BE1023839B1 - Coating - Google Patents

Coating Download PDF

Info

Publication number
BE1023839B1
BE1023839B1 BE2016/5425A BE201605425A BE1023839B1 BE 1023839 B1 BE1023839 B1 BE 1023839B1 BE 2016/5425 A BE2016/5425 A BE 2016/5425A BE 201605425 A BE201605425 A BE 201605425A BE 1023839 B1 BE1023839 B1 BE 1023839B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
electronic
component
electrical device
coating
monomer
Prior art date
Application number
BE2016/5425A
Other languages
English (en)
Other versions
BE1023839A1 (nl
Inventor
Stephen Coulson
Delwyn Evans
Angeliki Siokou
Clive Telford
Original Assignee
P2I Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by P2I Ltd filed Critical P2I Ltd
Publication of BE1023839A1 publication Critical patent/BE1023839A1/nl
Application granted granted Critical
Publication of BE1023839B1 publication Critical patent/BE1023839B1/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/62Plasma-deposition of organic layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/04Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D165/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/282Applying non-metallic protective coatings for inhibiting the corrosion of the circuit, e.g. for preserving the solderability
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/285Permanent coating compositions
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/09Treatments involving charged particles
    • H05K2203/095Plasma, e.g. for treating a substrate to improve adhesion with a conductor or for cleaning holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

Een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan omvattende een beschermende polymere coating op een oppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, waarbij de polymere coating verkrijgbaar is door het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma die één of meer verzadigde monomeerverbindingen omvat gedurende een voldoende tijdsduur om de beschermende polymere coating op een oppervlak daarvan te laten vormen; waarbij de één of meer verzadigde monomeerverbindingen elk een smeltpunt bij standaard druk lager dan 45 °C en een kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C hebben.

