JP2017228539A - コーティングされた電気アセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリの提供。
【解決手段】式(I)で表される化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積、並びにフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積を含む方法によって得る、コンフォーマルコーティング
Figure 2017228539

(R1はアルキル又はアルケニル；R2 - 6はＨ、アルキル又はアルケニル)。
【選択図】なし

Description

本発明は、コーティングされた電気アセンブリ及びコーティングされた電気アセンブリを調製する方法に関する。
コンフォーマルコーティングは、エレクトロニクス産業において多年にわたって、動作中の環境曝露から電気アセンブリを保護するために使用されてきた。コンフォーマルコーティングは、薄く、フレキシブルな保護ラッカーの層であり、電気アセンブリ、例えばプリント回路基板及びその部品の外形に合致している。
IPCの定義によると、コンフォーマルコーティングには、AR(アクリル)、ER(エポキシ)、SR(シリコーン)、UR(ウレタン)及びXY(パラキシリレン)の5つの主要な分類がある。これら5種類のうち、パラキシリレン(又はパリレン)は一般に、最高の化学的、電気的及び物理的な保護を与えることが認められている。しかし、堆積プロセスは時間がかかり高価であり、出発原料は高価である。
パリレンは、以下の構造を有するポリマーであり、
Figure 2017228539
パリレンは、3段の気相堆積プロセスを用いて堆積される。固体前駆体は、真空下で加熱され昇華する。パリレンは、時折誤って「パラキシレン」と呼ばれるが、実際は化合物パラキシレンからは調製されないことを理解することが重要である。実際には、前駆体は、[2.2]パラシクロファンである。
Figure 2017228539
その後、化学気相が約680℃の高温炉を通過して、その結果、前駆体が反応性モノマーに分割する。この反応性モノマーは、次いで、堆積チャンバー内に供給され、基板の表面で重合する。パリレンの標準的なコーティング厚さは5から25ミクロンの間である。
出発原料の高コスト、モノマー生成時の高い熱エネルギー消費、高真空要件及び低成長速度ゆえに、上述のパリレン堆積技術は理想的ではない。
したがって、パリレンと少なくとも同様のレベルの化学的、電気的及び物理的保護を与えるが、より容易で安価に製造することができるコンフォーマルコーティングが必要とされている。
本発明者らは、驚くべきことに、比較的安価な前駆体化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積が優れた性質を有するコンフォーマルコーティングを形成することを見出した。したがって、本発明は、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリに関し、該コンフォーマルコーティングは、下記に定義する式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積、並びにフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積を含む方法によって得ることができる。本発明はまた、電気アセンブリにコンフォーマルコーティングを施すための方法であって、下記に定義する式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積、並びにフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積を含む方法に関する。
したがって、本発明は、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリに関し、該コンフォーマルコーティングは、
(a)式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積
Figure 2017228539
(式中、
R1はC1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
R2は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
R3は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
R4は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
R5は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
R6は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表す)、
(b)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積
を含む方法によって得ることができる。
さらに、本発明は、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリに関し、該コンフォーマルコーティングは、
(i)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
(ii)上記で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積
を含む方法によって得ることができる。
本発明はまた、電気アセンブリにコンフォーマルコーティングを施すための方法に関し、その方法は、
(a)上記で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
(b)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積
を含む。
本発明はさらに、電気アセンブリにコンフォーマルコーティングを施すための方法に関し、その方法は、
(i)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
(ii)上記で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積
を含む。
本発明者らは、驚くべきことに、本発明のコーティングが優れた性質を持つコンフォーマルコーティングを提供することを見出した。具体的には、本発明は、プラズマ重合フルオロ炭化水素の層と式(I)のプラズマ重合化合物の層とを含む多層コーティングが、ポリマー単独での単層コーティングの性質に基づいて、そのようなコーティングに予想されるよりも効果的なコンフォーマルコーティングを提供することを発見した。
