(57)【要約】  電気アセンブリの少なくとも1つの表面上に多層コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリであって、多層コーティングの各層は、(a)1種以上の有機ケイ素化合物、(b)任意選択で、O2、N2O、NO2、H2、NH3、N2、SiF4及び/又はヘキサフルオロプロピレン(HFP)、並びに(c)任意選択で、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、電気アセンブリ。得られるプラズマ堆積材料の化学構造は、一般式:SiOxHyCzFaNbにより説明され得る。コンフォーマルコーティングの特性は、x、y、z、a及びbの値を調整することにより改変される。【選択図】図１
2018524805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気アセンブリの少なくとも1つの表面上に多層コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリであって、多層コーティングの各層は、(a)1種以上の有機ケイ素化合物、(b)任意選択で、O2、N2O、NO2、H2、NH3、N2、SiF4及び/又はヘキサフルオロプロピレン(HFP)、並びに(c)任意選択で、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、電気アセンブリ。
【請求項２】
多層コンフォーマルコーティングが、2層から10層、好ましくは4層から8層を有する、請求項1に記載の電気アセンブリ。
【請求項３】
プラズマ堆積が、プラズマ化学気相堆積(PECVD)である、請求項1又は2に記載の電気アセンブリ。
【請求項４】
プラズマ堆積が、0.001から10mbarの圧力で生じる、請求項1から3のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項５】
電気アセンブリの表面に接触している多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、有機的である、請求項1から4のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項６】
多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、請求項1から5のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項７】
多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、O2、N2O、NO2、フッ素含有有機ケイ素化合物、SiF4又はHFPを含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、請求項6に記載の電気アセンブリ。
【請求項８】
多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、請求項1から7のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項９】
多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、1種以上のハロゲン含有有機ケイ素化合物、SiF4及び/又はHFPを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、請求項1から8のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１０】
多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、請求項1から9のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１１】
多層コンフォーマルコーティングの少なくとも1つの層が、O2、N2O及び/又はNO2を含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる防湿層である、請求項1から10のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１２】
多層コンフォーマルコーティングの少なくとも1つの層が、窒素含有有機ケイ素化合物、N2、NO2、N2O及び/又はNH3を含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる防湿層である、請求項1から11のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１３】
少なくとも1つの防湿層を得ることができる前駆体混合物が、He、Ar及び/又はKrをさらに含む、請求項11又は12に記載の電気アセンブリ。
【請求項１４】
少なくとも1つの防湿層が、多層コーティングの第1/最下層と最終/最上層との間に位置する、請求項11から13のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１５】
プラズマ堆積により多層コーティングの各層を得ることができる1種以上の有機ケイ素化合物が、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、ヘキサビニルジシロキサン(HVDSO)、アリルトリメチルシラン、アリルトリメトキシシラン(ATMOS)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、トリメチルシラン(TMS)、トリイソプロピルシラン(TiPS)、トリビニル-トリメチル-シクロトリシロキサン(V3D3)、テトラビニル-テトラメチル-シクロテトラシロキサン(V4D4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)、2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニルシクロトリシラザン、ジメチルアミノ-トリメチルシラン(DMATMS)、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、(BDMADMS)、トリス(ジメチルアミノ)メチルシラン(TDMAMS)、トリメチル(トリフルオロメチル)シラン又は1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチルトリエトキシシラン及び3-(ジエチルアミノ)プロピル-トリメトキシシランから独立して選択される、請求項1から14のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１６】
絶縁材料を含む基材、基材の少なくとも1つの表面上に存在する複数の導電性トラック、及び少なくとも1つの導電性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を備える、請求項1から15のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１７】
多層コンフォーマルコーティングが、複数の導電性トラック、少なくとも1つの電気部品、並びに複数の導電性トラック及び少なくとも1つの電気部品が位置する基材の表面を被覆する、請求項16に記載の電気アセンブリ。
【請求項１８】
プリント回路基板である、請求項1から17のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
【請求項１９】
電気部品の少なくとも1つの表面上に請求項1から15のいずれか一項に記載の多層コンフォーマルコーティングを有する電気部品。
【請求項２０】
抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、増幅器、リレー、変圧器、バッテリー、ヒューズ、集積回路、スイッチ、LED、LEDディスプレイ、圧電素子、光電子部品、アンテナ又は発振器である、請求項19に記載の電気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングされた電気アセンブリ、及びコーティングされた電気アセンブリを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンフォーマルコーティングは、エレクトロニクス産業において、作動中に電気アセンブリを環境曝露から保護するために長年使用されている。コンフォーマルコーティングは、プリント回路基板等の電気アセンブリ、及びその部品の輪郭に沿う保護ラッカーの薄く柔軟な層である。
