Электрическая сборка с покрытием - RU2620413C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к электрической сборке с покрытием и к способам получения электрической сборки с покрытием.

Предшествующий уровень техники

Конформные покрытия в течение многих лет используют в электропромышленности для защиты электрических сборок от воздействия окружающей среды во время эксплуатации. Конформное покрытие - это тонкий гибкий слой защитного лака, который соответствует контурам электрической сборки, такой как печатная плата, и ее компонентов.

Существуют 5 основных классов конформных покрытий согласно определениям IPC: AR (акриловые), ER (эпоксидные), SR (силиконовые), UR (уретановые) и XY (пара-ксилиленовые). Общепризнано, что из этих 5 типов наилучшую химическую, электрическую и физическую защиту обеспечивает пара-ксилилен (или парилен). Однако процесс осаждения длителен и дорог, и исходный материал также является дорогим.

Парилен - это полимер, имеющий следующую структуру:

Парилен осаждают с использованием трехстадийного способа осаждения из паровой фазы. Твердый предшественник (прекурсор) нагревают под вакуумом и сублимируют. Важно учесть, что парилен, который иногда ошибочно называют «пара-ксиленом», в действительности не получают из соединения пара-ксилена. На самом деле, предшественником является [2.2]пара-циклофан:

Затем парообразное химическое вещество пропускают через высокотемпературную печь с температурой около 680°С, так что прекурсор расщепляется с образованием химически активного мономера. Этот химически активный мономер затем подают в камеру для осаждения, и он полимеризуется на поверхности подложки. Типичные толщины покрытия из парилена лежат в диапазоне от 5 мкм до 25 мкм.

Способ осаждения парилена, описанный выше, не является идеальным из-за высокой цены исходного материала, высокого потребления тепловой энергии во время получения мономера, высоких требований к вакууму и низких скоростей нарастания пленки.

Поэтому существует потребность в конформных покрытиях, которые обеспечивали бы по меньшей мере сходные с париленом уровни химической, электрической и физической защиты, но которые можно было бы получать более легким и дешевым способом.

Сущность изобретения

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что плазменная полимеризация относительно недорогих соединений-предшественников и осаждение образующихся полимеров приводят к получению конформного покрытия с превосходными свойствами. Соответственно, настоящее изобретение относится к электрической сборке, содержащей конформное покрытие, причем конформное покрытие может быть получено способом, включающим плазменную полимеризацию соединения с формулой (I), определенного ниже, и осаждение полученного полимера и плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера. Настоящее изобретение также относится к способу нанесения конформного покрытия на электрическую сборку, который включает плазменную полимеризацию соединения с формулой (I), определенного ниже, и осаждение полученного полимера и плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера.

Таким образом, настоящее изобретение относится к электрической сборке, содержащей конформное покрытие, причем конформное покрытие может быть получено способом, включающим:

а) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I) и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки:

где:

R₁ обозначает С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу;

R₂ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу;

R₃ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу;

R₄ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу;

R₅ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; и

R₆ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; и

(b) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а).

Изобретение также относится к электрической сборке, содержащей конформное покрытие, причем конформное покрытие может быть получено способом, включающим:

(i) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, и

(ii) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I), определенного выше, и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (i).

Изобретение также относится к способу нанесения конформного покрытия на электрическую сборку, который включает:

а) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I), определенного выше, и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, и

(b) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а).

Изобретение также относится к способу нанесения конформного покрытия на электрическую сборку, который включает:

(i) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, и

(ii) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I), определенного выше, и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (i).

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытия по настоящему изобретению обеспечивают конформные покрытия с превосходными свойствами. В частности, открытием по настоящему изобретению является то, что многослойное покрытие, содержащее слой плазменно-полимеризованного фторуглеводорода и слой плазменно-полимеризованного соединения с формулой (I), обеспечивает более эффективное конформное покрытие, чем можно было ожидать от такого покрытия на основании свойств однослойных покрытий, состоящих из отдельных полимеров.

Другим открытием по настоящему изобретению является то, что добавление дополнительных слоев плазменно-полимеризованного фторуглеводорода и плазменно-полимеризованного соединения с формулой (I) с получением конформного покрытия, содержащего три или более слоев, может обеспечить дальнейшее улучшение свойств конформного покрытия.

Улучшенные эксплуатационные свойства конформного покрытия обычно приводят к улучшенной защите электрической сборки во время ее эксплуатации.

Другим преимуществом покрытий по настоящему изобретению является то, что наличие двух дискретных слоев полимерных материалов обеспечивает легкую идентификацию наличия или отсутствия покрытия на данной электрической сборке.

Краткое описание графических материалов

Фиг. 1 демонстрирует пример электрической сборки по настоящему изобретению, содержащей конформное покрытие.