Description

Coating
Gebied van de uitvinding
Deze uitvinding heeft betrekking op beschermende coatings. Met name, alhoewel niet uitsluitend, heeft de uitvinding betrekking op substraten met beschermende coatings daarop gevormd, alsmede op werkwijzen voor het vormen van beschermende coatings op substraten.
Achtergrond van de uitvinding
Het is bekend dat elektronische en elektrische inrichtingen zeer gevoelig zijn voor schade veroorzaakt door verontreiniging met vloeistoffen zoals milieuvloeistoffen, in het bijzonder water. Contact met vloeistoffen, hetzij in de loop van normaal gebruik of als gevolg van een toevallige blootstelling, kan leiden tot kortsluiting tussen elektronische componenten, en onherstelbare schade aan printplaten, elektronische chips enz.
Het probleem is vooral acuut in relatie tot kleine draagbare elektronische apparatuur, zoals mobiele telefoons, smartphones, pagers, radio's, gehoorapparaten, laptops, notebooks, tablet computers, phablets en persoonlijke digitale assistenten (PDA's), die kunnen worden blootgesteld aan significante verontreiniging met vloeistof wanneer ze binnen of buiten gebruikt worden in de nabijheid van vloeistoffen. Dergelijke inrichtingen zijn ook gevoelig voor toevallige blootstelling aan vloeistoffen, bijvoorbeeld bij vallen in vloeistof of door spetters.
Andere types van elektronische of elektrische inrichtingen kunnen gevoelig zijn voor schade voornamelijk door hun locatie, bijvoorbeeld buitenverlichting, radio-antennes en andere vormen van communicatieapparatuur.
Het is bekend dat het aanbrengen van een beschermende coating op elektronische substraten bijzondere moeilijkheden presenteert. Een elektronisch substraat kan in principe elke elektronische of elektrische inrichtingen of component zijn die ten minste één blootliggend elektrisch of elektronisch contactpunt omvat. Dergelijke substraten zijn bijzonder kwetsbaar, bijv. wegens elektrochemische migratie, en vereisen zeer effectieve bescherming als barrière en waterafstotend middel tegen vloeistoffen, vaak op complexe oppervlakken, bijv. printplaattopografieën.
Het is bekend om conforme coatings op elektronische of elektrische inrichtingen aan te brengen door natchemische technieken, zoals kwasten, spuiten en dompelen, om te beschermen tegen vocht, stof, chemicaliën en extreme temperaturen. Conforme coatings nemen de 3D-vorm van het substraat waarop zij worden gevormd aan en bedekken het gehele oppervlak van het substraat. Zo is het bekend om relatief dikke beschermende coatings op elektronische substraten aan te brengen op basis van Parylene-technologie. Een aldus gevormde conforme coating heeft typisch een dikte van 30-130 μm voor een acrylhars, epoxyhars of urethaanhars en 50-210 μm voor een siliconenhars.
Het gebruik van natchemische technieken om deze coatings te vormen heeft het nadeel van het vereiste gebruik van oplosmiddelen en bijbehorende milieubelasting. Bovendien laten natchemische technieken alleen toe dat blootliggende gebieden van de inrichting of component bekleed worden, dus "verborgen" gebieden, bijvoorbeeld uitsparingen achter componenten, kunnen onbeschermd gelaten worden. Voorbeelden van dergelijke verborgen gebieden op een mobiele telefoon omvatten het gebied onder de RF-schilden, de scherm FOG (flex op glas)-connector, de binnenste delen van ZIF (Zero Insertion Force)-connectoren.
Bovendien kunnen elektrische of elektronische contactpunten van dergelijke substraten hun functie verliezen indien bedekt met een te dikke beschermende laag, vanwege verhoogde elektrische weerstand.
Aangezien conforme coatings gevormd door natchemische technieken relatief dik zijn, worden contactpunten meestal gemaskeerd om afzetting van coating daarop te voorkomen. Dit leidt echter tot complexe bewerking die niet praktisch is op industriële schaal. Bovendien kan de relatief dikke coating verstopping op gebieden zoals roterende assen veroorzaken. Een alternatieve werkwijze voor het beschermen van elektronische en elektrische inrichtingen is de Splash-proof (TM)-spatwaterdicht-technologie van P2i, waarbij een ultradunne waterafstotende beschermende coating wordt aangebracht op zowel de buitenkant als de binnenkant van een samengestelde elektronische of elektrische inrichting. Dit beperkt binnendringen van vloeistoffen, terwijl bovendien voorkomen wordt dat binnengedrongen vloeistof zich binnen de inrichting verspreidt. Aldus wordt in de eerste plaats voorkomen dat het grootste deel van een verontreiniging met vloeistof de inrichting binnendringt, terwijl er wat extra bescherming binnen in de inrichting is die niet interfereert met de functionaliteit van contactpunten. Aangezien deze technologie echter betrekking heeft op een vloeistofafstotende coating in plaats van een fysische barrière, biedt deze in het algemeen slechts bescherming tegen spatvloeistof en niet tegen onderdompeling van het apparaat in vloeistof. WO2007/083122 beschrijft elektronische en elektrische inrichtingen met daarop een vloeistofafstotende polymere coating gevormd door blootstelling aan gepulst plasma omvattende een bepaalde monomeerverbinding, gedurende een voldoende tijdsperiode om een polymere coating op het oppervlak van de elektrische of elektronische inrichtingen te laten vormen. In het algemeen wordt een te behandelen artikel geplaatst in een plasmakamer samen met in de gasvormige toestand af te zetten materiaal, wordt een glimontlading in de kamer ontstoken en wordt een geschikte spanning aangelegd, die kan worden gepulseerd. Deze octrooiaanvrage heeft betrekking op een vloeistofafstotende coating in plaats van een fysische barrière.
Er blijft een behoefte in de techniek aan zeer effectieve beschermende coatings zonder de nadelen van coatings die door bekende werkwijzen toegepast worden. Dergelijke coatings kunnen verder de weerstand van substraten tegen vloeistoffen verbeteren en/of efficiëntere vervaardiging van beschermde substraten mogelijk maken, met name in de elektronica-industrie. Het is een doel van de uitvinding om een oplossing voor dit probleem en/of ten minste één ander probleem van de stand van de techniek te verschaffen.
Verklaringen van de uitvinding
Volgens een aspect van de onderhavige uitvinding wordt een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan verschaft, omvattende een beschermende polymere coating op een oppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, waarbij de polymere coating verkrijgbaar is door het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma omvattende één of meer verzadigde monomeerverbindingen gedurende een voldoende tijdsduur om de beschermende polymere coating op een oppervlak daarvan te laten vormen; waarbij de één of meer verzadigde monomeerverbindingen elk een smeltpunt bij standaard druk lager dan 45 °C en een kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C hebben.
Bij voorkeur is elke verzadigde monomeerverbinding een verbinding met formule (I):
waarin elk van R1 tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof, halogeen en een eventueel gesubstitueerde C1-C6 cyclische, vertakte of rechte alkylgroep en n van 1 tot 24 is.
De onderhavige uitvinding verschaft een beschermende polymere coating op een oppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan door het polymeriseren van verzadigde monomeerverbindingen. De voordelen van gebruik van een verzadigd monomeer als uitgangsmateriaal voor de beschermende polymere coating komt voort uit het feit dat ze stabieler zijn dan onverzadigde monomeren (en niet zoals de onverzadigde monomeren polymeriseren), zodat ze gemakkelijk kunnen worden opgeslagen en getransporteerd. Om dezelfde reden is er geen noodzaak om remmers van vrije radicalen (stabilisatoren) toe te voegen en is er geen noodzaak om hun effecten op opslag en op het polymerisatieproces te overwegen. Bovendien, aangezien de verzadigde monomeren vaak minder gefunctionaliseerd zijn dan onverzadigde monomeren, kunnen ze ook goedkoper zijn dan onverzadigde monomeren.
Hoogenergetische omstandigheden zijn nodig om verzadigde monomeren te polymeriseren, dat wil zeggen monomeren zonder polymeriseerbare structuur zoals een dubbele of drievoudige binding. Dit betekent dat tijdens het polymerisatieproces aanzienlijke fragmentatie van het koolwaterstof plaatsvindt, hetgeen leidt tot vernetting van de monomeren. Plasmapolymerisatie met gebruik van verzadigde moleculen zoals hierin beschreven is niet plaatsspecifiek door het ontbreken van de onverzadigde bindingen. Dit leidt tot vernette structuren. De aanwezigheid van een groter deel van vernetting in het polymeer betekent dat de polymere coating dichter is en een fysische barrière voor massa- en elektronentransport verschaft (d.w.z. diffusie van water, zuurstof en ionen beperkt).
Bij voorkeur heeft de verzadigde monomeerverbinding een smeltpunt bij standaard druk lager dan 40 °C, eventueel lager dan 35 °C, liefst minder dan 30 °C. Bij voorkeur heeft de verzadigde monomeerverbinding een kookpunt bij standaard druk lager dan 450 °C, eventueel lager dan 400 °C, eventueel lager dan 350 °C, liefst lager dan 300 °C.
De waarde van n kan van 1 tot 22, 1 tot 18, 1 tot 16 zijn, of in een voorkeursuitvoeringsvorm is n van 8 tot 14, eventueel is n 12.
Het halogeen kan chloor of broom zijn, maar is bij voorkeur fluor overeenkomstig RoHS-regelgeving (Restriction of Hazardous Substances). Het monomeer kan een perfluoralkaan zijn. Het monomeer kan 1,2,3, 4, 5 of 6 fluorgroepen bevatten.
In één uitvoeringsvorm wordt elk van Rï tot R4 onafhankelijk gekozen uit waterstof en een eventueel gesubstitueerde CrCe vertakte of rechte alkylgroep. De vakman zou zich bewust zijn van mogelijke Substituenten voor de CrCs cyclische, vertakte of rechte alkylgroep. De vakman zal beseffen dat elke C^Cs cyclische, vertakte of rechte alkylgroep gesubstitueerd kan zijn met één of meer verzadigde functionele groepen. Indien de alkylgroep gesubstitueerd is, is een geprefereerde substituent halogeen, d.w.z. elk van Ri tot R4 kan halogeenalkyl zijn, bij voorkeur fluoralkyl. Een alkylgroep kan gesubstitueerd zijn met één of meer fluorgroepen. Elk van Ri tot R4 kan gesubstitueerd zijn met 1,2, 3, 4, 5 of 6 fluorgroepen. Elk van R^ tot R4 kan een perfluoralkylgroep zijn. Elk van de alkylgroepen kan ook gesubstitueerd zijn met één of meer hydroxylgroepen.
Eventueel kan elke CrCe-alkyl groep onafhankelijk gekozen worden uit methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, n-pentyl, neopentyl, n-hexyl, isohexyl, en 3-methylpentyl.
In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn Fh en R4 beide methyl.
In een voorkeursuitvoeringsvorm worden R2 en R3 elk onafhankelijk gekozen uit waterstof en methyl. In een voorkeursuitvoeringsvorm is elke R2 en R3 waterstof.
In één voorkeursuitvoeringsvorm zijn Rï en R4 beide methyl en is elke R2 en R3 waterstof, d.w.z. het monomeer is een rechtketenige alkaan. In een bijzonder geprefereerde uitvoeringsvorm zijn Ri en R4 beide methyl, is elke R2 en R3 waterstof en is n van 8 tot 14, liefst 12.
Het monomeer kan een CrC21 rechtketenige alkaan, een C^Cs rechtketenige alkaan, een C9-Cis rechtketenige alkaan of een C13-C16 rechtketenige alkaan zijn. Het monomeer kan een C4-C24 vertakte alkaan, een C4-C8 vertakte alkaan, een C9-C22 vertakte alkaan of een C13-C16 vertakte alkaan zijn. Het zal duidelijk zijn dat het maximum aantal koolstofatomen voor een vertakte alkaanmonomeer hoger zal zijn dan het maximum aantal koolstofatomen voor een rechtketenige monomeer om aan de eis te voldoen dat het smeltpunt van het monomeer bij standaard druk lager dan 45 °C is en het kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C is.
Bij voorkeur wordt het monomeer gekozen uit methaan, ethaan, propaan, n-butaan, isobutaan, n-pentaan, isopentaan, neo-pentaan, n-hexaan, 2-methylpentaan, 3-methylpentaan, 2,2-dimethylbutaan, 2,3-dimethylbutaan, n-heptaan, 2-methylhexaan, 3-methylhexaan, 2,2-dimethylpentaan, 2,3-dimethylpentaan, 2,4-dimethylpentaan, 3,3-dimethylpentaan, 3- ethylpentaan, 2 , 2,3-trimethylpentaan, n-octaan, 2-methylheptaan, 3-methylheptaan, 4-methylheptaan, 2,2-dimethylhexaan, 2,3-dimethylhexaan, 2,4-dimethylhexaan, 2,5-dimethylhexaan, 3,3 dimethylhexaan, 3,4-dimethylhexaan, 3-ethylhexaan, 2,2,3- trimethylpentaan, 2,2,4-trimethylpentaan, 2,3,3-trimethylpentaan, 2,3,4-trimethylpentaan, 3-ethyl-2-methylpentaan, 3-ethyl-3-methylpentaan, 2,2,3,3-tetramethylbutaan, n-nonaan en isomeren daarvan, n-decaan en isomeren daarvan, n-undecaan en isomeren daarvan, n-dodecaan en isomeren daarvan, n-tridecaan en isomeren daarvan, n-tetradecaan en isomeren daarvan, n-pentadecaan en isomeren daarvan, en n-hexadecaan en isomeren daarvan. Een bijzonder geprefereerde monomeerverbinding is n-tetradecaan. Ook geschikt is 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonaan.
