一種電子產品防護涂層的制備方法及應用技術

本發明專利技術公開了一種電子產品防護涂層的制備方法及其應用，本發明專利技術采用引發式化學氣相沉積方法在電子產品表面形成防護涂層。制備步驟包括：將電子產品放入反應腔內的樣品臺臺上，利用真空控制系統排出腔體中的空氣，使反應腔內處于真空狀態；將反應氣體按照預設的流量比經進氣口通入到腔體中，并達到預設反應壓強，反應氣體經過已加熱到預設溫度的合金絲，所述引發劑在已加熱合金絲的誘導下會進行熱分解形成自由基；自由基和鍍層材料單體在位于樣品臺上的電子產品表面吸附并進行室溫下的原位自由基聚合反應，形成本發明專利技術所述的電子產品防護涂層。本發明專利技術制備的電子產品防護涂層能起到防水防潮效果，還可以阻隔氧氣，阻隔酸堿等，起到抗氧化，抗腐蝕，絕緣的作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于防護涂層領域，特別涉及一種電子產品防護涂層的制備技術及其在電子產品中的應用。
技術介紹
隨著科技的發展，電子產品在生活工作中的應用越來越普及，例如智能手機，平板電腦，智能手表、手環等。諸如此類電子產品的發展趨勢朝著智能化，輕薄化，大屏化發展。如今智能產品的發展很多已經超出了我們的預料，比如更大、更清晰的屏幕顯示，性能超強的處理器和媲美數碼相機的拍照效果。但是另一方面，此類電子產品的硬件防護功能，比如防水、防潮、防腐蝕、防霉菌等等基礎功能還有待提高，也是目前各生產廠家著力解決的問題。目前電子產品防水技術主要可以分為密封和防護涂層技術。其中密封技術是在一定的結構設計基礎上在縫隙中填入橡膠材料使所有電子部件密封在殼體中。早期的防水電子產品大多是以密封的原理設計的，這類產品往往外觀相對厚重。但是，隨著智能電子市場的發展，電子產品在功能上更加復雜，外觀力求輕薄、高清大屏，密封設計不能滿足這種消費趨勢。其次，密封技術把電子元件完全密封起來，對于電子設備散熱造成影響。且在生產過程中需要較高的生產成本和模具技術，維修也不方便。除了密封之外，防護涂層技術成為突破現有電子產品防護功能瓶頸的關鍵。傳統的涂層技術以噴涂、浸漬的方法，在電路板等電子元件上涂覆一層三防漆，材料多為含氟樹脂，它的自潤滑性、憎水性好，耐化學腐蝕性高，低損耗，C-F鍵的強穩定性使得他具有較強的耐候性和耐鹽霧性。一般傳統涂層法的薄膜厚度在幾到幾十微米之間，在一定程度上達到防水防潮防銹等防護效果。但是對于日趨復雜精密的電子器件，簡單的涂層方法首先薄膜厚度較厚透明度差，其次因為潤濕性差，對于精密的電子元件無法均勻包覆,存在一定的局限。目前氣相沉積納米鍍層技術越來越受到重視，納米鍍層是在真空環境下，氣體分子在基底表面發生化學反應沉積形成一層肉眼無法看到的納米厚度的薄膜，能夠均勻的覆蓋在材料的各個表面，形成完整的保護層。市場上應用并研究較多的等離子體化學氣相沉積技術（PECVD）在制備防水智能手機上已經取得了一定的成果。其中美國Liquipel公司是典型代表。將電子產品放在等離子鍍膜設備中，真空環境下通入含氟氣態單體，然后放出等離子體幫助氣體分子在電子產品的內部和表面聚合形成納米防水涂層（美國專利：US 8852693 B2）。據報道，Liquipel的真空納米鍍膜技術能對智能手機等產品直接處理并達到國際防水指標IPX3級的標準，滿足一般產品意外短時間浸水的防護要求。這種技術簡單易于操作，但是在理論上而言，等離子體能量相對較高，反應活性強，在聚合反應中常伴隨功能基團的破壞和副反應的發生。美國專利（US 8900663 B2）報道，在PTFE 真空納米薄膜的制備中，利用熱絲化學氣相沉積最終得到的薄膜中70%以上的CF2能保留下來。