一种全自动非接触式真空镀膜方法与设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种全自动非接触式真空镀膜方法与设备，其中，真空镀膜方法包括以下步骤：S1、真空条件下将固态粉末状的对二甲苯的二聚物加热汽化；S2、真空条件下在650℃将气态的对二甲苯的二聚物，裂解为对二甲苯的活性单体；S3、气态活性单体在室温下沉积于待镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜。采用上述方案，本发明采用对二甲苯的真空镀膜方法，广泛适用于线路板镀膜，且镀膜效果好，尤其适用于大批量工业化生产，具有很高的市场应用价值。
【专利说明】一种全自动非接触式真空镀膜方法与设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及真空镀膜领域，尤其涉及的是，一种全自动非接触式真空镀膜方法与 设备。
【背景技术】
[0002] 现有工艺是在物体的表面手刷或者喷枪喷(涂)上一层三防漆，或是UV油和直接在 表面包上一层薄膜，生产效率低、防水效果差、均匀度不够，死角无法实现涂覆，遇高温会脱 落。如果用现在的工艺作为线路板防水是不可能做到100%的防水功能的，因为只是在物体 的表面喷上一层油性的防水漆，只能是在物体的表面有一层保护层，万一表面有一个位置 破损了的话，那么水就会渗透进入里层，里面的元器件就会受损断路，而且线路板是由很多 电子元器件组成的，对元器件之间的间隙或深层的位置是无法实现喷上保护层的，因此，如 果仅仅只有在物体的外表有一层保护膜，则无法实现全方位的保护。
[0003] 并且，在安全方面，在温度高于80摄氏度时保护层容易爆裂，易碎，在线路发生断 路时容易造成把保护层破损，甚至易发生火灾。因目前市面上的保护层耐瞬间的电压是 DC2000V左右，而在220V发生瞬间短路时瞬间电压可能会达到2000V-3000V左右，据第三方 机构的验证目前的保护层是达不到这种效果的，特别是在恶劣的环境下使用物体很容易失 效。
[0004] 从品质方面来看，如线路板，所有的线路板都是通电情况下运作的，都知道在用运 作时会产生热量，而线路板上的锡点在高温的状态下，锡点容易老化，如果保护层不好，锡 点就很容易脱落，然而影响线路板的性能失效。
[0005] 另一方面，在产品销往国外时，特别是走海运的时候，因海水是碱性的，现有的防 水工艺是达不到耐酸碱的功能的，所以产品一到客户那里会有可能因碱性太强而破坏本身 的性能，可能导致客户退货，造成不必要的损失。
[0006] 综上所述，现有工艺的缺点是无法将产品全方位进行保护，在恶劣的环境下无法 有效保护产品，对产品的品质和寿命没有保障。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种新的真空镀膜方法与真空镀膜设备。
[0008] 本发明的技术方案如下：一种全自动非接触式真空镀膜方法，其包括以下步骤： S1、真空条件下将固态粉末状的对二甲苯的二聚物加热汽化；S2、真空条件下在650°C将气 态的对二甲苯的二聚物，裂解为对二甲苯的活性单体；S3、气态活性单体在室温下沉积于待 镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜。
[0009] 优选的，所述加热汽化的温度为120°c至450°C。
[0010] 优选的，所述步骤S3之前，还对所述待镀膜产品进行表面清洁处理。
[0011] 优选的，所述步骤S2在一均匀的通道中进行。
[0012] 优选的，在所述步骤S1之前，以及所述步骤S1、所述步骤S2、所述步骤S3中，保持 真空条件。
[0013] 优选的，保持所述真空条件时，采用相通的管道。
[0014] 优选的，所述步骤S3中，还调整用于容置所述待镀膜产品的镀膜缸体的温度。
[0015] 优选的，所述对二甲苯的二聚物的加热汽化时，停止抽真空。
[0016] 优选的，所述步骤S3之后，还执行以下步骤：在预设置部位还喷涂一层面漆，然后 进行紫外光固化。