【０００３】
IPCの定義によれば、コンフォーマルコーティングの5つの主要なクラス、AR(アクリル)、ER(エポキシ)、SR(シリコーン)、UR(ウレタン)及びXY(パラキシリレン)が存在する。これらの5つの種類のうち、パラキシリレン(又はパリレン)は、最善の化学的、電気的及び物理的保護を提供することが一般に認められている。この堆積プロセスは、時間及び費用がかかり、出発材料が高価である。
【０００４】
従来のコンフォーマルコーティングの有望な代替物として、プラズマ処理ポリマー/コーティングが現れた。プラズマ重合技術により堆積されたコンフォーマルコーティングは、例えば、特許文献１（WO2011/104500）及び特許文献２（WO2013/132250）において説明されている。
【０００５】
これらの進展にもかかわらず、市販のコーティングと少なくとも同様のレベルの化学的、電気的及び物理的保護を提供するが、より容易及び安価に製造することができるさらなるコンフォーマルコーティングが、依然として必要とされている。また、市販のコーティングと比較して増加したレベルの水分保護を達成し、したがって高レベルの防水保護を達成するコーティングが、依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０４５００号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１３２２５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、驚くべきことに、有機ケイ素化合物をプラズマ堆積により堆積させて、高レベルの化学的、電気的及び物理的保護をもたらす多層コンフォーマルコーティングを提供することができることを見出した。そのようなコーティングの優れた防湿性は特に望ましく、現在利用可能なものよりもはるかに高いレベルの防水性を有するコーティングされた電気アセンブリを潜在的にもたらし得る。さらに、本発明者らは、そのようなコーティングが硬く、優れた引っかき抵抗性を有するようにプラズマ化学を調整し、材料構造を設計した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、電気アセンブリの少なくとも1つの表面上に多層コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリであって、多層コーティングの各層は、(a)1種以上の有機ケイ素化合物、(b)任意選択で、O2、N2O、NO2、H2、NH3、N2、SiF4及び/又はヘキサフルオロプロピレン(HFP)、並びに(c)任意選択で、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、電気アセンブリに関する。
【０００９】
本発明はまた、電気部品の少なくとも1つの表面上に多層コンフォーマルコーティングを有する電気部品であって、多層コーティングの各層は、(a)1種以上の有機ケイ素化合物、(b)任意選択で、O2、N2O、NO2、H2、NH3、N2、SiF4及び/又はヘキサフルオロプロピレン(HFP)、並びに(c)任意選択で、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる、電気部品に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】多層コンフォーマルコーティングを有する本発明の電気アセンブリの一例を示す図である。
【図２】図1における多層コンフォーマルコーティングの断面を示し、好ましいコーティングの構造を描いた図である。
【図３】図1における多層コンフォーマルコーティングの断面を示し、好ましいコーティングの構造を描いた図である。
【図４】図1における多層コンフォーマルコーティングの断面を示し、好ましいコーティングの構造を描いた図である。
【図５】実施例1において調製されたコーティングのフーリエ変換赤外(FTIR)スペクトルを示す図である。
【図６】実施例2において調製されたコーティングのFTIRスペクトルを示す図である。
【図７】コームを様々な多層コンフォーマルコーティングでコーティングし、次いで水を塗布した際の電気抵抗について試験した、実施例4からの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の多層コンフォーマルコーティングは、有機ケイ素化合物のプラズマ堆積により得ることができる層を含む。有機ケイ素化合物は、反応性ガス及び/又は非反応性ガスの存在下又は非存在下で堆積され得る。得られる堆積した層は、一般式SiOxHyCzFaNbを有し、x、y、z、a及びbの値は、(a)使用される特定の有機ケイ素化合物、(b)反応性ガスが存在するか否か、及びその反応性ガスが何であるか、並びに(c)非反応性ガスが存在するか否か、及びその非反応性ガスが何であるかに依存する。例えば、有機ケイ素化合物中にフッ素又は窒素が存在しない場合、及びフッ素又は窒素を含有する反応性ガスが使用されない場合、a及びbの値は0となる。以下でより詳細に考察されるように、x、y、z、a及びbの値は、適切な有機ケイ素化合物及び/又は反応性ガスを選択することにより調整され得、また各層及びコーティング全体の特性がそれに伴い制御され得る。
【００１２】
誤解を避けるために記すと、多層コーティングの各層は、それらの層を形成するために使用される前駆体混合物の有機的性質にもかかわらず、まさにその前駆体混合物に依存して、有機的又は無機的な特徴を有し得ることが理解されるであろう。一般式SiOxHyCzFaNbの有機層においては、y及びzの値はゼロより大きく、一方一般式SiOxHyCzFaNbの無機層においては、y及びzの値はゼロとなる傾向がある。層の有機的性質は、慣例的な分析技術を使用して、例えばフーリエ変換赤外分光法を使用して炭素-水素及び/又は炭素-炭素結合の存在を検出することによって、当業者により容易に決定され得る。同様に、層の無機的性質は、慣例的な分析技術を使用して、例えばフーリエ変換赤外分光法を使用して炭素-水素及び/又は炭素-炭素結合の非存在を検出することによって、当業者により容易に決定され得る。
【００１３】
プラズマ堆積プロセス
本発明の多層コンフォーマルコーティングにおいて存在する層は、前駆体混合物のプラズマ堆積、典型的にはプラズマ化学気相堆積(PECVD)又はプラズマ物理気相堆積(PEPVD)、好ましくはPECVDにより得ることができる。プラズマ堆積プロセスは、典型的には、減圧下で、典型的には0.001から10mbar、好ましくは0.01から1mbar、例えば約0.7mbarで行われる。堆積反応は、電気アセンブリの表面上、又は既に堆積された層の表面上でin situで生じる。
【００１４】
プラズマ堆積は、典型的には、イオン化された及び中性の供給ガス/前駆体、イオン、電子、原子、ラジカル並びに/又はプラズマで生成される他の中性種を含むプラズマを生成する反応器内で行われる。反応器は、典型的には、チャンバ、真空システム、及び1つ以上のエネルギー源を備えるが、プラズマを生成するように構成された任意の好適な種類の反応器が使用され得る。エネルギー源は、1種以上のガスをプラズマに変換するように構成された任意の好適なデバイスを含み得る。好ましくは、エネルギー源は、加熱器、高周波(RF)発生器、及び/又はマイクロ波発生器を含む。
【００１５】
プラズマ堆積は、他の技術を使用して調製することができない独特な材料クラスをもたらす。プラズマ堆積材料は、極めて不規則な構造を有し、一般に高度に架橋しており、ランダムな分岐を含有し、いくつかの反応性部位を保持する。これらの化学的及び物理的な特質は周知であり、例えば、Plasma Polymer Films、Hynek Biederman、Imperial College Press 2004及びPrinciples of Plasma Discharges and Materials Processing、第2版、Michael A. Lieberman、Alan J. Lichtenberg、Wiley 2005において説明されている。
【００１６】
