am besten für Anwendungen, bei denen die Oberfläche schonend gereinigt werden muss. In einer solchen Situation sind chemische Reaktionen unnötig.
Andererseits eignet sich die Sauerstoffplasmareinigung auch zur Tiefenreinigung. Das Plasmaverfahren ist ideal, um organische Rückstände zu beseitigen und die Oberflächenhaftung zu verbessern.
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Verweise
- Vergleich von Argon- und Sauerstoffplasmabehandlungen für die Au–Au-Bindung im Wafermaßstab bei Raumtemperatur unter Verwendung ultradünner Au-Filme; Michitaka Yamamoto, Takashi Matsumae, Yuichi Kurashima, Hideki Takagi, Tadatomo Suga, Toshihiro Itoh und Eiji Higurashi; 2019(https://www.mdpi.com/2072-666X/10/2/119)
- Vergleich von Argon- und Sauerstoffplasmabehandlungen auf LED-Chip-Bondpads für Wire-Bond-Anwendungen; Hui Yuen Peng, Mutharasu Devarajan, Teik Toon Lee; 2014 (https://www.ijser.org/researchpaper/Comparison-of-Argon-and-Oxygen-Plasma-Treatments-on-LED-Chip.pdf)