[0017] 优选的，所述步骤S1中，包括以下步骤：S11、升华炉抽真空；S12、将固态粉末状的 对二甲苯的二聚物从原料门置入原料仓；S13、原料仓抽真空；S14、将固态粉末状的对二甲 苯的二聚物从原料仓置入升华炉；S15、在真空状态下，加热所述升华炉，使得固态粉末状的 对二甲苯的二聚物汽化； 并且，所述步骤S2中，包括以下步骤：S21、对分解炉中的真空通道抽真空；S22、对分解 炉进行预热处理，加热至650°C ;S23、在真空状态下，打开所述升华炉，使得汽化的对二甲苯 的二聚物进入所述真空通道的一端，并保持所述升华炉的温度以及所述分解炉的温度，使 得对二甲苯的二聚物在所述真空通道中裂解为对二甲苯的活性单体； 并且，所述步骤S3中，包括以下步骤：S31、将待镀膜产品放置入镀膜缸体；S32、对所述 镀膜缸体抽真空；S33、旋转所述镀膜缸体，并打开所述真空通道的另一端，使得对二甲苯的 活性单体进入旋转中的所述镀膜缸体；S34、按预设程序上下移动所述镀膜缸体，使得气态 的活性单体在室温下沉积于待镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜。
[0018] 优选的，所述步骤S34中，还调整所述镀膜缸体的温度。
[0019] 优选的，所述步骤S31中，集群放置各所述待镀膜产品，各相邻待镀膜产品的PCB 板平行设置且间距相等，并且，各PCB板与所述镀膜缸体的旋转轴的角度为40至55度，各 相邻PCB板的间距为PCB板面积的平方根。
[0020] 优选的，所述步骤S34之后，还执行以下步骤：在预设置部位还喷涂一层面漆，然 后进行紫外光固化。然后进行紫外光固化；把经过行紫外光固化的预设置部位进行漏电 测试、防水测试：其中，漏电测试包括以下步骤：在每个电子元件的连接处连接漏电测试装 置。
[0021] 本发明又一技术方案如下：一种真空镀膜设备，其用于执行上述任一真空镀膜方 法，所述真空镀膜设备包括控制器、材料室、产品室以及真空泵；所述材料室顺序设置原料 门、原料仓、升华炉与分解炉；所述原料仓的仓门连接所述升华炉的一端；所述升华炉的另 一端连接所述分解炉中的真空通道的一端；所述真空通道的另一端连接所述产品室的镀膜 缸体；所述控制器分别连接且单独控制所述原料门、所述原料仓的仓门、所述升华炉、所述 升华炉的一端、所述升华炉的另一端、所述分解炉、所述真空通道的一端、所述真空通道的 另一端、所述镀膜缸体、所述真空泵；所述真空泵连接所述原料仓、所述升华炉、所述真空通 道、所述镀膜缸体。
[0022] 采用上述方案，本发明采用对二甲苯的真空镀膜方法，广泛适用于线路板镀膜，且 镀膜效果好，尤其适用于大批量工业化生产，具有很高的市场应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明所述真空镀膜方法的一个实施例的示意图； 图2为本发明所述真空镀膜设备的一个实施例的示意图； 图3为本发明所达到的镀膜效果的一个实施例的示意图； 图4A、图4B分别为本发明的一实验例与对比例的示意图； 图5A、图5B、图5C分别为本发明的另一实验例与对比例的示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。 本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式 来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明 的公开内容的理解更加透彻全面。
[0025] 需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一 个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连 接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中 的其它元件连接到该另一个元件。