Фиг. с 2 по 5 демонстрируют поперечные сечения через конформное покрытие из Фиг. 1 и изображают структуру предпочтительных покрытий.

Фиг. 6 демонстрирует инфракрасный спектр с Фурье-преобразованием (FTIR-спектр; от англ. Fourier transform infrared) стандартного париленового конформного покрытия.

Фиг. 7 демонстрирует FTIR-спектр конформного покрытия, полученного в Примере 1 посредством плазменной полимеризации 1,4-диметилбензола.

Фиг. 8 демонстрирует FTIR-спектры многослойных конформных покрытий, полученных в Примерах с 2 по 4, которые содержат плазменно-полимеризованный 1,4-диметилбензол и плазменно-полимеризованный гексафторпропилен.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Конформное покрытие по настоящему изобретению можно получить посредством плазменной полимеризации специфических соединений-предшественников (прекурсоров) и осаждения полученных полимеров. Реакции полимеризации протекают in situ. Поэтому полимеризация в характерном случае происходит на поверхности, на которую осуществляют осаждение. Соответственно, в характерном случае полимеризация и осаждение происходят одновременно.

Плазменно-полимеризованные полимеры являются уникальным классом полимеров, которые невозможно получить стандартными способами полимеризации. Плазменно-полимеризованные полимеры имеют высокоразупорядоченную структуру и обычно являются высокосшитыми, содержат случайные разветвления и сохраняют отдельные реакционно-способные центры. Таким образом, плазменно-полимеризованные полимеры химически отличаются от полимеров, полученных стандартными способами полимеризации, известными специалистам в данной области техники. Эти физические и химические отличия хорошо известны и описаны, например, в публикации Plasma Polymer Films, Нуnеk Biederman, Imperial College Press 2004.

Плазменную полимеризацию обычно осуществляют в реакторе, который генерирует газовую плазму, содержащую ионизированные газообразные ионы, электроны, атомы и/или нейтральные молекулы. В характерном случае реактор содержит камеру, вакуумную систему и один или более источников энергии, хотя можно использовать любой подходящий тип реактора, сконфигурированный для генерации газовой плазмы. Источник энергии может включать любое подходящее устройство, сконфигурированное для превращения одного или более газов в газовую плазму. Предпочтительно источник энергии содержит нагреватель, радиочастотный (РЧ) генератор и/или микроволновой генератор.

В характерном случае электрическую сборку помещают в камеру реактора и используют вакуумную систему для откачивания воздуха из камеры до значений давления, лежащих в диапазоне от 10^-3 мбар до 10 мбар. Затем в камеру закачивают один или более газов, и источник энергии генерирует стабильную газовую плазму. Затем в характерном случае в газовую плазму, находящуюся в камере, вводят одно или более соединений-предшественников в форме газов и/или жидкостей. После введения в газовую плазму соединения-предшественники в характерном случае ионизируются и/или разлагаются с образованием в плазме ряда химически активных молекул, которые полимеризуются с образованием полимера.

Точная природа и состав осаждаемого полимера в характерном случае зависит от одного или более следующих условий: (i) выбранной газовой плазмы; (и) конкретного используемого соединения-предшественника (или соединений-предшественников); (iii) количества соединения-предшественника (или соединений-предшественников) (которое можно определить по комбинации давления и объемной скорости потока соединения-предшественника (или соединений-предшественников)); (iv) доли соединения-предшественника (или соединений-предшественников); (v) последовательности введения соединения-предшественника (или соединений-предшественников); (vi) давления плазмы; (vii) частоты подачи плазмы; (viii) регулировки длительности импульсов; (ix) длительности нанесения покрытия; (х) мощности плазмы (включая пиковую и/или среднюю мощность плазмы); (xi) расположения электродов в камере; и/или (xii) предварительной обработки подаваемой сборки.

В характерном случае частота подачи плазмы лежит в диапазоне от 1 кГц до 1 ГГц. В характерном случае мощность плазмы лежит в диапазоне от 100 Вт до 250 Вт, предпочтительно - от 150 Вт до 200 Вт, например - примерно 175 Вт. В характерном случае массовая скорость потока лежит в диапазоне от 5 см³/мин до 100 см³/мин, предпочтительно - от 5 см³/мин до 20 см³/мин, например - примерно 10 см³/мин. В характерном случае рабочее давление лежит в диапазоне от 10 мТорр до 100 мТорр, например - примерно 50 мТорр. В характерном случае время нанесения покрытия лежит в диапазоне от 10 секунд до 20 минут.

Однако, как будет очевидно специалисту в данной области техники, предпочтительные условия будут зависеть от размеров и геометрии плазменной камеры. Соответственно, в зависимости от конкретной используемой камеры специалисту в данной области техники может быть полезной модификация рабочих условий.