本発明はさらに、コンフォーマルコーティングが3つ以上の層を含むように、プラズマ重合フルオロ炭化水素及び/又は式(I)のプラズマ重合化合物の層をさらに追加することで、コンフォーマルコーティングの性質をさらに改善できることを発見した。
コンフォーマルコーティングの性能の改善は一般に、動作中の電気アセンブリの保護の改善をもたらす。
本発明のコーティングのさらなる利点は、2つの別個のポリマー層の存在が所与の電気アセンブリ上のコーティングの存在又は非存在の識別を容易にすることである。
コンフォーマルコーティングを有する本発明の電気アセンブリの一例を示す図である。 図1のコンフォーマルコーティングを通る横断面及び好ましいコーティングの構造を示す図である。 図1のコンフォーマルコーティングを通る横断面及び好ましいコーティングの構造を示す図である。 図1のコンフォーマルコーティングを通る横断面及び好ましいコーティングの構造を示す図である。 図1のコンフォーマルコーティングを通る横断面及び好ましいコーティングの構造を示す図である。 従来のパリレンコンフォーマルコーティングのフーリエ変換赤外分光(FTIR)スペクトルを示す図である。 1,4-ジメチルベンゼンのプラズマ重合により、実施例1で調製されたコンフォーマルコーティングのFTIRスペクトルを示す図である。 プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼン及びプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレンを含む、実施例2〜4で調製された多層コンフォーマルコーティングのFTIRスペクトルを示す図である。
本発明のコンフォーマルコーティングは、特定の前駆体化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの堆積によって得ることができる。重合反応は、in situで起こる。
したがって、重合は、典型的には、堆積が起こる表面で起こる。重合及び堆積は、このように典型的には同時である。
プラズマ重合ポリマーは、従来の重合方法では調製することができないユニークな種類のポリマーである。プラズマ重合ポリマーは非常に不規則な構造を有し、一般に、高度に架橋されており、ランダムな分岐を含有し、いくつかの反応部位を保持する。したがって、プラズマ重合ポリマーは、当業者に既知の従来の重合方法により調製されるポリマーとは化学的に異なる。これらの化学的及び物理的差異はよく知られており、例えば、Plasma Polymer Films、Hynek Biederman、Imperial College Press 2004に記載されている。
プラズマ重合は、典型的には、ガスプラズマ(イオン化した気体イオン、電子、原子及び/又は中性種を含む)を発生させる反応器中で行われる。反応器は、典型的には、チャンバー、真空システム及び1つ以上のエネルギー源を含むが、ガスプラズマを発生するように構成された任意の好適な種類の反応器を使用することができる。エネルギー源は、1種以上の気体をガスプラズマに変換するように構成された任意の好適なデバイスを備えることができる。好ましくは、エネルギー源は加熱器、高周波(RF)発生器及び/又はマイクロ波発振器を備える。
典型的には、電気アセンブリを反応器のチャンバーに入れて、真空システムを使用して、チャンバーを10-3〜10mbarの範囲の圧力にポンプで低下させる。次いで、典型的には、1種以上の気体をポンプでチャンバーへと送り込み、エネルギー源は安定なガスプラズマを発生させる。その後、典型的には、1種以上の前駆体化合物を、気体及び/又は液体として、チャンバー内のガスプラズマ中へと導入する。ガスプラズマへ導入されると、前駆体化合物は、典型的には、イオン化され、及び/又は分解されて、重合してポリマーを生成する種々の活性種をプラズマ中で発生させる。
堆積されるポリマーの正確な性質及び組成は、典型的には、1つ以上の以下の条件、すなわち、(i)選択されるプラズマガス、(ii)使用される特定の前駆体化合物(複数可)、(iii)前駆体化合物(複数可)の量(前駆体化合物(複数可)の圧力と流量の組み合わせによって決定することができる)、(iv)前駆体化合物(複数可)の割合、(v)前駆体化合物(複数可)の順番、(vi)プラズマ圧力、(vii)プラズマ駆動周波数、(viii)パルス幅タイミング、(ix)被覆処理時間、(x)プラズマ出力(例えば、ピーク及び/又は平均プラズマ出力を含む)、(xi)チャンバーの電極配置、及び/又は(xii)入れられるアセンブリの前処理によって決まる。
典型的には、プラズマ駆動周波数は1kHz〜1GHzである。典型的には、プラズマ出力は100〜250W、好ましくは150〜200W、例えば約175Wである。典型的には、質量流量は5〜100sccm、好ましくは5〜20sccm、例えば約10sccmである。典型的には、操作圧力は10〜100mTorr、例えば約50mTorrである。典型的には、被覆処理時間は10秒〜20分である。
しかし、当業者であれば理解されようが、好ましい条件はプラズマチャンバーの大きさ及び形状によって決まるであろう。したがって、使用している特定のプラズマチャンバーに応じて、操作条件を変更することが当業者にとって有益となり得る。
本発明において、式(I)の化合物のプラズマ重合により第1のポリマーを堆積させ、次にフルオロ炭化水素のプラズマ重合により第2のポリマーを堆積させることによってコンフォーマルコーティングを形成することが好ましい。したがって、生成するコンフォーマルコーティングは、2つの層を含むことになり、それらは好ましくは別個である。第1の層は電気アセンブリの表面と接触し、式(I)の化合物のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む。第2の層は第1の層と接触し、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む。
或いは、コンフォーマルコーティングは、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により第1のポリマーを堆積させ、次に式(I)の化合物のプラズマ重合により第2のポリマーを堆積させることによって形成できる。したがって、生成するコンフォーマルコーティングは、2つの層を含むことになり、それらは好ましくは別個である。第1の層は電気アセンブリの表面と接触し、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む。第2の層は第1の層と接触し、式(I)の化合物のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む。
