一种电子产品防护涂层的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种电子产品防护涂层的制备方法及其应用，本发明专利技术采用引发式化学气相沉积方法在电子产品表面形成防护涂层。制备步骤包括：将电子产品放入反应腔内的样品台台上，利用真空控制系统排出腔体中的空气，使反应腔内处于真空状态；将反应气体按照预设的流量比经进气口通入到腔体中，并达到预设反应压强，反应气体经过已加热到预设温度的合金丝，所述引发剂在已加热合金丝的诱导下会进行热分解形成自由基；自由基和镀层材料单体在位于样品台上的电子产品表面吸附并进行室温下的原位自由基聚合反应，形成本发明专利技术所述的电子产品防护涂层。本发明专利技术制备的电子产品防护涂层能起到防水防潮效果，还可以阻隔氧气，阻隔酸碱等，起到抗氧化，抗腐蚀，绝缘的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于防护涂层领域，特别涉及一种电子产品防护涂层的制备技术及其在电子产品中的应用。
技术介绍
随着科技的发展，电子产品在生活工作中的应用越来越普及，例如智能手机，平板电脑，智能手表、手环等。诸如此类电子产品的发展趋势朝着智能化，轻薄化，大屏化发展。如今智能产品的发展很多已经超出了我们的预料，比如更大、更清晰的屏幕显示，性能超强的处理器和媲美数码相机的拍照效果。但是另一方面，此类电子产品的硬件防护功能，比如防水、防潮、防腐蚀、防霉菌等等基础功能还有待提高，也是目前各生产厂家着力解决的问题。目前电子产品防水技术主要可以分为密封和防护涂层技术。其中密封技术是在一定的结构设计基础上在缝隙中填入橡胶材料使所有电子部件密封在壳体中。早期的防水电子产品大多是以密封的原理设计的，这类产品往往外观相对厚重。但是，随着智能电子市场的发展，电子产品在功能上更加复杂，外观力求轻薄、高清大屏，密封设计不能满足这种消费趋势。其次，密封技术把电子元件完全密封起来，对于电子设备散热造成影响。且在生产过程中需要较高的生产成本和模具技术，维修也不方便。除了密封之外，防护涂层技术成为突破现有电子产品防护功能瓶颈的关键。传统的涂层技术以喷涂、浸渍的方法，在电路板等电子元件上涂覆一层三防漆，材料多为含氟树脂，它的自润滑性、憎水性好，耐化学腐蚀性高，低损耗，C-F键的强稳定性使得他具有较强的耐候性和耐盐雾性。一般传统涂层法的薄膜厚度在几到几十微米之间，在一定程度上达到防水防潮防锈等防护效果。但是对于日趋复杂精密的电子器件，简单的涂层方法首先薄膜厚度较厚透明度差，其次因为润湿性差，对于精密的电子元件无法均匀包覆,存在一定的局限。目前气相沉积纳米镀层技术越来越受到重视，纳米镀层是在真空环境下，气体分子在基底表面发生化学反应沉积形成一层肉眼无法看到的纳米厚度的薄膜，能够均匀的覆盖在材料的各个表面，形成完整的保护层。市场上应用并研究较多的等离子体化学气相沉积技术（PECVD）在制备防水智能手机上已经取得了一定的成果。其中美国Liquipel公司是典型代表。将电子产品放在等离子镀膜设备中，真空环境下通入含氟气态单体，然后放出等离子体帮助气体分子在电子产品的内部和表面聚合形成纳米防水涂层（美国专利：US 8852693 B2）。据报道，Liquipel的真空纳米镀膜技术能对智能手机等产品直接处理并达到国际防水指标IPX3级的标准，满足一般产品意外短时间浸水的防护要求。这种技术简单易于操作，但是在理论上而言，等离子体能量相对较高，反应活性强，在聚合反应中常伴随功能基团的破坏和副反应的发生。美国专利（US 8900663 B2）报道，在PTFE 真空纳米薄膜的制备中，利用热丝化学气相沉积最终得到的薄膜中70%以上的CF2能保留下来。这种方法是直接利用加热的热丝来激发反应的进行，通常加热到500℃以上。