KR101778820B1 - 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물 - Google Patents

플라즈마로 중합된 중합체 코팅물 Download PDF

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Abstract

절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트, 및 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물을 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리가 개시된다.

Description

플라즈마로 중합된 중합체 코팅물{PLASMA-POLYMERIZED POLYMER COATING}
본 발명은, 전기 및 전자 광 어셈블리들 및 컴포넌트들을 코팅하기 위해 사용되는, 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물(plasma-polymerized polymer coating) 및 상기 코팅물을 포함한 방법에 관한 것이다.
보호 코팅물(conformal coatings)은 전기 어셈블리들(electrical assemblies)을 동작 동안에 환경에 노출되는 것으로부터 보호하기 위해 전자 산업계에서 오랜 세월 동안 사용되어 왔다. 보호 코팅물은, PCB 및 PCB의 컴포넌트의 윤곽에 일치하는 보호 래커(protective lacquer)의 얇고 유연한 층이다. 보호 코팅물은 부식을 일으키는 화학물(예를 들면 염, 솔벤트, 페롤, 오일, 산 및 환경 오염물), 습도/액화, 진동, 전류 누설, 전기 이동 및 수지상 성장(dendritic growth)으로부터 회로를 보호한다. 현재 보호 코팅물은 통상적으로 25 내지 200 ㎛의 두께를 가지고, 일반적으로 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지에 기반한다. 이러한 물질 모두는, 어셈블리에 도포된 후에 경화되어야 하는 액체로서 증착된다. 최근에 고가인 파릴렌(parylene)도 보호 코팅물로서 사용되어 왔다. 파릴렌은 통상적으로 기술 분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 종래의 화학적 증기 증착 기법을 사용하여 증착된다.
현재 보호 코팅물에 관련된 다수의 단점이 있다. 코팅물을 증착시키기 위해 사용되는 기법은, 어셈블리가 다른 장치에 연결된 접촉부가 코팅에 앞서 마스킹되어 보호 코팅물이 접촉부를 덮지 않도록 하는 것을 필요로 한다. 코팅된 접촉부들은 다른 장치들과의 전기적인 연결이 가능하지 않은데, 이는 보호 코팅물이 두껍고 절연되기 때문이다.
나아가, 전기 어셈블리의 재처리(re-working)가 필요할 시에 현재 보호 코팅물을 제거하는데 매우 어렵고 비용이 많이 든다. 사전 제거 없이, 코팅물을 통하여 납땜 또는 용접하는 것은 불가능하다. 게다가, 이러한 보호 코팅물을 증착시키는데 일반적으로 사용되는 액체 기법으로 인해, 결함, 예를 들면 기포가 코팅물에서 형성되는 경향이 있다. 이러한 결함은 보호 코팅물의 보호 능력을 감소시킨다. 종래 기술에서 보호 코팅물의 추가적인 문제점은 코팅하는 동안에 사용되는 액체 기법으로 인해, 코팅물을 어셈블리 상의 컴포넌트들 아래에 증착하는데 어렵다는 점이다.
놀랍게도, 본 발명자들은, 플라즈마로 중합된 중합체들이 전기 및 전자 광 어셈블리들 상에서 우수한 보호 코팅물을 형성하는데 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 코팅물은 연속적이고 실질적으로 결함이 없을 뿐만 아니라, 상술된 현존 코팅물에 대한 문제점을 극복할 수도 있다. 나아가, 본 발명의 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물은 장치 상에 증착되기에 용이하고 상대적으로 가격이 싸다.
이로써, 본 발명은 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트, 및 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물(continuous coating)을 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 (a) 절연 물질을 포함한 기판, 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(conductive tracks), 및 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리를 제공하는 단계, 및 (b) 상기 기판의 적어도 하나의 표면, 상기 복수의 전도성 트랙들 및 상기 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는 중합체를 포함한 연속적인 코팅물을, 플라즈마 중합을 이용하여 증착하는 단계를 포함한 방법을 더 제공한다.
본 발명은 상기에서 정의된 방법에 의해 획득 가능한 전기 또는 전자 광 어셈블리를 더 제공한다.
본 발명은 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물로 완전하게 덮인 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 더 제공한다.
본 발명은 (a) 연속적인 코팅물이 제거되도록 상기에서 정의된 전기 또는 전자 광 어셈블리를 플라즈마 제거 공정에 적용하는 단계, 그 다음, (b) 상기 전기 또는 전자 광 어셈블리를 선택적으로 재처리하는 단계, 그 다음, (c) 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는 중합체를 포함한 연속적인 대체 코팅물을, 플라즈마 중합을 이용하여 선택적으로 증착하는 단계를 포함한 방법을 더 제공한다.
본 발명은 상기에서 정의되는 전기 또는 전자 광 어셈블리의 연속적인 코팅물을 통하여 납땜하여, 추가적인 전기 또는 전자 광 컴포넌트와 적어도 하나의 전도성 트랙 사이의 납땜 이음부(solder joint)를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 더 제공하고, 상기 납땜 이음부는 연속적인 코팅물에 인접하게 위치한다.
본 발명은 (a) 절연 물질을 포함한 기판, 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 상기 복수의 전도성 트랙들의 적어도 일부를 덮는 할로하이드로카본 중합체(halohydrocarbon polymer)를 포함한 표면 마무리 코팅물, 및 상기 표면 마무리 코팅물을 통하여 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리를 플라즈마 제거 공정에 적용하여, 상기 표면 마무리 코팅물이 제거되는 단계, 그 다음, (b) 상기 기판의 적어도 하나의 표면, 상기 복수의 전도성 트랙들 및 상기 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는, 상기에서 정의된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물을, 플라즈마 중합을 이용하여 증착하는 단계를 포함하는 방법을 더 제공한다.
본 발명은 (a) 절연 물질을 포함한 기판, 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 및 상기 복수의 전도성 트랙들의 적어도 일부를 덮는 할로하이드로카본 중합체를 포함한 표면 마무리 코팅물을 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리를 플라즈마 제거 공정에 적용하여, 상기 표면 마무리 코팅물이 제거되는 단계, 그 다음, (b) 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결하는 단계, 그 다음, (c) 상기 기판의 적어도 하나의 표면, 상기 복수의 전도성 트랙들 및 상기 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는, 상기에서 정의된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물을, 플라즈마 중합을 이용하여 증착하는 단계를 포함하는 방법을 더 제공한다.
본 발명은 상기에서 정의된 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 보호 코팅을 가진 전기 또는 전자 광 어셈블리를 더 제공한다.
본 발명은 전기 또는 전자 광 어셈블리용 보호 코팅물로서 상기에서 정의된 플라즈마로 중합된 중합체의 사용을 더 제공한다.
본 발명은 상기에서 정의된 중합체를, 플라즈마 중합을 이용하여 증착하는 단계를 포함하는 전기 또는 전자 광 어셈블리를 보호 처리하여 코팅하는 방법을 더 제공한다.
도 1a는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체(plasma-polymerized fluoropolymer)의 X-레이 광전자 분광 분석(X-ray photoelectron spectroscopic analysis)의 결과를 도시한다.
도 1b는 표준 중합 기법에 의해 얻어진 플루오르중합체의 X-레이 광전자 분광 분석의 결과를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 플라즈마로 중합된 플루오르중합체 코팅물 및 상기 코팅물의 매끄러운 물리적인 특성을 전자 현미경으로 본 이미지를 도시한다.
