你的位置:纳米防水网 > 防水技术 > 派瑞林防水 > 浏览文章

派瑞林工艺过程及派瑞林优势

2019年02月14日 点击:

   

Parylene(中文称:派瑞林、聚对二甲苯,或派拉伦)是对一系列独特的高聚物的一个通常的称呼。这个家庭中基本的成员称作Parylene,即聚对二甲苯,是一种完全线性的高度结晶结构的材料。

Parylene用独特的真空气相沉积工艺制备,由活性小分子在基材外观"生长"出完全敷形的聚合物薄膜涂层,它能涂敷到各种外形的外观,包括尖锐的棱边,裂缝里和内外观。这种室温沉积制备的0.1-100微米薄膜涂层,厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、有优秀的电绝缘性和防护性,是现代最有用的防潮、防霉、防腐、防盐雾涂层材料。

Parylene N是一种很好的介电材料,具有特别很是低的介质损耗、高绝缘强度以及不随频率转变的介电常数。它是所有Paryleng中穿透能力最高的一种。

Parylene C是系列中第二个具有商业价值的成员。它由雷同的单体系方式成,只是将其中一个芳香烃氢原子用一个氯原子所庖代了。Paryleng C将优秀的电性能,物理性能结合在一路,并且对于潮湿和其它腐蚀性气体具有低渗透性。除了可以提供真正的无针孔覆形隔离外,Paryleng C是涂敷紧张电路板的首选材料。

Parylene D是系列中的第三个成员,它由雷同的单体系方式成,只是将其中两个芳香烃氢原子被氯原子庖代。Parylene D的性子与Parylene C相似,但是具有更高的耐热能力。

Parylene HT(SCS)该材料具有更低的介电常数(即透波性能好)、好的稳固性和防水、防霉、防盐雾性能.短期耐温可达450摄氏度,长期耐温可达350摄氏度,并具有强的抗紫外线能力.更适合作为高频微波器件的防护材料.


Parylene类型       


Parylene N

Parylene C


是一种很好的介电材料,具有特别很是低的介质损耗、是系列中第二个具有商业价值的成员。

高绝缘强度以及不随频率转变的介电常数。

它由雷同的单体系方式成,只是将其中一个芳香烃氢原

它是所有Parylene中穿透能力最高的一种。

子用一个氯原子所庖代了。

很好的自润滑性。摩擦系数为0.25.

综合了精良的介电性能和物理机械性能,对潮湿和

吻合ISO-10993生物试验要求。

腐蚀性气体有最低的渗透性。

吻合UDP第六类塑料的生物试验要求。

可以提供真正的无针孔覆形隔离。


知足美军标MIL-46058C,是涂敷紧张电路板的首选


材料。


吻合ISO-10993生物试验要求。


吻合UDP第六类塑料的生物试验要求。

 

 

Parylene D

Parylene HT(SCS)

是系列中的第三个成员.

具有更低的介电常数(即透波性能好)。

它由雷同的单体系方式成,只是将其中两个芳香烃氢原

好的热稳固性,长期可在350摄氏度使用,短期可

子被氯原子庖代。

在450摄氏度使用。

较高温度下仍有精良的介电性能和物理机械性能.

防水、防霉、防盐雾性能强。

有较高的热稳固性。

是更好的高频微波器件的防护涂层。


迄今为止,强的自润滑性,最小的动静态摩擦系数,


而且优于特氟龙


涂层的润滑性。


吻合ISO-10993生物试验要求。


吻合UDP第六类塑料的生物试验要求。


Parylene是独特的聚对二甲苯(poly-P-xylylene)聚合物系列的通用名称,是一种分子级敷型涂层材料,根据分子结构的不同,可分为Parylene N、C、D、HT、F型等多种类型。Parylene D在较高温度下仍有优良的介电性能和物理机械性能,有较高的稳定性。本文将对其单体制备方法和成膜方法进行简单总结。


Parylene 薄膜的制备聚合过程

        常用制备派瑞林的方法是化学气相沉积法(CVD),反应物质在气态条件下发生空间气相化学反应,在固态基体表面直接生成固态物质,进而在基材表面形成涂层的一种工艺技术。派瑞林薄膜制备过程为环状二聚体在高温下两个相连甲基碳碳键断裂,生成具有活性的对二亚甲基苯单体,当其从高温环境进入室温环境的沉积室时,不稳定的单体就会聚合成膜。整个制备工艺过程分为三步:单体的汽化、裂解、在基材表面进行附着沉积。