В настоящем изобретении предпочтительно получать конформное покрытие посредством осаждения первого полимера, полученного посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I), а затем - второго полимера, полученного посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода. Поэтому полученное конформное покрытие будет содержать два слоя, которые предпочтительно являются дискретными. Первый слой находится в контакте с поверхностью электрической сборки и содержит полимер, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I). Второй слой находится в контакте с первым слоем и содержит полимер, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода.

Альтернативно, конформное покрытие может быть получено посредством осаждения первого полимера, полученного посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода, а затем - второго полимера, полученного посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I). Поэтому полученное конформное покрытие будет содержать два слоя, которые предпочтительно являются дискретными. Первый слой находится в контакте с поверхностью электрической сборки и содержит полимер, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода. Второй слой находится в контакте с первым слоем и содержит полимер, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I).

Способ осаждения по настоящему изобретению можно повторять любое желаемое число раз для получения конформного покрытия, содержащего несколько слоев, которые предпочтительно являются дискретными. Если имеются два или более слоев, содержащих полимер, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I), то все используемые соединения с формулой (I) могут быть одинаковыми или различными, и предпочтительно они являются одинаковыми. Если имеются два или более слоев, содержащих полимер, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода, то все используемые фторуглеводороды могут быть одинаковыми или различными, и предпочтительно они являются одинаковыми.

В целом, предпочтительно, чтобы полимер, осаждаемый последним, то есть полимер, образующий верхнюю или обращенную к окружающей среде поверхность конформного покрытия, был получен посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода. Однако полимер, осаждаемый последним, то есть полимер, образующий верхнюю или обращенную к окружающей среде поверхность конформного покрытия, также может быть получен посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I).

Особо предпочтительное конформное покрытие по настоящему изобретению содержит четыре слоя. Такое конформное покрытие может быть получено посредством (а) плазменной полимеризации первого соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, последующей (b) плазменной полимеризации первого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а), последующей (с) плазменной полимеризации второго соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (b) и последующей (d) плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (с). Соединение с формулой (I) и фторуглеводород предпочтительно являются такими, как определено ниже, и более предпочтительно они являются 1,4-диметилбензолом и гексафторпропиленом (C₃F₆).

Следующее особо предпочтительное конформное покрытие по настоящему изобретению содержит шесть слоев. Такое конформное покрытие может быть получено посредством (а) плазменной полимеризации первого соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, последующей (b) плазменной полимеризации первого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а), последующей (с) плазменной полимеризации второго соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (b), последующей (d) плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (с), последующей (е) плазменной полимеризации третьего соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (d), и последующей (f) плазменной полимеризации третьего фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (е). Соединение с формулой (I) и фторуглеводород предпочтительно являются такими, как определено ниже, и более предпочтительно они являются 1,4-диметилбензолом и гексафторпропиленом (C₃F₆).

Следующее особо предпочтительное конформное покрытие по настоящему изобретению содержит восемь слоев. Такое конформное покрытие может быть получено посредством (а) плазменной полимеризации первого соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, последующей (b) плазменной полимеризации первого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а), последующей (с) плазменной полимеризации второго соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (b), последующей (d) плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (с), последующей (е) плазменной полимеризации третьего соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (d), последующей (f) плазменной полимеризации третьего фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (е), последующей (g) плазменной полимеризации четвертого соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (f), и последующей (h) плазменной полимеризации четвертого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (g). Соединение с формулой (I) и фторуглеводород предпочтительно являются такими, как определено ниже, и более предпочтительно они являются 1,4-диметилбензолом и гексафторпропиленом (C₃F₆).

Другое особо предпочтительное конформное покрытие по настоящему изобретению содержит три слоя. Такое конформное покрытие может быть получено посредством (i) плазменной полимеризации первого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, последующей (ii) плазменной полимеризации соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (i), и последующей (iii) плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (ii). Соединение с формулой (I) и фторуглеводород предпочтительно являются такими, как определено ниже, и более предпочтительно они являются 1,4-диметилбензолом и гексафторпропиленом (C₃F₆).

Другое особо предпочтительное конформное покрытие по настоящему изобретению содержит пять слоев. Такое конформное покрытие может быть получено посредством (i) плазменной полимеризации первого фторуглеводорода формула (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность электрической сборки, последующей (ii) плазменной полимеризации соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (i), последующей (iii) плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (ii), последующей (iv) плазменной полимеризации второго соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (iii), и последующей (v) плазменной полимеризации третьего фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер, полученный на стадии (iv). Соединение с формулой (I) и фторуглеводород предпочтительно являются такими, как определено ниже, и более предпочтительно они являются 1,4-диметилбензолом и гексафторпропиленом (C₃F₆).