本発明の堆積プロセスは、好ましくは別個の、複数の層を含むコンフォーマルコーティングを形成するために、所望の回数繰り返すことができる。式(I)の化合物のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む2つ以上の層が存在する場合、使用される式(I)の各化合物は、同一でも異なっていてもよく、好ましくは同一である。フルオロ炭化水素のプラズマ重合により形成されるポリマーを含む2つ以上の層が存在する場合、使用される各フルオロ炭化水素は、同一でも異なっていてもよく、好ましくは同一である。
一般に、最後に堆積されるポリマー、すなわち、コンフォーマルコーティングの上部又は環境的露出面を形成するポリマーは、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により得られることが好ましい。しかし、最後に堆積されるポリマー、すなわち、コンフォーマルコーティングの上部又は環境的露出面を形成するポリマーは、式(I)の化合物のプラズマ重合によっても得ることができる。
本発明の特に好ましいコンフォーマルコーティングは、4つの層を含む。このコンフォーマルコーティングは、(a)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、(b)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積、(c)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(b)で形成されたポリマー上への堆積、並びに(d)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(c)で形成されたポリマー上への堆積によって得ることができる。式(I)の化合物及びフルオロ炭化水素は、好ましくは下記に定義される通りであり、より好ましくは1,4-ジメチルベンゼン及びヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
本発明のさらに特に好ましいコンフォーマルコーティングは、6つの層を含む。このコンフォーマルコーティングは、(a)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、(b)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積、(c)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(b)で形成されたポリマー上への堆積、(d)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(c)で形成されたポリマー上への堆積、(e)式(I)の第3の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(d)で形成されたポリマー上への堆積、並びに(f)第3のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(e)で形成されたポリマー上への堆積によって得ることができる。式(I)の化合物及びフルオロ炭化水素は、好ましくは下記に定義される通りであり、より好ましくは1,4-ジメチルベンゼン及びヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
本発明のさらに特に好ましいコンフォーマルコーティングは、8つの層を含む。このコンフォーマルコーティングは、(a)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面上への堆積、(b)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積、(c)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(b)で形成されたポリマー上への堆積、(d)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(c)で形成されたポリマー上への堆積、(e)式(I)の第3の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(d)で形成されたポリマー上への堆積、(f)第3のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(e)で形成されたポリマー上への堆積、(g)式(I)の第4の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(f)で形成されたポリマー上への堆積、並びに(h)第4のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(g)で形成されたポリマー上への堆積によって得ることができる。式(I)の化合物及びフルオロ炭化水素は、好ましくは下記に定義される通りであり、より好ましくは1,4-ジメチルベンゼン及びヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
本発明の特に好ましい別のコンフォーマルコーティングは、3つの層を含む。このコンフォーマルコーティングは、(i)式(I)の第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、(ii)式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積、並びに(iii)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(ii)で形成されたポリマー上への堆積によって得ることができる。式(I)の化合物及びフルオロ炭化水素は、好ましくは下記に定義される通りであり、より好ましくは1,4-ジメチルベンゼン及びヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
本発明の特に好ましい別のコンフォーマルコーティングは、5つの層を含む。このコンフォーマルコーティングは、(i)式(I)の第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面上への堆積、(ii)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積、(iii)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(ii)で形成されたポリマー上への堆積、(iv)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(iii)で形成されたポリマー上への堆積、並びに(v)第3のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(iv)で形成されたポリマー上への堆積によって得ることができる。式(I)の化合物及びフルオロ炭化水素は、好ましくは下記に定義される通りであり、より好ましくは1,4-ジメチルベンゼン及びヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