        第一,在真空环境下,固体四氯代对二甲苯环二体在150℃左右升华为气态;
        第二,在650℃左右四氯代对二甲苯环二体裂解成带自由基的活性2,5-二氯对二亚甲基苯;
        第三,在室温(25℃)条件下,游离态的2,5-二氯对二亚甲基苯在固态基材表面沉积聚合,形成一层无针孔的保形性薄膜。

       涂覆工艺流程图如下所示:

1.jpg

        Parylene薄膜具有厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、优异的电绝缘性和防护性等特点,可应用在光电材料、磁性材料、服装及文物保护等领域,因其生物兼容性和生物稳定性,还可以应用在医用领域。然而,需要注意的是,Parylene涂覆对于材料表面的要求比较高,要求附着力好,无杂质,因此在进行涂覆前,必须对物件的表面进行一定预处理,以增加涂覆物件的附着力。


派瑞林镀膜之保护作用

 1、抗酸碱腐蚀:能解决受酸性或碱性物质腐蚀的问题

 2、低水、气体渗透性、具高屏障效果,能达到防潮、防水、防锈及减缓风化等作用

接触角量测分析: 

以接触角测量仪量测,原玻璃基材接触角为35.2°(如下图左),再以相同玻璃镀Parylene-C薄膜,薄膜厚度132nm,其接触角为89.7°(如下图中),薄膜厚度提高至210nm或350nm,其接触角为94.4°(如图下)。

 3、耐有机溶剂(不溶解于一般溶剂)

 4、膜层无色、具高透明度,不影响产品原本外观。

 5、 膜层具防尘、防潮、防水的耐透气性效果,可使产品达到国际性防尘、防水的IP等级规范


一、Parylene(派瑞林、聚对二甲苯)适用于医疗器械之好处

Parylene吻合ISO-10993生物试验要求

Parylene吻合FDA G95-1

Parylene吻合(RoHS)2002/95/EC

生物兼容性和生物稳固性极佳的防化学物、防潮、超强绝缘及防电子阻隔性能、较好的机械强度,耐用且附着优秀微米级涂层厚度均匀可控,可控制厚度降低500A

干膜润滑性

优秀光学性能

自己无毒,无副产物

可承受常规消毒

Parylene能适用于多种应用,如骨钉、一时手术器械、替代型器件、导尿管、制动器、探针、针头及耳蜗植入器。


1.  压力传感器——敏感的电子器件如血压传感器,只需沉积少量Parylene就能充分绝缘,而且少量珍爱涂层不会显明改变这些器件的操作。

2.  心脏辅助器——如心脏起搏器及电震发生器中的细密电子线路,用Parylene封住可以防止其受到生物液体的腐蚀。Parylene也用于珍爱这些器件的金属外壳。

3.  替换性器件——金属器械如复原型人造器件,能用Parylene沉积珍爱从而消弭与显微疏松有关的题目,并对生物液体腐蚀提供珍爱。

4.  骨针——Parylene用于珍爱骨钉和外科器械不受腐蚀,并提供润滑性无需降低尺寸限定。

5.  电子线路——复杂外观贴装及混合电子线路用Parylene沉积后能珍爱其不受水及化学物品侵蚀并提供优秀介电性能。

6.  导尿管——模压抑造的器件如导尿管用Parylene沉积珍爱后可以提供优秀的润滑性并防止生物液的腐蚀。

7.  超声波换能器——用于观测血管内壁微型传感器,用Parylene沉积后,能避免腐蚀及绝缘击穿。

8.  芯棒——用于制造导尿管的正确线型。用Parylene沉积珍爱,Parylene的低摩擦系数有利于制造,它的同等性涂敷性能保证了最终产品的质量。

9.  骨质生长刺激器——用Parylene可使此器件与生物液体隔离,避免腐蚀。人体细胞易于在Parylene沉积外观增加形成雷同结构的薄层组织。

10.  脑部探针——用Parylene可使脑部刺激探针外观润滑,并可使其进行选择性绝缘。

11.  针头——Parylene沉积在针头的外部及内部外观封住金属的显微疏松,并形成一个光滑无气孔的外观。从而削减附着污物的可能性。ParyleneN的渗透力使其特别很是溶易在内部外观渗透形成珍爱层。