Толщина конформного покрытия по настоящему изобретению будет зависеть от количества осажденных слоев всех полимеров. Один или каждый слой, который может быть получен посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I), в характерном случае имеет среднюю толщину, лежащую в диапазоне от 250 нм до 350 нм, предпочтительно - от 275 нм до 325 нм, например - примерно 300 нм. Один или каждый слой, который может быть получен посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода, в характерном случае имеет среднюю толщину, лежащую в диапазоне от 25 нм до 100 нм, предпочтительно - от 50 нм до 75 нм.

Соответственно, если конформное покрытие по настоящему изобретению содержит один слой, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I), и один слой, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода, то в характерном случае средняя толщина конформного покрытия лежит в диапазоне от 275 нм до 450 нм, предпочтительно - от 325 нм до 400 нм.

Сходным образом, если конформное покрытие по настоящему изобретению содержит два слоя, полученных посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I), и два слоя, полученных посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода, то в характерном случае средняя толщина конформного покрытия лежит в диапазоне от 550 нм до 900 нм, предпочтительно - от 650 нм до 800 нм.

Толщину каждого слоя легко может регулировать специалист в данной области техники. При плазменной полимеризации полимер осаждается с постоянной скоростью, поэтому толщина осажденного слоя полимера пропорциональна длительности осаждения. Соответственно, если скорость осаждения определена, посредством регулирования длительности осаждения можно осадить слой определенной толщины.

Толщина конформного покрытия может быть по существу одинаковой или разной в различных точках.

Соединения-предшественники с формулой (I) имеют следующую структуру:

где R₁ обозначает С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; R₂ обозначает атом водорода, C₁-C₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; R₃ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; R₄ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; R₅ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу; и R₆ обозначает атом водорода, С₁-С₃ алкильную группу или С₂-С₃ алкенильную группу.

При использовании в контексте настоящего изобретения термин «С₁-С₃ алкильная группа» относится к линейному или разветвленному углеводородному радикалу, содержащему от 1 до 3 атомов углерода, предпочтительно - от 1 до 2 атомов углерода. Примерами являются метильная, этильная, н-пропильная и и-пропильная группы.

При использовании в контексте настоящего изобретения термин «С₂-С₃ алкенильная группа» относится к линейному или разветвленному углеводородному радикалу, содержащему от 2 до 3 атомов углерода и углерод-углеродную двойную связь. Предпочтительным примером является винильная группа.

В характерном случае R₁ обозначает метильную или винильную группу. В характерном случае R₂ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу. В характерном случае R₃ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу. В характерном случае R₄ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу. В характерном случае R₅ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу, предпочтительно - атом водорода. В характерном случае R₆ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу, предпочтительно - атом водорода.

Предпочтительно R₅ и R₆ обозначают атомы водорода.

Более предпочтительно R₁ обозначает метильную или винильную группу, R₂ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу, R₃ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу, R₄ обозначает атом водорода, метильную или винильную группу, R₅ обозначает атом водорода, и R₆ обозначает атом водорода.

В целом, предпочтительно, чтобы два из радикалов с R₂ по R₄ обозначали атомы водорода.

Предпочтительными соединениями с формулой (I) являются 1,4-диметилбензол, 1,3-диметилбензол, 1,2-диметилбензол, толуол, 4 метилстирол, 3-метилстирол, 2-метилстирол, 1,4-дивинилбензол, 1,3-дивинилбензол или 1,2-дивинилбензол. Особо предпочтительным является 1,4-диметилбензол.

Фторуглеводород - это углеводородный материал, содержащий атомы фтора. Предпочтительными фторуглеводородами являются перфторалканы, перфторалкены, перфторалкины, фторалканы, фторалкены и фторалкины, причем указанные соединения предпочтительно содержат до 10 атомов углерода, более предпочтительно - до пяти атомов углерода. Предпочтительные примеры включают CF₄, C₂F₄, C₂F₆, C₃F₆, C₃F₈ и C₄F₈. Наиболее предпочтительным фторуглеводородом является гексафторпропилен (C₃F₆).

Особо предпочтительно, чтобы соединение или любое соединение с формулой (I) было 1,4-диметилбензолом, 1,3-диметилбензолом, 1,2-диметилбензолом, толуолом, 4 метилстиролом, 3-метилстиролом, 2-метил стиролом, 1,4-дивинилбензолом, 1,3-дивинилбензолом или 1,2-дивинилбензолом, а фторуглеводород или любой фторуглеводород был CF₄, C₂F₄, C₂F₆, C₃F₆, C₃F₈ или C₄F₈. Особо предпочтительной комбинацией являются 1,4-диметилбензол и гексафторпропилен (C₃F₆).

