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聚对二甲苯可以涂覆哪些类型的材料?

2020年08月27日 点击:

在纳米防水网,我们经常会遇到一个问题:“我的xxx可以被聚对二甲苯涂层吗?” 可以用聚对二甲苯涂覆的基材表面数量很多。在下表中列出了使用聚对二甲苯保形涂料的许多工业应用。这些示例可以扩展。

表:使用聚对二甲苯保形涂层的设备示例。

印刷电路板

植入式装置

光学镜片

记忆体

阀门

电源

发光二极管

O型圈

背板

导管

管道

光电电池

支架

硅片

钳子

磁铁

键盘

试管

塞子

探针

针头

封条

光纤组件

感测器

心轴

起搏器

铁氧体磁芯

模具

线轴

金属块

马达组件

还有很多…

基材表面/聚对二甲苯相互作用/基材表面准备,界面清洁度,表面能:通过Parylene CVD沉积,可以在几乎所有类型的材料上获得无应力和无缺陷的保形涂层。这种涂层的一些例子在图中示出。

(a)在汽车工业中使用的传感器可能容易受到高温,碳氢化合物,湿气的影响。这种环境会导致传感器的铝制接触垫快速腐蚀。在这些垫上使用聚对二甲苯可以保护它们,并且很常用[1]。

(b)聚对二甲苯还可以用作MEMS器件的掩膜材料,因为它具有填充缝隙的能力,在底切下填充的图像中,它可以作为间隔物以生产100 nm宽的纳米线(插图)。在该研究中,它与聚合物抗蚀剂,硅,碳化硅和铂形成界面[2]。在图(c和d)中,我们看到可以使用聚对二甲苯代替玻璃包装,从而减小了包装的尺寸和重量。此外,聚对二甲苯可以与其他薄层(如SiO2)结合在一起形成多层涂层如图2所示。应用和可能性的多样性使聚对二甲苯成为极具吸引力的保形涂料。

但是,在开始沉积过程之前,需要执行一些步骤。为了防止分层,针孔,裂缝,皱纹,水泡和其他类型的薄膜缺陷,不同类型的表面需要不同的表面处理。我们讨论以下一些常见类型作为要点:

聚对二甲苯/材料系统示例:

  • PCB:聚对二甲苯最常见的应用领域是PCB,作为电子组件,焊点和电线的保护涂层。它形成了一层保护层,以防止机械冲击和腐蚀性元素的扩散[11]。

  • 硅晶圆:晶圆键合中间层[12],作为硅化学蚀刻的掩模[13],

  • 陶瓷/玻璃:A-174硅烷溶液预处理可以改善Parylene-C薄膜在平板玻璃基板样品上的附着力[14]。

  • 金属/合金:聚对二甲苯广泛用于涂覆传感器垫。(图(a)显示了一个塑料封装的硅压力传感器[1])。聚对二甲苯本身与贵金属(如金和铂)的粘合性较差。为了促进它们的粘合,可以使用市售的粘合促进剂,据报道,在这种界面上粘合强度提高了100倍,并观察到了相应的耐湿气剥离性提高[15]。

  • 聚对二甲苯–金属–聚对二甲苯夹层结构可作为柔性电极,传感器生产,通常作为生物相容性植入物生产[16] – [18]。

  • 聚对二甲苯-聚对二甲苯的沉积是可能的,但需要进行后处理才能通过热处理形成化学稳定的界面[16],[19]。

  • 聚合物:光致抗蚀剂上的聚对二甲苯C可以通过改善抗蚀剂的粘附力来实现,聚对二甲苯可以引入改进的硅烷化预处理,包括热处理以从抗蚀剂表面去除羟基。[2]

  • 在油上:当油的蒸汽压低(<5 Pa)时,可以在顶部沉积聚对二甲苯[3]。涂在油上的聚对二甲苯应力很小,可以忽略不计[4]。聚对二甲苯上油沉积法(CVD)已用于制备长期可植入的压力传感器[5],从油中提取光学透镜[6] – [8]并通过在沉积后分离聚对二甲苯来制备隔离的聚对二甲苯膜[9],[10]。


参考资料

[1] M. Kraft和NM White,《汽车和航空航天应用的备忘录》。Elsevier,2013年。

[2] Y. Li 等。,“聚对二甲苯光致抗蚀剂(POP):用于聚合物/金属纳米线制造的低温垫片方案”,《微机械微工程》,第1卷。21号 6,第 067001,2011年4月,doi:10.1088 / 0960-1317 / 21/6/067001。