도 2b는 PTFE 코팅물을 전자 현미경으로 본 이미지를 도시하고, 이때 상기 PTFE 코팅은 소섬유(fibrils)가 명확하게 잘 보이는 구조를 가진 표준 중합 기법에 의해 증착된다.
도 3 내지 7은 특정 실시예들의 전기 어셈블리들을 도시한다.
도 8은 특정 실시예의 전자 광 어셈블리를 도시한다.
도 9는 특정 실시예의 전기 컴포넌트를 도시한다.
도 10은 본 발명의 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 도시한다.
도 11a, 11b 및 11c는 특정 실시예의 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 전기 및 전자 광 어셈블리들에 관한 것이다. 전기 어셈블리는 통상적으로 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함한다. 전자 광 어셈블리는 통상적으로 적어도 하나의 전자 광 컴포넌트를 포함하고, 선택적으로 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 전기 또는 전자 광 어셈블리는 인쇄 회로 기판인 것이 바람직하다.
본 발명의 연속적인 코팅물은 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한다. 본 발명의 연속적인 코팅물은 전기 또는 전자 광 어셈블리들에 환경에 의해 일어난 손상을 방지할 수 있다. 환경에 의해 일어난 손상은 통상적으로 대기 성분들(예를 들면, 산소 SO2, H2S 및/또는 NO2) 및/또는 주변 또는 상승 온도에서의 습기로 인한 부식 작용에 의해 일어난다. 추가로, 본 발명의 연속적인 코팅물은, 보다 높은 온도에서 저하될 수 있는 현재 보호 코팅물보다 큰 온도 범위를 초과하여 적용되는 전기 및 전자 광 어셈블리들을 보호하기 위해 연속적으로 이어져 있을 수 있다.
본 발명의 연속적인 코팅물은 보호 코팅물인 것이 바람직하다.
플라즈마로 중합된 중합체들은 통상적인 중합 방법에 의해 제조될 수 없는 고유 부류의 중합체들이다. 플라즈마로 중합된 중합체들은 매우 무질서한 구조를 가지고, 일반적으로 교차결합이 심하게 되어 있고, 무작위의 지선(branching)을 포함하고 일부 반응 부위를 가지고 있다. 이로써, 플라즈마로 중합된 중합체들은 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 통상적인 중합 방법에 의해 제조된 중합체들과는 화학적으로 구분된다. 이러한 화학적 그리고 물질적 구분은 잘 알려져 있고, 예를 들면, Plasma Polymer Films , Hynek Biederman , Imperial College Press 2004에 기재되어 있다.
플라즈마로 중합된 중합체는 이하에서 더 상세하게 정의되는 바와 같이 플라즈마 중합 기법에 의하여 통상적으로 획득 가능하다.
플라즈마로 중합된 중합체는 통상적으로 플라즈마로 중합된 하이드로카본, 할로하이드로카본, 실리콘, 실록산(siloxane), 시레인(silane), 실라잔(silazane) 또는 스탄난(stannane)이다.
플라즈마로 중합된 하이드로카본은 통상적으로 사이클릭 잔기(cyclic moieties)를 선택적으로 포함한 직선형 및/또는 가지형 중합체(branched polymer)이다. 상기 사이클릭 잔기는 바람직하게 지방족 고리(alicyclic rings) 또는 방향족 고리(aromatic rings), 보다 바람직하게 방향족 고리이다. 바람직하게, 플라즈마로 중합된 하이드로카본은 사이클릭 잔기를 포함하지 않는다. 바람직하게, 플라즈마로 중합된 하이드로카본은 가지형 중합체이다.
플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 통상적으로, 선택적으로 사이클릭 잔기를 포함하는 직선형 및/또는 가지형 중합체이다. 상기 사이클릭 잔기는 바람직하게 지방족 고리 또는 방향족 고리, 보다 바람직하게 방향족 고리이다. 바람직하게, 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 사이클릭 잔기를 포함하지 않는다. 바람직하게, 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 가지형 중합체이다.
방향족 잔기를 포함하는, 플라즈마로 중합된 하이드로카본 및 할로하이드로카본 각각은 플라즈마로 중합된 방향족 하이드로카본 및 방향족 할로하이드로카본(예를 들면, 방향족 플루오르하이드로카본)이다. 예는 플라즈마로 중합된 폴리스티렌(polystyrene) 및 플라즈마로 중합된 파릴렌을 포함한다. 플라즈마로 중합된 파릴렌이 특히나 바람직하다. 플라즈마로 중합된 파릴렌은 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직한 치환기는 할로겐을 포함하며, 가장 바람직하게는 플루오르를 포함한다. 하나 이상의 할로겐 원자로 치환된 파릴렌은 할로파릴렌이다. 하나 이상의 플루오르 원자로 치환된 파릴렌은 플루오르파릴렌이다. 치환되지 않은 파릴렌이 가장 바람직하다.
플라즈마로 중합된 하이드로카본은 선택적으로 N, O, Si 및 P로부터 선택된 헤테로원자를 함유한다. 그러나, 바람직하게, 플라즈마로 중합된 하이드로카본은 N, O, Si 및 헤테로원자를 함유하지 않는다.
플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 선택적으로 N, O, Si 및 P로부터 선택된 헤테로원자를 함유한다. 그러나, 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 N, O, Si 및 P 헤테로원자를 함유하지 않는다.
산소가 함유된 플라즈마로 중합된 하이드로카본은 바람직하게 카보닐 잔기(carbonyl moieties), 보다 바람직하게 에스터(ester) 및/또는 아마이드 잔기(amide moieties)를 포함한다. 산소가 함유된 플라즈마로 중합된 하이드로카본 중합체들의 바람직한 부류는 플라즈마로 중합된 아크릴레이트 중합체들이다.
산소가 함유된 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 바람직하게 카보닐 잔기, 보다 바람직하게, 에스터 및/또는 아마이드 잔기를 포함한다. 산소가 함유된 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본 중합체들의 바람직한 부류는 플라즈마로 중합된 할로아크릴레이트 중합체들(plasma-polymerized haloacrylates polymers), 예를 들면 플라즈마로 중합된 플루오르아크릴레이트 중합체들(fluoroacrylate polymers)이다.
질소가 함유된 플라즈마로 중합된 하이드로카본은 바람직하게 니트로(nitro), 아민(amine), 아마이드, 이미다졸(imidazole), 디아졸(diazole), 트리졸(trizole) 및/또는 테트라아졸 잔기(tetraazole moieties)를 포함한다.
질소가 함유된 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본은 바람직하게 니트로, 아민, 아마이드, 이미다졸, 디아졸, 트리졸 및/또는 테트라아졸 잔기를 포함한다.
플라즈마로 중합된 실리콘, 실록산, 시레인 및 실라잔은 선택적으로 하나 이상의 플루오르 원자로 치환된다. 그러나, 실리콘, 실록산, 시레인 및 실라잔이 치환되지 않는 것이 바람직하다. 바람직한 실라잔은 헥사메틸 디실라잔(hexamethyl disilazane)이다.
