конформное покрытие, включающее связующий слой и непроводящий дисперсный материал

Формула изобретения

1. Конформное покрытие, наносимое на подложку типа электронного блока или электронной схемы, содержащее:

связующий слой и

дисперсный материал, причем дисперсный материал содержит электрически непроводящий материал, который подавляет рост электропроводной кристаллической структуры внутри конформного покрытия.

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дисперсный материал обеспечивает наличие извилистого тракта, подавляющего рост электропроводной кристаллической структуры.

3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дисперсный материал распределен внутри связующего слоя.

4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что связующий слой и дисперсный материал формируют ламинат.

5. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дисперсный материал содержит материал, имеющий твердость, по меньшей мере, пять единиц по шкале твердости Мооса.

6. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дисперсный материал содержит материал, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния и керамики.

7. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что электрически непроводящий материал содержит материал, имеющий температуру стеклования, по меньшей мере, 400°С.

8. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что связующий слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из эпоксида, полиуретанов, паралена, акрилов и их смесей.

9. Покрытие по п.8, отличающееся тем, что связующий слой дополнительно содержит полимерный материал, причем полимерный материал содержит материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, стирола, полиуретана, полиимида, поликарбоната, полиэтилентерефталата, силикона и их смесей.

10. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что частицы дисперсного материала имеют форму, которая является сферической, конической, цилиндрической, частично сферической, частично конической, частично цилиндрической или комбинацией указанных форм.

11. Покрытие по п.2, отличающееся тем, что дисперсный материал диспергирован, по существу, гомогенным образом по всему связующему слою.

12. Покрытие по п.8, отличающееся тем, что связующий слой дополнительно содержит добавку, выбранную из группы, состоящей из диспергирующего агента, связующего вещества, сшивающего агента, стабилизирующего агента, окрашивающего агента, агента, поглощающего ультрафиолетовое излучение, и их комбинаций.

13. Способ экранирования образования, имеющего вид электропроводных кристаллических структур, прилегающих к подложке, при этом способ включает операции:

обеспечения наличия конформного покрытия, имеющего, по меньшей мере, связующий слой и дисперсный материал, причем дисперсный материал содержит электрически непроводящий материал, который подавляет рост электропроводной кристаллической структуры внутри конформного покрытия, и нанесения конформного покрытия на подложку.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что вариант нанесения конформного покрытия на подложку выбирают из группы, состоящей из нанесения покрытия посредством погружения, нанесения покрытия посредством пульверизации, нанесения покрытия с помощью кисти, распыления через иглу, вакуумного осаждения и/или их комбинаций.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что подложку выбирают из группы, состоящей из коммутационных панелей, интегральных схем, печатных монтажных плат, плат с печатной схемой, гибридных схем, преобразователей, датчиков, акселерометров, соленоидов, компонентов волоконной оптики, теплообменников, медицинских имплантатов, расходомеров, магнитов, фотоэлементов, электрохирургических инструментов и капсулированных микросхем.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что конформное покрытие обеспечивает наличие извилистого тракта, который существенно подавляет рост электропроводной кристаллической структуры.

17. Способ по п.13, отличающийся тем, что связующий слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из эпоксида, полиуретанов, паралена, акрилов и их смесей.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что электрически непроводящий дисперсный материал содержит материал, имеющий твердость, по меньшей мере, пять единиц по шкале твердости Мооса.

19. Способ по п.13, отличающийся тем, что электрически непроводящий дисперсный материал содержит материал, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния и керамики.

20. Способ по п.13, отличающийся тем, что электрически непроводящий дисперсный материал содержит материал, имеющий температуру стеклования, по меньшей мере, 400°С.

21. Способ по п.13, отличающийся тем, что дисперсный материал диспергируют, по существу, гомогенным образом, по всему связующему слою.

22. Способ по п.17, отличающийся тем, что связующий слой дополнительно содержит добавку, выбранную из группы, состоящей из диспергирующего агента, связующего вещества, сшивающего агента, стабилизирующего агента, окрашивающего агента, агента, поглощающего ультрафиолетовое излучение, и их комбинаций.