[0026] 例如，如图1所示，一种全自动非接触式真空镀膜方法，其包括以下步骤：S1、真空 条件下将固态粉末状的对二甲苯的二聚物加热汽化；S2、真空条件下在650°C将气态的对 二甲苯的二聚物，裂解为对二甲苯的活性单体；S3、气态活性单体在室温下沉积于待镀膜产 品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜。纳米技术是指在〇. 1~1〇〇纳米的尺度里，研究电子、 原子和分子内的运动规律和特性的一项技术，科学家们在研究物质构成的过程中，发现在 纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用 这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术；本发明各实施例的技术效果能 够到达纳米级别，所形成的纳米膜层耐高温，耐酸碱，膜层平整。例如，真空镀膜方法所涉及 的沉积过程分为三步骤：真空条件下，以120°C或者150°C将固态粉末状的对二甲苯的二聚 物（di-para-xylylene，dimer)加热汽化；然后，以650°C将气态的对二甲苯的二聚物裂解 为对二甲苯（para-xylylene)的活性单体(monomer),之后，气态活性单体在室温下沉积并 聚合成聚对二甲苯（P〇ly -para-xylylene)的薄膜。
[0027] 例如，一种全自动非接触式真空镀膜方法，其包括以下步骤。
[0028] S1、真空条件下将固态粉末状的对二甲苯的二聚物加热汽化；优选的，所述加热 汽化的温度为120°C至450°C。例如，所述加热汽化的温度为120°C、150°C、18(rC、21(rC、 250°C、288°C、300°C或340°C。优选的，本发明各实施例均不限制所述加热汽化的温度，只需 在达到汽化的效果的基础上，节约能源的消耗即可。优选的，所述对二甲苯的二聚物的加热 汽化时，停止抽真空。
[0029] S2、真空条件下在650°C将气态的对二甲苯的二聚物，裂解为对二甲苯的活性单 体；优选的，所述步骤S2在一均匀的通道中进行。其中，所述650°C，在实际反应过程中，可 以上下偏离若干温度，也能够达到裂解的效果；例如，所述步骤S2在645°C至655°C中进行。
[0030] S3、气态活性单体在室温下沉积于待镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄 膜。优选的，所述步骤S3中，还调整用于容置所述待镀膜产品的镀膜缸体的温度。优选的， 所述步骤S3之前，还对所述待镀膜产品进行表面清洁处理。例如，所述步骤S3之前，还采 用高压吹风方式对所述待镀膜产品进行表面清洁处理，其中，风压根据不同的产品类型进 行调整。这样，可以防止待镀膜产品放置过久或者过于肮脏影响镀膜效果。
[0031] 优选的，在所述步骤S1之前，以及所述步骤S1、所述步骤S2、所述步骤S3中，保持 真空条件。优选的，保持所述真空条件时，采用相通的管道。例如，执行一次抽真空操作，即 可使所述步骤S1之前，以及所述步骤S1、所述步骤S2、所述步骤S3中，保持真空条件。
[0032] 优选的，所述步骤S3之后，还执行以下步骤：在预设置部位还喷涂一层面漆，然后 进行紫外光固化。这样，在需要防护的重点位置，还可以进行额外保护。然后进行紫外光固 化；把经过行紫外光固化的预设置部位进行漏电测试、防水测试：其中，漏电测试包括以下 步骤：在每个电子元件的连接处连接漏电测试装置。
[0033] 例如，一个较好的例子是，所述步骤S1中，包括以下步骤：S11、升华炉抽真空； S12、将固态粉末状的对二甲苯的二聚物从原料门置入原料仓；S13、原料仓抽真空；S14、将 固态粉末状的对二甲苯的二聚物从原料仓置入升华炉；S15、在真空状态下，加热所述升华 炉，使得固态粉末状的对二甲苯的二聚物汽化；并且，所述步骤S2中，包括以下步骤：S21、 对分解炉中的真空通道抽真空；S22、对分解炉进行预热处理，加热至650°C ;S23、在真空状 态下，打开所述升华炉，使得汽化的对二甲苯的二聚物进入所述真空通道的一端，并保持所 述升华炉的温度以及所述分解炉的温度，使得对二甲苯的二聚物在所述真空通道中裂解为 对二甲苯的活性单体；并且，所述步骤S3中，包括以下步骤：S31、将待镀膜产品放置入镀膜 缸体；S32、对所述镀膜缸体抽真空；S33、旋转所述镀膜缸体，并打开所述真空通道的另一 端，使得对二甲苯的活性单体进入旋转中的所述镀膜缸体；S34、按预设程序上下移动所述 镀膜缸体，使得气态的活性单体在室温下沉积于待镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的 薄膜。优选的，所述步骤S34中，还调整所述镀膜缸体的温度。优选的，所述步骤S34之后， 还执行以下步骤：在预设置部位还喷涂一层面漆，然后进行紫外光固化。这样，提供了与现 有技术不同的实现方法，能够大批量制造出镀膜产品，例如镀膜的线路板，采用上述实施例 所述方法，其镀膜效果如图3所示，包括线路板203,以及安装在线路板203上面的第一元 件201以及第二元件202,在第一元件201、第二元件202以及线路板203均匀镀了一层聚 对二甲苯的薄膜200。