바람직하게, 플라즈마로 중합된 중합체는 플라즈마로 중합된 할로하이드로카본, 보다 바람직하게, 플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본(plasma-polymerized fluorohydrocarbon)이다. 가장 바람직하게는, 플라즈마로 중합된 중합체는 헤테로원자들(heteroatoms)이 함유되지 않고 가지형으로 이루어진 플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 할로(halo)는 바람직하게 플루오르, 클로로(chloro), 브로모(bromo) 및 요오드이다. 플루오르 및 클로로가 바람직하고, 가장 바람직한 것은 플루오르이다. 할로겐도 동일한 의미를 가진다.
본 발명의 어셈블리는 플라즈마 중합에 의해 중합체를 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 플라즈마 중합은 일반적으로 박막 코팅물을 증착시키기 위한 유효 기법이다. 일반적으로, 플라즈마 중합은 품질이 우수한 코팅물을 제공하는데, 이는 중합 반응이 제자리에서 일어나기 때문이다. 그 결과, 플라즈마로 중합된 중합체는 일반적으로 작은 리세스들(recesses)에 증착되되, 특정 상황에서 정상적인 액체 코팅 기법에 의해 접근 가능하지 않은 비아들에서 그리고 컴포넌트 아래에서 증착된다.
게다가, 제자리에서 형성된 중합체는 표면에 양호한 접착력을 제공할 수 있고, 이때 상기 표면에는 코팅물이 도포되는데, 이는 중합체가 일반적으로 증착 동안에 표면과 반응하기 때문이다. 그러므로, 특정 상황에서, 플라즈마로 중합된 중합체들은 다른 보호 코팅물이 증착될 수 없는 물질 상에 증착될 수 있다.
본 발명의 플라즈마 중합 기법의 추가 이점은 증착 다음에 코팅물을 건조/경화시킬 필요가 없다는 점이다. 코팅물을 위한 종래 기술의 기법은 건조/경화 단계를 필요로 하고, 건조/경화 단계는 코팅의 표면 상에서 경화/건조 결함을 형성한다. 플라즈마 중합은 경화/건조 결함이 형성되는 것을 피할 수 있다.
플라즈마 증착은, 이온화된 가스 이온, 전자, 원자, 및/또는 중성종(neutral species)을 포함한 가스 플라즈마를 발생시키는 반응기에서 실행될 수 있다. 반응기는 챔버, 진공 시스템, 및 하나 이상의 에너지원을 포함할 수 있지만, 가스 플라즈마를 발생시키도록 구성된 적합한 유형의 반응기가 사용될 수 있다. 에너지원은 하나 이상의 가스를 가스 플라즈마로 전환시키도록 구성된 적합한 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게, 에너지원은 가열기, 무선 주파수(RF) 발생기, 및/또는 마이크로파 발생기를 포함한다.
특정 실시예들에서, 전기 또는 광 어셈블리는 반응기의 챔버에 위치할 수 있고, 진공 시스템은 10-3 내지 10 mbar의 범위의 압력까지 챔버를 아래로 펌핑하도록 사용될 수 있다. 그 후, 하나 이상의 가스는 챔버로 펌핑될 수 있고, 에너지원은 안정적인 가스 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그 후, 하나 이상의 전구체 화합물은 가스 및/또는 액체로서, 챔버의 가스 플라즈마로 들어갈 수 있다. 가스 플라즈마로 들어갈 시에, 전구체 화합물은 중합체 코팅물을 발생시키는데 중합되는 플라즈마에서 범위를 갖는 활성종을 발생시키도록, 이온화되거나/이온화되고 분해될 수 있다.
플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본은, 플루오르 원자를 포함한 하이드로카본 물질인 하나 이상의 전구체 화합물의 플라즈마 중합에 의해 얻어지는 것이 바람직하다. 플루오르 원자를 포함한 바람직한 하이드로카본 물질은 퍼플루오르알칸(perfluoroalkanes), 퍼플루오르알켄(perfluoroalkenes), 퍼플루오르알킨(perfluoroalkynes), 플루오르알칸, 플루오르알켄, 플루오르알킨이다. 예는 C3F6 및 C4F8을 포함한다.
다른 바람직한 전구체 화합물은 플루오르클로로알칸, 플루오르클로로알켄 및 플루오르클로로알킨이다. 예는 C2F3Cl 및 C2F4Cl2을 포함한다.
플라즈마로 중합된 파릴렌은 디-피-자일리렌(di-p-xylylene), 자일리렌 또는자일렌(xylenes)의 플라즈마 중합에 의해 획득 가능한 것이 바람직하다.
플라즈마로 중합된 중합체 코팅물의 정밀한 특성 및 조성물은 통상적으로 다음 조건들 중 하나 이상에 따라 달라진다: (i) 선택된 플라즈마 가스; (ii) 사용된 특정 전구체 화합물(들); (iii) 전구체 화합물(들)의 양(전구체 화합물(들)의 압력 및 유량의 조합으로 판별될 수 있음); (iv) 전구체 화합물(들)의 비율; (v) 전구체 화합물(들)의 순서; (vi) 플라즈마 압력; (vii) 플라즈마 구동 주파수; (viii) 펄프 폭 타이밍; (ix) 코팅 시간; (x) 플라즈마 전력(피크 및/또는 평균 플라즈마 전력을 포함); (xi) 챔버 전극 배치; 및/또는 (xii) 들어오는 어셈블리의 제조.
통상적으로, 플라즈마 구동 주파수는 1 kHz 내지 1 GHz이다. 통상적으로, 플라즈마 전력은 500 내지 10000 W이다. 통상적으로, 질량 유량은 5 내지 2000 sccm이다. 통상적으로, 동작 압력은 10 내지 500 mTorr이다. 통상적으로 코팅 시간은 10 초 내지 20 초이다.
펄스형 플라즈마 시스템도 사용될 수 있다.
그러나, 기술 분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 바람직한 조건은 플라즈마 챔버의 크기 및 기하학적인 구조에 따라 달라질 것이다. 이로써, 사용되는 특정 플라즈마 챔버에 따라서, 통상의 기술자가 동작 조건을 이롭게 변경할 수 있다.
연속적인 코팅물의 표면 에너지는 전구체의 주의 깊은 선택 및 플라즈마 처리 조건에 의해 제어될 수 있다. 특정 플라즈마 중합체에 따라서, 표면은 친수성 또는 소수성일 수 있다.
소수성 코팅에서 90 도보다 큰, 보다 바람직하게는 105도 보다 큰 물 접촉각이 바람직하다고 입증되었다. 소수성 코팅에서 35 dynes/cm 미만, 보다 바람직하게는 30 dynes/cm 미만의 표면 에너지가 바람직하다고 입증되었다. 특정 상황에서, 연속적인 코팅물의 소수성 속성이 매우 바람직할 수 있는데, 이는 상기 소수성 속성이 습기로 인해 어셈블리에게 손상 입힐 가능성을 감소시킬 수 있기 때문이다.
그러나 일부 상황에서, 친수성 코팅이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 친수성 코팅은, 추가적인 코팅 또는 라벨(예를 들면, 바코드)가 연속적인 코팅물에 적용되는 경우에 바람직할 수 있다. 일반적으로 친수성 코팅에 추가적인 코팅이 부착되는 것이 보다 손쉽다. 친수성 코팅에서 바람직하게 70 도 미만, 보다 바람직하게는 55 도의 물 접촉각이 바람직하다고 입증되었다. 친수성 코팅에서 45 dynes/cm 보다 큰, 보다 바람직하게는 50 dynes/cm 보다 큰 표면 에너지가 바람직하다고 입증되었다.
