Polimerización por plasma
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Polimerización por plasma
La polimerización por plasma es un proceso de recubrimiento al vacío adecuado para sustratos metálicos y también para polímeros térmicamente sensibles debido a la baja carga térmica del sustrato. Los gases de monómero (p. ej., etileno, cloruro de vinilo, hexametildisiloxano) se ventilan en la cámara de vacío que contiene el sustrato a 1 – 1000 Pa. Se enciende un plasma no térmico en el que se activa el gas de monómero. El plasma puede ser alimentado por un generador de corriente continua. o c.a. campo de voltaje con frecuencias de 50 Hz a varios megahercios entre dos electrodos ubicados dentro de la cámara (acoplamiento resistivo) o fuera de ella (acoplamiento capacitivo — no aplicable a plasmas de c.c.). La entrada de energía mediante microondas (generalmente 2,45 GHz) proporciona la tasa de recubrimiento más alta posible debido a la alta densidad de portadores de carga en el plasma. Se hace una distinción entre los procesos en los que el plasma se quema directamente sobre la superficie a recubrir y aquellos en los que está alejado de la superficie (los llamados procesos aguas abajo). En este último, los monómeros y (opcionalmente) las partículas de gas propulsor que se activan en el plasma (reactor de plasma) deben fluir a través de una zona libre de plasma hacia la superficie del sustrato, por lo que las primeras reacciones de recombinación ocurren en la fase gaseosa. La ionización indirecta se emplea con monómeros particularmente sensibles. Aquí, un gas propulsor (p. ej., un gas noble) se activa en el plasma, y el gas monómero se activa mediante el propulsor ionizado expulsado del plasma. Esto evita la fragmentación del monómero por contacto directo con el plasma. Las partículas activadas y los productos intermedios recombinados se encuentran en la superficie del sustrato y, en el curso de otras reacciones químicas, forman capas de polímero altamente reticulado. La bomba de vacío elimina los productos gaseosos de bajo peso molecular que no se incorporan a las capas. Aparte de la composición del gas de alimentación, que puede contener otros gases inertes o reactivos además de los monómeros, los parámetros del proceso que influyen en la tasa de deposición y las propiedades de la capa incluyen la geometría del reactor, la separación entre el plasma y el sustrato en los procesos posteriores, material y temperatura del sustrato, flujo de gas de alimentación, presión del proceso, energía de excitación, frecuencia de excitación y tiempo de recubrimiento. Debido al alto grado de entrecruzamiento, las capas polimerizadas con plasma exhiben alta densidad, estabilidad mecánica y resistencia química. También tienen voltajes de ruptura eléctrica y buena resistencia al calor. Además, incluso con espesores muy bajos (10 nm) no tienen microporos, por lo que son ideales como capas de barrera de difusión. Debido a la alta energía de las partículas formadas durante el proceso, las capas generalmente se adhieren bien al sustrato. Al igual que en la metalización en alto vacío, las propiedades de la capa se pueden variar a lo largo de su espesor variando los parámetros operativos o la composición del gas de proceso durante el recubrimiento.