专利名称：封装装配的印刷电路板的封装和制造技术
方法
技术领域：
本发明涉及用于装配了电子组件的印刷电路板、尤其是用于具有电子器件的印刷电路板的改进的印刷电路板保护涂层/封装，所述电子器件必须满足安全标准，因为它们例如使用在具有爆炸保护支架的领域。
背景技术：
电子器件通常安装在电子印刷电路板上，所述电子印刷电路板在使用时被置于极为不同的环境影响中。因此，湿度、温度波动、腐蚀性介质如不同硬度和/或浓度的酸、盐和/或有害气体或多或少导致印刷电路板和/或安装在其上的电子组件的快速失效。出于该原因，装配的印刷电路板被覆盖有几Pm至数百Pm厚的保护漆用于封装，以保护免受不期望的环境影响。装配的印刷电路板是一种板坯，在其上安装有或者简单组合或部分彼此组合成电路和/或以其它方式通信的电子器件或电子模块。这例如可以是晶体管、二极管、电容器、发光器件和其它电子器件。因此，典型的印刷电路板在表面上具有极为不同材料的宽泛的混合，例如金属、树脂、混合材料和/或塑料，它们必须全部被所使用的保护漆浸润，借此保证全面的和安全的保护漆密封性。为了改进漆的浸润，常常添加附加溶剂，所述附加溶剂虽然刚开始改进了漆的浸润，但是另一方面改变和恶化了保护漆的保护作用和/或保护漆的可处理性、如干燥时间、变化性能。在漆被强烈地用溶剂稀释和/或掺入的情况下，达到特定的漆密度也常常是困难的。尤其是在溶剂蒸发后可能重新导致漆的去湿现象，这意味着漆再次从有几何形状问题的、漆刚开始已覆盖了的位置上退回。在漆层中形成缺陷。棱边和角处的浸润、以及保持保护漆层同样厚的保证措施也会因为使用溶剂来更好地浸润表面而变差。最后，有时也会在保护漆层内部导致形成气泡。出于该原因，当今所有与安全相关的部件都用非常费事的方法进行涂覆。因此，例如使用双涂漆工艺(Doppellackierprozess),在该工艺中首先利用第一漆层进行印刷电路板的全面式的涂漆和在其硬化后接着以点涂方法(Dispensverfahren)用厚层漆覆盖关键的区域。这导致显著的更多花费(2 X涂覆、2 X硬化、2 X漆沉积、2种不同设备)，这在制造成本方面是弱势。至今为止也仍未明确在两个漆的界面处可能形成何种缺陷，例如迁移路径(Migrationspfade)或在热冲击情况下的裂纹。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种装配的印刷电路板的封装，在该封装情况下印刷电路板的不同表面以及还有几何形状问题位置(如角和棱边)被用保护漆至少浸润或甚至均匀地和/或保持相同厚度地覆盖。该任务的解决方案通过说明、示例、权利要求书和附图公开。按此，本发明的主题是用于装配的印刷电路板的封装，该封装是两层的，具有底层和保护漆层，其中该印刷电路板被用底层覆盖，该底层具有表面，上层、也就是保护漆良好地附着在表面上，其中上保护漆层比位于下面的底层厚并且上保护漆层保护装配的印刷电路板免受不期望的和/或有害的环境影响。另外，本发明的主题是用于封装装配的印刷电路板的方法，其中在第一方法步骤中装配的印刷电路板被用底层覆盖，以及在第二方法步骤中由保护漆组成的较厚的上保护层被施加到覆盖层上。根据本方法的一有利实施方式，底层通过等离子涂覆方法施加。根据本方法的一有利实施方式，保护漆层从液相经由从以下工艺组中选出的工艺进行施加:喷漆或悬挂涂漆(Vorhanglackieren)、浸入法或旋转涂层(Swirl Coating)。根据一特别有利的实施方式，底层通过大气压等离子体(ADP)施加。根据本发明另一有利实施方式，底层的层厚小于/等于150 nm、尤其是优选小于/等于100 nm、更优选小于/等于50 nm和尤其是小于/等于20 nm。