본원에서 사용되는 바와 같이 "연속적"은 코팅물이 실질적으로 결함이 없다는 것을 의미한다. 가능한 결함들은 코팅물에서 홀들, 틈들 및 깨어진 부위들(breaks)을 포함한다. 연속적인 코팅물은 전기 또는 전자 광 어셈블리 상의 제자리에서 형성된 플라즈마로 중합된 중합체를 사용하여 달성될 수 있다. 이하에서 기술되는 플라즈마 중합 방법을 사용하여, 연속적인 코팅물은 플라즈마 가스와 접촉하는 모든 표면 상에서 형성될 수 있다. 이는 특별한 이점이 있을 수 있는데, 종횡비(aspect ratio)가 큰 코팅물 수단이 통상적으로 전기 또는 전자 광 어셈블리 상에서 발견될 시에 그러하다. 플라즈마 중합 방법을 사용하는 것은 또한 언더행(underhangs)도 코팅물에 의해 덮이도록 할 수도 있다.
연속적인 코팅물은 통상적으로 1 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 nm 내지 5 ㎛, 보다 바람직하게는 5nm 내지 500 nm, 보다 바람직하게는 100 nm 내지 300 nm, 그리고 보다 바람직하게는 150 nm 내지 250 nm, 예를 들면, 약 200 nm의 평균 두께(mean-average thickness)를 가진다. 연속적인 코팅물의 두께는 실질적으로 균일할 수 있거나, 지점 간에서 변화될 수도 있다. 특정 실시예들에서, 연속적인 코팅물은 기판, 전도성 트랙들 및 컴포넌트들의 3 차원 표면에 일치하도록 증착될 수 있다.
연속적인 코팅물은 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들, 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는다. 바람직하게, 코팅물은 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트의 노출된 부분들을 캡슐화한다(encapsulates). 그러므로, 연속적인 코팅물은 보호 코팅물인 것이 바람직할 수 있다. 보호 코팅물은 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 보호 처리를 하여(conformally) 코팅할 수 있다. 의심의 여지를 피하기 위해, 이하에서 논의된 바와 같이, 다른 수단을 완전하게 덮는 코팅물에 대한 참조는 상기에서 정의된 바와 같이 동일한 의미를 취할 수 있다.
연속적인 코팅물로 완전하게 덮인 전기 또는 전자 광 어셈블리의 영역은 일부 상황 하에서, 코팅될 수 없는 잔류 부분, 큰 전기 또는 전자 광 어셈블리의 일부일 수 있다.
연속적인 코팅물은 적용되는 어셈블리의 전기 및/또는 광 성능에 대한 변화를 최소화시킬 수 있다. 예를 들면, 어셈블리의 전기 회로의 인덕턴스(inductance)는 단지 코팅물에 의해 최소한으로만 영향을 받을 수 있다. 일부 상황에서, 이는 어셈블리가 설계될 시에 간주될 다른 코팅물에 의해 야기된 어셈블리의 변경된 속성을 요구할 수 있는 회로의 속성을 크게 통상적으로 변형시키는 다른 보호 코팅물에 비해 매우 큰 이점을 가질 수 있다. 본 발명의 코팅물은 일부 상황에서 이러한 요건을 제거할 수 있다.
환경으로부터의 매우 큰 정도의 보호가 전기 또는 전자 광 어셈블리에 필요하다면, 플라즈마로 중합된 중합체들의 추가 연속적인 코팅물들은 초기의 연속적인 코팅물 상에 도포될 수 있다. 이로써, 전기 또는 전자 광 어셈블리는 추가로 연속적인 코팅물을 완전하게 덮는, 상기에서 정의된 바와 같이, 플라즈마로 중합된 중합체를 포함하는 제 1 추가 연속적인 코팅물을 포함할 수 있으며, 제 1 추가 연속적인 코팅물을 완전하게 덮는, 상기에서 정의되는 바와 같이, 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 제 2 추가 연속적인 코팅물을 선택적으로 포함할 수 있다. 나아가, 상기에서 정의되는 바와 같이 플라즈마로 중합된 중합체들의 추가 연속적인 코팅물들, 예를 들면, 제 3 내지 제 10 연속적인 코팅물들은 필요에 따라 도포될 수 있다. 각 추가 연속적인 코팅물에 사용되는 플라즈마로 중합된 중합체들은 독립적으로 초기 연속적인 코팅물의 플라즈마로 중합된 중합체와 동일하거나 상이할 수 있다. 각 추가 연속적인 코팅물은 연속적인 코팅물을 증착시키기 위해 사용되는 방법에 의해 통상적으로 증착된다. 초기 연속적인 코팅물 및 추가 연속적인 코팅물의 정밀한 특성은 코팅된 어셈블리로부터 요구된 성능을 향상시키거나 최적화시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 습기에 대한 저항이 양호하게 달성하기 위해서는 최상부 코팅물로서 소수성이 높은 코팅물을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 플라즈마로 중합된 코팅물(plasma-polymerized coating)은 또 다른 보호 코팅물로 코팅되어 존재하는 전기 또는 전자 광 어셈블리들에 추가적인 환경 보호를 제공하는데도 사용될 수 있다. 이는 물에 대한 저항이 있는 외부 코팅물이 필요한 상황에 이로울 수 있다. 이로써, 전기 또는 전자 광 어셈블리는, 플라즈마로 중합된 중합체의 연속적인 코팅물의 적어도 일부와, 기판, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트의 적어도 일부 사이에 증착된 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌의 코팅물을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 파릴렌 코팅물은 화학적 증기 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
이로써, 전기 또는 전자 광 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트, 기판의 적어도 일부 상의 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌(통상적인 화학적 증기 증착 방법에 의해 증착될 수 있음)의 코팅물, 및 연속적인 코팅물(기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트 및 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌의 코팅물을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함함)을 포함할 수 있다.
바람직하게, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌의 코팅물은 보호 코팅물이다. 상기와 같은 배치는 기판, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트 중 적어도 일부 상에 증착된 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌의 코팅물을 포함한 전기 또는 전자 광 어셈블리를, 본원에서 기술된 코팅 방법에 적용함으로써 제조될 수 있다.
연속적인 코팅물은 WO 2008/102113(참조로 본원에서 병합된 내용)에 기술된 바와 같이 할로하이드로카본 표면 마무리 코팅물을 가진 전기 또는 전자 광 어셈블리들에 도포될 수도 있다. 이로써, 전기 또는 전자 광 어셈블리는 (a) 연속적인 코팅물과, (b) 기판의 적어도 하나의 표면 및 복수의 전도성 트랙들 사이에 증착된 할로하이드로카본 중합체를 포함한 표면 마무리 코팅물을 포함할 수 있고, 표면 마무리 코팅물은 복수의 전도성 트랙들의 적어도 일부를 덮고, 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트는 표면 마무리 코팅물을 통하여 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된다. 바람직하게, 표면 마무리 코팅물은 플루오르하이드로카본 중합체, 보다 바람직하게 플라즈마 중합된 플루오르하이드로카본 중합체를 포함한다.
