CN102791779A - 等离子体聚合的聚合物涂层 - Google Patents

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Abstract

一种电或电光组件包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的多个传导轨、连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个传导轨和至少一个电或电光部件的等离子体聚合的聚合物的连续涂层。

Description

等离子体聚合的聚合物涂层
本发明涉及用于涂覆电和电光组件和部件的等离子体聚合的聚合物涂层，以及涉及所述涂层的方法。
背景
保形的涂层已经在电子设备工业中被使用许多年，用于保护电组件(electrical assembly)免于操作期间的环境暴露。保形的涂层是与PCB和其部件的轮廓一致的保护性清漆的薄的、柔性的层。保形的涂层保护电路免于腐蚀性化学品(例如盐、溶剂、汽油、油、酸和环境污染物)、湿度/凝结、振动、漏电、电迁移和树枝状生长。目前的保形的涂层通常是25至200μm厚且通常是基于环氧树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂的。这些材料全部作为必须被应用和然后固化在组件上的液体被沉积。最近，昂贵的聚对二甲苯还已经用作保形的涂层。聚对二甲苯通常使用本领域技术人员广泛已知的常规化学气相沉积技术来沉积。
存在与目前的保形的涂层相关联的许多缺点。用于沉积涂层的技术要求通过其将组件连接于其他装置的接触件在涂覆之前被掩盖，以防止保形的涂层覆盖接触件。被涂覆的接触件将不能够电连接于其他装置，因为保形的涂层是厚的和绝缘的。
此外，如果要求再加工电组件，那么除去目前的保形的涂层是非常困难和高成本的。在没有先前除去的情况下，不存在软钎焊或焊接通过涂层的可能性。另外，由于通常用于沉积这些保形的涂层的液体技术，涂层中存在形成缺陷例如气泡的倾向。这些缺陷降低保形的涂层的保护性能。先前技术保形的涂层的另外的问题是，由于在涂覆期间使用的液体技术，难以将涂层沉积在组件上的部件下面。
发明概述
本发明人已经意外地发现，等离子体聚合的聚合物可以用于在电组件和电光组件(electro-optical assembly)上形成优良的保形的涂层。这些涂层不仅是连续的和基本上无缺陷的，而且它们还克服关于上面所讨论的现有涂层的问题。此外，本发明的等离子体聚合的聚合物涂层易于沉积在装置上且是相对便宜的。
因此，本发明提供电或电光组件，该电或电光组件包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨、连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件以及包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的等离子体聚合的聚合物的连续涂层。
本发明还提供一种包括以下的方法：(a)提供电或电光组件，所述电或电光组件包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨以及连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件；和(b)通过等离子体-聚合来沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的聚合物。
本发明还提供通过上文定义的方法可获得的电或电光组件。
本发明还提供被包含等离子体聚合的聚合物的连续涂层完全覆盖的电或电光部件。
本发明还提供包括以下的方法：(a)使如上文定义的电或电光组件经历等离子体除去工艺，使得连续涂层被除去，和然后(b)任选地再加工所述电或电光组件，和然后(c)任选地通过等离子体-聚合来沉积替换的连续涂层，所述替换的连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的聚合物。
本发明还提供包括以下的方法：通过如上文定义的电或电光组件的连续涂层进行软钎焊，以在另外的电或电光部件和至少一个传导轨之间形成软钎焊接头，该软钎焊接头邻接连续涂层。
本发明还提供包括以下的方法：(a)使包括以下的电或电光组件经历等离子体除去工艺使得所述表面修饰涂层被除去：包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨、包含覆盖所述多个传导轨的至少一部分的卤代烃聚合物的表面修饰涂层(surface-finish coating)以及通过所述表面修饰涂层连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件；和然后(b)通过等离子体-聚合来沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的如上文定义的聚合物。
本发明还提供包括以下的方法：(a)使包括以下的电或电光组件经历等离子体除去工艺使得所述表面修饰涂层被除去：包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨和包含覆盖所述多个传导轨的至少一部分的卤代烃聚合物的表面修饰涂层，然后(b)将电或电光部件连接于至少一个传导轨，和然后(c)通过等离子体-聚合沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的如上文定义的聚合物。