Tabel 1 geeft een lijst van geschikte rechtketenige alkaanmonomeren en hun overeenkomstige smelt- en kookpunten bij standaard (atmosferische) druk.
Tabel 1
Chemische structuren voor sommige vertakte alkaanmonomeren die de voorkeur, hebben, worden hieronder weergegeven:
mp = smeltpunt; bp = kookpunt
Het plasma kan een enkele monomeerverbinding omvatten. In dit geval wordt de coating gevormd door polymerisatie van de enkele monomeerverbinding.
Alternatief kan het plasma twee verschillende monomeerverbindingen omvatten. In dit geval wordt de coating gevormd door polymerisatie van de twee verschillende monomeerverbindingen om een co-polymeer te vormen. Bijvoorbeeld kan het plasma een monomeerverbinding en een co-monomeerverbinding omvatten, waarbij de monomeer- en co-monomeerverbindingen verschillende chemische structuren volgens formule (I) hebben. Meer dan twee verschillende monomeerverbindingen kunnen ook worden overwogen.
Het gebruik van twee of meer verschillende monomeerverbindingen maakt het mogelijk dat de coatingseigenschappen worden aangepast (bijvoorbeeld hardheid, oppervlakuitvoering en -etsen en polymeergroei aan het substraat-/coatingsgrensvlak). Bijvoorbeeld voor coatings in gebieden die onderhevig zijn aan slijtage, kan de co-monomeer geselecteerd worden om een sterker raakvlak te creëren met het substraatoppervlak en/of een deklaag bovenop om de coating te beschermen.
In een voorkeursuitvoeringsvorm is de beschermende polymere coating een fysische barrière. De term fysische barrière wordt gebruikt in de betekenis dat de coating de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan beschermt door een fysische barrière voor massa-en elektronentransport te verschaffen, hetgeen de diffusie van water, zuurstof en ionen met tijd/spanning beperkt.
De coating kan een oppervlak gedefinieerd door een statische watercontacthoek (WCA) van ten minste 70° vormen. Coatings met een WCA van ten minste 90° kunnen worden beschreven als vloeistofafstotend (typisch waterafstotend). In dit geval bereikt de coating het vloeistof af stotend zijn in aanvulling op het verschaffen van een fysische barrière. Voor gefluoreerde polymeren kan de coating een statische watercontacthoek van ten minste 100° hebben. De contacthoek van een vloeistof op een vast substraat geeft een indicatie van de oppervlakte-energie, hetgeen weer de vloeistofafstotende eigenschappen van het substraat illustreert. Contacthoeken kunnen worden gemeten op een VCA Optima- contacthoekanalysator, met gebruik van druppels van 3 pl gedeïoniseerd water bij kamertemperatuur.
Bij een bijzonder geprefereerde uitvoeringsvorm is de beschermende polymere coating een conforme polymere coating over een oppervlak van de inrichting of component daarvan.
Wanneer de coating conform is, betekent dit dat deze de 3D-vorm van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aanneemt en in hoofdzaak een geheel oppervlak van de inrichting bedekt. Dit heeft het voordeel te verzekeren dat de coating voldoende dikte heeft om optimale functionaliteit te geven over een geheel oppervlak van de inrichting of component. De betekenis van de term "bedekt in hoofdzaak een geheel oppervlak" zal enigszins afhangen van het type te bedekken oppervlak. Bijvoorbeeld kan het voor sommige componenten nodig zijn om volledige bedekking van het oppervlak te hebben, zodat de component zal functioneren na onderdompeling in water. Echter, voor andere componenten of behuizingen kunnen kleine gaten in de bedekking worden getolereerd.
De aanvragers hebben ontdekt dat een conforme coating die een fysische barrière vormt, kan worden gevormd bij veel lagere dikte dan in de stand der techniek bereikt. Deze nieuwe dunnere coating biedt de bescherming van een fysische barrière met gebruik van minder monomeer en met een kortere verwerkingstijd, hetgeen dus zowel ecologische als economische voordelen heeft.
De coating van de onderhavige uitvinding is voldoende dun om verstopping in kritieke gebieden zoals roterende assen te voorkomen.
De coating van de onderhavige uitvinding is dun genoeg om elektrische verbinding met elektrische contactpunten mogelijk te maken zonder voorafgaande verwijdering van de coating, dus zonder de noodzaak dat elektrische contactpunten worden gemaskeerd tijdens het coatingsproces. Dit is bijzonder voordelig voor componenten zoals ZIF (Zero Insertion Force)-connectoren, hoofdtelefoonaansluitingen en simkaart-slots.
Verschillende connectoren brengen verschillende krachten aan op het contactpunt (en dus coating) en kunnen verschillende oppervlakprofielen in contact met het contactpunt (bijvoorbeeld platte, ronde of puntige) hebben. Voorbeelden van geschikte connectoren omvatten ZIF-connectoren, RF-connectoren, veegcontacten, contacten met hoge overblijvende contactkracht (evenwichtskracht na het inbrengen), veerconnectoren, hoofdtelefoonconnectoren en simkaart-slots. Ten behoeve van de onderhavige uitvinding wordt het feit of een elektrische verbinding door een coating kan worden gemaakt, bepaald met gebruik van een ZIF- of RF-connector.
De beschermende polymere coating kan een dikte hebben van 50 tot 10.000 nm, eventueel 50 tot 8000 nm, 100 tot 5000 nm, bij voorkeur 250 nm - 5000 nm, met de meeste voorkeur 250 nm - 2000 nm. Coatings onder 2000 nm tonen goede resultaten voor verbindingen met hoofdtelefoons door de coating. Coatings onder 1000 nm tonen bijzonder goede resultaten met verbindingen naar veerconnectoren en simkaart-slots door de coatings.
De beschermende polymere coating kan een conforme fysische barrière vormen over in hoofdzaak een buiten- en/of binnenoppervlak van de inrichting. Zo kan de beschermende polymere coating een conforme fysische barrière vormen over in hoofdzaak een geheel buitenoppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan.
In één uitvoeringsvorm omvat de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan een behuizing en vormt de beschermende coating een conforme fysische barrière over in hoofdzaak een geheel buiten- en/of binnenoppervlak van de behuizing en/of op oppervlakken van componenten binnen de behuizing.
In één uitvoeringsvorm omvat de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan een behuizing en vormt de beschermende polymere coating een conforme fysische barrière over in hoofdzaak een geheel binnenoppervlak van de behuizing en/of oppervlakken van componenten binnen de behuizing. In deze uitvoeringsvorm wordt passende bescherming geboden door de coating op de binnenoppervlakken; het buitenoppervlak van de behuizing hoeft niet voorzien te zijn van een coating, hetgeen voordelig kan zijn voor cosmetische gebieden alsmede het verminderen van verwerkingsstappen.
Het gebruik van plasmapolymerisatie verschaft een coating met goede dikte en homogeniteit van kwaliteit en laat niet-blootgestelde gebieden op de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan bekleed worden, bijvoorbeeld uitsparingen achter componenten die niet toegankelijk zouden zijn met gebruik van natchemische technieken. Bovendien heeft het gebruik van plasmapolymerisatie het voordeel dat het een schone techniek is die niet het gebruik van oplosmiddelen vereist.
De coating kan één of meer beschermende polymere coatingslagen omvatten.
Bij voorkeur is de beschermende polymere coating elektrisch isolerend.
In één uitvoeringsvorm kan de elektronische of elektrische inrichting of component onderdompeling in maximaal 1 meter water gedurende meer dan 30 minuten zonder falen of corrosie weerstaan terwijl vermogen wordt aangebracht op de elektronische of elektrische inrichting of component.
Eventueel, wanneer de beschermende polymere coating wordt aangebracht op een test printplaat (PCB), heeft deze een weerstand van 8 MOhm of hoger wanneer ondergedompeld in water en een spanning van minimaal 16 V/mm (bijvoorbeeld 8 V over een 0,5 mm spleet tussen elektroden) wordt aangelegd gedurende minimaal 13 minuten.
In één uitvoeringsvorm is de coating elektrisch isolerend en is de coating voldoende flexibel dat elektrische connectoren met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan verbonden kunnen worden en een elektrische verbinding tussen de elektrische connectoren en elektronische of elektrische inrichting of component daarvan gemaakt kan worden zonder de noodzaak om eerst de coating te verwijderen.
Eventueel is de coating elektrisch isolerend en maakt een kracht kleiner dan 100 g aangebracht op de coating met gebruik van een ronde sonde met een diameter van 1 mm het mogelijk om een elektrische verbinding met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan te maken in de lokale omgeving is waar de kracht is aangebracht.
Eventueel is de coating elektrisch isolerend en heeft een dikte van 150 nm tot 1.000 nm en maakt een kracht van minder dan 65 g aangebracht op de coating met gebruik van een ronde sonde met een diameter van 1 mm het mogelijk om een elektrische verbinding te maken in de lokale omgeving van de coating waar de kracht is aangebracht.
Eventueel omvat de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan ten minste één elektrisch contact en waarbij het ten minste ene contact door de coating bedekt is.
De elektronische of elektrische inrichting of component daarvan wordt bij voorkeur gekozen uit mobiele telefoons, smartphones, pagers, radio's, geluids- en audiosystemen zoals luidsprekers, microfoons, ringers en/of zoemers, gehoorapparaten, persoonlijke audio-apparatuur zoals persoonlijke cd-, cassetteband- of MP3-spelers, televisies, dvd-spelers met inbegrip van draagbare dvd-spelers, videorecorders, digi- en andere set-top-boxen, computers en aanverwante componenten, zoals laptop, notebook, tablet, phablet, palmtop computers, persoonlijke digitale assistenten (PDA's), toetsenborden, of instrumentatie, gameconsoles, gegevensopslaginrichtingen, buitenverlichtingssystemen, radio-antennes en andere communicatieapparatuur en printplaten.
In voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding kan het substraat een elektronische component, bijv. een printplaat (PCB), een printplaat-array (PCBA), een transistor-, weerstand-of halfgeleider-chip, omvatten of daaruit bestaan. De elektronische component kan dus een interne component zijn van een elektronisch apparaat, bijv. een mobiele telefoon. De coatings van de uitvinding zijn bijzonder waardevol bij het voorkomen van elektrochemische migratie in dergelijke componenten.
In een verder aspect verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het behandelen van een elektronische of elektrische inrichting of component volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende: het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma dat één of meer verzadigde monomeerverbindingen omvat gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op een oppervlak daarvan te laten vormen; waarbij de één of meer verzadigde monomeerverbindingen elk een smeltpunt bij standaard druk lager dan 45 °C en een kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C hebben.
Bij voorkeur is elk monomeer een verbinding met formule (I):
waarin elk van Fh tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof, halogeen en een eventueel gesubstitueerde CVCe vertakte of rechte alkylgroep en n van 1 tot 24 is.
De monomeerverbinding is zoals in detail hierboven gedefinieerd.
Eventueel wordt de coating opgebouwd in opeenvolgende lagen.
Het plasma kan één monomeerverbinding omvatten. In dit geval wordt de coating gevormd door polymerisatie van de enkele monomeerverbinding.
Alternatief kan het plasma twee verschillende monomeerverbindingen omvatten. In dit geval wordt de coating gevormd door polymerisatie van de twee verschillende monomeerverbindingen om een co-polymeer te vormen. Bijvoorbeeld kan het plasma een monomeerverbinding en een co-monomeerverbinding omvatten, waarbij de monomeer- en co-monomeerverbindingen verschillende chemische structuren volgens formule (I) hebben. Meer dan twee verschillende monomeerverbindingen kunnen ook worden overwogen.