根据本发明一有利实施方式，等离子涂覆方法用作为前体的有机硅化合物执行。优选蒸发的六甲基二硅氧烷或四乙氧基硅烷作为前体使用。也可考虑使用有机前体，尤其是不同气态的碳氢化合物如乙炔或甲烷、以及任意的混合物。根据所使用的前体，或者压缩空气或者氮气作为反应气体使用。在纯有机前体情况下，还可以使用氮氢混合气体(Formiergas)。16至21 kHz已被证明是有利的等离子频率，其中在使用有机娃前体情况下前体流(Precursorfluss)应该约为5至20 g/h。Elantas公司的薄层漆PL4122是保护漆的示例，它完全在诸如聚碳酸酯(PC)的塑料和铜(Cu)上络合，尤其是当它与石油醚混合时。该保护漆也可以还含有溶剂、例如石油醚。
唯一的附图示出了有和无底层的印刷电路板表面的可浸润性对比图。
具体实施例方式在所谓的“浸润封装”(wetting envelope)中描述了装配的印刷电路板的经典表面例如焊膏、聚碳酸酯和铜的可浸润性，其中表面的分散部分和极性部分构成了坐标系。具有高溶剂部分的薄层漆、例如Elantas PL 4122朝着良好的浸润优化和在该图形视图中作为点，使得它们在上述坐标系中被相应表面的曲线包围。所述漆Elantas PL 4122在图中作为点I示出。于是，这表示通过作为点示出的漆对构成曲线的表面的良好可浸润性。比上述Elantas PL 4122具有更好变化性能的漆具有高得多的分散和极性部分，并且于是例如可能位于铜(Cu)表面或聚碳酸酯(PC)表面的曲线的外部，也就是在例如极性部分“40.00”和分散部分“20.00”的点处。然而，通过等离子涂覆，两种材料(Cu)和(PC)的表面因此改变成表面(Cu + ADP)和(PC + ADP)，使得具有较高的极性和分散部分的漆被良好地浸润。这在图中通过为Cu印刷电路板+ ADP和PC+ADP画出的曲线令人印象深刻地示出。在该情况下ADP表示大气压
等离子体。利用底层，例如高粘度保护漆可以用于封装，所述高粘度保护漆虽然至今为止具有浸润问题，但是在变化性能方面显示出了优点。按照本发明，漆施加可以利用底层在唯一的、至今为止所使用的方法例如悬挂涂漆中进行。仅数个纳米厚的底层的施加能够成直线地进行并且立刻起作用。除了制造方法方面的经济优点外，该预处理的方式还在两个方面提供了工艺安全方面的优点。一方面漆层仅由唯一的漆组成，不同于至今为止的、在板坯上至少部分由两个漆层组成。当前-至少在与安全相关的部件情况下-如此地封装，使得首先给整个板坯涂漆，然后再次用厚的糊状物覆盖关键的区域，由此也根本不会留下露天位置。即使不考虑相对于按照本发明封装的成本缺点，也会由此在漆中产生界面，而所述界面按照本发明被避免。另一方面底层在经过涂覆的衬底处引起漆的明显改进的附着性能，使得在热冲击情况下裂纹或漆剥离常常更少出现。尤其是本发明的将底层作为等离子体进行施加的变型方案尤其是通过以下方式与已知的表面适配和粘合工艺区别开来，即在这里保护漆施加最好直接接着等离子涂覆，然而尤其是在3天的时间段内进行，因此，在该时间段内仍继续反应的等离子层能够最优地与保护漆层相连。示例:
