Parylene薄膜的性能特点

特殊的沉积技术让Parylene薄膜致密均匀,但基于Parylene薄膜本身,其也拥有着普通三防材料无法比拟的优良性能。相对于三防漆涂层材料,Parylene高纯度,电学性能也更加突出。目前就工业上广泛使用的N膜,C膜和D膜而言,Parylene N薄膜是最基础的产品,其电学性能优良,拥有极高的击穿强度并且电损耗低,且无论频率怎么改变其介电系数变化不大,因此是集成电路中常用的材料之一。Parylene C薄膜由于其含有氯原子,薄膜的防水汽和防盐雾性能得到进一步提升,广泛应用于大型轮船的船体防护当中。Parylene D薄膜的集聚N膜和C膜两者的共同优势,且稳定性有所提高,可应用于高温使用的电子器件当中。为了研究Parylene薄膜的应用范围,其性能指标包括溶解度、耐热性、光学性能、以及力学性能是研究过程中必不可少的探究参数。

溶解性

常用的Parylene薄膜耐溶剂性高,在25℃下,用有机溶剂擦拭涂层,Parylene薄膜不会出现溶解,且将Parylene薄膜置于常用的有机溶剂当中,仅部分薄膜出现溶胀,且溶胀均低于3%,无薄膜出现龟裂和溶解,仅仅属于微量溶胀范围内。但将Parylene薄膜置于高沸点溶剂中,将温度升高至250℃,薄膜会发生溶解。Parylene各类薄膜耐溶剂性如表1-1所示。

耐热性

耐热性是评价薄膜性能的一个关键指标。并且薄膜的耐热性受到环境的影响因素较大,而温度是对于薄膜使用寿命起到决定性作用的指标。Parylene系列薄膜的熔点较高,N膜、C膜和D膜的熔点分别是420℃、290℃和380℃。但其短期内的使用温度仅仅只有95℃,115℃和130℃,而长期使用温度更需要低于60℃,80℃和100℃。Parylene薄膜使用温度较低的一个重要原因是结构中存在多个相互连接的亚甲基,其非常容易在高温下断裂。并且在户外器械的使用中,相连的亚甲基上的碳碳单键容易被氧化成碳氧双键,这一变化加大薄膜的热氧化,导致薄膜的机械性能发生变化,比如变薄和变脆,使用寿命降低。Parylene D薄膜使用过程中的热氧化最为明显,主要原因是其结构上的Cl原子的诱导作用导致相连的亚甲基上的碳碳单键更加容易被氧化成碳氧双键。Parylene薄膜的耐热性能如表1-2所示。

机械性能

Parylene薄膜的力学性能主要根据其拉伸强度和断裂拉伸率来判断,这需要对涂层机械性能进行仔细地表征和评估,以确保其具有足够的安全性。其中N膜、C膜和D膜都有着优异的机械性能,稳定的硬度和线膨胀系数,变化波动较小,且摩擦系数都相对较小。Parylene C薄膜的断裂拉伸率与其他薄膜相比更高,这对于确保柔性运动部件(如植入支架、电极和阀门)上的屏障涂层所需的灵活性至关重要。但尽管Parylene C作为机械涂层材料具有优势,但对于心脏支架和瓣膜等少数应用,杨氏模量仍然过高,这些应用场景需要更高的柔韧性的薄膜。Parylene与常见三防材料的物理性能如表1-3所示。

光学性能

Parylene系列薄膜性能中关于薄膜光学性质探究不多,主要是由于该类薄膜均是无色透明的,对于可见光几乎不吸收,并且由于薄膜利用化学气相沉积法沉积过程中,由于重复的单元结构,会造成聚合物结晶。由于结晶的产生,会对红外和可见光造成散射,这便会影响到薄膜的光学性能。而ParyleneE薄膜由于其自身特殊的构成,薄膜中不存在重复的结构单元,导致其结晶度低,并对于可见光的光学损耗低,以及具有光学各向同性,这就为烷基类薄膜应用于光导波领域奠定基础。