В характерном случае конформное покрытие содержит первый слой, полученный посредством плазменной полимеризации и осаждения фторуглеводорода или соединения с формулой (I), и второй слой, полученный посредством плазменной полимеризации и осаждения фторуглеводорода или соединения с формулой (I), причем показатель преломления первого слоя отличается от показателя преломления второго слоя. Конформное покрытие может содержать больше двух слоев, при условии, что по меньшей мере два из этих слоев имеют различные показатели преломления. Предпочтительно, два слоя с различными показателями преломления являются соседними друг с другом в конформном покрытии.

Если существует различие в показателях преломления между двумя слоями и свет направлен на электрическую сборку с конформным покрытием сзади относительно глаз наблюдателя, то происходит оптическая интерференция света. Поэтому наблюдатель будет видеть определенный цвет в тех областях, где имеется конформное покрытие. Это обеспечивает простой и эффективный способ определения, содержит конкретная электрическая сборка конформное покрытие или нет. Это важно в электрической промышленности, поскольку тонкопленочные конформные покрытия обычно практически невидимы.

Конкретный видимый цвет будет зависеть от ряда факторов, включающих величину разницы между показателями преломления, толщин слоев внутри конформного покрытия и специфических условий, в которых свет направлен на конформное покрытие.

Разница в показателях преломления между двумя слоями предпочтительно превышает 0,01, более предпочтительно - превышает 0,1, еще более предпочтительно - лежит в диапазоне от 0,2 до 0,4, например, равна примерно 0,3. Показатель преломления конкретного слоя может быть измерен способами, известными специалистам в данной области техники. В характерном случае для определения показателя преломления используют эллипсометрию и рефлектометрию, причем эллипсометрия предпочтительна. Конкретный способ определения с использованием эллипсометра описан в Примерах, приведенных ниже, хотя может быть использован любой подходящий способ.

Предпочтительно, толщина по меньшей мере одного из двух слоев составляет от 195z/y нм до 375z/y нм, где z - целое число, а у - показатель преломления слоя. Предпочтительно z равно от 1 до 5, более предпочтительно - от 1 до 3, например - 1 или 2. Если толщина соответствует данному выражению, то видимый свет с длиной волны от 390 нм до 750 нм отражается конформным покрытием. Соответственно, покрытие будет видимым для глаза человека.

Свет предпочтительно направляют на конформное покрытие под углом, равным 90° (т.е. нормально) к поверхности электрической сборки с конформным покрытием. В качестве источника света предпочтительно используют флуоресцентную лампу или трубку. Электрическая сборка в характерном случае содержит подложку, содержащую изолирующий материал, множество (т.е. по меньшей мере одну) электропроводящих дорожек, присутствующих на по меньшей мере одной поверхности подложки, и по меньшей мере один электрический компонент, соединенный с по меньшей мере одной электропроводящей дорожкой. Соответственно, конформное покрытие в характерном случае покрывает поверхность подложки, на которой находится множество электропроводящих дорожек, множество электропроводящих дорожек и по меньшей мере один электрический компонент.

Электропроводящая дорожка в характерном случае содержит любой подходящий электропроводящий материал. Предпочтительно электропроводящая дорожка содержит золото, вольфрам, медь, серебро, алюминий, легированные области полупроводниковых подложек, электропроводящие полимеры и/или электропроводящие печатные краски. Более предпочтительно электропроводящая дорожка содержит золото, вольфрам, медь, серебро или алюминий.

Подходящие для конкретной сборки формы и конфигурации электропроводящих дорожек могут быть выбраны специалистом в данной области техники. В характерном случае электропроводящая дорожка прикреплена к поверхности подложки по всей ее длине. Альтернативно, электропроводящая дорожка может быть прикреплена к подложке в двух или более точках. Например, электропроводящая дорожка может быть проволокой, прикрепленной к подложке в двух или более точках, но не по всей ее длине.

Электропроводящая дорожка в характерном случае сформирована на подложке с использованием любого подходящего способа, известного специалистам в данной области техники. В предпочтительном способе электропроводящие дорожки формируют на подложке с использованием «субтрактивной» технологии. Для этого способа характерно, что слой металла (например, медную фольгу, алюминиевую фольгу и т.п.) приклеивают к поверхности подложки, а затем удаляют нежелательные участки слоя металла, оставляя желаемые электропроводящие дорожки. Нежелательные участки слоя металла в характерном случае удаляют с подложки посредством химического травления или фототравления, фрезерования. В альтернативном предпочтительном способе электропроводящие дорожки формируют на подложке с использованием «аддитивной» технологии, например, такой как гальваностегия, осаждение с использованием обратной маски, и/или любого геометрически контролируемого процесса осаждения. Альтернативно, подложка может быть кремниевым кристаллом или кремниевой «вафлей», которые в характерном случае содержат легированные области в качестве электропроводящих дорожек.

