Parylene薄膜的物理性能

目前,市场应用较为广泛的Parylene系列主要是Parylene N,Parylene C和Parylene D三种,这三种Parylene薄膜的共同点是具有高惰性与高纯度,而异同点在于每种薄膜有着自己的明显的优势:Parylene N具有极其高的击穿强度和低介电数,其介电系数与频率无关的;Parylene C具有极佳的物理特性和电学性能,以及在腐蚀性气体环境和潮热环境下的低渗透率;Parylene D的优势在于热稳定性,主要应用于高温下优良的物理和电性能改善。从目前研究来看,Parylene薄膜的光学性能、电性能、力学性能,以及电磁学性能是研究的重要参数,对Parylene薄膜的应用有着至关重要的影响。

摩擦系数

从制造过程来看,由于Parylene系列涂层材料是在真空气相条件下沉积而成,再由裂解分子重新聚合,形成防护材料,因此该过程属于分子级的生长,所形成的涂层致密稳定、摩擦系数小,当涂层生长的厚度增加,Parylene薄膜摩擦系数减小。以Parylene C为例,在薄膜厚度为0.5μm时,摩擦系数相当于硅涂覆层厚度的1/2,Parylene薄膜厚度为2μm时,其摩擦系数指数,仅相当于厚涂层摩擦系数为0.5μm的1/4。图1-1是橡胶材料涂覆Parylene C薄膜后,其摩擦系数与涂覆厚度的关系。

物理和机械性能

Parylene薄膜材料有着优良的性能,特别是在物理和机械性能方面,如表1.1所示,从表中可以看出,线膨胀系数、硬度数值、抗拉强度等参数相对比较稳定,变化范围不大,而摩擦系数较小。

热性能

对于空气耐热性,Parylene薄膜优势并不突出,但是熔点却较高。对于短期使用温度,Parylene C、Parylene D、Parylene N分别为115℃、130℃和95℃。长期使用的温度外推为80℃、100℃、60℃。使用温度情况主要可能是聚对二甲苯主链上亚甲基易热裂解所导致的。表1.2表明了Parylene的热性能。

电性能

Parylene薄膜具有良好的电性能,同时其介电强度及体积电阻率也都较高,但是损耗因子与介电常数损耗因子性能却很低。研究表明聚对二甲苯在电性能优势方面可能不及聚四氟乙烯,对比环氧树脂、有机硅聚合物和聚氨酯优势较为明显。表1.3列出了常见的Parylene薄膜与常见涂料涂层的电性能的比较。

光学性能

Parylene薄膜在可见光区几乎无吸收,呈无色透明。Parylene薄膜基于可见光透光率约为90%。而聚氯代物Parylene系列透光率大于95%。在280nm以下都产生强吸收,已有相关文献研究报道其相关红外光谱和拉曼光谱。