典型的には、電気アセンブリは、反応器のチャンバ内に設置され、真空システムを使用してチャンバが10-3から10mbarの範囲内の圧力まで排気される。次いで、典型的には1種以上のガスが(制御された流量で)チャンバ内に注入され、エネルギー源が安定なガスプラズマを生成する。次いで、典型的には1種以上の前駆体化合物が、ガス及び/又は蒸気としてチャンバ内のプラズマ相内に導入される。代替として、前駆体化合物が最初に導入され、次に安定なガスプラズマが生成されてもよい。プラズマ相内に導入されると、前駆体化合物は、典型的にはプラズマ内で分解(及び/又はイオン化)して一連の活性種(すなわちラジカル)を生成し、これが電気アセンブリの露出表面上に堆積し、層を形成する。
【００１７】
堆積した材料の厳密な性質及び組成は、典型的には、以下の条件の1つ以上に依存する:(i)選択されたプラズマガス、(ii)使用された特定の前駆体化合物、(iii)前駆体化合物の量(前駆体化合物の圧力、流量及びガス注入の方式の組合せにより決定され得る)、(iv)前駆体化合物の比、(v)前駆体化合物の順序、(vi)プラズマ圧力、(vii)プラズマ駆動周波数、(viii)出力パルス及びパルス幅のタイミング、(ix)コーティング時間、(x)プラズマ出力(ピーク及び/若しくは平均プラズマ出力を含む)、(xi)チャンバ電極配置、並びに/又は(xii)導入されるアセンブリの作製。
【００１８】
典型的には、プラズマ駆動周波数は、1kHzから4GHzである。典型的には、プラズマ出力密度は、0.001から50W/cm2、好ましくは0.01W/cm2から0.02W/cm2、例えば約0.0175W/cm2である。典型的には、質量流量は、5から1000sccm、好ましくは5から20sccm、例えば約10sccmである。典型的には、作動圧力は、0.001から10mbar、好ましくは0.01から1mbar、例えば約0.7mbarである。典型的には、コーティング時間は、10秒から60分超、例えば10秒から60分である。
【００１９】
プラズマ処理は、より大型のプラズマチャンバを使用することにより、容易に拡張することができる。しかしながら、当業者には理解されるように、好ましい条件は、プラズマチャンバのサイズ及び構成に依存する。したがって、使用されている特定のプラズマチャンバに応じて、当業者が作動条件を変更することが有益となり得る。
【００２０】
前駆体化合物
本発明の多層コンフォーマルコーティングは、前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる層を含む。前駆体混合物は、1種以上の有機ケイ素化合物を含み、任意選択で、反応性ガス(例えばO2)及び/又は非反応性ガス(例えばAr)をさらに含む。得られる堆積した層は、一般式SiOxHyCzFaNbを有し、x、y、z、a及びbの値は、(i)使用される特定の有機ケイ素化合物、並びに(ii)反応性ガスが存在するか否か、及びその反応性ガスが何であるかに依存する。
【００２１】
典型的には、前駆体混合物は、1種以上の有機ケイ素化合物、任意選択の反応性ガス、及び任意選択の非反応性ガスからなるか、又は本質的にそれらからなる。本明細書において使用される場合、「本質的に〜からなる」という用語は、本質的に構成する成分、及び他の成分を含む前駆体混合物を指すが、但し、他の成分は、前駆体混合物から形成された得られる層の本質的特徴に大きく影響しない。典型的には、本質的にある特定の成分からなる前駆体混合物は、95wt%以上のそれらの成分、好ましくは99wt%以上のそれらの成分を含有する。
【００２２】
1種以上の有機ケイ素化合物が、過剰の酸素及び窒素含有反応性ガス(例えばNH3、O2、N2O又はNO2)の非存在下でプラズマ堆積される場合、得られる層は、有機的な性質を有し、一般式SiOxHyCzFaNbを有する。y及びzの値は、0より大きい。O、F又はNが、有機ケイ素化合物の一部として、又は反応性ガスとして前駆体混合物中に存在する場合、x、a及びbの値は、0より大きい。
【００２３】
1種以上の有機ケイ素化合物が、酸素含有反応性ガス(例えばO2又はN2O又はNO2)の存在下でプラズマ堆積される場合、有機ケイ素前駆体中の炭化水素部分が酸素含有反応性ガスと反応して、CO2及びH2Oを形成する。これは、得られる層の無機的性質を増大させる。十分な酸素含有反応性ガスが存在する場合、炭化水素部分の全てが除去されることがあり、その結果、得られる層が実質的に無機的/セラミック的性質を有する(一般式SiOxHyCzFaNbにおいて、y、z、a及びbは、無視できる値を有し、ゼロとなる傾向を有する)。水素含量は、RF出力密度を増加させ、プラズマ圧力を減少させることによりさらに低減され得、したがって酸化プロセスが促進されて高密度無機層がもたらされる(一般式SiOxHyCzFaNbにおいて、xは2という高い値であり、y、z、a及びbは、無視できる値を有し、ゼロとなる傾向を有する)。
【００２４】
典型的には、前駆体混合物は、1種の有機ケイ素化合物を含むが、いくつかの状況においては、2種以上の異なる有機ケイ素化合物、例えば2種、3種又は4種の異なる有機ケイ素化合物を使用することが望ましいこともある。
【００２５】
典型的には、有機ケイ素化合物は、有機シロキサン、有機シラン、窒素含有有機ケイ素化合物、例えばシラザン若しくはアミノシラン、又はハロゲン含有有機ケイ素化合物、例えばハロゲン含有有機シランである。有機ケイ素化合物は、直線状又は環状であってもよい。
【００２６】
有機ケイ素化合物は、式(I):
【００２７】
【化１】
2018524805.tif 000003
(式中、R1からR6のそれぞれは、独立して、C1〜C6アルキル基、C2〜C6アルケニル基又は水素を表すが、但し、R1からR6の少なくとも1つは水素を表さない)の化合物であってもよい。好ましくは、R1からR6のそれぞれは、独立して、C1〜C3アルキル基、C2〜C4アルケニル基又は水素、例えばメチル、エチル、ビニル、アリル又は水素を表すが、但し、R1からR6の少なくとも1つは水素を表さない。好ましくは、R1からR6の少なくとも2つ又は3つ、例えば4つ、5つ又は6つは、水素を表さない。好ましい例としては、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)及びヘキサビニルジシロキサン(HVDSO)が挙げられる。ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)及びテトラメチルジシロキサン(TMDSO)が特に好ましく、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)が最も好ましい。
【００２８】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(II):
【００２９】
【化２】
2018524805.tif 000004
(式中、R7からR10のそれぞれは、独立して、C1〜C6アルキル基、C1〜C6アルコキシ基、C2〜C6アルケニル基、水素、又は-(CH2)1〜4NR'R"基(式中、R'及びR"は、独立して、C1〜C6アルキル基を表す)を表すが、但し、R7からR10の少なくとも1つは、水素を表さない)の化合物であってもよい。好ましくは、R7からR10のそれぞれは、C1〜C3アルキル基、C1〜C3アルコキシ基、C2〜C4アルケニル基、水素、又は-(CH2)2〜3NR'R"基(式中R'及びR"は、独立して、メチル又はエチル基を表す)、例えばメチル、エチル、イソプロピル、メトキシ、エトキシ、ビニル、アリル、水素又は-CH2CH2CH2N(CH2CH3)2を表すが、但し、R7からR10の少なくとも1つは、水素を表さない。好ましくは、R7からR10の少なくとも2つ、例えば3つ又は4つは、水素を表さない。好ましい例としては、アリルトリメチルシラン、アリルトリメトキシシラン(ATMOS)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、3-(ジエチルアミノ)プロピル-トリメトキシシラン、トリメチルシラン(TMS)及びトリイソプロピルシラン(TiPS)が挙げられる。
【００３０】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(III):
【００３１】
【化３】
2018524805.tif 000005
