JP5645821B2 - ハロ炭化水素ポリマーコーティング - Google Patents

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    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/45149Manganese (Mn) as principal constituent
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    • H01L2224/45155Nickel (Ni) as principal constituent
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    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45157Cobalt (Co) as principal constituent
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    • H01L2224/4516Iron (Fe) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45164Palladium (Pd) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45166Titanium (Ti) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45169Platinum (Pt) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/4517Zirconium (Zr) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45171Chromium (Cr) as principal constituent
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    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45173Rhodium (Rh) as principal constituent
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    • H01L2224/45001Core members of the connector
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    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45178Iridium (Ir) as principal constituent
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    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/4518Molybdenum (Mo) as principal constituent
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    • H01L2224/45163Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45184Tungsten (W) as principal constituent
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    • H01L2224/4554Coating
    • H01L2224/45565Single coating layer
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    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554Coating
    • H01L2224/45599Material
    • H01L2224/456Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45644Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/85439Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/85438Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85444Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/85438Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85447Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/85463Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/85484Tungsten (W) as principal constituent
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    • H01L2224/85601Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/85611Tin (Sn) as principal constituent
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Description

本開示は、一般にポリマーコーティングに関し、より具体的には、電気デバイス用のハロ炭化水素ポリマーコーティングに関する。
多くの電気デバイスが、プリント回路基板(PCB)にはんだ付けされた電気部品を含んでいる。その電気部品及びPCBの金属表面は、一緒にはんだ付けされる前に、酸化又は腐食されることが多い。金属表面の酸化又は腐食は、強いはんだ接合が形成されることを妨げる可能性があり、又はそのような接合の寿命を短縮する可能性がある。結果的に、その電気デバイスは、欠陥品であり得、又は望まれるだけの期間機能することができない。
いくつかの実施形態において、プリント回路基板(PCB)は、絶縁材料を含む基板を含む。そのPCBは、該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられた複数の導電性トラックを更に含む。そのPCBは、該基板の少なくとも1つの表面に堆積されたコーティングを更に含む。そのコーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆うことができ、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。このPCBは、ワイヤボンドによって少なくとも1つの導電性トラックに接続されている少なくとも1つの導電性ワイヤを更に含むことができ、このワイヤボンドは、そのワイヤボンドが該コーティングと接するように、そのコーティングを事前に除去することなくそのコーティングを通して形成される。
他の実施形態において、PCBは、絶縁材料を含む基板を含む。そのPCBは、該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられている複数の導電性トラックを更に含む。そのPCBは、該基板の少なくとも1つの表面に堆積された多層コーティングを更に含む。その多層コーティングは、(i)該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆っており、(ii)ハロ炭化水素ポリマーから形成されている少なくとも1つの層を含む。そのPCBは、はんだ接合により少なくとも1つの導電性トラックに連結されている少なくとも1つの電気部品を更に含み、該はんだ接合は、該はんだ接合が該多層コーティングと接するように該多層コーティングを通してはんだ付けされている。
更に別の実施形態においては、装置が、絶縁材料を含んでいる基板を含む。その装置は、該基板の少なくとも1つの表面に取り付けた第1のコンタクトを更に含む。その装置は、該第1のコンタクトの少なくとも1つの表面に堆積したコーティングを更に含む。そのコーティングは、該第1のコンタクトが、該コーティングを除去することなく、該コーティングを通して電気信号を第2のコンタクトに伝えることができるように、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。そのポリマーは、ハロ炭化水素ポリマー及び非ハロ炭化水素ポリマーから選択することができる。該多層コーティングの厚さは、1nm〜10μmであり得る。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。特定の実施形態によれば、該プリント回路基板の該コーティングと導電性トラックとの間に、はんだが存在しないか、又は本質的に存在しなくてもよい。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。その多層コーティングは、1つ又は複数の、別々のポリマーの層を含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。その多層コーティングは、異なるポリマーの勾配を有した層を含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。その多層コーティングは、2つ以上の層を含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。該プリント回路基板の表面と接触状態であり得る第1の層は、非ハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、はんだ接続が行われるプリント回路基板を含むことができる。該プリント回路基板の表面は、1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングを有することができる。いくつかの実施形態においては、該プリント回路基板の表面にハロゲン化金属層が存在しないか、又は本質的に存在しなくてもよい。
いくつかの実施形態において、多層コーティングを有するプリント回路基板への接続を生じさせる方法は、はんだが金属に付着し、その組成物が局部的に分散され及び/又は吸収され及び/又は気化されるように、はんだを、場合によりフラックスを、該プリント回路基板に一定の温度及び時間で付けることを含む。特定の実施形態によれば、1つ又は複数の因子が、(a)良好なはんだの流れがあり、(b)はんだが、プリント回路基板上の基板(一般的には導電性トラック又はパッド)を被覆し、(c)強いはんだ接合が発生するように選択される。その1つ又は複数の因子は、(a)基板の特性、(b)コーティングの特性、(c)はんだ/フラックスの特性、(d)はんだ付けのプロファイル(時間及び温度を含む)、(e)コーティングを分散させる方法、及び(f)接合部の周りのはんだの流れを制御する方法、を含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、プリント回路基板における、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含むコーティングの濡れ特性を、プラズマエッチング、プラズマ活性化、プラズマ重合及びプラズマコーティング、並びに/又は液体ベースの化学エッチングにより変更する方法を含むことができる。
1つ又は複数の実施形態は、多層コーティングの濡れ特性を、プラズマエッチング、プラズマ活性化、プラズマ重合及びプラズマコーティング、並びに/又は液体ベースの化学エッチングにより変更する方法を含むことができる。
いくつかの実施形態において、プリント回路基板は、基板及び導電性トラックを含む。該プリント回路基板の表面は、(a)1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物のコーティング、又は(b)ハロ炭化水素ポリマー及び非ハロ炭化水素ポリマーから選択される1つ又は複数のポリマーを含む多層コーティングのいずれかにより、1nm〜10μmの厚さで完全に又は実質的に密閉することができる。特定の実施形態によれば、該基板は、水ベース又は溶剤ベースの化学物質を吸収する材料を含む。いくつかの実施形態において、該基板は、エポキシ樹脂で接着したガラス布、合成樹脂で接着した紙、フェノールコットン紙、コットン紙、エポキシ樹脂、紙、ボール紙、繊維、又は天然若しくは合成木材に基づく材料を含む。
いくつかの実施形態において、プリント回路基板を製造する方法は、(a)環境に暴露された表面を有するプリント回路基板を用意するステップと、(b)該表面を、水素、アルゴン又は窒素等のガスを用いてプラズマチャンバー中で洗浄するステップと、(c)該表面に、ハロ炭化水素ポリマーを含む1nm〜10μmの厚さの組成物をプラズマ堆積によって塗布するステップとを含み、該コーティングは、場合によって、該プリント回路基板の3D形状に従う。
いくつかの実施形態において、プリント回路基板を製造する方法は、(a)環境に暴露された表面を有するプリント回路基板を用意するステップと、(b)該表面を、水素、アルゴン又は窒素等のガスを用いてプラズマチャンバー中で洗浄するステップと、(c)該表面に、1つ又は複数のポリマーを含む、1nm〜10μmの厚さの多層コーティングをプラズマ堆積によって塗布するステップとを含む。該ポリマーは、ハロ炭化水素ポリマー及び非ハロ炭化水素ポリマーから選択することができる。該多層コーティングは、場合によって、該プリント回路基板の3D形状に従う。
1つ又は複数の実施形態は、プリント回路基板のための難燃性コーティングとして、ハロ炭化水素ポリマーを含む組成物を使用することを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、ワイヤと基板との間を接続させる方法は、ワイヤボンディング技術を使用することができる。そのワイヤ及び/又はその基板は、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、1nm〜2μmの厚さでコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、そのワイヤボンディング技術は、ボール/ウェッジボンディングである。他の実施形態においては、そのワイヤボンディング技術は、ウェッジ/ウェッジボンディングである。特定の実施形態によれば、そのワイヤは、金、アルミニウム、銀、銅、ニッケル又は鉄を含む。いくつかの実施形態において、その基板は、銅、金、銀、アルミニウム、スズ、導電性ポリマー又は導電性インクを含む。
いくつかの実施形態において、ワイヤと基板との間を接続させる方法は、ワイヤボンディング技術を使用することができる。いくつかの実施形態においては、該ワイヤのみが、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、1nm〜2μmの厚さで被覆される。他の実施形態においては、該基板のみが、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により1nm〜2μmの厚さで被覆される。
いくつかの実施形態において、ワイヤと基板との間を接続させる方法は、ワイヤボンディング技術を使用することができる。そのワイヤ及び/又はその基板は、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により10nm〜100nmの厚さでコーティングを施すことができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤと基板との間を接続させる方法は、ワイヤボンディング技術を使用することができる。そのワイヤ及び/又はその基板は、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物によりコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、該ハロ炭化水素ポリマーはフルオロ炭化水素である。
いくつかの実施形態において、ワイヤと基板との間を接続させる方法は、ワイヤボンディング技術を使用することができる。そのワイヤ及び/又はその基板は、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物によりコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、該ハロ炭化水素ポリマーコーティングは、ワイヤボンディングの後、その接続がなされた領域を除いて原形を保つ。特定の実施形態によれば、該ハロ炭化水素ポリマーコーティングは、そのコーティングが別の前処理のステップにおいては除去されずに、該ワイヤボンディング処理過程の作用によって除去され、且つ/又は分散される。いくつかの実施形態においては、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む別のコーティングが該接続の形成後に塗布される。
いくつかの実施形態において、ハロ炭化水素ポリマーは、ワイヤボンディング技術によるワイヤと基板との間の結合が形成される前に、そのワイヤ及び/又はその基板の酸化及び/又は腐食を防止するために使用することができる。特定の実施形態によれば、ワイヤボンディング技術を使用した、非不活性雰囲気下におけるワイヤと基板との間の接続の形成を可能にするために、ハロ炭化水素ポリマーを使用することができる。
いくつかの実施形態において、デバイスは、1つ又は複数のコンタクトを含む。少なくとも1つの該コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、1nm〜2μmの厚さでコーティングを施すことができる。
いくつかの実施形態において、デバイスは、上部のコンタクト及び下部のコンタクトを含む。該デバイスは、その上部コンタクト及び下部コンタクトを、互いに電気的に接触することができるように構成することができる。その上部及び/又は下部コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、1nm〜2μmの厚さでコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、その上部及び下部コンタクトは、ステンレス鋼、銀、炭素、ニッケル、金、スズ又はそれらの合金を含む。いくつかの実施形態において、そのデバイスはキーパッドである。
いくつかの実施形態において、センサデバイスは、1つ又は複数のセンサ素子を含み、各センサ素子はコンタクトを含む。該コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により1nm〜2μmの厚さでコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、該1つ又は複数のセンサ素子は、電極である。いくつかの実施形態において、該コンタクトは、炭素、導電性インク、及び/又は銀充填エポキシ樹脂を含む。
いくつかの実施形態において、デバイスは1つ又は複数のコンタクトを含む。少なくとも1つの該コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、10nm〜100nmの厚さでコーティングを施すことができる。
いくつかの実施形態において、デバイスは1つ又は複数のコンタクトを含む。少なくとも1つの該コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、コーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、z軸における該コーティングの電気伝導度は、x軸及びy軸における電気伝導度より大きい。いくつかの実施形態において、該ハロ炭化水素ポリマーのコーティングは、環境保護を提供する。いくつかの実施形態において、該コーティングの電気抵抗は、様々な用途に対して最適化することができる。
いくつかの実施形態において、デバイスは1つ又は複数のコンタクトを含む。少なくとも1つの該コンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物によりコーティングを施すことができる。該デバイスの製造方法は、該ハロ炭化水素ポリマーのコーティングをプラズマ堆積によって堆積するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、該ハロ炭化水素ポリマーは、フルオロ炭化水素である。
いくつかの実施形態において、センサ素子は、コンタクトを含む。そのコンタクトは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物により、1nm〜2μmの厚さでコーティングを施すことができる。
1つ又は複数の実施形態は、デバイス中の1つ又は複数の上部及び下部コンタクトを保護する方法を含むことができる。該デバイスは、該上部コンタクト及び下部コンタクトを互いに電気的に接触することができるように構成することができる。その方法は、該コンタクトに、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物で1nm〜2μmの厚さにてコーティングを施すステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、そのコーティングを、該デバイスを製造する前に塗布する。
1つ又は複数の実施形態は、センサデバイス中の1つ又は複数のコンタクトを保護する方法を含むことができる。その方法は、該コンタクトパッドに、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含む組成物で1nm〜2μmの厚さにてコーティングを施すステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、そのコーティングを、該デバイスを製造する前に塗布する。いくつかの実施形態において、その堆積法は、プラズマ堆積である。
いくつかの実施形態において、上部コンタクト及び下部コンタクトを含むデバイス中のコンタクトの1つの表面又は複数の表面にコーティングを施すために、ハロ炭化水素ポリマーを使用することができる。そのデバイスは、該上部コンタクト及び下部コンタクトを互いに電気的に接触することができるように構成することができる。いくつかの実施形態において、1つ又は複数のセンサ素子を含むセンサデバイス中のコンタクトの1つの表面又は複数の表面にコーティングを施すために、ハロ炭化水素ポリマーを使用することができる。
PCB又は他のデバイスに該コーティングを塗布することにより、いくつかの利点を提供することができる。様々な実施形態は、これらの利点を有することができないか、そのいくつか又は全てを有することができる。1つの利点は、そのコーティングがPCB上の導電性トラックが酸化することを防止できることである。PCBは、電気部品がそのPCBにはんだ付けされる前にしばらくの間保存されることが多い。PCBがコーティングされていない場合、そのPCB上の導電性トラックは保存中に酸化する可能性がある。導電性トラック上の酸化層は、電気部品のその導電性トラックへのはんだ付けを阻止又は妨害する可能性がある。保存前に該コーティングをPCBに塗布することによって、製造業者はそのPCB上の導電性トラックが酸化することを防止することができる。酸化を防止することによって、そのコーティングはPCB上での強いはんだ接合の形成を可能とし得る。
別の利点は、該コーティングによって、電気部品が、そのコーティングを予め取り除くことなくそのコーティングを通してはんだ付けされ得ることである。そのコーティングは、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態において、はんだ付けプロセスの間に適用される熱、はんだ及び/又はフラックスは、はんだ接合が形成され得るPCBの特定領域のコーティングを選択的に変化させることができる。いくつかの実施形態において、そのはんだ付けプロセスは、はんだ接合領域中のみの該コーティングを除去することができる。したがって、はんだ接合が形成された時点で、そのコーティングは、そのはんだ接合のところまで広がる(例えば接する)ことができる。その結果、製造業者は、はんだ付けプロセスの前に該コーティングをエッチングするか、或いは除去する必要がない。別個のエッチング又は除去のステップの必要性を排除することによって、該コーティングは、PCB組み立てプロセスをより簡単に、より低廉に、且つ/又はより時間がかからないようにすることができる。
別の利点は、該コーティングが、PCBの腐食を防止することができることである。該コーティングは、PCBと腐食性ガス及び/又は液体との間に障壁を提供することができる。いくつかの実施形態において、該コーティングは、液体及び/又は水分がPCBの基板及び/又は導電性トラックに到達することを防ぐことができる。該コーティングは、回路を短絡させ及び/又はコンタクト間の漏れの原因となるデンドライトの形成を防ぐことができる。
別の利点は、該コーティングが、そのコーティングが施された表面の面に向かう軸(「z軸」)に沿っては導電性を示す一方、コーティングが施された表面と平行な軸に沿っては絶縁体として機能できることである。したがって、該コーティングは、導電性コンタクトに、相手側コンタクトに電気信号を伝える当該コンタクトの能力を妨げることなく、使用することができる。かくして、いくつかの実施形態において、該コーティングは、コンタクトの伝導性を妨げることなく、酸化及び/又は腐食からコンタクトを保護することができる。
他の利点は、本明細書の記載及び添付の特許請求の範囲から当業者には容易に理解される。
本発明のより完全な理解のためと、更なる特徴及び利点のために、以下の説明を、添付図面を用いながら行う。