23. Изделие с конформным покрытием, содержащее:

подложку типа электронного блока или электронной схемы, по меньшей мере, частично покрытую конформным покрытием,

конформное покрытие, содержащее дисперсный материал, диспергированный в связующем слое и содержащий электрически непроводящий материал, при этом дисперсный материал и связующий слой выполнены с возможностью ограничивать рост электропроводной кристаллической структуры, распространяющейся от подложки.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к конформным покрытиям, наносимым на подложки, и, более конкретно, к усовершенствованному конформному покрытию, предназначенному для существенного подавления эффектов роста металлических кристаллических структур, которые возникают из электропроводных покрытий, не имеющих, по существу, свинцовой основы и нанесенных на электронные блоки.

Уровень техники

В типичном варианте конформное покрытие представляет собой покрывной материал, нанесенный на подложку типа электронного блока или электронной схемы, чтобы обеспечить защиту от загрязнений, поступающих из окружающей среды, таких как влага, пыль, химические агенты, а также от воздействия экстремальных температур. Кроме того, общеизвестно, что выбранное конформное покрытие позволяет надлежащим образом ослабить последствия механического усилия, приложенного к электронному блоку, тем самым существенно уменьшая расслоение или отсоединение компонентов, подключенных к блоку. Как правило, выбор подходящего покрывного материала основывается на следующих критериях: типы воздействий или загрязнений, которые могут воздействовать на узел или подложку, интервал рабочих температур подложки или узла, физические, электрические и химические характеристики покрывного материала, а также электрическая, химическая и механическая совместимость покрытия с подложкой и любым прикрепленным к ней компонентом (т.е. нужно ли согласовывать покрытие с коэффициентом теплового расширения компонентов). Из самых общих соображений специалисту в этой области будет понятно, что даже если обычное конформное покрытие обеспечивает адекватную защиту от типичных загрязнений, оно лишь в малой степени пригодно для защиты от повреждений, связанных с ростом металлической кристаллической структуры (например, в виде нитевидных кристаллов олова).

Явление роста металлической кристаллической структуры широко известно в электронной промышленности с 1950-х годов. Такие образования обычно растут из поверхности, по меньшей мере, одного проводника по направлению к другому и могут вызывать сбои в работе электронной системы посредством коротких замыканий, электрически соединяющих проводники или элементы цепи, расположенные в пространстве близко друг от друга и работающие при различающихся электрических потенциалах. Указанные электропроводные образования, как правило, относят к категории структур типа дендритов или "нитевидных кристаллов". Например, известно, что нитевидные кристаллы олова растут из электроосажденных оловянных наружных покрытий, нанесенных на электронные блоки. Нитевидные кристаллы олова обычно классифицируют как металлургическое кристаллическое явление, в ходе которого из электропроводной поверхности растут металлические образования в виде небольших, длинных, тонких металлических нитевидных кристаллов. Наблюдения показали, что эти структуры типа нитевидных кристаллов растут за пределы электропроводных поверхностей на длину, доходящую до нескольких миллиметров. Указанное явление было зарегистрировано как для элементарных металлов, так и для сплавов. К другим металлам, обладающим способностью расти в виде таких электропроводных нитевидных кристаллов, относятся цинк, кадмий, индий, золото, серебро и сурьма. Однако общеизвестно, что определенные сплавы на основе свинца такую способность могут не проявлять.

В настоящее время нет однозначного мнения о том, какой фактор специфическим образом вызывает формирование металлических нитевидных кристаллов. Некоторые теории предполагают, что такие нитевидные кристаллы могут расти в ответ на физическое усилие, приложенное во время процессов осаждения, таких как электроосаждение, и/или вследствие термического напряжения в среде, окружающей работающую систему. Далее, среди современных исследователей имеет место расхождение мнений по поводу условий и специфических параметров образования нитевидных кристаллов. Для металлических нитевидных кристаллов перечень указанных условий включает следующие факторы: инкубационный период, требуемый для формирования, специфическая скорость роста, максимальная длина, максимальный диаметр, а также факторы, связанные с окружающей средой и инициирующие рост, в том числе температура, давление, влажность и термические циклы в присутствии электрического поля. Лучше исследована альтернативная форма в виде металлических дендритов.