12.  套管——用于剖腹手术的细密器械,如有导电金属轴的灼烧套管。用Parylene沉积绝缘后引导射频能量达到尖部的正确区域。


二、Parylene电气性能


1.薄膜绝缘性能

ParyleneC和ParyleneN的薄膜击穿电压

Parylene的特征之一是它们可以形成极薄的膜层。ParyleneN薄膜和C薄膜的直流击穿电压被确定与高聚物厚度有肯定的关系。图3画出了相干的曲线。对于5个微米(0.0002inch)以下的薄膜,这方面的性能ParyleneC要强于ParyleneN。这些数据注解,两种Parylene材料都具有很好的绝缘性能,即使厚度小于1个微米。随着厚度的减小,单位厚度的击穿电压一样平常将升高。


2.电路板绝缘阻抗

Parylene是一种具有优秀性能的敷形涂层材料,问世后首先在电子领域得到了应用。1972年列入美军标46058C许可作为军用印刷电路板的敷形涂层材料,涂层厚度为0.0005-0.002英寸。


作为电子电路的防护涂层,Parylene不需另加防霉剂,自己防霉能达零级。在盐雾实验中,与其它涂层相比,Parylene防护的电路电阻几乎不降落,其它涂层则都有较大的降落。很薄的Parylene涂层能提供优秀的防护性能,还有利于电路板工作热量的消失,因此作为防护涂层Parylene能使电路具有更高的可靠性,分外是小型高密集度电子电路的防护,Parylene更表现出其独到的上风。


关于Parylene涂层提供的珍爱能力的一项关键的测试是将电路板上测试对象进行涂敷(如同MIL-I=46058C所描述的),并且在一种温度——湿度循环下进行绝缘阻抗测试(MIL-STD-202,方式106和方式302)。

简而言之,这项测试包括10个循环周期(天天一个循环),天天循环包括7个步骤。这7个步骤的范围从低温度低湿度(25℃,50℅RH)到更加苛刻的条件(65℃,90℅RH).10天中每个循环都以65℃,90℅RH这一步作为最初读数,如图3:


图3.ParyleneC涂敷电路板交变湿热试验绝缘电(欧姆)MIL-STD-202方法302


对于ParyleneC的厚度从0.002英寸到0.0001英寸的测试效果如表2.很故意思的是,即使对于特别很是薄的涂层(0.0001英寸),绝缘阻抗值也比规定的规格高出一个数量级。


3.介电性能


Parylene介电性能与温度的关系


Parylene还具有极好的介点性能。因为其高介电强度,它们可被制作成延续薄膜,并不含传统涂层所有的缺陷和添补剂;缺陷和添补剂都可以削减介电强度。


三、Parylene的物理和机械性能


因为高的分子量(~500,000)和高的熔点以及结晶性,Parylene不能通过传统的方法例如挤压成形或铸造来形成。在175℃以下时,熔点有机或其它溶剂的能力极低,所以不能通过浇铸来形成。

当Parylene高聚物由测试面板支持时,冲击阻抗比较高。涂敷在“Q”钢板上的厚度为0.001英寸的ParylengC在Gardner落球撞击测试的效果在250in-lb的范围内。

磨耗性能(用Taber磨损机测试,使用1000克的“Calibrase”轮),ParyleneC为22.5,ParyleneN为8.8.比较而言,聚四氟乙烯为8.4,高冲击聚氯乙烯为24.4,环氧树脂为41.9,聚氨酯为59.5.


四、热性能、低温文真空特征


1.热性能

图—Parylenes N、C和D受温度影响后的有用使用寿命。失效=拉伸强度降低50%


根据Arrhenius外推法的数据,ParyleneC预计可以暴露在持续100℃的空气下10年(100,000小时)。在无氧的气体环境或者在真空状况下,Parylene估计可以暴露在220℃的温度下持续雷同的时间。在所有的情况下,高温降低使用寿命。假如应用的环境要求接近或者超过了这个时间——温度——空气环境,建议用更接近现实使用环境的条件进行悉数的测试。

