聚对二甲苯为聚合物(聚paraxylylene)是一个通用名称,属于一个独特的化学家庭和作为保形涂层防护的应用程序。涂层过程暴露产品在低压气相单体。通过真空沉积、聚对二甲苯凝结在物体表面的多晶的方式,提供一个真正的保形涂层和针孔自由。

液体流程相比,重力和表面张力的影响可以忽略不计,因此没有桥接,使稀薄,针孔,捣成糊状,径流或下垂。这个过程发生在室温下所以没有热或机械应力的产品。聚对二甲苯是物理稳定和化学惰性在其可用的温度范围。它提供出色的保护从水分、盐雾腐蚀性蒸汽、溶剂、空气污染物和其他敌对的环境。聚对二甲苯为涂料提供了一种摩擦系数低至0.25至0.30。

这些涂料是由对二甲苯的聚合,通过真空沉积,沉积在衬底上。因此,涂层均匀、薄、压力自由和有很好的机械性能。该涂料适用于底物保护比装饰更重要的地方。

聚对二甲苯类型

对二甲苯的聚对二甲苯是聚合物及其替换,其中一些是聚对二甲苯N,聚对二甲苯C和聚对二甲苯d的基本成员poly-p-xylylene系列聚对二甲苯N -一个完全线性的,高度结晶材料。其他商用成员(C和D)源自相同的单体和修改替换一个或两个芳香氢与氯原子。

聚对二甲苯沉积过程

聚对二甲苯的聚合物从汽相沉积的过程不是视距,和各方对象的封装是由气体均匀侵犯的单体和均匀裹上一层原料。这个特点是负责真正的保形涂层的性质。沉积过程包括三个步骤:

• 升华在大约120°C的真空稳定晶体二聚体di-p-xylylene,产生蒸汽的材料。

• 热解气体的大约650°C形成气态p-xylylene,活性单体。

• 的沉积,同时聚合p-xylylene形成聚(p-xylylene)或聚对二甲苯。

聚对二甲苯过程包括几个方面。适当的清洗后,激活和掩蔽,产品放置涂层的沉积室。产品仍然在涂层过程中在室温下。二聚体放置在玻璃管的另一端沉积室的铝箔杯称为“船”。涂层厚度是由二聚体放置在船的体积。

结束帽是然后放在管和过程开始。汽化器辐射加热器周期和一个压力安全联锁装置,以确保安全的操作限制;二聚体的变化从一个坚实的蒸汽和分子向下移动管的另一端的减压。

二聚体进入热解区,在680°C,高温裂解二聚体为两个二阶激进的单体。单体分子进入沉降室和再形成长链聚合物在腔内的所有表面(图1)。

研究显示,平均每个分子使l0,000碰撞,因为短的分子平均自由程蒸汽(小于l M.M.),涂层形式缓慢和均匀的表面与锐边和深部裂缝没有针眼。

使用冷阱之间的沉积室和真空泵。冷阱使用有两个:

它可以防止聚对二甲苯分子没有存入室进入真空泵。

1。它可防止油分子“流”到沉积室。

2。沉积过程提供了以下功能。

• 涂层厚度从0.10微米到76微米可以应用于单个操作。
  
• 沉积在一个典型的速度每小时5微米的平衡过程。
  
• 不需要催化剂和溶剂。
  
• 液氮冷阱允许或机械制冷机冷却,防止聚对二甲苯沉积在真空系统。

重要的聚对二甲苯特性

保形性和厚度均匀性

与液体涂料适用于喷涂相比,浸渍或刷牙,聚对二甲苯不摆脱边缘或展览半月板的力量。液体涂料相比,在组件之间的流动倾向于胶他们彼此,即使在狭窄的孔径聚对二甲苯不桥7微米(0.25密耳),有能力穿透之下和周围密集组件。因为形成一致和统一,物理和电气保护可以实现大幅薄层比传统涂料,通常需要更重的应用程序来克服涂层缺陷。