(式中、nは、3又は4を表し、R11及びR12のそれぞれは、それぞれ独立して、C1〜C6アルキル基、C2〜C6アルケニル基又は水素を表すが、但し、R11及びR12の少なくとも1つは、水素を表さない)の環式化合物であってもよい。好ましくは、R11及びR12のそれぞれは、独立して、C1〜C3アルキル基、C2〜C4アルケニル基又は水素、例えばメチル、エチル、ビニル、アリル又は水素を表すが、但し、R11及びR12の少なくとも1つは、水素を表さない。好ましい例としては、トリビニル-トリメチル-シクロトリシロキサン(V3D3)、テトラビニル-テトラメチル-シクロテトラシロキサン(V4D4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCS)及びオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)が挙げられる。
【００３２】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(IV):
【００３３】
【化４】
2018524805.tif 000006
(式中、X1からX6のそれぞれは、独立して、C1〜C6アルキル基、C2〜C6アルケニル基又は水素を表すが、但し、X1からX6の少なくとも1つは、水素を表さない)の化合物であってもよい。好ましくは、X1からX6のそれぞれは、独立して、C1〜C3アルキル基、C2〜C4アルケニル基又は水素、例えばメチル、エチル、ビニル、アリル又は水素を表すが、但し、X1からX6の少なくとも1つは、水素を表さない。好ましくは、X1からX6の少なくとも2つ又は3つ、例えば4つ、5つ又は6つは、水素を表さない。好ましい例は、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)である。
【００３４】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(V):
【００３５】
【化５】
2018524805.tif 000007
(式中、mは、3又は4を表し、X7及びX8のそれぞれは、独立して、C1〜C6アルキル基、C2〜C6アルケニル基又は水素を表すが、但し、X7及びX8の少なくとも1つは、水素を表さない)の環式化合物であってもよい。好ましくは、X7及びX8のそれぞれは、独立して、C1〜C3アルキル基、C2〜C4アルケニル基又は水素、例えばメチル、エチル、ビニル、アリル又は水素を表すが、但し、X7及びX8の少なくとも1つは、水素を表さない。好ましい例は、2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニルシクロトリシラザンである。
【００３６】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(VI):
【化６】
2018524805.tif 000008
(式中、X9及びX10は、独立して、C1〜C6アルキル基を表し、aは、0、1又は2を表し、bは、1、2又は3を表し、a及びbの合計は、1、2又は3である)の化合物であってもよい。典型的には、X9及びX10は、C1〜C3アルキル基、例えばメチル又はエチルを表す。好ましい例は、ジメチルアミノ-トリメチルシラン(DMATMS)、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン(BDMADMS)及びトリス(ジメチルアミノ)メチルシラン(TDMAMS)である。
【００３７】
代替として、有機ケイ素化合物は、式(VII):
【００３８】
【化７】
2018524805.tif 000009
(式中、Y1からY4のそれぞれは、独立して、C1〜C8ハロアルキル基、C1〜C6アルキル基、C1〜C6アルコキシ基、又はC2〜C6アルケニル基又は水素を表すが、但し、Y1からY4の少なくとも1つは、C1〜C8ハロアルキル基を表す)の化合物であってもよい。好ましくは、Y1からY4のそれぞれは、独立して、C1〜C3アルキル基、C1〜C3アルコキシ基、C2〜C4アルケニル基又はC1〜C8ハロアルキル基、例えばメチル、エチル、メトキシ、エトキシ、ビニル、アリル、トリフルオロメチル又は1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチルを表すが、但し、Y1からY4の少なくとも1つは、ハロアルキル基を表す。好ましい例は、トリメチル(トリフルオロメチル)シラン及び1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチルトリエトキシシランである。
【００３９】
好ましくは、有機ケイ素化合物は、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、ヘキサビニルジシロキサン(HVDSO)、アリルトリメチルシラン、アリルトリメトキシシラン(ATMOS)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、3-(ジエチルアミノ)プロピル-トリメトキシシラン、トリメチルシラン(TMS)、トリイソプロピルシラン(TiPS)、トリビニル-トリメチル-シクロトリシロキサン(V3D3)、テトラビニル-テトラメチル-シクロテトラシロキサン(V4D4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)、2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニルシクロトリシラザン、ジメチルアミノ-トリメチルシラン(DMATMS)、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、(BDMADMS)、トリス(ジメチルアミノ)メチルシラン(TDMAMS)、トリメチル(トリフルオロメチル)シラン又は1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチルトリエトキシシランである。ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)及びテトラメチルジシロキサン(TMDSO)が特に好ましく、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)が最も好ましい。
【００４０】
本明細書において使用される場合、C1〜C6アルキルという用語は、1個から6個、好ましくは1個から3個の炭素原子を有する直鎖又は分岐状炭化水素基を包含する。その例としては、メチル、エチル、n-プロピル及びi-プロピル、ブチル、ペンチル並びにヘキシルが挙げられる。
【００４１】
本明細書において使用される場合、C2〜C6アルケニルという用語は、2個から6個の炭素原子、好ましくは2個から4個の炭素原子、及び炭素-炭素二重結合を有する直鎖又は分岐状炭化水素基を包含する。好ましい例としては、ビニル及びアリルが挙げられる。
【００４２】
本明細書において使用される場合、ハロゲンは、典型的には、塩素、フッ素、臭素又はヨウ素であり、好ましくは、塩素、臭素又はフッ素であり、最も好ましくはフッ素である。
【００４３】
本明細書において使用される場合、C1〜C6ハロアルキルという用語は、1つ以上の前記ハロゲン原子により置換された前記C1〜C6アルキルを包含する。典型的には、それは、1個、2個又は3個の前記ハロゲン原子により置換されている。特に好ましいハロアルキル基は、-CF3及び-CCl3である。
【００４４】
本明細書において使用される場合、C1〜C6アルコキシ基は、酸素原子に結合した前記アルキル基である。好ましい例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、ペントキシ及びヘキソキシが挙げられる。
【００４５】
前駆体混合物は、任意選択で反応性ガスをさらに含む。反応性ガスは、O2、N2O、NO2、H2、NH3、N2、SiF4及び/又はヘキサフルオロプロピレン(HFP)から選択される。これらの反応性ガスは、一般に、プラズマ堆積機構に化学的に関与し、したがって共前駆体とみなすことができる。
【００４６】
O2、N2O及びNO2は、酸素含有共前駆体であり、典型的には、得られる堆積した層の無機的特徴を増大させるために添加される。このプロセスは、上で考察されている。N2O及びNO2はまた、窒素含有共前駆体であり、典型的には、得られる堆積した層の窒素含量をさらに増加させる(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるbの値が増加する)ために添加される。
【００４７】
