表面聚合物涂层制造技术

本发明专利技术公开了一种用于给基板涂以聚合物层的等离子体室(11’)，该等离子体室包括第一电极组(14’)和第二电极组(14’)，该第一及第二电极组被布置于用于容纳基板的样品室的两侧，其中该第一及第二电极组包括多个电极层(141’,142’)，并且其中每个电极组包括用于将聚合物涂覆于基板的每个表面的多个射频电极层或多个接地电极层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面聚合物涂层
本专利技术涉及表面涂层，并且特别地涉及(但不限于)用于将聚合物涂层沉积于基板(例如，印刷电路板)的表面上的装置和方法。
技术介绍
印刷电路板(PCB)包括导电轨道平铺于其上的绝缘材料。轨道通常由铜制成，并且起着在随后通过例如焊接贴附于电路板上的电气构件之间的导线的作用。本
所已知的是要涂覆PCB并因此涂覆轨道，以便保护轨道免受环境影响，例如，抑制或防止轨道的氧化。本
同样已知的是提供焊料透过式(solder-trough)聚合物涂层，使得电气构件随后可以在不必首先去除保护涂层的情况下连接至PCB的轨道。用于沉积保护涂层的现有技术的方法描述了使用等离子体沉积技术来聚合碳氟气体前体，例如，四氟甲烷(CF4)、六氟乙烷(C2F6)、六氟丙烯(C3F6)或八氟丙烷(C3F8)15这些方法铺设用于保护作用的卤代烃聚合物涂层。在W02008/102113中描述了一种这样的方法。但是，这类特殊的前体分子需要高功率等离子体技术，以便启动聚合反应。而且，这样的前体分子需要高的前体气体流速以及长沉积时间，以便获得聚合物沉积的可接受厚度。聚合物沉积的可接受速度是可产生用于保护导电轨道免受PCB在其寿命周期内可能遇到的腐蚀性环境影响的涂层的速度。在使用高的前体气体流速和/或大功率等离子体时可能产生的问题是:所产生的聚合物涂层具有不均匀的厚度。例如，大功率等离子体致使单体分裂(fragment)，这能够导致不可预知的聚合物沉积并因此导致低于标准的涂层。不均匀的沉积能够引起不均匀的厚度，这些不均匀的厚度是不利的，因为它们会极难被焊料透过和/或会生成不足的、有限的或无涂层覆盖的区域。更均匀的涂层对于大量的焊接操作是很重要的，例如，因为它给出了具有更少缺陷的更加一致的焊点。在利用前体分子(例如，以上所描述的那些前体分子)时可能产生的另一问题是:随后形成的聚合物层具有有限的疏水性和疏油性。能够以这样的涂层达到的典型的水接触角度最大为90-100度。根据IS014419，拒油性同样被限制于最大为3至4级。但是PCB通常是在不利环境中使用的器件所需要的，例如，在导电轨道的腐蚀或磨损会导致电路的寿命比正常预期的寿命要短得多的环境中。因此，所希望的是提供具有更高级别的疏水性和/或疏油性的涂层。常规方法的另一个问题在于它们缺少控制前体流入等离子体室的速度的手段。现有技术的方法典型地采用“流经(flow-through)”工艺,该工艺意指单体经由进入口被吸入，流过等离子体区(即样品室)并且按照恒定的方式经由排出口排出。结果，前体的浓度在整个样品室内并不是均匀的，这会导致基板的某些区域涂层覆盖不足、有限或者没有涂层覆盖。本专利技术的第一非排他性目的是提供用于沉积与现有技术所已知的聚合物层相比在整个基板上具有更加均匀的厚度的和/或对基板的附着力更好的焊料透过式(solder-through)聚合物层装置和方法。本专利技术的第二非排他性目的是提供用于将焊料透过式聚合物层沉积到基板(例如，PCB)之上的装置和方法，该聚合物层展示出超疏水和/或疏油性质。本专利技术的另一个非排他性目的是提供用于将焊料透过式聚合物层沉积于基板之上的方法，该方法利用低等离子体功率和/或低单体流速。另一个目的是提供更具复原力的层，具有更好的原位性能、提高的均匀性、更好的可焊性、提高的润湿性、提高的拒油性和拒水性中的一项或多项的层。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供用于给基板涂以聚合物层的等离子体室，该等离子体室包括第一电极组和第二电极组，该第一及第二电极组被布置在用于容纳基板的样品室的两侦牝其中该第一及第二电极组包括电极层，并且其中每个电极组都包括用于将聚合物涂覆于基板的每个表面的多个射频电极层或多个接地电极层。