De coating kan één of meer coatingslagen omvatten, waarbij de totale dikte van de één of meer coatingslagen binnen het bereik volgens het eerste aspect is. Als alternatief kan de coating één of meer coatingslagen omvatten, waarbij de dikte van elke coatingslaag binnen het bereik volgens het eerste aspect is.
Idealiter is het het monomeer gasvormig of vloeibaar bij kamertemperatuur, zodat het kan worden afgeleverd aan de plasmakamer.
Het plasma wordt typisch gevormd door het aanbrengen van een radiofrequentiesignaal op de één of meer monomeerverbindingen. Geschikte plasma's voor gebruik in de werkwijzen van de uitvinding omvatten niet-evenwichtsplasma's zoals die gegenereerd door radiofrequenties (Rf), microgolven of gelijkstroom (DC). Zij kunnen werken bij atmosferische of sub-atmosferische drukken zoals in de techniek bekend. Met name echter kunnen ze worden gegenereerd door radiofrequenties (Rf).
Het plasma kan een gepulseerde golf (PW) plasma en/of een continue golf (CW) plasma zijn.
De coating is bij voorkeur in hoofdzaak vrij van gaatjes om een fysische barrière te kunnen verschaffen. Bij voorkeur is ΔΖ/d <0,15, waarbij ΔΖ de gemiddelde hoogtevariatie is, dat wil zeggen het oppervlakprofiel gemeten op een AFM-lijnscan, en d coatingsdikte is. De waarde van ΔΖ/d vertelt in hoeverre defecten aan het oppervlak van de coating zich tot in de coating uitstrekken, d.w.z. de percentagewaarde van de diepte van defect over de totale coatingsdikte. Bijvoorbeeld betekent ΔΖ/d = 0,15 dat de holtes op het oppervlak zich slechts tot 15% van de coatingsdikte naar beneden uitstrekken. Een coating met een ΔΖ/d <0,15 wordt hierin gedefinieerd als in hoofdzaak zonder gaatjes.
De coating kan een hogere dichtheid hebben dan die van de overeenkomstige monomeren waaruit deze gevormd is. Bijvoorbeeld kan de toename in dichtheid ongeveer 0,1 g/cm3 zijn. De toename in dichtheid wordt verklaard door een zeer vernette coating. De hoge dichtheid van de coating verbetert de barrière-eigenschappen van de coating.
De procesparameters kunnen bijvoorbeeld vermogen, stroomsnelheid van monomeer en verhouding van monomeerstroming tot vermogen omvatten.
Bij voorkeur is de stroomsnelheid van het manameer bij standaard temperatuur en druk van 0,2 tot 50, bij voorkeur 0,2 tot 10 sccm, liefst 0,25 tot 1,0 sccm.
In een bijzonder geprefereerde uitvoeringsvorm is de verhouding van vermogen tot monomeerstroomsnelheid van 5 tot 70 watt/sccm, eventueel 40 tot 70 watt/sccm, eventueel 30 tot 50 watt/sccm.
De stap van het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma kan plaatsvinden in een reactiekamer.
De stap van het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma kan een tweestapsproces omvatten, waarbij de eerste en tweede stappen verschillende plasmacondities omvatten, bijvoorbeeld een eerste continue golf (CW) stap en een tweede gepulseerde (PW ) stap.
De continue golf (CW) afzettingsstap is gevonden om als substraatprimingstap te werken hetgeen de prestaties van de coating optimaliseert. De aanvragers hebben ontdekt dat opname van een CW-stap het grensvlak tussen het substraatoppervlak en groeiende coating optimaliseert, hetgeen zowel enige etsing van het substraatoppervlak en groei van de polymeercoating veroorzaakt. Opname van de CW-afzettingsstap leidt tot homogene groei van de coating en minimaliseert de kans op de vorming van defecten in de coating.
De gepulseerde (PW) afzettingsstap is gevonden belangrijk te zijn bij het bereiken van een goed binnendringen van de coating in moeilijk bereikbare gebieden. De aanvragers hebben verrassenderwijs ontdekt dat de kwaliteit en dikte van de coating op binnenoppervlakken kan worden geoptimaliseerd door het aanpassen van de stromings- en vermogensparameters. Toegenomen vermogen verschaft coatings met goede kwaliteit met de gewenste functionaliteit op binnenoppervlakken. Toegenomen stroming verschaft coatings met goede kwaliteit met de gewenste functionaliteit op buitenoppervlakken.
De stroomsnelheid van de monomeerverbinding de kamer in kan lager (op een per volumebasis van de kamer) zijn dan in het geval van onverzadigde monomeren. Verrassenderwijs is gebleken dat hoge verhoudingen van vermogen tot monomeerstroming de vorming van polymere coatings met gewenste barrière-eigenschappen vergemakkelijken, zelfs bij diktes die een lage elektrische weerstand bieden.
De exacte stroomsnelheid van de monomeerverbinding de kamer in kan in zekere mate afhangen van de aard van de specifieke monomeerverbinding die wordt gebruikt, de aard van het substraat en de gewenste eigenschappen van de beschermende coating. In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt de monomeerverbinding ingebracht in de kamer bij een gasstroomsnelheid in het bereik van 0,2 tot 50 sccm, bij voorkeur 0,2 tot 10 sccm en liefst in het bereik van 0,25 tot 0,5 sccm, hoewel dit zal afhangen van kamervolume. Voor een 2,5L-kamer kan de gasstroomsnelheid in het bereik zijn van 0,3 tot 0,5 sccm. De monomeergasstroom wordt berekend uit de vloeibare monomeerstroom aangezien het monomeer in de kamer als een ideaal gas werkt.
Voor gepulseerde plasma’s kunnen hogere gemiddelde vermogens bereikt worden door het gebruiken van hogere piekvermogens en het variëren van het pulserende regime (dat wil zeggen aan/uit-tijden).
Vanuit een verder aspect berust de uitvinding op een werkwijze voor het vormen van een coating op een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, welke werkwijze het volgende omvat: het blootstellen van het substraat in een kamer aan een plasma omvattende een monomeerverbinding, bij voorkeur een gepulseerd plasma, gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op het substraat te laten vormen, waarbij tijdens de blootstelling van het substraat het gepulseerde plasma een piekvermogen (bijv. aan-fase) van ten minste 8 W/liter heeft.
Bij een dergelijke werkwijze is de piekvermogensdichtheid van het plasma zeer veel hoger dan die in W02007/083122 beschreven is. Gebleken is dat deze hoge vermogensdichtheid van het plasma verrassenderwijs de vorming van polymere coatings met gewenste vloeistofafstotende en/of barrière-eigenschappen vergemakkelijkt, zelfs bij diktes die een lage elektrische weerstand bieden. Dit komt door de verhoogde vernetting en/of fragmentatie die bij hogere vermogens optreedt.
De exacte piekvermogensdichtheid van het plasma hangt in zekere mate af van de aard van de specifieke monomeerverbinding die wordt gebruikt, de aard van het substraat en de gewenste eigenschappen van de beschermende coating. In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding kan het plasma een piek aan-fase vermogensdichtheid hebben in het bereik van 3 tot 30 W/liter, bijvoorbeeld in het bereik van 8 tot 22 W/liter.
In één uitvoeringsvorm is het plasma een gepulseerd plasma waarin pulsen worden toegepast in een sequentie die een verhouding oplevert van tijd-aan : tijd-uit in het bereik van 0,5-0,001. Bijvoorbeeld is de tijd-aan = 35-45 ps en tijd-uit = 0,1 ms tot 10 ms, bijvoorbeeld 0,5 ms. Dit pulseerregime geeft een veel hoger gemiddeld vermogen dan bij bekende technieken, bijvoorbeeld zoals beschreven in W02007/083122, hetgeen bijdraagt aan de toegenomen vernetting en/of fragmentatie van de verkregen polymeercoating.
Vanuit een verder aspect berust de uitvinding op een werkwijze voor het vormen van een coating op een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, welke werkwijze het volgende omvat: het blootstellen van het substraat in een kamer aan een plasma omvattende een monomeerverbinding, bij voorkeur een continu plasma, gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op het substraat te laten vormen, waarbij tijdens de blootstelling van het substraat het continue plasma een vermogensdichtheid van ten minste 8 W/liter heeft.
Vanuit een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vormen van een coating op een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, welke werkwijze het volgende omvat: het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan in een kamer aan een plasma omvattende een monomeerverbinding, bij voorkeur een gepulseerd plasma, gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op het substraat te laten vormen, waarbij tijdens de blootstelling van het substraat het gepulseerde plasma een verhouding piekvermogen tot stroming tussen 5 tot 200 W/sccm, liever 40-70 W/sccm, liefst 60 Watt/sccm heeft.
Gevonden is dat dit bereik van verhouding van vermogen tot stroming verrassenderwijs de vorming van polymere coatings met gewenste vloeistofafstotende en/of barrière-eigenschappen vergemakkelijkt, zelfs bij lage diktes.
Vanuit een verder aspect berust de uitvinding op een werkwijze voor het vormen van een coating op een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, welke werkwijze het volgende omvat: het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan in een kamer aan een plasma omvattende een monomeerverbinding, bij voorkeur een continu plasma, gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op het substraat te laten vormen, waarbij tijdens de blootstelling van het substraat het continue plasma een verhouding van vermogen tot stroming tussen 5 tot 200 W/sccm, liever 40-70 W/sccm, liefst 60 Watt/sccm heeft.
De stap van het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma kan een gepulseerde (PW) afzettingsstap omvatten. Alternatief of daarnaast kan de stap van het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma een continue golf (CW) afzettingsstap omvatten.
De aspecten van de uitvinding verschaffen elk werkwijzen die de vorming van zeer effectieve beschermende coatings vergemakkelijken, die kunnen worden toegepast op elektronische substraten zonder nadelig te interfereren met contactpunten. Een voordeel is dat de resulterende coating voldoende flexibel is zodat elektrische connectoren verbonden kunnen worden na het bekleden van de inrichting tijdens of na fabricage en assemblage. In één uitvoeringsvorm omvat de werkwijze de stap van het verbinden van elektrische connectoren met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan nadat de coating is aangebracht. Dit heeft het voordeel dat de elektrische connectoren gemakkelijk verbonden kunnen worden met de elektronische of elektrische inrichtingen of component daarvan na het bekleden van de inrichting of component tijdens fabricage of assemblage. In een alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de elektrische connectoren verbonden worden met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan voordat de coating is aangebracht.
Met name werken de kenmerken van de aspecten van de uitvinding in synergie en leiden tot voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding wanneer gecombineerd. Al dergelijke combinaties, met of zonder de voorkeurs- en optionele functies die hier opgesomd zijn, worden expliciet volgens de uitvinding beschouwd.
In alle aspecten van de uitvinding zullen de exacte omstandigheden waaronder de beschermende polymere coating op effectieve wijze wordt gevormd, variëren, afhankelijk van factoren zoals, maar niet beperkt tot, de aard van de monomeerverbinding, het substraat en de gewenste eigenschappen van de coating. Deze omstandigheden kunnen worden bepaald met gebruik van routinewerkwijzen of bij voorkeur met gebruik van de technieken en voorkeurskenmerken van de hierin beschreven uitvinding, die in bijzondere synergie met de uitvinding werken.
Geschikte plasma's voor gebruik in de werkwijzen van de uitvinding omvatten niet-evenwichtsplasma's zoals die gegenereerd door radiofrequenties (Rf), microgolven of gelijkstroom (DC). Zij kunnen werken bij atmosferische of sub-atmosferische drukken zoals in de techniek bekend. Met name echter kunnen ze worden gegenereerd door radiofrequenties (Rf).
Verschillende vormen van apparatuur kunnen worden gebruikt om gasvormige plasma's te genereren. In het algemeen omvatten deze houders of plasmakamers waarin plasma's kunnen worden gegenereerd. Specifieke voorbeelden van dergelijke apparatuur worden bijvoorbeeld beschreven in W02005/089961 en WO02/28548, waarvan de inhoud hierin door verwijzing is opgenomen, maar veel andere conventionele plasma genererende apparatuur is beschikbaar.