H2は、還元性共前駆体であり、典型的には、得られる堆積した層の酸素含量(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるxの値)を低減するために添加される。そのような還元条件下において、炭素及び水素はまた、一般に、得られる堆積した層から除去される(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるy及びzの値もまた低減される)。共前駆体としてのH2の添加は、得られる堆積した層における架橋のレベルを増加させる。
【００４８】
N2は、窒素含有共前駆体であり、典型的には、得られる堆積した層の窒素含量を増加させる(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるbの値が増加する)ために添加される。
【００４９】
NH3もまた、窒素含有共前駆体であり、したがって、典型的には、得られる堆積した層の窒素含量を増加させる(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるbの値が増加する)ために添加される。しかしながら、NH3は、追加的に還元特性を有する。これは、H2の添加の場合と同様に、共前駆体としてNH3が使用される場合、酸素、炭素及び水素が、一般に、得られる堆積した層から除去される(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるx、y及びzの値が低減される)ことを意味する。共前駆体としてのNH3の添加は、得られる堆積した層における架橋のレベルを増加させる。得られる層は、窒化ケイ素構造を呈する傾向がある。
【００５０】
SiF4及びヘキサフルオロプロピレン(HFP)は、フッ素含有共前駆体であり、典型的には、得られる堆積した層のフッ素含量を増加させる(結果として一般式SiOxHyCzFaNbにおけるaの値が増加する)ために添加される。
【００５１】
当業者は、得られる堆積した層の所望の改質を達成するために、任意の適用された出力密度における有機ケイ素化合物に対する反応性ガスの比を容易に調節することができる。
【００５２】
前駆体混合物はまた、任意選択で非反応性ガスをさらに含む。非反応性ガスは、He、Ar又はKrである。非反応性ガスは、プラズマ堆積機構に化学的に関与しないが、一般に、得られる材料の物理的特性に影響する。例えば、He、Ar又はKrの添加は、一般に、得られる層の密度を、ひいては硬度を増加させる。He、Ar又はKrの添加はまた、得られる堆積材料の架橋を増加させる。
【００５３】
多層コンフォーマルコーティングの構造及び特性
本発明の多層コンフォーマルコーティングは、少なくとも2層を含む。多層コーティングにおける第1層又は最下層は、電気アセンブリの表面と接触している。多層コーティングにおける最終層又は最上層は、環境と接触している。多層コンフォーマルコーティングが3層以上を含む場合、追加の層は、第1/最下層と最終/最上層との間に位置する。
【００５４】
典型的には、多層コーティングは、2層から10層を含む。したがって、多層コーティングは、2、3、4、5、6、7、8、9又は10層を有してもよい。好ましくは、多層コーティングは、2層から8層、例えば2層から6層、又は3層から7層、又は4層から8層を有する。
【００５５】
各層の間の境界は、不連続又は漸変していてもよい。3層以上を有する多層コーティングにおいて、層間の各境界は、不連続又は漸変していてもよい。したがって、多層コーティングに関して、境界の全てが不連続であってもよく、又は境界の全てが漸変していてもよく、又は不連続及び漸変境界の両方が存在してもよい。
【００５６】
2層間の漸変境界は、プラズマ堆積プロセス中、2層のうちの第1の層を形成するために必要な前駆体混合物から、2層のうちの第2の層を形成するために必要な前駆体混合物に、経時的に徐々に切り替えることにより達成され得る。2層間の漸変領域の厚さは、第1の前駆体混合物から第2の前駆体混合物への切り替えを行う時間を変更することにより調節され得る。漸変境界により層間の接着が一般に増加するため、いくつかの状況下では漸変境界が有利となり得る。
【００５７】
2層間の不連続の境界は、プラズマ堆積プロセス中、2層のうちの第1の層を形成するために必要な前駆体混合物から、2層のうちの第2の層を形成するために必要な前駆体混合物に、即時に切り替えることにより達成され得る。
【００５８】
所望の特性を有する層を得るために、前駆体混合物及び/又はプラズマ堆積条件を変化させることにより、異なる層が堆積される。個々の各層の特性は、得られる多層コーティングが所望の特性を有するように選択される。
【００５９】
誤解を避けるために記すと、本発明の多層コーティングの全ての層は、1種以上の有機ケイ素化合物を含有する本明細書において定義される前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる。したがって、本発明の多層コーティングは、金属又は金属酸化物層等の、本明細書において定義される前駆体混合物から得ることができない他の層を含有しない。
【００６０】
特に第1/最下層の特性
一般に、多層コンフォーマルコーティングが、電気アセンブリの表面、及び多層コンフォーマルコーティング内の層間の両方に対して良好な接着を示すことが望ましい。これは、多層コンフォーマルコーティングが使用中、堅牢となるために望ましい。接着は、Scotchテープ試験又は引っかき接着試験等の当業者に公知の試験を使用して試験され得る。
【００６１】
したがって、電気アセンブリの表面と接触している多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、電気アセンブリの表面に良好に接着する層をもたらす前駆体混合物から形成されることが好ましい。必要とされるまさにその前駆体混合物は、電気アセンブリの特定の表面に依存し、当業者は、それに従って前駆体混合物を調節することができるであろう。しかしながら、有機的な特徴を有する層が、典型的には電気アセンブリの表面に最も良好に接着する。フッ素を含有しない、又は実質的に含有しない層もまた、典型的には電気アセンブリの表面に最も良好に接着する。
【００６２】
したがって、典型的には、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層は、有機的である。有機的特徴を有する層は、酸素含有反応性ガスを含有しない、又は実質的に含有しない(すなわち、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない)前駆体混合物を使用することにより達成され得る。したがって、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層は、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物を使用して堆積されることが好ましい。
【００６３】
本明細書において使用される場合、指定された成分を「実質的に含有しない」前駆体混合物への言及は、微量の指定された成分を含有し得るが、但しその指定された成分は前駆体混合物から形成された得られる層の本質的特徴に大きく影響しない、前駆体混合物を指す。したがって、典型的には、指定された成分を実質的に含有しない前駆体混合物は、5wt%未満の指定された成分、好ましくは1wt%未満の指定された成分、最も好ましくは0.1wt%未満の指定された成分を含有する。
【００６４】
フッ素を含有しない、又は実質的に含有しない層は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含有しない、又は実質的に含有しない、またフッ素含有反応性ガスを含有しない、又は実質的に含有しない(すなわち、SiF4又はHFPを含有しない、又は実質的に含有しない)前駆体混合物を使用することにより達成され得る。したがって、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、フッ素含有有機ケイ素化合物、SiF4又はHFPを含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物を使用して堆積されることが好ましい。
【００６５】
したがって、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、O2、N2O、NO2、フッ素含有有機ケイ素化合物、SiF4又はHFPを含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物を使用して堆積されることが特に好ましい。得られるコーティングは、有機的な特徴を有し、フッ素を含有せず、したがって電気アセンブリの表面に良好に接着する。