本发明还提供具有包含如上文定义的等离子体聚合的聚合物的保形的涂层的电或电光组件。
本发明还提供如上文定义的等离子体聚合的聚合物作为用于电或电光组件的保形的涂层的用途。
本发明还提供一种用于保形地涂覆电或电光组件的方法，该方法包括通过等离子体-聚合来沉积如上文定义的聚合物。
附图简述
图1A示出等离子体聚合的含氟聚合物的X射线光电子能谱分析的结果。
图1B示出通过标准聚合技术获得的含氟聚合物的X射线光电子能谱分析的结果。
图2A示出本发明的等离子体聚合的含氟聚合物涂层的电子显微镜图像和所述涂层的光滑物理性质。
图2B示出通过标准聚合技术沉积的PTFE涂层的电子显微镜图像，其具有其中原纤维清楚可见的结构。
图3至图7示出某些实施方式的电组件。
图8示出某些实施方式的电光组件。
图9示出某些实施方式的电部件。
图10示出可以用于形成本发明的等离子体聚合的聚合物涂层的设备的实例。
图11A、图11B和图11C是显示方法的某些实施方式的流程图。
发明的详细描述
本发明涉及电和电光组件。电组件通常包括至少一个电部件。电光组件通常包括至少一个电光部件，且还可以任选地包括至少一个电部件。电或电光组件优选地是印刷电路板。
本发明的连续涂层包含等离子体聚合的聚合物。本发明的连续涂层可以防止对电或电光组件的环境损坏。环境损坏通常由由于在环境温度或高温下的大气组分(例如氧气、SO2、H2S和/或NO2)和/或水分的腐蚀造成。另外，本发明的连续涂层可以继续保护电和电光组件，相比于可能由于较高的温度而降解的目前的保形的涂层，在电和电光组件上应用更高的温度范围。
本发明的连续涂层优选地是保形的涂层。
等离子体聚合的聚合物是不能够通过传统聚合方法制备的独特类别的聚合物。等离子体聚合的聚合物具有高度无序的结构且通常是高度交联的，包含无规分支且保留一些反应性部位。等离子体聚合的聚合物因此在化学上不同于通过本领域技术人员已知的传统聚合方法制备的聚合物。这些化学的和物理的区别是众所周知的且描述在例如Plasma Polymer Films，Hynek Biederman，Imperial College Press 2004。
等离子体聚合的聚合物通常是通过如下文更详细定义的等离子体-聚合技术可获得的。
等离子体聚合的聚合物通常是等离子体聚合的烃、卤代烃、硅酮、硅氧烷、硅烷、硅氮烷或锡烷。
等离子体聚合的烃通常是任选地包含环状部分的直链的和/或支链的聚合物。所述环状部分优选地是脂环或芳环，更优选地是芳环。优选地，等离子体聚合的烃不包含任何环状部分。优选地，等离子体聚合的烃是支链的聚合物。
等离子体聚合的卤代烃通常是任选地包含环状部分的直链的和/或支链的聚合物。所述环状部分优选地是脂环或芳环，更优选地芳环。优选地，等离子体聚合的卤代烃不包含任何环状部分。优选地，等离子体聚合的卤代烃是支链的聚合物。
包括芳族部分的等离子体聚合的烃和卤代烃分别是等离子体聚合的芳族烃和芳族卤代烃(例如芳族氟代烃)。实例包括等离子体聚合的聚苯乙烯和等离子体聚合的聚对二甲苯。特别优选等离子体聚合的聚对二甲苯。等离子体聚合的聚对二甲苯可以是未被取代的或被一个或多个取代基取代。优选的取代基包括卤素。且氟是最优选的。被一个或多个卤素原子取代的聚对二甲苯是卤代聚对二甲苯。被一个或多个氟原子取代的聚对二甲苯是氟代聚对二甲苯。未被取代的聚对二甲苯是最优选的。
等离子体聚合的烃任选地包含选自N、O、Si和P的杂原子。然而，优选地，等离子体聚合的烃不包含N、O、Si和P杂原子。
等离子体聚合的卤代烃任选地包含选自N、O、Si和P的杂原子。然而，优选地，等离子体聚合的卤代烃不包含N、O、Si和P杂原子。
含氧的等离子体聚合的烃优选地包含羰基部分，更优选地酯和/或酰胺部分。优选类别的含氧的等离子体聚合的烃聚合物是等离子体聚合的丙烯酸酯聚合物。
含氧的等离子体聚合的卤代烃优选地包含羰基部分，更优选地酯和/或酰胺部分。优选类别的含氧的等离子体聚合的卤代烃聚合物是等离子体聚合的卤代丙烯酸酯聚合物，例如等离子体聚合的氟代丙烯酸酯聚合物。
含氮的等离子体聚合的烃优选地包含硝基、胺、酰胺、咪唑、二唑、三唑和/或四唑部分。
含氮的等离子体聚合的卤代烃优选地包含硝基、胺、酰胺、咪唑、二唑、三唑和/或四唑部分。
等离子体聚合的硅酮、硅氧烷、硅烷和硅氮烷任选地被一个或多个氟原子取代。然而，硅酮、硅氧烷、硅烷和硅氮烷优选地是未被取代的。优选的硅氮烷是六甲基二硅氮烷。
优选地，等离子体聚合的聚合物是等离子体聚合的卤代烃，更优选地等离子体聚合的氟代烃。最优选地，等离子体聚合的聚合物是支链的且不包含杂原子的等离子体聚合的氟代烃。
如本文使用的，术语卤代优选地是氟代、氯代、溴代和碘代。氟代和氯代是优选的，且氟代是最优选的。卤素具有相同的意思。
本发明的组件可以通过经由等离子体聚合沉积聚合物来制备。等离子体-聚合通常是用于沉积薄膜涂层的有效技术。通常，等离子体-聚合提供优良品质的涂层，因为聚合反应原位发生。因此，等离子体聚合的聚合物通常被沉积在小的凹进处中、在部件下面和在某些情况下通过通常的液体涂覆技术将不可达到的通孔内。
此外，聚合物的原位形成可以对应用涂层的表面提供良好的粘附，因为聚合物通常在沉积期间与表面反应。因此，在某些情况下，等离子体聚合的聚合物可以被沉积在其他保形的涂层不能被沉积在其上的材料上。
本发明的等离子体-聚合技术的另外的优点是在沉积之后不需要干燥/固化涂层。用于涂覆的先前技术需要干燥/固化步骤，这导致在涂层的表面上形成固化/干燥缺陷。等离子体-聚合避免形成固化/干燥缺陷。
