Evaluation de l’efficacité du nettoyage par torche plasma
Question
L'état de surface est l'un des paramètres les plus importants pour assurer l'adhérence des revêtements, qu'ils soient déposés par voie sèche (PVD, PEVCD, ...) ou humide (peinture, vernis, sol-gel ...).
Comment dépolluer efficacement une surface, quelle que soit sa topographie? Comment évaluer l'efficacité du traitement de nettoyage ?
Expertise
Materia Nova a développé, en collaboration avec IONICS, des torches plasma micro-ondes offrant une préparation de surface optimale avant l'application d'un revêtement. L’action combinée des radicaux et des espèces chargées du plasma permet d’éliminer les pollutions organiques de surface.
Pour vérifier la propreté de la surface, Materia Nova possède les techniques telles que l'XPS ou le ToF-SIMS pour mesurer la fraction résiduelle organique présente en surface des matériaux (détermination du taux de carbone).
Le traitement par torche est ici effectué préalablement à la métallisation d'une surface de cuivre non lisse. Avant nettoyage, la microscopie électronique à balayage (MEB) permet de visualiser la présence d'impuretés organiques. L'amélioration de l'état de surface est clairement observable sur les images prises après le traitement par torche plasma.
Pour davantage de précision, la teneur en résidus organiques est estimée grâce à l'XPS (spectrophotométrie de photoélectrons X) qui permet de quantifier le carbone présent en surface (avec une précision de l'ordre de 0.1 % at). Cette technique qui sonde la chimie de surface sur une épaisseur d'une dizaine de nanomètres permet de détecter la présence de très faibles résidus organiques indétectables par MEB-EDX (spectroscopie de rayons X à dispersion d’énergie). En effet, l'expérience montre que quelques nanomètres de résidus organiques peuvent compromettre l'adhésion d'un revêtement.
Dans notre cas, la comparaison de la teneur en carbone avant / après le traitement montre que la contamination organique diminue considérablement après le nettoyage par torche plasma.
Solution
La microscopie électronique à balayage associée à l'analyse XPS permettent de visualiser et de quantifier la teneur en carbone résiduel sur une surface.
Le traitement par torche à plasma est très efficace pour nettoyer des surfaces, même irrégulières, polluées par des composés organiques. L'état de surface est alors optimal pour assurer une bonne adhésion des couches à appliquer.
Dans les cas plus délicats, les analyses de surface par ToF-SIMS permettent de vérifier la propreté de surface avec une sensibilité encore plus grande (de l'ordre du ppm) et d'identifier la nature des contaminants organiques telles que des acides gras ou des huiles minérales.