In het algemeen wordt het te behandelen substraat samen met de monomeerverbinding in de plasmakamer geplaatst, een glimontlading wordt ontstoken in de kamer, en een geschikte spanning wordt aangelegd. De spanning kan continu of gepulseerd zijn. Monomeer kan worden ingebracht vanaf het begin of na een periode van voorafgaand continuvermogen plasma.
De monomeerverbinding zal geschikt in een gasvormige toestand zijn in het plasma. Het plasma kan eenvoudigweg een damp van de monomeerverbinding indien aanwezig omvatten. Dergelijke damp kan in situ worden gevormd, waarbij de verbindingen worden ingebracht in de kamer in vloeibare vorm. Het monomeer kan ook worden gecombineerd met een dragergas, in het bijzonder een inert gas zoals helium of argon.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan het monomeer worden afgeleverd in de kamer door middel van een aerosolinrichting zoals een vernevelaar of dergelijke, zoals bijvoorbeeld beschreven in W02003/097245 en W003/101621, waarvan de inhoud hierin door verwijzing is opgenomen. In een dergelijke opstelling hoeft een dragergas niet nodig te zijn, hetgeen met voordeel helpt bij het bereiken van hoge stroomsnelheden.
In sommige gevallen kan een voorafgaand continuvermogen plasma worden aangemaakt gedurende bijvoorbeeld van 10 seconden tot 10 minuten, bijvoorbeeld gedurende ongeveer 10 tot 60 seconden, in de kamer. Dit kan werken als een oppervlaktevoorbehandelingsstap, zodat de monomeerverbinding zich gemakkelijk hecht aan het oppervlak, zodat wanneer polymerisatie plaatsvindt, de coating op het oppervlak "groeit". De voorbehandelingsstap kan worden uitgevoerd voordat monomeer wordt ingebracht in de kamer, bijvoorbeeld in de aanwezigheid van inert gas, of simpelweg in een resterende atmosfeer. Monomeer kan dan worden ingebracht in de kamer om polymerisatie te laten plaatsvinden, waarbij het plasma hetzij naar een gepulseerd plasma gewisseld wordt, doorgegaan wordt met een continu plasma of een sequentie van zowel continu als gepulseerd plasma gebruikt wordt.
In alle gevallen wordt een glimontlading geschikt ontstoken door het aanbrengen van een spanning met hoge frequentie, bijvoorbeeld bij 13,56 MHz. Deze wordt geschikt aangebracht met elektroden die binnen of buiten de kamer zijn.
Gassen, dampen of aerosolen kunnen in de plasmakamer of het plasmagebied worden getrokken of gepompt. Met name wanneer een plasmakamer wordt gebruikt, kunnen gassen of dampen in de kamer worden getrokken als gevolg van een verlaging van de druk in de kamer, veroorzaakt door het gebruik van een evacueerpomp, of ze kunnen in de kamer worden gepompt of geïnjecteerd zoals gebruikelijk is bij het werken met vloeistof.
Op geschikte wijze kan het gas, de damp of het gasmengsel worden toegevoerd met een snelheid van tenminste 0,04 sccm, bij voorkeur 0,2 tot 50 sccm, bij voorkeur 0,2 tot 10 sccm en liefst in het bereik van 0,25 tot 0,5 sccm, hoewel dit zal afhangen van het kamervolume. Deze bedragen kunnen worden opgeschaald naar grotere systemen op een kamervolumebasis overeenkomstig de hierin beschreven leer.
Polymerisatie wordt geschikt uitgevoerd met gebruik van dampen van de monomeerverbinding, welke bij drukken van 0,1 tot 200 mTorr worden gehouden, geschikt bij ongeveer 15-150 mTorr, bij voorkeur 30 tot 60 mTorr, liefst ongeveer 40 mTorr.
De aangebrachte velden kunnen bij voorkeur een relatief hoge piekvermogensdichtheid verschaffen, bijv. zoals hierboven gedefinieerd in de werkwijze volgens de uitvinding. De pulsen kunnen ook worden aangebracht in een sequentie die een lager gemiddeld vermogen oplevert, bijvoorbeeld in een sequentie waarin de verhouding van de tijd-aan : tijd-uit in het bereik ligt van 20:100 tot 20:20.000. Sequenties met kortere tijd-uit-perioden kunnen de voorkeur hebben om goede vermogensdichtheid te behouden. Eén voorbeeld van een sequentie is een sequentie waarin vermogen aan is gedurende 20 tot 50 microseconden, bijvoorbeeld 30 tot 40 microseconden, zoals ongeveer 36 microseconden, en uit is gedurende 5 tot 30 milliseconden, bijvoorbeeld 5 tot 15 milliseconden, zoals 6 milliseconden. Het is gebleken dat dit vooral voordelig kan zijn wanneer het monomeer een verbinding met formule (I) is.
Geprefereerde gemiddelde vermogens die op deze wijze in een kamer van drie liter verkregen werden, waren in het bereik van 0,05 tot 25 W. In sommige uitvoeringsvormen hebben relatief lage gemiddelde vermogens de voorkeur, bijv. in het bereik van 0,1 tot 5 W, zoals 0,15 tot 0,5 W in een kamer van drie liter. Van hogere gemiddelde vermogens, bijvoorbeeld meer dan 5 W, is gebleken dat deze het voordeel hebben te helpen bij fragmentatie van het monomeer. Deze bereiken kunnen worden vergroot of verkleind op een volumebasis voor grotere of kleinere kamers en zullen afhankelijk zijn van het geselecteerde piekvermogen en de geselecteerde pulssequentie.
De procestemperaturen, bijv. gemeten binnen de kamer, kunnen omgevingstemperatuur zijn of bij voorkeur iets boven de omgevingstemperatuur liggen, zoals in het bereik van 25 tot 60 °C, bijv. 35 tot 55 °C. In sommige uitvoeringsvormen wordt de procestemperatuur onder 40 °C gehouden. Het verdient de voorkeur de temperatuur in het coatingsafzettingsproces binnen een bereik te houden dat niet de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan zal beschadigen. Zo wordt de temperatuur beneden 50 °C gehouden voor mobiele telefoons.
Op geschikte wijze kan een gebruikte plasmakamer van voldoende volume zijn om meerdere substraten onder te brengen, in het bijzonder wanneer deze klein in afmeting zijn, bijvoorbeeld kan tot 20.000 PCB met gemak tegelijkertijd worden verwerkt met apparatuur met de juiste grootte. Een bijzonder geschikte inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van beklede substraten volgens de uitvinding worden beschreven in W02005/089961, waarvan de inhoud hierin door verwijzing is opgenomen.
De afmetingen van de kamer zullen gekozen worden om het geheel van het specifieke te behandelen substraat onder te brengen. Bijvoorbeeld kunnen algemeen kubusvormige kamers geschikt zijn voor uiteenlopende toepassingen, maar indien nodig kunnen langwerpige of rechthoekige kamers worden geconstrueerd of zelfs cilindrische of van elke andere geschikte vorm. Het volume van de kamer kan bijvoorbeeld ten minste 1 liter, bij voorkeur ten minste 8 liter zijn. In sommige toepassingen hebben relatief kleine kamers met een volume van maximaal 13 liter of maximaal 25 liter de voorkeur. Voor grootschalige productie kan het volume van de kamer, op geschikte wijze tot 400 liter of hoger zijn. De kamer kan een afsluitbare houder zijn, om batchprocessen mogelijk te maken, of kan inlaten en uitlaten voor substraten omvatten, zodat deze kan worden gebruikt in een continu proces. Met name in het laatste geval worden de drukomstandigheden die nodig zijn voor het creëren van een plasmaontlading binnen de kamer, onderhouden met gebruik van hoogvolume pompen, zoals gebruikelijk is in bijvoorbeeld een inrichting met een "fluitlek". Het kan echter ook mogelijk zijn om bepaalde substraten bij atmosferische druk of dicht daarbij te verwerken, waardoor "fluitlekken" niet nodig zijn.
Met voordeel hoeven elektronische of elektrische contactpunten van het substraat niet gemaskeerd te worden tijdens de behandeling, met name voor het bekleden met een dikte onder 5 pm, met meer voorkeur onder 2 pm. Inderdaad worden in één uitvoeringsvorm van de uitvinding deze contacten niet gemaskeerd tijdens de vorming van de coating door elk van de werkwijzen zoals hierin beschreven, hetgeen leidt tot een op voordelige wijze vereenvoudigd proces.
Meer in het algemeen, vanuit een verder aspect, heeft de uitvinding betrekking op een substraat met een polymere coating gevormd door elk van de hierin beschreven werkwijzen. De uitvinding omvat eveneens beklede substraten verkrijgbaar door elk van de hierin beschreven werkwijzen. Eén bijzonder voordeel van de uitvinding is dat elektronische of elektrische inrichtingen als geheel bestand tegen vloeistoffen kunnen worden gemaakt, zelfs tijdens volledige onderdompeling, door het bekleden van alleen interne componenten zoals PCB's, waarbij een externe coating niet langer noodzakelijk is. Dus, vanuit een verder aspect, heeft de uitvinding betrekking op een elektronische of elektrische inrichting, bijvoorbeeld een mobiele telefoon, omvattende een behuizing en één of meer interne elektronische of elektrische componenten met daarop een coating gevormd door elk van de hierin beschreven werkwijzen. Met voordeel hoeft de behuizing geen coating te omvatten. De inrichting kan op voordelige wijze voldoen aan norm IEC 60529 14.2.7 (IPX7).
Meer in het algemeen kan elk van de hierin beschreven beklede elektronische substraten bij voorkeur blijven functioneren ook na volledige onderdompeling in water gedurende ten minste 2 minuten, bij voorkeur ten minste 5 minuten. Het elektronische substraat zal bij voorkeur blijven functioneren gedurende minstens 30 minuten of meer bij voorkeur ten minste twee dagen.
Aspecten van de uitvinding die betrekking hebben op werkwijzen voor het vormen van een coating op een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan kunnen worden uitgevoerd met gebruik van de voor het eerste aspect van de uitvinding genoemde monomeren.
Zoals hier gebruikt verwijst de uitdrukking "in gasvormige toestand" naar gassen of dampen, alleen of in mengsel, en eventueel naar aerosolen.
Zoals hierin gebruikt verwijst de uitdrukking "beschermende polymere coating" naar polymere lagen die enige bescherming tegen vloeistofschade verschaffen, bijvoorbeeld door het vormen van een barrière en eventueel door vloeistofafstotend te zijn (zoals olie- en/of waterafstotend). Bronnen van vloeistoffen waartegen het substraat beschermd is, omvatten omgevingsvloeistoffen zoals water, in het bijzonder regen, en vloeistoffen die per ongeluk gemorst worden.
Zoals hier gebruikt verwijst de uitdrukking "gedurende de blootstelling van het substraat" naar een periode waarin het substraat binnen de kamer samen met het plasma is. In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding kan de uitdrukking verwijzen naar de gehele periode waarin het substraat binnen de kamer samen met het plasma is.
Door de beschrijving en conclusies van deze specificatie hebben de woorden "omvatten" en "bevatten" en variaties van het woord, bijvoorbeeld "omvattende" en "omvat", de betekenis "omvattende maar niet beperkt tot", en sluiten andere groepen, additieven, componenten, gehele getallen of stappen niet uit. Bovendien omvat het enkelvoud het meervoud tenzij de context anders vereist: met name wanneer het onbepaalde lidwoord wordt gebruikt, dient de specificatie te worden opgevat als zowel meervoud als enkelvoud te overwegen, tenzij de context anders vereist.
Voorkeurskenmerken van elk aspect van de uitvinding kunnen zijn zoals beschreven in verband met elk van de andere aspecten. Andere kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende voorbeelden. In het algemeen strekt de uitvinding zich uit naar elk nieuw kenmerk, of naar elke nieuwe combinatie van de kenmerken, beschreven in deze specificatie (inclusief alle bijgevoegde conclusies en tekeningen). Aldus moet duidelijk zijn dat kenmerken, getallen, karakteristieken, verbindingen, chemische eenheden of groepen beschreven in samenhang met een specifiek(e) aspect, uitvoeringsvorm of voorbeeld van de uitvinding toepasbaar zijn op elk(e) ander hierin beschreven aspect, uitvoeringsvorm of voorbeeld, tenzij dit daarmee onverenigbaar is. Bovendien, tenzij anders aangegeven, kan elk hierin beschreven kenmerk worden vervangen door een alternatief kenmerk dat hetzelfde of een soortgelijk doel dient.
Wanneer boven- en ondergrenzen voor een eigenschap worden genoemd, bijvoorbeeld de concentratie van een monomeer, dan kan een bereik van waardes gedefinieerd door een combinatie van elk van de bovengrenzen met elk van de ondergrenzen eveneens worden geïmpliceerd.
De onderhavige uitvinding zal nu verder worden beschreven onder verwijzing naar de volgende niet-beperkende voorbeelden en de bijgaande illustratieve tekeningen, waarin:
Figuur 1 de elektrische testinrichting voor het bepalen van de weerstand van de coating illustreert;
