电子封装、PCB电路板三防保护的革新--parylene镀膜聚对二甲苯在混合电路中应用技术
本课题来源于国家航空科研基金预先研究项目，西安微电子技术研究所技术创新项目，本论文主要针对当前混合电路存在亟待解决的防潮防护问题，提出并实现了一 种采用新型材料-聚对二甲苯的解决方案。 论文首先从介绍混合电路在各个领域的广泛应用需求出发，分析了薄厚膜混合电路的可靠性问题。在此基础上，针对电路组装的密封问题，提出用聚对二甲苯解决防 潮防护问题的方案。论文对聚对二甲苯的性质、应用情况及工艺特点进行系统分析，对材料的应用目标和工艺兼容性进行深入讨论，对键合丝热胀系数的匹配性进行 验证，对涂覆工艺中的各种保护措施进行了详细阐述对比。通过选择不同类型的样品，分组进行了材料涂覆试验。并按照国军标要求对涂覆的样品进行一系列可靠性 考核试验，对试验测试结果进行了分析总结。 考核试验结果表明该材料可以应用于混合电路，可以解决当前混合电路工艺中的防潮防护问题.     当今军事电子设备的发展趋势是体积小、功率大、集成化高,并且可靠性要求高,为保证其能在恶劣的环境下正常工作,采取必要的防护手段显得非常重要。 军事电子装备中高频零部件的防护一直是一个难点,高频部件要求防护涂层不影响或者少影响其在微波范围的工作性能,而现有的环氧、聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅 等敷形涂层对其微波性能影响都比较大。
Parylene是一种新型敷形涂层材料,用独特的真空气相沉积工艺制备,由活性小分子在基材表面“生长”出完全敷形的聚合物薄膜涂层,它能涂敷到各种形 状的表面,包括尖锐的棱边,裂缝和内表面,该涂层号称“无孔不入”可深入裂缝里和内表面。这种真空状态下室温沉积制备的0.1-100微米薄膜涂层，厚度 均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、有优异的电绝缘性和防护性，是当代最有效的防潮、防霉（零级）、防腐、防盐雾涂层材料。
一：印制电路板的腐蚀主要原因
         大气腐蚀：
在沿海崎岖高温，高湿，高盐雾的严酷环境下，大气中的有害离子加速了腐蚀进程，是引起腐蚀的主要原因。
        缝隙腐蚀
在印制制版上 装配元器件，其余印刷版之间有一定的缝隙存在。如果缝隙的宽度足以使水，化钠等电解质溶液进入并保存在内，则可引起元器件下印制线之间的腐蚀，造成短路或开路。
l         电解腐蚀
组件装配在印制板上，在组件下面有两条正负级的印制线，在潮气作用下，使带正极的印制线受到腐蚀，带负极的印制线沉积，引起印制线间漏导增加，短路甚至击穿。
除上述几种原因外，还有应力，霉菌，有机气氛均可引起印制电路板产生腐蚀。
二：印制电路板的防护工艺措施
印制电路板为了达到防腐蚀的目的，目前对于工作在室内等良好环境下的印制电路板，一般采用涂覆三防涂料进行保护。但对于工作在舰船舱外的电路板，或者机载 设备中工作在高电压力下的印制导线及低气压下的印制电路组件，为了防潮湿，霉菌，盐雾对电路的腐蚀，有效避免导线之间爬电，击穿现象的发生，仅仅是涂覆三 防漆进行保护是远远不够的。
         印制电路板的防护选择
  现有的环氧、聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅等敷形涂层等，普通的印制电路板可采用上述涂覆涂料进行防护，但其敷形涂层对其微波性能影响都比较大。
而对于高频，中频印制电路板，为防止三防涂料的涂覆可能引起其电路参数和特性改变，一般建议使用新的涂覆材料 Parylene涂层。

三：Parylene性质：
Parylene涂层逐渐形成一种均衡的、共形的薄膜，均匀覆盖暴露在外的基底表层的边角。Parylene的沉积不会产生液相或气相的副产品，无需溶剂及其他受环保要求所限制的材料。
Parylene聚合物通常有三个品种：聚对二甲苯（Parylene N）、聚氯代对二甲苯（ Parylene C）和聚二氯代对二甲苯（Parylene D）。它们各自有不同的特点和优点。他们主要的不同有沉积速度、使用温度和介质损耗因子。Parylene聚合物是一种化学惰性好又具有良好生物相容性的 高纯涂层材料，已经经过美国FDA认可，已广泛使用与各种医疗器材和包材上。
Parylene的其他性质还包括：
•Parylene具有实用的绝缘和屏障特性，同时具有极端的化学惰性，不受针孔的困扰。它能防有机溶剂、防无机试剂且防酸。由于Parylene在整个过程中的任何阶段都不会呈现液态，因而它不会聚集、桥接或者因为虹吸作用而产生液面弯曲。
•由于自身很薄，Parylene的机械减震和负载特性极小。这种材料可以涂抹在许多种基底的表面。这些基底包括玻璃、金属、纸张、树脂、塑料、陶瓷、铁氧体，甚至人造橡胶以及粉末状与颗粒状物质等。
•Parylene的静态和动态摩擦系数在0.25~0.33之间，其干膜的光滑程度对涂层材料的某些应用来说是一个重要的属性。 