Металлические дендриты представляют собой асимметричные ветвящиеся структуры, имеющие форму папоротника и обычно растущие поперек поверхности металла. Хорошо известно, что рост дендритов, как правило, происходит во влажных условиях, которые могут обеспечить возможность растворения металла с образованием раствора металлических ионов, причем вследствие наличия электромагнитного поля указанные ионы перераспределяются в пространстве путем электромиграции. Независимо от типа электропроводного образования, т.е. независимо от того, дендриты ли это или нитевидные кристаллы, такие структуры могут производить электрические короткие замыкания, индуцирующие сбои в работе многих электронных устройств, таких как датчики, схемные платы или другие подобные блоки. Предпринимались многочисленные попытки ослабить, по существу, предотвратить это явление, т.е., более конкретно, ослабить или, по существу, предотвратить рост металлических нитевидных кристаллов. К обычным способам предотвращения формирования нитевидных кристаллов олова относятся использование сплавов электроосаждаемого олова с другим металлом, таким как свинец, или введение барьерного слоя, например в виде обычного конформного покрытия.

При использовании первого способа возможность применения сплавов со свинцом ограничена; кроме того, такой подход не поощряется в связи с инициативами, требующими удалить из электронной промышленности соединения на основе свинца. В частности, Европейский Союз (ЕС) инициировал программу уменьшения применения вредных материалов, таких как свинец, в электронной промышленности. Законодательные акты, принятые ЕС, известны под названиями "Restriction of certain Hazardous Substances" (RoHS - Ограничение определенных вредных веществ) и "Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Directive" - Директива о списанном электрическом и электронном оборудовании. Для поставщиков электронного оборудования указанная директива вступила в действие в июне 2006 г. Она предписывает указанным поставщикам исключить широкое использование свинца в их изделиях. Таким образом, сплавление обычных электроосажденных составов с припойными составами, содержащими свинец, больше не считается приемлемым техническим решением.

Кроме того, к настоящему времени выявилась неадекватность способов, использующих конформные покрытия. В работе Т. Woodrow and E.Ledbury, Evaluation of Conformal coatings as a Tin Whisker Mitigation Strategy, IPC/JEDEC 8th International Conference on Lead-Free Electronic Components and Assemblies, San Jose, CA, April 18-20, 2005 обсуждаются шесть различных разновидностей типичных конформных покрытий, ослабляющих или вообще предотвращающих рост указанных кристаллов. Из данной работы следует, что обычные конформные покрытия могут временно подавить формирование электропроводных нитевидных кристаллов; однако с течением времени эти образования продолжают свой рост и, в конце концов, прокалывают покрытие. Утверждается также, что "не замечено очевидной связи между механическими свойствами покрытий и их способностью подавлять формирование нитевидных кристаллов". Результаты, представленные в данной работе, четко показывают, что типичные конформные покрытия не являются адекватным решением проблемы роста нитевидных кристаллов в электронных блоках.

Как было указано выше, электропроводные гальванические покрытия, не имеющие, по существу, свинцовой основы, и/или материалы подложки, также не содержащие свинца, в высокой степени подвержены росту электропроводных дендритов и/или образований, подобных нитевидным кристаллам, в результате чего могут быть индуцированы сбои в электронных системах. Например, сообщалось, что электропроводные образования указанных типов были причиной нарушения функционирования спутников (В.Felps, "Whiskers" caused Satellite Failure: Galaxy IV Outage Blamed on Interstellar Phenomenon, Wireless Week 1999-05-17), самолетов (Food and Drag Administration, ITG # 42: Tin Whiskers - Problems, Causes and Solutions, http: //www.fda.gov/ora/inspect_ref/itg/itg42.html, March 16, 1986) и имплантируемых медицинских устройств (В.Nordwall, Air Force Links Radar Problems to Growth of Tin Whiskers: Aviation Week and Space Technology, June 20, 1986, pp.65-70). Предложенное конформное покрытие образует композитную и/или ламинатную систему, которая способна существенно ослабить рост электропроводных кристаллических структур. Из самых общих соображений специалисту в этой области должно быть понятно, что от воздействия внешних условий подложки типа плат с печатной схемой и связанных с ними компонентов будут эффективно ограждаться обычными конформными покрытиями, которые в типичном варианте представляют собой монофазные системы.