【００６６】
また、一般に、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層が、コーティングの堆積前に電気アセンブリの基材上に存在する任意の残留水分を吸収することができることも望ましい。したがって、第1/最下層は、一般に、コーティング内に残留水分を保持し、それにより基材上の腐食及び浸食部位の核形成を低減する。
【００６７】
最終/最上層の特性
一般に、多層コーティングの最終/最上層、すなわち環境に曝露される層は、疎水性であることが望ましい。疎水性は、標準的な技術を使用して水接触角(WCA)を測定することにより決定され得る。典型的には、多層コーティングの最終/最上層のWCAは90°超、好ましくは95°から115°、より好ましくは100°から110°である。
【００６８】
層の疎水性は、前駆体混合物を調節することにより変更され得る。例えば、有機的特徴を有する層は、一般に疎水性である。したがって、典型的には、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層は、有機的である。有機的特徴を有する層は、例えば、酸素含有反応性ガスを含有しない、又は実質的に含有しない(すなわち、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない)前駆体混合物を使用することにより達成され得る。上で考察されたように、酸素含有ガスが前駆体混合物中に存在する場合、得られる層の有機的特徴、ひいては疎水性が低減される。したがって、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない前駆体混合物を使用して堆積されることが好ましい。
【００６９】
層の疎水性はまた、ハロゲン含有有機ケイ素化合物、例えば上で定義された式VIIの化合物を使用することにより増加し得る。そのような前駆体により、得られる層は、ハロゲン原子を含有し、一般に疎水性となる。ハロゲン原子はまた、前駆体混合物中の反応性ガスとしてSiF4又はHFPを含めることにより導入され得、これらは得られる層内へのフッ素の含有をもたらす。したがって、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、ハロゲン含有有機ケイ素化合物、SiF4及び/又はHFPを含む前駆体混合物を使用して堆積されることが好ましい。
【００７０】
また、一般に、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、少なくとも4GPa、好ましくは少なくとも6GPa、より好ましくは少なくとも7GPaの硬度を有することも望ましい。硬度は、典型的には11GPa以下である。硬度は、当業者に知られているナノ硬度試験機技術により測定され得る。層の硬度は、例えばHe、Ar及び/又はKr等の非反応性ガスを含めるように前駆体混合物を調節することにより変更され得る。これは、より高密度の、ひいてはより硬い層をもたらす。したがって、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物を使用して堆積されることが好ましい。
【００７１】
また、プラズマ堆積条件を変更することにより硬度を調節することも可能である。したがって、堆積が生じる圧力の低減は、一般に、より高密度の、ひいてはより硬い層をもたらす。RF出力の増加は、一般に、より高密度の、ひいてはより硬い層をもたらす。これらの条件及び/又は前駆体混合物は、少なくとも6GPaの硬度を達成するように容易に調節され得る。
【００７２】
また、一般に、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が疎油性であることも望ましい。一般に、疎水性である層は、疎油性でもある。これは、フッ素含有コーティングの場合に特に該当する。したがって、多層コーティングの最終/最上層の水接触角(WCA)が100°を超える場合、コーティングは疎油性である。疎油特性の増加のためには、105°を超えるWCAが好ましい。
【００７３】
上記を鑑みて、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、(a)90°から120°、好ましくは95°から115°、より好ましくは100°から110°のWCA、及び(b)少なくとも6GPaの硬度を有することが特に好ましい。
【００７４】
全体として、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が、(a)O2、N2O又はNO2を含有しない、又は実質的に含有しない、(b)ハロゲン含有有機ケイ素化合物、SiF4及び/又はHFPを含む、並びに(c)He、Ar及び/又はKrを含む前駆体混合物を使用して堆積されることが特に好ましい。
【００７５】
多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層が疎水性であることが一般に好ましいが、最終/最上層が疎水性領域及び親水性領域の両方を有することもまた望ましいことがある。これらの疎水性及び親水性領域は、例えば水分に敏感な部品から水分を遠ざけるように誘導するチャネルが最終/最上層上に形成されるように、堆積され得る。
【００７６】
典型的には、多層コンフォーマルコーティングの最終/最上層は、無機的ではないが、これは、そのようなコーティングの特性が、一般に、最終/最上層が有機的であるコーティングほど有利ではないためである。多層コーティングが2層又は3層を有する場合、最終/最上層が無機的ではない(すなわち、最終/最上層が有機的である)ことが特に好ましい。しかしながら、多層コーティングが4層以上を含有する場合、無機的な最終/最上層を有するコーティングと、有機的な最終/最上層を有するコーティングとの間の特性の差は、一般にあまり重要ではなく、実際に、増加した硬度を提供するための状況下では、有機的ではない最終/最上層を有することが望ましいこともある。
【００７７】
防湿性
典型的には水蒸気形態としての水分が、多層コンフォーマルコーティングを突破し、その下の電気アセンブリを損傷することができないように、多層コンフォーマルコーティングが防湿材として機能することが望ましい。多層コンフォーマルコーティングの防湿性は、MOCON試験等の標準的技術を使用して水蒸気透過速度(WVTR)を測定することにより評価され得る。典型的には、多層コンフォーマルコーティングのWVTRは、10g/m2/日から0.001g/m2/日である。
【００７８】
典型的には、多層コンフォーマルコーティングの防湿性は、0.5g/m2/日から0.1g/m2/日のWVTRを有する少なくとも1つの層を含めることにより向上され得る。この防湿層は、典型的には、多層コンフォーマルコーティングの第1/最下層又は最終/最上層ではない。いくつかの防湿層は、多層コーティング内に存在してもよく、それらはそれぞれ、同じ又は異なる組成を有してもよい。
【００７９】
一般に、実質的に無機的な特徴を有し、極めて微量の炭素を含有する層が、最も効果的な防湿層である。そのような層は、例えば、有機ケイ素化合物及び酸素含有反応性ガス(すなわち、O2、N2O又はNO2)を含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができる。He、Ar若しくはKr等の非反応性ガスの添加、高RF出力密度の使用、及び/又はプラズマ圧力の低減もまた、良好な防湿性を有する層の形成に役立つ。
【００８０】
したがって、多層コンフォーマルコーティングの少なくとも1つの層が、有機ケイ素化合物及びO2、N2O及び/又はNO2、並びに好ましくはHe、Ar及び/又はKrも含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができることが好ましい。好ましくは、前駆体混合物は、これらの成分からなる、又は本質的にこれらの成分からなる。
【００８１】
窒素原子を含有する層もまた、典型的には望ましい防湿性を有する。そのような層は、窒素含有有機ケイ素化合物、典型的にはシラザン又はアミノシラン前駆体、例えば上で定義された式(IV)から(VI)の化合物を使用することにより得ることができる。また、窒素原子は、前駆体混合物中の反応性ガスとしてN2、NO2、N2O又はNH3を含めることにより導入され得る。
