Parylene薄膜的形成过程

Parylene涂层是在真空腔室中单分子在基体上发生聚合而成,沉积过程如图1-1所示。利用Parylene薄膜薄而透明的特点,通过气体聚合,在真空舱里作用于需要涂敷的基底表面。形成干燥而呈粉状的原材料或者二聚物包含两个同样单体的混合物,加热混合物,使其先转化为二聚气体,最终转化为由聚合物单体构成的气体,这些气体在工艺完成后在室温下沉积在基底的表面。

图1 Parylene薄膜沉积过程

在该工艺过程中,这种涂层逐渐形成一种均匀的、共形的薄膜,材料逐步由多晶化合物变为胶状物,形成亚二甲苯基,均匀覆盖暴露在外的基底器件表层的每个角落。在生产过程中,在高温条件下进行,Parylene的沉积不会产生液相或气相的副产品,无需溶剂及其他受环保要求所限制的材料。20世纪90年代液态三防涂层应用十分广泛,但是由于其液体涂层固有的表面张力和固化应力,容易造成桥接、开裂等问题。工艺过程中有液体参与、不均匀涂覆、有针孔的现象也经常发生,而且挥发性涂层的毒性对操作工人的身体损害更加严重,因此现在逐渐使用Parylene材料代替三防漆。而气相沉积是在真空状态中进行,过程是从从固态到气态,气态到固态的转变,在封闭的操作过程中没有中间独立的液态过程,从而保护了环境和操作人员的健康。

气相沉积制备Parylene主要分为三步,首先是在蒸发腔内二聚物原料在150℃升华;在680℃左右的温度下,二聚物气体进入裂解腔,然后二聚物分子键被断开,产生具有活性的Parylene单体;最后在室温(25℃)的条件下,Parylene单体分子在真空沉积室器件表面进行聚合沉积。它们是一个连续的过程,因为这三个腔室相互连通,相辅相成,设备工艺的差异主要在于设置温度、真空度等参数。各个程序的良好进行才能保证Parylene薄膜的质量。当Parylene单体在真空里气相沉积时,它会产生均匀的涂层,相比传统液体涂层,Parylene涂覆材料不会产生外溢和凹陷。当然薄膜的质量与前驱体纯度等各方面因素有关联,因此工艺技术需要不断的研发与改进。