Выбор этих обычных конформных покрытий, как правило, основывается на компромиссе между твердостью покрытия и его стойкостью к определенным соединениям, таким как вода, содержащая соли, жидкости организма и химические соединения промышленного происхождения. Далее, специалист в этой области должен учитывать, что твердость покрытия выбирают таким образом, чтобы покрытие обеспечивало защиту от воздействия окружающей среды, но в то же время в обязательном порядке проявляло пластичность, достаточную для исключения приложения механического усилия к любым прикрепленным компонентам, которые могут отсоединиться вследствие различия в коэффициентах теплового расширения во время термических циклов. Таким образом, для обычного конформного покрытия компромисс в отношении барьерных свойств должен учитывать жесткость покрытия.

Более конкретно, конформное покрытие в общем случае формирует адгезивную связь с подложкой. Например, в электронном блоке конформное покрытие, по существу, покрывает компоненты и плату с печатной схемой. Вследствие жесткости указанного покрытия различия в характеристиках теплового расширения компонентов и указанной платы передаются в виде механического напряжения на границу раздела между компонентами и печатной монтажной платой. Указанные напряжения могут оказаться достаточно большими, чтобы отсоединить компоненты от платы или сместить их от нее. Как отмечалось выше, хотя обычному конформному покрытию можно придать относительно большую жесткость, исследования показывают, что этой жесткости недостаточно для ослабления роста электропроводной кристаллической структуры или нитевидных кристаллов.

Таким образом, может представляться желательной разработка усовершенствованной системы конформного покрытия и/или соответствующего способа, которые позволяют ослабить эффекты роста электропроводного кристалла на таких подложках, как электронные блоки, промышленные компоненты, медицинские устройства и другие подложки и/или устройства.

Раскрытие изобретения

В первом варианте осуществления изобретения предлагается конформное покрытие, содержащее связующий слой и/или связующую матрицу, а также дисперсный материал, который содержит электрически непроводящий материал, подавляющий рост электропроводной кристаллической структуры. Такой материал может быть выбран, например, из группы, состоящей из диоксида кремния и керамики. При этом частицы дисперсного материала предпочтительно имеют форму, которая является сферической, конической, цилиндрической, частично сферической, частично конической, частично цилиндрической или комбинацией указанных форм.

Связующий слой, который содержит материал, выбранный из группы, состоящей из эпоксида, полиуретанов, паралена, акрилов и их смесей, может дополнительно содержать полимерный материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, стирола, полиуретана, полиимида, поликарбоната, полиэтилентерефталата, силикона и их смесей. Альтернативным компонентом связующего слоя может служить добавка, выбранная из группы, состоящей из диспергирующего агента, связующего вещества, сшивающего агента, стабилизирующего агента, окрашивающего агента, агента, поглощающего ультрафиолетовое излучение, и их комбинаций.

В другом варианте осуществления изобретения предлагается способ нанесения покрытия на подложку, обеспечивающий экранирование электропроводной электрической структуры. Указанный способ включает обеспечение наличия связующего слоя и дисперсного материала в многофазном покрытии и нанесение покрытия на подложку. Дисперсный материал распределяют таким образом, чтобы электрически непроводящий материал подавлял рост электропроводной кристаллической структуры внутри подложки.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки данного изобретения, которые, по мнению авторов, обладают новизной, подробно сформулированы в прилагаемой формуле. Изобретение будет более понятно из последующего описания, которое следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами. На чертежах подобные элементы отмечены одинаковыми цифровыми обозначениями.

Фиг.1 представляет микрофотографию, иллюстрирующую рост нитевидного кристалла олова на электрическом проводнике.