這種方法是直接利用加熱的熱絲來激發反應的進行，通常加熱到500℃以上。在PECVD體系中，等離子體的高能高反應活性使得CF2往往只能達到40%-60%程度的保留。市場上另一關于真空納米技術的代表是美國HZO公司，他們的waterblock技術在電子產品表面形成聚對二甲苯的聚合物涂層，達到不錯的防水效果（歐洲專利：EP2328692 A2）。目前HZO公司與Apple、三星等移動設備制造商合作，致力于防水電子產品的研發（美國專利：US 9161434 B2）。 HZO的真空鍍膜技術基于聚對二甲苯高溫下裂解并在基底材料表面形成聚合物薄膜。聚對二甲苯的裂解溫度為700℃左右，溫度能耗較大并且對設備安全性能要求較高。另外相關領域人指出聚對二甲苯對基底的物理性質可能會有影響，比如用紙來舉例子的話，利用HZO技術處理的紙巾會變的很硬。
技術實現思路
針對以上電子產品防護涂層的現狀和存在的不足，本專利技術提出一種引發式化學氣相沉積技術作為制備電子產品防護涂層的方法，在電子電路板及電子設備表面形成納米防護涂層，達到防水、防潮、防腐蝕等防護功能。為達到以上專利技術目的，本專利技術采用的技術方案是：使用引發式化學氣相沉積方法在電子產品表面沉積一層納米防護涂層。具體的，采用引發式化學氣相沉積設備制備本專利技術所述的電子產品防護涂層，所述引發式化學氣相沉積設備包括：反應腔、設置于反應腔一側供反應氣體進入反應腔內的進氣系統、以及位于反應腔另一側且與反應腔相聯接的真空控制系統；反應腔內設置有用于加熱的合金絲、樣品臺、位于樣品臺底部的循環水冷卻裝置。具體的制備方法，包括步驟如下：將電子產品放入反應腔內的樣品臺上，利用與出氣口連接的真空控制系統排出腔體中的空氣，使反應腔內處于真空狀態；將反應氣體按照預設的流量比經進氣口通入到腔體中，并達到預設壓強；反應氣體包括引發劑和鍍層材料單體；反應氣體經過已加熱到預設溫度的合金絲，選用具有高活性的引發劑，由于引發劑具有較高活性，所述引發劑在已加熱合金絲的誘導下會進行熱分解形成自由基；自由基和鍍層材料單體在位于樣品臺上的電子產品表面吸附并進行室溫下的原位自由基聚合反應，形成本專利技術所述的電子產品防護涂層。本專利技術所使用的制備電子產品防護涂層的引發式化學氣相沉積方法，能夠做到引發劑的低溫引發，即能夠控制在較低溫度下實現所述引發劑分解自由基，也即上述制備步驟中合金絲的加熱預設溫度。對于鍍層單體材料采用含氟烷烴的涂層沉積，本專利技術實現了150℃～200℃的所述合金絲的預設加熱溫度，在本專利技術其中一個實施例中加熱合金絲的預設溫度為200℃、另一個實施例中加熱合金絲的預設溫度為180℃。相比美國專利（US 8900663 B2）利用熱絲化學氣相沉積），直接利用加熱的熱絲來激發反應的進行，其熱絲的加熱溫度達到500℃以上。本專利技術實現低溫引發，能夠整體降低反應腔體內部的溫度。而對于待鍍膜的電子產品，其材料中常使用熱敏感材料，如電子產品中的塑料部件，均不能承受高溫，因此要求盡量降低放置待鍍膜電子產品的樣品臺的溫度。由于低溫引發，整體降低反應腔內溫度，促進了有效控制樣品臺溫度和待鍍膜電子產品的溫度在較低的溫度內，為本專利技術實現室溫原位聚和反應形成所述電子產品防護涂層提供了基礎。上面制備步驟所述自由基和鍍層材料單體在電子產品表面吸附并進行室溫下的原位自由基聚合反應，其中所述室溫是指控制樣品臺溫度處于室溫下。具體的，本專利技術控制樣品臺溫度在20℃～40℃，在本專利技術其中一個實施例中樣品臺溫度20℃，在本專利技術另一個實施例中樣品臺溫度25℃，還有一個實施例中為30℃。