전기 또는 전자 광 어셈블리는 또한, 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트, 복수의 전도성 트랙들의 적어도 일부 상에 증착된 할로하이드로카본 중합체를 포함한 표면 마무리 코팅물, 및 연속적인 코팅물(기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트 및 표면 마무리 코팅물을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물)을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트는 표면 마무리 코팅물을 통하여 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결된다.
바람직하게, 전기 또는 전자 광 컴포넌트는 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부(wire-bond joint)를 통하여 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결되고, 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부는 표면 마무리 코팅물에 인접하게 위치한다.
어셈블리가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지의 코팅물 또는 표면 마무리 코팅물을 포함할 시에, 어셈블리는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지의 코팅물 또는 적합한 표면 마무리 코팅물을 가진 어셈블리를 상술된 코팅 방법에 적용함으로써 제조될 수 있다. 이와 유사하게, 추가 연속적인 코팅물들은 통상적으로 상술된 코팅 방법으로 증착된다.
플라즈마로 중합된 코팅물의 추가적인 이점은 플라즈마로 중합된 코팅물이 일부 상황에서 플라즈마 제거 공정에 의해 손쉽게 될 수 있다. 플라즈마 제거 공정은 전기 또는 전자 광 어셈블리의 아래에 위치한 표면을 노출시키기 위해 코팅물을 플라즈마 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 코팅물은 약 200nm의 두께를 가질 수 있다. 종래 기술에서 공지된 방법을 이용하여 전기 또는 전자 광 어셈블리에 도포된 종래의 보호 코팅물은 통상적으로 두께가 25 내지 200㎛이다. 현재 보호 코팅물의 제거는 제거되는 물질의 큰 볼륨으로 인해 시간이 많이 소비되고 플라즈마 에칭을 사용하는데 비용이 많이 들어갈 수 있다. 이로써, 상기에서 정의된 바와 같이, 전기 또는 전자 광 어셈블리는 플라즈마 제거 공정을 받을 수 있다. 이러한 플라즈마 제거 공정은 통상적으로 연속적인 코팅물 모두를 실질적으로 제거한다. 존재하는 경우, 통상적으로 추가 연속적인 코팅물들 및/또는 표면 마무리 코팅물 모두를 실질적으로 제거할 수 있을 것이다. 플라즈마 제거 공정은 통상적으로 전기 또는 전자 광 어셈블리에 플라즈마 챔버에 위치시키는 단계, 및 물질을 제거하여 본래의 아래에 위치한 표면에 다시 점차적으로 에칭하기 위해 코팅물의 표면에 화학적으로 그리고/또는 물리적으로 충격을 가하는 반응 가스 플라즈마를 도입시키는 단계를 포함한다.
이러한 공정은 빠르고 비싸지 않아, 이로써 이점을 가질 수 있다. 코팅물이 제거된 전기 또는 전자 광 어셈블리는 재처리되되, 통상적으로 추가적인 컴포넌트들을 추가하여 또는 현존하는 컴포넌트들을 대체함으로써 재처리될 수 있다. 대안으로, 전도성 트랙들과 컴포넌트들 간의 연결은, 상기 연결이 사용할 시에 손상되는 경우 재처리될 수 있다.
재처리가 완료되면, 중합체를 포함한 대체 연속적인 코팅물은, 코팅물이 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들 및 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 완전하게 덮는 플라즈마 중합에 의해 선택적으로 증착될 수 있다. 이로써, 일부 상황에서, 손상된 전기 또는 전자 광 어셈블리는 손쉽게 수리될 수 있다.
플라즈마로 중합된 코팅물의 추가적인 이점은 플라즈마로 중합된 코팅물이 재처리되기앞서 코팅물을 제거할 필요성이 없을 수 있다는 점이다. 이로 인하여, 일부 상황에서 코팅물을 통하여 납땜 처리가 가능할 수 있다. 일부 상황에서, 또한 추가적인 전기 또는 전자 광 컴포넌트와 적어도 하나의 전도성 트랙 사이에서 납땜 이음부를 형성하기 위해, 초기 코팅물, 존재할 수 있는 전기 또는 전자 광 어셈블리의 제 1 및 제 2 추가 코팅물 및/또는 표면 마무리 코팅물을 통하여 납땜 처리가 가능할 수 있다. 납땜 이음부는 연속적인 코팅물, 존재할 수 있는 제 1 및 제 2 추가 코팅물 및/또는 표면 마무리 코팅물에 인접하게 위치할 수 있다.
추가적인 적용은 플라즈마 제거 공정에 의해 상술된 바와 같은 표면 마무리 코팅물의 제거, 그 다음에, 상술된 바와 같은 플라즈마로 중합된 중합체의 증착을 포함한다. 또 다른 적용은 플라즈마 제거 공정에 의해 상술된 바와 같은 표면 마무리 코팅물의 제거, 그 후에 전기 또는 전자 광 컴포넌트들을 전도성 트랙들에 연결, 그 다음에 상술된 바와 같은 플라즈마로 중합된 중합체의 증착을 포함한다.
전기 또는 전자 광 어셈블리는 전기 전도성 트랙들 또는 광 전도성 트랙들일 수 있는 복수의 전도성 트랙들을 포함할 수 있다.
전기 전도성 트랙은 적합한 전기 전도성 물질을 포함한다. 바람직하게, 전기 전도성 트랙은 금, 텅스텐, 구리, 은, 알루미늄, 반도체 기판의 도핑된 영역, 전도성 중합체들 및/또는 전도성 잉크들을 포함한다. 보다 바람직하게, 전기 전도성 트랙은 금, 텅스텐, 구리, 은 또는 알루미늄을 포함한다.
전도성 트랙들에 대한 적합한 형상 및 구성에 대한 문제는 특정 어셈블리에 관해 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 선택될 수 있다.
통상적으로, 전기 전도성 트랙은 상기 트랙의 전체 길이를 따라 기판의 표면에 부착된다. 대안으로, 전기 전도성 트랙은 2 개 이상의 지점들에서 기판에 부착될 수 있다. 예를 들면, 전기 전도성 트랙은 2 개 이상의 지점들에서 기판에 부착되되 트랙의 전체 길이를 따르지 않은 와이어일 수 있다.
전기 전도성 트랙은 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 적합한 방법을 사용하여 기판 상에서 통상적으로 형성된다. 바람직한 방법에서, 전기 전도성 트랙들은 "차감" 기법을 사용하여 기판 상에 형성된다. 통상적으로 이러한 방법으로, 금속 층(예를 들면, 구리 포일, 알루미늄 포일 등)은 기판의 표면에 접착되고, 그 후에 원하는 전도성 트랙들을 남겨두고 금속 층의 원치 않은 부분들이 제거된다. 금속 층의 원치않은 부분들은 화학 에칭 또는 포토 에칭(photo-etching), 밀링(milling)에 의해 기판으로부터 통상적으로 제거된다. 대안적인 바람직한 방법에서, 전도성 트랙들은 예를 들면, 리버스 마스크(reverse mask), 및/또는 기하학적으로 제어되는 증착 공정을 사용한 전기 도금, 증착 등의 "첨가" 기법을 사용하여 기판 상에서 형성된다. 대안으로, 기판은 전도성 트랙들로서 통상적으로 도핑된 영역들을 가진 실리콘 다이(silicon die) 또는 웨이퍼일 수 있다.