Фиг.2А представляет микрофотографию, иллюстрирующую образец конформного покрытия, которое содержит стеклянные микросферы, внедренные в связующий слой.

Фиг.2 В представляет графическую иллюстрацию образца конформного покрытия, которое содержит дисперсный материал, внедренный в связующий слой.

Фиг.3 представляет микрофотографию, иллюстрирующую электронный блок, покрытый одним из образцов конформного покрытия.

Осуществление изобретения

Хотя изобретение описано и разъяснено на примерах конкретных вариантов осуществления, данное описание не ограничивает изобретение представленными и описанными специфическими вариантами. Напротив, изобретение как буквально, так и с учетом любых своих эквивалентов охватывает все альтернативные варианты осуществления и модификации, лежащие в границах идеи и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой. Конформное покрытие согласно приведенному варианту настоящего изобретения способно защитить компоненты устройства, например, от влаги, грибка, пыли, коррозии, истирания и других внешних воздействий. Предлагаемые покрытия совместимы со многими профилями, такими, в частности, как щели, отверстия, острые концы, заостренные кромки и выступы, а также плоские поверхности. Для общего случая было показано, что конформное покрытие, сконструированное согласно положениям настоящего изобретения, создает защиту подложки и/или прикрепленных компонентов от роста металлических и/или электропроводных кристаллических структур.

Согласно одному из аспектов изобретения описанные конформные покрытия содержат связующий слой, содержащий непроводящий дисперсный материал. При этом указанный материал обладает твердостью и/или плотностью, достаточными для формирования извилистого тракта, подавляющего рост кристаллических структур, или может блокировать рост кристаллических структур или изменять его направление. Имеется в виду, что твердые частицы, включенные в матрицу, обеспечивают структурированное сопротивление по отношению к металлическим кристаллическим структурам, т.е. притупляют их и/или вызывают их деформирование за счет боковых нагрузок, создаваемых извилистым трактом. Если металлическая кристаллическая структура на начальной стадии своего формирования пронизывает данное конформное покрытие, она неизбежно продолжает расти в виде длинной и тонкой структуры, дотягиваясь до другого проводника с возможностью инициирования электрического короткого замыкания. Однако при наличии предлагаемого покрытия соседние проводники защищены от колоннообразных образований, т.к. прирост или образование не может проникнуть через твердые частицы (их тонкая колоннообразная конфигурация наклоняется, изгибаясь согласно закону Эйлера).

Согласно описанному примеру конформное покрытие обеспечивает возможность свести к минимуму или вообще исключить проблему барьер-жесткость. Кроме того, за счет использования многофазной системы, содержащей барьерный слой и дисперсный материал, указанное покрытие может решить проблему, связанную с ростом электропроводных кристаллических структур. Как уже отмечалось, связующий слой, выбранный из обычных конформных покрытий, обеспечивает предпочтительную защиту от загрязнений, поступающих из окружающей среды, причем указанная защита не разрушает подложку и/или взаимосвязи между компонентами подложки. В добавление к сказанному, наличие дисперсного материала обеспечивает твердость и/или плотность, достаточные для прерывания, изменения направления и/или предотвращения роста электропроводных структур, таких как нитевидные кристаллы или дендриты.

Как показано на фиг.1, металлический нитевидный кристалл 100 растет непосредственно из поверхности электрического проводника 110 (в примере, проиллюстрированном на данном чертеже в увеличенном масштабе, электрический проводник имеет форму винта). Электропроводный нарост этого типа, отличающийся наличием металлического нитевидного кристалла 100, может продолжать свое развитие наружу от электрического проводника до тех пор, пока кристалл 100 не войдет в электрический контакт с другой электропроводной поверхностью. Указанный кристалл 100 представляет только один из примеров электропроводной кристаллической структуры 101. Специалистам в этой области будет понятно, что указанная структура 101 может также иметь форму дендрита.

Примеры конформного покрытия 140 проиллюстрированы на фиг.2А, 2В и 3. Указанные покрытия содержат дисперсный материал 120, внедренный во внутренний объем связующего слоя 130. Как будет более подробно разъяснено далее, частицы дисперсного материала 120, находящиеся внутри связующего слоя 130 конформного покрытия, блокируют, подавляют или каким-то другим образом препятствуют росту электропроводной кристаллической структуры 101. Перечисленные воздействия могут осуществляться согласно, по меньшей мере, одному или двум типичным механизмам.

