ВЛАГОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ

Полезная модель относится к области защитных покрытий и может быть использована в изделиях радиоэлектронной техники различной конструкции, преимущественно для защиты электронных модулей и печатных плат с объемным или печатным монтажом.
Известно защитное покрытие (Патент РФ на изобретение №2050205, опубликован 20.12.95г., Бюл. №35), которое наносится на изделия из диэлектриков и полупроводников. Оно состоит из раствора алкоксильного соединения кремния и кислотного катализатора в органическом растворителе. В качестве раствора используют (40-60)% раствор, катализатор используют в количестве (0,15-0,35)% в расчете на объем раствора. После нанесения раствора покрытие подвергают последовательно сушке и термообработке при (300-600)°С. Данное покрытие является водостойким и механически прочным во времени, но его получение -достаточно трудоемкий и энергоемкий процесс.
Известно также покрытие (Свидетельство на полезную модель №27088, опубликовано 10.01.2003 г., Бюл. №1) изделий сложной конфигурации из разнородных материалов, содержащее два слоя. Для улучшения защитных свойств покрытия без ухудшения показателей их адгезии после оплавления слоя порошка на него дополнительно наносят слой армирующего наполнителя, например, кварцевого песка, что позволяет улучшить физико-механические свойства покрытия, но требует применения довольно сложного и трудоемкого технологического процесса.
Наиболее близким является защитное покрытие (Патент на полезную модель №30630, опубликован 10.07.2003 г., Бюл. №19) для
изделий сложной конфигурации, состоящих из разнородных материалов. Оно содержит два слоя. Причем нижний слой состоит из лака на основе эпоксидно-уретановых материалов, а верхний слой - из лака на основе эпоксидно-полиамидных материалов.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении качества влагозащитного покрытия на изделиях сложной конфигурации, а именно получении покрытия без пор и перемычек, с одинаковой толщиной по всей поверхности включая острые углы и глубокие трещины, с хорошей адгезией к поверхностям из различных материалов.
Технический результат достигается тем, что влагозащитное покрытие для изделий сложной конфигурации, состоящих из разнородных материалов, содержит два слоя. Одним из которых является подслой из материала на основе гамма-метакрилоксипропил-триметоксисилана (силан А-174), а вторым -слой из материала на основе ди-хлор-ди-пара-ксилилена (парилен С).
Для обеспечения надежной работы электронных блоков, содержащих печатные платы и электронные модули с объемным или печатным монтажом с высоко интегрированной современной элементной базой (многовыводные компоненты с малым шагом и низкой «посадкой», бескорпусные и безвыводные компоненты), плотным электромонтажом и незначительными расстояниями между проводниками возникает необходимость получения высококачественного влагозащитного покрытия.
На рисунке показано влагозащитное покрытие, где
1 - покрываемая поверхность;
2 - влагозащитное покрытие;
3 - подслой покрытия;
4 - слой покрытия.
Покрываемой поверхностью 1 могут быть электронные модули, платы с объемным или печатным монтажом, внутренние поверхности электронных блоков и т.п.
Предлагаемое влагозащитное покрытие 2 представляет собой двухслойную пленку, образованную подслоем из материала на основе гамма-метакрилоксипропил-триметоксисилана (силан А-174) и вторым слоем из материала на основе ди-хлор-ди-пара-ксилилена (парилен С).
Нижним слоем (подслоем) 3 данного покрытия является материал на основе гамма-метакрилоксипропил-триметоксисилана (силан А-174 - silane A-174 adhesion promoter) -нанокомпозиционного материала глины. Силан А-174 увеличивает адгезию поли-хлор-пара-ксилиленового покрытия к поверхностям из текстолита, гетинакса, стеклотекстолита, пластмассы, металлов, а также позволяет получить сплошное влагозащитное покрытие, эластичное, устойчивое к воздействию минерального масла, бензина и влаги.
Верхним слоем 4 влагозащитного покрытия является материал на основе ди-хлор-ди-пара-ксилилена (парилен С). Он образует полуматовую, прозрачную, прочную поверхностную пленку без пор и перемычек, с одинаковой толщиной по всей поверхности (включая острые углы и глубокие трещины), обеспечивает оптимальную комбинацию физико-механических и электротехнических свойств, высокую устойчивость к воздействию влаги, газов, химических веществ.
