氬氣是一種廣泛使用的惰性氣體，具有相對較低的電離能和較重的原子質量。它在大氣中含量豐富且易于采購，使其成為等離子工藝中最受歡迎的稀有氣體選擇。惰性氣體固有的惰性，意味著它們不會與其他原子發(fā)生反應或形成新鍵。在等離子體狀態(tài)下，氬氣被電離主要產(chǎn)生Ar ⁺離子，這種等離子體對材料表面的相互作用是一個純物理濺射的過程，氬氣等離子體的濺射作用會大大改變材料表面形貌，增大粗糙度，且效率很高。

氬等離子轟擊物理蝕刻

氬等離子體通過物理濺射過程清潔表面，其中重Ar⁺離子以足夠的能量轟擊表面以去除污染物，而不會與表面引起化學反應。這與氧等離子體形成鮮明對比，氧等離子體通過化學反應過程清潔表面，其中氧物質與表面上的碳和氫結合，形成COx和H2O等揮發(fā)性產(chǎn)物。

氬等離子體的非氧化特性使其成為引線鍵合應用中清潔金屬表面的首選。Ar等離子體可去除焊盤上的氧化層，同時不會與產(chǎn)品元器件發(fā)生化學反應，最大限度地降低氧化風險，保持元件表面的化學純凈性，不會造成二次污染，并且增強界面粘合力并提高導電性。

通過Ar等離子體增加親水性

圖1 氬離子轟擊在 PE 表面留下自由基

與氧等離子體一起，氬等離子體也被廣泛用于增加聚合物材料的親水性。O2等離子體的工作原理是當聚合物置于等離子體環(huán)境中時，直接向聚合物添加含氧官能團，而氬等離子體首先通過離子轟擊分離表面原子，從而在聚合物表面形成自由基位點。例如聚乙烯（PE），離子和電子對PE大分子鏈的轟擊導致CH和CC鍵斷裂，并在表面產(chǎn)生自由基位點（如圖1所示）。

圖2 氬等離子處理后暴露于環(huán)境空氣，PE 表面上形成過氧化物鍵

當經(jīng)Ar等離子體處理的聚合物暴露于環(huán)境空氣中時，空氣中的氧和水與這些自由基反應形成極性含O基團。PE經(jīng)氬氣等離子體處理后，自由基暴露在空氣中會形成過氧化物鍵（如圖2所示）。

聚乙烯(PE)氬等離子體處理效果

PE氬等離子處理前后對比，左邊等離子處理前，右邊等離子處理后

用氬氣等離子體處理PE后，PE水滴角明顯較低，樣品表面的親水性大幅提升。