Projekti / Programi
Protikorozijske prevleke za elektronska vezja
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.01 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Materiali za elektronske komponente |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P352 |
Naravoslovno-matematične vede |
Površinska kemija in kemija tankih plasti |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.10 |
Tehniške in tehnološke vede |
Nanotehnologija |
protikorozijske prevleke, nano delci, elektronska vezja, sol-gel prevleke, organske prevleke
Raziskovalci (12)
Organizacije (4)
Povzetek
Predlagani projekt ima multidisciplinarni značaj, saj združuje nanotehnologijo, kemijo in elektroniko. Tudi štirje partnerji prihajajo iz različnih področij, na primer Iskratel je proizvajalec elektronske opreme, Helios predstavlja industrijo barv in prevlek, KI in FKKT pa sta raziskovalni inštitut in univerzitetni partner. Vsi partnerji imajo specifična znanja, svoje moči pa bomo združili pri raziskovanju možnosti za razvoj nanokompozitnih protikorozijskih zaščitnih prevlek za elektronska vezja (EV). Takšne prevleke morajo odgovoriti na celo serijo specifičnih vprašanj, saj so EV sestavljena iz različnih materialov (kovin, zlitin, spajkalnih zlitin,...), ki se nahajajo v neposredni bližini, kar omogoča hiter pojav galvanske korozije, korozije stičnih površin in spojev ali pa rast dendritskega srebra. Poleg tega EV niso ravna površina in ni enostavno zagotoviti homogenega pokritja. Trenutno se za zaščito EV najbolj uporabljajo enovite prevleke (uretanske, akrilne,...), vendar so drage in ne omogočajo zadostne adhezije in zaščite ((10 let). Predvideva se, da nanokompozitne barierne prevleke, ki vsebujejo nanodelce (SiO2, Al2O3, ZrO2,...) ali poliedrične oligomerne silseskvioksane (POSS) v organskem polimeru ali sol-gel matrici lahko uspešno nadomestijo enovite prevleke. Bistveni del tega projekta je razvoj in optimizacija možnih preparacijskih postopkov za nanokompozitne sol-gel in nanokompozitne organske prevleke in, v zadnji stopnji projekta, razvoj tehnoloških vidikov njihovega nanašanja.
Priprava dobrih nanokompozitnih prevlek se prične s pravilnim izborom prekurzorjev, nanodelcev, inhibitorjev in aditivov. Organske nanoprevleke bomo pripravljali predvsem na osnovi epoksi smole in nano-glin. Kot mrežne prekurzorje za sol-gel nanokompozitne prevleke bomo uporabili različne dvostransko alkoksisilil-funkcionalizirane prekurzorje. Nanodelce bomo vključili predvsem kot pred-pripravljene zvrsti, če ne bodo dosegljivi na nano skali, pa bomo raziskali možnosti za njihovo pripravo z mletjem iz mikronskih delcev. Izvedli bomo tudi funkcionalizacijo površine nanodelcev z namenom, da omogočimo njihovo interakcijo z matrico. S tega stališča so POSS z odprto stukturo (open-cage) zelo pomembni, saj se lahko vežejo v sol-gel mrežo preko siloksanskih vezi. Zahteven vidik nanodelcev je tudi njihova disperzija v formulacije, saj lahko adhezijske sile presežemo le z visokimi stresnimi intenzitetami. Nastanek lokalizirane korozije na mestih, kjer so napake, bomo presegli z dodajanjem inhibitorjev, ki bodo v obliki površinsko aktiviranih nanodelcev (tj. CeO2 nanodelci, aktivirani s cerijevimi ioni) ali alkoksisilil-funkcionaliziranimi benzimidazoli ali benzotriazoli. Slednji organsko-anorganski inhibitorji se lahko vežejo v sol-gel mrežo, kar preprečuje njihovo izlužvanje iz sistema. Takšni inhibitorji so novi in še niso bili testirani v protikorozijskih prevlekah. Izbrane formulacije za pripravo organskih nanokompozitnih in/ali sol-gel nanokompozitnih prevlek bomo optimizirali z namenom njihovega nanašanja na depozicijski liniji Asymtek SL-940, ki je na razpolago v podjetju Iskratel. V okviru predlaganega projekta pa bomo poleg razvoja nanokompozitnih prevlek nekaj časa posvetili tudi razvoju analitskih pristopov, predvsem ex-situ IR refleksijsko-absorpcijski in ex-situ Ramanski spektroelektrokemiji. Te meritve omogočajo detekcijo tistih vezi, ki so najbolj nagnjene k cepitvi, kar pa pripomore k efektivni optimizaciji nano-formulacij za nanašanje na EV.