[3] A. Homsy 等。,“固态沉积,技术解决方案的综述”,Microelectron。。,卷 141,第267-279页,2015年6月,doi:10.1016 / j.mee.2015.03.068。

[4]“聚对二甲苯在液体上沉积的拉伸膜应力| 朗缪尔。” https://pubs.acs.org/doi/10.1021/la102790w(2020年4月26日访问)。

[5] AM Shapero,Y。Liu和Y.-C。Tai,“用于长期植入式压力传感器的聚对二甲苯上油包装”,Biomed。微型卷。18号 4,第 66,2016年7月,doi:10.1007 / s10544-016-0089-4。

[6] Binh-Khiem Nguyen,Eiji Iwase,Kioshi Matsumoto和Isao Shimoyama,“通过将聚对二甲苯直接沉积在液体上而制成的电驱动变焦光学微透镜”,在2007年IEEE第20届国际微电子机械系统(MEMS)会议上, 2007,第305–308页,doi:10.1109 / MEMSYS.2007.4433059。

[7] T. Kan,H。Aoki,N。Binh-Khiem,K。Matsumoto和I. Shimoyama,“使用两种荧光染料溶解在由聚对二甲苯膜封装的离子液体中的比率光学温度传感器”,传感器,第1期。13号 4,第4138–4145页,2013年4月,doi:10.3390 / s130404138。

[8] WF Gorham,“一种制备线性聚对二甲苯的新型通用合成方法”,J。Polym。科学 [A1],第一卷。4,没有 12,pp。3027-3039,1966,doi:10.1002 / pol.1966.150041209。

[9] H. Keppner和M. Benkhaira,“生产塑料膜装置的方法和由此获得的装置”,US20090246546A1,2009年10月1日。

[10] N. Binh-Khiem,K。Matsumoto和I. Shimoyama,“多孔聚对二甲苯和液体对沉积在液体上的聚对二甲苯薄膜的影响”,在2011年IEEE第24届微机电系统国际会议上,第pp 。111–114,doi:10.1109 / MEMSYS.2011.5734374。

[11] A. Hogg,“用于植入式医疗设备的超薄层包装的开发和特性”,第134页。219。

[12] H. Noh,K。Moon,A。Cannon,PJ Hesketh和CP Wong,“使用聚对二甲苯中间层的微波加热进行晶圆键合”,《微机械微工程》,第1卷。14号 4,第625–631页,2004年4月,doi:10.1088 / 0960-1317 / 14/4/025。

[13]卢希文,郭文成,杨耀乔和泰玉崇,“重结晶聚对二甲苯用作硅化学蚀刻的掩模”,在2008年第三届IEEE纳米/微工程和分子系统国际会议上,2008年1月,第881–884页,doi:10.1109 / NEMS.2008.4484464。

[14]“聚对二甲苯-C薄膜的粘合性能| Scientific.Net。” https://www.scientific.net/AMM.421.337(2020年4月26日访问)。

[15]“薄膜聚对二甲苯系统在干湿环境中的粘合特性和改性-IEEE Journals&Magazine”,访问:2020年4月26日。[在线]。可用:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8418313。

[16] RP von Metzen和T. Stieglitz,“退火对聚对二甲苯C的机械,化学和物理性质以及结构稳定性的影响”,Biomed。微型卷。15号 5,第727–735页,2013年10月,doi:10.1007 / s10544-013-9758-8。

[17] W. Li,DC Rodger,E。Meng,JD Weiland,MS Humayun和Y.-C。Tai,“用于视网膜假体的柔性聚对二甲苯包装的眼内线圈”,在2006年国际医学和生物学微技术会议上,2006年5月,第105-108页,doi:10.1109 / MMB.2006.251502。

[18] S. Minnikanti 等。,“使用加速老化测试和电化学表征对用于神经界面的原子层沉积的Al2O3-Parylene C双层涂层进行终身评估,” Acta Biomater。,卷 10号 2,第960-967页,2014年2月,doi:10.1016 / j.actbio.2013.10.031。

[19] J. Ortigoza-Diaz 等。,“ Parylene C微机电系统微细加工中的技术和注意事项”,《微机械》,第一卷。9号 2018年8月9日,doi:10.3390 / mi9090422。