Figuur 2 een tapping modus beeld toont van een 1700 nm dikke coating, bereid zoals beschreven in voorbeeld 1 over 1x1 pm2 gezichtsveld (linksboven), een 5x5 pm2 gezichtsveld (rechtsboven), een representatieve contourlijn die hoogtevariatie (z-as) van de coating aangeeft (linksonder) en een fasebeeld dat volledige substraatbedekking aangeeft (rechtsonder); RMS-ruwheid van de coating is 0,4 nm en Δζ/d = 0,0006.
Voorbeeld 1
Procesopzet en -parameters
Plasmapolymerisatie-experimenten werden uitgevoerd in een cilindrisch glazen reactorvat met een inhoud van 2,5 liter. Het vat was in twee delen, gekoppeld met een Viton O-ring om de twee delen samen onder vacuüm af te dichten. Eén uiteinde van de reactor werd verbonden met een vloeistofstroomregelaar, die bij 70 °C werd verwarmd, en dit werd gebruikt voor het afleveren van monomeer bij een gecontroleerde stroomsnelheid.
Het andere uiteinde van de reactor werd verbonden met een metalen pompleiding voorzien van manometers, drukregelklep, vloeibaarstikstofval en een vacuümpomp. Een koperspoelelektrode werd gewikkeld rond de buitenkant van de reactor (11 windingen van leiding met 5 mm diameter) en deze werd verbonden met een RF-voedingseenheid via een L-C passend netwerk. Voor gepulseerde plasma-afzetting werd de RF-voedingseenheid bestuurd door een pulsgenerator.
Het gebruikte monomeer was n-tetradecaan (CAS nr. 16646-44-9), een verzadigd monomeer volgens de onderhavige uitvinding
De reactor werd geëvacueerd tot de basisdruk (typisch <10 mTorr). Het monomeer werd afgeleverd in de kamer met gebruik van de stroomregelaar, met een monomeer-gasstroom van 0,4 sccm. De kamer werd verwarmd tot 45 °C. De druk in de reactor werd op 30 mTorr gehouden. Het plasma werd geproduceerd met gebruik van RF bij 13,56 MHz en het proces bestond gewoonlijk uit twee stappen; het continue golf (CW) plasma en het gepulseerde golf (PW) plasma. Het CW-plasma was gedurende 2 minuten en de duur van het PW-plasma varieerde in verschillende experimenten. De piekvermogeninstelling was 30 W, en de pulscondities waren tijd-aan (Taan) = 37 ps en tijd-uit (Tuit) = 0,5 ms. Aan het eind van de afzetting werd het RF-vermogen uitgeschakeld, de stroomregelaar gestopt en de kamer leeggepompt tot basisdruk. De kamer werd ontlucht tot atmosferische druk en de beklede monsters verwijderd.
Voor elk experiment werden twee test-PCB's en twee Si-wafels gebruikt. De Si-wafels maken mogelijk dat fysische eigenschappen van de gevormde coating gemeten worden, bijvoorbeeld AFM voor oppervlaktemorfologie. De metalen sporen van de test-PCB's waren goudbekleed koper. De Si-wafels werden geplaatst op de topvoorkant van de PCB's.
De procesparameters voor de experimenten worden in Tabel 2 getoond.
Voorbeeld 2
Weerstand bii vaste spanning in de tijd
Deze testmethode is ontwikkeld om het vermogen te evalueren van verschillende coatings om een elektrische barrière op printplaten te verschaffen en de mogelijkheid te voorspellen van een smartphone om aan de IEC 60529 14.2.7 (IPX7)-test te voldoen. De methode is ontwikkeld om gebruikt te worden met leidingwater. Deze test omvat het meten van de stroomspannings- (IV-) kenmerken van een gestandaardiseerde printplaat (PCB) in water. De PCB is ontworpen met een onderlinge afstand van 0,5 mm tussen de elektroden om te kunnen beoordelen wanneer elektrochemische migratie plaatsvindt over de sporen in water. De mate van elektrochemische activiteit wordt gekwantificeerd door het meten van stroom; lage stroom is indicatief voor een coating met goede kwaliteit. De methode blijkt zeer effectief te zijn bij het onderscheiden tussen verschillende coatings. De prestaties van de coatings kunnen worden gekwantificeerd, bijv. als een weerstand bij 4, 8 V en 21 V. De gemeten weerstand op de onbehandelde testinrichting is ongeveer 100 ohm wanneer een spanning van 8V wordt aangelegd.
De te testen beklede PCB wordt in een beker met water geplaatst en verbonden met de elektrische testinrichting zoals getoond in Figuur 1. De plaat 10 is horizontaal en verticaal gecentreerd in de beker 12 met water 14 om effecten van lokale ionenconcentratie te minimaliseren (verticale locatie van de plaat met water is erg belangrijk; waterniveau moet tot de blauwe lijn zijn). Wanneer de printplaat aangesloten is, wordt de stroombron ingesteld op de gewenste spanning en de stroom wordt direct bewaakt. De aangelegde spanning is bijvoorbeeld 8 V en de PCB wordt op de ingestelde spanning gehouden gedurende 13 minuten, waarbij de stroom continu gecontroleerd wordt tijdens deze periode.
De coating gevormd door de procesparameters getoond in Tabel 2 wordt getest en de resultaten worden getoond in Tabel 3. Gebleken is dat wanneer coatings weerstandswaarden hoger dan 8 MOhm hebben, de beklede inrichting met succes aan een IPX7-test voldoet. De aard van de inrichting die bekleed wordt (bijvoorbeeld het type smartphone), zal de test beïnvloeden, bijvoorbeeld door variaties in materialen, binnendringpunten, stroomverbruik etc.
Kritische kracht (Fel
De elektrische geleidbaarheid van een coating kan aanzienlijk veranderen wanneer een samendrukkende spanning op de coating wordt aangebracht. De verandering in de elektrische geleidbaarheid is afhankelijk van de amplitude van de door de coating ervaren spanning, hoeveelheid defecten en type polymeermatrix van de coating. Dit gedrag wordt verklaard op basis van de vorming of vernietiging van een geleidend netwerk, dat verder afhangt van de viscositeit (stijfheid) van de polymeermatrix. Om het vermogen van de coating te evalueren om elektrisch contact onder relatief lage kracht te verschaffen, wordt een contactkrachttest uitgevoerd.
De contactkrachttest is een elektrische testprocedure die het meten omvat van de kritische kracht (Fc) of druk (Pc) die op de isolerende coating aangebracht moet worden via een platte sonde, om elektrische doorbraak door de coating te laten plaatsvinden. De test kan gebruikt worden ofwel op PCB's van slimme telefoons of op stripplaten (Test-PCB's) die tijdens processen als getuigenismonsters worden geplaatst.
De test gebruikt een platte sonde van 1 mm in diameter (of een bolvormige sonde met een diameter van 2 mm), die contact maakt met het vlakke oppervlak van de film. De sonde is gemonteerd op een steunpoot en de opstelling is zodanig dat variaties in de door de sonde op het oppervlak van het monster aangebrachte kracht onmiddellijk worden geregistreerd door een weegschaal (of belastingscel) waarop het monster is geplaatst. Met deze opstelling is de resolutie in aangebrachte druk ongeveer 15 kPA (kracht 5 g).
De normale procedure is om de door de sonde op het vlakke oppervlak van het monster aangebrachte kracht handmatig te laten oplopen met inachtneming van de weerstand tussen de sonde en het geleidende substraat. De kracht wordt handmatig of automatisch verhoogd tot het punt (Fc) wanneer stroomdoorbraak door de film optreedt.
Deze test maakt het mogelijk dat de elektrische isolatie-eigenschappen van het monster op een aantal verschillende punten over het oppervlak geanalyseerd worden, waardoor een idee van de gelijkmatigheid van de oppervlaktelaag verschaft wordt.
De Fc-waarde voor de beklede PCB-coating gevormd in Voorbeeld 1 is getoond in Tabel 3.
Coatinasdikte
De dikte van de coatings gevormd in Voorbeeld 1 werd gemeten met een spectroscopische reflectometrie-inrichting (Filmetrics F20-UV) met gebruik van optische constanten geverifieerd door spectroscopische elipsometrie.
Spectroscopische reflectrometrie
Dikte van de coating wordt gemeten met een Filmetrics F20-UV spectroscopische-reflectrometrie-inrichting. Dit instrument (F20-UV) meet eigenschappen van de coating door het reflecteren van licht vanaf de coating en het analyseren van het daaruit voortvloeiende reflectiecoëfficiëntspectrum over een bereik van golflengtes. Licht gereflecteerd vanaf verschillende grensvlakken van de coating kan in of uit fase zijn zodat deze reflecties optellen of aftrekken, afhankelijk van de golflengte van het invallende licht en de dikte en index van de coating. Het resultaat is intensiteitosciNaties in het reflectiecoëfficiëntspectrum die kenmerkend voor de coating zijn.
Om de dikte van de coating te bepalen berekent de Filmetrics-software een theoretisch reflectiecoëfficiëntspectrum dat zoveel mogelijk overeenkomt met het gemeten spectrum. Het begint met een initiële schatting hoe het reflectiecoëfficiëntspectrum eruit moet zien, op basis van de nominale coatingsstapel (gelaagde structuur). Dit omvat informatie over de dikte (nauwkeurigheid 0,2 nm) en de brekingsindex van de verschillende lagen en het substraat waaruit het monster is opgebouwd (brekingsindexwaardes kunnen worden ontleend aan spectroscopische ellipsometrie). Het theoretische reflectiecoëfficiëntspectrum wordt dan aangepast door het aanpassen van eigenschappen van de coating tot een beste fit met het gemeten spectrum wordt gevonden. Gemeten coatings dienen optisch glad te zijn en binnen het diktebereik van 1 nm tot 40 pm te vallen.
Qppervlaktemorfologie
De oppervlaktemorfologie van de coatings wordt gemeten met gebruik van atoomkrachtmicroscopie (AFM). Analyses worden uitgevoerd met een Veeco Park Autoprobe AFM-instrument, gebruikt in de tapping beeldvormende modus, met gebruik van Ultrasharp NSC12, duikplankhefboompjes met veerconstantes in het bereik van 4-14 N/m, en met resonantiefrequenties in het bereik van 150-310 kHz. Een hoge aspectverhoudingsprobe met een kromtestraal op de tipapex van <10 nm en openingshoek <20° werd gebruikt. Gezichtsvelden van 5x5 en 1x1 pm2 werden afgebeeld, waarbij het grotere gezichtsveld informatiever is. Oppervlakteruwheid, RMS (root mean square), werd berekend door standaard software, voor elk gezichtsveld. De verkregen beelden waren in alle gevallen 256 x 256 pixels.
Uit de AFM-morfologische analyse van de coatings kunnen twee parameters worden geëxtraheerd; (a) de RMS-ruwheid (r) van de coating en b) de verhouding ΔΖ/d waarbij d de dikte van de coating is en ΔΖ hieronder uitgelegd wordt.
Figuur 2 toont een tapping modus beeld via 1x1 pm2 gezichtsveld van een specimen voorbeeld (dikte d = 1700 nm), bereid volgens Voorbeeld 1 (links) en een contourlijnplot die de gegevens voor de berekening van RMS-ruwheid toont (rechts). De ΔΖ-waarde aangegeven op de plot is genomen over een gebied van de grafiek dat het grootste deel van de coating vertegenwoordigt. Pieken die boven het ΔΖ-bereik liggen, geven grote deeltjes aan en dalen die onder het ΔΖ-bereik vallen, tonen holtes of gaatjes in de coating. De breedte van de pieken geeft ook een indicatie van de deeltjesgrootte.
Voor het monster in Tabel 3 was RMS-ruwheid (r) 0,4 nm en ΔΖ = 1 ± 0,2 nm hetgeen ΔΖ/d = 0,0006 geeft. FHet is aangetoond dat ΔΖ/d <0,15 wijst op een gaatjesvrije coating. Morfologische parameters zijn goede indicatoren voor gaatjesvrije coatings. Deze eigenschap alleen houdt echter geen rekening met de hoge prestatie van de coating.
Na onderzoek bleken de coatings conform te zijn en het feit dat alle coatings ofwel de IPX7-test overschrijden of daar dichtbij komen, is een indicatie dat zij fysische barrières vormen. Het gebruik van plasmapolymerisatie om de coating af te zetten heeft het voordeel dat de coating voldoende dik gemaakt kan worden om een fysische barrière te verschaffen terwijl deze beduidend dunner is dan bekende conforme coatings uit de stand der techniek. Dit diktebereik heeft het voordeel dat de coating voldoende dik is om een fysische barrière te vormen en toch dun genoeg is om elektrische verbindingen te laten maken zonder de coating eerst te verwijderen.
Het gebruik van plasmapolymerisatie heeft ook het voordeel dat een goede binnendringing van het monomeer tijdens de plasmapolymerisatietechniek ervoor zorgt dat de coating alle gewenste gebieden bedekt, bijvoorbeeld het gehele buitenoppervlak. Wanneer de elektronische of elektrische inrichting een behuizing omvat, kan het gehele binnenoppervlak van de behuizing bekleed worden (door het blootstellen van de open behuizing aan het plasma) om de elektronische componenten in de behuizing te beschermen wanneer de inrichting geassembleerd is.
Tabel 2: Procesparameters voor een coating gevormd uit n-tetradecaan
Tabel 3: Coatingseigenschappen van een coating gevormd uit n-tetradecaan