在PECVD体系中，等离子体的高能高反应活性使得CF2往往只能达到40%-60%程度的保留。市场上另一关于真空纳米技术的代表是美国HZO公司，他们的waterblock技术在电子产品表面形成聚对二甲苯的聚合物涂层，达到不错的防水效果（欧洲专利：EP2328692 A2）。目前HZO公司与Apple、三星等移动设备制造商合作，致力于防水电子产品的研发（美国专利：US 9161434 B2）。 HZO的真空镀膜技术基于聚对二甲苯高温下裂解并在基底材料表面形成聚合物薄膜。聚对二甲苯的裂解温度为700℃左右，温度能耗较大并且对设备安全性能要求较高。另外相关领域人指出聚对二甲苯对基底的物理性质可能会有影响，比如用纸来举例子的话，利用HZO技术处理的纸巾会变的很硬。
技术实现思路
针对以上电子产品防护涂层的现状和存在的不足，本专利技术提出一种引发式化学气相沉积技术作为制备电子产品防护涂层的方法，在电子电路板及电子设备表面形成纳米防护涂层，达到防水、防潮、防腐蚀等防护功能。为达到以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：使用引发式化学气相沉积方法在电子产品表面沉积一层纳米防护涂层。具体的，采用引发式化学气相沉积设备制备本专利技术所述的电子产品防护涂层，所述引发式化学气相沉积设备包括：反应腔、设置于反应腔一侧供反应气体进入反应腔内的进气系统、以及位于反应腔另一侧且与反应腔相联接的真空控制系统；反应腔内设置有用于加热的合金丝、样品台、位于样品台底部的循环水冷却装置。具体的制备方法，包括步骤如下：将电子产品放入反应腔内的样品台上，利用与出气口连接的真空控制系统排出腔体中的空气，使反应腔内处于真空状态；将反应气体按照预设的流量比经进气口通入到腔体中，并达到预设压强；反应气体包括引发剂和镀层材料单体；反应气体经过已加热到预设温度的合金丝，选用具有高活性的引发剂，由于引发剂具有较高活性，所述引发剂在已加热合金丝的诱导下会进行热分解形成自由基；自由基和镀层材料单体在位于样品台上的电子产品表面吸附并进行室温下的原位自由基聚合反应，形成本专利技术所述的电子产品防护涂层。本专利技术所使用的制备电子产品防护涂层的引发式化学气相沉积方法，能够做到引发剂的低温引发，即能够控制在较低温度下实现所述引发剂分解自由基，也即上述制备步骤中合金丝的加热预设温度。对于镀层单体材料采用含氟烷烃的涂层沉积，本专利技术实现了150℃～200℃的所述合金丝的预设加热温度，在本专利技术其中一个实施例中加热合金丝的预设温度为200℃、另一个实施例中加热合金丝的预设温度为180℃。相比美国专利（US 8900663 B2）利用热丝化学气相沉积），直接利用加热的热丝来激发反应的进行，其热丝的加热温度达到500℃以上。本专利技术实现低温引发，能够整体降低反应腔体内部的温度。而对于待镀膜的电子产品，其材料中常使用热敏感材料，如电子产品中的塑料部件，均不能承受高温，因此要求尽量降低放置待镀膜电子产品的样品台的温度。由于低温引发，整体降低反应腔内温度，促进了有效控制样品台温度和待镀膜电子产品的温度在较低的温度内，为本专利技术实现室温原位聚和反应形成所述电子产品防护涂层提供了基础。上面制备步骤所述自由基和镀层材料单体在电子产品表面吸附并进行室温下的原位自由基聚合反应，其中所述室温是指控制样品台温度处于室温下。具体的，本专利技术控制样品台温度在20℃～40℃，在本专利技术其中一个实施例中样品台温度20℃，在本专利技术另一个实施例中样品台温度25℃，还有一个实施例中为30℃。在本专利技术中，控制样品台温度处于室温的另一关键为通过所在的样品台底部装有的循环水冷却系统进行冷却。