광 전도성 트랙은 통상적으로 적합한 광 전도성 물질을 포함한다. 바람직하게, 광 전도성 트랙은, 굴절률의 변화가 원하는 경로를 통하여 전자기 복사를 전달하는데 사용되는 광 전달 물질을 통상적으로 포함한 광 도파관이다. 광 도파관은 예를 들면, 광 전달 물질에 클래딩(cladding) 또는 경계 층을 도포함으로써 생성될 수 있고, 클래딩 또는 경계 층은 서로 다른 굴절률의 물질로 구성된다. 대안으로, 도파관은 가변 굴절률의 영역을 생성하기 위해 광 전달 물질을 도핑 또는 변형시킴으로써 생성될 수 있다. 그러므로, 도파관은 기판에 통합되는 독립형 컴포넌트들 또는 수단들일 수 있다. 통상적인 광 전달 물질은 유리, 도핑된 유리 및 플라스틱이다.
복수의 전도성 트랙들은 전기 전도성 트랙들만, 광 전도성 트랙들만, 또는 전기 전도성 트랙들 및 광 전도성 트랙들의 혼합물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전기 전도성 트랙이 존재하는 경우, 각 트랙은 상기에서 정의된 바와 같이 동일한 물질로 구성될 수 있고, 그리고/또는 동일한 형상을 가질 수 있거나, 대안으로 다양한 트랙 물질 및/또는 트랙 형상물이 있을 수 있다. 하나 이상의 광 전도성 트랙이 존재하는 경우, 각 트랙은 상기에서 정의된 바와 같이 동일한 물질로 구성될 수 있고, 그리고/또는 동일한 형상을 가질 수 있거나, 대안으로 다양한 트랙 물질 및/또는 트랙 형상이 있을 수 있다.
복수의 전도성 트랙들은 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 더 포함할 수 있다. 연속적인 코팅물은 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 완전하게 덮는 것이 바람직하다.
외부 접촉 수단의 정밀한 특성은 접촉이 요구되는 어셈블리 및 장치의 특성에 따라 달라질 수 있다. 적합한 접촉은 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 선택될 수 있다. 통상적으로, 외부 접촉 수단은 전기 또는 광 접촉을 이룬다. 외부 접촉 수단은 복수의 전도성 트랙들의 일부일 수 있다. 대안으로, 외부 접촉 수단은 적어도 하나의 전도성 트랙에 전기로 또는 광으로 연결되는 추가적인 컴포넌트일 수 있다.
플라즈마로 중합된 코팅물은, 전기 연결이 (a) 외부 접촉 수단, 바람직하게는 전기 접촉부와 (b) 외부 장치 상의 해당 접촉부 사이에서, 연속적인 코팅물의 사전 제거 없이 구현되도록 할 수 있다. 이와 유사하게, 플라즈마로 중합된 코팅물은 광 연결이 (a) 외부 접촉 수단, 바람직하게 광 접촉부와 (b) 외부 장치 상의 해당 접촉부 사이에서, 연속적인 코팅물의 사전 제거 없이 구현되도록 할 수 있다. 그러므로, 플라즈마로 중합된 코팅물을 형성하기에 앞서 어셈블리의 외부 접촉 수단을 마스킹하는 것은 어느 경우이든 필요 없을 수 있다. 일부 상황에서, 이는, 외부 접촉 수단의 마스킹이 시간을 많이 소모하고 비용이 많이 들어갈 수 있기 때문에 이점을 가질 수 있다.
전기 또는 전자 광 어셈블리는 절연 물질을 포함할 수 있는 기판을 포함할 수 있다. 기판은 통상적으로, 기판이 전기 또는 전자 광 어셈블리의 회로에 단락되지 못하게 적합한 절연 물질을 포함한다. 이로써, 전기 어셈블리에서, 기판은 바람직하게 전기적으로 절연된다. 전자 광 어셈블리에서, 기판은 전기적으로 절연되고 광학적으로 격리되는 것이 바람직하다.
기판은 바람직하게 에폭시 적층 물질, 인조 수지로 접착된 페이퍼, 에폭시 수지로 접착된 유리 구조체(ERBGH), 합성 에폭시 물질(CEM), PTFE(테플론: Teflon), 또는 다른 중합체 물질, 페놀 코튼 페이퍼(phenolic cotton paper), 실리콘, 유리, 세라믹, 페이퍼, 카드보드(cardboard), 천연 및/또는 합성 목재에 기반한 물질, 및/또는 다른 적합한 직물을 포함할 수 있다. 기판은 방염 물질(flame retardant material), 통상적으로 Flame Retardant 2(FR-2) 및/또는 Flame Retardant 4(FR-4)을 선택적으로 더 포함한다. 기판은 절연 물질의 단일 층 또는 동일하거나 서로 다른 절연 물질의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 기판은 상기에서 나열된 물질 중 하나로 구성된 인쇄 회로 기판(PCB)의 보드일 수 있다.
전기 또는 전자 광 어셈블리는 적어도 하나의 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 포함한다.
전기 컴포넌트는 전기 어셈블리의 적합한 회로 소자일 수 있다. 바람직하게, 전기 컴포넌트는 저항기, 캐패시터, 트랜지스터, 다이오드, 증폭기, 안테나 또는 발진기이다. 전기 컴포넌트들의 적합한 수 및/또는 조합은 전기 어셈블리에 연결될 수 있다.
전기 컴포넌트는 접착제를 통하여 전기 전도성 트랙에 연결되는 것이 바람직하다. 접착제는 납땜 이음부, 용접 이음부, 와이어-본드 이음부, 전도성 접착 이음부, 크림프 연결부(crimp connection), 또는 누름 끼워맞춤 이음부(press-fit joint)인 것이 바람직하다. 적합한 납땜, 용접, 와이어-본딩, 전도성 접착제 및 누름 끼워맞춤 기법은 접착을 형성하는데 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 보다 바람직하게 접착제는 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부이고, 납땜 이음부가 가장 바람직하다.
전자 광 컴포넌트는, 전자기 신호, 즉 광 신호가 예를 들면 능동 스위치들, 필터들, 변조기들, 증폭기들, 및 스위치가 가능한 소자들에서 전기적으로 제어되는 컴포넌트일 수 있다. 대안으로, 전자 광 컴포넌트는 전자기 신호, 즉 광 신호를 전자 신호로, 아니면 그 반대로 전환시키는 컴포넌트, 예를 들면 발광기들, 광 검출기들 및 검출기 어레이들일 수 있다. 이로써, 전자 광 컴포넌트는 발광 다이오드(LED), 레이저 LED, 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor), 포토멀티플라이어(photomultiplier), 또는 포토레지스터(photoresistor)인 것이 바람직하다.
기술 분야의 통상의 기술자가 인지할 수 있는 바와 같이, 전자 광 컴포넌트는 전기 입/출력 및 광 입/출력을 가질 수 있다. 전기 입/출력은 전기 전도성 트랙에 연결되되, 바람직하게는 상기에서 정의된 바와 같이 접착제를 통하여 연결될 수 있다. 광 입/출력은 광 전도성 트랙에 연결되되, 바람직하게는 접착제를 통하여 연결될 수 있다.