図1Aは、特定の実施形態に従うプリント回路基板(PCB)を説明する図である。 図1Bは、特定の実施形態に従うプリント回路基板(PCB)を説明する図である。 図1Cは、特定の実施形態に従うプリント回路基板(PCB)を説明する図である。 特定の実施形態に従うPCB上のコーティングの堆積を説明する図である。 特定の実施形態に従うPCBの導電性トラックへの電気部品のはんだ付けを説明する図である。 特定の実施形態に従うPCBの導電性トラックへの電気部品のはんだ付けを説明する図である。 特定の実施形態に従う多層コーティングを含んでいるPCBを説明する図である。 特定の実施形態に従うPCBの特定領域に選択的に塗布された多層コーティングを含んでいるPCBを説明する図である。 A〜B共に、特定の実施形態に従うコーティングにより被覆されたコンタクトを含んでいるキーパッドを説明する図である。 特定の実施形態に従う様々な厚さを有する実施例のコーティングが有するz軸の電気伝導度を説明するグラフである。 特定の実施形態に従うコーティングを施されたコンタクトを有するセンサを含んでいる測定デバイスを説明する図である。 特定の実施形態に従うコーティングを通して形成されたワイヤボンドを説明する図である。 Aは、特定の実施形態に従うコーティングが施されていないワイヤとコーティングが施されているコンタクト表面との間に形成されたボールボンドの顕微鏡画像を説明する図である。Bは、特定の実施形態に従うコーティングが施されていないワイヤとコーティングが施されているコンタクト表面との間のボールボンドの断面の顕微鏡画像を説明する図である。 Aは、特定の実施形態に従うコーティングが施されていないワイヤとコーティングが施されているコンタクト表面との間のウェッジボンドの顕微鏡画像を説明する図である。Bは、コーティングが施されているワイヤとコーティングが施されているコンタクト表面との間のウェッジボンドの断面の顕微鏡画像を説明する図である。 特定の実施形態に従うボールボンド及びウェッジボンドを有するPCBを説明する図である。
図1Aは、特定の実施形態に従うプリント回路基板(PCB)10を説明している。PCB10は、電気回路と関連する1つ又は複数の電気部品12を機械的に支持し、且つ/又は電気的に接続することができる。PCB10は、基板14、1つ又は複数の導電性トラック16、コーティング18、及び1つ又は複数の電気部品12を含むことができる。
PCB10中の基板14は、回路の素子を機械的に支持する1つ又は複数のボードを含むことができる。例えば、導電性トラック16及び/又は電気部品12を、基板14の少なくとも1つの表面に取り付けることができる。基板14は、基板14がPCB10の回路を短絡することを防ぐ任意の適当な絶縁材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、PCB10中の基板14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)、フェノールコットン紙、並びに/或いは任意のその他の適当な種類及び/又は絶縁材料の組合せを含む。特定の実施形態によれば、基板14は、紙、ボール紙、天然及び/又は合成木材に基づく材料、及び/又はその他の適当な織物を含む。いくつかの実施形態において、基板14は、例えば、Flame Retardan 2(FR-2)及び/又はFlame Retardan 4(FR-4)等の難燃性材料を含む。PCB10中の基板14は、どれかの層に導電性トラック16を有しているか又は有していない、単一層の絶縁材料又は同じか若しくは異なる多層の絶縁材料を含むことができる。
1つ又は複数の導電性トラック16は、基板14の少なくとも1つの表面に取り付けることができる。導電性トラック16は、PCB10の回路の2つ以上の部品の間で電気信号を伝えるように操作することが通常は可能である。したがって、導電性トラック16は、信号を伝えるための信号トレース及び/又はワイヤとして機能することができる。いくつかの実施形態において、導電性トラック16は、コンタクトパッドと呼ばれる領域を含む。導電性トラック16のコンタクトパッドは、電気部品12を支持し、且つ/又は接続するように構成することができる。導電性トラック16は、例えば、金、タングステン、銅、銀、アルミニウム及び/又はスズ等の任意の適切な導電性材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、導電性トラック16は、1つ又は複数の導電性ポリマー及び/又は導電性インクを含むことができる。
導電性トラック16は、PCB10の基板14上に任意の適当な技術を用いて形成することができる。いくつかの実施形態において、導電性トラック16は、基板14上に「サブトラクティブ」法を用いて形成することができる。例えば、金属の層(例えば銅箔、アルミニウム箔等)を基板14の表面に接着することができ、次いでその金属層の不要部分を取り除いて所望の導電性トラック16を残すことができる。その金属層の不要部分は、化学エッチング、フォトエッチング、切削、及び/又は任意の適当な方法によって基板14から除去することができる。他の実施形態においては、導電性トラック16は、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等の「アディティブ」法を用いて基板14上に形成することができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、PCB10の基板14の1つ又は複数の導電性トラック16の上に堆積することができる。コーティング18は、導電性トラック16を、酸化、腐食、及び/又はその他の環境の危険(例えば、液体及び/又は水蒸気によって引き起こされる膨張)から保護することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、PCB10の導電性トラック16に電気部品12をはんだ付けする前に基板14の導電性トラック16の上に堆積する。したがって、PCB10のコーティング18と導電性トラック16との間の界面20には、はんだは存在しないか、又は本質的に存在しなくてもよい。コーティング18によって、コーティング18を予め除去しないでも、電気部品12を、導電性トラック16にコーティング18を通して選択的にはんだ付けすることができる。加えて、又は別法では、コーティング18によって、コーティング18を予め除去しないでも、ワイヤを、導電性トラック16にコーティング18を通してワイヤボンドすることができる。加えて、又は別法では、電気信号及び/又は電流が、PCB10の導電性トラック16と電気部品12との間を、コーティング18を通して伝導され得るように、コーティング18は、z軸22(即ち、導電性トラック16が取り付けられているPCB10の表面に向かう軸)に沿って低い抵抗及び/又はインピーダンスを示すことがある。この文脈において、用語「電流」は、電荷の流れを指すことができ、用語「信号」は、時間的に変化し、且つ/又は空間的に変化する電気量(例えば、その変調がコード化された情報を表す電圧、電流、又はフィールド強度)を指すことができる。この信号は、例えば、フィールド誘発信号又は電流誘発信号等の任意の適当な種類の信号であり得る。
コーティング18は、導電性トラック16を酸化及び/又は腐食から保護する任意の適当な材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、1つ又は複数のハロ炭化水素ポリマー材料を含む。用語「ポリマー」は、単一及び/又は複数のモノマーからインサイチューで形成されたポリマー、線状、分枝状、グラフトした、及び/又は架橋したコポリマー、オリゴマー、マルチポリマー、マルチモノマーのポリマー、ポリマー混合物、ポリマーのブレンド及び/又はアロイ、グラフトコポリマー、及び/又はポリマーの相互侵入網目(interpenetrating network)(IPN)を指すことができる。
用語「ハロ炭化水素ポリマー」は、構造中の各炭素原子に結合した、0、1、2、又は3個のハロゲン原子を有する直鎖若しくは分枝鎖又は環状の炭素構造を有するポリマーを指すことができる。該ハロ炭化水素ポリマー中のハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、及び/又はヨウ素であり得る。好ましくは、該ハロ炭化水素ポリマーは、その鎖中の各炭素原子に、0、1、2又は3個のフッ素又は塩素原子が結合したフルオロ炭化水素ポリマー、クロロ炭化水素ポリマー、又はフルオロクロロ炭化水素ポリマーである。いくつかの実施形態において、その鎖は、共役又は高度に共役しているか或いは拡張共役した鎖、環、及び/又は枝を有することができる。
コーティング18中の該ハロ炭化水素ポリマー中のハロゲン原子は、同じハロゲン原子(例えばフッ素)又はハロゲン原子の混合物(例えばフッ素と塩素)であり得る。本明細書で使用される用語「ハロ炭化水素ポリマー」としては、1つ若しくは複数の、炭素−炭素二重結合及び/若しくは三重結合等の不飽和基を含むポリマー、並びに/又は1つ若しくは複数のへテロ原子(炭素、水素又はハロゲンではない原子)、例えば、窒素、硫黄及び/若しくは酸素等を含むポリマーを挙げることができる。好ましくは、コーティング18中の該ハロ炭化水素ポリマーは、該ポリマー中の原子の総数の割合で5パーセント未満のヘテロ原子を含む。そのハロ炭化水素ポリマーは、任意の適当な分子量を有することができる。該ハロ炭化水素ポリマーの分子量は、コーティング18の所望される機能に応じて選択することができる。好ましい実施形態において、コーティング18中の該ハロ炭化水素ポリマーの分子量は、500amuより大きい。コーティング18中の該ハロ炭化水素ポリマー鎖は、直鎖又は分枝鎖であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18中の該ポリマー鎖間には架橋が存在する。
好ましいハロ炭化水素ポリマーの例としては:
・ ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PTFE系材料、フッ素化炭化水素、塩素化フッ素化炭化水素、ハロゲン化炭化水素、及びハロ炭化水素、並びにコポリマー、オリゴマー、マルチポリマー、マルチモノマーのポリマー、ポリマー混合物、ポリマーの相互侵入網目(IPN)、ブレンド、アロイ、分枝鎖ポリマー、グラフトコポリマー、及びこれらの材料の架橋結合変異体。好ましい実施形態において、コーティング18中の該ハロ炭化水素ポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系材料であり、特に、変性された又は未変性のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。
・ ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)及びコポリマー、オリゴマー、マルチポリマー、マルチモノマーのポリマー、ポリマー混合物、ポリマーの相互侵入網目(IPN)、ブレンド、アロイ、分枝鎖ポリマー、グラフトコポリマー、及びこれらの材料の架橋結合変異体。
・ ポリクロロトリフルオロエチレンのエチレンコポリマー(EPCTFE)並びにコポリマー、オリゴマー、マルチポリマー、マルチモノマーのポリマー、ポリマー混合物、ポリマーの相互侵入網目(IPN)、ブレンド、アロイ、分枝鎖ポリマー、グラフトコポリマー、及びこれらの材料の架橋結合変異体。
・ エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー(ETFE)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(FEP)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロビニルエーテルとのコポリマー(PFA)、フッ化ビニリデンのポリマー(PVDF)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのコポリマー(THV)、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(PVDFHFP)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルとのコポリマー(MFA)、エチレンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(EFEP)、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンとのコポリマー(HTE)、フッ化ビニリデンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー、及び/又はコポリマー、オリゴマー、マルチポリマー、マルチモノマーのポリマー、ポリマー混合物、ポリマーの相互侵入網目(IPN)、ブレンド、アロイ、分枝鎖ポリマー、グラフトコポリマー、及びこれらの材料の架橋結合変異体を含めたその他のフッ素プラスチック、が挙げられる。
PCB10上のコーティング18は、単一層又は多層のハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、導電性表面に少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーの層と少なくとも1つのハロゲン化金属(例えば金属フッ化物)の層とを含む。コーティング18は、任意の適当な厚さ24を有することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18の厚さ24は、1ナノメートル(nm)〜10マイクロメートル(μm)であり得る。他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、1nm〜2μmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、1nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、3nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜250nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜30nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18は、ハロ炭化水素ポリマーの単分子層(数オングストローム(Å)の厚さ24を有する)である。好ましい実施形態において、コーティング18の厚さ24は、様々な傾度での10nm〜100nmであり、100nmが好ましい厚さ24である。いくつかの実施形態において、コーティング18は、コーティング18の露出面が実質的に平坦であるように(図1Aに示されているように)、基板14及び導電性トラック16に堆積することができる。他の実施形態において、コーティング18は、コーティング18の露出面が平坦ではなく、その代わりに基板14及び導電性トラック16の三次元表面に適合するように(図1Bに示されているように)、基板14及び導電性トラック16に堆積することができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、導電性トラック16及び/又は基板14上に連続フィルムとして堆積することができる。特定の実施形態によれば、この連続フィルムは、例えば、空隙、割れ目、穴、及び/又はきず等の孔が実質的にないものであり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18の空隙率は、コーティング18の所望の透過性を提供するように設定することができる。例えば、コーティング18の空隙率を変更することによって、コーティング18の、液体、化学物質、ガス、及び/又ははんだに対する透過性を増加又は減少することができる。そのコーティング18の空隙率の変更は、コーティング18中のポリマー(1つ又は複数)に対する物理的、化学的、及び/又は構造的変化であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18の表面エネルギーを変化させることによって、コーティング18の、液体、化学物質、ガス、及び/又ははんだに対する透過性を変化させることができる。透過する液体及び/又はガスの表面エネルギーに対する、コーティング18の相対的表面エネルギーを調節することによって、コーティング18の透過性を増加又は減少させることができる。コーティング18の、水及び/又はその他の溶媒に対する透過性を調節することは、(例えばPCB10を製造する間の洗浄過程中に)液体環境(例えば水性環境)及び/又は溶媒にさらされるPCB10のために特に望ましい。いくつかの実施形態において、コーティング18の空隙率は、コーティング18が特定の材料(1つ又は複数)には選択的に透過するが、その他の材料(1つ又は複数)には透過しないように構成することができる。例えば、コーティング18は、水に対しては実質的に透過性ではないが、その他の液体に対しては透過性であってもよい。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、細孔が実質的に含まれていない薄い露出層(例えば上層)を有する多層膜を含むことができる。したがって、コーティング18の該露出層は、ガス、水蒸気、及び/又は液体に対して実質的に非透過性となり得る。かかる実施形態において、コーティング18の隠れている層(1つ又は複数)(例えば、導電性トラック16とコーティング18の露出層との間の層(1つ又は複数))は、その隠れている層(1つ又は複数)が電流及び/又は信号を伝えることを可能にする細孔を含むことができる。
特定の実施形態によれば、コーティング18は、自己回復特性を示すことができる。いくつかの実施形態において、この自己回復特性は、コーティング18が物理的力に応じて移動し且つ/又は縮み、続いて、その力が弱まった時点で、その元の構造及び/又は形状に戻ることを可能にする機械的特性であり得る。他の実施形態において、この自己回復特性は、コーティング18の電気的な自己回復を可能とする。物理的及び/又は電気的な力をコーティングが施されている基板14の特定領域に加えると、基板14のその特定領域のコーティング18を、圧縮し且つ/又はさもなければ変えることができる。その物理的及び/又は電気的な力が弱まると、その特定領域上のコーティング18は、「回復し」且つ/又はさもなければ再構築して、基板14の該特定領域を覆うことができる。
コーティング18は、比較的低いガス透過性を示し、それ故ガス透過に対する大きな障壁を提供し、コーティング18を通って導電性トラック16に達するガス腐食及び/又は酸化を防止することができる。いくつかの実施形態において、電気部品12は、コーティング18の事前の除去なしで、コーティング18を通して選択的にはんだ付けすることができる。コーティング18を介するはんだ付けによって達成されるはんだ接合26は、他の現在利用できる表面仕上げと関係するはんだ接合26と比較して強いものとなり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18は、多数の熱サイクルに耐えるように構成することができる。コーティング18は、例えば環境汚染物質等の腐食性のガス、液体、及び/又は塩溶液に対する化学的抵抗性を示すことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、低い表面エネルギー及び/又は「濡れ性」を示すことができる。コーティング18中の材料及び/又はコーティング18を堆積する方法は、コーティング18の相対的な濡れ性を制御するように構成することができる。コーティング18は、通常のデバイス温度で(例えば、PCB10が使用され得る温度範囲で)安定な不活性材料であり得る。コーティング18は、例えば、耐摩耗性及び/又はPCB材料に対する接着性等の良好な機械的性質を示すことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、改良された静電気保護を示すことができる。コーティング18は、比較的低い液体及び塩溶液の透過性を有しており、それ故、コーティング18を通す液体腐食を防ぐことができる。特定の実施形態によれば、コーティング18は、既存の仕上げ材料と比較して一般に環境的に有利であり得る。
PCB10上のコーティング18は、PCB10の1つ又は複数の表面上で、連続であり、又は実質的に連続であり、又は不連続であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18は、はんだ付けされる表面及びそれらの間又はそれらと接するはんだ付けされない表面上で連続又は実質的に連続している。特定の実施形態によれば、コーティング18は、PCB10の実質的に全ての露出した及び/又は脆弱な表面上で連続又は実質的に連続している。実質的に連続しているコーティング18は、PCB10を有害な環境から保護するのに望ましい場合があるが、不連続のコーティング18は、他の目的で望ましい場合がある。
いくつかの実施形態において、PCB10は、コーティング18を通して基板14上の導電性トラック16に取り付けられている1つ又は複数の電気部品12を含む。電気部品12は、PCB10の任意の適当な回路素子であり得る。例えば、電気部品12は、抵抗器、トランジスタ、ダイオード、増幅器、発振器、及び/又は任意の適当な素子であり得る。いくつかの実施形態において、電気部品12は、PCB10の基板14上における導電性トラック16の一部に取り付けられるように構成した1つ又は複数のリード線を含むことができる。任意の適当な数及び/又は組合せの電気部品12をPCB10に取り付けることができる。
電気部品12は、任意の適当な方法を用いて、基板14上の導電性トラック16に取り付けることができる。いくつかの実施形態において、電気部品12は、導電性トラック16に、溶接、レーザー強化溶接、超音波溶接、及び/又は導電性接着剤の使用によって接続することができる。特定の実施形態によれば、電気部品12は、コーティング18を予め取り除くことなく、コーティング18を通して基板14上の導電性トラック16にはんだ付けすることができる。電気部品12と導電性トラック16との間のそのはんだ接続部は、はんだ接合26と呼ぶことができる。はんだ接合26の形成の前に、コーティング18は、導電性トラック16を酸化及び/又は腐食から保護することができる。いくつかの実施形態において、はんだ接合26は、コーティング18の事前の除去なしでコーティング18を通して形成することができるので、コーティング18は、はんだ接合26と接することができる。はんだ接合26と接することによって、コーティング18は、電気部品12がPCB10にはんだ付けされた後でさえも、導電性トラック16を酸化及び/又は腐食から保護することができる。
電気部品12と導電性トラック16との間のはんだ接合26は、有鉛はんだ又は無鉛はんだを用いて形成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18を介するはんだ付けは、当然のことだがはんだ接合26の強度を低下させない。実際に、いくつかの実施形態において、コーティング18を通してはんだ付けすることによって形成されたはんだ接合26は、別の表面仕上げに基づくはんだ接合より強いものであり得る。はんだ接合26は、任意の適当な方法に従って形成することができる。いくつかの実施形態において、はんだ接合26を形成するのにフラックス(図示されていない)を使用することができる。他の実施形態においては、はんだ接合26を選択的に形成するために熱のみを使用するはんだ付けプロセス(例えばレーザーはんだ付け)を使用することができよう。更に別の実施形態においては、はんだ接合26は、ウェーブはんだ付けによって形成することができ、それは選択的なフラックスの塗布を伴い得る。
上記のように、はんだ接合26は、コーティング18を通して、電気部品12と導電性トラック16との間に形成することができる。この文脈において、用語「通して形成」とは、導電性トラック16からのコーティング18を事前に除去することなく、はんだ接合26を形成することを表すものであり得る。したがって、導電性トラック16は、コーティング16により被覆し、次に、最初に導電性トラック16からコーティング18を除去することはしないで、1つ又は複数の電気部品12を導電性トラック16にはんだ付けすることができる。このはんだ付けプロセスは、コーティング18を選択的に変えることができ、電気部品12と導電性トラック16との間にはんだ接合26を形成することができる。したがって、用語「通して形成」とは、導電性トラック16からのコーティング18の事前の除去なしで、はんだ接合26を形成することを表し得る。
上記のように、はんだ接合26は、コーティング18の事前の除去なしでコーティング18を通して形成することができるので、はんだ接合26は、コーティング18と接することができる。この文脈において、用語「接する」とは、はんだ接合26の1つ又は複数の端が、コーティング18の1つ又は複数の端と直接接しており、実質的に接しており、及び/又は実質的な接近状態にあることを表すものであり得る。したがって、はんだ接合26は、そのはんだ付けプロセスによって選択的に変えられていない(例えば除去されていない)コーティング18の一部に接してもよい。いくつかの実施形態において、はんだ接合26は、コーティング18と一次元又は多次元で接することができる。例えば、図1Aに示されているように、はんだ接合26は、コーティングとx軸及び/又はy軸の方向に接することができるが、z軸の方向には接しない。
コーティング18を含むPCB10は、コーティングが施されていないPCB10を上回る利点を提供することができる。コーティング18は、次の利点の1つも提供しないか、いくつか、又は全てを提供することができる。1つの利点は、いくつかの実施形態において、コーティング18は、PCB10を貯蔵中の酸化及び/又は腐食から保護することである。導電性トラック16が基板14上に形成されたら、製造業者は、電気部品12を取り付ける前に、数ヶ月又は数年にわたるかもしれない可変期間、PCB10を貯蔵してもよい。コーティングを施されないまま放置された場合、導電性トラック16中の材料(例えば銅)は、空気中で酸化して、導電性トラック16上に形成する酸化物及び/又は曇りの層となる可能性がある。従来のPCB10は、コーティング18を欠くために、従来のPCB10上の導電性トラック16は、貯蔵中に酸化及び/又は腐食する可能性がある。コーティングが施されていないPCB10が長く貯蔵されればされるほど、その酸化はますます起こり得る。コーティングが施されていない導電性トラック16上の酸化又は腐食層は、強いはんだ接合26の形成を妨害する可能性がある。特に、導電性トラック16上の酸化又は腐食層の存在は、(i)低い機械的強度を有する弱い接合、(ii)該デバイスの操作中に機能しなくなる傾向を有する「乾燥接合」、(iii)完全に電気接点を作ることができない接合、及び/又は(iv)PCB10の故障(例えば導電性トラック16の間の故障又は劣化)をもたらし得る。対照的に、コーティング18がPCB10に塗布されている場合は、コーティング18が長期貯蔵中(例えば数ヶ月又は数年)のPCB10上の導電性トラック16の酸化及び/又は腐食を防ぎ、それによって、貯蔵後に強いはんだ接合26を導電性トラック16上に形成することを可能とする。コーティング18を金属及び/又はポリマーに基づく電子機器にコーティング18を塗布する実施形態において、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18は、導体及び/又はデバイスの膨潤を防ぐことができる。