聚对二甲苯的另一个重要优点是它可以存入很薄层:0.1 - 50微米(0.004 2毫升),而传统的典型厚度涂层在25至250微米(1 - 10毫升)。

无压力

自聚合膜在室温下发生在衬底表面,没有热或机械应力期间推出的应用程序,因此涂层受试者的原始性能参数基本不受影响。与传统涂料,特别是丙烯酸和硅胶,可以强调介绍电气组件固化或干燥周期期间,聚对二甲苯可拉伸前200%和保留的能力仍在宽的温度范围内保持灵活。例如,在铁氧体的涂料,聚对二甲苯的弹性避免任何铁氧体材料的磁致伸缩特性的变化。

电气性能

总的来说,聚对二甲苯的电气性能优于传统的涂料:它有高介电强度、体积电阻率和低损耗系数和介电常数。一个重要的特点是它的介电常数和损耗因子是几乎不增加频率。其极高的绝缘强度结合电气各媒体提供独特的绝缘性能稳定。介电常数和介电损失低,受到水蒸气的吸收的影响。它的体积和表面电阻率是有利地由于纯度高、低亲和力水分从微量离子杂质,特别是其自由出现在传统的涂料。

优越的屏障属性

聚对二甲苯提供特殊防腐从水分、盐雾、腐蚀性气体和其他敌对的环境。其透湿性率被发现明显低于最传统的涂料。对离子迁移物种,聚对二甲苯涂料已被证明可榨出的金属作为障碍,否则会污染基质。

令人印象深刻的机械强度

因为它有高强度和屈服强度,聚对二甲苯用于封装微电路,因为它增加了钢丝的拉拔强度,导致债券,面对保税芯片和导体的桥梁,因此,很大程度上有助于设备的完整性。自其比重较低,聚对二甲苯层通常比大多数其他轻功能涂料。

热稳定性

聚对二甲苯涂料保持稳定持续的温度高达130°C的空气,或220°C在缺乏氧气。具有良好的机械性能,从-200年到275°C。

化学和耐溶剂性

由于其独特的分子结构,聚对二甲苯聚合物是几乎不溶于所有已知的有机溶剂150°C和非常耐大多数无机试剂包括强烈的酸和碱。他们也有效的壁垒腐蚀。

相比之下,一些传统的保形涂料中使用的聚合物,尤其是基于丙烯酸树脂和硅树脂相对较低到中度耐化学性和一些,如硅树脂、腐蚀性化学物质渗透。

干膜润滑剂

固有的优秀的干润滑,摩擦系数的测量表明,使干膜润滑剂聚对二甲苯有价值的资产,特别是作为手术器械的涂层。氟聚合物相比,聚对二甲苯也有能力提供磨损和耐磨性。

灭菌

由于其抗热和化学性能,聚对二甲苯涂料可以许多常见灭菌技术的条件下(如高压釜,辐射,环氧乙烷)。

附着力

原则上,其特殊的化学成分会导致更难聚对二甲苯债券不同基质与传统的涂料。然而,在广泛的研发努力确保我们能够开发特殊技巧高度聚对二甲苯保形涂层之间的附着力和表面的电子和电气设备。

生物相容性和Biostability

生物医学应用程序可能由于聚对二甲苯的能力提供非常薄,pinhole-free,制服和保形涂层,许多化学物质和阻力也兼容身体组织和体液。聚对二甲苯在密封的微观孔隙基质是有效的,否则陷阱和保留污染物。沉积一层薄薄的聚对二甲苯的细胞毒性表面呈现细胞创伤。聚对二甲苯不容易受到腐蚀性溶液注入环境;因此它被认为是一个可能的候选人植入设备。

可补救

因为它是如此的不同化学成分、涂层技术,应用传统的树脂的厚度和表面特征类型、聚对二甲苯提供了一个独特的电路维修问题以及提供一定的福利。例如,acrylic-based涂料可以很容易地从电路板用适当的溶剂,使用选择性接触点或整体倾斜。然而,这易于修复是抵消的脆弱性的丙烯酸材料以及材料用于制造电路板潜在溶剂污染。此外,涂层去除收益率易燃的溶剂残留污染,需要适当的处置。的重新油漆acrylic-coated董事会必须做在一个特殊的装备来处理有机挥发物的展台。

聚氨酯涂料不容易受到溶剂,除通常是通过热软化其次是物理删除使用特殊的工具或小成红血细胞。然而,必须注意的情况下加热或燃烧用于删除它们,因为有毒气体可能生成的。环氧树脂涂料目前的去除问题聚氨酯涂料、和去除更加困难,因为他们更紧凑,甚至更高的硬度。