Parylene可以经过韧化来进步击穿阻抗,进步硬度及改动摩擦阻抗。这是密度和结晶度进步的效果。


2.低温性能


用ParyleneC涂敷的钢板,在–160℃的液氮中冷却,在Gardner落体试验中可以承受超过100in-lb的冲击。相比之下,室温下为250in-lb。无支持的0.002英寸的ParyleneC薄膜在–165℃下可以弯折180°6次才失效。相比胶而言,聚乙烯、聚氨酯和聚四氟乙烯分别为3次、2次和1次。从2°(–271℃)到室温环境的过程对电气和物理性能都没有影响。对于ParyleneC的厚度从0.002英寸到0.0001英寸的测试效果如表2.很故意思的是,即使对于特别很是薄的涂层(0.0001英寸),绝缘阻抗值也比规定的规格高出一个数量级。


3.真空稳固性


在喷气推动实验室中进行的真空测试表现,在120℉和10-6torr下,ParyleneC的团体质量损失为0.12℅,ParyleneN的团体质量损失为0.30℅.对于两种髙聚物,挥发可收集物小于0.01℅(测试灵敏度的极限)。


五、隔离特征和化学抵抗能力


1.隔离特征

与其它涂层相比涂层更薄,聚对二甲苯可提供一种无孔屏障,防止遭受液体、潮气、化学物品和常见气体的侵蚀。


离子渗透与涂层厚度的关系


见上图,这些阻隔性能通过一系列涂敷和非涂敷橡胶试验进行了证明。试样在一摩尔浓度的盐酸中高压加热一小时,然后分析酸液提取物中的钙、铝和锌成分,这些金属已知存在于橡胶的添加剂中。清楚地表现了试样上的Parylene涂层大大削减了对这些金属的提取。

表:Parylene的耐溶剂性

5-1.5mil薄膜室温下浸入各种溶剂90分钟后产生的厚度转变(红外法测量)


在室温环境下,Parylene可以抵抗化学物质的侵袭,并且在150℃下不溶于所有的有机溶剂。ParyleneC在175℃时可以消融与氯中,而ParyleneN在溶剂的熔点(265℃)时可溶。两种高聚物都可以抵抗大多数溶剂的侵袭。同时,它们也不受像Hostepal, Igepal 和柠檬油这类的应力裂解溶剂的影响。


六、光学特征,辐射性和抵抗气候转变的能力

1.光学特征


Parylene在可见光的范围内吸取得很少,因此是透明无色的。无色透明的薄膜可用于光学器件、可擦性光电储存器件和静电复印器件。在低于280微米时,ParyleneN和ParyleneC的吸取都很强。所有的Paryleng在至少60微米的波长下都相对没有特征(除了一些峰值特征以外)。图5,6和7透露表现1个mil薄膜的红外光谱。


2.放射性和天气转变抵抗能力

在真空中,ParyleneN,C和D薄膜体现出很高的抵抗伽玛射线衰变的能力。张力和电气性能在1.6Mr/h的剂量率下加到100Mr之后依旧保持不变。虽然Parylene在室内稳固,但建议不要在室外阳光直接照射的环境下长期使用。


七、生物兼容性和生物稳固性


Parylene(聚对二甲苯,派瑞林)N,C和HT(SCS)吻合ISO-10993生物试验要求。试验包括细胞毒性、致敏作用、皮内刺激性、急性系统性毒性、植入(对于C必要1、12和26周;对于N和Parylene HT必要1和12周)和血溶性试验。在试管组织培养研究中注解,人类细胞类型容易在Parylene C涂敷外观增生。Parylene N和C已被证实吻合USP Class VI(UDP第六类塑料的生物试验要求)。


Parylene N,C通过美国药典第六类塑料的认定Parylene在美国食品药物管理局(FDA)注册了仪器和药物控制文件(Device and Drug Master Files)。这些文件包括有关Parylene的生物研究结果,可供所有Parylene商业涂敷客户作为参考。


八、Parylene润滑性


Parylene具有极好的干膜润滑特征。涂层可大大地改动了橡胶等产品的外观润滑性。根据ASTMD1984方法,相对静止物体分别测得Parylene HT(SCS)、N和C的摩擦系数(COF)为0.15、0.25和0.29。