어셈블리는 광 컴포넌트를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 광 컴포넌트는 수동 컴포넌트일 수 있다. 수동 컴포넌트들은 예를 들면, 커플러들, 스플리터들(splitters), Y-스플리터, 스타 커플러들, 섬유 및 광 스위치들을 포함할 수 있다. 광 컴포넌트는 통상적으로 광 전도성 트랙에 연결되되, 바람직하게는 접착제를 통하여 연결된다. 광 컴포넌트 및 접착제(존재하는 경우)는 통상적으로 연속적인 코팅물에 의해 완전하게 덮인다.
광 연결은, 컴포넌트 및 전도성 트랙을 광학적으로 정렬시키고 기계적으로 이들을 적소에 유지시키는 능동 또는 수동의 기계적인 구조를 통하여 달성될 수 있다. 대안으로, 광 연결은 선택된/제어된 굴절률을 선택적으로 가진 접착제를 이용하여 구현될 수 있다. 대안으로, 광 연결은 컴포넌트 및 전도성 트랙을 함께 결합시킴으로써 생성될 수 있다. 대안으로, 물질의 굴절률은 예를 들면, 새로운 연결을 생성하기 위해 새로운 물질을 도핑함으로써 변형될 수도 있다. 대안으로, 적합한 물질을 제자리에서 첨가하는 것은 새로운 광 기하학적인 구조를 생성하기 위해 적용될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에서 존재하는 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결되되, 바람직하게는 상기에서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 접착제에 의해 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트, 및 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전기 컴포넌트, 및 적어도 하나의 접착제(존재하는 경우)를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체를 포함한 연속적인 코팅물을 포함한다. 보다 바람직하게, 전기 전도성 트랙들은 통상적으로 적어도 하나의 전기 접촉부인 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 포함하고, 적어도 하나의 외부 접촉 수단은 또한 연속적인 코팅물에 의해 완전하게 덮이게 된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부에 의해 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트, 및 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 전기 컴포넌트 및 적어도 하나의 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체를 포함한 연속적인 코팅물을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 절연 물질을 포함한 기판, 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 포함한 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부에 의해 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트, 및 기판의 적어도 하나의 표면, 복수의 전기 전도성 트랙들, 적어도 하나의 외부 접촉 수단, 적어도 하나의 전기 컴포넌트 및 적어도 하나의 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체을 포함한 연속적인 코팅물을 포함한다.
연속적으로 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물은 전기 또는 전자 광 컴포넌트들을 코팅하는데 사용될 수 있다. 이로써, 전기 또는 전자 광 컴포넌트는 전기 또는 전자 광 어셈블리에 대해 상기에서 정의되는 바와 같이 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 코팅물로 완전하게 덮일 수 있다. 이러한 코팅된 컴포넌트는 상술된 코팅 방법에 상기 컴포넌트를 적용함으로써 제조될 수 있다. 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물은 전기 또는 전자 광 컴포넌트에게 환경으로부터의 우수한 보호를 제공할 수 있고, 이로써 고가의 컴포넌트의 경우에 특별하게 사용될 수 있다. 바람직한 실시예는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체를 포함한 연속적인 코팅물로 완전하게 덮인 전기 컴포넌트이다.
코팅된 전기 또는 전자 광 컴포넌트들은 통상적으로 납땜 또는 와이어-본딩에 의해 전기 컴포넌트의 경우에서, 연속적인 코팅물의 사전 제거 없이 전기 또는 광 어셈블리의 적어도 하나의 전도성 트랙에 연결될 수 있다. 이 경우에, 연속적인 코팅물 모두는 실질적으로 손상되지 않은 상태로 남아있을 수 있고, 설치 후(post-installation) 환경으로부터의 보호를 제공한다. 대안으로, 코팅물은 어셈블리의 설치에 앞서, 플라즈마 제거 공정에 의해 제거될 수 있다.
특정 실시예들에서, 상술된 바와 같이 플라즈마로 중합된 중합체는 전기 또는 전자 광 어셈블리 또는 전기 또는 전자 광 컴포넌트를 보호 처리를 하여 코팅하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 양태는 이제 첨부된 도면에서 도시된 실시예들, 및 예들에 대해 기술될 것이며, 첨부된 도면에서 동일 참조 번호는 동일하거나 유사한 컴포넌트들을 의미한다.
도면 설명
도 1a는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체의 X-레이 광전자 분광 분석의 결과를 도시한다. 이는 플라즈마로 중합된 플루오르중합체가 지선(branching) 및 교차 결합(cross-linking)이 높은 정도를 나타내는, 비율이 높은 CF3, CF 및 C-CF 잔기를 포함한다는 것을 도시한다. 도 1b는 표준 중합 기법, 즉, 상업적으로 이용 가능한 PTFE에 의해 얻어진 플루오르중합체의 X-레이 광전자 분광 분석의 결과를 도시한다. 이는, 표준 중합 기법에 의해 얻어진 플루오르중합체들이 지선 및 교차 결합이 매우 낮은 정도를 나타내는, 비율을 무시할 수 있는 CF3, CF 및 C-CF 잔기와 CF2 잔기를 대부분 함유한다는 것을 도시한다. 이러한 결과가 얻어진 방법은 예 1에 기술된다.
도 2a는 본 발명의 플라즈마로 중합된 플루오르중합체 코팅물 및 상기 코팅물의 매끄러운 물리적인 특성을 전자 현미경으로 본 이미지를 도시한다. 도 2b는 PTFE 코팅물을 전자 현미경으로 본 이미지를 나타내고, 이때 상기 PTFE 코팅은 소섬유(fibrils)가 명확하게 잘 보이는 구조를 가진 표준 중합 기법에 의해 증착된다.
도 3은 전기 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(2), 적어도 하나의 전도성 트랙(2)에 연결된 전기 컴포넌트들(3), 및 연속적인 코팅물(4)을 포함하며, 상기 연속적인 코팅물은 기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(2) 및 전기 컴포넌트들(3)을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한다.
도 4는 전기 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(2), 접착제(5)에 의해 적어도 하나의 전도성 트랙(2)에 연결된 전기 컴포넌트들(3), 및 연속적인 코팅물(4)을 포함하며, 상기 연속적인 코팅물은 기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(2), 전기 컴포넌트들(3), 접착제(5)를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한다.
도 5는 전기 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(2), 적어도 하나의 전도성 트랙(2)에 연결된 전기 컴포넌트들(3), 연속적인 코팅물(4)(기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(2), 및 전기 컴포넌트들(3)을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함), 및 제 1 추가 연속적인 코팅물(7)(연속적인 코팅물(4)을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함)을 포함한다.
도 6은 전기 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(2), 적어도 하나의 전도성 트랙(2)에 연결된 전기 컴포넌트들(3), 연속적인 코팅물(4)(기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(2), 및 전기 컴포넌트들(3)을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함), 및 연속적인 코팅물(4)의 적어도 일부와 기판(1), 복수의 전도성 트랙들(2) 및 전기 컴포넌트들(3)의 적어도 일부 사이에 배치된 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지인 코팅물(8)을 포함한다.
도 7은 전기 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전기 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(2), 접착제(5)에 의해 적어도 하나의 전도성 트랙(2)에 연결된 전기 컴포넌트(3), 연속적인 코팅물(4)(기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(2), 전기 컴포넌트들(3) 및 접착제(5)를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함), 및 할로하이드로카본을 포함한 표면 마무리 코팅물(6)을 포함하며, 상기 할로하이드로카본은 연속적인 코팅물(4)과, 기판(1)의 적어도 하나의 표면 및 복수의 전도성 트랙들(2) 사이에 배치된다. 전기 컴포넌트들(3)은, 표면 마무리 코팅물(5)에 인접한 접착제(5)를 통한 표면 마무리 코팅물(6)을 통하여 전도성 트랙(2)에 연결된다.