有机硅涂料相对较容易去除,因为他们是柔和的,相对容易一些有机溶剂。然而,必须更多关注于硅胶的倾向于迁移和污染邻近的制造业领域,影响焊接过程。

相比之下,帕利灵抵抗所有已知的有机溶剂,其融化或燃烧温度普遍超过塑料,电路的结构形式。通常,聚对二甲苯可以被以下技术(在某些情况下由于热软化):机械磨损或空气小成红血细胞的一种非常集中的强流粒子,切口和吸入,等离子体蚀刻或准分子激光发射

粒子固定

聚对二甲苯保证电路的完整性,防止流动性宽松的焊料,金属粒子或其他移动碎片从制造。粉饼,铁酸盐、陶瓷、腐蚀金属、玻璃和环氧树脂微粒可以积极稳定。

聚对二甲苯的比较与其他涂料

表1比较了聚对二甲苯的物理性质N, C和d .表2比较传统涂料的主要性能:丙烯酸、聚氨酯、环氧树脂、有机硅和聚对二甲苯与参数最影响电子和电气设备的本征函数。所使用的评价是:E =优秀,VG =很好,G =好,M =温和,L =低。

聚对二甲苯的应用程序

由于其独特的性能和卓越,聚对二甲苯可以用在很多地方,但他们是昂贵的比其他类型的涂料。一些重要的聚对二甲苯应用程序如表3所示。

医疗

保护涂层的生物医学表面可能需要的原因,包括水分物理隔离、化学物质以及其他物质,表面钝化、电绝缘材料,生物相容性,固定的微观粒子和减少摩擦。简而言之,涂层必须:

• 抗水和离子,特别是钠;
  
• 坚持探针表面;
  
• 提供绝缘沿界面;
  
• 尽可能薄;
  
• 经常承受高电场;
  
• 是无毒、灭菌;
  
• 灵活,有较低的摩擦系数;和
  
• 功能可靠。

涂层材料的选择取决于很多因素,包括生物相容性、力学特性、电特性和biostability在盐水环境中。对于所有这些应用程序,一个非常一致的涂层厚度和涂层是至关重要的组件必须尽可能少的影响维度以及其主要特性。在医疗涂料千差万别的需求,根据底物的形式和功能;在大多数情况下,这些需求不能会见了传统涂料。

聚对二甲苯是一种真空沉积聚合物,可用于几乎任何生物医学衬底。涂料是稳定,使组件响应特性影响很小或没有变化和隔离表面电和化学体液,水分和离子污染物。在所有表面,沉积以同样的厚度在裂缝和边缘。

因为它是由一个纯粹的分子前体(单体气体),parylene-based涂料没有污染夹杂物。因为转换从单体的聚合物薄膜气体是直接的、无溶剂、增塑剂、催化剂或任何其他成分。由此产生的电影形成血栓的属性和低电位很低引发免疫反应。帕利灵已被证明是高度耐腐蚀性的潜在的破坏性影响体液、电解质、化学物质、蛋白质、酶和脂质。

这部电影也形成一个有效的屏障对污染物的流逝从涂层衬底对身体或周围的环境。与液体涂料适用于喷涂,浸或刷牙,聚对二甲苯不摆脱边缘,相邻表面或展览半月板力量之间的桥梁。因为累积是一致的和统一的,物理和电气保护可以实现大幅薄层的聚对二甲苯相比传统的涂料,通常需要更重的应用克服涂层缺陷。由于没有治愈周期与聚对二甲苯,底物不受治愈力量,溶剂、液相反应,或温度升高。因为基板放置在真空之前和在涂层过程中,可能出现的任何挥发物中提取。

导管、芯棒

导管,模制部件,可以聚对二甲苯涂层来改善润滑。这将有助于减少喋喋不休的插入或删除时使用non-coated导管。聚对二甲苯对biofluids也提供屏障保护。芯棒,精确的线用于导管的生产形式,涂以聚对二甲苯的缓解新形成的导管可发布性的事物形成芯棒。