【００８２】
したがって、多層コンフォーマルコーティングの少なくとも1つの層が、窒素含有有機ケイ素化合物、N2、NO2、N2O及び/又はNH3を含む前駆体混合物のプラズマ堆積により得ることができることもまた好ましい。好ましくは、前駆体混合物は、これらの成分からなる、又は本質的にこれらの成分からなる。
【００８３】
他の特性
多層コンフォーマルコーティングは、一般に、耐腐食性で化学的に安定であり、したがって、例えば酸若しくは塩基、又はアセトン若しくはイソプロピルアルコール(IPA)等の溶媒中での浸漬に対して耐性がある。
【００８４】
本発明の多層コンフォーマルコーティングの厚さは、堆積される層の数、及び堆積される各層の厚さに依存する。
【００８５】
典型的には、第1/最下層及び最終/最上層は、0.05μmから5μmの厚さを有する。典型的には、第1/最下層と最終/最上層との間に存在する任意の層は、0.1μmから5μmの厚さを有する。
【００８６】
多層コンフォーマルコーティングの全体的厚さは、当然ながら層の数に依存するが、典型的には0.1μmから20μm、好ましくは0.1μmから5μmである。
【００８７】
各層の厚さは、当業者によって容易に制御され得る。プラズマプロセスは、所与の条件セットにおいて均一速度で材料を堆積し、したがって、層の厚さは、堆積時間に比例する。したがって、堆積の速度が決定されたら、堆積時間を制御することにより、特定の厚さを有する層が堆積され得る。
【００８８】
多層コンフォーマルコーティング及び各構成層の厚さは、実質的に均一であってもよく、又は地点によって変動してもよいが、好ましくは実質的に均一である。
【００８９】
厚さは、当業者に知られている技術、例えばプロフィロメトリー、反射率測定又は分光偏光解析法を使用して測定され得る。
【００９０】
多層コンフォーマルコーティングの層間の接着は、必要に応じて、上で考察されたように、層間に漸変境界を導入することにより改善され得る。漸変境界は、フッ素を含有する層に特に好ましいが、これは、これらの層が低い接着性を示す傾向を有するためである。したがって、所与の層がフッ素を含有する場合、これは隣接層との漸変境界を有することが好ましい。
【００９１】
代替として、必要に応じて、不連続の層が多層コンフォーマルコーティング内の隣接層に良好に接着するように、多層コンフォーマルコーティング内の不連続層が選択されてもよい。
【００９２】
電気アセンブリ
本発明において使用される電気アセンブリは、典型的には、絶縁材料を含む基材、基材の少なくとも1つの表面上に存在する複数の導電性トラック、及び少なくとも1つの導電性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を備える。電気アセンブリは、好ましくは、プリント回路基板(PCB)である。コンフォーマルコーティングは、好ましくは、複数の導電性トラック、少なくとも1つの電気部品、並びに複数の導電性トラック及び少なくとも1つの電気部品が位置する基材の表面を被覆する。代替として、コーティングは、1つ以上の電気部品、典型的にはPCBにおける高価な電気部品を被覆してもよく、一方、電気アセンブリの他の部分は被覆されていない。
【００９３】
導電性トラックは、典型的には、任意の好適な電気伝導性材料を含む。好ましくは、導電性トラックは、金、タングステン、銅、銀、アルミニウム、半導体基材のドープ領域、導電性ポリマー及び/又は導電性インクを含む。より好ましくは、導電性トラックは、金、タングステン、銅、銀又はアルミニウムを含む。
【００９４】
導電性トラックに好適な形状及び構成は、特定の当該アセンブリに対して、当業者により選択され得る。典型的には、導電性トラックは、基材の表面にその全長に沿って取り付けられる。代替として、導電性トラックは、基材に2つ以上の点で取り付けられてもよい。例えば、導電性トラックは、基材にその全長に沿ってではなく2つ以上の点で取り付けられたワイヤであってもよい。
【００９５】
導電性トラックは、典型的には、当業者に知られている任意の好適な方法を使用して基材上に形成される。好ましい方法において、導電性トラックは、「サブトラクティブ」技術を使用して基材上に形成される。この方法において、典型的には、金属(例えば、銅箔、アルミニウム箔等)の層が基材の表面に接合され、次いで金属層の不要な部分が除去され、所望の導電性トラックが残される。金属層の不要な部分は、典型的には、化学エッチング又はフォトエッチング又はミリングにより基材から除去される。代替の好ましい方法において、導電性トラックは、例えば電気めっき、反転マスクを使用した堆積、及び/又は任意の幾何学的に制御された堆積プロセス等の「アディティブ」技術を使用して、基材上に形成される。代替として、基材は、典型的には導電性トラックとしてドープ領域を有するシリコンダイ又はウエハであってもよい。
【００９６】
基材は、典型的には、基材が電気アセンブリの回路を短絡させることを防止する、任意の好適な絶縁材料を含む。基材は、好ましくは、エポキシラミネート材料、合成樹脂接着紙、エポキシ樹脂接着ガラス布(ERBGH)、複合エポキシ材料(CEM)、PTFE(Teflon)、又は他のポリマー材料、フェノールコットン紙、シリコン、ガラス、セラミック、紙、ダンボール、天然及び/若しくは合成木質材料、並びに/又は他の好適な布地を含む。基材は、任意選択で、難燃性材料、典型的にはFlame Retardant 2(FR-2)及び/又はFlame Retardant 4(FR-4)をさらに含む。基材は、単一層の絶縁材料、又は複数層の同じ若しくは異なる絶縁材料を含んでもよい。基材は、上で列挙された材料のいずれか1つで作製されたプリント回路基板(PCB)の基板であってもよい。
【００９７】
電気部品は、電気アセンブリの任意の好適な回路素子であってもよい。好ましくは、電気部品は、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、増幅器、リレー、変圧器、バッテリー、ヒューズ、集積回路、スイッチ、LED、LEDディスプレイ、圧電素子、光電子部品、アンテナ又は発振器である。任意の好適な数及び/又は組合せの電気部品が、電気アセンブリに接続され得る。
【００９８】
電気部品は、好ましくは、接合により電気伝導性トラックに接続される。接合は、好ましくは、はんだ継手、溶接継手、ワイヤボンド継手、導電接着継手、圧着接続、又は圧力嵌め継手である。接合を形成するために好適なはんだ付け、溶接、ワイヤボンディング、導電接着及び圧力嵌め技術は、当業者に知られている。より好ましくは、接合は、はんだ継手、溶接継手又はワイヤボンド継手であり、はんだ継手が最も好ましい。
【００９９】
図面の詳細な説明
ここで、本発明の態様を、図1から4に示される実施形態を参照して説明するが、図中、同様の参照番号は、同じ又は同様の構成要素を指す。
【０１００】
図1は、本発明の電気アセンブリの一例を示す。電気アセンブリは、絶縁材料を含む基材１、基材1の少なくとも1つの表面上に存在する複数の導電性トラック2、及び少なくとも1つの導電性トラック2に接続された少なくとも1つの電気部品3を備える。多層コンフォーマルコーティング4は、複数の導電性トラック2、少なくとも1つの電気部品3、並びに複数の導電性トラック及び少なくとも1つの電気部品が位置する基材1の表面5を被覆する。
【０１０１】
図2は、図1における多層コンフォーマルコーティング4の好ましい例の断面を示す。多層コンフォーマルコーティングは、電気アセンブリの少なくとも1つの表面6と接触した第1/最下層7、及び最終/最上層8を含む。この多層コンフォーマルコーティングは、2層を有し、層間の境界は不連続である。
【０１０２】
図3は、図1における多層コンフォーマルコーティング4の別の好ましい例の断面を示す。多層コンフォーマルコーティングは、電気アセンブリの少なくとも1つの表面6と接触した第1/最下層7、及び最終/最上層8を含む。層7と8との間には、2つのさらなる層9及び10がある。この多層コンフォーマルコーティングは、4層を有し、層間の境界は不連続である。
【０１０３】
図4は、図1における多層コンフォーマルコーティング4の別の好ましい例の断面を示す。多層コンフォーマルコーティングは、電気アセンブリの少なくとも1つの表面6と接触した第1/最下層7、及び最終/最上層8を含む。この多層コンフォーマルコーティングは、2層を有し、層間の境界11は漸変している。
【０１０４】
[実施例]