В примере, представленном на фиг.2В, частицы дисперсного материала 120 диспергированы в связующем слое 130 таким образом, чтобы электропроводная кристаллическая структура 101 вынужденно следовала по извилистому тракту. На фиг.2В схематично показаны шесть характерных извилистых трактов, обозначенных как P₁, P₂, Р₃, P₄, Р₅ и Р₆. Расположение и направление указанных трактов приведены только в качестве примера. В каждом случае электропроводная кристаллическая структура 101 имеет возможность распространяться от подложки 102, на которую нанесено конформное покрытие 140. Структура 101 будет стремиться следовать по одному из трактов P_1-6, наталкиваясь на дисперсный материал 120 и вынужденно поворачиваясь для продолжения роста. Альтернативно, дальнейший рост электропроводной кристаллической структуры 101, следующей по одному из трактов P_1-6 и наталкивающейся на частицы дисперсного материала 120, будет просто заблокирован указанным материалом, т.к. он имеет твердость, достаточную для преграждения любого дальнейшего роста структуры 101 (которая опять-таки может представлять собой металлический нитевидный кристалл 100, показанный на фиг.1, или любую другую электропроводную кристаллическую структуру, такую как дендрит).

Фиг.2А в масштабе 100:1 (5 мм на фиг.2А соответствуют 50 мкм на образце) представляет микрофотографию, иллюстрирующую предлагаемое конформное покрытие 140 и характеризующую дисперсность используемого керамического материала. В данном примере дисперсный материал 120 имеет форму керамических микросфер 121, помещенных в связующий слой 130 (должно быть понятно, что собственная структура слоя 130 на микрофотографии обычно не видна и на фиг.2А показана схематично).

Фиг.2 В представляет графическое изображение, иллюстрирующее взаимосвязь дисперсного материала 120 и связующего слоя 130. Как видно на чертеже, указанный материал 120 внедрен и зафиксирован во внутреннем объеме связующего слоя 130. В отличие от обычных монофазных конформных покрытий материал 120, находясь внутри слоя 130, может оказывать сопротивление, достаточное для предотвращения роста металлического нитевидного кристалла, и, по существу, предотвращает или исключает любые сбои системы, связанные с появлением указанного кристалла. Специалистам в этой области следует иметь в виду, что связующий слой 130 может удерживать дисперсный материал 120 механическим образом или за счет адгезивной связи. Далее, для улучшения удерживания дисперсного материала 120 внутри связующего слоя 130 предусмотрена возможность обработать указанный материал с использованием какого-нибудь технологического процесса, такого как кислотное травление. Подложку 102, показанную на фиг.2 В, также можно обработать, например посредством кислотного травления, чтобы улучшить адгезию. Могут оказаться пригодными и другие методы обработки.

Функцию связующего слоя 130 может выполнять слой, представляющий собой обычное конформное покрытие, выбранное, например, из полиуретанов, паралена (paralene), акрилов, силиконов и эпоксидов. Специалистам в этой области также следует иметь в виду, что связующий слой 130 можно легко сформировать и нанести в виде дисперсии только дисперсных материалов или в комбинации их с такими растворителями, как ацетон, вода, простые эфиры, спирты, ароматические соединения и комбинации перечисленных веществ. Существует несколько способов нанесения конформного покрытия на подложки. Некоторые из таких способов обычно осуществляют вручную, тогда как другие автоматизированы.