四：Parylene材料涂覆工艺
真空覆膜工艺技术的要求是：要选择使用专门的真空涂覆设备，确保设备性能符合工艺要求。
Parylene沉积过程为第一步在约150℃温度下将固态原料对二甲苯进行蒸发，第二步是在680℃温度下将两个侧链碳碳链裂解生成稳定的活性单体，最 后活性单体进入室温状态下的沉积室进行聚合沉积，瞬间吸附在基体上聚合成为聚对二甲苯薄膜。剩余的气体经冷阱捕集，以避免沉积物进入真空泵。

五：Parylene材料的应用：
Parylene能在0.2μm厚时无针孔，5μm厚时耐1000V以上直流击穿电压，同时又是摩擦系数很低的一种自润滑材料，化学惰性和阻隔性能优异。因此，在微电子机械系统中，Parylene除了作电介质材料外，还用作微型传动机构和微型阀门的结构材料和防护材料。
Parylene应用：目前，从普通领域到不为人知的领域，Parylene都有应用，其所涵盖的应用市场从太空深处的飞行器、汽车发动机一直到心脏调搏 器、军事电子产品等。可以预见，得益于自动化沉积设备的出现，不同技术领域对这种聚合物的日益熟悉，以及涂敷效率的不断改进等等，Parylene的应用 广度将进一步得到拓宽。以下是目前几种有代表性的应用：
电子传感器。通过使用Parylene涂层，人们无需在精细的传感器表面进行物理性加载就可达到环保要求。
测量器件。多用途遥控测量电路的消耗据报告称正在不断增加，这些电路必须确保能在要求的环境条件下运转，而Parylene涂层能对潮湿、溶剂和其他污染物的侵蚀起到长效保护作用。
航天应用。利用Palylene的一些独特性质实现空间强化，防止由于极端温度变化导致的浓缩，限制气体排出等。
军事电子应用。在航空通讯和航海设备的电路上应用Palylene涂层电路，可以满足与宇航应用情形相类似的要求。
电子门禁系统。为了保护旅馆的安全而安装的电子门禁系统的电路就可以应用Palylene膜，从而免受冷凝与腐蚀作用的破坏，这一点在沿海地区尤为重要。
医疗设备。在应用于外科手术的医疗设备上有选择性地涂敷Parylene，可以提高设备的光滑度及可选择的电绝缘性。这种涂层也能起到保护和润滑皮下注射用针头的作用，还可以在可移植的器件和修复手术用部件的表层产生一种非排斥性生物屏障。
硅键盘。许多系统都采用硅胶键盘输入数据，Palylene涂层经常被涂覆于硅胶键盘的表面，用来保护键盘上的印刻数字和图形免受手指上的油脂或其他东西的污染。
铁氧体磁芯。在铁氧体磁芯表层涂敷Parylene是出于以下目的：这种涂层可以为磁芯提供电介质的绝缘，避免电损耗，而对实际体积的大小不会有实质性改变；它还可以通过去除灰尘和污染来加固铁氧体和模压金属部件的表面。
未来发展。美国专利局的纪录显示，2002年有267项被授予的专利提到了Parylene的某种应用。这些应用包括图像制作设备，半导体加工制造，可移 植压力传感器，消毒药涂敷设备和微流体控制装置的制造等。Parylene将继续挖掘产品的潜力，利用它的独特属性来解决一些特殊的问题。其未来的应用包 括：
微电子机械系统（MEMS），这是当前较受瞩目的工业技术之一，它的特色在于微小设备可以通过集成电路制造业的设计和生产方法来制造。MEMS的精微部件 用以把一些机械部件合并，如齿轮、控制杆、螺丝、阀门、微型发动机和微型泵等。Parylene已经通过一种MEMST工艺成功应用于微流体控制器件，在 这种器件中通过的流体会和器件本身的组成材料不相容，因而Parylene成为流体的保护屏障。另外，Parylene可以制成某些机械部件，用在这种微 小系统的泵和阀门中。最后，在MEMS器件的加工和封装工艺中，
Parylene也被认为可以充当预期的释放层。
光纤。精密光纤连接器制造商正在评测Parylene用作潮气屏障的效果。透明的Parylene的光学特性，以及在极薄状态下有效的属性，使这种薄膜在光纤的扩展应用中极具发展潜力。 
六.真空镀膜认证种类:
1.美国军规MIL-I-46058C材料认证
2.美国太空总署(NASA)材料认证.
3.USP XXII无毒测试.
4.SGS无毒测试 
5.UL9V-0认证