Claims (47)

Conclusies
1. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, omvattende een beschermende polymere coating op een oppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan, waarbij de polymere coating verkrijgbaar is door het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma omvattende één of meer verzadigde monomeerverbindingen gedurende een voldoende tijdsduur om de beschermende polymere coating op een oppervlak daarvan te laten vormen; waarbij de één of meer verzadigde monomeerverbindingen elk een smeltpunt bij standaard druk lager dan 45 °C en een kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C hebben.
2. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 1, waarbij elke verzadigde monomeerverbinding een verbinding met formule (I):
is, waarin elk van FE tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof, halogeen en een eventueel gesubstitueerde Ci-C6 cyclische, vertakte of rechte alkylgroep en n van 1 tot 24 is.
3. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 1 of conclusie 2, waarbij het plasma een enkele verzadigde monomeerverbinding omvat.
4. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 1 of conclusie 2, waarbij de verzadigde monomeerverbindingen een monomeerverbinding en een co-monomeerverbinding omvatten, waarbij de monomeer- en co-monomeerverbindingen verschillende chemische structuren volgens formule (I) hebben.
5. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij n van 1 tot 16 is.
6. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij n van 8 tot 14 is.
7. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het halogeen fluor is.
8. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de conclusies 1 tot 6, waarbij elk van tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof en een eventueel gesubstitueerde Ci-C6 cyclische, vertakte of rechte alkylgroep.
9. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarin elke Ci-Cs-alkylgroep onafhankelijk gekozen wordt uit methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, n-pentyl, neopentyl, n-hexyl, isohexyl, en 3-methylpentyl.
10. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 8, waarbij en R4 beide methyl zijn.
11. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij R2 en R3 elk onafhankelijk gekozen worden uit waterstof en methyl.
12. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 11, waarbij elke R2 en R3 waterstof is.
13. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 12, waarin R, en R4 beide methyl zijn, elke R2 en R3 waterstof is en n van 1 tot 18 is.
14. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het monomeer gekozen wordt uit methaan, ethaan, propaan, n-butaan, isobutaan, n-pentaan, isopentaan, neo-pentaan, n-hexaan, 2-methylpentaan, 3-methylpentaan, 2,2-dimethylbutaan, 2,3-dimethyl- butaan, n-heptaan, 2-methylhexaan, 3-methylhexaan, 2,2-dimethylpentaan, 2,3-dimethylpentaan, 2,4-dimethylpentaan, 3,3-dimethylpentaan, 3-ethylpentaan, 2,2,3-trimethylpentaan, n-octaan, 2-methylheptaan, 3-methylheptaan, 4-methylheptaan, 2,2-dimethylhexaan, 2,3-dimethylhexaan, 2,4-dimethylhexaan, 2,5-dimethylhexaan, 3,3-dimethylhexaan, 3,4-dimethylhexaan, 3-ethylhexaan, 2,2,3-trimethylpentaan, 2,2,4-trimethylpentaan, 2,3,3-trimethylpentaan, 2,3,4-trimethylpentaan, 3-ethyl-2-methylpentaan, 3-ethyl-3-methylpentaan, 2,2,3,3-tetramethylbutaan, n-nonaan en isomeren daarvan, n-decaan en isomeren daarvan, n-undecaan en isomeren daarvan, n-dodecaan en isomeren daarvan, n-tridecaan en isomeren daarvan, n-tetradecaan en isomeren daarvan, n-pentadecaan en isomeren daarvan, en n-hexadecaan en isomeren daarvan.
15. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de beschermende polymere coating een vloeistofafstotende laag is.
16. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 15, waarbij de beschermende polymere coating gedefinieerd wordt door een statische watercontacthoek (WCA) van ten minste 90°.
17. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de beschermende polymere coating een fysische barrière voor massa- en/of elektronentransport is.
18. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de beschermende polymere coating een conforme polymere coating over een oppervlak van de inrichting of component daarvan is.
19. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 18, waarbij de beschermende polymere coating een conforme polymere coating over in hoofdzaak een geheel buitenoppervlak van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan vormt.
20. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 18 of conclusie 19, waarbij de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan een behuizing omvat en waarbij de coating een conforme polymere coating over in hoofdzaak een geheel buiten- en/of binnenoppervlak van de behuizing vormt.
21. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de conclusies 18 tot 20, waarbij de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan een behuizing omvat en waarbij de beschermende polymere coating een conforme fysische barrière over in hoofdzaak een geheel buitenoppervlak van componenten binnen de behuizing vormt.
22. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies waarbij de coating twee of meer beschermende polymere coatingslagen omvat.
23. Elektronische of elektrische inrichting of component volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de beschermende polymere coating een dikte van 50 nm-10,000 nm heeft.
24. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 23, waarbij de coating een dikte in het bereik van 100 nm tot 5000 nm heeft.
25. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens conclusie 24, waarbij de coating een dikte in het bereik van 250 nm tot 2000 nm heeft.
26. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de coating elektrisch isolerend is.
27. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan onderdompeling in maximaal 1 meter water gedurende meer dan 30 minuten zonder falen of corrosie kan weerstaan terwijl vermogen wordt aangebracht op de elektronische of elektrische inrichting of component.
28. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de coating een weerstand van 8 MOhm of hoger heeft wanneer ondergedompeld in water en een spanning van minimaal 16 V/mm wordt aangelegd gedurende minimaal 13 minuten.
29. Elektronische of elektrische inrichting of component volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de coating elektrisch isolerend is en waarbij de coating voldoende flexibel is dat elektrische connectoren met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan verbonden kunnen worden en een elektrische verbinding tussen de elektrische connectoren en elektronische of elektrische inrichting of component daarvan gemaakt kan worden zonder de noodzaak om eerst de coating te verwijderen.
30. Elektronische of elektrische inrichting of component volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de coating elektrisch isolerend is en waarbij een kracht kleiner dan 100 g aangebracht op de coating met gebruik van een ronde sonde met een diameter van 1 mm het mogelijk maakt om een elektrische verbinding met de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan te maken in de lokale omgeving waar de kracht is aangebracht.
31. Elektronische of elektrische inrichting of component volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de coating elektrisch isolerend is en een dikte heeft van 150 nm tot 1000 nm en waarbij een kracht van minder dan 65 g aangebracht op de coating met gebruik van een ronde sonde met een diameter van 1 mm het mogelijk maakt om een elektrische verbinding te maken in de lokale omgeving waar de kracht is aangebracht.
32. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan ten minste één elektrisch contact omvat en waarbij het ten minste ene contact door de coating bedekt is.
33. Elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan gekozen wordt uit mobiele telefoons, smartphones, pagers, radio’s, geluids- en audiosystemen zoals luidsprekers, microfoons, ringers en/of zoemers, gehoorapparaten, persoonlijke audio-apparatuur zoals persoonlijke cd-, cassetteband- of MP3-spelers, televisies, dvd-spelers met inbegrip van draagbare dvd-spelers, videorecorders, digi- en andere set-top-boxen, computers en aanverwante componenten, zoals laptop, notebook, tablet, phablet, palmtop computers, persoonlijke digitale assistenten (PDA's), toetsenborden, of instrumentatie, gameconsoles, gegevensopslaginrichtingen, buitenverlichtingssystemen, radio-antennes en andere communicatieapparatuur en printplaten.
34. Werkwijze voor het behandelen van een elektronische of elektrische inrichting of component daarvan volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende: het blootstellen van de elektronische of elektrische inrichting of component daarvan aan een plasma dat één of meer verzadigde monomeerverbindingen omvat gedurende een voldoende tijdsperiode om een beschermende polymere coating op een oppervlak daarvan te laten vormen; waarbij de één of meer verzadigde monomeerverbindingen elk een smeltpunt bij standaard druk lager dan 45 °C en een kookpunt bij standaard druk lager dan 500 °C hebben.
35. Werkwijze volgens conclusie 34 of conclusie 35, waarbij het plasma een enkele monomeerverbinding omvat.
35. Werkwijze volgens conclusie 34, waarbij elke verzadigde monomeerverbinding een verbinding met formule (I):
is, waarin elk van tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof, halogeen en een eventueel gesubstitueerde Ci-C6 cyclische, vertakte of rechte alkylgroep en n van 1 tot 24 is.
36. Werkwijze volgens conclusie 34 of conclusie 35, waarbij het plasma een monomeerverbinding en een co-monomeerverbinding omvat, waarbij de monomeer- en co-monomeerverbindingen verschillende chemische structuren volgens formule (I) hebben.
37. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 36, waarbij n van 1 tot 16 is, eventueel n van 8 tot 14 is.
38. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 36, waarbij het halogeen fluor is.
39. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 38, waarbij elk van Fp tot R4 onafhankelijk gekozen wordt uit waterstof en een eventueel gesubstitueerde Ci-C6 cyclische, vertakte of rechte alkylgroep.
40. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 39, waarbij elke CVCer alkylgroep onafhankelijk gekozen wordt uit methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, n-pentyl, neopentyl, n-hexyl, isohexyl, en 3-methylpentyl.
41. Werkwijze volgens conclusie 40, waarbij R^ en R4 beide methyl zijn.
42. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 41, waarbij R2 en R3 elk onafhankelijk gekozen worden uit waterstof en methyl.
43. Werkwijze volgens conclusie 42, waarbij elke R2 en R3 waterstof is.
44. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 43, waarbij elk monomeer onafhankelijk gekozen wordt uit methaan, ethaan, propaan, n-butaan, isobutaan, n-pentaan, isopentaan, neo-pentaan, n-hexaan, 2-methylpentaan, 3-methylpentaan, 2,2-dimethylbutaan, 2,3-dimethylbutaan, n-heptaan, 2-methylhexaan, 3-methylhexaan, 2,2-dimethylpentaan, 2,3-dimethylpentaan, 2,4- dimethylpentaan, 3,3-dimethylpentaan, 3-ethylpentaan, 2,2,3-trimethylpentaan, n-octaan, 2-methylheptaan, 3-methylheptaan, 4-methylheptaan, 2,2-dimethylhexaan, 2,3-dimethylhexaan, 2, 4-dimethylhexaan, 2,5-dimethylhexaan, 3,3-dimethylhexaan, 3,4-dimethylhexaan, 3-ethylhexaan, 2,2,3-trimethylpentaan, 2,2,4-trimethylpentaan, 2,3,3-trimethylpentaan, 2,3,4-trimethylpentaan, 3-ethyl-2-methylpentaan, 3-ethyl-3-methylpentaan, 2,2,3,3-tetramethylbutaan, n-nonaan en isomeren daarvan, n-decaan en isomeren daarvan, n-undecaan en isomeren daarvan, n-dodecaan en isomeren daarvan, n-tridecaan en isomeren daarvan, n-tetradecaan en isomeren daarvan, n-pentadecaan en isomeren daarvan, en n-hexadecaan en isomeren daarvan.
45. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 44, waarbij de stroomsnelheid van het monomeer bij standaard temperatuur en druk 0,2-50 sccm is.
46. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 47, waarbij het plasma gevormd wordt door het aanbrengen van een radiofrequentiesignaal op de één of meer monomeerverbindingen, waarbij de één of meer monomeerverbindingen in de gasvormige toestand zijn.
46. Werkwijze volgens één van de conclusies 34-45, waarbij de verhouding van vermogen tot stroomsnelheid van het monomeer van 5 tot 70 watt/sccm is.
47. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 46, waarbij de coating wordt opgebouwd in opeenvolgende lagen.
47. Werkwijze volgens één van de conclusies 34 tot 46, waarbij het plasma een gepulseerdegolfplasma en/of een continuegolfplasma is.
BE2016/5425A 2015-06-09 2016-06-08 Coating BE1023839B1 (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15386019.2 2015-06-09
EP15386019 2015-06-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1023839A1 BE1023839A1 (nl) 2017-08-08
BE1023839B1 true BE1023839B1 (nl) 2017-08-09