別の利点は、いくつかの実施形態において、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18は、従来の仕上げ剤程高価及び/又は環境に有害ではあり得ないことである。製造業者は、金属仕上げ剤(例えば、スズ、銀、ニッケル、及び/又は金)をはんだ付けが必要となる領域に塗布してきた。これらの仕上げ剤を塗布するためのプロセスは、時間がかかり、使用すべき更なる金属を必要とし、環境問題を引き起こす。これらの仕上げ剤及びプロセスは、費用がかかり且つ/又は健康上のリスクを引き起こし得る。場合によって、製造業者らは、ベンズイミダゾール等の有機化合物、及びはんだ濡れ性金属又ははんだの粒子を含む仕上げ剤を使用してきた。しかし、これらの有機仕上げ剤は、複数の加熱サイクルに耐えず、処理前に比較的短い貯蔵寿命を示す場合が多い。したがって、製造業者らによって使用される従来の仕上げ剤は、一般に、費用がかかり、時間がかかり、且つ/又は製造プロセスにおいて追加のステップを必要とする。従来の仕上げ剤は、また、貴金属等の再生できない資源を消耗してきた。従来の仕上げ剤とは対照的に、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18は、はんだ付けにより電気部品12を取り付ける前に導電性トラック16の酸化を防止する、より低廉で、且つ/又はより高性能のコーティング18を表し得る。
別の利点は、いくつかの実施形態において、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18がはんだ接合26の間のデンドライトの形成を防止できることである。金属化合物のデンドライトは、コーティングが施されていないPCB10上のはんだ接合26間の隙間に形成されることが観察されている。デンドライトは、コネクタ間の短絡及び漏電を引き起こし、PCB10の故障をもたらし得る。特にデンドライトは、水蒸気が、コーティングが施されていない基板14及び/又は導電性トラック16に達して金属イオンを発生して、電磁場の存在下でエレクトロマイグレーションによって再分配されるときに生じ得る。デンドライトは、エレクトロマイグレーションによって引き起こされる金属の成長を示し、表面に沿ってシダに似た模様を生じ得る。はんだ接合26が形成される前に、コーティング18が塗布される実施形態において、コーティングは液体がはんだ接合26に達することを防ぐことができない。しかしながら、かかる実施形態において、コーティング18は、水蒸気がPCBの基板14及び/又は導電性トラック16に到達すること(これは、デンドライトがイオン溶解によって生ずる傾向があり得る場合である)を防ぐことができる。したがって、コーティング18は、(i)水蒸気が基板14及び/又は導電性トラック16に到達することを防ぐことにより、及び/又は(ii)PCB10上の導体間に物理的障壁を提供することにより、PCB10をデンドライトの形成に対して保護することができる。更に、又は別法では、デンドライト物質がコーティング18に対して低い接着性を有するものであるので、コーティング18は、PCB10上の導電性トラック16及び/又は電気部品12の間のデンドライトの形成を減少することができる。更に、又は別法では、コーティング18は、イオン種及び/又は金属の存在によって導電性トラック16の間の電気的短絡を防ぐことができる。
別の利点は、いくつかの実施形態において、コーティング18が、PCB10中の毒性物質から環境を守ることができることである。耐火性の基準を満たすために、PCB10は、難燃性化合物(例えば、テトラブロモビスフェノールA(TBBPA)等の臭素系化合物)でできている成分を含む可能性がある。しかし、かかる化合物は、有毒であり得、安全に処理するのが困難であり得、且つ/又は環境に危険を突きつけることがある。PCB10にコーティング18を塗布することによって環境をそのような有毒物質から守ることができる。コーティング18を塗布することによって、ベースのPCBラミネート中の難燃性化合物の必要性を排除又は著しく削減することができる。
図1Aは、単一のコーティング層を含むPCB10を示している。他の実施形態において、PCB10は、複数のコーティング層を含むことができる。図1Aは、PCB10の導電性トラック16にはんだ付けされた2つの電気部品12を示しているが、当然のことながら、PCB10は、任意の適当な数の及び/又は組合せの電気部品12を含むことができる。図1Aは、基板14の外部表面に塗布されたコーティング18を示しているが、当然のことながら、コーティング18は、PCB10の基板14及び/又はその他の部品の1つ又は複数の内面に塗布することができる。更に当然のことながら、電気部品12を導電性トラック16にはんだ付けする前及び/又は後に、コーティング18をPCB10に塗布することができる。
図1Aは、導電性トラック16にはんだ付けされた電気部品12を示しているが、当然のことながら、1つ又は複数の電気部品12を、例えばワイヤボンディング等の別のボンディング方法によって導電性トラック16に取り付けることができる。更に当然のことながら、図1〜12に示されているデバイス及び部品は必ずしも縮尺通りには描かれていない。
図1Bは、コーティング18でコーティングを施した両面を有するPCB10を示している。この二面を有するPCB10は、1つ又は複数の基板14の層を含むことができる。導電性トラック16は、基板14の両面に取り付けることができる。いくつかの実施形態において、基板14の両面の導電性トラック16は、1つ又は複数のビア27によって伝達可能なように連結することができる。ビア27は、PCB10の異なる表面及び/又は層に取り付けられている導電性トラック16間の電気的接続を提供するめっきホールを含むことができる。ビア27は、スルーホールビア(例えば、PCBを通って伸びるビア)、ブラインドビア(例えば、PCBの一面のみに露出しているビア)、ベリードビア(buried via)(例えば、PCBの内層をいずれの表面にも露出しないで接続するビア)、及び/又は任意の適当な種類のビアであり得る。いくつかの実施形態において、コーティング18は、ビア27の外側及び/又は内側表面に堆積することができる。例えば、コーティング18は、PCB10の少なくとも一部を通して伸びるビア27の側壁を覆うことができる。したがって、コーティング18は、ビア27及びPCB10の内層を腐食及び/又は酸化から守ることができる。
図1Cは、特定の実施形態に従って、ウェーブはんだ付けプロセスによってPCB10に取り付けた電気部品12を示している。上で説明したように、PCB10は、基板14を通して1つ又は複数のビア27を含むことができる。電気部品12をPCB10にはんだ付けする前に、コーティング18を、1つ又は複数のコーティング層がビア27の側壁を被覆するように基板14に塗布することができる。コーティング18を基板14に堆積した後、電気部品12のリード29がビア27を通って伸びるように、電気部品12をPCB10の第1の側面に位置づけることができる。かくして、リード29の先端は、PCB10の第2の側面(例えば反対側)にあるビア27の開口部を通って突き出ることができる。いくつかの実施形態において、続いて、はんだ及び/又はフラックスを電気部品12のリード29の周りに塗布して、はんだ接合26を形成することができる。特定の実施形態によれば、はんだ及び/又はフラックスは、PCB10の第2の側面(例えば、PCB10の第2の側面を通って突き出しているリード29の末端の周囲)に塗布される。そのはんだ及び/又はフラックスは、その際、ビア27を通って流れ、リード29とビア27の側壁及び/又はPCB10の表面の導電性トラック16との間にはんだ接合26を形成する。かくして、はんだ接合26は、ビア27を完全に又は部分的に通して伸びることができる。該はんだ付けプロセスは、ビア27の側壁に沿ったコーティング18を変化させることができる。例えば、はんだ接合26を形成すると同時に、該はんだ付けプロセスは、コーティング18をビア27の側壁から除去することができる。図1CはPCB中に1つのビア27を示しているが、当然のことながら、PCBは任意の適当な数のビア27を含むことができる。
図2は、特定の実施形態に従って、PCB10にコーティング18を堆積しているところを示している。コーティング18は、導電性トラック16を酸化及び/又は腐食から保護するために、PCB10に堆積することができる。いくつかの実施形態において、導電性トラック16が、基板14の環境にさらされた表面に形成されたら、コーティング18は、基板14上の導電性トラック16を覆うように堆積される。かくして、コーティング18は、何らかの電気部品12を導電性トラック16にはんだ付けする前に、導電性トラック16に堆積することができる。それ故、コーティング18と導電性トラック16との間で、いかなるはんだもなく、又は基本的にいかなるはんだもない状態で、コーティング18を導電性トラック16に直接接触させることができる。コーティング18は、任意の適当な方法に従って、導電性トラック16に堆積することができる。例えば、コーティング18は、プラズマ堆積、化学気相堆積(CVD)、分子線エピタキシー(MBE)、プラズマ強化化学気相堆積(PE−CVD)、高圧/大気圧プラズマ堆積、有機金属化学気相堆積(MO−CVD)、及び/又はレーザー強化化学気相堆積(LE−CVD)を用いて堆積することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、低温で起こるプラズマ堆積プロセスによって堆積することができる。そのような低温のプラズマプロセスによって、コーティング18を、多種の基板14に対して使用することができるようになる。いくつかの実施形態においては、相互侵入ポリマーネットワーク(IPN)の生成によって及び/又はポリマー若しくはモノマーの単一層の表面吸収(SAM)によって、コーティング18を導電性トラック16に堆積して、ポリマー及び/又はポリマーアロイをインサイチューで形成することができる。他の実施形態においては、コーティング18は、例えば、液体浸漬、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、及び/又はゾル−ゲル法等の液体コーティング法を用いて堆積することができる。
図2に示されているように、コーティング18は、プラズマ堆積により導電性トラック16に堆積することができる。広範囲の工業用途において使用することができるプラズマ堆積は、一般に、薄膜コーティング18を堆積するための有効な方法である。プラズマ堆積は、イオン化した気体イオン、電子、原子、及び/又は中性種を含んでいるガスプラズマを発生するリアクタ28中で起こり得る。リアクタ28は、チャンバー30、真空系32、及び1つ又は複数のエネルギー源34を含むことができる。リアクタ28は、ガスプラズマを発生するように構成された任意の適当な種類のリアクタ28であり得る。エネルギー源34は、1つ又は複数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適当なデバイスであり得る。例えば、エネルギー源34は、ヒーター、高周波(RF)発生器、及び/又はマイクロ波発生器を含むことができる。
いくつかの実施形態において、導電性トラック16を基板14上に形成したら、基板14をリアクタ28のチャンバー30中に置くことができる。真空系32は、チャンバー30を、10−3〜10mbarの範囲の圧力にポンプで下げることができる。その際、リアクタ28は、1つ又は複数の気体をチャンバー30中に導入することができ、エネルギー源34は、電磁放射線をチャンバー30中に発生及び/又は方向付けて、安定なガスプラズマを発生させることができる。その際、リアクタ28は、1つ又は複数の前駆体化合物36を(気体及び/又は液体として)チャンバー30中で該ガスプラズマ中に導入することができる。そのガスプラズマ中に導入されたとき、前駆体化合物36は、イオン化及び/又は分解されて、該プラズマ中でPCB10の表面で(例えば重合プロセスによって)反応して、薄いコーティング18を生成する、一連の活性種を発生することができる。
前駆体化合物36は、所望のコーティング特性を提供するように選択することができる。いくつかの実施形態において、前駆体化合物36は、ハロゲン原子を含む炭化水素材料である。例えば、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18を形成するために、前駆体化合物36は、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロアルケン、ペルフルオロアルキン、フルオロアルカン、フルオロアルケン、フルオロアルキン、フルオロクロロアルカン、フルオロクロロアルケン、フルオロクロロアルキン、及び/又は任意の適当なフッ素化及び/又は塩素化有機材料(例えば、フルオロ炭化水素、フルオロカーボン、クロロフルオロ炭化水素、及び/又はクロロフルオロカーボン)であってもよい。
コーティング18をプラズマ堆積によってPCB10に堆積する実施形態において、コーティング18の性質及び組成は、例えば、(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(1つ又は複数)36、(iii)前駆体化合物(1つ又は複数)36の量(これは前駆体化合物(1つ又は複数)36の圧力と流速との組合せにより決まり得る)、(iv)前駆体化合物(1つ又は複数)36の比率、(v)前駆体化合物(1つ又は複数)36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)塗装時間、(x)プラズマ出力(ピーク及び/又は平均のプラズマ出力を含める)、(xi)チャンバーの電極配置、(xii)入れられるPCB10の製法、及び/又は(xiii)チャンバー30の大きさ及び形状等の、1つ又は複数の条件に依存し得る。プラズマ堆積は、上記の設定及び条件によって、単分子層(通常は数オングストローム(Å))から10ミクロン(好ましくは5ミクロン)までの薄膜を堆積するために使用することができる。前述の要因は、単一層の、多層の、均一な、及び/又は不均一なコーティング18を作製するために堆積プロセス中に変更することができる。いくつかの実施形態において、該プラズマ堆積プロセスは、PCB10の露出表面(例えば、導電性トラック16に固定される表面)に影響を与えるのみであり得る。したがって、このプラズマ堆積技術は、PCB10の製造に十分に適合しており、PCB10に対して損傷又はその他の望ましくない影響を引き起こすことは殆どないだろう。いくつかの実施形態において、プラズマ堆積技術は、PCB10を別の表面仕上げプロセスと関連するような比較的高温にさらすことはない。
いくつかの実施形態において、プラズマ堆積の1つの利点は、コーティング18が、PCB10の全面に近づくように堆積されることであり得る。結果として、PCB10の垂直面(例えば、PCB10中の穴を通ってのみ近づける面)及び/又はPCB10に覆いかぶさる構造をコーティング18により覆うことができる。このため、コーティング18は、PCB10を、酸化及び/又は腐食から、導電性トラック16がPCB10の基板14に接触する側面、縁、点、及び/又は面のどれに沿っても保護することができる。いくつかの実施形態において、該プラズマ堆積プロセスは、他の表面仕上げプロセスで使用される湿式化学法を制限する表面張力の制約によって制限されない。このため、より小さいビア及び/又は他のホールにコーティングを施すことができる。
いくつかの実施形態において、リアクタ28は、プラズマ堆積の前に、PCB10の露出表面(1つ又は複数)のインサイチューでの洗浄を行うために、活性ガスプラズマを使用することができる。かかる実施形態においては、プラズマ堆積段階のためにチャンバー30中に前駆体化合物36を導入する前に、リアクタ28は、同じチャンバー30中に活性ガスプラズマを導入して、PCB10の基板14及び/又は導電性トラック16を洗浄することができる。その活性ガスプラズマは、例えば、希ガス、炭化水素ガス、及び/又はハロゲン化炭化水素ガス等の安定なガスに基づくことができる。いくつかの実施形態において、その活性ガスプラズマは、水素、酸素、窒素、アルゴン、メタン、エタン、テトラフルオロメタン(CF)、ヘキサフルオロエタン(C)、テトラクロロメタン(CCl)、その他のフッ素化又は塩素化炭化水素、及び/又はそれらの混合物に基づくことができる。特定の実施形態によれば、PCB10は、チャンバー30内で、PCB10上に堆積される同じ材料によって洗浄することができる。例えば、フッ素化又は塩素化炭化水素、例えば、テトラフルオロメタン(CF)、ヘキサフルオロエタン(C)、ヘキサフルオロプロピレン(C)、及び/又はオクタフルオロプロパン(C)等を、PCB10の表面(1つ又は複数)を洗浄するために、またハロ炭化水素ポリマーの層及び/又は金属ハロゲン化物(例えば金属フッ化物、金属塩化物等)の層を基板14に固着させるために使用することができる。
いくつかの実施形態において、ハロゲン又はハロゲン化物系の材料を含むコーティング18の層を、PCB10の導電性トラック16に直接塗布する場合、金属ハロゲン化物の非常に薄い層(例えば5nm以下)を導電性トラック16の露出面に形成することができる。いくつかの実施形態において、その金属ハロゲン化物は、例えば、フッ化銅又はその誘導体等の金属フッ化物である。その金属ハロゲン化物の層は、頑強であり得、不活性であり得、且つ/又は効果的なはんだ付けを妨げる可能性のある酸化物層及び/又は曇りの、導電性トラック16上の形成を防ぐことができる。
しかし、いくつかの状況において、PCB10上の金属ハロゲン化物層は、例えば特定の環境条件下で弱体化しやすい金属間化合物となる場合、望ましくないかもしれない。そのような場合は、非ハロ炭化水素材料を含む第1のコーティング層(例えばポリエチレン及び/又はポリプロピレン)をPCB10に堆積することにより、ハロ炭化水素ポリマーを含む第2のコーティング層を堆積する際に、金属ハロゲン化物の層の形成を防ぐことができる。
図2はリアクタ28中のチャンバー30中に単一のPCB10を示しているが、当然のことながら、任意の数のPCB10をチャンバー30中に同時に置いて、コーティング18により被覆することができる。図2は、プラズマ堆積によってPCB10上にコーティング18を形成することを示しているが、当然のことながら、コーティング18は、任意の適当な技術を用いてPCB10に堆積することができる。
上で説明したように、基板14上の導電性トラック16にコーティング18を堆積したら、コーティング18を介して導電性トラック16に電気部品12を取り付けることができる。電気部品12は、任意の適当な方法、例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング、静電結合、及び/又はファンデルワールス結合等を用いて導電性トラック16に取り付けることができる。いくつかの実施形態において、電気部品12は、コーティング18上で、接着剤を用いる(それによってコーティング18のz軸導電性を利用する)ことにより、導電性トラック16に接続することができる。
図3A〜Bは、特定の実施形態に従って、電気部品12のPCB10の導電性トラック16へのはんだ付けを示している。図3Aに示されているように、電気部品12は、最初に導電性トラック16からコーティング18を取り除くことなく、コーティング18を通してはんだ付けすることができる。このはんだ付けプロセスは、はんだ接合26が形成され得るPCB10の特定の領域に、熱及びはんだ38を適用することを含んでもよい。熱は、例えば、はんだごて40等の任意の適当な熱源を使用して加えることができる。いくつかの実施形態において、該はんだ付けプロセスは、フラックス42をPCB10の特定領域に適用することも含むことができる。その熱、フラックス42、及び/又ははんだ38は、PCB10の特定領域におけるコーティング18を選択的に変化させることができる。いくつかの実施形態において、コーティング18を変化させるとは、コーティング18をPCB10の特定領域から除去することを表すことができる。コーティング18は、はんだ38が導電性トラック16に結合し、コーティング18が局所的に分散、吸収、蒸発、溶解、及び/又は劣化されるように、はんだ38、及び場合によってフラックス42を、ある温度である時間PCB10に適用することによって除去することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18を変化させることは、コーティング18の構造、空隙率、及び/又は表面エネルギーを変えることを含むことができる。例えば、フラックス塗布は、コーティング18中のポアの表面エネルギーを変えることができ、それによって、はんだ38がコーティング18中のポアを通って導電性トラック16まで流れることができるように、コーティング18の濡れ性を変化させることができる。かくして、この例においては、はんだ接合26が、電気部品12と導電性トラック16との間のコーティングを通した電気的接続を形成することができる。別の例として、該はんだ付けプロセスは、はんだ38及び/又はフラックス42が適用されるコーティング18の特定領域中に、ボイド(例えば割れ目)を生じさせ且つ/又はボイドが増殖することを引き起こすことによってコーティング18を選択的に変化させることができる。好ましくは、そのはんだ付けプロセスが、良好なはんだ流を達成し、基板14上の導電性トラック16の一部をはんだ38によって覆い、且つ/又は強いはんだ接合26を形成するように、1つ又は複数の要因を構成する。これらの要因としては、(i)基板14の特性、(ii)コーティング18の特性、(iii)はんだ/フラックス特性、(iv)はんだ付けのプロファイル(時間及び温度を含む)、(v)コーティング18を分散させるためのプロセス、及び(vi)はんだ接合26の周囲のはんだ流を制御するプロセス、を挙げることができる。
いくつかの実施形態においては、フラックス42及び温度の作用のみが、コーティング18中のハロ炭化水素ポリマーと相互作用することで、フラックス42が塗布されるPCB10の特定領域において局所的にコーティング18を変化させることができる。特定の実施形態によれば、PCB10の特定領域においてコーティング18を変化させることは、PCB10の特定領域からコーティング18を除去することを含み得る。はんだ38及び/又はフラックス42は、はんだ38の組成に少なくとも一部は依存する、任意の適当な温度に加熱することができる。いくつかの実施形態において、はんだ38及び/又はフラックス42は、200℃と300℃との間に加熱される。特定の実施形態によれば、はんだ38及び/又はフラックス42は、240℃と280℃との間に加熱される。無鉛はんだ38を使用する好ましい実施形態において、はんだ38及び/又はフラックス42は、ほぼ260℃に加熱される。
フラックス42及び/又は温度の作用により、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18を、局所的に、分散、吸収、蒸発、溶解、及び/又は劣化させることができる。したがって、コーティング18は、はんだ38及び/又はフラックス42が適用されるPCB10の特定領域において(例えば、除去されて)変えられるのみであり得る。図3Bに示されているように、コーティング18は、はんだ接合26に至るまでPCB10の表面に付着して残ることができる。はんだ接合26と接することによって、コーティング18は、PCB10の導電性トラック16の環境保護を、はんだ接合26に至るまで提供することができる。
特定の実施形態によれば、コーティング18を変えるのに要する時間、コーティング18を変えるのに要する温度、及び/又はフラックス42の酸性度又は攻撃性(aggressiveness)の間のバランスが存在し得る。それ故、より高い温度が使用される場合は、より弱い(mild)フラックス42で十分であり、その逆も同じであり得る。いくつかの実施形態において、金属ハロゲン化物層(例えばフッ化銅)を、導電性トラック16とコーティング18中のハロ炭化水素層との間に存在させることができる。この金属ハロゲン化物層は、PCB10の特定領域に熱が加える際、自溶作用を示すことができる。このはんだ付けプロセスは、この自溶作用の性質をうまく利用することができる。いくつかの実施形態において、金属酸化物層及び/又はコーティング18中のハロ炭化水素ポリマーの分解は、フッ素及び/又はフッ化水素(HF)を放出して、はんだ付けプロセス中にフラクシング(自溶)を開始する可能性がある。この自己溶融特性のために、はんだ付けプロセスの間に十分に高い温度が使用される場合、はんだ接合26は、フラックス42を何ら使用することなく形成することができる。
任意の適当なはんだ38を使用して、はんだ接合26を形成することができる。いくつかの実施形態において、はんだ38は、90℃〜450℃の範囲内の融点を有する可融金属合金であり得る。いくつかの実施形態において、はんだ38は、例えば、60/40のSn/Pb又は63/37のSn/Pb等のスズ/鉛はんだ38である。他の実施形態において、はんだ38は、例えば、スズ、銅、銀、ビスマス、インジウム、亜鉛、及び/又はアンチモンを含む合金等の無鉛はんだ38である。無鉛はんだ38の例としては、SnCu0.7、SnAg3.5Cu0.7、及びSnAg3.0Cu0.5が挙げられる。いくつかの実施形態において、はんだ38は、フラックス42中に懸濁した粉末金属を含むことができる。その粉末金属とフラックス42との混合物は、はんだペーストと称することができる。