На фиг.3 представлен результат применения одного из примеров способа осаждения и/или нанесения предлагаемого конформного покрытия 140 на подложку 102. В данном случае указанный способ заключается в нанесении покрытия кистью или посредством пульверизации. Например, для нанесения конформного покрытия 140 на плату 150 электронного блока можно использовать ручной пистолет-распылитель, известный специалистам в этой области и подобный пистолетам-распылителям, применяемым для пульверизации краски. Как показано на чертеже, электронный компонент 160 и печатную монтажную плату 170 можно полностью покрыть конформным покрытием 140. После нанесения покрытию, нанесенному на плату 150 электронного блока, до его применения предоставляют возможность затвердеть. В данном примере покрытие может содержать связующий слой, поставляемый фирмой Resinlab (США), с дисперсным материалом, таким как керамика Zeeospheres® G-200, G-400 или G-600, поставляемая фирмой 3М Company (США) и представляющая собой микросферы диаметром 1-40 мкм и твердость 7 единиц по шкале твердости Мооса. В предлагаемой системе двухкомпонентный связующий слой, состоящий из эпоксида Resinlab W112800 (по объему смеси 25 мл части А, 12,5 мл части В и 25 мл керамического дисперсного материала), комбинируют с 94 мл разбавителя, такого как ксилол. Конечно, специалист в этой области должен иметь в виду, что можно применять любой серийно выпускаемый разбавитель, совместимый со связующим слоем. Разбавитель добавляют к смеси, чтобы облегчить нанесение посредством пульверизации. В частности, в данном примере дополнительный разбавитель обеспечивает получение конечной смеси, имеющей вязкость 26 сек (приблизительно 0,092 Н·сек/м²) в воронке Форда № 4. Применяемым для осаждения покрытий пистолетом-распылителем было устройство Model 200NH с распылительным наконечником № 50-0163, поставляемое фирмой Badger Air-Brush Company (США).

В данном примере конформного покрытия 140 разбавитель после нанесения испарится, в результате чего в конечной покрывной смеси окажется 40 об.% дисперсного материала. Специалист в этой области может предложить и другие альтернативные композиции, которые могли бы иметь альтернативную плотность дисперсного материала и/или содержать дисперсный материал, состоящий из других различающихся конструктивных веществ, и/или имеющий другие размеры частиц, при условии, что затвердевшее конформное покрытие обеспечивает наличие существенно изгибающегося тракта и/или твердость, достаточную для прерывания роста металлической кристаллической структуры. Далее, для специалиста в этой области будет понятно, что альтернативные связующие слои могут содержать и другие разнообразные покрытия, известные из уровня техники. В общем плане должно быть понятно, что материал конформного покрытия можно наносить и другими, причем разнообразными, способами, такими как нанесение кистью, посредством иглы или погружение. Выбор способа нанесения зависит от сложности подложки, на которую наносят конформное покрытие, характера выполнения нанесения покрытия, а также от требований к процессу нанесения покрытия. Предпочтительно, чтобы для ситуаций, в которых не происходит прямая конденсация влаги, толщина покрывного материала в высушенном состоянии после отверждения составляла величину в интервале 50-100 мкм. Однако, не выходя из границ идеи и объема изобретения, можно предусматривать и другие альтернативные значения толщины.

Другой вариант способа нанесения может включать нанесение покрытия на подложку с помощью кисти. Такая процедура может быть ручной, т.е. оператор окунает кисть в контейнер с покрывным материалом и намазывает материал на подложку. К преимуществам такой ручной процедуры относится отсутствие инвестиций в оборудование, причем не требуется инструмент или маскирование, а процедура относительно проста. В порядке альтернативы предусмотрена возможность при нанесении на подложку связующего слоя использовать обычные приемы маскирования.

Следующим вариантом способа нанесения покрытия является нанесение посредством погружения (окунания). Указанную процедуру также можно провести вручную или в автоматическом режиме. В первом случае оператор окунает подложку, например электронный блок, в резервуар с покрывным материалом. Конечно, специалистам в этой области должно быть понятно, что такую процедуру можно автоматизировать. Преимуществами такой системы являются низкие капиталовложения, простота и высокая производительность.

