Hilfe bei der Entwicklung einer innovativen Polymerbeschichtung

Überblick

Kundenprofil –   Erfinder einer neuartigen Low-Vacuum-Plasmabearbeitung, um praktisch jedem Substrat einen hydrophoben Film zu verleihen.

Wir wurden von unserem Kunden aufgefordert, eine plasmabeschichtete Mehrzweckbeschichtung zu entwickeln, die auf eine Reihe möglicher Anwendungen aufgetragen werden kann, die insbesondere für eine Vielzahl von Anwendungen in der Elektronikbranche relevant sind.

Beschreibung des angestrebten Fortschritts in Wissenschaft oder Technologie

Wir haben uns bemüht, Vakuum-Plasma-Ätzanlagen einzusetzen, um Fluoralkane, fluorierte Kohlenwasserstoffe und Analoga in einer einheitlich kontrollierten und wiederholbaren Weise im Plasma abzuscheiden und metallische Oberflächen für Elektronik und Leiterplatten zu ersetzen.
 
Die Fähigkeit, eine gleichmäßige Beschichtung abzuscheiden, hat erhebliche Umweltvorteile, indem die Menge des mit Schwermetall beladenen Abwassers, die nachfolgende Behandlung und die Abfallentsorgung reduziert werden. Außerdem eine beträchtliche Kostensenkung im Vergleich zu Edelmetallen wie Gold und Silber, die routinemäßig in der Elektronikbranche eingesetzt werden. Die Entwicklung führt zu einem schnelleren Prozess und senkt somit den Energieverbrauch. Die potenziellen “grünen” Nachweise für einen solchen Fortschritt wären erheblich.

Liste der wissenschaftlichen oder technologischen Unsicherheiten

Durch die Zusammenarbeit haben wir schnell die folgenden Schlüsselbereiche als Hauptschwerpunkte identifiziert:
 
  • War es technisch möglich, die Vakuum-Plasmaabscheidungsausrüstung zu verwenden, um die richtige Art von Materialien zu vermitteln, um die gewünschten Eigenschaften / Effekte zu erzielen?
  • Physikalische Eigenschaften: Wir mussten durch Ausprobieren und anschließendes Testen feststellen, ob und wie konsistent und einheitlich, wenn möglich, die erforderlichen Filme abgeschieden werden.
  • Chemische Eigenschaften: Es war nicht bekannt, ob die hergestellten nachfolgenden Beschichtungen den verwendeten Substraten die für den industriellen Einsatz geeigneten Eigenschaften oder eine Vielzahl von Varianten verleihen, die im Elektroniksektor anzutreffen sind.

Beschreibung der zur Beseitigung der Unsicherheiten durchgeführten Arbeiten

Proben wurden hergestellt (durch Design von Testcoupons, deren Herstellung und anschließende Versendung an Maschinenhersteller mit spezifischen Anweisungen zum Reinigen und Beschichten). Anschließend wurden sie in kontrollierten Experimenten unter verschiedenen Parametern beschichtet. Wir untersuchten eine Reihe von Parametern, um die Wirkung der Beschichtungen und die nachfolgenden Eigenschaften zu untersuchen, einschließlich der Temperatur, bei der das Plasma aufgebracht wurde, vom Frequenzgenerator verwendeten Frequenzen, um die erzeugten Radikalbildner zu variieren, Zeit der Beschichtung, um die Wirkung zu ermitteln Variation der Dicke, Variation in Vorläufern und Monomeren, Variationen in den Typen der Vorreinigungsmaterialien und des verwendeten Verfahrens vor dem Beschichten (einige davon wurden im eigenen Haus durchgeführt) und verschiedene andere Parameter, die spezifisch für das Basissubstrat waren.
 
Nach der Herstellung wurden die Proben strengen Tests unterzogen, z.
 
  • Korrosionsprüfung,
  • Löten durch Testen
  • mehrere Durchgänge durch Reflow-Vorgänge
  • Kontaktwinkel-Hydrophobie
  • Oleophobie
  • Abriebfestigkeit
  • Haftung auf verschiedenen Untergründen
 
Wir fanden übereinstimmend hohe Kontaktwinkel, die auf eine gute Hydrophobie hinweisen, aber die Abriebfestigkeit war bei verschiedenen Substraten ein Problem. Dies veranlasste weitere Untersuchungen zu Vorreinigungsoptionen vor der Beschichtung. Bei der Anwendung auf Textilien (für nichtelektronische Anwendungen) fanden wir bei hellfarbigen Textilien eine unannehmbare gelbe Verfärbung, und bei festen Proben gab es eine Variation der Beschichtungsdicke und -einheitlichkeit – dies erfordert weitere Untersuchungen und Tests.
 
Diese vielversprechende Technologie wird von uns und unserem Kunden immer noch erforscht, da wir neue und vielfältige potenzielle kommerzielle Anwendungen und Möglichkeiten für die chemischen Filme entdecken, die wir sehen.