הסוד השמור של נאס”א – סוף סוף יוצא לאור

מהנדסי התעשיות הצבאיות והחלל – עומדים בפני אתגרים מורכבים, בעת תכנון רכיבים ומוצרים הדורשים תוחלת חיים ארוכה ועמידות לאורך זמן רב, בתנאי סביבה קיצוניות.

פארילן (Parylene) – הוא הפולימר המוביל בעולם כציפוי קונפורמי המבודד ומגן על מגוון רב של אפליקציות והתקנים צבאיים. בימיו הראשונים – פארילן היה נפוץ בעיקר בתעשיות החלל והאווירונאוטיקה כאשר סוכנות החלל האמריקאית נאס”א הייתה החוקרת והצרכנית העיקרית שלו בעולם.

ציפוי הפארילן – ליישומים הדורשים תוחלת חיים ארוכה בתנאים קיצוניים

יחודו של ציפוי הפארילן, הוא ביכולתו לספק הגנה אולטימטיבית למוצרים ורכיבים בתנאי סביבה קיצוניים, לאורך זמן – באוויר, ביבשה ובים.  ביישומיו המגוונים והרבים – הוא מספק מענה למכלול של אתגרים עימם מתמודד המפתח של ציוד לאפליקציות צבאיות. כך לדוגמא – התמודדות מול מתחי חשמל גבוהים ביותר ( V12,000 ואף למעלה מכך), כושר חסימה, איטום ועמידות כנגד נוזלים אגרסיביים, לחות וגזים – כל אלו באים על פתרונם בקלות יחסית, באמצעות הפארילן, תוך יישומו בעובי ובמשקל מזעריים.

נוסף על כך, לפארילן מקדם שבירה אופטי, הדומה לזה של זכוכית המקנה לו יכולות גבוהות בתחום האופטיקה הצבאית. עמידותו היא בטווח טמפרטורות רחב ביותר של בין 185°C מתחת ל-0 ועד

ל+135°C גורמת למהנדסים רבים למצוא בו שותף קריטי ליישומים בטמפרטורות קיצוניות.

אם לא די בכך, לפארילן תכונות נוספות המצטרפות לכל מה שמנינו עד כה, כגון:

מקדם חיכוך הדומה לזה של טפלון

שקיפות לשידורי RF,IR ואחרים

עמידות במתחי פריצה גבוהים

חדירות אבסולוטית לאזורים באפיצות

  גבוהה

גמישות וכושר התמתחות עד כדי 200%

Tin whiskers

תופעה חדשה יחסית בתעשיית האלקטרוניקה – התגלתה לעולם עם המעבר לתקן RoHS. תקן זה הוליך והוביל את “המגמה הירוקה” בתעשיית האלקטרוניקה, תוך הטלת מגבלות והוצאתם משימוש של חומרים מזהמים והחשוב ביניהם – עופרת – היעדרה של העופרת מרכיבים אלקטרוניים ומעגלים מודפסים, הביאה להתפתחות תופעה שלא הייתה ידועה למדע עד כה – היא תופעת ה-Tin Whiskers . תרכובת התשתית אשר בעבר הורכבה מסגסוגת של בדיל, פח ועופרת, נותרה עתה, ללא העופרת, כתוצאה מכך, התרכובת אשר משמשת כתושבות הלחמות במעגלים אלקטרוניים וכמרכיב בתהליך הייצור של רכיבים אלקטרוניים, הפכה עתה לתרכובת פעילה המגדלת גבישים דמויי שפם אשר לאחר זמן מה – מגיעים לגודל ולאורך הגורם ליצירת קצרים וסגירת מעגלים במקומות שהיו מיועדים להיות מבודדים חשמלית. הפארילן הוא המדכא הטוב בעולם – נכון לעת הזו כנגד התופעה המסוכנת כל כך הנקראת Tin whiskers. בחירת ציפוי קונפורמי כדוגמת הפארילן המעניק את מגוון תכונותיו הנ”ל למוצרים המטופלים, הוא בעל חשיבות עליונה לתהליך של צמצום נזק לטווח ארוך, לשמירה על רמות דיוק גבוהות ביותר בביצועי המכלולים המטופלים באמצעות פארילן, ושרידות המוצרים הצבאיים באפליקציות שונות.

דוגמאות של יישומים צבאיים חללים ואוויריים:

מכלולי כרטיסים אלקטרונים

מערכות ניווט לקטב”מים

חיישנים וספקי כוח

רדאר / ציוד איתור

התקני תקשורת מוקשחים

מיקרו אלקטרוניקה ללוויינים

רגשי ומכלולי MEMS

מאפיינים ותכונות הפארילן

כפי שצוין, ציפוי פארילן מהווה חסם מצוין ללחות ולגורמים כימים, וחוסם את יכולת הגעתם לרכיבי האלקטרוניקה. שיטת היישום, מביאה ליישומו בשכבה דקה ביותר תוך בניה של מחסום מפני נוזלים, לחות, כימיקלים, גזים נפיצים ועוד. חלק ממאפיינים אלו מוצגים בסדרה של ניסויים בדגימות מצופות גומי וללא ציפוי הפארילן מעל לגומי. הדגימות היו חשופות לשעה אחת בחומצה הידרוכלורית. תמציות החומצה נותחו עבור בלאי של מתכות ידועות אשר אמורות היו להיות חלק מהתרכובת של הגומי: סידן, אלומיניום ואבץ.

באיור מס. 1 ניתן לראות בשורה הראשונה את בלאי המתכות ללא הגנת הפארילן – לעומת שאר השורות בהן ניצפית הירידה הדרמאטית ברמת איכול המתכות ומוכיחה כי ציפויי הפארילן גרם על פי דגימות הבדיקה לירידה ניכרת של נוכחות המתכות הנ”ל בתמיסה הנבדקת.

מאפיין דיאלקטרי

פארילן הינו גם בעל מאפיינים דיאלקטרים מעולים. את החוזק הדיאלקטרי הגבוה של סוגי הפארילן השונים ניתן לייחס לעובדה שהם יכולים להיווצר כסרטים דקים, רציפים ואחידים חופשיים מפגמים וללא חורים כלל תוך שמירה על רצף מרשים וללא “חומרי מילוי” הנפוצים כל-כך בציפויים קונבנציונליים, אשר עלולים להפחית חוזק דיאלקטרי.

מקדם חיכוך

פארילן הינו בעל מקדם חיכוך מצוין. בבדיקה שנעשתה, רואים כיצד פארילן C משפר את החיכוך של דגימות הגומי באופן משמעותי. מקדם החיכוך (COF) עבור פארילן N ו-C, כפי שנמדד בעוביים השונים הינו 0.15, 0.25 ו0.29, בהתאמה, לתצפיות.

הגנה על רכיבים ומוצרים ביישומים צבאיים

פארילן יכול להוות משטח ציפוי עבור כמעט כל חומר, כולל מתכות, אלסטומרים, פלסטיק, זכוכית, קרמיקה נייר ועוד. העובי של ציפוי הפארילן יכול לנוע בטווח גדול מאוד. ציפוי פארילן, מהווה ציפוי דק כסרט שמצפה באופן אחיד ביותר את כל המשטחים, מעליהם ומתחתם, הקצוות והסדקים של מצע נתון, כולל גם צדדים פנימיים של צינורות. בזכות העובדה שהפארילן הוא לא נוזלי, הציפוי לא סובל מאף אחד מאפקטי המיניסקוס ואפקטי הקצה המביאים לחשיפת אזורים חדים ופינתיים של רכיבים אשר טופלו בציפויים נוזליים קונבנציונליים. בזכות היישום הדק במיוחד שלו, הפארילן מוסיף ממד ומסה מזעריים לרכיבים קריטיים, ולאפליקציות בהן קיימת רגישות מיוחדת למשקל.

מעגלים מודפסים ורכיבי אלקטרוניקה

פארילן מגן על רכיבים אלקטרוניים מפני הלחות, וגורמי סביבה נוספים אשר גורמים למכלולים להיכשל בטרם עת. הגנה כזו לא רק מאריכה את חיי הרכיב ומונעת תיקונים יקרים, אלא גם מפחיתה את הסיכון לאי ספיקה בזמנים הקריטיים ביותר. פארילן עומד בהגבלה של האיחוד האירופי על השימוש בחומרים מסוכנים/ירוקים (RoHS) בציוד חשמלי ואלקטרוני.

תהליך ציפוי הפארילן

הפארילן מיושם בתא ואקום בטמפרטורת החדר ובאמצעות תהליך פילמור (VDP). רכיבים אלה דורשים מצד המכלולים טולרנטיות ואקום סבירה, וכיום כמעט כל הרכיבים בשוק הינם רכיבים אשר עמידים לתהליך הפארילן.

היישום אינו עושה שימוש בממסים, ואו בזרזים המעורבים בתהליך הציפוי. ציפוי הפארילן לא דורש מחזור טמפרטורה גבוה, אינו חושף את הרכיבים המצופים למשרעת רחבה של טמפרטורות בזמן היישום, ואין לחצי עבודה גבוהים. בניגוד לציפוי הפארילן, הציפויים הקונבנציונליים עשויים לדרוש זרזים, טמפרטורות גבוהות או מחזורי חשיפה לUV כדי לשפר את מאפייני ציפוי.

מסיבה זו קיימת “הערת אזהרה” גם ב-Mil Spec. וגם ב-IPC לגבי חלק מהציפויים הקונבנציונאליים בזו הלשון: “אין להשתמש בצפוי קונבנציונאלי למי שעושה שימוש ברכיבים פריכים (כגון דיודות זכוכית, רכיבי קרמיקה ועוד) על גבי התשתית שכן חומרים אילו הינם חומרים משני נפח בעת היתפלמרותם ומעמיסים מאמצים מכאניים על גבי התשתיות – מאמצים המביאים לכדי שבירה של הרכיבים על גבי הכרטיסים האלקטרוניים!”

הכותבת טל קאופמן הינה מנכ”לית סימטל ציפויים