等离子体沉积可以在产生气体等离子体的反应器中进行，气体等离子体包括电离的气态离子、电子、原子和/或中性物质。反应器可以包括室、真空系统和一个或多个能量源，但是可以使用配置成产生气体等离子体的任何合适类型的反应器。能量源可以包括配置成将一种或多种气体转化成气体等离子体的任何合适的装置。优选地，能量源包括加热器、射频(RF)发生器和/或微波发生器。
在某些实施方式中，电或光组件可以放置在反应器的室中，且真空系统可以用于将室抽空至在10-3至10mbar的范围内的压力。一种或多种气体然后可以被泵送入室中，且能量源可以产生稳定的气体等离子体。一种或多种前驱体化合物然后可以作为气体和/或液体被引入室中的气体等离子体中。当被引入气体等离子体中时，前驱体化合物可以被电离和/或分解以在等离子体中产生一系列活性物质，所述活性物质聚合产生聚合物涂层。
等离子体聚合的氟代烃优选地通过等离子体聚合是包含氟原子的烃材料的一种或多种前驱体化合物而获得。优选的包含氟原子的烃材料是全氟烷烃、全氟烯烃、全氟炔烃、氟代烷烃、氟代烯烃、氟代炔烃。实例包括C3F6和C4F8。
其他优选的前驱体化合物是氟氯烷烃、氟氯烯烃和氟氯炔烃。实例包括C2F3C1和C2F4C12。
等离子体聚合的聚对二甲苯优选地通过等离子体-聚合二对亚二甲苯、亚二甲苯或二甲苯可获得。
等离子体聚合的聚合物涂层的确切性质和组成通常取决于以下条件中的一个或多个：(i)所选择的等离子体气体；(ii)所使用的特定的前驱体化合物；(iii)前驱体化合物的量(其可以通过组合前驱体化合物的压力与流量来确定)；(iv)前驱体化合物的比率；(v)前驱体化合物的顺序；(vi)等离子体压力；(vii)等离子体驱动频率；(viii)脉冲宽度计时；(ix)涂覆时间；(x)等离子体功率(包括峰值和/或平均等离子体功率)；(xi)室电极布置；和/或(xii)引入组件的制备。
通常，等离子体驱动频率是1kHz至1GHz。通常，等离子体功率是500至10000W。通常，质量流量是5至2000sccm。通常，操作压力是10至500毫托。通常，涂覆时间是10秒至20分钟。
还可以使用脉冲等离子体系统。
然而，如技术人员将明白的，优选的条件将取决于等离子体室的尺寸和几何形状。因此，取决于正被使用的具体的等离子体室，技术人员修改操作条件可能是有益的。
连续涂层的表面能可以通过仔细选择前驱体和等离子体处理条件来控制。取决于特定的等离子体聚合物，表面可以是亲水性的或疏水性的。
疏水性涂层优选地展示大于90度且更优选地大于105度的水接触角。疏水性涂层优选地展示小于35达因/cm且更优选地小于30达因/cm的表面能。在某些情况下，连续涂层的疏水性性质可能是高度期望的，因为它们将减少组件被水分损坏的可能性。
然而，在一些情况下，亲水性涂层可能是期望的。例如，如果另外的涂层或标记物(例如条形码)将被应用到连续涂层，那么亲水性涂层可能是期望的。通常更易于将另外的涂层粘附到亲水性涂层。亲水性涂层优选地展示小于70度且更优选地小于55度的水接触角。亲水性涂层优选地展示大于45达因/cm且最优选地大于50达因/cm的表面能。
如本文使用的，“连续的”意指涂层是基本上无缺陷的。可能的缺陷包括涂层中的孔、裂缝和破裂。连续涂层可以使用在电或电光组件上原位形成的等离子体聚合的聚合物来实现。使用下面描述的等离子体聚合方法，可以在与等离子体气体接触的所有表面上形成连续涂层。当涂覆高长宽比零件例如通常在电子或电光组件上存在的部件时，这可以是特定的优点。使用等离子体-聚合方法还可以允许下垂物(underhang)也被涂层覆盖。
连续涂层通常具有1nm至10μm，优选地1nm至5μm，更优选地5nm至500nm，更优选地100nm至300nm和更优选地150nm至250nm例如约200nm的平均值-平均厚度。连续涂层的厚度可以是基本上均一的或可以从点到点变化。在特定的实施方式中，连续涂层可以被沉积为使得其与基材、传导轨和部件的三维表面一致。
连续涂层完全覆盖基材的至少一个表面、多个传导轨和至少一个电或电光部件。优选地，涂层包封基材的至少一个表面的暴露部分、多个传导轨和至少一个电或电光部件。因此，连续涂层可以优选地是保形的涂层。保形的涂层可以保形地涂覆基材的至少一个表面、多个传导轨和至少一个电或电光部件。为了避免疑惑，提到如下面所讨论的涂层完全覆盖其他物品，意图具有如上文定义的相同意思。
完全被连续涂层覆盖的电或电光组件的区域在一些情形下可能是较大的电或电光组件的一部分，该较大的电或电光组件的剩余部分可以不被涂覆。
连续涂层可以对其被应用至的组件的电和/或光性能造成最小的变化。例如，组件中的电路的感应系数可能仅被涂层最低程度地影响。在一些情况下，相比于通常显著地改变电路的性质的其他保形的涂层，这可以是高度有利的，这在设计组件时可能需要考虑由其他涂层造成的组件的改变的性质。在一些情况下，本发明的涂层可以消除该要求。
如果对于电或电光组件，需要非常高度保护免于环境，那么等离子体聚合的聚合物的另外的连续涂层可以被应用在初始的连续涂层上方。因此，电或电光组件还可以包括包含完全覆盖连续涂层的如上文定义的等离子体聚合的聚合物的第一另外的连续涂层，和任选的包含完全覆盖第一另外的连续涂层的如上文定义的等离子体聚合的聚合物的第二另外的连续涂层。如果需要的话，可以应用如上文定义的等离子体聚合的聚合物的还另外的连续涂层例如第三至第十连续涂层。用于每一个另外的连续涂层的等离子体聚合的聚合物可以独立地与初始的连续涂层的等离子体聚合的聚合物相同或不同。每一个另外的连续涂层通常通过用于沉积连续涂层的方法来沉积。初始的连续涂层和任何另外的连续涂层的确切性质可以被选择为改进或优化涂覆的组件所需要的性能。例如，可能是期望的是，具有高度疏水性涂层作为最上涂层，以便实现良好的耐水分性。