样品台温度控制在室温下，一方面：降低了对待镀膜的电子产品的限制，对于热敏感材料，如塑料部件，本专利技术的制备方法均能够适用；另一方面：待镀膜的电子产品的温度较反应腔体内其他部位的温度低，有利于镀层材料单体和自由基的吸附，提高防护涂层的沉积速率。使用本专利技术的制备方法，其中一个实施例的镀层材料单体为硅氧烷，其沉积速率30nm/min，总进气量不超过10sccm；而在另外两个实施例中，镀层材料单体为含氟烷烃，其沉积速率一个实施例中为50nm/min，在另一实施例中沉积速率达到100nm/min，且在总反应气体的进气量不超过2sccm的情况下。相比等离子体镀膜系统，本专利技术具有高效的沉积速率、环保节约，如在美国专利US本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子产品防护涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法在引发式化学气相沉积设备中完成，采用引发式化学气相沉积方法在电子产品表面形成防护涂层；其中，所述引发式化学气相沉积设备包括：反应腔、设置于反应腔一侧供反应气体进入反应腔内的进气系统、以及位于反应腔另一侧且与反应腔相联接的真空控制系统；反应腔内设置有用于加热的合金丝、样品台、位于样品台底部的循环水冷却装置；所述制备方法的步骤包括：将电子产品放入反应腔内的样品台上，利用真空控制系统排出腔体中的空气，使反应腔内处于真空状态；将反应气体按照预设的流量比经进气系统通入到反应腔体中，并达到预设压强；其中所述反应气体包括引发剂和镀层材料单体；反应气体经过已加热到预设温度的合金丝，其中所述引发剂在已加热合金丝的诱导下会进行热分解形成自由基；自由基和镀层材料单体在位于样品台上的电子产品表面吸附并进行室温下的原位自由基聚合反应，形成本专利技术所述的电子产品防护涂层。

【技术特征摘要】
1.一种电子产品防护涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法在引发式化学气相沉积设备中完成，采用引发式化学气相沉积方法在电子产品表面形成防护涂层；其中，所述引发式化学气相沉积设备包括：反应腔、设置于反应腔一侧供反应气体进入反应腔内的进气系统、以及位于反应腔另一侧且与反应腔相联接的真空控制系统；反应腔内设置有用于加热的合金丝、样品台、位于样品台底部的循环水冷却装置；所述制备方法的步骤包括：将电子产品放入反应腔内的样品台上，利用真空控制系统排出腔体中的空气，使反应腔内处于真空状态；将反应气体按照预设的流量比经进气系统通入到反应腔体中，并达到预设压强；其中所述反应气体包括引发剂和镀层材料单体；反应气体经过已加热到预设温度的合金丝，其中所述引发剂在已加热合金丝的诱导下会进行热分解形成自由基；自由基和镀层材料单体在位于样品台上的电子产品表面吸附并进行室温下的原位自由基聚合反应，形成本发明所述的电子产品防护涂层。2.根据权利要求1所述的一种电子产品防护涂层的制备方法，其特征在于：所述引发式化学气相沉积设备还包括设置于反应腔外部的加热带。3.根据权利要求2所述的一种电子产品防护涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤包括：所述防护涂层的制备过程中，所述加热带的加热温度控制在30℃～70℃范围内。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种电子产品防护涂层的制备方法，其特征在于：所述镀层材料单体选自含氟烷烃的一种或几种，其中含氟烷烃类结构式为CH2=C(R1)-COO-R2...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶羽敏，
申请(专利权)人：叶羽敏，
类型：发明
国别省市：浙江;33