本発明のコンフォーマルコーティングの厚さは、堆積される各ポリマーの層の数によって決まるであろう。式(I)の化合物のプラズマ重合により得られる層又は各層は、典型的には、250〜350nm、好ましくは275〜325nm、例えば約300nmの平均厚さを有する。フルオロ炭化水素のプラズマ重合により得られる層又は各層は、典型的には、25〜100nm、好ましくは50〜75nmの平均厚さを有する。
したがって、本発明のコンフォーマルコーティングが、式(I)の化合物のプラズマ重合により得られる1つの層と、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により得られる1つの層とを有する場合、典型的には、コンフォーマルコーティングの平均厚さは275〜450nm、好ましくは325〜400nmである。
同様に、本発明のコンフォーマルコーティングが、式(I)の化合物のプラズマ重合により得られる2つの層と、フルオロ炭化水素のプラズマ重合により得られる2つの層とを有する場合、典型的には、コンフォーマルコーティングの平均厚さは550〜900nm、好ましくは650〜800nmである。
各層の厚さは、当業者によって容易に制御することができる。プラズマ重合は均一な速度でポリマーを堆積するため、堆積されるポリマーの層の厚さは堆積時間に比例する。したがって、いったん堆積速度が決定されると、特定の厚さを有する層は堆積の持続時間を制御することによって堆積させることができる。
コンフォーマルコーティングの厚さは、実質的に均一であってもよく、場所により変化してもよい。
式(I)の前駆体化合物は以下の構造を有する
Figure 2017228539
(式中、R1はC1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、R2は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、R3は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、R4は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、R5は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、R6は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表す)。
本明細書で使用する用語C1〜C3アルキルは、1〜3個、好ましくは1〜2個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐状炭化水素基を包含する。例としては、メチル、エチル、n-プロピル及びi-プロピルが挙げられる。
本明細書で使用する用語C2〜C3アルケニルは、2〜3個の炭素原子及び炭素-炭素二重結合を有する直鎖状又は分岐状炭化水素基を包含する。好ましい例はビニルである。
典型的には、R1はメチル又はビニルを表す。典型的には、R2は水素、メチル又はビニルを表す。典型的には、R3は水素、メチル又はビニルを表す。典型的には、R4は水素、メチル又はビニルを表す。典型的には、R5は水素、メチル又はビニル、好ましくは水素を表す。典型的には、R6は水素、メチル又はビニル、好ましくは水素を表す。
好ましくは、R5及びR6は水素を表す。
より好ましくは、R1はメチル又はビニルを表し、R2は水素、メチル又はビニルを表し、R3は水素、メチル又はビニルを表し、R4は水素、メチル又はビニルを表し、R5は水素を表し、R6は水素を表す。
一般に、R2〜R4のうち2つは水素を表していることが好ましい。
好ましい式(I)の化合物は、1,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン又は1,2-ジビニルベンゼンである。1,4-ジメチルベンゼンが特に好ましい。
フルオロ炭化水素は、フッ素原子を含む炭化水素材料である。好ましいフルオロ炭化水素は、好ましくは10個までの炭素原子、より好ましくは5個までの炭素原子を含有する、パーフルオロアルカン、パーフルオロアルケン、パーフルオロアルキン、フルオロアルカン、フルオロアルケン及びフルオロアルキンである。好ましい例としては、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8及びC4F8が挙げられる。最も好ましいフルオロ炭化水素は、ヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
式(I)の化合物又は各化合物は、1,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン又は1,2-ジビニルベンゼンであり、フルオロ炭化水素又は各フルオロ炭化水素は、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8又はC4F8であることが特に好ましい。特に好ましい組み合わせは、1,4-ジメチルベンゼンとヘキサフルオロプロピレン(C3F6)である。
典型的には、コンフォーマルコーティングは、フルオロ炭化水素又は式(I)の化合物のプラズマ重合及び堆積により得られる第1の層と、フルオロ炭化水素又は式(I)の化合物のプラズマ重合及び堆積により得られる第2の層とを含み、第1の層の屈折率が第2の層の屈折率とは異なる。コンフォーマルコーティングは、2つより多くの層を含むことができるが、但し、それらの層の少なくとも2つが異なる屈折率を有することを条件とする。好ましくは、異なる屈折率を有する2つの層は、コンフォーマルコーティング中で互いに隣接する。
2つの層の間に屈折率の差があり、観察者の目の後ろからコンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリ上に光を向けた場合、その光の光学干渉が起こることになる。これにより、観察者には、コンフォーマルコーティングが存在する領域上で特定の色が見えることになる。これは、特定の電気アセンブリがコンフォーマルコーティングを有するか否かを判断するための単純で効率的な方法を提供する。薄膜コンフォーマルコーティングは一般に実質的に目に見えないので、エレクトロニクス産業において、これは重要である。
観察される正確な色は、屈折率の差の大きさ、コンフォーマルコーティング内の各層の厚さ、及び光をコンフォーマルコーティング上に向ける際の特定の条件など多数の要因によって決まるであろう。
2つの層の間の屈折率の差は、好ましくは0.01より大きく、より好ましくは0.1より大きく、より好ましくは0.2から0.4の間、例えば約0.3である。所与の層の屈折率は、当業者に既知の技術を用いて測定することができる。典型的には、偏光解析法及び反射率測定を使用して屈折率を測定するが、偏光解析法が好ましい。エリプソメータを使用する特定の方法は、以下の実施例に記載されているが、任意の好適な技術を用いることができる。
好ましくは、2つの層の少なくとも1つの厚さは、195z/y nm〜375z/y nmであり、ここで、zは整数、yは層の屈折率である。zは、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3、例えば1又は2である。厚さがこの表現を満足する場合、390〜750nmの波長を有する可視光は、コンフォーマルコーティングによって反射される。したがって、コーティングはヒトの目に見えるようになる。
好ましくは、光は、コンフォーマルコーティングが施された電気アセンブリの表面に対して、90°の角度(すなわち法線)でコンフォーマルコーティング上に向けられる。好ましくは、蛍光灯又は蛍光管が光源として使用される。電気アセンブリは、典型的には、絶縁材料を含む基板、基板の少なくとも1つの表面に存在する複数(すなわち、少なくとも1つ)の伝導性トラック、及び少なくとも1つの伝導性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を備える。したがって、コンフォーマルコーティングは、典型的には、複数の伝導性トラックが存在する基板の表面、複数の伝導性トラック、及び少なくとも1つの電気部品を覆う。
電気伝導性トラックは、典型的には、任意の好適な電気伝導性材料を含む。好ましくは、電気伝導性トラックは、金、タングステン、銅、銀、アルミニウム、半導体基板のドープ領域、導電性ポリマー及び/又は導電性インクを含む。より好ましくは、電気伝導性トラックは、金、タングステン、銅、銀又はアルミニウムを含む。
伝導性トラックに好適な形状及び配置は、特定の対象のアセンブリについて当業者が選択することができる。典型的には、電気伝導性トラックは基板の表面にその全長に沿って取り付ける。或いは、電気伝導性トラックは、基板に2つ以上の点で取り付けることができる。例えば、電気伝導性トラックは、基板に、その全長に沿わずに2つ以上の点で、ワイヤで取り付けることができる。
電気伝導性トラックは、典型的には、当業者に既知の任意の好適な方法を使用して基板上に形成される。好ましい方法において、電気伝導性トラックは「サブトラクティブ」法を使用して基板上に形成される。典型的には、この方法において、金属層(例えば、銅箔、アルミニウム箔等)を基板の表面に接着させた後、金属層の不要な部分を除去して望ましい伝導性トラックを残す。金属層の不要な部分は、典型的には、化学エッチング又はフォトエッチング、ミリングにより基板から除去される。代替の好ましい方法において、伝導性トラックは「アディティブ」法、例えば、電気めっき、逆マスクを使用する堆積及び/又は任意の幾何学的に制御される堆積プロセスを使用して基板上に形成される。或いは、基板は、典型的には、ドープ領域を伝導性トラックとして有するシリコンダイ又はウェハであってもよい。
基板は、典型的には、基板が電気アセンブリの回路を短絡することを防止する任意の好適な絶縁材料を含む。基板は、好ましくは、エポキシラミネート材料、合成樹脂ボンド紙、エポキシ樹脂で接着したガラス布(ERBGH)、複合エポキシ材料(CEM)、PTFE(Teflon)又は他のポリマー材料、フェノールコットン紙、ケイ素、ガラス、セラミック、紙、ボール紙、天然及び/又は合成木材に基づく材料及び/又は他の好適な織物を含む。基板は、場合によって、難燃性材料、典型的には、Flame Retardant 2(FR-2)及び/又はFlame Retardant 4(FR-4)をさらに含む。基板は、単層の絶縁材料、又は多層の同一若しくは異なる絶縁材料を含むことができる。基板は、前記の材料のいずれか1つで作られたプリント回路基板(PCB)の板であってもよい。
電気部品は、電気アセンブリの任意の好適な回路素子でもよい。好ましくは、電気部品は、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、増幅器、アンテナ又は発振器である。任意の好適な数及び/又は組み合わせの電気部品を電気アセンブリに接続することができる。
電気部品は、好ましくは、ボンドによって電気伝導性トラックに接続される。ボンドは、好ましくは、はんだ接合、溶接接合、ワイヤボンド接合、導電接着剤接合、圧着接続又はプレスフィット接合である。ボンドを形成するのに好適なはんだ付け、溶接、ワイヤボンド、導電接着剤及びプレスフィットの方法は当業者には既知である。より好ましくは、ボンドは、はんだ接合、溶接接合又はワイヤボンド接合であり、はんだ接合が最も好ましい。
本発明の態様を図1〜3に示された実施形態(図面中の同一の数字は同一又は類似の部品を指す)を参照して説明する。
図1は、本発明の電気アセンブリの一例を示す。電気アセンブリは、絶縁材料を含む基板1、基板1の少なくとも1つの表面に存在する複数の伝導性トラック2、及び少なくとも1つの伝導性トラック2に接続された少なくとも1つの電気部品3を備える。コンフォーマルコーティング4は、複数の伝導性トラック2、少なくとも1つの電気部品3、並びに複数の伝導性トラック及び少なくとも1つの電気部品が配置された基板1の表面5を覆う。
図2は、図1のコンフォーマルコーティング4の好ましい例を通る断面を示す。コンフォーマルコーティングは、式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面6への堆積により得られる第1のポリマー7と、フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー7上への堆積により得られる第2のポリマー8とを含む。
図3は、図1のコンフォーマルコーティング4の別の好ましい例を通る断面を示す。コンフォーマルコーティングは、式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面6への堆積により得られる第1のポリマー7と、第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー7上への堆積により得られる第2のポリマー8と、式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー8上への堆積により得られる第3のポリマー9と、第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー9上への堆積により得られる第4のポリマー10とを含む。