电极层优选为平面或平板形式的。这样的配置的一个优点是:所生成的等离子体跨电极组的表面是基本上均匀的。因此，单体在基板上的聚合速度在基板上的任何给定点处都是相同的，从而产生提高的均匀性等。优选地，第一及第二电极组之一或两者包括内电极层和一对外电极层。优选地，内电极层是射频电极，而外电极层是接地电极。替代地，内电极层可以是接地电极，而外电极层可以是射频电极。当内电极层和/或外电极层为射频类型时，该电极层或每个电极层可以包括热量调节器，例如，用于容纳调节器流体的基本上扁平的部分或沟道部分。当内电极层和/或外电极层为接地类型时，该电极层或每个电极不需要包括热量调节器。因而，这种类型的电极层可以简单地包括适用于生成等离子体的平板、网格或其他配置。优选地，热量调节器包括空心导管。空心导管可以沿着按固定间隔自行弯曲达大约180°的路径，以提供尺寸上基本上为平面的电极。优选地,空心导管具有大约2.5mm-1OOmm的直径,更优选地为大约5mm-50mm,甚至更优选地为大约5mm-30mm,比如达25mm、20mm或15mm,例如，10_。优选地，空心导管具有大约0.1mm-1Omm的壁厚，更优选地为大约0.25mm-5mm,甚至更优选地为大约0.25mm-2.5mm,比如1.5mm。优选地，在弯曲之前的和之后的空心导管之间的距离为导管直径的1-10倍，比如大约3-8倍，例如，导管直径的5倍。优选地，空心导管包括导电材料，例如，金属(如铝、不锈钢或铜)。也可以想到其他合适的导电材料。优选地，空心导管被馈入以流体，例如，液体，如水、油、其他液体或它们的组合。优选地，流体能够被冷却或被加热，使得等离子体能够在宽的温度范围(例如，5-200 °C)内进行调节。优选地，流体在大约为20_90°C的温度下调节等离子体，更优选地为大约25-600C，甚至更优选地为大约30-40°C。优选地，等离子体室是温度可控的，例如，为了避免腔室内的温差，以及为了避免过程气体能够冷凝于其处的冷点。例如，真空室的门和某些或每个壁都可以设置有温度控制装置。优选地，温度控制装置将温度保持在从室温至70°C，更优选地为30°C -50°C。优选地，还有泵、液态单体源以及在那些项与等离子体室之间的所有连接也是温度可控的，以避免一种或多种过程气体能够凝结于其处的冷点。优选地，经由一个或多个连接板在一个或多个射频电极上施加功率。优选地，所施加的功率为大约5-5000W，更优选地为大约5-500W，甚至更优选地近似为例如10-250W，例如，20-150W，比如70W。功率可以连续地或者按照脉冲功率模式来施加。当按照脉冲功率模式时，脉冲重复频率可以是lOOHz-lOkHz，具有大约0.05-50%的占空比，最佳参数取决于所使用的单体。优选地，该一个或多个射频电极生成频率为20kHz-2.45GHz的，更优选地为40kHz-13.56MHz的，首选为13.56MHz的高频电场。优选地，等离子体室包括其他电极组，例如，第三、第四、第五及第六电极组等。优选地，电极组从等离子体室的一端连续地布置到等离子体室的相对端。优选地，与等离子体室的每一端最接近的电极组包括至少三个电极层，例如，三个电极层。电极组的位置可以通过设计来调整，以便容纳不同尺寸的样品并且还改变等离子体区的宽度。例如，在两个电极组彼此接近的情形中，等离子体区是窄的。通过移动这两个电极组使它们分离开，等离子体区的宽度被增大。[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体室，用于给基板涂以聚合物层，所述等离子体室包括第一电极组和第二电极组，所述第一电极组和第二电极组被布置在用于容纳基板的样品室的两侧，其中所述第一电极组和第二电极组包括多个电极层，并且其中每个电极组包括用于将聚合物涂覆于基板的每个表面的多个射频电极层或多个接地电极层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.07 GB 1115465.51.