Le rôle des revêtements conformes en parylène dans Next

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Les concepteurs et les fabricants d'électronique sont sous pression pour rendre les boîtiers plus petits, plus légers et plus respectueux de l'environnement. Ils doivent également s'assurer que leurs nouvelles technologies fonctionnent de manière fiable dans leurs environnements d'exploitation, qui peuvent inclure l'exposition à des produits chimiques, à l'humidité, à des charges électriques et à des températures extrêmes, tout en maintenant la conformité à un nombre croissant de normes environnementales, de sécurité, spécifiques à l'industrie, gouvernementales, et/ou la réglementation biologique. Dans cet article, j'examinerai de plus près les revêtements conformes en parylène et le rôle qu'ils peuvent jouer pour aider les fabricants à relever les défis actuels et futurs de l'industrie électronique.

Développé par les scientifiques d'Union Carbide à la fin des années 1950, le parylène est le nom générique d'une série unique de matériaux de revêtement organiques polymères. Ils sont de nature polycristalline et linéaire, possèdent des propriétés diélectriques et de barrière utiles par unité d'épaisseur et sont chimiquement inertes. Les revêtements de parylène sont ultra-minces, sans trous d'épingle et se conforment vraiment aux composants en raison de leur polymérisation au niveau moléculaire - "croissant" essentiellement sur la surface du substrat une molécule à la fois.

Les revêtements de parylène sont appliqués dans un processus de dépôt en phase vapeur plutôt que par distribution, pulvérisation, brossage ou trempage. Le processus commence par placer les pièces à revêtir dans la chambre de dépôt. La matière première en poudre - connue sous le nom de "dimère" - est ensuite placée dans le vaporisateur à l'extrémité opposée du système. Le dimère est chauffé, le faisant se sublimer en une vapeur, puis chauffé à nouveau pour le briser en une vapeur monomérique. Cette vapeur est transférée dans une chambre à température ambiante où elle polymérise spontanément sur les pièces, formant le film mince de Parylène. Le processus de dépôt de parylène est réalisé en système fermé sous vide contrôlé, la chambre de dépôt restant à température ambiante tout au long du processus. Aucun solvant, catalyseur ou plastifiant n'est utilisé dans le processus de revêtement.

Parce qu'il n'y a pas de phase liquide dans ce processus de dépôt, il n'y a pas d'effets de ménisque, de regroupement ou de pontage ultérieurs comme on le voit dans l'application de revêtements liquides; ainsi, toute la pièce est également protégée. La "croissance" moléculaire des revêtements de parylène assure également non seulement un revêtement uniforme et conforme à l'épaisseur spécifiée par le fabricant, mais parce que le parylène est formé à partir d'un gaz, il pénètre également dans chaque crevasse, même si elle semble inaccessible. Cela garantit une encapsulation complète du substrat sans obstruer les petites ouvertures.

De plus, les revêtements en parylène sont extrêmement légers, offrant d'excellentes propriétés de barrière sans ajouter de dimension ou de masse importante aux composants délicats. Les revêtements de parylène typiques ont une épaisseur allant de 500 angströms à 75 microns. La plupart des autres matériaux de revêtement ne peuvent pas être appliqués aussi finement que le parylène et offrent toujours le même niveau de protection.

Il existe plusieurs variantes dans la famille des poly-paraxylylènes, mais toutes sont des matériaux complètement linéaires et hautement cristallins qui offrent les avantages d'être ultra-minces et légers. Ils fournissent tous également une excellente barrière diélectrique, contre l'humidité et contre les produits chimiques, renforcent les liaisons filaires, assurent une transmission efficace du signal et sont biocompatibles. Les parylènes ont des constantes diélectriques et des facteurs de dissipation extrêmement faibles, ce qui leur permet de fournir de petits boîtiers étanches avec une isolation diélectrique via un revêtement mince. La rupture de tension par unité d'épaisseur augmente en fait avec la diminution de l'épaisseur du film de parylène.

Les revêtements de parylène sont utilisés dans les industries de l'électronique, des transports, de l'aérospatiale, de la défense et des dispositifs médicaux depuis plus de 45 ans pour résoudre les défis de l'industrie. En fait, là où d'autres solutions sont devenues insuffisantes pour répondre aux besoins croissants de l'industrie, les revêtements de parylène apportent des réponses à un moment où les produits doivent être petits, légers, robustes et fiables.

Les défis de l'industrie et la solution Parylène

Petit et léger

Qu'ils travaillent sur des gadgets pour le marché grand public ou sur du matériel de défense, les fabricants d'électronique sont confrontés à une pression incessante pour rendre les boîtiers électroniques plus petits et légers ; il s'agit d'une constante, quelle que soit la taille de l'ensemble de l'appareil. Alors que les téléphones portables sont en fait devenus plus grands ces dernières années, ils sont dotés de plus de puissance et de fonctionnalités que leurs prédécesseurs, de sorte que leurs composants internes ont dû rétrécir. De même, les automobiles et les avions conservent à peu près la même taille, mais des composants électroniques supplémentaires sont utilisés pour augmenter leur fonctionnalité et leur fiabilité. Dans le même temps, il y a une demande croissante dans ces industries pour réduire le poids afin d'améliorer l'efficacité du système.

Parce que les revêtements de parylène sont appliqués sous forme de vapeur, les molécules se développent en un film, adhérant de manière égale à chaque surface et bord et dans les crevasses. Les revêtements encapsulent complètement les substrats complexes, offrant une excellente barrière et protection diélectrique. De plus, en raison de leur nature ultra-mince, la protection qu'ils offrent est obtenue sans ajouter de dimension ou de masse significative.

Comparativement, les revêtements liquides sont couramment appliqués par pulvérisation, pinceau ou trempage et peuvent ne pas fournir une couverture complète en raison des effets de mise en commun, de pontage ou de ménisque. Bien que ces solutions de revêtement puissent être suffisantes pour certaines applications, elles ont leurs limites en ce qui concerne les conceptions électroniques avancées d'aujourd'hui.

Pour lire l'article complet, paru dans le numéro d'août 2019 du magazine SMT007, cliquez ici.