図4は、図1のコンフォーマルコーティング4の好ましい例を通る断面を示す。コンフォーマルコーティングは、フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面6への堆積により得られる第1のポリマー11と、式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー11上への堆積により得られる第2のポリマー12とを含む。
図5は、図1のコンフォーマルコーティング4の別の好ましい例を通る断面を示す。コンフォーマルコーティングは、第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面6への堆積により得られる第1のポリマー11と、式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー11上への堆積により得られる第2のポリマー12と、第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのポリマー12上への堆積により得られる第3のポリマー13とを含む。
本発明の態様を実施例を参照して説明する。
[実施例1]
コーティングされる電気アセンブリをプラズマ堆積チャンバー内に入れて、雰囲気を50mTorrに排気した。次いで、マスフローコントローラを使用して、1,4-ジメチルベンゼン蒸気を流量約10sccmでチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。1,4-ジメチルベンゼンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、電気アセンブリ上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、1,4-ジメチルベンゼンの流れを停止した。
チャンバーを大気圧にして開け、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリを取り出した。
[実施例2]
コーティングされる電気アセンブリをプラズマ堆積チャンバー内に入れて、雰囲気を50mTorrに排気した。次いで、マスフローコントローラを使用して、1,4-ジメチルベンゼン蒸気を流量約10sccmでチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。1,4-ジメチルベンゼンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、電気アセンブリ上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、1,4-ジメチルベンゼンの流れを停止した。
チャンバー内の真空を維持し、次いで、マスフローコントローラを用いて約5sccmに制御した特定の流量でヘキサフルオロプロピレンガスをチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。ヘキサフルオロプロピレンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、先のコーティング上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、ヘキサフルオロプロピレンの流れを停止した。
チャンバーを大気圧にして開け、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリを取り出した。
[実施例3]
コーティングされる電気アセンブリをプラズマ堆積チャンバー内に入れて、雰囲気を50mTorrに排気した。次いで、マスフローコントローラを使用して、1,4-ジメチルベンゼン蒸気を流量約10sccmでチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。1,4-ジメチルベンゼンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、電気アセンブリ上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、パラキシレンの流れを停止した。
チャンバー内の真空を維持し、次いで、マスフローコントローラを用いて流量約5sccmでヘキサフルオロプロピレンガスをチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。ヘキサフルオロプロピレンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、先のコーティング上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、ヘキサフルオロプロピレンの流れを停止した。
真空を維持しながら、上記と同様の方法を用いて、2つのさらなる層(第1に1,4-ジメチルベンゼンから、及び第2にヘキサフルオロプロピレンから)を追加した。
チャンバーを大気圧にして開け、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリを取り出した。
[実施例4]
コーティングされる電気アセンブリをプラズマ堆積チャンバー内に入れて、雰囲気を50mTorrに排気した。次いで、マスフローコントローラを使用して、ヘキサフルオロプロピレンガスを流量約5sccmでチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。ヘキサフルオロプロピレンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、電気アセンブリ上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、ヘキサフルオロプロピレンの流れを停止した。
チャンバー内の真空を維持し、次いで、マスフローコントローラを用いて流量約10sccmで1,4-ジメチルベンゼン蒸気をチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。パラキシレンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、先のコーティング上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、1,4-ジメチルベンゼンの流れを停止した。
チャンバー内の真空を維持し、次いで、マスフローコントローラを用いて流量5sccmでヘキサフルオロプロピレンガスをチャンバーに導入した。RF発生器のスイッチを出力175Wで入れ、プラズマを生成した。ヘキサフルオロプロピレンをイオン化し、次いで、それ自体と反応させて、先のコーティング上に連続的なコンフォーマルコーティングを形成した。いったん望ましいコーティング厚さが形成されると、RF発生器のスイッチを切り、ヘキサフルオロプロピレンの流れを停止した。