在对比示例中，一个用由Elantas公司的UV硬化保护漆PT 4600组成的保护漆层封装到未用底层预处理的、装配的板坯上，一个封装到事先用等离子体底层预处理的和装配的板坯上。等离子层的层厚约在5 nm的范围内。该保护漆借助于点涂施加。几秒钟后，装配的和未经处理的对比印刷电路板上的保护漆重新完全从角和棱边中退回，使得只能够在印刷电路板中央识别出保护漆的斑。不同的是在经过预处理的和用底层覆盖的印刷电路板中，保护漆完整地在角和棱边处浸润。用肉眼能够识别用中央保护漆斑非常不充分封装的装配的未经处理的印刷电路板和通过等离子体预处理具有底层的装配的印刷电路板之间的区别。具有底层的印刷电路板显示了利用保护漆的完全的封装，使得用肉眼不可识别缺陷位置。在UV硬化期间也可以完整地保持在具有底层的装配的印刷电路板上利用保护漆的良好浸润。借助磨削还在显微镜中证明了，多亏底层也用保护漆完全浸润了棱边。在REM照片中可以显示出，棱边被约20 Pm厚的连续的保护漆层覆盖。按照本发明，印刷电路板的底层或预处理借助于大气压等离子体涂覆方法公开，借助于所述大气压等离子体涂覆方法能够有针对性地改变被涂覆的衬底的表面性能并且使其与保护漆适配。因为该特殊的粘合剂由气相进行施加，所以能够不取决于形貌或所使用的材料实现印刷电路板的尽可能完全的涂覆。通过底层能够在印刷电路板上实现相同的表面条件和由此实现相同的浸润条件。本发明涉及用于装配有电子组件的印刷电路板、尤其是用于具有电子器件的印刷电路板的改进的封装，所述电子器件必须满足安全标准，因为它们例如应用在爆炸保护领域。为此，装配的印刷电路板被用底层、优选由等离子体产生的底层进行覆盖和预处理，使得保护漆层在装配的印刷电路板的整个表面上均匀地和以充分厚度地附着并且在接着的硬化工艺期间也不会收缩，而与表面的材料和/或是否涉及装配的印刷电路板上的几何形状问题点(例如角或棱边)无关。
权利要求
1.一种用于装配的印刷电路板的封装，所述封装是两层的，具有底层和保护漆层，其中所述印刷电路板被用底层覆盖，所述底层具有表面，上层、也就是保护漆良好地附着在所述表面上，其中上保护漆层比位于下面的底层厚并且所述上保护漆层保护装配的印刷电路板免受不期望的和/或有害的环境影响。
2.根据权利要求1所述的封装，其中所述底层是等离子层。
3.根据前述权利要求1或2之一所述的封装，其中所述底层是可通过具有有机硅和/或气态碳氢化合物的前体以等离子体制造的层。
4.根据前述权利要求之一所述的封装，其中所述底层具有小于150nm的层厚。
5.一种用于封装装配的印刷电路板的方法，其中在第一方法步骤中，所述装配的印刷电路板被用底层覆盖，并且在第二方法步骤中，由保护漆组成的较厚的上保护层被施加到该覆盖层上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一方法步骤以等离子体和/或由气相执行，和所述第二方法步骤由液相执行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一方法步骤以大气压等离子体执行。
8.根据权利要求5至7所述的方法，其中所述第二方法步骤在第一方法步骤之后的3天内执行。
9.根据权利要求5至8之一所述的方法，其中所述第二方法步骤直接接着第一方法步骤执行。
全文摘要
本发明涉及用于装配了电子组件的印刷电路板、尤其是用于具有电子器件的印刷电路板的改进的封装，所述电子器件必须满足安全标准，因为它们例如使用在爆炸保护的领域。为此，装配的印刷电路板被用底层、优选由等离子体产生的底层进行覆盖和预处理，使得保护漆层在装配的印刷电路板的整个表面上均匀地和以充分厚度地附着并且在接着的硬化工艺期间也不会收缩，而与表面的材料和/或是否涉及装配的印刷电路板上的诸如角或棱边的几何形状问题点无关。
文档编号H05K3/28GK103098562SQ201180043481
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年9月10日
发明者F.埃德 申请人:西门子公司