Family

ID=53525151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2016/5425A BE1023839B1 (nl) 2015-06-09 2016-06-08 Coating

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20200032072A1 (nl)
EP (1) EP3307832A1 (nl)
JP (1) JP2018527160A (nl)
KR (1) KR20180017113A (nl)
CN (1) CN108026386A (nl)
AU (1) AU2016275277A1 (nl)
BE (1) BE1023839B1 (nl)
BR (1) BR112017026589A2 (nl)
GB (1) GB2557043A (nl)
IL (1) IL256195A (nl)
MX (1) MX2017015924A (nl)
TW (1) TW201708263A (nl)
WO (1) WO2016198856A1 (nl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201403558D0 (en) 2014-02-28 2014-04-16 P2I Ltd Coating
KR20180018675A (ko) 2015-06-09 2018-02-21 피2아이 리미티드 코팅
US11257628B2 (en) 2017-07-03 2022-02-22 KYOCERA AVX Components Corporation Solid electrolytic capacitor containing a nanocoating
CN110720131B (zh) 2017-07-03 2022-05-31 京瓷Avx元器件公司 固体电解质电容器组件
CN109580642B (zh) * 2018-12-13 2021-06-29 中天光伏材料有限公司 一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法
CN114325252A (zh) * 2021-11-18 2022-04-12 北京卫星制造厂有限公司 绝缘防护方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046165A1 (en) * 2000-09-11 2004-03-11 Arvid Hunze Plasma encapsulation for electronic and microelectronic components such as oleds
DE102008007588A1 (de) * 2007-02-14 2008-08-21 Sentech Instruments Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer Barriereschicht auf einem mikrostrukturierten Bauelement und nach dem Verfahren erhaltene Bauelemente mit einer Barriereschicht
US20090048652A1 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Cardiac Pacemakers, Inc Medical device having plasma polymerized coating and method therefor
US20090274851A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 Asm Japan K.K. Method of forming a high transparent carbon film

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1326718B2 (en) 2000-10-04 2007-09-05 Dow Corning Ireland Limited Method and apparatus for forming a coating
GB0211354D0 (en) 2002-05-17 2002-06-26 Surface Innovations Ltd Atomisation of a precursor into an excitation medium for coating a remote substrate
GB0212848D0 (en) 2002-06-01 2002-07-17 Surface Innovations Ltd Introduction of liquid/solid slurry into an exciting medium
GB0406049D0 (en) 2004-03-18 2004-04-21 Secr Defence Surface coatings
GB2434369B (en) * 2006-01-20 2010-08-25 P2I Ltd Plasma coated electrical or electronic devices
GB201003067D0 (en) * 2010-02-23 2010-04-07 Semblant Ltd Plasma-polymerized polymer coating
US8852693B2 (en) * 2011-05-19 2014-10-07 Liquipel Ip Llc Coated electronic devices and associated methods
CN104302412B (zh) * 2012-03-06 2017-05-31 赛姆布兰特有限公司 涂覆的电气组件
GB2510213A (en) * 2012-08-13 2014-07-30 Europlasma Nv Forming a protective polymer coating on a component
GB201305500D0 (en) * 2013-03-26 2013-05-08 Semblant Ltd Coated electrical assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046165A1 (en) * 2000-09-11 2004-03-11 Arvid Hunze Plasma encapsulation for electronic and microelectronic components such as oleds
DE102008007588A1 (de) * 2007-02-14 2008-08-21 Sentech Instruments Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer Barriereschicht auf einem mikrostrukturierten Bauelement und nach dem Verfahren erhaltene Bauelemente mit einer Barriereschicht
US20090048652A1 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Cardiac Pacemakers, Inc Medical device having plasma polymerized coating and method therefor
US20090274851A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 Asm Japan K.K. Method of forming a high transparent carbon film

Also Published As

Publication number Publication date
IL256195A (en) 2018-02-28
MX2017015924A (es) 2018-09-27
TW201708263A (zh) 2017-03-01
AU2016275277A1 (en) 2018-02-01
BE1023839A1 (nl) 2017-08-08
KR20180017113A (ko) 2018-02-20
US20200032072A1 (en) 2020-01-30
BR112017026589A2 (pt) 2018-08-14
EP3307832A1 (en) 2018-04-18
GB2557043A (en) 2018-06-13
CN108026386A (zh) 2018-05-11
WO2016198856A1 (en) 2016-12-15
GB201800282D0 (en) 2018-02-21
JP2018527160A (ja) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1023839B1 (nl) Coating
BE1023776B1 (nl) Verbeteringen met betrekking tot coatings
EP3307835B1 (en) Coatings
US20140141674A1 (en) Apparatus and methods for plasma enhanced chemical vapor deposition of dielectric/polymer coatings
EP3699353A1 (en) Coatings
KR20150043460A (ko) 표면 코팅
EP3766312A1 (en) Method of forming a protected connection and connector comprising said connection
BE1025386B1 (nl) Coating
JP2017509476A (ja) コーティング

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20170809

MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20190630