當(dāng)前重要使用的 Parylene N、C、D 系列產(chǎn)品具有浩繁的優(yōu)秀性能 ,但其抗紫外線性能弱,這個(gè)不足在某種程度上限定了其應(yīng)用。 為改善上述缺陷 ,在亞甲基上引入 F 原子 ,可有用改善其抗紫外線,因此 Parylene AF4 應(yīng)運(yùn)而生,成為一種新型的涂敷材料。本文從 Parylene AF4 環(huán)二體的合成、薄膜制備過(guò)程及特征、熱點(diǎn)研究領(lǐng)域和應(yīng)用前景等幾方面對(duì)該種新型材料進(jìn)行綜述。

盡管 Parylene AF4 具有優(yōu)秀的性能, 但其單體 AF4 環(huán)二體合成困難,限定了 Parylene AF4 的廣泛應(yīng)用。從 20 世紀(jì) 60 年代至今,許多人致力于探索AF4 的合成方法。1969年 ,美國(guó)聯(lián)合碳化物公司采用高溫裂解還原的方法首次合成了 AF4 ,合成反應(yīng)式 如圖 1 所示。但是該方法獲得的產(chǎn)品純度差、收率低 ,因此未能大規(guī)模生產(chǎn)。

1993 年, Dolbier 研究小組采用低價(jià)態(tài)的 Ti 化合物作為還原劑脫溴合成 AF4 ,反應(yīng)方程如圖 2。該方法比第一種方法相對(duì)容易實(shí)現(xiàn) ,AF4 收率達(dá) 32 %。

但是在該過(guò)程中必要較高的稀釋倍數(shù)。濃度的增大 會(huì)導(dǎo)致低聚物含量的增長(zhǎng) ,因此限定了放大實(shí)驗(yàn)的可行性。上述 2 種方法只能用于實(shí)驗(yàn)室合成 ,每次合成 數(shù)量限制在克量級(jí) ,無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

2.薄膜性能及制備工藝

但是因?yàn)?Parylene AF4 單體分子的特別性 ,使得現(xiàn)有的設(shè)備不能夠提供有用的沉積控制和較高的質(zhì)料行使率及所需的涂層速率。蘇州PENTA公司在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上在沉積室內(nèi)增長(zhǎng)了基體控溫裝配和沉積室壁的加熱裝配 (防止腔室壁上沉積) ,有用地進(jìn)步了質(zhì)料行使率并成功實(shí)現(xiàn)了 Parylene AF4 在硅基體上的涂敷。

Parylene C 是該系列產(chǎn)品中性能較優(yōu)、應(yīng)用最廣 泛的物質(zhì)。表 1 給出了 Parylene AF4 與 Parylene C 各 種性能參數(shù)的比較。

3.研究領(lǐng)域

3.1單體合成

3.2　沉積動(dòng)力學(xué)

基于物理吸附的動(dòng)力學(xué)模型研究較多,分別采用 Flory 吸附、Langmuir 吸附及 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 吸附來(lái)定義生長(zhǎng)薄膜外觀的單體濃度 ,模型方程表達(dá)為包括外觀反應(yīng)或者外觀和聚集態(tài)反應(yīng) (假定在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中單體擴(kuò)散進(jìn)入薄膜的聚集態(tài)中) 的情勢(shì),用單體壓力和基體溫度的函數(shù)來(lái)描述 沉積速率。這些模型均建立在動(dòng)力學(xué)控制的基礎(chǔ)上 ,方程中包含動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)和覆蓋率 ,例如速率 方程情勢(shì)為 :速率 = ( Ki Kp D) 1/ 2 (θ) 2 ,其中 Ki 、Kp 和 D 是引發(fā)、增加和擴(kuò)散速率常數(shù) ,θ是覆蓋率。上述3 種基于物理吸附的模型中,外觀覆蓋率 (外觀濃度) 隨著溫度的降低和壓力的增長(zhǎng)而增長(zhǎng) ,覆蓋率主導(dǎo)著方程使得模型在肯定范圍內(nèi)近似地吻合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.3改善薄膜與基體結(jié)合力

3.4外觀改性

3.5 離子束輔助沉積

3.5薄膜復(fù)合材料的制備

據(jù)美國(guó)專利局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表現(xiàn),2002年有 267 項(xiàng) 被授予的專利提到了 Parylene 的某種應(yīng)用。相比而言 ,1995年只有 43 項(xiàng)。目前,從通俗領(lǐng)域到鮮為人知的領(lǐng)域,Parylene 都有應(yīng)用,其所涵蓋的應(yīng)用市場(chǎng)從太空深處的遨游飛翔器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一向到心臟調(diào)搏器、微流體控制裝配的制造、圖像制作設(shè)備及軍事電子產(chǎn)品等。在每種應(yīng)用中,選擇 Palylene 都 是基于其一種或幾種基本特征。

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