橡胶涂敷Parylene后的摩擦系数


九、Parylene重要性能表


下表列出了ParyleneN,C,D的电气机械、热、隔离、光学和其它性能。这些性能可以一其它的涂敷材料如环氧树脂、有机硅、聚氨酯等进行比较。

派瑞林应用领域

1、 磁性材料

随着信息产业的不断发展,磁性元件越来越趋向于小型化,3-5㎜的软磁芯,2-3㎜的稀土永磁材料,甚至尺寸更小的磁材都不断被应用,对磁材的防护提出了新的要求。小型软磁芯作饶线器件时,经聚对二甲苯涂敷后能耐1500-2000V甚至更高的电压,由于聚对二甲苯摩擦系数低,饶成操会更滑溜,不伤线,更便于操作,稀土钕铁硼永磁材料是一种高性能强磁材料,但这种材料在空气中很不稳定,尺寸较大的通常用电镀或环氧电泳漆作防护涂层,尺寸较小的磁材,特别是环型和筒形的磁材,已不能用上述传统方法实现可靠防护,满足使用要求。Parylene独特的制备工艺和优异性能相结合,使它能对小型超小型磁材进行无薄弱点全涂敷的磁材可浸盐酸10天以上不腐蚀,目前国际上小型超小型磁材,几乎都采用Parylene作绝缘和防护涂层。

                                          

2、 印制电路组件和元器件

随着表面贴装技术发展和元器件的日益小型化,印制电路组件也日益向小型化和高密度方向发展,这给印制电路组件的三防措施提出了新的要求。传统使用的环氧树脂、聚氯脂、有机硅树脂、聚丙烯酸脂等防护涂料都是液体涂料。由于液体的粘度和表面张力等原因,涂层厚度不均匀,在棱、角等处涂层较薄,当元器件之间,基板之间仅有很小间距时,会因涂层流不到而形成气隙。涂层固化,烘干后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。这些传统涂层的介电强度一般也在2000V/25um以下,因此必须经多次涂敷,用较厚的涂层才能实现较可靠的防护,Parylene涂敷是由活性的对二甲苯双游离基小分子气在印制电路组件表面沉积聚合完成。气态的小分子能渗透到包括贴装件下面任何一个细小缝隙的基材上沉积,形成分子量约50万的高纯聚合物。它没有助剂溶剂等小分子,不会对基材形成伤害,厚度均匀的防护层和优异的性能相结合,使Parylene涂层仅需0.02-0.05㎜就能对印制电路组件的表面提供非常可靠的防护,甚至经过盐雾试验,表面绝缘电阻也不会有很大改变,而且较薄的涂层对元器件工作时所产生的热量消散也非常有利。另外由于分子结构对称性较好,使它在较高的频率下仍有较小的介质损耗和介电常数,它的这种高频低损耗特性使它为高频微波电路的可靠防护创造了条件。

                                

3、 微电子集成电路

Parylene的真空气相沉积工艺不仅和微电子集成电路制作工艺相似,而且所制备Parylene涂层介电常数也低,还能用微电子加工工艺进行刻蚀制图,进行再金属化,因此Parylene不仅可用作防护材料,而且也能作为结构层中的介电材料和掩膜材料使用,经Parylene涂敷过的集成电路芯片,其25um细直径连接线,连接强度可提高5-10倍。

                                      

4、 微电子机械系统(MEMS)

Parylene能在0.2um厚时就完全没有针孔,5um时就能耐1000V以上直流击穿电压,又是摩擦系数很低的一种自润滑材料,化学惰性和阻隔性能也好,因此在微电子机械系统中,除了作电介质材料外,还用作微型传动机构和微型阀门的结构材料和防护材料。

                       

5、 传感器

Parylene在传感器领域中的应用,除了作绝缘介质外,更多用作防护材料,它能耐酸、碱和有机溶剂,对水汽和盐雾等恶劣环境有极好的阻隔防护能力,用极薄的涂层提供良好的防护。

                                       

6、生物医用电子

Parylene不仅电性能,防护性能好,而且生物相溶性也好,它已通过美国FDA论证,满足美国药典生物医用材料VI类标准,被列为是一种可以在体内长期植入使用的生物医用材料。

                               

7、光纤光缆接头密封件

光纤光缆接头在使用中可能遇到各种不同的环境,通常使用含有硅橡胶密封圈的接头使光缆与环境相隔离,经Parylene涂敷后的硅橡胶密封圈,能更好的适应各种恶劣环境,防止硅橡胶老化,延长密封圈的寿命。

                                  

   采用派瑞林真空镀膜的电路板防水是智能终端防水的最后一道防线,主要技术方案是采用具有荷叶效应的高分子纳米材料技术(派瑞林真空镀膜)所以这种做法的核心在于器件表面的纳米级涂层。

公众号.jpg