Нанесение влагозащитного покрытия осуществляется в вакуумной камере установки PDS 2060 при комнатной температуре. Напыление происходит на молекулярном уровне. Из порошкообразной димерной формы в вакууме при нагревании
образуется мономер, осаждающийся при комнатной температуре на поверхности подложки в виде полимерной пленки.
Установка PDS 2060 (Parylene Deposition System) представляет собой высокопроизводительную, полностью автоматическую, герметичную вакуумную систему напыления, которая состоит из панелей управления оператора, испарителя, печи пиролиза, криогенной ловушки, вакуумного насоса и вакуумной камеры напыления. Установка дополнительно оснащена источником бесперебойного питания, диаграммным самописцем (контроль давления и температуры) и механическим охладителем. Нанесение покрытия можно проводить в автоматическом режиме, установив требуемые значения температурных зон и давления.
Пример 1. Влагозащитное покрытие печатной платы с высокоинтегрированной современной элементной базой получают следующим образом:
1. Обезжиривают покрываемую поверхность спирто-нефрасовой смесью, сушат ее в течение 4 часов при температуре 60-70°С;
2. Загружают подложку внутрь камеры напыления, герметично закрывают камеру и включают вращение поворотного механизма.
3. Загружают отмеренное количество димера парилен С в кювету для порошка, помещают кювету через загрузочное окно в испаритель. Закрывают герметично загрузочное окно. Количество загружаемого порошка зависит от требуемой толщины покрытия, общей площади поверхности подложки, камеры, перегородок и крепежных устройств.
4. Нажимают на кнопку AUTO CYCLE START и следят за нанесением покрытия по контроллерам температурных зон и давления.
5. Герметичная система откачивается до базового давления 10-15 mtorr. Во время откачивания печь пиролиза нагревается до 690°С, клапан испарителя до 190°С, а втулка криогенной ловушки охлаждается до минус 75°С. Вакуумный насос работает и непрерывно откачивает систему во время цикла нанесения покрытия.
6. После того, как система достигла базового давления и заданных температурных значений начинается нагрев АР-резервуара до 195°С и подслой силан А-174 возгоняется и впрыскивается в камеру напыления, где равномерно осаждается на подложке.
7. После откачивания системы до базового давления +5 mtorr начинается нагрев испарителя. Порошок парилен С медленно испаряется, переходя из твердого состояния в газообразное.
8. Увеличение давления за счет процесса испарения заставляет димерный газ поступать в зону пиролиза. В печи пиролиза при высокой температуре димерный газ расщепляется до мономера. В этом состоянии мономер поступает в камеру напыления.
9. В камере напыления мономер конденсируется и полимеризуется на всех поверхностях: на подложке, стенках камеры и перегородках, на крепежных устройствах.
10. Поступающий в камеру напыления мономерный газ вызывает повышение давления -25 mtorr для парилена С. Скорость наращивания пленки полимера пропорциональна парциальному давлению мономерного газа в камере. Поддержание необходимого давления внутри камеры напыления осуществляется с помощью системы контроля с обратной связью, позволяющей контролировать скорость испарения димера.
11. Любой мономерный газ, попадающий в камеру напыления, но не осаждающийся там, проходит через криогенную ловушку по
направлению к вакуумному насосу. Непрореагировавший мономер и примеси осаждаются на втулке криогенной ловушки при температуре минус 75°С.
12. Когда димер полностью испарится и конденсируется в виде полимера на подложке, давление в камере напыления снижается до базовой величины - цикл нанесения покрытия закончен. Давление в системе доводится до атмосферного и извлекается подложка.
Общая толщина пленки покрытия составляет ~20 мкм.
Применение комбинированного покрытия, состоящего из силана А-174 и парилена С позволяет получить влагозащитное покрытие без пор и перемычек, с одинаковой толщиной по всей поверхности включая острые углы и глубокие трещины, с хорошей адгезией к различным поверхностям и высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами: сплошностью, эластичностью, высокой устойчивостью к воздействию влаги, газов, химических веществ, а также позволяет повысить ремонтопригодность электрорадиоизделий и приборов, их надежность и срок службы.
При получении влагозащитного покрытия и ремонте не используются растворители. Отходы производства - полимерная пленка - не токсичны и могут быть утилизированы вместе с бытовыми отходами.