[0034] 优选的，所述步骤S31中，集群放置各所述待镀膜产品，各相邻待镀膜产品的PCB 板平行设置且间距相等，并且，各PCB板与所述镀膜缸体的旋转轴的角度为40至55度，各 相邻PCB板的间距为PCB板面积的平方根。这样，在保证镀膜效果的前提下，可以多放置待 镀膜产品，从而实现大批量生产。
[0035] 本发明各实施例的真空镀膜方法，即纳米真空镀膜(气相沉积）方法，又称 Parylene镀膜，Parylene (派瑞林）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；Parylene沉积可以经由活泼的单体 (monomer)气体，聚合于物体表面上，不同于一般由液体涂的方法制备。Parylene是以活性 分子在真空的条件下于物件表面聚合一层完全披覆的薄膜，可涂装到任何形状的表面，且 不产生死角，包括尖锐的棱角、隙缝内部与极细微的针孔中，膜厚可一致性的被覆在产品的 任何部位，薄膜厚度由0. 〇〇lmm-〇. 05mm，是世界最薄的涂装之一。并且，Parylene采用化学 气相沉积工艺（CVD)。整个过程是气态反应，且全程在真空条件下进行，因而涂层非常的均 匀，此特性是其它涂敷方式难以实现的。
[0036] 两个对比的例子分别如图4A、图4B所示，如图4A所示为Parylene镀膜后的例 子，如图4B所示为未作Parylene镀膜的例子，在同样的工作环境中，经过一段老化时间， Parylene镀膜后的例子保持焊点完整，而未作Parylene镀膜的例子焊点已破损。
[0037] -个腐蚀对比的例子分别如图5A、图5B、图5C所示，如图5A所示，上面一条是未 作镀膜的产品A，下面一条是已作镀膜的产品B，同时放在水中，未作镀膜的产品A已经开始 缓慢漏电，而已作镀膜的产品B正常工作；如图5B所示，在容器中缓慢倒入浓度为99%的盐 酸，未作镀膜的产品A明显在钝化，而已作镀膜的产品B正常工作；如图5C所示，经过数秒 至数十秒后，未作镀膜的产品A已经完全被盐酸腐蚀，而已作镀膜的产品B依然透亮；静置 观察数日，已作镀膜的产品B仍保持正常工作。
[0038] 采用上述任一真空镀膜方法，本发明又一实施例如下：一种真空镀膜设备，其包括 控制器、材料室、产品室以及真空泵；所述材料室顺序设置原料门、原料仓、升华炉与分解 炉；所述原料仓的仓门连接所述升华炉的一端；所述升华炉的另一端连接所述分解炉中的 真空通道的一端；所述真空通道的另一端连接所述产品室的镀膜缸体。
[0039] 所述控制器分别连接且单独控制所述原料门、所述原料仓的仓门、所述升华炉、所 述升华炉的一端、所述升华炉的另一端、所述分解炉、所述真空通道的一端、所述真空通道 的另一端、所述镀膜缸体、所述真空泵；例如，所述控制器分别控制所述原料门的开关、所述 原料仓的仓门的开关、所述升华炉的启动与关闭、所述升华炉的一端阀门的开关、所述升华 炉的另一端阀门的开关、所述分解炉的启动与关闭、所述真空通道的一端阀门的开关、所述 真空通道的另一端阀门的开关、所述镀膜缸体一端阀门的开关、所述镀膜缸体另一端阀门 的开关、所述真空泵的启动与关闭等。
[0040] 所述真空泵连接所述原料仓、所述升华炉、所述真空通道、所述镀膜缸体。例如，如 图2所示，原料门101连接原料仓102,原料仓102连接升华炉103,升华炉103连接真空通 道104,真空通道104位于分解炉105内部，真空通道104连接镀膜缸体106,镀膜缸体106 通过连接管107连接真空泵108。
[0041] 例如，所述真空泵分别连接所述原料仓、所述升华炉、所述真空通道、所述镀膜缸 体；又如，所述原料仓、所述升华炉、所述真空通道、所述镀膜缸体连通设置，所述真空泵顺 序连接所述镀膜缸体、所述真空通道、所述升华炉、所述原料仓；又如，所述真空泵与所述镀 膜缸体设置冷凝装置，例如，设置一冷凝井等。所述原料仓、所述升华炉、所述真空通道、所 述镀膜缸体分别通过所述原料仓的仓门、所述升华炉两端的两阀门、所述真空通道两端的 两阀门、所述镀膜缸体的一阀门连通，并通过所述镀膜缸体的另一阀门连接所述真空泵，这 样，在保持所述真空条件时，采用相通的管道，就可以实现统一抽真空的效果。