チャンバーを大気圧にして開け、コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリを取り出した。
[実施例5]
フーリエ変換赤外分光法(FTIR)を以下のコンフォーマルコーティングについて行った。
1.従来のパリレンコンフォーマルコーティング。スペクトルを図6に示す。
2.1,4-ジメチルベンゼンのプラズマ重合により、上記実施例1で調製したコンフォーマルコーティング。スペクトルを図7に示す。
3.プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼン及びプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレンを含む、実施例2〜4で調製した多層コーティング。スペクトルを図8に示す。
図6〜8は、1,4-ジメチルベンゼンのプラズマ重合により得られるコーティングが従来のパリレンといかに異なるかを強調している。
パリレンは、図6のスペクトルにおいて鋭いピークを生じる規則的な、十分に規定された構造を有するポリマーである。特に興味深いのは、3000cm-1を中心とするピークのクラスタである。3000cm-1の右側のピークは脂肪族C-H伸縮を表すが、左側のピークは、ベンゼン環に結合する水素原子に起因する芳香族C-H伸縮である。
図7は、プラズマ重合体一般の特徴であるように、プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼンはパリレンほど十分に規定されないことを示す。これにより、より広い、あまり鋭くないピークが生じることになる。さらに、1,4-ジメチルベンゼン前駆体の環構造の一部が失われているので、脂肪族C-H伸縮に対する芳香族C-H伸縮の比率はかなり変化した。
予想された通り、図8は図7と同様のピークを含有する。約1200cm-1での追加の吸収が観察され、それはプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレンのC-F伸縮に起因する。
[実施例6]
実施例1〜4での上記と同様の方法を用いて、試験電気アセンブリをプラズマ重合1,4-ジメチルベンゼン(表1でPDMBと表記)とプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレン(表1でPHFPと表記)の交互の層でコーティングした。堆積された最終コーティングは、以下の表1に記載されており、層1はアセンブリ上に堆積した第1の層を表す。
Figure 2017228539
各コーティングの性能は、以下の条件で試験した。10g/lの塩溶液に浸漬したコーティングされたアセンブリに2Vの電位を印加した。コーティング間の電流漏れが100μAに達したときに、障害を記録した。故障までの平均時間を決定できるように、コーティング1〜5を有する複数のアセンブリを試験した。これらの結果を表2に記載する。
Figure 2017228539
コーティング3の2層構造は、コーティング1及び2の単層構造だけでなく、コーティング1及び2での結果に基づく2層構造から予想される性能よりも大幅に優れた性能を達成した。
コーティング3と比較して、コーティング3の全体の厚さはより大きいにもかかわらず、性能のさらなる改善は、コーティング4の4層構造を用いて達成された。同様に、コーティング5に見られるような追加の繰り返し単位は、コーティング3を超える性能のさらなる改善をもたらす。
コーティング3〜5は、試験条件下で優れた結果を実現し、これらのコーティングがコンフォーマルコーティングとして十分に機能すると思われることを示した。
[実施例7]
実施例4に記載の手順を用いて、電気アセンブリに3層コーティングを適用した。それらの層は、プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼン(表1でPDMBと表記)の層とプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレン(表1でPHFPと表記)の層からなる。表3に記載のコーティングを適用した。コーティングされた各電気アセンブリが観察者の目の後ろの蛍光灯によって照らされたときに観察される色も、以下の表に記載されている。緑色であったコーティングされていないアセンブリと比較して、コンフォーマルコーティングの存在はこのように容易に確認された。
Figure 2017228539
[実施例8]
実施例1〜4に記載の手順に従って、プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼン及びプラズマ重合ヘキサフルオロプロピレンの試料を金被覆ガラススライド上に堆積させた。
Woollam M 2000 DIエリプソメータを用いて、試料について分光偏光解析法を行った。すべての試料について、192nm〜1700nmの波長範囲、表面の法線から65°、70°及び75°の3つの入射角を使用した。各試料について複数の点を測定し、コーシーモデルを各材料のために作成した。得られたモデルの分析を用いて、使用された材料の厚さ及び屈折率を計算した。
プラズマ重合1,4-ジメチルベンゼンの屈折率は、1.592であると判明した。プラズマ重合ヘキサフルオロプロピレンの屈折率は、1.375であると判明した。

Claims (16)

  1. コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリであって、前記コンフォーマルコーティングが、
    (a)式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積
    Figure 2017228539
     (式中、
    R1はC1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
    R2は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
    R3は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
    R4は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
    R5は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表し、
    R6は水素、C1〜C3アルキル又はC2〜C3アルケニルを表す)、
    (b)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法によって得ることができる、電気アセンブリ。
  2. コンフォーマルコーティングを有する電気アセンブリであって、前記コンフォーマルコーティングが、