本发明的等离子体聚合的涂层还可以用于对被另一保形的涂层涂覆的现有的电或电光组件提供额外的环境保护。在需要耐水外部涂层的情况下，这可以是有利的。因此，电或电光组件还可以包括沉积在等离子体聚合的聚合物的连续涂层的至少一部分与基材、多个传导轨和至少一个电或电光部件的至少一部分之间的环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层。在某些实施方式中，聚对二甲苯涂层可以通过化学气相沉积方法来沉积。
因此，电或电光组件可以包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的多个传导轨、连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件、在基材的至少一部分上的环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层(其可以通过传统化学气相沉积方法来沉积)以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个传导轨、至少一个电或电光部件和环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层的等离子体聚合的聚合物的连续涂层。
优选地，环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层是保形的涂层。这样的布置可以通过使包括沉积在基材、多个传导轨和至少一个电或电光部件的至少一部分上的环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层的电或电光组件经历本文描述的涂覆方法来制备。
连续涂层还可以被应用到带有卤代烃表面修饰涂层的电或电光组件，如WO 2008/102113(其内容通过引用并入本文)中所描述的。因此，电或电光组件可以包括包含沉积在(a)连续涂层与(b)基材的至少一个表面和多个传导轨之间的卤代烃聚合物的表面修饰涂层，其中表面修饰涂层覆盖多个传导轨的至少一部分，且至少一个电或电光部件通过表面修饰涂层连接于至少一个传导轨。优选地，表面修饰涂层包含氟代烃聚合物，更优选地等离子体聚合的氟代烃聚合物。
电或电光组件还可以包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的多个传导轨、连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件、包含沉积在多个传导轨的至少一部分上的卤代烃聚合物的表面修饰涂层以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个传导轨、至少一个电或电光部件和表面修饰涂层的等离子体聚合的聚合物的连续涂层，其中至少一个电或电光部件通过表面修饰涂层连接于至少一个传导轨。
优选地，电或电光部件经由软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头连接于至少一个传导轨，且软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头邻接表面修饰涂层。
当组件包括表面修饰涂层或环氧树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂的涂层时，组件可以通过使具有适当的表面修饰涂层或环氧树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂的涂层的组件经历上文所描述的涂覆方法来制备。同样地，另外的连续涂层通常通过上文所描述的涂覆方法来沉积。
等离子体聚合的涂层的另外的优点是，在一些情况下，它们可以容易地通过等离子体除去工艺来除去。等离子体除去工艺可以包括等离子体蚀刻涂层以暴露在下面的电或电光组件的表面。涂层可以具有约200nm的厚度。使用现有技术已知的方法应用到电或电光组件的传统的保形的涂层的厚度通常在25和200μm之间。使用等离子体蚀刻除去目前的保形的涂层可以是耗时的且成本高的，因为要除去大体积的材料。因此，如上文定义的电或电光组件可以经历等离子体除去工艺。该等离子体除去工艺通常除去基本上所有的连续涂层。当存在时，其将通常除去基本上所有的另外的连续涂层和/或表面修饰涂层。等离子体除去工艺通常包括将电或电光组件放入等离子体室，和引入化学上和/或物理上冲击涂层的表面的反应性气体等离子体以除去材料和逐渐地蚀刻回到初始的在下面的表面。
该工艺可以是快速的和低成本的且因此是有利的。然后，已经从其除去涂层的电或电光组件可以被再加工，这通常是通过加入另外的部件或替换现有的部件。可选择地，如果在传导轨和部件之间的连接件已经在使用过程中损坏，那么可以再加工所述连接件。
完成再加工之后，包含聚合物的替换的连续涂层可以任选地通过等离子体-聚合来沉积，该涂层完全覆盖基材的至少一个表面、多个传导轨和至少一个电或电光部件。因此，在一些情况下，损坏的电或电光组件可以容易地被修理。
等离子体聚合的涂层的另外的优点是，其在再加工之前可以不需要除去涂层。这是因为，在一些情况下，可能能够通过涂层进行软钎焊。在一些情况下，还可能能够通过电或电光组件的初始涂层和，当存在时，第一另外的涂层和第二另外的涂层和/或表面修饰涂层进行软钎焊，以在另外的电或电光部件和至少一个传导轨之间形成软钎焊接头。软钎焊接头可以邻接连续涂层和，当存在时，第一另外的涂层和第二另外的涂层和/或表面修饰涂层。