フラックス42を使用してはんだ接合26を形成する実施形態においては、任意の適当なフラックス42を使用することができる。いくつかの実施形態において、フラックス42は、例えば、PCB10を洗浄する後続ステップを必要としない「無洗浄」フラックス(例えば、ロジンフラックス)等の弱いフラックス42であり得る。他の実施形態において、フラックス42は、例えば、有機酸(例えば、乳酸、アクリル酸など)、有機塩(例えば、ジメチルアンモニウムクロリド(DMA HCl))、及び/又は有機アミン(例えば尿素)等の有機フラックス42であってもよい。更に別の実施形態において、フラックス42は、例えば、合成樹脂又は天然ロジン等の樹脂/ロジンフラックス42であり得る。更に別の実施形態において、フラックス42は、例えば、無機塩(例えば、塩化亜鉛、塩化ナトリウム、塩化カリウム、フッ化ナトリウムなど)及び/又は無機酸(例えば、塩酸、硝酸など)等の無機フラックス42であり得る。更に別の実施形態において、フラックス42は、ハロゲン化物を含まないフラックス、無残渣フラックス、及び/又は低固形分フラックスであり得る。更に、又は別法では、例えば、一般的な金属表面のはんだ付け、ろう付け、溶接、洗浄、又はエッチングのために使用されるフラックス42等の工業用フラックス42を使用することができる。かかる工業用フラックス42の例として、ホウ砂が挙げられる。フラックス42の選択は、コーティング18の性質、特に特定の厚さ24及びコーティング18の組成に依存し得る。より厚く、より耐性のあるコーティング18は、より攻撃的なフラックス42を使用する必要があり得る。更に、又は別法では、フラックス42の選択は、コーティング18中の材料の濡れ性に依存し得る。フラックス42の活性成分を含み、PCB10上のコーティング18を選択的に変える(例えば、コーティング18を選択的に除去する)組成物は、フラックス42の代わりに使用することができる。
上で説明したように、コーティング18は、PCB10の導電性トラック16上の良好なはんだ接合26の形成を可能にする。PCB10上の、高品質で、強いはんだ接合26を達成するために、1つ又は複数の要因を制御することができる。これらの要因としては、(i)コーティングを施した基板14及び/又はPCB10の濡れ特性及び/又は表面エネルギー、(ii)コーティングを施した基板14及び/又はPCB10の表面粗度、(iii)基板14上の導電性トラック16の表面粗度、(iv)はんだ38及び/又ははんだペーストの組成(活性剤及び/又は溶媒を含む)、(v)はんだ付けプロセスの温度プロファイル(はんだ38、はんだペースト、及び/又は活性成分の濡れ性能を改良するための温度及び滞留時間のプロファイルを最適化することを含み得る)、(vi)コーティングを施した基板14上の導電性トラック16の大きさ及び/又は形状、並びに/或いは(vii)はんだ38及び/又ははんだペースト中に存在する成分の粒径を挙げることができる。いくつかの実施形態において、はんだ接合26の強度及び/又は品質は、基板14上の導電性トラック16の前処理、清浄度、及び/又は表面処理によって高めることができる。導電性トラック16は、プラズマガス、硫酸、及び/又は過酸化水素の表面処理によって、並びに/或いは過硫酸塩系エッチャント処理によって洗浄することができる。特定の実施形態によれば、はんだペーストステンシルの開口サイズ及び/又は厚さは、コーティングが施されている基板14上の導電性トラック16に施されるはんだペーストの量、位置、濡れ、及び/又は広がりを制御するように構成することができる。
いくつかの実施形態において、はんだ接合26の品質及び/又は強度は、温度によってはんだペーストの粘度及び表面張力をバランスさせて、(i)導電性トラック16上のはんだペーストの濡れ及び流れを制御し、且つ/又は(ii)導電性トラック16上の電気部品によって引き起こされる毛細管作用を制御することによって高めることができる。この毛細管作用は、特にファインピッチ及び/又はボールグリッドアレイ(BGA)はんだ付けを用いる場合は、はんだペーストをその望ましい位置から移動させる傾向があり得る。特定の実施形態によれば、はんだ接合26の品質及び/又は強度は、そのはんだペーストが基板14の表面の特定領域上のコーティング18を選択的に変化させるように、コーティング18の組成、化学的安定性、及び/又は厚さ24を制御することによって高めることができる。いくつかの実施形態において、はんだ接合26の品質及び/又は強度は、はんだペースト中の活性成分の化学作用を、コーティング18中のハロ炭化水素ポリマーにより制御して、コーティング18の選択的変更(例えば選択的除去)を促進することによって高めることができる。該はんだペースト中の活性成分の量及び/又は組成は、この作用を促進するために最適化することができる。
図3A〜Bは、はんだ38、熱、及びフラックス42を用いて、はんだ接合26を形成するはんだ付けプロセスを示しているが、当然のことながら、はんだ接合26は、いかなるフラックス42も必要とせずに、はんだ38及び熱を用いてコーティング18を通して形成することができる。図3A〜Bは、単一層のコーティング18を通して形成されたはんだ接合26を示しているが、当然のことながら、はんだ接合26は、多層コーティング18を通して形成することができる。
図4は、特定の実施形態に従う多層コーティング18を含むPCB10を示している。用語「多層」とは、ポリマーの2層以上の区別できる及び/又は勾配を有した層44を含むコーティング18を表す。多層コーティング18が区別できる層44を含む場合、各層44は、別々の化学組成を含むことができる。多層コーティング18が勾配を有した層44を含む場合、個々の層44は、個々の層44の間に中間組成の領域を形成することができる。中間組成領域中の材料(1つ又は複数)は、変化する分子量、化学組成、構造、形状、空隙率、及び/又はその他の特性を有することができる。したがって、多層コーティング18は、ポリマーの複数の区別できる層44を含むことができ、且つ/又はポリマーの複数の勾配を有した層44を含むことができる。
いくつかの実施形態において、該多層コーティング18は、第1の種類のポリマーを含む第1の層44a及び第2の種類のポリマーを含む第2の層44bを含むことができる。他の実施形態において、その多層コーティング18の第1の層44a及び第2の層44bは、類似の化学組成であるが、異なる構造、異なる共役度、及び/又は異なる重量を有するポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態において、該多層コーティング18中の特定の層44は、1種のみのハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。他の実施形態において、該多層コーティング18中の特定の層44は、異種のハロ炭化水素ポリマーの混合物を含むことができる。特定の実施形態によれば、多層コーティング18中の各層44は、同一の又は異なる、ポリマー(1つ又は複数)の組成物を含むことができる。いくつかの実施形態において、各層44は、各層44を形成するために異なって処理された同様の前駆体化合物36を含む。これにより、異なるポリマー、異なるポリマーネットワーク、異なる分子量、異なるサイズ、異なる物理的構造、及び/又は他の特性における相違を有する各層44となり得る。他の実施形態において、各層44は、異なる前駆体化合物36を含み、それにより、異なる材料及び/又は材料特性を含む各層が生じ得る。
PCB10上の多層コーティング18は、任意の適当な数の層44を含むことができる。いくつかの実施形態において、該多層コーティング18は、2つ〜5つの層44を含む。他の実施形態においては、該多層コーティング18は、2つ〜4つの層44を含む。好ましい実施形態において、該多層コーティング18は、2つ又は3つの層44を含む。コーティング18が3つ以上の層44を含む実施形態において、該多層コーティング18は、互いに接していない2つ以上の層44が同じポリマーを含むように構成することができる。いくつかの用途のために、多層コーティング18中の層44の数は、該多層コーティング18の反射防止及び/又は誘電特性を高めるために選択することができる。かかる実施形態において、該多層コーティング18は、各層44の厚さ及び/又は形状を制御して、より多数の層44(例えば4つ以上)を含むことができる。かかる実施形態において、該多層コーティング18中の特定の層44は、その特定の層44が、配向及び/又は化学構造により秩序付けられるように対掌性(chiral)となり得る。
PCB10上の多層コーティング18は、任意の適当な厚さ24を有することができる。例えば、多層コーティング18は、1nm〜10μm、1nm〜500nm、3nm〜500nm、10nm〜500nm、10nm〜250nm、又は10nm〜30nmの全厚24を有することができる。好ましい実施形態において、PCB10上の多層コーティング18は、10nm〜100nmの全厚24を有し、100nmが好ましい厚さ24である。
多層コーティング18内の各層44は、任意の適当な厚さを有することができる。いくつかの実施形態において、各層44の厚さの比は、様々な特性のコーティング18を得るために変化させることができる。いくつかの実施形態において、PCB10上のコーティング18内の各層44は、同等かほぼ同等の厚さのものであり得る。他の実施形態においては、多層コーティング18が、コーティング18内の各層44からの寄与に由来する組み合わされた機能を提供するように調整された全体的特性を発揮できるように、1つの層44が、他の層(1つ又は複数)44より厚くてもよい。特定の実施形態によれば、該特定の層44の厚さは、多層コーティング18の全厚24の60〜90パーセントであり得、残りの層(1つ又は複数)44の合わせた厚さは、多層コーティング18の全厚24の10〜40パーセントであり得る。
コーティング18が複数の勾配を有した層44を含む実施形態においては、その勾配を有した層44中のそれぞれのポリマーの割合は、全体のコーティング18の様々な特性を得るために変化させることができる。コーティング18が複数の勾配を有した層44を含む場合、接する層44は、中間化学組成のポリマーが接する層44の間に存在するように融合させることができる。更に、又は別法では、多層コーティング18は、金属ハロゲン化物(例えば、金属フッ化物)の層44に接する1つ又は複数のポリマー層44を含むことができる。特定の実施形態によれば、勾配を有した多層コーティング18中の各ポリマーの割合は同等であり得る。異なるポリマーの勾配を有した層44を含むコーティング18の他の実施形態において、コーティング18は、その多層コーティング18が特定ポリマーの特性をより高く発揮するように、他のポリマー(1つ又は複数)より多量の特定ポリマーを含むことができる。かかる実施形態においては、その特定ポリマーは、残りのポリマー(1つ又は複数)がコーティング18の10〜40パーセントを構成するように、コーティング18の60〜90パーセントを構成することができる。上記のように、層44の間の界面は、いくつかの実施形態においては境界が明瞭であり得、他の実施形態においては、層44の間の界面は、勾配を有し得る。
特定の実施形態によれば、多層コーティング18の第1の層44a(即ち、基板14及び/又は導電性トラック16と接している特定の層44)は、連続的又は実質的に連続的である。かかる実施形態においては、どの又は実質的にどの第2の層44bも、PCB10の基板14及び/又は導電性トラック16と接触状態にはなり得ない。任意の電気部品12を基板14上の導電性トラック16にはんだ付けする前に、多層コーティング18の1つ又は複数の層44を、基板14及び/又は導電性トラック16に堆積することができる。したがって、該多層コーティング18の1つ又は複数の層44と導電性トラック16との間には、はんだ38は存在し得ないか又ははんだ38は実質的に存在し得ない。
上で説明したように、電気部品12は、例えば、はんだ付け及び/又はワイヤボンディング等の様々な方法によって導電性トラック16に接続することができる。いくつかの実施形態において、多層コーティング18の少なくとも1つの層44は、ワイヤボンディングに対して最適化することができ、多層コーティング18の別の層は、はんだ付けに対して最適化することができる。例えば、ワイヤボンディングに対して最適化される第1の層44は、導電性トラック16上に最初に堆積することができる。そのワイヤボンディングプロセスは、その際、少なくとも1つの電気部品12を導電性トラック16に接続するように実行することができる。続いて、該多層コーティング18の第2の層44を、PCB10に堆積することができる。その第2の層44は、はんだ付けに対して最適化することができる。その際、別の電気部品12は、その多層コーティング18を通して導電性トラック16にはんだ付けすることができる。別法では、前述のステップは、はんだ付けに対して最適化される特定の層44を堆積した後、はんだ付けを行うことができ、次にワイヤボンディングに対して最適化される特定の層44を堆積することができ、次いでそのワイヤボンディングを実施することができるように、順番を逆にすることができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、低ハロゲン含有炭化水素ポリマーを含む、少なくとも1つの層44を含む。低ハロゲン含有炭化水素ポリマーは、限界量未満のハロゲン原子を有する、任意の適当なポリマーであり得る。例えば、低ハロゲン含有炭化水素ポリマーとは、構造化可能なパーセンテージ未満(質量で)のハロゲン原子(例えば、2質量パーセント未満、0.5質量パーセント未満、及び/又は任意の適当な割合)を有するポリマーを指すことができる。
特定の実施形態によれば、コーティング18は、ハロ炭化水素ポリマーを含む少なくとも1つの層44及び非ハロ炭化水素ポリマーを含む別の層44を含む。いくつかの実施形態において、非ハロ炭化水素ポリマーは、ハロゲン原子を含まない任意の適当なポリマーであり得る。非ハロ炭化水素ポリマーは、直鎖若しくは分枝鎖又は環状の炭素構造を有することができる。いくつかの実施形態において、非ハロ炭化水素ポリマーの鎖の間には架橋が存在し得る。非ハロ炭化水素ポリマーは、例えば、炭素−炭素二重結合及び/又は三重結合等の、1つ又は複数の不飽和基を含むことができる。いくつかの実施形態において、非ハロ炭化水素ポリマーは、1つ又は複数のへテロ原子(即ち、炭素、水素、又はハロゲンではない原子)、例えば、窒素、硫黄、ケイ素、及び/又は酸素等を含む。特定の実施形態によれば、非ハロ炭化水素ポリマーの分子量は、500amuより大きい。非ハロ炭化水素ポリマーは、プラズマ堆積により堆積することができる。
コーティング18の特定の層44は、任意の適当な非ハロ炭化水素ポリマー(1つ又は複数)を含むことができる。例えば、該特定の層44は、ポリアルケン、ポリエステル、ビニルポリマー、フェノール樹脂、及び/又はポリ酸無水物を含むことができる。好ましい実施形態において、該特定の層44は、例えば、ポリエチレン及び/又はポリプロピレン等のポリアルケンを含む。
いくつかの実施形態において、PCB10は、(i)基板14及び/又は導電性トラック16に直接堆積した非ハロ炭化水素ポリマーの第1の層44a並びに(ii)その第1の層44aに堆積したハロ炭化水素ポリマーの第2の層44bを含むコーティング18を含むことができる。そのような実施形態は、導電性トラック16上での金属ハロゲン化物層44が望ましくない場合に有利であり得る。特に、非ハロ炭化水素ポリマーの第1の層44aを導電性トラック16に直接堆積することにより、導電性トラック16上の金属ハロゲン化物層44の形成を防ぐことができる。いくつかの実施形態において、金属ハロゲン化物層44は、それが、例えば、特定の環境条件下で弱体化しやすい金属間化合物となる場合、望ましくないものであり得る。かかる実施形態において、非ハロ炭化水素ポリマーを含む第1の層44aは、導電性トラック16とハロ炭化水素ポリマーを含む第2の層44bとの間の障壁としての役割を果たすことができる。かくして、非ハロ炭化水素ポリマーを含む第1の層44aの形成は、ハロ炭化水素ポリマーを含む層44のその後の堆積中に、金属ハロゲン化物層44が形成するのを防ぐことができる。
その他の実施形態においては、金属ハロゲン化物層が望まれる場合もある。そのような実施形態において、コーティング18は、(i)基板14及び/又は導電性トラック16上に直接形成される金属ハロゲン化物の第1の層44a並びに(ii)その第1の層44aに堆積されるハロ炭化水素ポリマーの第2の層44bを含むことができる。
上記の1つ又は複数の実施形態は、非ハロ炭化水素ポリマーの第1の層44a及びハロ炭化水素ポリマーの第2の層44bを含むが、当然のことながら、その他の実施形態においては、多層コーティング18の層44の全て又はいくつかがハロ炭化水素ポリマーを含むことができ、或いは含まないものもあり得る。更に当然のことながら、多層コーティング18の層44の全て又はいくつかが非ハロ炭化水素ポリマーを含むことができ、或いは含まないものもあり得る。
PCB10上の多層コーティング18は、多様な及び/又はカスタマイズされる性能を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態において、多層コーティング18の層44は、多層コーティング18の、導電性、酸化抵抗、環境保護、コスト、水分吸収/耐性、デンドライト防止、難燃性、並びに/又はその他の光学的、電気的、物理的、及び/若しくは化学的特性、を最適化するために構成することができる。例えば、高度にフッ素化されている比較的厚いコーティング18は、特定の実施形態において良好な環境保護を提供するために好ましいものであり得、その一方、他の実施形態においては、より少ないハロゲン化物を含む比較的薄いコーティング18が好ましい場合もある。図3A〜Bについて上で説明したように、電気部品12は、最初に多層コーティング18を除去することなく、その多層コーティング18を通して導電性トラック16にはんだ付けすることができる。
特定の実施形態によれば、PCB10上の多層コーティング18は、第1の種類のハロ炭化水素ポリマーを含む第1の層44aと、第2の種類のハロ炭化水素ポリマーを含む第2の層44bとを含む。いくつかの実施形態において、多層コーティング18は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)型の材料の特定の層44とポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)型の材料のもう1つの層44とを含む。該PCTFE層44は、基板14及び/又は導電性トラック16上に直接堆積することができ、該PTFE層44は、そのPCTFE層44上に堆積することができる。そのような実施形態において、該PCTFE層44は、導電性トラック16の酸化を防ぐことができ、該PTFE層44は、PCB10のための環境保護を提供することができる。その他の実施形態において、該PTFE層44は、基板14及び/又は導電性トラック16に直接堆積することができ、該PCTFE層44は、そのPTFE層44上に堆積することができる。このことによって、PCB10の表面の外側の物理的及び/又は化学的特性が、該PCTFE層44によって決定できるようになる。
図4は区別できる層を有する多層コーティング18を示しているが、当然のことながら、該多層コーティング18は、勾配を有した層を有することができる。多層コーティング18のPTFE層44及びPCTFE層44が上に説明されているが、当然のことながら、該多層コーティング18は、任意の適当な種類及び/又は組合せの材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、多層コーティング18中の材料(1つ又は複数)は、PTFE型及び/又はPCTFE型の材料でなくてもよい。
図5は、特定の実施形態によって、PCB10の特定の領域に選択的に塗布した多層コーティング18を含むPCB10を示している。図示されているように、PCB10の特定領域は、単一層のコーティング18によるコーティング18であり得、PCB10の他の領域は、多層コーティング18により被覆することができる。したがって、PCB10の様々な領域を様々なポリマー、又はそれらの混合物によりコーティングを施して、その様々な領域において様々な特性を得ることができる。例えば、PCB10の第1の領域においては、圧電特性及び/又は電気抵抗特性を示す多層コーティング18を有することが望ましい場合があり、一方、PCB10の第2の領域においては、電気的絶縁特性を示す単一層コーティング18を有することが望ましい場合がある。この例においては、フッ化ビニリデン(PVDF)のポリマーを含む第1の層44aと、他のハロ炭化水素ポリマーを含む第2の層44bとを有する多層コーティング18を、PCB10の第1の領域に塗布することができる。PVDFの層44は、PCB10の第1の領域中のコーティング18の、圧電、電気抵抗、及び/又は電歪特性を高めることができる。この例においては、PVDFより大きい絶縁性を示すハロ炭化水素ポリマー又は非ハロ炭化水素ポリマーを含む単一層コーティング18を、PCB10の第2の領域に塗布することができる。かくして、PCB10の特定領域は、単一層コーティング18により被覆することができ、PCB10の他の領域は、多層コーティング18により被覆することができる。
前述の例はPVDFを含むコーティング18を示しているが、当然のことながら、任意の適当なポリマーを、任意の単一層及び/又は多層コーティング18において使用することができる。
多層コーティング18は、任意の適当な方法を用いてPCB10に塗布することができる。例えば、多層コーティング18は、プラズマ堆積、化学気相堆積(CVD)、分子線エピタキシー(MBE)、プラズマ強化化学気相堆積(PE−CVD)、高圧/大気圧プラズマ堆積、有機金属化学気相堆積(MO−CVD)、及び/又はレーザー強化化学気相堆積(LE−CVD)を用いて堆積することができる。いくつかの実施形態において、多層コーティング18は、相互侵入ポリマーネットワーク(IPN)の生成により及び/又はポリマー若しくはモノマーの単一層の表面吸収(SAM)により堆積して、ポリマー及び/又はポリマーアロイをインサイチューで形成することができる。他の実施形態においては、多層コーティング18は、例えば、液体浸漬、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、及び/又はゾル−ゲル法等の液体コーティング技術を用いて堆積することができる。多層コーティング18を含む実施形態においては、各層44は、同一か又は異なる方法を用いて形成することができる。
いくつかの実施形態において、多層コーティング18は、図2に関して上で説明したプラズマ堆積技術を使用してPCB10に塗布する。そのような実施形態においては、基板14上に導電性トラック16が形成されたら、リアクタ28内のチャンバー30中に基板14を置くことができる。リアクタ28は、基板14を洗浄するために、チャンバー30中にガス(例えば、水素、アルゴン、及び/又は窒素)を導入することができる。リアクタ28は、次に、1つ又は複数の前駆体化合物36をチャンバー30中に導入して、プラズマ堆積により基板14上に多層コーティング18を形成することができる。いくつかの実施形態において、該多層コーティング18は、PCB10の、基板14及び/又は導電性トラック16の三次元形状に従うことができる。
多層コーティング18(区別できる又は勾配を有した層44のいずれかを含む)は、チャンバー30中に導入される前駆体化合物36の組成を変化させることによって、基板14に堆積することができる。いくつかの実施形態において、1つ又は複数の前駆体化合物36を使用して、チャンバー30中にガス混合物を発生させることができる。前駆体化合物36の混合物は、基板14上にコーティング18の勾配を有した層44を生成するように構成することができる。その他の実施形態において、コーティング18の区別できる層44は、前駆体化合物36を切り替えること及びチャンバー30中の条件を変更することによって、基板14に堆積させることができる。多層コーティング18の組成は、次の要因:(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(1つ又は複数)36、(iii)前駆体化合物(1つ又は複数)36の量(これは前駆体化合物(1つ又は複数)36の圧力と流速との組合せにより決まり得る)、(iv)前駆体化合物(1つ又は複数)36の比率、(v)前駆体化合物(1つ又は複数)36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)塗装時間、(x)プラズマ出力(ピーク及び/又は平均のプラズマ出力を含める)、(xi)チャンバーの電極配置、(xii)入れられるPCB10の製造、及び/又は(xiii)チャンバー30の大きさ及び形状、のうちの1つ又は複数によって制御することができる。プラズマ堆積によって堆積したコーティング18は、PCB10の全表面を完全に、又は実質的に完全に密閉することができる。その結果、コーティング18は、PCB10の水の吸収及び「漏れ」を阻止又は軽減することができる。これにより、基板14内及び/又は導電性トラック16の下若しくは近隣からのどんな腐食作用も著しく減少することができる。これは、水、酸性水溶液、及び/又は腐食性物質を吸収しやすく、そのようなインサイチューでの機構による腐食に対して弱い可能性のあるエポキシ系PCB10及び紙/カードのPCB10に対して特に有利であり得る。
プラズマ堆積は、ハロ炭化水素ポリマーの層(1つ又は複数)44及び/又は非ハロ炭化水素ポリマーの層(1つ又は複数)44を堆積するために使用することができる。ハロ炭化水素ポリマーに対する前駆体化合物36が、図2と関連して上に記載されている。非ハロ炭化水素ポリマーに関しては、前駆体化合物36は、所望のコーティング18の特性を提供するように選択された炭化水素材料であり得る。ガスプラズマ中に導入される場合、その特定の前駆体化合物36は、イオン化/分解されて、PCB10の表面で反応して(例えば重合プロセスによって)、非ハロ炭化水素ポリマーの薄層44を生ずる一連の活性種を生成することができる。任意の適当な前駆体化合物36を使用して、非ハロ炭化水素ポリマーの層44を生成することができる。非ハロ炭化水素ポリマーの層44を堆積するための前駆体化合物36の例は、アルカン、アルケン、及びアルキンである。
上で説明したように、PCB10は、複雑な三次元のコーティング18により被覆され得る。そのようなコーティング18は、PCB10の特定領域の上の単一層44とPCB10の他の領域上の多層44とを含むことができる。任意の適当な方法を用いて、かかるコーティング18を形成することができる。いくつかの実施形態においては、コーティング18の1つ又は複数の層44をPCB10の選択領域のみに堆積することができる。例えば、コーティング18の1つ又は複数の層44は、(i)マスクされていない領域のみにコーティング18を堆積するためにPCB10の表面をマスキングすることにより、(ii)光利用プラズマ堆積技術(例えばレーザー又はUV光を利用する)を用いることにより、且つ/又は(iii)有機金属化学気相堆積(MOCVD)の種類の前駆体化合物36、例えば、金属−アルキル及び/又はカルボニル前駆体を用いることにより、選択的に堆積することができる。その他の実施形態において、コーティング18は、1つ又は複数のサブトラクティブ法を用いて形成することができる。