[0042] 优选的，镀膜缸体外部设置温控设备，用于在气态活性单体在室温下沉积于待镀 膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜时，调整用于容置所述待镀膜产品的镀膜缸体的 温度。这样，可以在不同的环境下，例如酷暑与严冬，都不影响正常生产。
[0043] 优选的，真空镀膜设备还包括一喷漆设备与紫外灯，两者配合在完成镀膜的所述 待镀膜产品中，在其预设置部位还喷涂一层面漆，然后进行紫外光固化。例如，在产品室中 设置所述喷漆设备与紫外灯，对于完成镀膜的待处理产品的预设置部位，其可能是待处理 产品的部分位置，喷涂一层面漆，然后进行紫外光固化。
[0044] 例如，将待镀膜产品放入镀膜缸体，在控制器的控制屏处设置镀膜所需参数，然后 启动冷凝井，冷凝井或镀膜缸体的温度达到设定值时，启动真空泵，真空泵的压力达到设定 值时，启动分解炉，分解炉的温度达到设定值时，开启原料门与升华炉，升华炉的温度达到 设定值后，自动进入自动处理程序；之后，真空镀膜设备将自动走完所设定的程序，出来的 产品就是镀膜完成时；这样，可以一次操作，就得到大批量的镀膜产品，非常适用于工业化 生产。
[0045] 采用本发明各实施例所述真空镀膜方法与真空镀膜设备，一个测试项目及其结果 如下表所示。
【权利要求】
1. 一种全自动非接触式真空镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 真空条件下将固态粉末状的对二甲苯的二聚物加热汽化； 52、 真空条件下在650°C将气态的对二甲苯的二聚物，裂解为对二甲苯的活性单体； 53、 气态活性单体在室温下沉积于待镀膜产品的表面并聚合成聚对二甲苯的薄膜。
2. 根据权利要求1所述真空镀膜方法，其特征在于，所述加热汽化的温度为120°C至 450。。。
3. 根据权利要求2所述真空镀膜方法，其特征在于，所述步骤S3之前，还对所述待镀膜 产品进行表面清洁处理。
4. 根据权利要求3所述真空镀膜方法，其特征在于，所述步骤S2在一均匀的通道中进 行。
5. 根据权利要求4所述真空镀膜方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，以及所述步骤 S1、所述步骤S2、所述步骤S3中，保持真空条件。
6. 根据权利要求5所述真空镀膜方法，其特征在于，保持所述真空条件时，采用相通的 管道。
7. 根据权利要求6所述真空镀膜方法，其特征在于，所述步骤S3中，还调整用于容置所 述待镀膜产品的镀膜缸体的温度。
8. 根据权利要求7所述真空镀膜方法，其特征在于，所述对二甲苯的二聚物的加热汽 化时,停止抽真空。
9. 根据权利要求8所述真空镀膜方法，其特征在于，所述步骤S3之后，还执行以下步 骤：在预设置部位还喷涂一层面漆，然后进行紫外光固化；把经过行紫外光固化的预设置 部位进行漏电测试、防水测试：其中，漏电测试包括以下步骤：在每个电子元件的连接处连 接漏电测试装置。
10. -种全自动非接触式真空镀膜，其特征在于，用于执行如权利要求1至9任一所述 真空镀膜方法，其包括控制器、材料室、产品室以及真空泵； 所述材料室顺序设置原料门、原料仓、升华炉与分解炉； 所述原料仓的仓门连接所述升华炉的一端； 所述升华炉的另一端连接所述分解炉中的真空通道的一端； 所述真空通道的另一端连接所述产品室的镀膜缸体； 所述控制器分别连接且单独控制所述原料门、所述原料仓的仓门、所述升华炉、所述升 华炉的一端、所述升华炉的另一端、所述分解炉、所述真空通道的一端、所述真空通道的另 一端、所述镀膜缸体、所述真空泵； 所述真空泵连接所述原料仓、所述升华炉、所述真空通道、所述镀膜缸体。
【文档编号】C23C16/448GK104233228SQ201410344137
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】蔡子亮, 杨飞, 白政民, 杨晓博, 李耀辉 申请人:许昌学院