另外的应用包括通过等离子体除去工艺除去如上文所描述的表面修饰涂层，然后沉积如上文所描述的等离子体-聚合聚合物。另一个应用包括通过等离子体除去工艺除去如上文所描述的表面修饰涂层，然后将电或电光部件连接于传导轨，然后沉积如上文所描述的等离子体-聚合聚合物。
电或电光组件可以包括可以是导电轨或导光轨(optically conductivetrack)的多个传导轨。
导电轨通常包括任何合适的导电材料。优选地，导电轨包括金、钨、铜、银、铝、半导体基材的掺杂区域、导电聚合物和/或导电油墨。更优选地，导电轨包括金、钨、铜、银或铝。
传导轨的合适的形状和配置可以由本领域技术人员选择用于所讨论的特定的组件。
通常，导电轨沿着基材的整个长度附接于基材的表面。可选择地，导电轨可以在两个或更多个点处附接于基材。例如，导电轨可以在两个或更多个点处，但不是沿着基材的整个长度线附接于基材。
通常使用本领域技术人员已知的任何合适的方法在基材上形成导电轨。在一种优选的方法中，使用″减去″技术在基材上形成导电轨。通常，在该方法中，金属层(例如，铜箔、铝箔等)结合至基材的表面，且然后除去金属层的不需要部分，留下所需的传导轨。金属层的不需要部分通常通过化学蚀刻或光蚀刻、碾磨来从基材除去。在一种可选择的优选的方法中，使用″添加″技术在基材上形成传导轨，例如诸如，电镀、使用反向掩模的沉积和/或任何几何学上受控的沉积工艺。可选择地，基材可以是硅片或晶片，其通常具有掺杂区域作为传导轨。
导光轨通常包括任何合适的导光材料。优选地，导光轨是光波导，其通常包括其中折射率的变化用于传播电磁辐射通过所需的路径的光透射材料。波导可以例如通过将包层或边界层应用到光透射材料来产生，其中包层或边界层由不同折射率的材料制成。可选择地，波导可以通过掺杂或修改光透射材料以产生具有可变折射率的区域来产生。因此，波导可以是独立的部件或集成到基材中的零件。典型的光透射材料是玻璃、掺杂玻璃和塑料。
多个传导轨可以包括仅导电轨、仅导光轨或导电轨和导光轨的混合。当存在多于一个导电轨时，每一个轨可以由相同的如上文定义的材料制成和/或具有相同的形状，或可选择地，可以具有各种各样的轨材料和/或轨形状。当存在多于一个导光轨时，每一个轨可以由相同的如上文定义的材料制成和/或具有相同的形状，或可选择地，可以具有各种各样的轨材料和/或轨形状。
多个传导轨还可以包括至少一个外部接触装置。连续涂层优选地完全覆盖至少一个外部接触装置。
外部接触装置的确切性质可以取决于需要接触件的组件和装置的性质。合适的接触件可以由本领域技术人员常规地选择。通常，外部接触装置是电或光接触件(optical contact)。外部接触装置可以是多个传导轨的一部分。可选择地，外部接触装置可以是电或光连接于至少一个传导轨的另外的部件。
等离子体聚合的涂层可以允许在(a)外部接触装置，优选地电接触件(electrical contact)与(b)外部装置上的相应的接触件之间形成电连接，而不需预先除去连续涂层。同样地，等离子体-聚合的涂层可以允许在(a)外部接触装置，优选地光接触件与(b)外部装置上的相应的接触件之间形成光连接，而不需预先除去连续涂层。因此，在任一情况下，在形成等离子体聚合的涂层之前，可以不需掩盖组件的外部接触装置。在一些情况下，这可以是有利的，因为外部接触装置的掩盖可能是耗时的和高成本的。
电或电光组件可以包括可以包含绝缘材料的基材。基材通常包括防止基材免于电或电光组件的电路短路的任何合适的绝缘材料。因此，在电组件中，基材优选地是电绝缘的。在电光组件中，基材优选地是电绝缘的和光绝缘的。
基材优选地包括环氧层压材料、合成树脂粘合纸、环氧树脂粘合玻璃织物(ERBGH)、复合环氧材料(CEM)、PTFE(Teflon)或其他聚合物材料、酚醛棉纸、硅、玻璃、陶瓷、纸、纸板、基于天然的和/或合成的木材的材料和/或其他合适的织物。基材还任选地包括阻燃剂材料，通常阻燃剂2(FR-2)和/或阻燃剂4(FR-4)。基材可以包括单层绝缘材料或多层相同的或不同的绝缘材料。基材可以是由上文列出的材料中的任一种制成的印刷电路板(PCB)的板。
电或电光组件包括至少一个电或电光部件。
电部件可以是电组件的任何合适的电路元件。优选地，电部件是电阻器、电容器、晶体管、二极管、放大器、天线或振荡器。任何合适数量和/或组合的电部件可以连接于电组件。
电部件优选地经由结合物(bond)连接于导电轨。结合物优选地是软钎焊接头(solder joint)、焊接接头、丝焊接头、导电粘合接头、压接或压配接头。用于形成结合物的合适的软钎焊、焊接、丝焊、导电粘合和压配技术是本领域技术人员已知的。更优选地，结合物是软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头，且最优选软钎焊接头。
电光部件可以是例如在有源开关、滤波器、调节器、放大器和可开关元件中电磁信号，即光信号被电控制的部件。可选择地，电光部件可以是将电磁信号，即光信号转换为电子信号和反之亦然的部件，例如光发射器、光探测器和探测器阵列。因此，电光部件优选地是发光二极管(LED)、激光器LED、光电二极管、光电晶体管、光电倍增管或光敏电阻器。
如技术人员将明白的，电光部件可以具有电输入/输出和光输入/输出。电输入/输出可以优选地经由如上文定义的结合物连接于导电轨。光输入/输出可以优选地经由结合物连接于导光轨。
组件还可以任选地包括光部件。光部件可以是无源部件。无源部件可以包括，例如，耦合器、分路器、Y形分路器、星形偶联体、纤维和光开关。光部件通常优选地经由结合物连接于导光轨。光部件和结合物(当存在时)通常完全被连续涂层覆盖。