特定の実施形態によれば、該堆積プロセスは、PCB10上のコーティング18の濡れ
特性を改変するように構成することができる。濡れとは、(i)コーティングを施したPCB10の表面の水等の液体による濡れ、(ii)はんだ付けプロセス中のコーティング18のはんだ38及び/又はフラックス42による濡れ、並びに/或いは(iii)コーティング18を変化させた(例えば局部的に除去した)後の導電性トラック16のはんだ38による濡れを指すことができる。コーティング18の濡れ特性は、任意の適当な方法により改変することができる。例えば、コーティング18の濡れ特性は反応性ガスプラズマ、例えば四フッ化炭素(CF)等を用いるプラズマエッチングにより改変することができる。別の例として、コーティング18の濡れ特性は、例えば、水素、酸素、アルゴン、窒素、及び/又は上記気体の組合せに基づくガスプラズマ等の所望の表面活性化を提供するために選択されるガスプラズマを用いて、プラズマ活性化により改変することができる。更に別の例として、コーティング18の濡れ特性は、プラズマ重合により、並びに/又はハロ炭化水素(例えば、フルオロ炭化水素、クロロ炭化水素等)及び/若しくは非ハロ炭化水素(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)の変異体及び/又は混合物を使用することによって改変することができる。更に別の例として、コーティング18の濡れ特性は、例えば、強酸(例えば、硫酸、硝酸等)及び/又は酸化剤(例えば、過酸化水素)を用いて、コーティング18の表面活性化及び/又は表面粗度を改変することができる液体ベースの化学エッチングによって改変することができる。いくつかの実施形態において、該コーティング18の濡れ特性は、異なる濡れ特性を有する、PCB10の異なる領域を提供するように空間的に制御することができる。高められた濡れ特性を有する、(PCB10表面上の)領域は、液体がPCB10を横切って流れる方向を選択的に制御することができる。したがって、そのような領域は、その液体が損傷を与えない領域に向けて液体を流し出す「溝」としての役割を果たすことができる。
いくつかの実施形態において、PCB10のいくつか又は全ての表面は、コーティング18によって完全に又は実質的に密封することができる。これによって、PCB10を保護し並びに/又はPCB10の水の吸収及び/若しくは「濡れ」を防ぐことができる。更に、又は別法では、これによって、基板14内からの又は導電性トラック16の下若しくは近隣からのいかなる腐食作用も減少することができる。したがって、コーティング18は、エポキシ系、紙系、及び/又はカード系の基板14を有するPCB10を保護することができ、そうしなければ、液体(例えば、水、酸性水溶液、及び腐食性物質)を吸収し、また、そうしなければ、腐食に対して弱くなり得る。
コーティング18を含むPCB10は、コーティングが施されていないPCB10を上回る利点を提供することができる。開示されたコーティング18は、以下の利点を提供し得ないか、そのいくつか又は全てを提供することができる。1つの利点は、いくつかの実施形態において、コーティング18によって、PCB10が厳しい及び/又は腐食性の環境の中で作動することできるようになることである。従来のPCB10は、一般に、そのような環境の中では信頼できるように機能することはできなかった。コーティングが施されていないPCB10上の導電性トラック16は、腐食する可能性があり、それは、通常期待されるよりはるかに短いデバイスの寿命をもたらし得る。このことは、例えば、コーティングが施されていないPCB10が、非常に多湿な環境、特に、二酸化硫黄、硫化水素、二酸化窒素、塩化水素、塩素、オゾン、及び/又は水蒸気等の気体を溶解して含んでいる水の微視的な液滴が、腐食性溶液を形成する環境において使用されるときに起こり得る。これは、コーティングが施されていないPCB10上の導電性トラック16間に薄膜又は腐食の堆積が形成することにつながる可能性があり、それが短絡の原因となり得る。場合によって、製造業者らは、電気部品12をPCB10にはんだ付けした後に、ポリマーのコンフォーマルコーティングをPCB10に塗布してきた。しかしながら、そのようなコンフォーマルコーティングは一般に費用がかかる。そのようなコンフォーマルコーティングの塗布は、電気部品12がPCB10にはんだ付けされた後、製造プロセスの中に追加のステップを必要とし得る。そのようなコンフォーマルコーティングは、また、損傷した又は失敗したPCB10を作り直す必要があるとき、或いはPCB10の性能を確かめるために若しくは問題解決するためにPCB10を試験する必要があるときに、そのコンフォーマルコーティングを除去する別のステップも必要とする可能性がある。そのようなコンフォーマルコーティングと対比して、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18は、厳しい及び/又は腐食性の環境中のPCB10を保護するためのより低コスト及び/又はより高性能の解決策を示すことができる。いくつかの実施形態においては、コーティング18の1つ又は複数の層44を、導電性トラック16に電気部品12を取り付けた(例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング等)後、コンフォーマルな方式でPCB10に塗布することができる。かくして、コーティング18は、本明細書に記載の1つ又は複数の利点(例えば、酸化/腐食耐性、はんだ貫通能力、ワイヤボンディング能力、z軸導電性、など)を提供するコンフォーマルコーティング18として、密集したPCB10に塗布することができる。
別の利点は、いくつかの実施形態において、コーティング18により、PCB10の基板14、導電性トラック16、及び/又はその他の素子が水及び/又は溶媒を吸収することを防ぐことができることである。従来のPCB10の素子は、液体、蒸気、及び/又は気体の形態の水及び/又は溶媒(水性、有機、無機、及び/又は混合溶媒を含める)を吸収する材料を含み得る。例えば、織物(例えばエポキシ樹脂で接着したガラス織物)、紙(例えば、合成樹脂ボンド紙、コットン紙、フェノールのコットン紙、エポキシ、紙、ボール紙、など)、繊維、及び/又は木質材料(天然及び合成)を含む基板14は、水及び/又は溶剤ベースの化学物質を吸収することができる。別の例として、金属、導電性ポリマー、及び/又はプリントした導電性インクを含む導電性トラック16は、水及び/又は溶剤ベースの化学物質を吸収することができる。更に別の例として、PCB10は、水及び/又は溶剤ベースの化学物質を吸収することができる、磁気構造、プリントした磁性インク、及び/又はその他の素子を含むことができる。かくして、PCB10は、それらの構造に変化を引き起こすことができる水及び/又は溶媒についての自然な傾向を有する多孔質及び/又は親水性構造を含むことができる。(液相中で又は気相からの凝縮により水及び/又は溶媒と相互作用する材料の傾向は、固体溶媒を含むことができる。)PCB10の素子が水及び/又は溶媒を吸収するときは、1つ又は複数の問題が起こり得る。これらの問題としては、(i)熱膨張係数の違いにより熱サイクルの間に増加する機械的ストレス、(ii)PCB素子の接着特性の変化、(iii)PCB素子の誘電率及び誘電損失正接に対する変化、(iv)特に高電圧が使用される場合に、めっきされたスルーホールに対して及び/若しくはある程度高い湿度条件での使用に対して、いくつかの材料を不適切にする構造物の膨潤、(v)導電性トラック16と基板14との間の界面若しくはその周辺における導電性トラック16の腐食、(vi)機械的強度の喪失、(vii)水の存在下でのPCB10における材料の並び換わり、並びに/又は(viii)PCB10の腐食及び/若しくは劣化につながる印加電場の存在下での電気分解、を挙げることができる。
別の利点が、導電性トラック16が導電性インクポリマーを含む場合に実現され得る。導電性インクポリマーは、膨潤、電気的特性の改変、及び/又は回路性能の劣化をもたらし得る液体及び/又は水分を吸収する傾向があり得る。更に、又は別法では、プリントされた能動素子(例えば、プラスチックエレクトロニクスにおいて使用されるような)は、水及び/又は溶剤ベースの化学物質を吸収する場合があり、このことは、プリントした能動素子の性能及び/又は特性を変化させ得る。導電性インクポリマーを含むプリントした能動素子及び/又は導電性トラック16に、コーティング18を塗布することにより、水の吸収を防ぐことができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、被覆した表面の平面に向かう軸(「z軸」22)に沿っては導電性を示し、被覆した表面と平行な軸(「x軸」46及び「y軸」48)に沿っては絶縁体として作用するように構成することができる。それ故、コーティング18は、導電性コンタクト50が、相手側のコンタクト50に電気信号を送信し及び/又は電流を運ぶ能力を妨げることなく、導電性コンタクト50に塗布することができる。かくして、いくつかの実施形態において、コーティング18は、コンタクト50を酸化及び/又は腐食からコンタクト50の導電性を妨げることなく保護することができる。
図6A〜Bは、特定の実施形態に従って、コーティング18を被覆したコンタクト50を含むキーパッド52を示している。キーパッド52は、複数のキー54を含む入力デバイスであり得る。キー54を押すことによって、ユーザーはキーパッド52に電気信号を送らせることができる。キーパッド52は、キー54を含む任意の適当な種類の入力デバイスであり得る。例えば、キーパッド52は、ドームスイッチキーパッド52、メンブレンキーパッド52、及び/又は任意の適当なキーパッド52であり得る。
キーパッド52は、複数のキー54を含むことができる。いくつかの実施形態において、それぞれのキー54は、ユーザーに見える露出面56及びユーザーに一般には見えない隠れた表面58を含む。導電性コンタクト50は、キーパッド52中のそれぞれのキー54の隠れた表面58に取り付けることができる。いくつかの実施形態においてキーパッド52は、複数の導電性コンタクト50を有するPCB10を含む。PCB10上のそれぞれのコンタクト50は、キーパッド52の1つ又は複数のキー54に対応することができる。かくして、ユーザーが特定のキー54を押したとき、キー54に取り付けられているコンタクト50は、PCB10に取り付けられている対応するコンタクト50に触れることができ、それにより電気信号が流れることを可能となる(例えば開回路を閉じることによって)。
キーパッド52は、任意の適当な種類のキー54を含むことができる。キー54の例としては、金属の「スナップドーム型」キー54、スプリング作動式キー54、及び1つ又は複数の炭素挿入物を有するシリコンゴムボタンが挙げられる。いくつかの実施形態において、キー54は、メンブレンキーパッド52の領域を表すことができる。メンブレンキーパッド52は、通常は空隙により分離されている2つのメンブレン層(例えば、プラスチック又はポリマー基材)を含むことができる。2つのメンブレンの内面は、例えば、導電性インク(例えば銀インク)、導電性糊、及び/又は導電性接着剤等の柔軟なコンタクト50を含むことができる。メンブレンキーパッド52のキー54を押すことによって、その2つのメンブレンのコンタクト50の接触を引き起こして、信号の送信をもたらすことができる。当然のことながら、キーパッド52は、任意の適当な種類及び/又は組合せのキー54を含むことができる。
キーパッド52中のコンタクト50は、電気回路を連結及び/又は閉じるための任意の適当な導電性デバイスであり得る。コンタクト50は、電極、コネクタ、ピン、パッド、及び/又は任意の適当な導電性デバイスを含むことができる。コンタクト50は、任意の適当な導電性材料を含むことができる。例えば、コンタクト50は、1つ又は複数の金属、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、スズ、銅、アルミニウム、金、銀、及び/又はそれらの任意の適当な合金等を含むことができる。いくつかの実施形態において、コンタクト50は、導電性インク、銀充填エポキシ、導電性プラスチック、及び/又は非金属の導電性材料、例えば、炭素及び/又はグラファイト等を含むことができる。かくして、コンタクト50は、任意の適当な種類及び/又は組合せの導電性材料を含むことができる。
いくつかの実施形態において、キーパッド52中の1つ又は複数のコンタクト50は、コーティング18により被覆することができる。上で説明したように、コーティング18は、z軸の方向には電気伝導性であるが、x軸及びy軸の方向においては絶縁体として作用するように構成することができる。言い換えれば、コーティング18は、x軸及びy軸の方向においてはより高いインピーダンス及び/又は抵抗を示すが、z軸方向においては低いインピーダンス及び/又は抵抗を示し得る。この特性は、コーティング18により被覆したコンタクト50が、電気信号及び/又は電流を、コーティング18を通して相手側のコンタクト50に伝えることを可能にすることができる。
キーパッド52中のコンタクト50上のコーティング18は、任意の適当な厚さ24を有することができる。いくつかの実施形態において、コンタクト50のコーティング18の厚さ24は、1nm〜2μmである。他の実施形態においては、コーティング18の厚さ24は、1nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、3nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜500nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜250nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜30nmであり得る。更に他の実施形態において、コーティング18は、ハロ炭化水素ポリマーの単分子層である(数オングストローム(Å)の厚さ24を有する)。好ましい実施形態において、コーティング18の厚さ24は、様々な勾配で10nm〜100nmであり、100nmが好ましい厚さ24である。
いくつかの実施形態において、コーティング18の最適な厚さ24は、所望されるコーティング特性によって決まる。例えば、非常に高い環境に対する堅牢性(例えば、高い腐食及び磨耗耐性)が要求される場合、より厚いコーティング18が好ましいかもしれない。いくつかの実施形態において、コーティング18の厚さ24は、どの特性が最適化されているか(例えば環境保護かz軸導電性か)によって、該デバイスの様々な位置における様々な厚さ24について最適化することができる。コーティング18は、曲げられたとき亀裂を避けることを守るために、コーティング18の磨耗及び/又はコーティング18により引き起こされる磨耗を最小限にするために、環境保護のために、より柔らかい、下にある材料の物理的保護のために、回路トリミングに対する制御された耐性のために、センサ/電極の参照測定に対する安定性のために、並びに/或いは表面エネルギー、電荷散逸、及び/又はブルーミングのために、最適化することができる。
上記のように、コーティング18により被覆されているコンタクト50は、コーティング18を通して相手側のコンタクト50に電気信号及び/又は電流を伝えることができる。この文脈において、語句の「通して伝える」とは、2つ以上のコンタクト50の間を、コーティング18を除去しないで電気信号及び/又は電流を伝えることを意味する。かくして、コーティング18は、少なくとも2つの相手側のコンタクト50の間に堆積され、その際、信号及び/又は電流は、その相手側のコンタクト50の間を、コーティング18を除去することなく伝導させることができる。このコーティング18を通して信号及び/又は電流を伝える能力は、少なくとも一部は、z軸方向におけるコーティング18の低いインピーダンス及び/又は抵抗のためであり得る。したがって、語句の「通して伝える」とは、2つ以上のコンタクト50の間を、コーティング18を除去することなく電気信号及び/又は電流を伝えることを指そうとしている。
コーティング18の電気伝導度は、任意の適当な方法に従って測定することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18の電気伝導度は、コーティング18の抵抗を測定することによって測定することができる。かかる測定は、導電性ワイヤをコンタクト50にはんだ付けし、そのワイヤを抵抗計60に接続することによって達成することができる。所定の力62が、コンタクト50が互いに触れる(例えば、電気的接触に持ち込む)ことを引き起こし得る。図6Bに示されているように、抵抗計60は、コーティング18を通した、対応するコンタクト50の間の抵抗をそのとき測定することができる。参照点としての、コンタクト50それら自体の抵抗は、コーティングが施されていないコンタクト50間の抵抗を測定することによって決定することができる。特定の実施形態によれば、コーティング18は、0〜10キロオーム(kΩ)の範囲のz軸の抵抗を示すことができる。好ましい実施形態において、コーティング18は、0〜1オーム(Ω)の範囲のz軸の抵抗を示すことができる。
図7は、特定の実施形態に従い、様々な厚さ24を有する例としてのコーティング18のz軸の抵抗を示すグラフ64である。グラフ64に示されている計量は、例えばコーティング18についてのz軸の抵抗の値の例である。しかし、当然のことながら、異なる材料、構造、堆積法、及び/又はその他の要因と関係するコーティングは、異なる量のz軸の電気伝導度を示すことができる。グラフ64は、厚さ24に関するz軸の抵抗を示しているが、当然のことながら、その他の変数(例えば、材料、構造、堆積方法、など)がコーティング18のz軸の電気伝導度に影響を及ぼし得る。
図示されている例において、キーパッド52上の一例のコーティング18のz軸の抵抗は、図6Bに示されているような抵抗計60を用いて測定した。この例におけるコンタクト50は、PTFE型の材料によりコーティングを施した。コンタクト50の1つとして、金属の「スナップドーム形」キー54を使用した。電線をコンタクト50にはんだ付けし、抵抗計60に接続した。所定の力62(約5ニュートンメートル)を1つのコンタクト50に加えて、そのコンタクト50を対応するコンタクト50に触れさせた。抵抗計60により、次に、接触しているコンタクト50の間の電気抵抗を測定した。所定の力62を、ENIGをめっきしたトラックを使用して加え、安定した抵抗測定が行われるまで力62を変化させた。その測定は、異なる厚さ24のコーティング18に対して繰り返した。結果として生じる読みは、(i)コーティング18の2つの厚さ24(即ち、それぞれのコンタクト50に対して1つの厚さ24)が測定経路中に存在するという事実並びに(ii)コーティング18なしの特定のコンタクト50の抵抗を説明できるように調整した。コンタクト50の抵抗は、コーティングが施されていないPCB10を参照として用いることにより測定した。
これらの測定の結果を図7のグラフ64及び下表に示す。図7のグラフ64は、コーティング18の抵抗に対応する第1の軸66及びコーティング18の厚さ24に対応する第2の軸68を含む。測定された抵抗はグラフ64中に点70で示されている。
Figure 0005645821
前述の例は、PTFE型の材料を含む特定のコーティング18の抵抗を示しているが、当然のことながら、コーティング18は、任意の適当な種類及び/又は組合せのハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。前述の例は、特定の厚さ24を有するコーティング18の抵抗を示しているが、当然のことながら、コーティング18は、任意の適当な厚さ24を有するように構成することができる。
一般に、デバイス中のコンタクト50は、そのデバイスの組み立ての前又は後にコーティング18により被覆することができる。好ましい実施形態においては、コンタクト50は、該デバイスの組み立て前にコーティング18により被覆する。コーティング18は、コンタクト50の1つ、いくつか、又は全ての表面に塗布することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、該デバイス(例えば、キーパッド52)の1つ又は複数の表面に塗布することができる。コーティング18は、環境にさらされるコンタクト50及び/又はデバイスの表面、例えば、回路の2つ以上の部分の間の電気的接触領域としての役割を果たす表面等に塗布することができる。コーティング18をコンタクト50の表面に加えてデバイスの表面に塗布することによって、(i)該デバイスの腐食及び/又は酸化からの保護を増すこと及び/又は(ii)デバイス中の接触域への損傷経路の形成を防ぐことができる。
コーティング18は、任意の適当な方法に従ってコンタクト50上に堆積することができる。例えば、コーティング18は、化学気相堆積(CVD)、分子線エピタキシー(MBE)、プラズマ強化化学気相堆積(PE−CVD)、高圧/大気圧プラズマ堆積、有機金属化学気相堆積(MO−CVD)、及び/又はレーザー強化化学気相堆積(LE−CVD)を用いて堆積することができる。いくつかの実施形態においては、コーティング18は、コンタクト50に相互侵入ポリマーネットワーク(IPN)の生成により及び/又はポリマー若しくはモノマーの単一層の表面吸収(SAM)により堆積して、ポリマー及び/又はポリマーアロイをインサイチューで形成することができる。他の実施形態においては、コーティング18は、例えば、液体浸漬、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、及び/又はゾル−ゲル法等の液体コーティング技術を用いて堆積することができる。
特定の実施形態によれば、コーティング18は、図2に関して上で説明したように、プラズマ堆積を用いてコンタクト50に堆積することができる。かくして、コンタクト50は、リアクタ28内のチャンバー30中に置くことができる。続いて、リアクタ28は、コンタクト50を洗浄するために、ガス(例えば、水素、アルゴン、及び/又は窒素)をチャンバー30中に導入することができる。1つ又は複数のステップにおいて、リアクタ28は、その際、1つ又は複数の前駆体化合物36をチャンバー30中に導入して、コンタクト50上にプラズマ堆積により単一層又は多層コーティング18を形成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、コンタクト50の三次元形状に従う。コンタクト50にコーティング18を堆積するための好ましい方法は、所望されるコーティング18の特定の厚さ24によって決まり得る。厚めのコーティング18に対しては液体コーティング技術が好ましい場合があり、一方、薄めのコーティング18に対してはプラズマ堆積が好ましい場合がある。
コーティング18をコンタクト50に堆積するために使用される方法は、コーティング18のz軸の電気伝導度を制御するように構成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18のz軸の電気伝導度は、以下の要因の1つ又は複数を制御することによって調整することができる:
・ 異なるハロ炭化水素材料を組み合わせること及び異なる材料の層44間の勾配を調整することを含んでもよい、コーティング18中のハロ炭化水素材料の組成
・ コーティング18中のハロ炭化水素材料中のハロゲン原子/へテロ原子/炭素原子の比率
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の炭素の割合
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の共役度
・ ハロ炭化水素コーティング材料の平均分子量
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の枝分かれ及び架橋の度合い
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の分子の分子サイズ分布
・ ハロ炭化水素コーティング材料の密度
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の追加のドーピング剤の存在
・ ハロ炭化水素コーティング材料中のイオン/塩成分、イオン成分、及び/又は共有結合性成分の存在
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の、有機/ポリマー、及び錯カチオン及び錯アニオンを含めた遷移金属を含む無機化合物の存在
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の様々な酸化状態を有する化合物及び/又は成分の存在
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の非局在特性を有する化合物の存在
・ ハロ炭化水素コーティング材料中の吸蔵成分(occluded component)の存在
・ コーティング18をプラズマ堆積によって堆積するときの、プラズマ条件(例えば、出力、ガス圧力、電極配置)の調節
・ ハロ炭化水素コーティング材料の厚さ(例えば、より厚いコーティング18は、同じ材料のより薄いコーティング18より大きい抵抗を示し得る)
・ コーティング18の配向
・ コーティング18の連続性(例えば、空隙及び/又は三次元構造)
上の例においては、キーパッド52が記載されているが、コーティング18は、どの種類のデバイスにおいてもコンタクト50に塗布することができる。例えば、コーティング18は、安全スイッチ、警報スイッチ、ヒューズホルダー、携帯電話のキーパッド52、タッチスクリーン、バッテリー、バッテリー端子、半導体チップ、スマートカード、センサ、テストチップ、エラストマー性コネクタ(例えば、ゼブラストリップ)、電気コネクタ(例えば、ソケット及びプラグ)、端末装置、クリンプコネクタ、プレスフィットコネクタにおけるコンタクト50、及び/又は、スライド式コンタクト50、例えば、チップ、スマートカード、トークン、及び/又はリーダー装置において使用されるもの等に塗布することができる。
図8は、特定の実施形態に従って、コーティングを施したコンタクト50を有するセンサ74を含む測定デバイス72を示している。センサ74は、任意の適当な種類のセンサ74であり得る。いくつかの実施形態において、センサ74は、検体、例えば、有毒ガス、グルコース、生理液系化合物、及び/又はその他の化合物等を測定する使い捨てセンサ74である。センサ74は、メンブレン76、1つ又は複数の電極78、1つ又は複数のコンタクト50、及びセンサ基板80を含むことができる。メンブレン76は、流動体を濾過し、検体が電極78に届くことを可能にする任意の適当な材料であり得る。いくつかの実施形態において、メンブレン76は、生体適合性膜であり得る。かくして、検体は、メンブレン76を通って拡散し、電解質触媒の界面において反応し、それが電流を生ずることができる。
