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INTRODUCTION TO PARYLENE
派瑞林粉材

1947年
Parylene的历史要追溯到1947年,Parylene(中文称:派拉纶、聚对二甲苯,或派瑞林堤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
美国化学家Michael Szwarc首次在实验室合成了parylene薄膜,18年后的1965年科学家William F. Gorham发明了化学气相沉积合成parylene膜的方法,并通过商业化parylene沉积设备使parylene膜获得了实用价值,从此Parylene开始蓬勃发展起来。
1998年
1998年中科院光机所在西安进口了中国第一台Parylene涂敷机,开始了对Parylene这项新兴技术的研究发展,2001年,2006年苏州凯瑞的前身拉奇公司在江苏吴江成立专业的Parylene涂覆公司,随着技术的交流和发展,中国的Parylene技术日新月异的蓬勃发展。
Parylene的原理是用独特的真空气相沉积工艺(CVD技术)制备,由活性小分子在基材表面"生长"出完全敷形的聚合物薄膜涂层,它能涂敷到各种形状的表面,包括尖锐的棱边,号称"无孔不入"可深入裂缝里和内表面。这种真空状态下室温沉积制备的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、有优异的电绝缘性和防护性,甚至被业内称为当今世界最顶级的防潮、防霉(零级)、防腐、防盐雾的特殊防护涂层。
Parylene的发展史
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Parylene主要性能表
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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。
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实。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。清楚地显示了试样上的Parylene涂层大大减少了对这些金属的提取。
Parylene的隔离特性.再一次将水蒸汽渗透率与其它覆形涂敷材料相比较。Parylene C的性能几乎超过了所有其它的聚合材料。水蒸汽渗透能力值是在低于0.1微米的厚度下测量的。等量厚度归一化以后,这个数值对于所有的厚度都是相同的。
Parylene 的物理和机械性能
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由于高的分子量(~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撑时,冲击阻抗比较高。涂敷在“Q”钢板上的厚度为0.001英寸的Paryleng C在Gardner落球撞击测试的结果在250in-lb的范围内。磨耗性能(用Taber磨损机测试,使用1000克的“Calibrase”轮),Parylene C为22.5,Parylene N为8.8.比较而言,聚四氟乙为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.
Parylene 电气性能
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Parylene是一种具有优异性能的敷形涂层材料,问世后首先在电子领域得到了应用。被列入美军标46058C以及国军标GJB150.7.1986允许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,本身防霉能达零级。在盐雾实验中,与其它涂层相比,Parylene防护的电路电阻几乎不下降,其它涂层则都有较大的下降。很薄的Parylene涂层能提供优异的防护性能,还有利于电路板工作热量的消散,因此作为防护涂层Parylene能使电路具有更高的可靠性,特别是小型高密集度电子电路的防护,Parylene更显示出其独到的优势。
关于Parylene涂层提供的保护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(每天一个循环),每天循环包括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。
对于Parylene C的厚度从0.002英寸到0.0001英寸的测试结果如表2.很有意思的是,即使对于非常薄的涂层(0.0001英寸),绝缘阻抗值也比规定的规格高出一个数量级。
Parylene 的真空特性和热低温性
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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。无支撑的0.002英寸的Parylene C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Parylene C的厚度从0.002英寸到0.0001英寸的测试结果如表2.很有意思的是,即使对于非常薄的涂层(0.0001英寸),绝缘阻抗值也比规定的规格高出一个数量级。
在喷气推动实验室中进行的真空测试显示,在120℉和10-6torr下,Parylene C的整体质量损失为0.12℅,Parylene N的整体质量损失为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)。
Parylene 的辐射性和润滑性
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(1)光学特性
Parylene在可见光的范围内吸收得很少,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纳米时,Parylene N 和Parylene C 的吸收都很强。
所有的Parylene在至少60纳米的波长下都相对没有特性(除了一些峰值特性以外)。
(2)放射性和气候变化抵抗能力
在真空中,Parylene N,C和D薄膜表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之后仍旧保持不变。虽然Parylene在室内稳定,但建议不要在室外阳光直接照射的环境下长期使用。(3)生物相容性
Parylene(聚对二甲苯,派瑞林)N,C符合ISO-10993生物试验要求,通过美国药典第六类塑料的认定试验包括细胞毒性、致敏作用、皮内刺激性、急性系统性毒性、植入(对于C需要1、12和26周;对于N和Parylene 需要1和12周)和血溶性试验。在试管组织培养研究中表明,人类细胞类型容易在Parylene C涂敷表面增生。Parylene N和C已被证明符合USP Class VI(UDP第六类塑料的生物试验要求)。
Parylene规格
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