光连接可以通过有源或无源机械结构来实现，有源或无源机械结构光学上对准部件和传导轨且机械地将这些保持在适当的位置。可选择地，光连接可以使用任选地具有所选择的/受控的折射率的粘合剂来形成。可选择地，光连接可以通过将部件和传导轨熔融在一起来产生。可选择地，材料的折射率可以通过例如掺杂新材料来修改，以产生新的连接。可选择地，合适材料的原位加入可以被应用，以产生新的光学几何学。
在一个优选的实施方式中，电组件包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的多个导电轨、优选地通过如上文定义的至少一个结合物连接于至少一个导电轨的至少一个电部件以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个导电轨、至少一个电部件和，当存在时，至少一个结合物的等离子体聚合的含氟聚合物的连续涂层。更优选地，导电轨包括至少一个外部接触装置，其通常是至少一个电接触件，且至少一个外部接触装置还被连续涂层完全覆盖。
在另一个优选的实施方式中，印刷电路板包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的多个导电轨、通过至少一个软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头连接于至少一个导电轨的至少一个电部件以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个导电轨、至少一个电部件和至少一个软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头的等离子体聚合的含氟聚合物的连续涂层。
在又一个优选的实施方式中，印刷电路板包括包含绝缘材料的基材、存在基材的至少一个表面处的包括至少一个外部接触装置的多个导电轨、通过至少一个软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头连接于至少一个导电轨的至少一个电部件以及包含完全覆盖基材的至少一个表面、多个导电轨、至少一个外部接触装置、至少一个电部件和至少一个软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头的等离子体聚合的含氟聚合物的连续涂层。
连续的等离子体聚合的聚合物涂层可以用于涂覆电或电光部件。因此，电或电光部件可以被包含如上文关于电或电光组件所描述的等离子体聚合的聚合物的连续涂层完全覆盖。该涂覆的部件可以通过使部件经历上文所描述的涂覆方法来制备。等离子体聚合的聚合物涂层可以为电或电光部件提供极好的环境保护，且因此在高值部件的情况下可以是特别有用的。优选的实施方式是被包含等离子体聚合的含氟聚合物的连续涂层完全覆盖的电部件。
涂覆的电或电光部件可以连接于电或光组件的至少一个传导轨，而不需预先除去连续涂层，通常在电部件的情况下通过软钎焊或丝焊来连接。在该情况下，基本上所有的连续涂层可以保持完整无缺，并提供安装后的环境保护。可选择地，在安装在组件中之前，涂层可以通过等离子体除去工艺来除去。
在某些实施方式中，如上文所描述的等离子体聚合的聚合物可以用于保形地涂覆电或电光组件或电或电光部件。
现在将参考附图中示出的实施方式和参考实施例来描述本发明的各方面，在附图中，相同的参考数字指代相同的或相似的部件。
附图描述
图1A示出等离子体聚合的含氟聚合物的X射线光电子能谱分析的结果。这示出等离子体聚合的含氟聚合物包含高比例的CF3、CF和C-CF部分，表明高度的支化和交联。图1B示出通过标准聚合技术获得的含氟聚合物，即商购的PTFE的X射线光电子能谱分析的结果。这示出通过标准聚合技术获得的含氟聚合物主要包含CF2部分和可忽略比例的CF3、CF和C-CF部分，表明非常低度的支化和交联。通过其获得这些结果的方法在实施例1中描述。
图2A示出本发明的等离子体聚合的含氟聚合物涂层的电子显微镜图像和所述涂层的光滑物理性质。图2B示出通过标准聚合技术沉积的PTFE涂层的电子显微镜图像，其具有其中原纤维清楚可见的结构。
图3示出电组件，该电组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨2、连接于至少一个传导轨2的电部件3以及包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨2和电部件3的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4。
图4示出电组件，该电组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨2、通过结合物5连接于至少一个传导轨2的电部件3以及包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨2、电部件3和结合物5的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4。
图5示出电组件，该电组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨2、连接于至少一个传导轨2的电部件3、包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨2和电部件3的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4以及包含完全覆盖连续涂层4的等离子体聚合的聚合物的第一另外的连续涂层7。
