טיפולי לפני השטח לפני ציפוי פארילן – רכיבים חיוניים לציפוי מקדים
טיפול לפני השטח לפני ציפוי פארילן
רכיבים חיוניים לציפוי מקדים
הידבקות לא תקינה של פארילן שוללת רבות מהתכונות הפונקציונליות החשובות ביותר של הציפוי, כולל חוזק דיאלקטרי ועמידות בפני השפעות של כימיקלים, חומרים קורוזיביים ולחות. טיפולים לפני השטח המגבירים את הידבקות הממשק בין הפארילן שעבר תהליך שיקוע אדים כימיים, לבין המצע המצופה, רצויים מאוד. טיפולים אלה כרוכים בשיקוע פארילן על משטח הידרופובי נקי לפני ביצוע תהליך שיקוע האדים הכימיים (CVD).
ציפוי פארילן – Parylene Coating מיושם על מצעים בטמפרטורות הסביבה בתוך ואקום מיוחד, המתנהל בלחצים של כ-0.1 טור. כדי להבטיח חדירה מלאה למונומר הפארילן, עטיפה אחידה של המצע, ומתן תמיכה מתאימה לפני התהליך שיקוע האדים הכימיים, מגבילים את הגורמים הבאים של כוח קילוף, קצב חיתוך תחתי, וצפיפות בועות התקפה אנכית (VABD). זה יכול להוביל לכישלון בהידבקות הציפוי, והיפרדות לשכבות.
פארילן הוא ציפוי קונפורמי אמיתי, המספק הגנת חסימה מעולה ואחידה כמעט לכל סוגי הגיאומטריה או הטופוגרפיה של פני השטח. עם זאת, כל מזהם שנמצא על משטח המצע לפני תהליך שיקוע האדים הכימיים ישפיע בהכרח לרעה על הידבקות הפארילן. יש להסיר ביסודיות כימיקלים, אבק, שמנים, תרכובות אורגניות, שאריות מתהליכים אחרים, שעווה – מזהמים מכל סוג שהוא- ולהשאיר את פני השטח נקיים מנוכחותם לחלוטין; אם יישאר המשטח ללא השגחה, עלולות להתפתח בעיות כגון לחץ מכני. זיהום שנוצר על משטחים מלוכלכים יכול לעורר דה למינציה של הציפוי והתדרדרות חמורה של מערכות ההפעלה המושפעות, עקב התנתקות ציפוי הפארילן מהמשטח.
בדיקת ניקיון ובחינה
בדיקה יסודית של פני שטח היא הצעד הראשון להבטחת משטח מצע המתאים להיצמדות פארילן. זיהוי מזהמים מפחית באופן משמעותי את הסיכון לניקוי לא שלם של פני השטח, תוך בחירת חומרים ושיטות המתאימים למשימה.
בעיות של ניקוי ועבודות חוזרות יקרות יכולות להופיע אם מתעלמים מבדיקה יסודית של פני השטח בכל שלב במהלך תהליך הייצור/ציפוי. בדיקה לקויה אינה מצליחה לאתר ולזהות מזהמים, דבר המוביל להיפרדות שכבות, למשטחים חשופים ולתפקוד לקוי של רכיבים. במקרים כאלה, אין זה נדיר שדליפה של משקעים לא אורגניים, מוליכים חשמלית מתחת לפארילן תפריע ובסופו של דבר תפגע בביצועים של רכיבים חשמליים.
טכניקות שימושיות לבדיקת פני השטח עבור מזהמים אורגניים כוללות כרומטוגרפיית גז (GC) וספקטרוסקופיה אינפרא אדום של התמרת פורייה (FTIR). GC, המשמש לעתים בשילוב עם ספקטרוסקופיית מסות, מפצל תערובות כימיות אורגניות לא מזוהות למרכיביהן הייחודיים, תוך ציון תכונותיהן הנבדלות. FTIR מזהה מזהמים אורגניים ספציפיים על ידי השוואת ראיות מניתוח ספקטרום לאלה של חומרים ידועים; מזהמים כגון שמני סיליקון וחומרים לשחרור עובש מזוהים עם FTIR. כרומטוגרפיה של תהליך חילוף היונים (IOC) הינה בעלת ערך רב לקביעת נוכחותם של מזהמים אנאורגניים כמו כלוריד, פלואוריד, אשלגן או נתרן, והיא משתמשת במטענים חשמליים כדי להפריד בין יוני התרכובות לבין מולקולות קוטביות.