Для осаждения данного конформного покрытия в порядке альтернативы можно применить распыление через иглу. В этом варианте нанесение можно осуществить как в ручном варианте, так и посредством автоматизированной процедуры. В первом случае материал нагнетают через иглу и распыляют в виде пузырька. Пузырьки систематическим образом помещают на плате, предоставляя материалу возможность растекаться и покрывать соответствующий участок. В дополнение к сказанному, можно применить обычную роботизированную процедуру с использованием аппликатора с иглой, которому предоставлена возможность распылять покрывной материал, перемещаясь над схемной платой. Чтобы выдерживать желаемую толщину покрытия, можно запрограммировать скорости потока и вязкость материала в компьютерной системе, управляющей аппликатором.

Чтобы сформировать данное конформное покрытие, вместе с дисперсным материалом, можно нанести еще один тип связующего слоя, называемый параленом. Его обычно наносят, используя вакуумное осаждение, известное из уровня техники. В ходе одной операции можно легко нанести пленочные покрытия толщиной 0,1-76,0 мкм. Преимущество параленовых покрытий заключается в том, что они покрывают скрытые поверхности, а также другие участки, для обработки которых нанесение покрытия посредством пульверизации или с помощью иглы невозможно. Даже на неровных поверхностях толщина покрытия имеет весьма однородный характер.

Таким образом, специалисту в этой области будет понятно, что синтезировать предлагаемое конформное покрытие, содержащее в надлежащей пропорции связующий слой и дисперсные материалы, можно легко. Для оптимизации количеств, соответствующих поставленной задаче, в большинстве случаев может потребоваться проведение нескольких стандартных тестов на изменение параметров. Обеспечивается возможность диспергировать дисперсные материалы по всему объему полимерного материала, по существу, гомогенно или с созданием градиента, т.е. с увеличением/уменьшением количества (т.е. концентрации) по направлению от наружной поверхности к середине слоя материала, от одной поверхности до другой или каким-то иным образом. В порядке альтернативы предусмотрена возможность дисперсные материалы диспергировать в виде наружной оболочки или внутреннего слоя, формируя таким образом чередующиеся ламинатные структуры. В этом варианте осуществления предлагаемый дисперсный материал можно покрыть сверху связующим слоем. Таким образом, в рамках изобретения предусматривается создание новых ламинатов или многослойных структур, содержащих пленки дисперсных материалов, покрытые сверху другим покрывным или связующим слоем. Специалист в этой области должен дополнительно иметь в виду, что предусмотрена возможность разместить дисперсный материал в индивидуальных зонах или на индивидуальных участках подложки, а затем нанести на них связующий слой. Конечно, любой из таких ламинатов можно легко сформировать на основе процедур, перечисленных выше.

В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно указать, что предлагаемое конформное покрытие может обеспечить преимущество при нанесении его на одну или более следующих подложек: коммутационные панели, интегральные схемы, печатные монтажные платы, платы с печатной схемой, гибридные схемы, преобразователи, датчики, измерители ускорения, соленоиды, компоненты волоконной оптики, теплообменники, медицинские имплантаты, расходомеры, магниты, фотоэлементы, электрохирургические инструменты, а также капсулированные микросхемы.

Хотя настоящее изобретение описывалось на примере конкретных вариантов осуществления, приведенных только с иллюстративными целями и не имеющих ограничительного характера по отношению к изобретению, для специалистов должно быть очевидно, что в представленные варианты можно вносить изменения, добавления и/или исключать из них некоторые детали, не выходя за границы объема изобретения. Соответственно, данное описание приведено только для облегчения понимания и не накладывает излишних ограничений, т.к. все модификации, лежащие в границах объема изобретения, могут быть очевидными для специалистов. Например, предотвратить рост или продвижение способен любой дисперсный материал, проявляющий в присутствии кристаллических образований твердость, которая достаточна для формирования извилистого тракта. Для специалиста должно быть понятно, что достаточную твердость могут обеспечить известные минеральные соединения, предпочтительно имеющие твердость не менее 5 единиц по шкале твердости Мооса, или любой материал с температурой стеклования предпочтительно выше 400°С. Границы изобретения не ограничены конкретными узлами, способами и готовыми изделиями, приведенными в данном описании. Напротив, настоящее изобретение охватывает все узлы, способы и готовые изделия, соответствующие прилагаемой формуле изобретения, причем как буквально, так и с учетом эквивалентов.