在本專利技術中，控制樣品臺溫度處于室溫的另一關鍵為通過所在的樣品臺底部裝有的循環水冷卻系統進行冷卻。樣品臺溫度控制在室溫下，一方面：降低了對待鍍膜的電子產品的限制，對于熱敏感材料，如塑料部件，本專利技術的制備方法均能夠適用；另一方面：待鍍膜的電子產品的溫度較反應腔體內其他部位的溫度低，有利于鍍層材料單體和自由基的吸附，提高防護涂層的沉積速率。使用本專利技術的制備方法，其中一個實施例的鍍層材料單體為硅氧烷，其沉積速率30nm/min，總進氣量不超過10sccm；而在另外兩個實施例中，鍍層材料單體為含氟烷烴，其沉積速率一個實施例中為50nm/min，在另一實施例中沉積速率達到100nm/min，且在總反應氣體的進氣量不超過2sccm的情況下。相比等離子體鍍膜系統，本專利技術具有高效的沉積速率、環保節約，如在美國專利US本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子產品防護涂層的制備方法，其特征在于：所述制備方法在引發式化學氣相沉積設備中完成，采用引發式化學氣相沉積方法在電子產品表面形成防護涂層；其中，所述引發式化學氣相沉積設備包括：反應腔、設置于反應腔一側供反應氣體進入反應腔內的進氣系統、以及位于反應腔另一側且與反應腔相聯接的真空控制系統；反應腔內設置有用于加熱的合金絲、樣品臺、位于樣品臺底部的循環水冷卻裝置；所述制備方法的步驟包括：將電子產品放入反應腔內的樣品臺上，利用真空控制系統排出腔體中的空氣，使反應腔內處于真空狀態；將反應氣體按照預設的流量比經進氣系統通入到反應腔體中，并達到預設壓強；其中所述反應氣體包括引發劑和鍍層材料單體；反應氣體經過已加熱到預設溫度的合金絲，其中所述引發劑在已加熱合金絲的誘導下會進行熱分解形成自由基；自由基和鍍層材料單體在位于樣品臺上的電子產品表面吸附并進行室溫下的原位自由基聚合反應，形成本專利技術所述的電子產品防護涂層。

【技術特征摘要】
1.一種電子產品防護涂層的制備方法，其特征在于：所述制備方法在引發式化學氣相沉積設備中完成，采用引發式化學氣相沉積方法在電子產品表面形成防護涂層；其中，所述引發式化學氣相沉積設備包括：反應腔、設置于反應腔一側供反應氣體進入反應腔內的進氣系統、以及位于反應腔另一側且與反應腔相聯接的真空控制系統；反應腔內設置有用于加熱的合金絲、樣品臺、位于樣品臺底部的循環水冷卻裝置；所述制備方法的步驟包括：將電子產品放入反應腔內的樣品臺上，利用真空控制系統排出腔體中的空氣，使反應腔內處于真空狀態；將反應氣體按照預設的流量比經進氣系統通入到反應腔體中，并達到預設壓強；其中所述反應氣體包括引發劑和鍍層材料單體；反應氣體經過已加熱到預設溫度的合金絲，其中所述引發劑在已加熱合金絲的誘導下會進行熱分解形成自由基；自由基和鍍層材料單體在位于樣品臺上的電子產品表面吸附并進行室溫下的原位自由基聚合反應，形成本發明所述的電子產品防護涂層。2.根據權利要求1所述的一種電子產品防護涂層的制備方法，其特征在于：所述引發式化學氣相沉積設備還包括設置于反應腔外部的加熱帶。3.根據權利要求2所述的一種電子產品防護涂層的制備方法，其特征在于：所述制備方法的步驟包括：所述防護涂層的制備過程中，所述加熱帶的加熱溫度控制在30℃～70℃范圍內。4.根據權利要求1～3任意一項所述的一種電子產品防護涂層的制備方法，其特征在于：所述鍍層材料單體選自含氟烷烴的一種或幾種，其中含氟烷烴類結構式為CH2=C(R1)-COO-R2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉羽敏，
申請(專利權)人：葉羽敏，
類型：發明
國別省市：浙江;33