Подложка в характерном случае содержит любой подходящий изолирующий материал, который предотвращает короткое замыкание электрической цепи электрической сборки подложкой. Подложка предпочтительно содержит эпоксидный ламинатный материал, бумагу, проклеенную синтетической смолой, стеклоткань, проклеенную эпоксидной смолой (ERBGH; от англ.: ероху resin bonded glass fabric), композитный эпоксидный материал (СЕМ; от англ.: composite ероху material), ПТФЭ (тефлон) или другие полимерные материалы, фенольный хлопковый гетинакс, силикон, стекло, керамику, бумагу, картон, натуральные и/или синтетические материалы на основе древесины и/или другие подходящие текстильные материалы. Подложка необязательно дополнительно содержит пламезамедляющий материал, в характерном случае - Flame Retardant 2 (FR-2) и/или Flame Retardant 4 (FR-4). Подложка может содержать один слой изолирующего материала или несколько слоев одного и того же или различных изолирующих материалов. Подложка может быть панелью печатной платы (РСВ; от англ.: printed circuit board), изготовленной из материалов, перечисленных выше.

Электрический компонент может быть любым подходящим компонентом схемы электрической сборки. Предпочтительно, электрический компонент является резистором, конденсатором, транзистором, диодом, усилителем, антенной или осциллятором. Любое подходящее число и/или любая комбинация электрических компонентов могут быть подсоединены к электрической сборке.

Электрический компонент предпочтительно подсоединен к электропроводящей дорожке через соединение. Соединение предпочтительно является паяным соединением, сварным соединением, проволочным соединением, электропроводящим клеевым соединением, обжимным соединением или запрессованным соединением. Подходящие способы пайки, сварки, проволочного соединения, соединения электропроводящим адгезивом и запрессовки для формирования соединения известны специалистам в данной области техники. Более предпочтительно соединение является паяным соединением, сварным соединением или проволочным соединением, причем наиболее предпочтительным является паяное соединение.

Аспекты настоящего изобретения далее будут описаны со ссылкой на вариант осуществления, изображенный на Фиг. с 1 по 3, на которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым или сходным компонентам.

Фиг. 1 изображает пример электрической сборки по настоящему изобретению. Электрическая сборка содержит подложку 1, содержащую изолирующий материал, множество электропроводящих дорожек 2, присутствующих по меньшей мере на одной поверхности подложки 1, и по меньшей мере один электрический компонент 3, соединенный с по меньшей мере одной электропроводящей дорожкой 2. Конформное покрытие 4 покрывает множество электропроводящих дорожек 2, по меньшей мере один электрический компонент 3 и поверхность 5 подложки 1, на которой расположены множество электропроводящих дорожек и по меньшей мере один электрический компонент.

Фиг. 2 изображает поперечное сечение через предпочтительный пример конформного покрытия 4 из Фиг. 1. Конформное покрытие содержит первый полимер 7, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность 6 электрической сборки, и второй полимер 8, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер 7.

Фиг. 3 изображает поперечное сечение через другой предпочтительный пример конформного покрытия 4 из Фиг. 1. Конформное покрытие содержит первый полимер 7, полученный посредством плазменной полимеризации первого соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность 6 электрической сборки, второй полимер 8, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер 7, третий полимер 9, полученный посредством плазменной полимеризации второго соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер 8, и четвертый полимер 10, полученный посредством плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер 9.

Фиг. 4 изображает поперечное сечение через предпочтительный пример конформного покрытия 4 из Фиг. 1. Конформное покрытие содержит первый полимер 11, полученный посредством плазменной полимеризации фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность 6 электрической сборки, и второй полимер 12, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер 11.

Фиг. 5 изображает поперечное сечение через другой предпочтительный пример конформного покрытия 4 из Фиг. 1. Конформное покрытие содержит первый полимер 11, полученный посредством плазменной полимеризации первого фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность 6 электрической сборки, второй полимер 12, полученный посредством плазменной полимеризации соединения с формулой (I) и осаждения полученного полимера на полимер 11, и третий полимер 13, полученный посредством плазменной полимеризации второго фторуглеводорода и осаждения полученного полимера на полимер 12.

Далее аспекты настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на Примеры осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

Электрическую сборку для нанесения покрытия поместили в камеру для плазменного осаждения и откачали атмосферный воздух до давления, равного 50 мТорр. Затем в камеру ввели парообразный 1,4-диметилбензол с объемной скоростью, равной примерно 10 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. 1,4-диметилбензол ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на электрической сборке. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток 1,4-диметилбензола.