    (i)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (ii)請求項1で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法によって得ることができる、電気アセンブリ。
  3. 前記コンフォーマルコーティングが、
    (a)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (b)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積、
    (c)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(b)で形成されたポリマー上への堆積、
    (d)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(c)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法によって得ることができる、請求項1に記載の電気アセンブリ。
  4. 前記コンフォーマルコーティングが、
    (i)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (ii)式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積、
    (iii)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(ii)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法によって得ることができる、請求項2に記載の電気アセンブリ。
  5. 式(I)の化合物又は各化合物が、1,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン又は1,2-ジビニルベンゼンである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
  6. フルオロ炭化水素又は各フルオロ炭化水素が、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8又はC4F8である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
  7. 式(I)の化合物又は各化合物が1,4-ジメチルベンゼンであり、フルオロ炭化水素又は各フルオロ炭化水素がC3F6である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
  8. 絶縁材料を含む基板、基板の少なくとも1つの表面に存在する複数の伝導性トラック、及び少なくとも1つの伝導性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
  9. 前記コンフォーマルコーティングが、複数の伝導性トラック、少なくとも1つの電気部品、並びに複数の伝導性トラック及び少なくとも1つの電気部品が配置された基板の表面を覆う、請求項8に記載の電気アセンブリ。
  10. 前記コンフォーマルコーティングが、フルオロ炭化水素又は式(I)の化合物のプラズマ重合及び堆積により得られる第1の層、並びにフルオロ炭化水素又は式(I)の化合物のプラズマ重合及び堆積により得られる第2の層を含み、(a)第1の層と第2の層の間の屈折率の差が少なくとも0.01であり、(b)第1の層及び/又は第2の層の厚さが、195z/y nm〜375z/y nm(ここで、zは整数、yは層の屈折率)である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気アセンブリ。
  11. 電気アセンブリにコンフォーマルコーティングを施すための方法であって、
    (a)請求項1で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (b)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法。
  12. 電気アセンブリにコンフォーマルコーティングを施すための方法であって、
    (i)フルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (ii)請求項1で定義した式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む方法。
  13. (a)式(I)の第1の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (b)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(a)で形成されたポリマー上への堆積、
    (c)式(I)の第2の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(b)で形成されたポリマー上への堆積、
    (d)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(c)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む、請求項11に記載の方法。
  14. (i)第1のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーの電気アセンブリの少なくとも1つの表面への堆積、
    (ii)式(I)の化合物のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(i)で形成されたポリマー上への堆積、
    (iii)第2のフルオロ炭化水素のプラズマ重合及び生成したポリマーのステップ(ii)で形成されたポリマー上への堆積
    を含む、請求項12に記載の方法。
  15. 前記電気アセンブリが、絶縁材料を含む基板、基板の少なくとも1つの表面に存在する複数の伝導性トラック、及び少なくとも1つの伝導性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を備える、請求項11から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 式(I)の化合物のプラズマ重合と、複数の伝導性トラック、少なくとも1つの電気部品、並びに複数の伝導性トラック及び少なくとも1つの電気部品が配置された基板の表面への生成したポリマーの堆積とを含む、請求項15に記載の方法。
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