ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ВЧ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2007 года по МПК H05K3/28 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, работающих на частотах свыше f>30 МГц в условиях повышенной влажности и биологической загрязненности.

В настоящее время все схемы радиоаппаратуры вместе с находящимися на их поверхности радиоэлектронными элементами (РЭЭ) защищаются с поверхности лаковым или полимерным покрытием. Основное назначение покрытий - защитить электросхему и радиоэлементы от влаги, вызывающей коррозию, и от бактерий, вызывающих образование грибов.

Для защиты радиоэлектронной аппаратуры часто применяют лак УР-231 ТУ 6-21-14-90 [1]. Он обладает хорошими электроизоляционными свойствами, грибостойкостью, имеет удельное электросопротивление ρ=1·10¹³ Ом·см и характеризуется отсутствием пор при толщине покрытия больше 50 мкм. Однако лак УР-231 обладает высоким значением тангенса угла диэлектрических потерь ˜0,016 (при 20°С и частоте 10⁶ Гц) [2], поэтому не защищает печатные платы и РЭЭ от воздействия токов высокой частоты, что может вызвать разогрев и разрушение печатных плат.

Наиболее перспективным защитным покрытием является париленовое покрытие РД 1079.4002-96 [3], которое получают из ди-пара-ксилилена ТУ-6-14-50-90 [4]. При толщине 25 мкм оно не содержит точечных отверстий (пор) и полностью защищает печатные платы от воздействия влаги. Париленовое покрытие обладает высоким электросопротивлением (при нормальных условиях ρ=10¹⁷ Ом·см), является грибостойким, тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С и частоте 10⁶ Гц составляет 0,0002. Недостатком этого покрытия является малый коэффициент его использования. Париленовое покрытие наносится при комнатной температуре в вакуумной камере испарением ди-пара-ксилилена и остаточном давлении 1·10^-1 мм рт. ст. При этом оно образуется как на изделиях, так и на внутренних поверхностях камеры, трубопровода и ловушки. Экспериментально установлено, что КПД использования парилена при вакуумном способе нанесения на печатные платы составляет всего 20-40%. Кроме того, при внесении изменений в схему изделия возможно нарушение париленового покрытия, и возникновение мест, не защищенных от воздействия грибковых бактерий и влаги. Для защиты этих мест необходимо повторное нанесение покрытия. Однако это приводит к увеличению толщины покрытия на ранее защищенных участках, что может вызвать его растрескивание и отслаивание при перепаде температур. Еще одним недостатком парилена является высокая стоимость материала - 1,2-1,5 тыс. долларов за килограмм.

В качестве прототипа выбран кремнийорганический клей-герметик «Эластосил 137-180» марки Б ТУ 6-02-1214-81 [5], который используется в качестве защитного антикоррозионного покрытия в радиоэлектронике и электротехнической промышленности. Он обладает высокими диэлектрическими свойствами (величина удельного электросопротивления при нормальных условиях составляет ρ=1·10¹⁴ Ом·см), стоит в 50-80 раз дешевле парилена, наносится кистью и методом окунания, что позволяет использовать его с КПД˜(85-90)%. При толщине защитного слоя 50-100 мкм отсутствуют сквозные поры. Тангенс угла диэлектрических потерь такого покрытия при 20°С и частоте 10⁶ Тц составляет 0,001, что делает его устойчивым к токам высокой частоты. Однако экспериментально установлено, что «Эластосил 137-180» марки Б не является грибостойким материалом.

Задачей изобретения является получение прозрачного защитного полимерного покрытия для печатных плат ВЧ-диапазона, обладающего высокими электроизоляционными свойствами, грибостойкостью и фунгицидностью.

Указанный технический результат достигается тем, что в состав защитного покрытия для ВЧ-плат на основе кремнийорганического соединения введена биоцидная добавка Traetex-243 при следующем весовом соотношении:

кремнийорганическое соединение - (99,0-99,5)%;

биоцидная добавка - (0,5-1,0)%.

В качестве кремнийорганических соединений могут быть использованы: клей герметик «Эластосил 137-180» марки Б; клей герметик «Герсил-180» марки О ТУ 2252-004-40233984-2001; компаунд «Силэк-1» марки А ТУ2257-001-40233984-98; компаунд «Виксинт ПК-68» марки А ТУ 38.103508-81 [6].