В камере восстановили атмосферное давление, открыли ее и извлекли электрическую сборку с конформным покрытием.

Пример 2

Электрическую сборку для нанесения покрытия поместили в камеру для плазменного осаждения и откачали атмосферный воздух до давления, равного 50 мТорр. Затем в камеру ввели парообразный 1,4-диметилбензол с объемной скоростью, равной примерно 10 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. 1,4-диметилбензол ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на электрической сборке. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток 1,4-диметилбензола.

Вакуум в камере восстановили, после чего ввели в камеру газообразный гексафторпропилен с определенной объемной скоростью, которую отрегулировали до уровня порядка 5 см³/мин с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. Гексафторпропилен ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на предыдущем покрытии. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток гексафторпропилена.

В камере восстановили атмосферное давление, открыли ее и извлекли электрическую сборку с конформным покрытием.

Пример 3

Электрическую сборку для нанесения покрытия поместили в камеру для плазменного осаждения и откачали атмосферный воздух до давления, равного 50 мТорр. Затем в камеру ввели парообразный 1,4-диметилбензол с объемной скоростью, равной примерно 10 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. 1,4-диметилбензол ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на электрической сборке. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток 1,4-диметилбензола.

Вакуум в камере восстановили, после чего ввели в камеру газообразный гексафторпропилен с определенной объемной скоростью, которую регулировали на уровне порядка 5 см³/мин с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. Гексафторпропилен ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на предыдущем покрытии. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток гексафторпропилена.

Поддерживая вакуум, добавили еще два слоя - первый из 1,4-диметилбензола и второй из гексафторпропилена - с использованием способов, описанных выше.

В камере восстановили атмосферное давление, открыли ее и извлекли электрическую сборку с конформным покрытием.

Пример 4

Электрическую сборку для нанесения покрытия поместили в камеру для плазменного осаждения и откачали атмосферный воздух до давления, равного 50 мТорр. Затем в камеру ввели газообразный гексафторпропилен с объемной скоростью, равной примерно 5 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. Гексафторпропилен ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на электрической сборке. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток гексафторпропилена.

Вакуум в камере восстановили, после чего ввели в камеру парообразный 1,4-диметилбензол с определенной объемной скоростью, равной примерно 10 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. Параксилен ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на предыдущем покрытии. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток 1,4-диметилбензола.

Вакуум в камере восстановили, после чего ввели в камеру газообразный гексафторпропилен с объемной скоростью, равной примерно 5 см³/мин, с использованием регулятора массового расхода. Радиочастотный генератор включили на мощность, равную 175 Вт, и получили плазму. Гексафторпропилен ионизировался и затем прореагировал с самим собой, образовав непрерывное и конформное покрытие на предыдущем покрытии. После получения желаемой толщины покрытия радиочастотный генератор выключили и остановили поток гексафторпропилена.

В камере восстановили атмосферное давление, открыли ее и извлекли электрическую сборку с конформным покрытием.

Пример 5

Инфракрасную спектроскопию с Фурье-преобразованием (FTIR; от англ. Fourier transform infrared) выполнили на следующих конформных покрытиях:

1. Стандартное париленовое конформное покрытие. Спектр приведен на Фиг. 6.

2. Конформное покрытие, полученное в Примере 1, описанном выше, посредством плазменной полимеризации 1,4-диметилбензола. Спектр приведен на Фиг. 7.

3. Многослойные покрытия, полученные в Примерах со 2 по 4, которые содержат плазменно-полимеризованный 1,4-диметилбензол и плазменно-полимеризованный гексафторпропилен. Спектр приведен на Фиг. 8.

Фиг. с 6 по 8 показывают, чем покрытие, полученное посредством плазменной полимеризации 1,4-диметилбензола, отличается от стандартного париленового покрытия.

Парилен - это полимер с регулярной, точно определенной структурой, которая дает острые пики в спектре, изображенном на Фиг. 6. Особый интерес представляет кластер пиков, сосредоточенный около 3000 см^-1. Пики справа от 3000 см^-1 отображают алифатические С-Н участки, тогда как пики, расположенные слева, являются ароматическими С-Н участками, обусловленными атомами водорода, присоединенными к бензольному кольцу.

Фиг. 7 демонстрирует, что плазменно-полимеризованный 1,4-диметилбензол имеет менее определенную структуру, чем парилен, что в целом характерно для плазменно-полимеризованных полимеров. Это приводит к появлению более широких и менее острых пиков. Кроме того, существенно изменилось соотношение ароматических и алифатических С-Н участков, поскольку часть кольцевой структуры предшественника 1,4-диметилбензола была утрачена.

