Sichere Versiegelung dank ultradünner Schichten

Sichere Versiegelung durch ultradünne Schichten

Um elektrische und elektronische Baugruppen in rauen Umgebungen vor Außeneinflüssen wie Staub, Korrosion, Dämpfen und Flüssigkeiten zu schützen, hat der Plasmatechnologie-Spezialist Diener electronic GmbH + Co. KG, Ebhausen, erstmals eine Vakuumanlage zur Beschichtung mit Parylene entwickelt und setzt sie für Kunden in der Lohnfertigung ein. Parylene ist ein hydrophobes, optisch transparentes polymeres Beschichtungsmaterial, das in der Niederdruck-Plasmaanlage in Schichtdicken von 0,1 bis 50 µm abgeschieden wird.

Prinzipiell ist nahezu jedes Substratmaterial – Metall, Glas, Papier, Lack, Kunststoff, Glas oder Keramik – mit Parylene beschichtbar. Bei elektrischen und elektronischen Baugruppen empfiehlt sich die Technologie unter anderem zur Beschichtung von Hybriden, Leiterplatten, Magneten, Sensoren oder auch MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), da Parylene verstärkt und elektrische Kurzschlüsse verhindert. Außerdem trägt es durch den hydrophoben Effekt dazu bei, Oberflächen rein zu halten sowie Komponenten zu stabilisieren. Parylene ist elektrisch sehr gut isolierend und hat einen hohen spezifischen Durchgangswiderstand bei gleichzeitig niedrigem dielektrischen Verlustfaktor und dielektrischer Konstante. Somit werden die dielektrischen Eigenschaften von elektronischen Bauteilen zu keinem Zeitpunkt beeinträchtigt. Parylene ist chemisch inert, reagiert also nicht oder kaum mit anderen Stoffen, sowie biokompatibel. Dadurch ist es beispielsweise auch für Sensoren geeignet, die in intelligenten Implantaten zum Einsatz kommen.
Der große Vorteil des Verfahrens: Durch die gasförmige Abscheidung erreicht das Material auch Bereiche, die bei flüssigkeitsbasierten Verfahren aufgrund der Struktur nur schwer oder nicht beschichtet werden können, also beispielsweise dünne Spalte oder Hinterschneidungen. Dadurch wird die vollständige Verkapselung des Substrats erreicht, ohne dass selbst die kleinsten Öffnungen verstopft werden.
Außerdem besitzen die mit dem Verfahren abgeschiedenen Schichten an jeder Stelle des Substrats eine gleich dicke einheitliche Schicht. Insbesondere kritische lokale Topographien wie Ecken, Kanten, Spitzen oder Vertiefungen weisen keine signifikanten Abweichungen in Bezug auf die Schichtdicke auf. Auf diese Weise gelingt es zum Beispiel, organische Barriereschichten bereits ab 0,5 µm dicht und mikroporenfrei abzuscheiden, so dass zum Beispiel über das ganze Bauteil bei außergewöhnlich dünnen Schutzschichten eine gleichmäßig hohe elektrische Isolation oder ein äußerst wirksamer Korrosionsschutz gewährleistet ist.
Zur Abscheidung von dünnen Schichten stehen mit PVD (Physical Vapour Deposition), CVD (Chemical Vapour Deposition) sowie PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) weitere vakuumunterstützte Beschichtungsverfahren zur Verfügung, mit denen aber üblicherweise nur anorganische Schichten erzeugt werden. Außerdem erfordern sie hohe Prozesstemperaturen, so dass sie sich für viele Anwendungen in der Elektronik nicht eignen. Beim Parylene-Verfahren hingegen werden die Beschichtungskammer und somit auch die zu beschichtenden Teile auf Raumtemperatur gehalten.
Je nach Parylene-Typ ist die Beschichtung für unterschiedliche Betriebstemperaturen – eine Herausforderung für viele elektronische Bauteile – geeignet. So liegt der Schmelzpunkt von Parylene C beispielsweise bei 290 °C, von Parylene D bei 380 °C und von Parylene F sogar bei über 500°C.

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