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen rezultatov za znanost lahko najdemo v dveh smereh: - sintezi novih spojin in zaščitnih prevlek, - razvoju novih analitskih pristopov. V okviru projekta smo razvili sintezo novega prekurzorja, t.j. cikličnega tetrasiloksana, ki je alkoksisilil funkcionaliziran, kar mu omogoča, da vstopa v sol-gel procese in tvori premrežene zaščitne prevleke. Raziskave cikličnih tetrasiloksanov za pripravo zaščitnih plasti so zelo redke, pravzaprav je iz literature znan le en primer dodajanja podobnega cikličnega tetrasiloxana v smole za pripravo premazov za avtomobilske lake. Do sedaj pa ni obstajala nobena sistematična študija, kako značilna struktura cikličnega tetrasiloksana pripomore k večji učinkovitosti zaščitnih prevlek. Razvili smo tudi nove pristope za pripravo efektivnih sol-gel zaščitnih prevlek za kovine/zlitine, predvsem z uporabo različnih trialkoksisilanov kot funkcionalnih dodatkov k cikličnemu tetrasiloksanu. Razvili smo tudi celice za uporabo sklopljenih analitskih metod, t.j. in situ Ramanske spektroelektrokemije in in situ elektrokemijske AFM celice. V obeh primerih smo pristop razvili na novo in oba pristopa še nista bila na voljo na našem inštitutu. Celice omogočajo zasledovanje strukturnih oz. morfoloških sprememb v zaščitni plasti, medtem ko je ta izpostavljena elektrokemijskemu tretiranju, tudi do velikih obremenitev, ki privedejo do degradacije plasti.
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen za razvoj Slovenije lahko najdemo v tistem delu projekta, ki je zadeval industrijske partnerje. V obeh podjetjih je namreč potekal razvoj novih oz. izboljšava obstoječih izdelkov. Celoten projekt je bil pravzaprav zasnovan na osnovi priprave zaščitnih prevlek za elektronska vezja, ki se izdelujejo oz. dodelujejo v podjetju Iskratel. To podjetje je že začelo z razvojem priprave zaščitnih prevlek na novi liniji neposredno pred začetkom projekta, ostala pa so še odprta vprašanja glede laka, ki so ga uporabljali, oz. možne uporabe novih lakov na novih linijah. Zato smo v okviru tega projekta izvedli večje število analiz lakov, ki so jih uporabljali v podjetju, prav tako pa tudi testiranje zaščitnih premazov, ki so bila nanesena na elektronska vezja. Izvedli smo tudi analizo stopnje korozije v atmosferi, v kateri vezja uporabljajo. Podjetje je dobilo nove informacije o obeh lakih, ki so jih izbrali za izdelavo zaščitnih plasti. Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo pa je tudi analizirala termične profili, ki jih podjetje Iskratel uporablja na svoji liniji in pripravila mnenje o možnih izboljšavah. Projekt je podjetju posredoval odgovore na določena vprašanja, s tem pa tudi na možnost lansiranja elektronskih vezij, zaščitenih s prozornimi laki, na tržišče. Sočasno je v podjetju Helios potekal razvoj novih epoksi premazov, ki so primerni za zaščitne premaze za elektronska vezja. Razvojno delo je bilo posvečeno študiju nastanka prevleke, izbiri ustreznih prekurzorjev in optimalnega razmerja le-teh za najugodnejše premreževanje in učinkovitega dispergiranja. Tako razviti premazi so primerni za nanašanje na elektronska vezja in so opcija za vpeljavo novega produkta v proizvodnjo. V okviru projekta je doktorirala dr. Mirjana Rodošek, kar je pripomoglo k dvigu izobrazbene strukture. Pridobila je številna nova znanja, ki jih bo lahko uporabila pri nadaljnjem delu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