Cardiac-Assisted植入设备

由于聚对二甲苯的优良的介电性能,不仅速度制造商和植入式心脏除颤器biofluids防止腐蚀的影响,但这些设备的金属病例也孤立的电。其他应用包括压力传感器、医疗仪器印刷电路板、超声波换能器,引导线,针,硬膜外探测器和弹性体产品(硅胶、橡胶垫片和密封),无论润滑性和屏障保护是必需的。

电子和电气

聚对二甲苯已成功用于保形涂料在许多电子和电气应用程序:印刷电路板;混合电路,微电子学;铁氧体磁芯和套环;微型伺服电机;电容器;小转子和绕组匝;压力传感器热敏电阻;继电器;内存头;汽车传感器; memory cores; potentiometers; disk drives; implanted bioelectrodes; thermocouples; switches; semiconductors; and computer keypads. Other successful applications include such diverse end uses as optical devices, radiography equipment, digital displays, nuclear energy equipment, instruments and space equipment.

电路板

聚对二甲苯是30多年前开发的主要提供印刷电路板的保形涂层。聚对二甲苯电影从0.25到1.5密耳厚提供一道屏障,相当于或优于2到6毫升的其他传统的涂料。因为聚对二甲苯分子状态,构建从表面,板组件涂均匀和一致,因此可以实现电气保护与薄层比传统涂料。介电常数和损耗因子都对频率的变化。鉴于其耐湿度、屏障属性,物理和热性质和其独特的分子结构,聚对二甲苯是几乎不溶于所有已知的有机和无机溶剂包括强烈的酸和碱。聚对二甲苯腐蚀性药物被证明是一个有效的障碍,不输送天然气。这是一个很好的选择时保形涂层印刷电路板用于军事和航天应用。

橡胶

因为聚对二甲苯沉积气体在分子水平上,它得到一个真正的保形涂层的厚度在平面区域,在角落里,和在和周围的内部维度洞。无论大小或形状的弹性体应用,聚对二甲苯电影符合表面特征。聚对二甲苯膜表面的附着力和弹性,弹性体的涂层可以处理大量伸长部分没有任何破裂或断裂表面的附着力的电影衬底键。橡胶键盘使用聚对二甲苯涂层的应用程序过程将删除弹性体方法但也将保护键盘对污垢,油,石化和溶剂,同时保护印刷传说免受磨损。此外,键盘的外观也保存了下来。橡胶和硅胶部分通常是涂在水平室或滚筒。这让所有表面聚对二甲苯单体。这被证明是成本效益,提供卓越的品质。不需要定位,因为治疗发生在薄膜沉积之前,部分不暴露于高温和部分的完整性。

线绕式设备

聚对二甲苯最初开发保护印刷电路板从盐雾、高湿的应用程序。几个新市场和应用程序被发现在传统的喷涂或浸渍涂料不能够执行规范。这些新的应用领域之一是线绕设备市场包括磁铁、线绕铁氧体磁芯和粉状铁氧体磁芯。

聚对二甲苯使用气相沉积过程在真空中进行,构建从表面向外。这产生一个pinhole-free (pinhole-free @ 6微米或更高)保形均匀的厚度。表面张力造成锐利边缘的抽离,桥接或薄当使用传统的涂料在固化过程中不发生聚对二甲苯的过程。随着低温无法治愈的过程,聚对二甲苯提供了优秀的绝缘和高介电常数特性在一个广泛的频率。聚对二甲苯也消除了磨蚀损坏线卷绕过程中均匀的涂层厚度。不同厚度的方差(桥接,萎缩,薄和针孔)与常规液体,喷或刷涂料、聚对二甲苯给最大绕组窗口。聚对二甲苯不传授磁致伸缩或渗透率与传统清漆浸渍可能遇到的问题。聚对二甲苯的低透湿性属性提供了出色的腐蚀保护。因为聚对二甲苯是一个批处理,很多地方可以一次涂在翻滚系统中,聚对二甲苯提供一个具有成本效益的解决方案对于许多应用程序,尤其是涂料电子产品最便宜的选择。

微机电系统

MEMS(微机电系统)代表最高水平的micro-integration迄今为止。MEMS集成运动、光线、声音、分子检测、无线电波和计算。所有聚集在一个不寻常的芯片阵列,多次小于一粒沙子。

