Die Rolle von konformen Parylene-Beschichtungen in Next

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Designer und Hersteller von Elektronikgeräten stehen unter dem Druck, Gehäuse kleiner, leichter und umweltfreundlicher zu machen. Sie müssen außerdem sicherstellen, dass ihre neuen Technologien in ihren Betriebsumgebungen, zu denen Chemikalien, Feuchtigkeit, elektrische Ladungen und extreme Temperaturen gehören können, zuverlässig funktionieren und gleichzeitig die Einhaltung einer wachsenden Zahl strenger Umwelt-, Sicherheits-, branchenspezifischer, behördlicher und behördlicher Auflagen gewährleisten. und/oder biologische Vorschriften. In diesem Artikel werde ich einen genaueren Blick auf Parylene-Schutzbeschichtungen und die Rolle werfen, die sie dabei spielen können, Hersteller bei der Bewältigung aktueller und zukünftiger Herausforderungen in der Elektronikindustrie zu unterstützen.

Parylene wurde Ende der 1950er Jahre von Wissenschaftlern von Union Carbide entwickelt und ist der generische Name für eine einzigartige Reihe polymerer organischer Beschichtungsmaterialien. Sie sind polykristallin und linearer Natur, besitzen pro Dickeneinheit nützliche dielektrische und Barriereeigenschaften und sind chemisch inert. Parylene-Beschichtungen sind ultradünn, lochfrei und passen sich aufgrund ihrer Polymerisation auf molekularer Ebene wirklich den Bauteilen an – im Grunde „wächst“ ein Molekül nach dem anderen auf der Substratoberfläche.

Parylene-Beschichtungen werden im Dampfabscheidungsverfahren aufgetragen und nicht durch Auftragen, Sprühen, Streichen oder Tauchen. Der Prozess beginnt mit der Platzierung der zu beschichtenden Teile in der Beschichtungskammer. Das pulverförmige Rohmaterial – bekannt als „Dimer“ – wird dann in den Verdampfer am gegenüberliegenden Ende des Systems gegeben. Das Dimer wird erhitzt, wodurch es zu einem Dampf sublimiert, und dann erneut erhitzt, um es in einen Monomerdampf zu zerlegen. Dieser Dampf wird in eine Kammer mit Umgebungstemperatur überführt, wo er spontan auf den Teilen polymerisiert und den dünnen Parylene-Film bildet. Der Parylene-Abscheidungsprozess wird in einem geschlossenen System unter kontrolliertem Vakuum durchgeführt, wobei die Abscheidungskammer während des gesamten Prozesses auf Raumtemperatur bleibt. Im Beschichtungsprozess werden keine Lösungsmittel, Katalysatoren oder Weichmacher verwendet.

Da es bei diesem Abscheidungsprozess keine flüssige Phase gibt, gibt es keine nachfolgenden Meniskus-, Pooling- oder Brückeneffekte, wie sie beim Auftragen flüssiger Beschichtungen auftreten. Somit ist der gesamte Teil gleichermaßen geschützt. Das molekulare „Wachstum“ von Parylene-Beschichtungen gewährleistet nicht nur eine gleichmäßige, konforme Beschichtung in der vom Hersteller angegebenen Dicke, sondern da Parylene aus einem Gas gebildet wird, dringt es auch in jeden Spalt ein – egal wie unzugänglich er auch sein mag. Dies gewährleistet eine vollständige Kapselung des Substrats, ohne kleine Öffnungen zu blockieren.

Darüber hinaus sind Parylene-Beschichtungen extrem leicht und bieten hervorragende Barriereeigenschaften, ohne empfindliche Komponenten zu vergrößern oder ihr Gewicht erheblich zu erhöhen. Typische Parylene-Beschichtungen haben eine Dicke von 500 Angström bis 75 Mikrometer. Die meisten anderen Beschichtungsmaterialien können nicht so dünn wie Parylene aufgetragen werden und bieten dennoch den gleichen Schutz.

Es gibt mehrere Varianten der Polyparaxylylen-Familie, aber alle sind vollständig lineare, hochkristalline Materialien, die den Vorteil haben, ultradünn und leicht zu sein. Sie alle bieten außerdem eine hervorragende dielektrische, feuchtigkeits- und chemische Barriere, erhöhen die Festigkeit von Drahtverbindungen, sorgen für eine effiziente Signalübertragung und sind biokompatibel. Parylene haben extrem niedrige Dielektrizitätskonstanten und Verlustfaktoren, wodurch sie kleine, dichte Pakete über eine dünne Beschichtung mit dielektrischer Isolierung versehen können. Der Spannungsdurchbruch pro Dickeneinheit nimmt tatsächlich mit abnehmender Parylene-Filmdicke zu.

Parylene-Beschichtungen werden seit über 45 Jahren in der Elektronik-, Transport-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Medizingeräteindustrie eingesetzt, um die Herausforderungen der Branche zu lösen. Wo andere Lösungen nicht mehr ausreichen, um den wachsenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden, bieten Parylene-Beschichtungen Antworten in einer Zeit, in der Produkte klein, leicht, robust und zuverlässig sein müssen.

Branchenherausforderungen und die Parylene-Lösung

Klein und leicht

Ganz gleich, ob sie an Geräten für den Verbrauchermarkt oder an Hardware für die Verteidigung arbeiten: Elektronikhersteller stehen unter ständigem Druck, Elektronikgehäuse kleiner und leichter zu machen. Dies ist eine Konstante, unabhängig von der Größe des Gesamtgeräts. Obwohl Mobiltelefone in den letzten Jahren tatsächlich größer geworden sind, bieten sie mehr Leistung und Funktionalität als ihre Vorgänger, sodass ihre internen Komponenten schrumpfen mussten. Ebenso bleiben Automobile und Flugzeuge in etwa gleich groß, es werden jedoch zusätzliche elektronische Komponenten eingesetzt, um deren Funktionalität und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig wird in diesen Branchen zunehmend der Ruf laut, Gewicht zu reduzieren, um die Systemeffizienz zu verbessern.

Da Parylene-Beschichtungen als Dampf aufgetragen werden, wachsen die Moleküle zu einem Film und haften gleichmäßig auf jeder Oberfläche, Kante und in Spalten. Die Beschichtungen verkapseln komplexe Substrate vollständig und bieten eine hervorragende Barriere und dielektrischen Schutz. Aufgrund ihrer ultradünnen Beschaffenheit wird der Schutz, den sie bieten, ohne nennenswerte zusätzliche Abmessungen oder Masse erreicht.

Im Vergleich dazu werden flüssige Beschichtungen üblicherweise durch Sprühen, Pinseln oder Eintauchen aufgetragen und bieten aufgrund von Pool-, Brücken- oder Meniskuseffekten möglicherweise keine vollständige Abdeckung. Während diese Beschichtungslösungen für einige Anwendungen ausreichend sein können, stoßen sie bei modernen Elektronikdesigns an ihre Grenzen.

Um den vollständigen Artikel zu lesen, der in der Augustausgabe 2019 des SMT007 Magazine erschien, klicken Sie hier.