Parylene派瑞林涂层在高频电路防护上的应用

随着军用电子装备向着高度集成化、轻量化、多功能和高可靠性方向的快速发展,现有的防护技术已不能满足现代电子装备的防护要求,表现为:高频、微波电路精度高,灵敏性强,而外界环境对其影响很大,现有的三防有机涂料,由于介电常数、介电损耗相对较大,涂覆后使得高频电路的电容分布增大,导致损耗增大,出现频偏和频率漂移,严重影响频段2GHz以上的微波电路组件功能。

特别是工作频率在35GHz左右的毫米波电路组件，采用了大量毫米波单片集成电路和专用集成电路裸芯片。为了保证这些裸芯片的长期可靠性,通常采用金属外壳将毫米波多芯片组件封装起来,通过气密封装的方法,防止湿气、氧气和其他环境污染进入内部,确保电路长期可靠。采用气密性封装,一方面在结构上造成毫米波组件体积和质量大,另一方面大量增加设计、工艺、生产和研制周期,甚至部分产品在设计上,由于封装结构的繁杂而未采取任何防护措施,为产品可靠性带来巨大风险。其次,采用气密封装防护的毫米波组件,其连接器的插座必须采用气密封插座。金属壳体上的波导口的气密处理难度大,必须在波导口上焊接玻璃窗,造成整个组件防护成本较高。

普通电路组件所使用的聚氨脂、有机硅和聚丙烯酸树脂等防护涂料,涂层固化时会因溶剂或小分子助剂的挥发,产生收缩应力或形成微小针孔,须经多次涂覆,用较厚的涂层才能实现较可靠的防护;且介电常数和介电损耗较高,这些较厚的涂层会造成高频电路组件性能的恶化。派瑞林(Parylene)膜层是采用真空气相沉积,0.1~100.0μm薄膜致密均匀,无针孔,无应力,有优异的电绝缘性和防护性,是当代最有效的防潮湿、防霉菌和防盐雾腐蚀的涂层材料。商品化的派瑞林材料主要有ParyleneC、ParyleneN和ParyleneD三种。其中ParyleneN的相对介电常数最低,为2.65,且其介电常数不会随温度和频率的变化而变化,是理想的高频电路防护材料。

派瑞林膜层是利用真空气相沉积制备工艺，在室温下进行，不会引起被保护元件的变形;是逐渐形成的一种均衡的、共形的薄膜，可以涂覆到各种形状的表面，在产品的尖锐棱边、裂缝中和内表面能完全涂覆。这层高纯度超薄膜层，厚度均匀，致密无针孔，能隔绝水气凝积在裸芯片表面，防护电路短路或烧毁，同时还能防止湿气与污染物引起的腐蚀。这层膜还有一个很重要的作用，就是增加键合处的结合强度，且能将裸芯片表面上的所有未洗掉的颗粒在原处冻结起来，防止在振动、加速度试验时或实际使用时脱落下来的任何粒子不会迁移引起电器短路。

高频电路组件采用真空气相沉积派瑞林进行防护处理后,和目前的传统的气密式封装技术相比,具备防护处理方法简便,批量防护成本低,对毫米波电路组件的结构形式无要求等优点。