[发明专利]一种循环周期交替放电制备多功能性纳米防护涂层的方法

说明书

一种循环周期交替放电制备多功能性纳米防护涂层的方法，属于等离子体技术领域，该方法中，将反应腔室内的抽真空度并通入惰性气体，使基材在反应腔室内产生运动，通入单体蒸汽到反应腔室内，进行化学气相沉积，沉积过程包括预处理阶段和镀膜阶段，预处理阶段等离子体放电方式为大功率连续放电，镀膜阶段等离子体放电方式为周期交替放电，循环重复预处理阶段和镀膜阶段至少一次，在镀膜工艺过程中，循环引入使基材表面引入更多的活性位点，增加有效镀膜，膜结构更致密，获得了多层复合结构的纳米涂层，为产品本身提供了多层防护，微观上表现为更为致密的涂层结构，从宏观上表现出优异的疏水性、附着力、耐酸碱、机械性能及耐湿热性能。

技术领域

本发明属于等离子体化学气相沉积技术领域，具体涉及到一种制备多功能性纳米防护涂层的方法。

背景技术

腐蚀性环境是电子器件被破坏的最普遍的因素。因环境腐蚀而导致电子器件中固体材料的腐蚀、导体/半导体绝缘性降低以及短路、断路或者接触不良等故障现象。目前，在国防、航天等高科技行业的产品中，电子部件占有的比率越来越大，对电子产品防潮、防霉、耐腐蚀性要求越来越严格。而在通讯领域，随着技术不断进步，通讯频率的不断提升、对通讯设备的散热、信号传输的稳定可靠性要求也越来越高。因此，需要可靠的方法既能对电路板及电子元件进行有效防护，又不会影响正常散热及信号传输。

聚合物涂层由于经济、易涂装、适用范围广等特点常用于材料表面的防护，可以赋予材料良好的物理、化学耐久性。基于聚合物涂层的阻隔性，其在电子电器、电路板表面形成的保护膜可有效地隔离线路板，并可保护电路在腐蚀环境下免遭侵蚀、破坏，从而提高电子器件的可靠性，增加其安全系数，并保证其使用寿命，被用作防腐蚀涂层。

敷形涂覆(Conformal coating)是将特定材料涂覆到PCB上，形成与被涂物体外形保持一致的绝缘保护层的工艺过程，是一种常用的电路板防水方法，可有效地隔离线路板，并可保护电路免遭恶劣环境的侵蚀、破坏。目前的敷形涂层制备过程中也存在一些问题和弊端：液相法中溶剂容易对电路板器件造成损伤；热固化涂层高温容易造成器件损坏；光固化涂层难以做到密闭的器件内部。美国Union Carbide Co.开发应用了一种新型敷形涂层材料，派瑞林涂层是一种对二甲苯的聚合物，具有低水、气体渗透性、高屏障效果能够达到防潮、防水、防锈、抗酸碱腐蚀的作用。研究发现聚对二甲苯是在真空状态下沉积产生，可以应用在液态涂料所无法涉及的领域如高频电路、极弱电流系统的保护。聚合物薄膜涂层厚度是影响聚对二甲苯气相沉积敷形涂层防护失效的主要原因，印制电路板组件聚合物薄膜涂层在3～7微米厚度易发生局部锈蚀失效，在不影响高频介电损耗情况下涂层厚度应≥30微米。派瑞林涂层对于需要防护的印刷线路板的预处理要求较高，例如导电组件、信号传输组件、射频组件等，在气相沉积敷形涂层时需要对线路板组件做遮蔽预处理，避免对组件性能造成影响。这一弊端给派瑞林涂层的应用带来了极大限制。派瑞林涂层制备原料成本高、涂层制备条件苛刻(高温、高真空度要求)、成膜速率低，难以广泛应用。此外，厚涂层易导致散热差、信号阻隔、涂层缺陷增多等问题。

等离子体化学气相沉积(plasma chemical vapor deposition,PCVD)是一种用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积法涂层具有以下优点：

(1)是干式工艺，生成薄膜均匀无针孔。

(2)等离子体聚合膜的耐溶剂性、耐化学腐蚀性、耐热性、耐磨损性能等化学、物理性质稳定。

(3)等离子体聚合膜与基体黏接性良好。

(4)在凹凸极不规则的基材表面也可制成均一薄膜。

(5)涂层制备温度低，可在常温条件下进行，有效避免对温度敏感器件的损伤。

(6)等离子体工艺不仅可以制备厚度为微米级的涂层而且可以制备超薄的纳米级涂层。