在MEMS领域的进展表明,MEMS可以用作DNA探测器;它可以感觉如果一个DNA链是有缺陷的。一些设备如此之小,他们可以被注入人体。也许有一天微型机器人,或“纳米机器人”,穿过身体清除动脉,进行维修,借一个场景从1960年代经典科幻电影精彩的旅程。MEMS也可以找到军事用途由科幻作家建议像迪恩史密斯告诉地球纳米机器人,外星人的微型机器之间的战斗在第十行星。

只有少数的MEMS产品在市场上,但我们会看到多种商业实现在即将到来的十年。例子是加速度计,用于几乎所有的现代汽车安全气囊,micro-mirrors(多项)中使用的一些数字放映机。

聚对二甲苯与微机电系统
摩擦和粘滞作用

一个常见的问题随着微机电系统的发展,多项摩擦或粘滞作用的问题。摩擦是常见的机械产品,然而在MEMS,传统润滑剂是不实际的。粘滞作用是一个表面效应问题,有点独特的微机械设备。微小的MEMS元素,一旦接触,是由表面张力和原子水平部队(类似于静电)。

聚对二甲苯-摩擦,静摩擦的解决方案

许多专家认为,解决摩擦/粘滞作用问题在于有机涂层表面能较低,也许,疏水性质。涂层需要很薄,这是真空镀膜技术领域。

考虑到这些参数,一个合乎逻辑的解决方案是聚对二甲苯。首先,重要的是说,只有有限的研究已经完成在这一前沿领域的技术,但是SCS正与业界合作,测试几个聚对二甲苯包括一个新的不沾氟化产品。

这类聚合物已经使用了几十年在各种应用程序,特别是那些涉及电子设备和电路的保护。心血管疾病是用来形成一个绝缘热塑性涂层具有高程度的化学惰性,没有针孔和完善符合地形表面的应用。摩擦系数从0.25到0.33,润滑是聚四氟乙烯的接近。在沉积、聚对二甲苯气体自发地聚合涂层表面的对象在环境温度没有压力诱导最初或随后。没有cure-related液压或液体表面张力的力量。平均自由程是只有0.1厘米,这样双方和小开口涂。一个典型的速度0.2米或更少提供了精确的厚度控制。聚合发生在裂缝,在设备和接触表面以相同的速度给一个非常统一的电影。聚对二甲苯涂层厚度可以低至100埃。

聚对二甲苯的问题

可能会有一些问题与聚对二甲苯根据很少有研究人员尝试了MEMS的有机涂料。薄涂料给anti-stiction结果之前包装好,但控制可能是困难的。Anti-stiction性能显然是良好的使用标准的聚对二甲苯但是密封密封包可能导致退化。

两个建议得到聚对二甲苯在MEMS设备:一个控制很薄的涂层沉积过程和更高的温度稳定性承受陶瓷包装流程。

结论

真空沉积聚对二甲苯的电影可以提高橡胶基质的表面性质,无法实现与其他材料或过程。其应用是可控的,这个过程提供了一致的,可重复的成本效益的结果。在国防开支与波动,许多前国防公司工程师们进入商业领域,需求高质量的和较低的单位成本,携手并进。结合电子市场扩张,在所有的消费者购买,需要一个高质量的保形涂层出现。与需求增加保形涂层的体积增加,竞争,降低价格。甚至一度被“昂贵”聚对二甲苯变得有竞争力。的日子一去不复返了只有一个供应商,要求用户购买许可证和支付版税。现在,世界上有三个供应商,材料在Q.P.L.上市、竞争和需求降低了原材料的价格大约一个一半的原始成本当联合碳化物公司专利权在1986年之前。聚对二甲苯的工作商店和许多前内部国防承包商已经成功转型从国防到商业和医疗市场。 The special demands placed on conformal coating of commercial electronic and medical products, such as true conformal coating, pinhole-free moisture barrier, high dielectric strength, solvent/reagent resistance and biomedical compatibility have made parylene the conformal coating of choice. Applications, ranging from the circuit board in a home flat iron to surgical instruments, meet and exceed their performance specifications by incorporating the use of parylene conformal coating.

作为聚对二甲苯的使用涂料的需求上升,生产和原材料将会增加,竞争将压低成本。领先的一个总经理聚对二甲苯涂层加工车间预计市场将增长25%每一滴每磅100.00美元的原材料。