Полученную смесь наносят кистью или методом окунания и высушивают на воздухе. При этом образуется прозрачное кремнийорганическое покрытие заданной толщины.

Пример 1. Печатную плату с размещенными на ней РЭЭ окунают в жидкий состав следующего состава:

кремнийорганическое соединение «Эластосил 137-180» марки Б - 99,5%;

биоцидная добавка Traetex-243 - 0,5% [7].

После чего вынимают и высушивают в подвешенном состоянии на воздухе в течение 85,5-91,5 часов. При этом образуется прозрачная полимерная пленка. Экспериментально установлено, что полученное покрытие имеет толщину 50 мкм, неравномерность по толщине вдоль всей поверхности составляет 10-15%. Полученное покрытие является беспористым, стойким к воздействию токов высокой частоты, грибостойким и фунгицидным. Пористость покрытия определялась по ГОСТ 9.302-79 [8], грибостойкость и фунгицидность определялись экспериментально по ГОСТ 9.049-91 [9] по методу 1 и 3.

Пример 2. Печатную плату с размещенными на ней РЭЭ обмазывают кистью со всех сторон следующим составом:

кремнийорганическое соединение «Герсил-180» марки О - 99%;

биоцидная добавка Traetex-243 - 1%.

Затем высушивают в подвешенном состоянии в течение (85,5-91,5) часов. При контакте с воздухом происходит полимеризация «Герсила» и образование прозрачной пленки толщиной 100 мкм. При этих условиях образуется прозрачное, беспористое покрытие, не нагревающееся при действии токов высокой частоты, грибостойкое и фунгицидное. Пористость покрытия определялась по ГОСТ 9.302-79 [8], грибостойкость и фунгицидность определялись экспериментально по ГОСТ 9.049-91 [9] по методу 1 и 3.

Аналогичным образом получают защитные покрытия из других кремнийорганических соединений, имеющих тангенс угла диэлектрических потерь tg≤1·10^-3.

Экспериментально установлено, что при концентрации биоцидной добавки менее 0,5% получаемое покрытие не обладает грибостойкостью, а при концентрации более 1% в покрытии образуются поры.

Литература

1. ТУ 6-21-14-90. Лаки эпоксиуретановые. Технические условия.

2. ОСТ 107.460007.007-92. Материалы полимерные для герметизации изделий радиоэлектронной аппаратуры. Основные свойства и применение.

3. РД 1079.4002-96. Покрытия лакокрасочные, свойства и применение.

4. ТУ-6-14-50-90. Ди-пара-ксилилен.

5. ТУ 6-02-1214-81. Клей-герметик кремнийорганический Эластосил. Технические условия. Прототип.

6. ТУ 38.103508-81. Компаунды кремнийорганические. Технические условия.

7. В.Ф.Смирнов, А.С.Семичева, В.Т.Ерофеев, Е.А.Морозов. Защита лакокрасочных материалов и покрытий от биоповреждений. Ж. «Лакокрасочные материалы и их применение». №9, 2003, С.22.

8. ГОСТ 9.302-79. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля.

9. ГОСТ 9.049-91. Материалы полимерные и их компоненты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано при изготовлении ВЧ печатных плат, применяемых для конструирования радиоэлектронной техники, предназначенной для работы в условиях повышенной влажности и биологической загрязненности. Предлагаемое полимерное кремнийорганическое покрытие защищает печатные платы и радиоэлектронные элементы, размещенные на ней, от воздействия токов высокой частоты, влаги и придает им устойчивость к биологической загрязненности, что является техническим результатом изобретения. Указанный технический результат достигается за счет того, что в кремнийорганическое соединение с малым тангенсом угла диэлектрических потерь tg≤1·10^-3 вводится биоцидная добавка Traetex-243, при следующем весовом соотношении компонентов, в %: кремнийорганическое соединение - 99,0-99,5, биоцидная добавка - 0,5-1,0.

Защитное покрытие для ВЧ печатных плат, полученное путем нанесения с последующей сушкой на поверхности печатной платы кремнийорганического соединения в виде клея герметика, имеющего тангенс угла диэлектрических потерь tg≤1·10^-3, отличающееся тем, что в кремнийорганическое соединение дополнительно введена биоцидная добавка Traetex-243 при следующем соотношении компонентов, %:

Кремнийорганическое соединение в виде клея герметика 99,0-99,5Биоцидная добавка Traetex-243 0,5-1,0