センサ74中の電極78は、検体と反応するように構成された触媒及び/又はその他の物質を含むことができる。例えば、電極78は、グルコースオキシダーゼ及び/又はデヒドロゲナーゼを含む酵素電極であり得る。検体と電極78との相互作用は、電気的であるか又は電気信号に変換され得る信号を発生することができる。センサ74中の1つ又は複数のコンタクト50は、測定デバイス72の本体82に電気信号を送信することができる。いくつかの実施形態において、電極78上のコンタクト50は、電気回路が測定デバイス72の本体82と一体となって作られるように、測定デバイス72の本体82と電気的接触状態にある。いくつかの実施形態において、コンタクト50を通過する全体の電荷は、電極において酵素と反応した流動体中の検体の量に比例し得る。測定デバイス72は、コンタクト50からの信号を測定し、検体の存在及び/又は濃度を報告するように、構成及び/又は較正することができる。
電極78は、センサ基板80に取り付けること及び/又は印刷することができる。いくつかの実施形態において、センサ74は、電極78に連結されている電源を含むことができる。センサ74は、気体状態及び/又は液体状態の検体を検出するように構成することができる。
センサ74中のコンタクト50は、任意の適当な材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、コンタクト50は、軟質のコンタクト材料、例えば、炭素、導電性インク、及び/又は銀充填エポキシ等を含む。いくつかの実施形態において、センサ74中のコンタクト50は、測定デバイス72の本体82の中の別のコンタクト50と電気的接触をさせることにより、センサ74と測定デバイス72の本体82との間に回路を形成することができる。コンタクト50は、任意の適当な厚さ24(例えば、1nm〜2μm)のコーティング18で被覆することができる。センサ74中の1つ又は複数のコンタクト50は、コーティングが施されていなくてもよい。
いくつかの実施形態において、測定デバイスの本体82は、再使用可能であるが、センサ74は使い捨て(例えば、1回しか使われない)である。他の実施形態において、センサ74は、複数回使用のセンサ74であり得るか、さもなければ、長寿命用に設計することができる。測定デバイスの本体82とセンサ74との間のコンタクト50を経由する接続は、再生可能であり得、且つ/又は一定の又は基本的に一定の抵抗を提供することができる。上記のように、コンタクト50は、軟質のコンタクト材料、例えば、炭素、導電性インク、及び/又は銀充填エポキシ等を含むことができる。コーティング18なしでは、これらの軟質材料の粒子がコンタクト50から離脱して、測定デバイス72の本体82内の構成部品に蓄積してしまうだろう。しかしながら、コーティング18をコンタクト50に塗布することによって、これらの軟質材料がコンタクト50から離脱して、測定デバイス72の本体82内の構成部品に蓄積してしまうことを防ぐことができる。
前述の例は、コーティング18を検体センサ74のコンタクト50に塗布することを説明しているが、当然のことながら、コーティング18は、任意の種類のセンサ74又は適当なその他のデバイスのコンタクト50又はその他の部品に塗布することができる。例えば、コーティング18は、軟質(例えば、炭素)のパッドが、繰り返される電気接続を作り上げるために使用される、任意の適当なデバイス又はシステムに塗布することができる。そのようなシステムは、同じセンサ74を何度も使用することができ、又は使い捨てのセンサ74により同じデバイスを繰り返し使用することができる。
いくつかの実施形態において、デバイスのコンタクト50上のコーティング18は、コンタクト50の表面に直接付着している、金属ハロゲン化物(好ましくは金属フッ化物)の非常に薄い層(例えば、5nm以下)を含むことができる。いくつかの実施形態において、その金属ハロゲン化物の層は、単一層、実質的に単一層、又は少数の単一層であり得る。他の実施形態において、その金属ハロゲン化物の層は、コンタクト50の表面の複数層の金属ハロゲン化物帯を含むことができる。コンタクト50上の金属ハロゲン化物の層は、頑強であり得、不活性であり得、且つ/又は効果的な電気的接触又はその後の処理を妨げる可能性のある酸化物層及び/もしくはその他の曇りがコンタクト50に形成されることを防ぐことができる。
コーティング18をプラズマ堆積によって塗布する実施形態においては、ガスプラズマ中の活性種がコンタクト50の金属表面と反応するとき、金属ハロゲン化物の層がコンタクト50上に生じ得る。いくつかの実施形態において、その金属ハロゲン化物の層は、より高濃度のフッ素種を使用して高めることができる。続いて、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18の層を、その金属ハロゲン化物の層の上に及び/又はそれと組み合わせて堆積することができる。その金属ハロゲン化物の層とそのハロ炭化水素ポリマーの層とは、軸方向に又は空間的に別々であり得る。別法では、コンタクト50のコーティング18において、金属ハロゲン化物からハロ炭化水素ポリマーへの勾配を有した移行が存在し得る。いくつかの実施形態において、該金属ハロゲン化物の層は、コンタクト50を酸化から保護することができ、一方、ハロ炭化水素ポリマーの層は、(i)腐食性のガス及び/又は液体からの環境保護を提供することができ、並びに/又は(ii)酸化保護を提供することができる。万一、コーティング18中のハロ炭化水素ポリマーの層が機械的磨耗によって最終的に磨り減った場合、下にある金属ハロゲン化物の層は、酸化の積み上げを防ぎ、かくして、コンタクト50が電気的接続し続けることを可能にする。
いくつかの実施形態において、コーティング18の表面特性は、部品がコーティング18の表面に結合することが可能なように構成することができる。例えば、コーティング18は、コーティング18の表面と電気部品12との間の接着が可能なように構成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18のアニーリング及び/又は熱的特性は、コーティング18の1つ又は複数の層44をコーティングが施されたデバイスから選択的に除去することができるように構成することができる。
コンタクト50にコーティング18を塗布することによって、従来のデバイスを超えた利点を提供することができる。コーティング18は、次の利点の何も提供しないか、いくつか、又は全てを提供することができる。1つの利点は、コーティング18はコンタクト50の寿命を、それらを環境被害及び/又は腐食から保護することによって延長することができることである。デバイスによっては、一般的に、非常に湿った環境において使用される。そのような環境においては、溶解した気体(例えば、二酸化硫黄、硫化水素、二酸化窒素、塩化水素、塩素、オゾン、及び/又は水蒸気)を含んでいる水の微視的な液滴が腐食性溶液を形成する可能性がある。そのような水分の液滴は、デバイス中のコンタクト50上に腐食の薄膜又堆積物を形成し得る。そのような腐食は、コンタクト50の有用寿命を低下し、短縮することがあり得る。従来のコーティング物質、例えば、従来のポリマー及びプラスチック等は、通常は絶縁体であり、それ故、コンタクト50を被覆するには不適であった。しかしながら、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18は、z軸方向の電気伝導度を示すことができる。したがって、コーティング18は、信号を受け及び/又は伝えるコンタクト50の能力を妨げない可能性がある。更に、又は別法では、コンタクト50がコーティング18により被覆される場合、コンタクト50は、腐食から保護され得る。
別の利点は、コーティング18が、コンタクト50の表面の完全な状態を保つことができることである。上で説明したように、コンタクト50の腐食及び/又は酸化は、複数のコンタクト50が互いに電気的接続状態を作る能力を阻止及び/又は妨げるかもしれない。この問題は、その腐食及び/又は酸化が、コンタクト50の表面を覆う絶縁層の形成及び/又はコンタクト50が互いの良好な電気的接触を作ることを妨げる、コンタクト50の表面に対する物理的変化を引き起こす場合に起こり得る。この問題は、例えば、コーティングが施されていないコンタクト50が警報システムのための安全スイッチ又はコネクタである場合に起こり得る。そのようなシステムは、多くの場合長い間活動しないが、必要なときは正確に機能しなければならない。コーティングが施されていないコンタクト50は、腐食が、例えば、ヒューズホルダーとバッテリー端子における相手側のコンタクト50の間に絶縁性の障壁を形成する場合に接続が絶たれるようになり得る。しかしながら、コンタクト50がコーティング18により被覆されている場合は、コンタクト50は、腐食及び/又は酸化から保護され得る。このようにして、コーティング18は、コンタクト50の表面の完全な状態を保つことができる。
別の利点は、コーティング18がコンタクト50を腐食から保護することができることである。コーティングが施されていないコンタクト50を含むデバイスにおいて、腐食は、動くように設計されているコンタクト50の動きを妨げる可能性がある。場合によって、腐食は、回路の抵抗/性能を変化させ及び/又はデバイスの取り外し可能な素子を分解する可能性がある。しかしながら、コンタクト50がコーティング18によって被覆されている場合は、コンタクト50は、腐食から保護され、それによってコンタクト50を含むデバイスの寿命を延長することができる。
上で説明したように、電気部品12は、(最初にコーティングを除去することなく)コーティング18を通してはんだ付けすることによって、PCB10に取り付けて、PCB10の電気部品12と導電性トラック16との間にはんだ接合26を形成することができる。他の実施形態において、電気部品12は、、PCB10の導電性トラック16に電気部品12をワイヤボンディングすることによってコーティングが施されているPCB10に取り付けることができる。
図9は、特定の実施形態に従い、コーティング18を通して形成されたワイヤボンド84を示している。ワイヤボンド84は、ワイヤ86と任意の適当な表面との間に形成することができる。いくつかの実施形態において、ワイヤボンド84は、ワイヤ86と電気部品12の表面、導電性トラック16、及び/又は回路素子との間に形成することができる。ワイヤボンド84が形成される表面は、コンタクト表面88と称することができる。図示されている実施形態においては、ワイヤ86及びコンタクト表面88の両方とも、コーティング18により被覆される。他の実施形態においては、ワイヤ86はコーティングが施され、コンタクト表面88はコーティングが施されていなくてもよい。更に他の実施形態においては、ワイヤ86はコーティングが施されていなくてもよく、コンタクト表面88はコーティングを施すことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンド84が形成されるべきワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の領域に塗布されるのみである。他の実施形態において、コーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の全体又は実質的に全体を覆って塗布される。
用語「ワイヤボンディング」とは、一般に、はんだ38及び/又はフラックス42が存在しない状態で、電気部品12及び/又は回路素子を接合する方法を意味する。いくつかの実施形態において、ワイヤボンディングは、導電性ワイヤ86を用いて、2つ以上の部品の間を電気的に接続するために使用することができる。ワイヤボンディングは、ベアダイの形態の集積回路と集積回路内のリードフレームとの間に配線するために使用することができる。更に、又は別法では、ワイヤボンディングはベアダイとPCB10との間の配線をするために使用することができる。
ワイヤボンド84は、ワイヤ86及びワイヤボンダ90を用いてコンタクト表面88に形成することができる。ワイヤボンド84は、任意の適当な種類のワイヤ86を用いて形成することができる。用語「ワイヤ」とは、導電性材料の1つ又は複数の細長いストランドを意味する。いくつかの実施形態において、ワイヤ86は、電流を運び、電気信号を伝導し、且つ/又は機械的負荷に耐えることができる。いくつかの実施形態において、ワイヤは、ピン、フィラメント、電気リード線、及び/又は電気部品12の脚を含む。
ワイヤ86は、任意の適当な材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、ワイヤ86は、1つ又は複数の導電性材料、例えば、普通の金属、貴/希少金属、導電性ポリマー、及び/又は導電性非金属材料等を含む。好ましい実施形態において、ワイヤ86は、金、アルミニウム、銅、及び/又は銀を含む。他の実施形態において、ワイヤ86は、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、イリジウム、スズ、鉛、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、インジウム、ガリウム、コバルト、鉄、マンガン、クロム、バナジウム、チタン、スカンジウム、ジルコニウム、モリブデン、タングステン、その他の遷移金属、及び/又はその他の適当な金属を含む。ワイヤ86は、任意の適当な金属合金及び/又は導電性材料の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、容易に酸化し及び/又は曇る金属(合金を含める)を含むワイヤ86は、特にコーティング18から恩恵を受けることができる。コーティング18をワイヤ86に塗布することによって、ワイヤ86を含むデバイスの保管寿命及び/又は機能寿命を延長することができる。
ワイヤ86は、円形、長方形、又は任意のその他の適当な形状である横断面を有することができる。いくつかの実施形態において、長方形断面を有するワイヤ86は、リボンと呼ばれる。ワイヤ86が円形断面を有する実施形態において、ワイヤ86は、5μm〜1mmの範囲の直径92を有することができる。その他の実施形態において、ワイヤ86は、10μm〜200μmの範囲の直径92を有する。好ましい実施形態において、ワイヤ86は、15μm〜75μmの範囲の直径92を有する。ワイヤ86が長方形断面を有する実施形態において、ワイヤ86の一辺は、5μm〜1mmの範囲の寸法を有することができる。その他の実施形態において、ワイヤ86の長方形の側面は、10μm〜200μmの範囲の寸法を有することができる。好ましい実施形態において、長方形のワイヤ86の側面は、20μm〜75μmの範囲の寸法を有することができる。異なる種類のワイヤ86は、異なるワイヤボンディング装置及び/又はパラメーターを必要とする場合もある。
ワイヤボンダ90は、一般に、ワイヤ86とコンタクト表面88との間にワイヤボンド84を形成するように操作可能である。ワイヤボンダ90は、ワイヤ86とコンタクト表面88との間に結合を形成するために熱及び/又は圧力を使用する任意の適当な種類の機械であり得る。ワイヤボンダ90は、ウェッジ−ウェッジワイヤボンダ90、ボール−ウェッジワイヤボンダ90、三方向変換可能ワイヤボンダ90、超音波絶縁ワイヤボンダ90、高周波ワイヤボンダ90、手動ワイヤボンダ90、及び自動ワイヤボンダ90、並びに/又は任意の適当な種類のワイヤボンダ90であり得る。いくつかの実施形態において、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86を通す針状の道具(キャピラリと呼ばれる)を含む。ワイヤボンダ90は、ボールボンド84a又はウェッジボンド84bのいずれかを形成するために、コンタクト表面88にワイヤ86の一端を置くことができる。用語「ボール」及び「ウェッジ」は、一般に、接続が行われる点におけるワイヤ86の形状を表す。ワイヤボンディングのこれらの2つの方法、即ち、ボールボンディング及びウェッジボンディング、ワイヤ86の先端のいずれか又は両方において溶接を行うために、熱、圧力、及び/又は超音波エネルギーの様々な組合せを使用することができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤボンダ90は、高電圧の電荷をワイヤ86に加えることによって、ボールボンド84aを形成し、ワイヤボンダ90のキャピラリの先端でワイヤ86を融解することができる。ワイヤ86の先端は、融解した金属の表面張力によってボールの形になることができる。そのボールが固化する前、途中、又は後に、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86の先端がコンタクト表面88に接触するように、キャピラリを作動させることができる。ワイヤボンダ90は、その際、ワイヤ86の先端とコンタクト表面88との間の溶接を生じるように、熱、圧力、及び/又は超音波エネルギーを加えることができる。このようにして、ワイヤボンダ90は、ボールボンド84aを形成することができる。図10Aは、特定の実施形態に従って、コーティングが施されていないワイヤ86とコーティングが施されているコンタクト表面88との間に形成されたボールボンド84aの顕微鏡画像を示している。ワイヤ86及びコンタクト表面88は、任意の適当な種類及び/又は組合せの導電性材料を含むことができる。図で示した実施形態においては、ワイヤ86は金を含み、コンタクト表面88は銅を含む。コンタクト表面88は、コーティング18をコンタクト表面88に塗布する前に前処理を施すことができる。図示されている例においては、コンタクト表面88は、液体ベースの硫酸/過酸化水素溶液により前処理を施した。乾燥後、この例のコンタクト表面88は、次に、水素プラズマにより処理し、その後、コーティング18をコンタクト表面88に堆積した。図示されている例においては、ワイヤ86とコンタクト表面88との間のボールボンド84aは、コーティング18をコンタクト表面88に堆積した後で形成した。前述の例は、特定の溶液及び水素プラズマにより前処理したコンタクト表面88を説明しているが、当然のことながら、任意の適当な表面処理を、コーティング18を塗布する前に使用することができる。更に当然のことながら、いくつかの実施形態においては、コーティング18を塗布する前にコンタクト表面88の表面処理を行わなくてもよい。
図10Bは、特定の実施形態に従う、コーティングが施されていないワイヤ86とコーティングが施されているコンタクト表面88との間のボールボンド84aの断面図の顕微鏡画像を示している。ワイヤ86及びコンタクト表面88は、任意の適当な種類及び/又は組合せの導電性材料を含むことができる。図で示した実施形態においては、ワイヤ86は金を含み、コンタクト表面88は銅を含む。コンタクト表面88は、コーティング18をコンタクト表面88に塗布する前に前処理を施すことができる。図示されている例においては、コンタクト表面88は、液体ベースの硫酸/過酸化水素溶液により前処理を施した。コンタクト表面88を乾燥した後で、コーティング18をその例のコンタクト表面88に堆積した。この例におけるコーティングを施したコンタクト表面88は、次に水素プラズマにより後処理を行った。この例においては、ボールボンド84aを、次に、ワイヤ86とコンタクト表面88との間に形成した。
前述の例は、特定の溶液により前処理をし、水素プラズマにより後処理をしたコンタクト表面88を説明しているが、当然のことながら、コンタクト表面88は、任意の適当な前処理及び/又は後処理を受けることができる。更に当然のことながら、いくつかの実施形態においては、コーティング18を塗布する前又は後にコンタクト表面88の表面処理を行わなくてもよい。
いくつかの実施形態において、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86とコンタクト表面88との間にウェッジボンド84bを形成する。ワイヤボンダ90は、ワイヤ86をコンタクト表面88に押し付けることによってウェッジボンド84bを形成することができる。ウェッジボンド84bを形成後、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86を切断することができる。図11Aは、特定の実施形態に従う、コーティングが施されていないワイヤ86とコーティングが施されているコンタクト表面88との間のウェッジボンド84bの顕微鏡画像を示している。図11Bは、コーティングが施されているワイヤ86とコーティングが施されているコンタクト表面88との間のウェッジボンド84bの断面図の顕微鏡画像を示している。
ワイヤボンダ90は、ワイヤ86の一端にボールボンド84aを形成し、ワイヤ86の他端にウェッジボンド84bを形成するように構成することができる。このプロセスは、ボール−ウェッジボンディングと称することができる。図12は、特定の実施形態に従う、ボールボンド84a及びウェッジボンド84bを有するPCB10を示している。いくつかの実施形態において、ワイヤボンダ90は、最初に、コンタクト表面88とワイヤ86の末端の融解した球状のボールとの間に、ボールボンド84aを形成することができる。ボールボンド84aは、熱及び/又は超音波エネルギーを用いて形成することができる。ワイヤボンダ90は、次に、ワイヤ86を使用して、所望の高さ及び形状のループを形成することができる。そのループが二番目のボンドの形成のために望ましい位置になったら、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86とコンタクト表面88との間にウェッジボンド84bを形成することができる。ウェッジボンド84bを形成後、ワイヤボンダ90は、ワイヤ86を切断して、次のワイヤボンド84を形成するために使用することができる球状のボールに形成可能な遊離した末端を残すことができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤボンダ90は、ウェッジボンド84bをワイヤ86の両末端に形成するように構成することができる。このプロセスは、ウェッジ−ウェッジボンディングと称することができる。ウェッジボンディングは、超音波と摩擦エネルギーとの組合せに依ることができる。ウェッジボンド84bは、ワイヤ86を加熱することによって導入される更なる熱エネルギーの寄与によるか又はよらないで形成することができる。いくつかの実施形態において、ウェッジボンド84bは、ワイヤ86を、PCB10の導電性トラック16に接続するために好ましいものであり得る。
一般に、良好なワイヤボンド84は、汚染物質、例えば、酸化生成物等がないか又は実質的にないワイヤ86及びコンタクト表面88を使用することによって達成することができる。従来では、銅ワイヤ86を使用して良好なワイヤボンド84を得ることは、銅が通常の大気条件下で容易に酸化するために困難であった。ワイヤ86の表面及び/又はコンタクト表面88の銅酸化物の層は、ワイヤボンド84の形成を困難にする可能性がある。加えて、ワイヤボンディングのために必要な高温は、酸化の増加をもたらす可能性がある。その結果、製造業者らは、酸化しやすいワイヤ86(例えば銅ワイヤ)を使うのを避けるか又は酸化を防ぐために不活性雰囲気の使用を必要とするかのいずれかであった。場合によって、製造業者らは、銅ワイヤ86の表面から銅酸化物及び/又はその他の曇りの積み重なりを除去するために、ワイヤボンディングの直前に銅ワイヤ86を洗浄する試みをしている。銅ワイヤ86の洗浄及び/又は不活性雰囲気を使用することは、そのワイヤボンディングプロセスに複雑な事態及び費用を呼び込んできた。その結果、いくつかの種類のワイヤ86(例えば銅ワイヤ)は、ワイヤボンディングにおいて通常は使用されていない。
コーティング18をワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に塗布することによって、上記の問題のいくつか、又は全てを軽減することができ、或いは何もできないかもしれない。いくつかの実施形態において、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18をワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に塗布することによって、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88を酸化及び/又は腐食から保護することができる。このようにして、コーティング18は、ワイヤ86のコンタクト表面88への結合を妨げる酸化物及び/又は腐食の層の形成を防ぐことができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンド84が、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88からコーティング18を事前に除去することなく、コーティング18を通して形成され得るように構成することができる。酸化を防ぐことにより及び/又はワイヤボンド84がコーティング18を通して形成されることを可能にすることによって、コーティング18は、該ワイヤボンディングプロセスの費用及び/又は困難を減少することができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤ86及びコンタクト表面88は、両方とも、コーティング18により被覆される。ワイヤ86のコーティング18は、コンタクト表面88のコーティング18と同じか又は実質的に同じであり得る。別法では、ワイヤ86のコーティング18は、コンタクト表面88のコーティング18とは異なるハロ炭化水素ポリマーを含むことができる。他の実施形態においては、ワイヤ86はコーティングが施されておらず、コンタクト表面88はコーティング18により被覆されている。更に他の実施形態においては、ワイヤ86は、コーティング18により被覆されており、コンタクト表面88はコーティングが施されていない。ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88のコーティング18は、連続、実質的に連続、又は不連続であり得る。連続の又は実質的に連続のコーティング18は、有害な環境からの高水準の保護のために好ましいものであり得る。不連続のコーティング18は、他の目的のために好ましいものであり得る。
ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88のコーティング18は、任意の適当な厚さ24を有することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18の厚さ24は、1nm〜2μmである。他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、1nm〜500nmである。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、3nm〜500nmである。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜500nmである。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜250nmである。更に他の実施形態において、コーティング18の厚さ24は、10nm〜30nmである。更に他の実施形態において、コーティング18は、ハロ炭化水素ポリマーの単分子層(例えば、数オングストローム(Å)の厚さ24を有する)である。好ましい実施形態において、コーティング18の厚さ24は、様々な諧調で10nm〜100nmであり、100nmが好ましい厚さ24である。ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88のコーティング18は、単一層コーティング18又は多層コーティング18であり得る。
コーティング18の最適な厚さ24は、ワイヤボンド84が形成された後のワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に対して望まれる特定の性質によって決まり得る。例えば、高水準の耐腐食性、耐摩耗性、及び/又は環境耐久性を望む場合、より厚いコーティング18が所望され得る。かくして、コーティング18の厚さ24は、デバイスの特定の要求に対して構成及び/又は最適化され得る。
上で説明したように、コーティング18は、ワイヤボンダ90が、コーティング18を通してワイヤボンド84を形成できるように構成することができる。言い換えれば、ワイヤボンダ90は、最初にコーティング18をワイヤ86及び/又はコンタクト表面88から除去することなく、ボンド86をコンタクト表面88に接着させるように操作可能であり得る。したがって、このワイヤボンディングプロセスは、ワイヤボンド84の領域内のコーティング18を選択的に変化させることができる。いくつかの実施形態において、コーティング18が、ワイヤボンド84が形成されるまでそのままで残るように、コーティング18は、ワイヤボンド84の局所的な領域のみで、ワイヤボンディングプロセスによってワイヤ86及び/又はコンタクト表面88から選択的に除去される。このようにしてコーティング18は、ワイヤボンド84が形成された後にワイヤボンド84と接することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンド84が行われるところを除く全ての場所で、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88上にそのまま残る。コーティング18は、ワイヤボンド84が形成されるまでそのまま残ることができるので、コーティング18は、ワイヤボンド84が形成された後、ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又は該デバイスの残りの部分を、酸化、腐食、及び/又は環境の影響から保護することができる。このようにして、コーティング18は、長期の安定性及び保護をデバイスに提供することができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88のコーティング18は、ウェッジボンディング及び/又はボールボンディングの作用及び/又はプロセスによって置き換えられる。これらのボンディング方法においては、エネルギーをワイヤボンド84の領域中に効果的に連結させることができる。このエネルギーは、コンタクト表面88及び/又はワイヤ86のコーティング18の置き換えを促進し、ワイヤボンド84の形成を可能にすることができる。上で説明したように、ウェッジボンディングは、ワイヤ86を加熱することによって導入される別の熱エネルギーの寄与によるか又はよらないで、超音波と摩擦エネルギーとの組合せに依ることができる。対照的に、ボールボンディングは、主にサーモソニックプロセスであり得る。ウェッジボンディング及びボールボンディングの両方に対して、コーティング18は、摩擦及び/又は熱作用によって、ワイヤボンド84の領域中で選択的に置き換えることができる。その結果、コーティング18は、相変化によるか、及び/又は蒸発によるかのいずれかによる固体材料として置き換えることができる。
ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の間でコーティング18を通して形成されるワイヤボンド84は、良好な結合強度を示すことができる。いくつかの実施形態において、ワイヤボンド84は、十分に強力であり、何らかの不具合は、ワイヤボンド84とコンタクト表面88との間の接合部分で起こる前にワイヤ86の中で起こる。したがって、その結合強度は、ワイヤ86の不具合の強度より大きいか、より小さいか、又は同等であり得る。ワイヤ86が25μmの直径92を有する実施形態において、ワイヤボンド84を破損させるには、5g〜12gの力が必要であり得る。ワイヤ86が25μmの直径92を有する実施形態においては、ワイヤボンド84を破損させるには7g〜12gの力が必要であり得る。ワイヤボンド84の強度は、コーティング18を塗布する前に、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88を洗浄することによって高めることができる。いくつかの実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88は、「スーパークリーン」な表面を得るためにガスプラズマによって処理することができる。ガスプラズマによるワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の活性化及び洗浄は、より強力なワイヤボンド84を提供することができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤボンド84の強度は、引張り強さ試験器を用いて測定することができる。この測定は、コンタクト表面88上におけるコーティング18の様々な厚さ24に対して、及び種々のワイヤ86に関して繰り返すことができる。一例では、Kullicke & Soffe 4523ウェッジワイヤボンダ90を用いてワイヤボンド84を形成した。この例において、そのワイヤボンダ90を次の設定にした:(i)「第1のボンド」は、「出力2.20」、「時間4.0」、「力3.0=60g」と設定、(ii)「第2のボンド」は、「出力2.20」、「時間3.0」、「力3.0=60g」と設定、(iii)「長時間」間隔のエレクトロニクス設定。この例において、ワイヤボンダ90は、下表に掲げたワイヤ86と、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18により被覆した銅のコンタクト表面88との間に、ワイヤボンド84を形成した。コーティング18を塗布する前に、その銅のコンタクト表面88は、液体ベースの硫酸/過酸化水素溶液により前処理をした。
ワイヤボンド84がこの例において形成された後、Kullicke & Soffe BT22引張り強さ試験器を用いてワイヤボンド84の強度を測定した。この例からの測定結果を次表に記載する。
Figure 0005645821
この例において、金及びアルミニウムのワイヤ86にはコーティングを施さず、銅のワイヤ86は、ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18により被覆した。コーティング18に先立って、銅ワイヤ86は、水素プラズマを用いて約2分間の前処理をした。この例におけるそれぞれの引張り強さ試験において、結果として起こる破損の点は、ワイヤボンド84の破損よりもむしろワイヤ86の断線が原因であることが観察された。したがって、この例については、表中の結合強度は、平均結合強度の下限値を事実上表している。
前述の例は、特定の種類のワイヤ86とコンタクト表面88との間のワイヤボンド84に対する結合強度について説明しているが、当然のことながら、ワイヤボンド84は、任意の適当な種類のワイヤ86と、任意の適当な種類のコンタクト表面88との間に形成することができる。前述の例は、特定の種類のワイヤボンダ90について説明しているが、当然のことながら、任意の適当な種類のワイヤボンダ90を使用してワイヤボンド84を形成することができる。前述の例は、コンタクト表面88のコーティング18の特定の厚さ24について説明しているが、当然のことながら、コンタクト表面88及び/又はワイヤ86のコーティング18は、任意の適当な厚さ24を有することができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又はコーティング18の表面粗度を改変することによって、ワイヤボンド84の強度を増すことができる。ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又はコーティング18は、同じか又は異なる表面粗度で構成して、多様な用途のためにワイヤボンド84を最適化することができる。いくつかの実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の表面粗度は、コーティング18を塗布する前に改変することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18の表面粗度は、それをワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に塗布した後で改変することができる。
ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又はコーティング18の表面粗度は、マクロスケール(例えば、1μm以上)で、及び/又はマイクロスケール(例えば、1μm未満)で調整することができる。ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の表面粗度及び/又は平坦度を改変することによって、ワイヤボンディングプロセス中に、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の間の接触面積及び/又は摩擦係数を実質的に改変することができる。これらの種類の改変は、エネルギーが、ワイヤボンディングプロセス中にワイヤボンド84の領域に効果的に結びつくことを可能にすることができる。これらの改変は、ワイヤ86とコンタクト表面88との間の強力なワイヤボンド84の形成を可能にすることができる。
ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又はコーティング18の、表面粗度、摩擦係数、及び/又は表面エネルギー特性は、任意の適当な方法、例えば、ガスプラズマ処理、液体/酸エッチング、機械的処理、及び/又はコーティング18の堆積のための前駆体化合物36の選択(例えば、塩素)等によって改変することができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンディングプロセスの前にワイヤ86及び/又はコンタクト表面88から除去されない。他の実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンディングプロセスの前にワイヤ86及び/又はコンタクト表面88から選択的に除去することができる。更に他の実施形態においては、ワイヤボンディングプロセスの前に、コーティング18は、ワイヤ86から完全に及び/又はコンタクト表面88の全域から除去することができる。ワイヤボンディングプロセスの前にコーティング18の少なくとも一部が除去される実施形態において、コーティング18は、選択的に又は通常領域から、コンタクト表面88を加熱することにより、レーザーアブレーションにより、プラズマ処理により、及び/又は液体化学エッチングにより除去することができる。そのような実施形態において、コーティング18は、ワイヤボンド84が形成された後で置換され得る。他の実施形態においては、ワイヤボンディングの後で、コーティング18を、クリーンなコンタクト表面88又は前もってコートしたコンタクト表面88のいずれかに塗布することができる。このようなステップは、例えば、長期的安定性が、しばらく経ってからの後続の処理又は再加工の選択肢で必要な場合に検討されるだろう。いくつかの実施形態において、ワイヤボンド84が形成されたら、ワイヤ86、コンタクト表面88、及び/又はワイヤボンド84は、追加のコーティング18の堆積層を塗布することによって更に保護される。
コーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に任意の適当な方法を用いて塗布することができる。例えば、コーティング18は、化学気相堆積(CVD)、分子線エピタキシー(MBE)、プラズマ強化化学気相堆積(PE−CVD)、高圧/大気圧プラズマ堆積、有機金属化学気相堆積(MO−CVD)、及び/又はレーザー強化化学気相堆積(LE−CVD)を用いて堆積することができる。いくつかの実施形態においては、コーティング18は、相互侵入ポリマーネットワーク(IPN)の生成により及び/又はポリマー若しくはモノマーの単一層の表面吸収(SAM)により堆積して、ポリマー及び/又はポリマーアロイをインサイチューで形成することができる。他の実施形態においては、コーティング18は、例えば、液体浸漬、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、及び/又はゾル−ゲル法等の液体コーティング技術を用いて堆積することができる。いくつかの実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88は、酸化を防止するために、製造直後にコーティング18により被覆することができる。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、図2に関して上で説明したように、プラズマ堆積によりワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に堆積することができる。そのような実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88はチャンバー30中に置くことができ、リアクタ28は、ガス(例えば、水素、アルゴン、及び/又は窒素)をチャンバー30中に導入して、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88を洗浄することができる。リアクタ28は、次に、1つ又は複数の前駆体化合物36をチャンバー30中に導入して、単一層コーティング18又は多層コーティング18をワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に形成することができる。いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の三次元形状を密封し且つ/又はその三次元形状に従うことができる。
いくつかの実施形態において、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88のコーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の表面と直接接触している金属ハロゲン化物(好ましくは金属フッ化物)の非常に薄い層(例えば、5nm以下)を含むことができる。金属ハロゲン化物のその薄い層は、最小量のハロ炭化水素材料(例えば、1重量パーセント未満、5重量パーセント未満、など)を含むことができる。いくつかの実施形態において、その金属ハロゲン化物層は、単分子層、実質的に単分子層、又は少数の単分子層であり得る。他の実施形態において、その金属ハロゲン化物層は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88の表面に金属ハロゲン化物域の層を含むことができる。その金属ハロゲン化物層は頑強であり得、不活性であり得、且つ/又は効果的なワイヤボンディングを妨げる可能性のある酸化物層及び/又は曇りがワイヤ86及び/又はコンタクト表面88に形成されることを防ぐことができる。
コーティング18がプラズマ堆積によって塗布される実施形態においては、ガスプラズマ中の活性種が金属表面と反応するとき、金属ハロゲン化物層が、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88上に生じる。いくつかの実施形態において、その金属ハロゲン化物の層は、より高濃度のフッ素種を使用することによって高めることができる。ハロ炭化水素ポリマーを含むコーティング18の層を、次に、その金属ハロゲン化物の層の上に及び/又はそれと組み合わせて堆積することができる。その金属ハロゲン化物の層とそのハロ炭化水素ポリマーの層とは、軸方向に又は空間的に別々であり得る。別法では、コーティング18中で、金属ハロゲン化物からハロ炭化水素ポリマーへの勾配を有した移行が存在し得る。いくつかの実施形態において、該金属ハロゲン化物の層は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88を酸化から保護することができ、一方、ハロ炭化水素ポリマーの層は、(i)腐食性ガス及び/若しくは液体からの環境保護を提供することができ、並びに/又は(ii)酸化保護を提供することができる。万一、コーティング18中のハロ炭化水素ポリマーの層が機械的磨耗によって最終的に磨り減った場合、下にある金属ハロゲン化物の層は、酸化の積み上げを防ぎ、デバイスの寿命を守り、延ばす。
いくつかの実施形態において、コーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88が、非不活性の雰囲気中で酸化されずにワイヤボンドされることを可能にする。非不活性の雰囲気なる用語は、コーティングが施されていないワイヤ86及び/又はコーティングが施されていないコンタクト表面88を、通常は酸化及び/又は腐食するガス(例えば、酸素)を含む雰囲気を意味する。上で説明したように、従来は、コーティングが施されていない銅ワイヤ86とワイヤボンドを形成するために、不活性雰囲気が使用された。不活性雰囲気は、不活性ガス、例えば、窒素及び/又はアルゴン等を一般的に含んだ。コーティング18は、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88を酸化及び/又は腐食から保護することができるので、コーティング18は、ワイヤボンド84が非不活性雰囲気中で酸化のリスクが殆どなしで形成されることを可能にする。したがって、コーティング18は、コストを下げ且つ/又はワイヤボンディングプロセスの効率を増すことができる。しかし、当然のことながら、コーティング18は、ワイヤボンド84が形成されるのが不活性雰囲気中であるか又は非不活性雰囲気中であるかにかかわらず、ワイヤ86及び/又はコンタクト表面88上に使用することができる。
本発明をいくつかの実施形態中で説明してきたが、無数の変化及び修正が当業者に示唆され、本発明は、そのような変化及び修正は添付の特許請求の範囲に入るものとして包含するものである。
いくつかの実施形態を以下に示す。
項1
絶縁材料を含む基板と、
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられた複数の導電性トラックと、
該基板の少なくとも1つの表面に堆積された多層コーティング(該多層コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆っており、該多層コーティングは、ハロ炭化水素ポリマーから形成された少なくとも1つの層を含む)と、
はんだ接合により少なくとも1つの導電性トラックに連結されている少なくとも1つの電気部品(該はんだ接合は、該はんだ接合が該多層コーティングと接するように、該多層のコーティングを通してはんだ付けされている)と
を含む、プリント回路基板。
項2
該多層コーティングが、1ナノメートル〜10マイクロメートルの厚さを有する、項1に記載のプリント回路基板。
項3
該多層コーティングが、互いに区別できる第1の層及び第2の層を含み、該第1の層及び該第2の層が異なるポリマーを含んでいる、項1に記載のプリント回路基板。
項4
該多層コーティングが、特定の種類のポリマーを含む第1の層を含み、
該多層コーティングが、該特定の種類のポリマーを含む第2の層を含み、
該第1の層の該ポリマーが、該第2の層の該ポリマーと、次の特性:
分子量、
化学組成、
構造、
形状、及び
空隙率
の少なくとも1つに関して異なる、項1に記載のプリント回路基板。
項5
該多層コーティングが、第1のポリマーの特定の層と第2のポリマーの別の層とを含み、該層が互いに接しており、
該多層コーティングが、該第1のポリマーから該第2のポリマーに移行するように、該層が勾配を有している、項1に記載のプリント回路基板。
項6
該多層コーティングが、ハロ炭化水素ポリマーから形成されている特定の層と、ハロゲン原子を含まないポリマーから形成されている別の層とを含む、項1に記載のプリント回路基板。
項7
ハロゲン化金属層が該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆うように、該多層コーティングが堆積されている、項1に記載のプリント回路基板。
項8
該複数の導電性トラックと該多層コーティングとの間にハロゲン化金属層が本質的に存在しないように、該多層コーティングが堆積されている、項1に記載のプリント回路基板。
項9
該ハロ炭化水素ポリマーが、1つ又は複数のフルオロ炭化水素を含む、項1に記載のプリント回路基板。
項10
該多層コーティングが、
フルオロ炭化水素材料を含む第1の層、及び
クロロフルオロ炭化水素材料を含む第2の層
を含む、項1に記載のプリント回路基板。
項11
該第2の層が、該第1の層と該複数の導電性トラックとの間に形成されている、項10に記載のプリント回路基板。
項12
該第1の層が、該第2の層と該複数の導電性トラックとの間に形成されている、項10に記載のプリント回路基板。
項13
実質的に連続した該多層コーティングの層が該基板に堆積された後、該はんだ接合が該基板の特定の領域に形成され、
該はんだ付けが、該基板の他の領域における該多層コーティングを変化させることなく、該基板の該特定の領域において該多層コーティングを変化させる、
項1に記載のプリント回路基板。
項14
該はんだ付けが、該多層コーティングを該基板の他の領域から除去することなく、該多層コーティングを該基板の該特定領域から除去することによって、該基板の該特定領域における該多層コーティングを変化させる、項13に記載のプリント回路基板。
項15
該基板の第1の領域が、該多層コーティングにより被覆されており、
該基板の第2の領域が、別のコーティングにより被覆されている、
項1に記載のプリント回路基板。
項16
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられているコンタクトを更に含む(該コンタクトは該単層コーティングにより被覆されており、該コンタクトは、該単層コーティングを通して電気信号を別のコンタクトに伝えるように操作できる)、項15に記載のプリント回路基板。
項17
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられているコンタクトを更に含む(該コンタクトは該多層コーティングにより被覆されており、該コンタクトは該多層コーティングを通して電気信号を別のコンタクトに伝えるように操作できる)、項1に記載のプリント回路基板。
項18
ワイヤボンドによって少なくとも1つの導電性トラックに接続されている少なくとも1つのワイヤを更に含み、該ワイヤボンドが該多層コーティングと接するように、該ワイヤボンドは該多層コーティングを通して形成されている、項1に記載のプリント回路基板。
項19
該基板の特定領域においてフラックスを加熱することにより、該基板の他の領域において該多層コーティングを変化させることなく、該基板の該特定の領域で該多層コーティングを変化させる、項1に記載のプリント回路基板。
項20
該基板が、
エポキシ樹脂で接着したガラス布、
合成樹脂で接着した紙、
エポキシ樹脂、
コットン紙、
ボール紙、
天然木材に基づく材料、及び
合成木材に基づく材料
の少なくとも1つを含む、項1に記載のプリント回路基板。
項21
該多層コーティングの少なくとも1つの層が金属材料を含む、項1に記載のプリント回路基板。
項22
絶縁材料を含む基板の少なくとも1つの表面に複数の導電性トラックを取り付けるステップと、
該基板の該少なくとも1つの表面に多層コーティングを堆積させるステップ(該多層コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆い、該多層コーティングの少なくとも1層は、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含む)と、
該多層コーティングを堆積させた後、該多層コーティングを通してはんだ付けして、電気部品と該基板に取り付けられている少なくとも1つの導電性トラックとの間にはんだ接合を形成するステップ(該はんだ接合は該多層コーティングと接している)と
を含む方法。
項23
該多層コーティングが、1ナノメートル〜10マイクロメートルの厚さを有する、項22に記載の方法。
項24
該多層コーティングが、互いに区別できる第1の層及び第2の層を含み、該第1の層及び該第2の層が異なるポリマーを含む、項22に記載の方法。
項25
該多層コーティングが、特定の種類のポリマーを含む第1の層を含み、
該多層コーティングが、該特定の種類のポリマーを含む第2の層を含み、
該第1の層の該ポリマーが、次の特性:
分子量、
化学組成、
構造、
形状、及び
空隙率
の少なくとも1つに関して該第2の層の該ポリマーと異なる、項22に記載の方法。
項26
該多層コーティングが、第1のポリマーの特定の層と第2のポリマーの別の層とを含み、該層が互いに接しており、
該層が、該多層コーティングが該第1のポリマーから該第2のポリマーに移行するように勾配を有している、項22に記載の方法。
項27