一种等离子体室，用于给基板涂以聚合物层，所述等离子体室包括第一电极组和第二电极组，所述第一电极组和第二电极组被布置在用于容纳基板的样品室的两侧，其中所述第一电极组和第二电极组包括多个电极层，并且其中每个电极组包括用于将聚合物涂覆于基板的每个表面的多个射频电极层或多个接地电极层。2.根据权利要求1所述的等离子体室，其中所述第一电极组和第二电极组之一或两者包括内电极层和一对外电极层。3.根据权利要求2所述的等离子体室，其中所述内电极层是射频电极，而所述外电极层是接地电极。4.根据权利要求2所述的等离子体室，其中所述内电极层是接地电极，而所述外电极层是射频电极。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的等离子体室，其中，当所述内电极层和/或外电极层为所述射频类型时，其中所述电极层或每个电极层包括热量调节器。6.根据任何前述权利要求所述的等离子体室，还包括温度控制装置，例如，门，并且所述真空室的某些或每个壁可以设置有温度控制装置。7.根据任何前述权利要求所述的等离子体室，包括用于将单体引入其内的一个或多个入口。8.根据权利要求7所述的等离子体室，其中所述入口或每个入口将单体馈入用于将所述单体均匀地分布于整个所述室内的单体分布系统中。9.根据任何前述权利要求所述的等离子体室，包括单体蒸气供应系统。10.根据任何前述权利要求所述的等离子体室，其中所述样品室能够容纳待涂覆的如PCB的基板，或者还包括用于容纳待涂覆的如PCB的基板的有孔容器或托盘。11.根据权利要求10所述的等离子体室，其中所述待涂覆的基板位于所述容器或托盘之上或之内，使得在使用时，聚合物涂层被施加于所述基板的每个表面。12.根据任何前述权利要求所述的等离子体室，其中所述等离子体室还包括例如第三、第四、第五或第六电极组。13.根据权利要求12所述的等离子体室，其中所述电极组被连续地从所述等离子体室的一端布置到所述等离子体室的相对端。14.根据权利要求13所述的等离子体室，其中与所述等离子体室的每个端部最接近的所述电极组包括至少三个电极层。15.一种包括根据任何前述权利要求的等离子体室的系统。16.根据权利要求15所述的系统，还包括与泵系统连接的一个或多个气体出口。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述气体出口或每个气体出口被布置以使单体均匀地分布于整个所述室内。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述单体包括化学通式:CnF2^iCmX2mCR1Y-OCO-C (R2) =CH2，其中 η 为 2 至 9，优选地为 2 至 6;m 为 O 至 9;Χ 和 Y 是 H、F、Cl、Br或I ;而R1是-H或烷基，例如，-CH3，或者取代烷基，例如，至少部分卤代的烷基；R2是H或烷基，例如，CH3,或者取代烷基，例如，至少部分卤代的烷基。19.根据权利要求18所述的系统，其中R1是H，R2是CH3,而Y是H。20.一种等离子体室的电极系统，所述等离子体室用于给基板涂以聚合物层，所述电极系统包括第一电极组和第二电极组，所述第一电极组和第二电极组各自包括电极层，其中每个电极组包括用于将聚合物涂覆于基板的每个表面的多个射频电极层或多个接地电极层。21.一种用于给基板涂以聚合物层的方法，所述方法包括将第一电极组和第二电极组置于等离子体室内；将基板放置于所述第一电极组和第二电极组之间，其中所述第一电极组和第二电极组包括电极层，并且其中每个电极组都包括多个射频电极层或多个接地电极层；将单体引入所述等离子体室之内；开启一个或者多个所述射频电极层以便激活等离子体；并且使基板的表面 暴露于所述等离子体使得聚合物层被...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·莱杰因，F·费迪南蒂，
申请(专利权)人：欧罗等离子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE