Fertigungstechnik Das "Geheimnis" der Parylene-Beschichtung

Robust gegen Salzwasser und Verschmutzungen: Ein mit Parylene beschichtetes MID-Bauteil.

In Deutschland bietet bislang nur eine handvoll Firmen die Parylene-Beschichtung an: Denn das Thema ist komplex und es gibt kaum Fachliteratur für die Verfahrenstechnik. Wer sich die Expertise erabeitet hat, hütet sie wie einen Schatz.

Zu diesen Unternehmen gehört auch das EMS-Unternehmen Heicks Industrieelektronik

Üblicherweise werden Flachbaugruppen mit epoxid-, urethan-, silikon- und acrylhaltigen Lacksystemen vor Umwelteinflüssen geschützt. Oft reicht die Schutzwirkung bei hohen Beanspruchungen jedoch nicht aus. Was macht nun Parylene so interessant für die Elektronikindustrie? Viele gängige Oberflächenbeschichtungen sind schwer oder lassen sich nicht einheitlich und frei von Fehlstellen auftragen. »Parylene-Beschichtungen hingegen wiegen fast nichts, bilden eine homogene Schichtdicke und sind trotzdem äußerst robust gegen raue Umwelteinflüsse – sogar gegen Salzwasser. Und dabei ist das Material absolut biokompatibel: Es enthält weder Lösungsmittel noch Weichmacher«, fasst Rudolf Heicks, Geschäftsführer von Heicks Industrieelektronik GmbH, zusammen.

Der EMS-Dienstleister Heicks hat sich mit der Parylene-Beschichtung ein zusätzliches Kompetenzfeld aufgebaut und kann darüber hinaus durch eine besondere Leistungskombination punkten: So ist das Unternehmen nach Aussage seines Geschäftsführers die einzige Firma in Deutschland, die an einem Standort Leiterplatten nach der Luftfahrtnorm 9100 fertigt, Parylene beschichtet und auch mittels Speziallaser die Parylene-Schicht wieder selektiv entfernen kann.

Als EMS ist Heicks bereits seit 1986 am Markt aktiv und beschäftigt mittlerweile rund 100 Mitarbeiter. Zu den Kernkompetenzen zählen vor allem der Luftfahrtbereich, aber auch andere sicherheitskritische Anwendungsfelder. Mit Parylene beschäftigt sich Rudolf Heicks und ein Spezialisten-Team seit etwa fünf Jahren. »Damals war das Verfahren weitestgehend unbekannt«, erinnert sich Heicks. »Auf unserem productronica-Messestand 2009 kannten den Begriff  Parylene nur 10 von 100 Fachbesuchern.«
Das Verfahren gibt es bis heute nicht als Standard-Prozess, der in einem »Kochbuch« nachzulesen ist. Die öffentlich zugänglichen Informationen sind rar gesät. Wer sich auf dieses Terrain vorwagt, muss sich das Wissen im Wesentlichen selbst erarbeiten. Ein gewisses Alleinstellungsmerkmal ist den Parylene-Experten also sicher. »Wir haben sehr viel Zeit und Arbeit investiert und umfangreiche analytische Versuche gemacht, um uns das Know-how im Lauf der Jahre anzueignen«, erklärt Heicks. Aber die Mühe wird auch belohnt: Mittlerweile ist das Verfahren im Markt bekannt und wird immer stärker nachgefragt. Das wird in naher Zukunft sicher auch dazu führen, dass mehr und mehr EMS-Firmen dem Beispiel von Heicks folgen werden und sich mit Parylene auseinandersetzen. Bedenken vor zu viel Wettbewerb hat der Firmenchef dennoch nicht: »Es wird immer Follower geben, aber wir haben einen guten Vorsprung, denn jeder, der neu einsteigt, muss sich ja erst einmal umfassend mit dem Prozess beschäftigen. Insofern sehe ich die Wettbewerbssituation entspannt.«

Die Luftfahrt zählt zu den Schlüsselmärkten sowohl für Heicks als auch für die Parylene-Beschichtung: Grundsätzlich findet das Verfahren überall dort seine Einsatzgebiete, wo eine Baugruppe besonders rauen Umgebungen ausgesetzt ist und dabei gleichzeitig ausfallsicher funktionieren muss. Als weitere Gebiete, für die Heicks Parylene-beschichtet, nennt Rudolf Heicks Automotive, Bergbau, Industrieelektronik, Militärtechnik und die Medizintechnik. Aber auch für neue Technologien wie 3D MID ist das Verfahren sehr gut geeignet, wie Heicks bereits in einem Projekt mit dem 3D-MID-Forschungsverband anhand eines beschichteten 3D-MID-Demonstrators nachgewiesen hat: Bei räumlichen Baugruppen ist die Beschichtung mit Lacken und flüssigen Vergussmassen besonders knifflig – weil sie der Schwerkraft folgend nach unten fließt. Eine Besonderheit der Parylene-Beschichtung ist der Rundumschutz. Weil die Parylene-Schicht während des Beschichtungsprozesses als Kunststoff-Gas verarbeitet wird, werden alle Teile auch unterhalb der Bauteile, z.B. BGAs und QFPs, hermetisch mit der Parylene-Schicht versiegelt. »Das führt sogar dazu, dass Platinen temporär in Salzwasser unter Spannung gehalten werden können und das unbeschadet überstehen. Lackierte Baugruppen fallen im Gegensatz dazu nach kurzer Zeit aus«, schildert Heicks. Darüber lassen sich Bereiche und Strukturen beschichten, die mit anderen Verfahren nicht erreichbar sind, z.B. tiefe und enge Spalten sowie Spitzen. Insofern ist das Verfahren auch nach der Militärspezifikation I46058C zugelassen. Die Schicht, üblicherweise mit einer Dicke von 1 μm bis 50 μm aufgebracht, ist porenfrei und strukturerhaltend also »real conformal coating«. Alle vakuumtauglichen Materialien sind für die Beschichtung geeignet, darunter Gummi, Glas, Metalle, Keramik, Kunststoffe und Silikone. Nicht geeignet ist Parylene demzufolge für Bauteile, die nicht vakuumbeständig sind.

Parylene-Beschichtungen erfüllen darüber hinaus weitere zentrale Anforderungen, insbesondere bei der chemischen Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien und flüssigen Kohlenwasserstoffen (Benzin, Diesel, Glykol), und als Diffusionsbarriere gegenüber Gasen. Das gilt auch bei Metallstäuben, Kriechtieren und Kondenswasser. Auch Schutz beim Salznebel-Sprühtest kann die Parylene-Beschichtung bieten.