ここで、本発明の態様を、以下の実施例を参照しながら説明する。
【０１０５】
[実施例1]
単一SiOxCyHz層の堆積
電気アセンブリを、プラズマ化学気相堆積(PECVD)用堆積チャンバ内に設置し、次いで圧力を10-3mbar未満にした。0.480mbarのチャンバ圧力をもたらす流量でHeを注入し、次いでそれを(絞り弁を用いて)0.50mbarに増加させた。45WのRF出力で3〜5秒間プラズマを点火した。次に、6sccmの流量及び0.225、0.382、0.573又は0.637Wcm-2のRF出力密度で20分間、HMDSOをチャンバ内に注入した。堆積プロセスの間、圧力を(絞り弁により)0.5mbarに維持した。
【０１０６】
電気アセンブリ上に、ポリマー性有機ケイ素SiOxCyHz層が得られた。0.637Wcm-2のRF出力密度を使用して得られた層のFT-IR透過スペクトルを、図5に示す。
【０１０７】
SiOxCyHz層は、疎水性の特徴を示し、WCA(水接触角)は約100°であった。
【０１０８】
コーティングされた電気アセンブリ(コーム及びパッド)を、回路に5Vを印加することにより、脱イオン(DI)水への浸漬中の電気抵抗について試験した。結果を以下の表1に示す。
【０１０９】
【表１】
2018524805.tif 000010
【０１１０】
[実施例2]
単一SiOxHz層の堆積
電気アセンブリを、PECVD堆積チャンバ内に設置し、次いで圧力を10-3mbar未満にした。この基本圧力に対して、0.250mbarのチャンバ圧力までO2を注入した。その後、0.280mbarのチャンバ圧力に達するようにHeを注入した。最後に、2.5sccmの流量でHMDSOを注入し、圧力を(絞り弁を用いて)0.300mbarに増加させた。次いで、0.892Wcm-2の出力密度でプラズマを点火し、約750nmの所望の厚さに達するまでプロセスを継続した。
【０１１１】
図6に示されるようなFT-IR透過スペクトルを有するSiOxHz層が得られた。SiOxHz層は、親水性の特徴を示し、WCAは約50°であった。
【０１１２】
[実施例3]
SiOxCyHz/SiOxHz多層の堆積
電気アセンブリ上のSiOxCyHz/SiOxHz多層のPECVD堆積をもたらす実験条件は、基本的に実施例1及び2に記載のものと同じであった。簡潔に説明すると、実施例1において説明されたのと同じ手順でSiOxCyHzを堆積させ(この実験に使用されたRF出力密度は、0.637Wcm-2であった)、次いで、チャンバを真空(10-3mbar未満)にし、実施例2において説明された手順に従ってSiOxCyHz層上へのSiOxHzの堆積を行った。次いで、SiOxHz層の上に、第2のSiOxCyHz層を堆積させた。第2のSiOxCyHz層の厚さは、第1のSiOxCyHz層の厚さの半分であった。これは、堆積時間を半分にすることにより達成された。これらのステップにより、SiOxCyHz/SiOxHz/SiOxCyHzの構造を有する多層コーティングが得られた。
【０１１３】
次いで、SiOxCyHz/SiOxHz層の第2の対を追加し、それによりSiOxCyHz/SiOxHz /SiOxCyHz/SiOxHz/SiOxCyHzの構造を生成するために、いくつかの電気アセンブリに対してプロセスを繰り返した。
【０１１４】
これらの2つの多層でコーティングされた電気アセンブリを、回路に5Vを印加することにより、DI水への浸漬中の電気抵抗について試験した。結果を以下の表2に列挙する。
【０１１５】
【表２】
2018524805.tif 000011
【０１１６】
多層の性能もまた、以下のようにして試験した。汗溶液中に浸漬したコーティングされた電気アセンブリの両端に、5Vの電位を印加した。コーティング両端の漏電が50μAに達すると、不具合が記録された。結果を以下の表3に示す。
【０１１７】
【表３】
2018524805.tif 000012
【０１１８】
[実施例4]
コンフォーマルコーティングの特性の評価
以下に示される条件下で、コーム上にコンフォーマルコーティングを堆積させた。
【０１１９】
1. SiOxコーティングの堆積条件
10-3mbarの基本圧力に対して、0.250mbarのチャンバ圧力までO2を注入した。その後、0.280mbarのチャンバ圧力に達するようにHeを注入した。2.5sccmの流量でHMDSOを添加した。圧力を0.280mbarに設定した。0.892Wcm-2の出力密度でプラズマを点火した。
【０１２０】
2. SiOxCyHzコーティングの堆積条件
10-3mbarの基本圧力に対して、0.480mbarのチャンバ圧力をもたらす流量でHeを注入し、次いで圧力を(絞り弁を用いて)0.50mbarに増加させた。0.573Wcm-2のRF出力密度で3〜5秒間プラズマを点火した。次に、6sccmの流量と共に0.637Wcm-2のRF出力密度で、HMDSOをチャンバ内に注入した。
【０１２１】
3. SiOxCyHz /SiOxコーティングの堆積条件
上記段落2に記載のようにSiOxCyHz層を堆積させた。次いで、堆積チャンバ内を排気し、上記段落1に記載のようにSiOx層をSiOxCyHz層の上に堆積させた。
【０１２２】
4. SiOxCyHz/SiOx/SiOxCyHzコーティングの堆積条件
上記段落2に記載のようにSiOxCyHz層を堆積させた。次いで、堆積チャンバ内を排気し、上記段落1に記載のものと同じ条件で、SiOxコーティングをSiOxCyHz層の上に堆積させた(HMDSO及びHeの混合物を注入し、0.637Wcm-2の出力密度で直接RFプラズマを点火した点を除く)。最後に、堆積チャンバ内を排気し、上記段落2に記載の条件で、第2のSiOxCyHz層をSiOx層の上に堆積させた。
【０１２３】
5. SiOxCyHz/SiOxHyCzNb/SiOxCyHz /SiOxHyCzNb/SiOxCyHzコーティングの堆積
0.057Wcm-2のRF出力密度で17.5sccmのHMDSOを20sccmのArと混合することにより、SiOxCyHz層を堆積させ、一方で0.057Wcm-2のRF出力密度で17.5sccmのHMDSOを15sccmのN2Oと混合することにより、SiOxHyCzNb層を堆積させた。
【０１２４】
6. SiOxHyCzFa層の堆積条件
0.057Wcm-2のRF出力密度で17.5sccmのHMDSOを20sccmのHPFと混合することにより、SiOxCyHzFa層を堆積させた。
【０１２５】
次いで、コーティングされたコームを、以下のように試験した。コーティングされたコーム上に水を載せ、次いでコーティングされたコームの極両端に電力を印加した。経時的に電気抵抗を測定したが、高い抵抗は、コーティングが無傷であり、電流が流れていないことを示した。コーティングが水を漏出し始めるとすぐに、部品の極間に電流が通電し始め、抵抗が減少した。抵抗が108Ω未満まで降下した場合、コーティングの不具合が生じたとみなした。
【０１２６】
この試験の結果を図7に示す。SiOxCyHz/SiOx/SiOxCyHzコーティングは良好に機能し(黒丸を参照されたい)、試験時間にわたり高い抵抗を有していた。
【０１２７】
SiOxCyHz/SiOxHyCzNb/SiOxCyHz/SiOxHyCzNb/SiOxCyHzもまた良好に機能し(黒星印を参照されたい)、試験時間にわたりさらに高い抵抗を有していた。3つの単一層コーティング(SiOx [黒四角]、SiOxCyHz[白三角]及びSiOxHyCzFa[菱形])は不具合を生じ、抵抗値が108Ω未満から開始する(SiOx層の場合)か、又は試験時間中に108Ω未満まで減少した(SiOxCyHz及びSiOxHyCzFa層の場合)。
【０１２８】
SiOxCyHz/SiOxの2層コーティング(白四角)もまたこの試験において不具合を生じ、SiOxCyHz単層コーティングよりも良好に機能しなかった。SiOxCyHz/SiOxコーティングの上のさらなるSiOxCyHz層の追加は、上で考察されたように、その性能を大幅に改善したことが注目に値した。コーティングの上層としてのSiOx層は、少数層を有するコーティング(例えばSiOxCyHz/SiOx)に対しては、一部の条件下で低減された性能をもたらし得るが、そのような性能の低減は、コーティング中により多数の層が存在する場合には観察される可能性が低いと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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