該多層コーティングが、ハロ炭化水素ポリマーから形成されている特定の層と、ハロゲン原子を含まないポリマーから形成されている別の層とを含む、項22に記載の方法。
項28
ハロゲン化金属層が該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆うように、該コーティングが堆積されている、項22に記載の方法。
項29
該複数の導電性トラックと該多層コーティングとの間にハロゲン化金属層が本質的に存在しないように、該コーティングが堆積されている、項22に記載の方法。
項30
該ハロ炭化水素ポリマーが、1つ又は複数のフルオロ炭化水素を含む、項22に記載の方法。
項31
該多層コーティングが、
フルオロ炭化水素材料を含む第1の層、及び
クロロフルオロ炭化水素材料を含む第2の層
を含む、項22に記載の方法。
項32
該第2の層が、該第1の層と該複数の導電性トラックとの間に形成されている、項31に記載の方法。
項33
該第1の層が、該第2の層と該複数の導電性トラックとの間に形成されている、項31に記載の方法。
項34
実質的に連続した該多層コーティングの層が該基板に堆積された後、該はんだ接合が該基板の特定の領域に形成され、
該はんだ付けが、該基板の他の領域における該多層コーティングを変化させることなく、該基板の該特定の領域において該多層コーティングを変化させる、
項22に記載の方法。
項35
該はんだ付けが、該多層コーティングを該基板の他の領域から除去することなく、該多層コーティングを該基板の該特定領域から除去することによって、該基板の該特定領域において該多層コーティングを変化させる、項34に記載の方法。
項36
該基板の第1の領域が、該多層コーティングにより被覆され、
該基板の第2の領域が、別のコーティングにより被覆される、項22に記載の方法。
項37
該基板の少なくとも1つの表面にコンタクトを取り付けるステップを更に含む(該コンタクトは該単層コーティングにより被覆され、該コンタクトは、該単層コーティングを通して別のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)、項36に記載の方法。
項38
該基板の少なくとも1つの表面にコンタクトを取り付けるステップを更に含む(該コンタクトは該多層コーティングにより被覆され、該コンタクトは、該多層コーティングを通して別のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)、項22に記載の方法。
項39
該多層コーティングを通してワイヤボンドを形成するステップを更に含む(該ワイヤボンドは少なくとも1つのワイヤを少なくとも1つの導電性トラックに接続し、該ワイヤボンドは該多層コーティングと接する)、項22に記載の方法。
項40
該多層コーティングの濡れ特性を以下:
プラズマ洗浄、
プラズマエッチング、
プラズマ活性化、
プラズマ重合及びプラズマコーティング、並びに
液体ベースの化学エッチング
の少なくとも1つによって改変するステップを更に含む、項22に記載の方法。
項41
該多層コーティングが、以下:
プラズマ堆積、
化学気相堆積、
有機金属化学気相堆積、
分子線エピタキシー、
スプレーコーティング、
スパッタリング、及び
スピンコーティング
の少なくとも1つによって堆積される、項22に記載の方法。
項42
該基板が、プリント回路基板を含み、該コーティングが該プリント回路基板を難燃性にする、項22に記載の方法。
項43
該はんだ付けの間に、該多層コーティングの濡れを調節するステップを更に含む、項22に記載の方法。
項44
コーティングのはんだ付け性と保護性とを均衡させるステップを更に含む(該均衡は、該多層コーティングの空隙率及び濡れを調節することによって少なくとも一部は達成される)、項22に記載の方法。
項45
該はんだ接合の形成後に、該プリント回路基板にコンフォーマルコーティングを堆積させるステップを更に含む(該コンフォーマルコーティングは少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、該コンフォーマルコーティングは、次の特性:
はんだ貫通能力、
該コンフォーマルコーティングを通したワイヤボンドを可能にする能力、及び
該コンフォーマルコーティングを被覆した表面と垂直な軸に沿った電気伝導度
の少なくとも1つを有する)、項22に記載の方法。
項46
該はんだ接合の形成後に、該プリント回路基板にコンフォーマルコーティングを堆積させるステップを更に含む(該コンフォーマルコーティングが、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、
該コンフォーマルコーティングが、該コンフォーマルコーティングを被覆した表面と垂直な軸に沿って絶縁性であり、
該コンフォーマルコーティングが、次の特性:
はんだ貫通能力、及び
該コンフォーマルコーティングを通したワイヤボンドを可能にする能力
の少なくとも1つを有する)、項22に記載の方法。
項47
絶縁材料を含む基板と、
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられた複数の導電性トラックと、
該基板の少なくとも1つの表面に堆積されたコーティング(該コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆っており、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含む)と、
ワイヤボンドによって少なくとも1つの導電性トラックに接続されている少なくとも1つの導電性ワイヤ(該ワイヤボンドは、該ワイヤボンドが該コーティングと接するように、該コーティングを予め除去することなくコーティングを通して形成されている)と
を含む、プリント回路基板。
項48
該ワイヤボンドが、該基板の少なくとも1つの表面に平行な平面に沿って該コーティングと接している、項47に記載のプリント回路基板。
項49
該ワイヤボンドが、
ボールボンド、及び
ウェッジボンド
の少なくとも1つである、項47に記載のプリント回路基板。
項50
該ワイヤが、
金、
アルミニウム、
銀、
銅、
ニッケル、及び
鉄、
の少なくとも1つを含む、項47に記載のプリント回路基板。
項51
該ワイヤの少なくとも一部が該コーティングにより覆われている、項47に記載のプリント回路基板。
項52
該コーティングが、1ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、項47に記載のプリント回路基板。
項53
該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、項47に記載のプリント回路基板。
項54
該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーである、項47に記載のプリント回路基板。
項55
該ワイヤボンドが該基板の特定領域に形成されており、該ワイヤボンドの形成が、該基板の他の領域において該コーティングを変化させることなく、該特定領域において該コーティングを変化させる、項47に記載のプリント回路基板。
項56
該コーティングが、該ワイヤボンドが形成される前に該基板の該特定領域から除去される、
該ワイヤボンドの形成が、該基板の該特定領域から該コーティングを選択的に除去することによって、該基板の該特定領域において該コーティングを変化させる、項55に記載のプリント回路基板。
項57
はんだ接合によって少なくとも1つの導電性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を更に含んでいる(該はんだ接合が該コーティングと接するように、該はんだ接合は該コーティングを通してはんだ付けされている)、項47に記載のプリント回路基板。
項58
該ワイヤボンドが、該基板の第1の領域に形成されており(該第1の領域は該コーティングにより被覆されている)、更に
該基板の第2の領域における少なくとも1つの導電性トラックにはんだ接合によって接続されている少なくとも1つの電気部品を含んでいる(該第2の領域は、別のコーティングにより被覆されている)、項47に記載のプリント回路基板。
項59
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられているコンタクトを更に含んでいる(該コンタクトは該コーティングにより被覆されており、該コンタクトは、該コーティングを通して別のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)、項47に記載のプリント回路基板。
項60
ハロゲン化金属層が、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆うように、該コーティングが堆積されている、項47に記載のプリント回路基板。
項61
該複数の導電性トラックと該コーティングとの間にハロゲン化金属層が本質的に存在しないように、該コーティングが堆積されている、項47に記載のプリント回路基板。
項62
絶縁材料を含む基板の少なくとも1つの表面に複数の導電性トラックを取り付けるステップと、
該基板の少なくとも1つの表面にコーティングを堆積させるステップ(該コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆い、該コーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含む)と、
少なくとも1つの導電性ワイヤと少なくとも1つの導電性トラックとの間にワイヤボンドを形成するステップ(該ワイヤボンドは、該ワイヤボンドが該コーティングと接するように、該コーティングを予め除去することなく該コーティングを通して形成されている)と
を含む方法。
項63
該ワイヤボンドが、該基板の少なくとも1つの表面に平行な平面に沿って、該コーティングと接している、項62に記載の方法。
項64
該ワイヤボンドが、
ボールボンド、及び
ウェッジボンド
の少なくとも1つである、項62に記載の方法。
項65
該ワイヤが、
金、
アルミニウム、
銀、
銅、
ニッケル、及び

の少なくとも1つを含む、項62に記載の方法。
項66
該ワイヤボンドを形成する前に、該ワイヤの少なくとも一部が該コーティングにより覆われる、項62に記載の方法。
項67
該コーティングが、1ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、項62に記載の方法。
項68
該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、項62に記載の方法。
項69
該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーである、項62に記載の方法。
項70
該ワイヤボンドが該基板の特定領域に形成されており、該ワイヤボンドの形成が、該基板の他の領域において該コーティングを変化させることなく、該特定領域において該コーティングを変化させる、項62に記載の方法。
項71
該コーティングが、該ワイヤボンドの形成前に該基板の該特定領域から除去されず、
該ワイヤボンドの形成が、該基板の該特定領域から該コーティングを選択的に除去することによって、該基板の該特定領域における該コーティング変化させる、項70に記載の方法。
項72
該コーティングを堆積させた後、電気部品と該基板に取り付けられた少なくとも1つの導電性トラックとの間に、該コーティングを通してはんだ付けをして、はんだ接合を形成するステップ(該はんだ接合は該コーティングと接している)を更に含む、項62に記載の方法。
項73
該ワイヤボンドが、該基板の第1の領域で形成され(該第1の領域は該コーティングにより被覆される)、更に
該基板の第2の領域に別のコーティングを堆積するステップ、及び
該基板の該第2の領域の該別のコーティングを通してはんだ付けをして、電気部品と該基板に取り付けられた少なくとも1つの導電性トラックとの間にはんだ接合を形成するステップ
を含む、項62に記載の方法。
項74
該基板の少なくとも1つの表面にコンタクトを取り付けるステップを更に含む(該コンタクトは該コーティングにより被覆され、該コンタクトは、該コーティングを通して別のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)、項62に記載の方法。
項75
該コーティングを堆積するステップが、該コーティングの第1の層を堆積するステップを含み、該ワイヤボンドの形成後に該基板の該少なくとも1つの表面上に該コーティングの第2の層を堆積するステップを更に含む(該コーティングの該第2の層は、該ワイヤボンドの少なくとも一部を覆っている)、項62に記載の方法。
項76
該ワイヤボンドが、ベアダイワイヤボンドである、項62に記載の方法。
項77
該基板が、プリント回路基板中に含まれており、
該ワイヤボンドの形成後に、該プリント回路基板にコンフォーマルコーティングを堆積させるステップを更に含む(該コンフォーマルコーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、該コンフォーマルコーティングが、次の特性:
はんだ貫通能力、
該コンフォーマルコーティングを通したワイヤボンドを可能にする能力、及び
該コンフォーマルコーティングを被覆した表面と垂直な軸に沿った導電率
の少なくとも1つを有する、項62に記載の方法。
項78
絶縁材料を含む基板と、
該基板の少なくとも1つの表面に取り付けた第1のコンタクトと、
該第1のコンタクトの少なくとも1つの表面に堆積したコーティング(該コーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含んでおり、該第1のコンタクトは、該コーティングを除去することなく、該コーティングを通して第2のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)と
を含む装置。
項79
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面と垂直な軸に沿った電気伝導度よりも、該第1のコンタクトの少なくとも1つの表面に平行な軸に沿ってより大きい電気伝導度を示す、項78に記載の装置。
項80
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面に垂直な軸に沿った導体であり、
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面と平行な軸に沿った絶縁体である、項78に記載の装置。
項81
該第2のコンタクトが、第1の位置から第2の位置に移動可能であり、該第2のコンタクトが該第2の位置にあるとき、該第1のコンタクトが該コーティングを通して該第2のコンタクトに電気信号を伝える、項78に記載の装置。
項82
該第1のコンタクトが、
ステンレス鋼、
銀、
炭素、
ニッケル、
金、及び
スズ
の少なくとも1つを含む、項78に記載の装置。
項83
該第1のコンタクトが、プリント回路基板中に含まれており、該第2のコンタクトが、キーパッド中のキーに含まれている、項78に記載の装置。
項84
該第1のコンタクトが、センサ中に含まれている、項78に記載の装置。
項85
該センサが、検体の存在を検出するように機能する、項84に記載の装置。
項86
該第1のコンタクトが、
炭素、
導電性糊、
導電性接着剤、
導電性インク、及び
銀充填エポキシ
の少なくとも1つを含む、項84に記載の装置。
項87
該第1のコンタクトが電極である、項86に記載の装置。
項88
該コーティングが、1ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、項78に記載の装置。
項89
該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、項78に記載の装置。
項90
該コーティングが、該第1のコンタクトの酸化、腐食及び水分吸収を防ぐ、項78に記載の装置。
項91
該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーを含む、項78に記載の装置。
項92
該第1のコンタクトが、テストポイントとして機能する、項78に記載の装置。
項93
絶縁材料を含む基板の少なくとも1つの表面に、第1のコンタクトを取り付けるステップと、
該第1のコンタクトの少なくとも1つの表面にコーティングを堆積させるステップ(該コーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含んでおり、該第1のコンタクトは、該コーティングを除去することなく、該コーティングを通して第2のコンタクトに電気信号を伝えるように操作できる)と
を含む方法。
項94
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面と垂直な軸に沿った電気伝導度よりも、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面に平行な軸に沿ってより大きい電気伝導度を示す、項93に記載の方法。
項95
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面に垂直な軸に沿った導体であり、
該コーティングが、該第1のコンタクトの該少なくとも1つの表面と平行な軸に沿った絶縁体である、項93に記載の方法。
項96
該第2のコンタクトが、第1の位置から第2の位置に移動可能であり、
該第2のコンタクトが該第2の位置にあるとき、該第1のコンタクトが該コーティングを通して該第2のコンタクトに電気信号を伝える、項93に記載の方法。
項97
該第1のコンタクトが、
ステンレス鋼、
銀、
炭素、
ニッケル、
金、及び
スズ
の少なくとも1つを含む、項93に記載の方法。
項98
該第1のコンタクトが、プリント回路基板中に含まれており、該第2のコンタクトが、キーパッド中のキーに含まれている、項93に記載の方法。
項99
該第1のコンタクトが、センサ中に含まれている、項93に記載の方法。
項100
該センサが、検体の存在を検出するように機能する、項99に記載の方法。
項101
該第1のコンタクトが、
炭素、
導電性糊、
導電性接着剤、
導電性インク、及び
銀充填エポキシ
の少なくとも1つを含む、項99に記載の方法。
項102
該第1のコンタクトが電極である、項93に記載の方法。
項103
該コーティングが、1ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、項93に記載の方法。
項104
該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、項93に記載の方法。
項105
該コーティングが、該第1のコンタクトの酸化、腐食及び水分吸収を防ぐ、項93に記載の方法。
項106
該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーを含む、項93に記載の方法。
項107
該コーティングが、プラズマ堆積によって堆積される、項93に記載の方法。
項108
該第1のコンタクトが、テストポイントとして機能する、項93に記載の方法。

Claims (23)

  1. 絶縁材料を含む基板と、
    該基板の少なくとも1つの表面に取り付けられた複数の導電性トラックと、
    該基板の少なくとも1つの表面に堆積されたコーティング、該コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆っており、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、10ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、と、
    ワイヤボンドによって少なくとも1つの導電性トラックに接続されている少なくとも1つの導電性ワイヤ、該ワイヤボンドは、該ワイヤボンドが該コーティングと接するように、該コーティングを予め除去することなく該コーティングを通して形成されている、と
    を含む、プリント回路基板であって、
    該ワイヤボンドが、該基板の特定領域に形成されており、該コーティングが、該ワイヤボンドが形成される前に該基板の該特定領域から除去されず、該ワイヤボンドの形成が、該基板の他の領域において該コーティングを変化させることなく、該基板の該特定領域から該コーティングを選択的に除去することによって、該特定領域において該コーティングを変化させる、前記プリント回路基板。
  2. 該ワイヤボンドが、該基板の少なくとも1つの表面に平行な平面に沿って該コーティングと接している、請求項1に記載のプリント回路基板。
  3. 該ワイヤボンドが、ボールボンド、及びウェッジボンドの少なくとも1つである、請求項1に記載のプリント回路基板。
  4. 該ワイヤが、金、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、及び鉄の少なくとも1つを含む、請求項1に記載のプリント回路基板。
  5. 該ワイヤの少なくとも一部が該コーティングにより覆われている、請求項1に記載のプリント回路基板。
  6. 該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、請求項1に記載のプリント回路基板。
  7. 該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーである、請求項1に記載のプリント回路基板。
  8. はんだ接合によって少なくとも1つの導電性トラックに接続された少なくとも1つの電気部品を更に含んでおり、該はんだ接合が該コーティングと接するように、該はんだ接合は該コーティングを通してはんだ付けされている、請求項1に記載のプリント回路基板。
  9. 該ワイヤボンドが、該基板の第1の領域に形成されており、該第1の領域は該コーティングにより被覆されており、更に該基板の第2の領域における少なくとも1つの導電性トラックにはんだ接合によって接続されている少なくとも1つの電気部品を含んでおり、該第2の領域は、別のコーティングにより被覆されている、請求項1に記載のプリント回路基板。
  10. ハロゲン化金属層が、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆うように、該コーティングが堆積されている、請求項1に記載のプリント回路基板。
  11. 該複数の導電性トラックと該コーティングとの間にハロゲン化金属層が本質的に存在しないように、該コーティングが堆積されている、請求項1に記載のプリント回路基板。
  12. 絶縁材料を含む基板の少なくとも1つの表面に複数の導電性トラックを取り付けるステップと、
    該基板の少なくとも1つの表面にコーティングを堆積させるステップ、該コーティングは、該複数の導電性トラックの少なくとも一部を覆い、該コーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、10ナノメートル〜2マイクロメートルの厚さを有する、と、
    少なくとも1つの導電性ワイヤと少なくとも1つの導電性トラックとの間にワイヤボンドを形成するステップ、該ワイヤボンドは、該ワイヤボンドが該コーティングと接するように、該コーティングを予め除去することなく該コーティングを通して形成される、と
    を含む方法であって、
    該ワイヤボンドが、該基板の特定領域に形成されており、該コーティングが、該ワイヤボンドが形成される前に該基板の該特定領域から除去されず、該ワイヤボンドの形成が、該基板の他の領域において該コーティングを変化させることなく、該基板の該特定領域から該コーティングを選択的に除去することによって、該特定領域において該コーティングを変化させる、前記方法
  13. 該ワイヤボンドが、該基板の少なくとも1つの表面に平行な平面に沿って、該コーティングと接している、請求項12に記載の方法。
  14. 該ワイヤボンドが、ボールボンド、及びウェッジボンドの少なくとも1つである、請求項12に記載の方法。
  15. 該ワイヤが、金、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、及び鉄の少なくとも1つを含む、請求項12に記載の方法。
  16. 該ワイヤボンドを形成する前に、該ワイヤの少なくとも一部が該コーティングにより覆われる、請求項12に記載の方法。
  17. 該コーティングが、10ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有する、請求項12に記載の方法。
  18. 該少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーが、フルオロ炭化水素ポリマーである、請求項12に記載の方法。
  19. 該コーティングを堆積させた後、電気部品と該基板に取り付けられた少なくとも1つの導電性トラックとの間に、該コーティングを通してはんだ付けをして、はんだ接合を形成するステップ、該はんだ接合は該コーティングと接している、を更に含む、請求項12に記載の方法。
  20. 該ワイヤボンドが、該基板の第1の領域で形成され、該第1の領域は該コーティングにより被覆されており、更に
    該基板の第2の領域に別のコーティングを堆積するステップ、及び
    該基板の該第2の領域の該別のコーティングを通してはんだ付けをして、電気部品と該基板に取り付けられた少なくとも1つの導電性トラックとの間にはんだ接合を形成するステップ
    を含む、請求項12に記載の方法。
  21. 該コーティングを堆積するステップが、該コーティングの第1の層を堆積するステップを含み、該ワイヤボンドの形成後に該基板の該少なくとも1つの表面上に該コーティングの第2の層を堆積するステップを更に含み、該コーティングの該第2の層は、該ワイヤボンドの少なくとも一部を覆っている、請求項12に記載の方法。
  22. 該ワイヤボンドが、ベアダイワイヤボンドである、請求項12に記載の方法。
  23. 該基板が、プリント回路基板中に含まれており、
    該ワイヤボンドの形成後に、該プリント回路基板にコンフォーマルコーティングを堆積させるステップを更に含み、該コンフォーマルコーティングは、少なくとも1つのハロ炭化水素ポリマーを含み、該コンフォーマルコーティングが、次の特性:
    はんだ貫通能力、及び
    該コンフォーマルコーティングを通したワイヤボンドを可能にする能力
    の少なくとも1つを有する、請求項12に記載の方法。
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