图6示出电组件，该电组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨2、连接于至少一个传导轨2的电部件3以及包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨2和电部件3的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4以及沉积在连续涂层4的至少一部分与基材1、多个传导轨2和电部件3的至少一部分之间的环氧树脂、丙烯酸树脂或有机硅树脂的涂层8。
图7示出电组件，该电组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨2、通过结合物5连接于至少一个传导轨2的电部件3、包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨2、电部件3和结合物5的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4以及包含沉积在连续涂层4与基材1的至少一个表面和多个传导轨2之间的卤代烃的表面修饰涂层6。电部件3通过表面修饰涂层6经由邻接表面修饰涂层5的结合物5连接于传导轨2。
图8示出电光组件，该电光组件包括包含绝缘材料的基材1、存在基材1的至少一个表面处的多个传导轨17、18、连接于至少一个传导轨17、18的电光部件19以及包含完全覆盖基材1的至少一个表面、多个传导轨17、18和电光部件19的等离子体聚合的聚合物的连续涂层4。传导轨17是导光轨，例如光纤。传导轨18是导电轨。涂层20的区域的折射率通过光相互连接件21来控制。
图9示出被包含等离子体聚合的聚合物16的连续涂层完全覆盖的电部件15。
图10示出可以用于形成本发明的等离子体聚合的聚合物涂层的设备的实例。在该实例中，反应器9具有连接于真空系统11和能量源12的室10。前驱体化合物通过等离子体电离和/或分解形成活性物质13，活性物质13然后在组件14的表面处反应形成连续的等离子体聚合的聚合物涂层。
图11A、图11B和图11C是显示上文所描述的方法的某些实施方式的流程图。
实施例
实施例1-等离子体聚合的氟代烃的XPS分析
环氧层压制品基材涂覆有等离子体聚合的氟代烃。切割该层压制品以产生约1cm平方的样品尺寸并被引入Thermo-Scientific ESCALAB 250X射线光电子分光计的样品室。
将室抽空至10-10托的操作压力，且然后将样品转移至分析室。单色X射线束入射在表面上，并收集和分析由样品发射的光电子。
进行宽信号扫描以捕获表面上的所有元素，且然后进行C1s峰的另外的高分辨率扫描以确定峰的精细结构和样品的化学结构。
结果显示在图1A中。
实施例2-涂覆的组件的制备
使用下面表1中显示的前驱体和等离子体-聚合条件在试验1至10涂覆组件。
表1
Figure BDA00002048308900191
实施例3-等离子体除去工艺
将已经涂覆有等离子体聚合的氟代烃的电组件引入等离子体室。将室抽空至250毫托的操作压力，并以2500sccm的流量引入氧气。允许气体流过室，持续30秒，且然后以40kHz的频率和3kW的功率打开等离子体发生器。使组件暴露于活性等离子体，持续5分钟的时间段，之后，关掉等离子体发生器，并将室恢复至大气压力。
从等离子体室除去组件，且使用Bruker FTIR分光计来证实等离子体聚合物涂层的除去。在1250nm处不存在特征化的C-F伸缩峰表明含氟聚合物已经被完全除去。

Claims (29)

1.一种电或电光组件，包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨、连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件以及包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的等离子体聚合的聚合物的连续涂层。
2.根据权利要求1所述的电或电光组件，其中所述等离子体聚合的聚合物是等离子体聚合的烃或卤代烃。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电或电光组件，其中所述等离子体聚合的聚合物是等离子体聚合的氟代烃。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其中所述等离子体聚合的氟代烃是通过等离子体聚合选自以下的一种或多种前驱体化合物可获得的：全氟烷烃、全氟烯烃、全氟炔烃、氟代烷烃、氟代烯烃、氟代炔烃、氟代丙烯酸酯、氟代酯、氟代硅烷、氟氯烷烃、氟氯烯烃、氟氯炔烃、氟氯丙烯酸酯、氟氯酯和氟氯硅烷。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其中所述至少一个电或电光部件是电部件，且所述至少一个传导轨是导电轨。
6.根据权利要求5所述的电或电光组件，其中所述电部件通过至少一个结合物连接于所述至少一个传导轨，且所述连续涂层完全覆盖所述至少一个结合物。
7.根据权利要求6所述的电或电光组件，其中所述至少一个结合物是软钎焊接头、焊接接头、丝焊接头、导电粘合接头、压接或压配接头。
8.根据权利要求7所述的电或电光组件，其中所述至少一个结合物是软钎焊接头、焊接接头或丝焊接头。
9.根据任一个权利要求1至4所述的电或电光组件，其中所述至少一个电或电光部件是电光部件，且所述至少一个传导轨是导电轨或导光轨。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其中所述多个传导轨还包括至少一个外部接触装置，且所述连续涂层完全覆盖所述至少一个外部接触装置。