Как и ожидалось, Фиг. 8 содержит пики, сходные с пиками, изображенными на Фиг. 7. Наблюдается дополнительное поглощение при 1200 см^-1, что обусловлено С-F участком в плазменно-полимеризованном гексафторпропилене.

Пример 6

Электрические сборки для испытания были покрыты чередующимися слоями плазменно-полимеризованного 1,4-диметилбензола (обозначен в Таблице 1 как PDMB) и плазменно-полимеризованного гексафторпропилена (обозначен в Таблице 1 как ЗРАЗ) с использованием способов, описанных выше в Примерах с 1 по 4. Конечные осажденные покрытия представлены в Таблице 1 ниже, причем Слой 1 является первым слоем, осажденным на сборку.

Эксплуатационные характеристики всех покрытий были испытаны в следующих условиях. Поперек сборок с покрытием, погруженных в раствор соли с концентрацией 10 г/л, была приложена разность потенциалов, равная 2 В. Повреждение регистрировали, если ток утечки через покрытие достигал 100 мкА. Было испытано множество сборок с покрытиями с 1 по 5, так что можно было определить среднее время до возникновения повреждения. Эти результаты приведены в Таблице 2.

Двухслойная структура Покрытия 3 обеспечивает значительно лучшие эксплуатационные характеристики, чем не только эксплуатационные характеристики однослойных структур Покрытий 1 и 2, но и эксплуатационные характеристики, которых можно было ожидать от двухслойной структуры на основании результатов, полученных при испытании Покрытий 1 и 2.

Еще большее улучшение эксплуатационных характеристик было достигнуто при использовании четырехслойной структуры Покрытия 4, по сравнению с Покрытием 3, несмотря на то, что общая толщина Покрытия 3 была больше. Сходным образом, дополнительный повторяющийся элемент, содержащийся в Покрытии 5, обеспечивает еще большее улучшение эксплуатационных характеристик по сравнению с Покрытием 3.

Покрытия с 3 по 5 обеспечили превосходные результаты в условиях испытания, что свидетельствует о том, что эти покрытия будут хорошо эксплуатироваться в качестве конформных покрытий.

Пример 7

Трехслойные покрытия были нанесены на электрические сборки с использованием процедуры, описанной в Примере 4. Слои состояли из плазменно-полимеризованного 1,4-диметилбензола (обозначен как PDMB в Таблице 1) и плазменно-полимеризованного гексафторпропилена (обозначен как PHFP в Таблице 1). Были нанесены покрытия, указанные в Таблице 3. Цвет, наблюдавшийся при освещении каждой из электрических сборок с покрытием флуоресцентной лампой, расположенной сзади от глаз наблюдателя, также указан в таблице, приведенной ниже. Соответственно, наличие конформного покрытия можно было легко подтвердить посредством сравнения с электрической сборкой без покрытия, которая была зеленой.

Пример 8

Образцы плазменно-полимеризованного 1,4-диметилбензола и плазменно-полимеризованного гексафторпропилена осадили на стеклянные пластины с золотым покрытием в соответствии с процедурами, описанными в Примерах с 1 по 4.

На образцах выполнили спектроскопическую эллипсометрию с использованием эллипсометра Woolam М 2000 DI. Для всех образцов использовали диапазон длин волн от 192 нм до 1700 нм и три угла падения, равные 65°, 70° и 75° относительно нормали к поверхности. На каждом образце измерили по несколько точек и для каждого материала построили модель Коши. Анализ полученных моделей был использован для расчета толщины и показателей преломления использованных материалов.

Показано, что показатель преломления плазменно-полимеризованного 1,4-диметилбензола был равен 1,592. Показано, что показатель преломления плазменно-полимеризованного гексафторпропилена был равен 1,375.

Реферат

Изобретение относится к электрической сборке с конформным покрытием и к способам получения такой электрической сборки. Конформное покрытие получено способом, включающим: (а) плазменную полимеризацию соединения с формулой (I)где Rобозначает С-Салкильную группу или С-Салкенильную группу, a R, R, R, Rи Rнезависимо обозначают атом водорода, С-Салкильную группу или С-Салкенильную группу, и осаждение полученного полимера на по меньшей мере одну поверхность сборки; и (b) плазменную полимеризацию фторуглеводорода и осаждение полученного полимера на полимер, полученный на стадии (а). Также описан вариант, в котором сначала осаждают фторуглеводородный полимер, а затем на него осаждают полимер, полученный из соединения формулы (I). Полученное покрытие обладает улучшенными эксплуатационными свойствами. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл., 8 пр.

Формула