도 8은 전자 광 어셈블리를 도시하며, 이때 상기 전자 광 어셈블리는 절연 물질을 포함한 기판(1), 기판(1)의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전도성 트랙들(17, 18), 적어도 하나의 전도성 트랙(17, 18)에 연결된 전자 광 컴포넌트들(19), 및 연속적인 코팅물(4)(기판(1)의 적어도 하나의 표면, 복수의 전도성 트랙들(17, 18), 및 전기 전자 광 컴포넌트들(19)을 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함)을 포함한다. 전도성 트랙(17)은 광학적인 전도성 트랙이며, 예를 들면 광 섬유와 같은 것이다. 전도성 트랙(18)은 전기적인 전도성 트랙이다. 코팅물(20) 영역의 굴절률은 광 상호연결부(21)에 의하여 제어된다.
도 9는 플라즈마로 중합된 중합체(16)를 포함한 연속적인 코팅물로 완전하게 덮인 전기 컴포넌트(15)를 도시한다.
도 10은 본 발명의 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 도시한다. 이 예에서, 반응기(9)는 진공 시스템(11) 및 에너지원(12)에 연결된 챔버(10)를 가진다. 전구체 화합물은 활성종(active species)(13)을 형성하기 위해 플라즈마에 의해 이온되거나 분해되거나 이온 및 분해되고, 그 후에, 연속적이고 플라즈마로 중합된 중합체 코팅물을 형성하기 위해 어셈블리(14)의 표면에 반응한다.
도 11a, 11b 및 11c는 상술된 방법의 특정 실시예들을 도시한 순서도이다.
예
예 1 - 플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본의 XPS 분석
에폭시 적층 기판은 플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본으로 코팅된다. 이러한 적층물은 약 1 제곱 cm의 샘플 크기로 형성하기 위해 절단되고, Thermo-Scientific ESCALAB 250 X-Ray Photoelectron Spectrometer의 샘플 챔버에 도입된다.
챔버는 10-10 Torr의 동작 압력까지 아래로 펌핑하고, 그 후 상기 샘플은 분석 챔버로 전달된다. 단채색 X-레이 빔은 표면 상에 입사되고, 샘플에 의해 방출된 광전자는 수집되고 분석된다.
브로드 시그널 스캔(broad signal scan)은 표면 상에서 모든 소자를 캡쳐하기 위해 처리되고, 그 후 C1s 피크(peak)의 해상도가 더 높은 스캔은 피크의 미세 구조 및 샘플의 화학 구조를 판별하기 위해 처리된다.
결과는 도 1a에 나타난다.
예 2 - 코팅된 어셈블리 제조
어셈블리는 이하의 표 1에 나타난 전구체 및 플라즈마 중합 조건을 사용하여 진행 번호(Runs) 1 내지 10에 코팅된다.
Figure 112012076458119-pct00001

예 3 - 플라즈마 제거 공정
플라즈마로 중합된 플루오르하이드로카본으로 코팅된 전기 어셈블리는 플라즈마 챔버로 도입된다. 챔버는 동작 압력이 250 mTorr까지 아래로 펌핑되고 산소 가스는 2500 sccm 유량으로 도입된다. 가스는 30 초 동안 챔버를 통하여 흐르도록 하용되고 그 후에 플라즈마 발생기는 40 kHz의 주파수 및 3 kW의 출력에서 스위치 온된다. 어셈블리는 5 분의 시간 동안 활성 플라즈마에 노출되고, 그 후에 플라즈마 발생기는 스위치 오프되고 챔버는 대기압으로 다시 되돌아 간다.
어셈블리는 플라즈마 챔버로부터 제거되고 플라즈마 중합체 코팅물의 제거는 Bruker FTIR 분광기를 사용하여 검증된다. 1250 nm에서의 C-F 특유의 스트레칭 피크(stretching peak)가 없다는 것은 플루오르중합체가 완전하게 제거되었다는 것을 나타낸다.

Claims (29)

  1. 절연 물질을 포함한 기판,
    상기 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전기 전도성 트랙들,
    적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트, 및
    상기 기판의 적어도 하나의 표면, 상기 복수의 전기 전도성 트랙들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 완전하게 덮는 플라즈마로 중합된 중합체를 포함한 연속적인 보호 코팅물(conformal coating)을 포함하며,
    상기 중합체는 플라즈마 중합 자일렌(plasma polymerizing xylenes)에 의해 획득 가능하고 가지형으로 이루어진 인쇄 회로 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 접착제에 의해 상기 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결되고, 상기 연속적인 보호 코팅물은 상기 적어도 하나의 접착제를 완전하게 덮는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접착제는 납땜 이음부, 용접 이음부, 와이어-본드 이음부, 전도성 접착 이음부, 크림프 연결부, 또는 누름 끼워맞춤 이음부인 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접착제는 납땜 이음부, 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부인 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 전도성 트랙들은 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 더 포함하며, 상기 연속적인 보호 코팅물은 상기 적어도 하나의 외부 접촉 수단을 완전하게 덮으며, 상기 적어도 하나의 외부 접촉 수단은 전기 접촉부인 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은, 플라즈마로 중합된 중합체의 연속적인 보호 코팅물의 적어도 일부와, 기판, 복수의 전기 전도성 트랙들, 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트의 적어도 일부 사이에 증착된 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 파릴렌의 코팅물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은, (a) 상기 연속적인 보호 코팅물과 (b) 상기 기판의 적어도 하나의 표면 및 상기 복수의 전기 전도성 트랙들 사이에 증착된 할로하이드로카본 중합체를 포함하는 표면 마무리 코팅물을 더 포함하며,
    상기 표면 마무리 코팅물은 상기 복수의 전기 전도성 트랙들의 적어도 일부를 덮고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 표면 마무리 코팅물을 통하여 상기 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은, (a) 상기 연속적인 보호 코팅물과 (b) 상기 기판의 적어도 하나의 표면 및 상기 복수의 전기 전도성 트랙들 사이에 증착된 할로하이드로카본 중합체를 포함하는 표면 마무리 코팅물을 더 포함하며,
    상기 표면 마무리 코팅물은 상기 복수의 전기 전도성 트랙들의 적어도 일부를 덮고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 표면 마무리 코팅물을 통하여 상기 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결되고, 상기 납땜 이음부, 상기 용접 이음부 또는 와이어-본드 이음부는 상기 표면 마무리 코팅물에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판.
  9. 청구항 1에 따른 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법으로서,
    (a) 절연 물질을 포함한 기판, 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 존재하는 복수의 전기 전도성 트랙들, 및 적어도 하나의 전기 전도성 트랙에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함한 인쇄 회로 기판을 제공하는 단계, 및
    (b) 상기 기판의 적어도 하나의 표면, 상기 복수의 전기 전도성 트랙들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 완전하게 덮고, 가지형 중합체인 연속적인 보호 코팅물을, 플라즈마 중합 자일렌을 이용하여 증착하는 단계를 포함하는 인쇄 회로 기판 제조 방법.
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