11.根据权利要求10所述的电或电光组件，其中所述至少一个外部接触装置是电接触件。
12.根据权利要求10所述的电或电光组件，其中所述至少一个外部接触装置是光接触件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其还包括连接于导光轨的光部件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其还包括第一另外的连续涂层和任选的第二另外的连续涂层，所述第一另外的连续涂层包含完全覆盖所述连续涂层的如权利要求1至4中任一项所述的等离子体聚合的聚合物，所述第二另外的连续涂层包含完全覆盖所述第一另外的涂层的如权利要求1至4中任一项所述的等离子体聚合的聚合物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其还包括沉积在等离子体聚合的聚合物的所述连续涂层的至少一部分与所述基材、所述多个传导轨和所述至少一个电或光部件的至少一部分之间的环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂或聚对二甲苯的涂层。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其还包括表面修饰涂层，所述表面修饰涂层包含沉积在(a)所述连续涂层与(b)所述基材的所述至少一个表面和所述多个传导轨之间的卤代烃聚合物，其中所述表面修饰涂层覆盖所述多个传导轨的至少一部分，且所述至少一个电或电光部件通过所述表面修饰涂层连接于所述至少一个传导轨。
17.根据从属于权利要求8时的权利要求16所述的电或电光组件，其中所述软钎焊接头、所述焊接接头或丝焊接头邻接所述表面修饰涂层。
18.根据前述权利要求中任一项所述的电或电光组件，其是印刷电路板。
19.一种用于制备如前述权利要求中任一项所述的电或电光组件的方法，所述方法包括(a)提供电或电光组件，所述电或电光组件包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨以及连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件；和(b)通过等离子体-聚合来沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的如权利要求1至3中任一项所述的聚合物。
20.根据权利要求19所述的方法，其中通过等离子体-聚合进行的所述沉积包括等离子体聚合如权利要求4中所述的一种或多种前驱体化合物。
21.一种通过权利要求19和20中任一项所述的方法可获得的电或电光组件。
22.一种电或电光部件，其被包含如权利要求1至4中任一项所述的等离子体聚合的聚合物的连续涂层完全覆盖。
23.一种方法，包括(a)使如权利要求1至14、16至18或21中任一项所述的电或电光组件经历等离子体除去工艺，使得所述连续涂层以及当存在时，所述第一另外的连续涂层和所述第二另外的连续涂层和/或所述表面修饰涂层被除去，和然后(b)任选地再加工所得到的电或电光组件，和然后(c)任选地通过等离子体-聚合来沉积替换的连续涂层，所述替换的连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的聚合物。
24.一种方法，包括通过如权利要求1至14、16至18或21中任一项所述的电或电光组件的所述连续涂层以及当存在时，所述第一另外的连续涂层和所述第二另外的连续涂层和/或所述表面修饰涂层进行软钎焊，以在另外的电或电光部件和至少一个传导轨之间形成软钎焊接头，其中所述软钎焊接头邻接所述连续涂层以及当存在时，所述第一另外的连续涂层和所述第二另外的连续涂层和/或所述表面修饰涂层。
25.一种方法，包括(a)使包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨、包含覆盖所述多个传导轨的至少一部分的卤代烃聚合物的表面修饰涂层以及通过所述表面修饰涂层连接于至少一个传导轨的至少一个电或电光部件的电或电光组件经历等离子体除去工艺，使得所述表面修饰涂层被除去；和然后(b)通过等离子体-聚合来沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的如权利要求1至4中任一项所述的聚合物。
26.一种方法，包括(a)使包括包含绝缘材料的基材、存在于所述基材的至少一个表面处的多个传导轨和包含覆盖所述多个传导轨的至少一部分的卤代烃聚合物的表面修饰涂层的电或电光组件经历等离子体除去工艺，使得所述表面修饰涂层被除去，然后(b)将电或电光部件连接于至少一个传导轨，和然后(c)通过等离子体-聚合来沉积连续涂层，所述连续涂层包含完全覆盖所述基材的所述至少一个表面、所述多个传导轨和所述至少一个电或电光部件的如权利要求1至4中任一项所述的聚合物。
27.一种电或电光组件，其具有包含如权利要求1至4中任一项所述的等离子体聚合的聚合物的保形的涂层。
28.如权利要求1至4中任一项所述的等离子体聚合的聚合物作为用于电或电光组件的保形的涂层的用途。
29.一种用于保形地涂覆电或电光组件的方法，包括通过等离子体-聚合来沉积如权利要求1至4中任一项所述的聚合物。
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