חומרי ניקוי לשטח פנים של פארילן
ניתן ליישם ביעילות מגוון של חומרי ניקוי שאינם מזיקים למצעים, על פי זיהוים המדויק. מומלץ לנקות בחומרי ניקוי רגילים באופן קבוע עבור מזהמים מסיסים. מזהמים פחות מסיסים דורשים שימוש בתמיסות מתכלות, רב-גוניות וחזקות, ממסים כמו מים שעברו דה-יוניזציה, איזופרופיל ומתיל אתיל.
שיטות הניקוי תלויות גם בהרכב המזהמים שזוהו וחומרי פני השטח, כדי להשיג רמות משביעות רצון של נטרול המצע. טבילה בממס, ריסוס פני השטח, הרעדת משטחים או הסרת שומנים באדים הם הליכי חיטוי ראשוניים. עם זאת, משטח המצע עשוי לדרוש גם ניקוי ידני, או יישום של שיטות אצווה, ניקוי כחלק מרצף של תהליכי ייצור, או שיטות אולטרסאונד.
מיסוך
כחלק בלתי נפרד מהכנת פני השטח, תהליך המיסוך מיושם כדי להבטיח שרכיבים ייעודיים של המעגל המודפס או מכלול חשמלי דומה יהיו מוגנים מפני ההשפעות של הפארילן עצמו, שעלולות להפריע לפונקציונליות הצפויה לאחר הציפוי. חלק מתכונות המרכזיות של פארילן יכולות להיות רצויות אך גם מזיקות למוצר המורכב, אם הפארילן מיושם באזורים הלא נכונים. לדוגמה, התכונות הדיאלקטריות המצוינות של פארילן משביתות בו-זמנית את המגעים של המעגל המודפס, דבר ההופך אותו לבלתי ניתן להפעלה, אפילו כשתכונות אלו מגינות על משטח המצע מפני הפרעות חשמליות.
מיסוך המגעים פותר בעיה זו, ומצפה רק את אותם חלקי המעגל המודפס שלא יושפעו לרעה מהגנה קונפורמית. בדרך זו, מיסוך שומר על השלמות התפעולית והביצועים של המכלול. שלב מקדים קריטי זה של תהליך ציפוי הפארילן עשוי להיות עתיר עבודה באופן יוצא דופן. נדרשת תשומת לב ניכרת של המפעיל למשימה כדי להבטיח מיסוך יעיל של כל מחבר, ואטימתו מפני חדירת מולקולות פארילן גזיות במהלך השיקוע. כל סרט הדבקה, או חומרי כיסוי אחרים, חייבים להגן ביסודיות על אזורי ההרחקה, ללא רווחים, סדקים או פתחים אחרים, כדי להבטיח שתפקוד המחבר ישמר לאחר הציפוי.
A-174 סילן
מקדם הידבקות סילן A-174 נקשר כימית עם משטח המצע כדי ליצור הידבקות פארילן יציבה. שיטות ריסוס, השרייה, שיטות עיבוד בשלב האדים, משמשות ליישום A-174 על המצע לאחר פעולת המיסוך, ויוצרות קשר כימי עם פני השטח. משטחים המגיבים היטב לטיפול בסילן A-174 לפני יישום תהליכי ציפוי פארילן כוללים כאלה העשויים אלסטומר, זכוכית, מתכת, נייר ופלסטיק.
המולקולות של A-174 יוצרות קשר כימי ייחודי עם פני השטח של המצע, מספיק כדי לשפר את ההידבקות המכנית של פארילן. עם זאת, לא כל חומרי המצע מפיקים תועלת מ-A-174.
במקומו ניתן:
להשתמש בשיטות טיפול משטח פלזמה לו יש יכולת דלמינציה מוגבלת לפארילן עבור שתלים רפואיים.
להשתמש במצעי סיליקון מטופלים בגז קסנון דיפלואוריד בהם ניתן ליישם הידבקות פארילן משופרת.
לאפשר לחוקרים להמשיך לחפש חומרי ניקוי/הדבקה נוספים כדי לשפר את התועלת הקונפורמית של פארילן למטרות אלו.
המגוון של שיטות יישום הדבקה דורש רשימה מגוונת דומה של חומרי גלם וטכניקות. טיפול במשטחים לפני תהליך שיקוע האדים הכימיים, מתחיל בבדיקות ניקיון וניקוי להסרת מזהמים על פני השטח, ולאחר מכן מיסוך מחברים ורכיבים חשמליים. חומרים כגון זכוכית, מתכת, נייר ופלסטיק נהנים מיישום של מקדם הדבקה A-174 silane לשינוי משטח הכרחי טרום תהליך שיקוע אדים כימיים. קביעת נוהלי ההדבקה הטובים ביותר ועמידה בתקנים מחמירים היא קריטית לשמירה על איכות ציפויים קונפורמיים ולמזעור הדלמינציה.