Parylene AF4（3345-29-7）沉積工藝及與parylene C（28804-46-8）膜性能對比研究

 1 薄膜性能及制備工藝

1. 1制備原理及沉積工藝

Paiylene AF4薄膜的制備同樣采用化學氣相沉積法，其化學反應方程式如圖4所示。與Parylene系列的其他涂敷型材料所不同的是Parylene AF4所需的沉積溫度較低，要求基體溫度低于0℃,這是由亞甲基上F取代基所造成的。亞甲基上取代基團不同，由于空間位阻效應和電子效應的差異導致單體自由基的活性不同，進而使得沉積溫度也略有不同， parylene N的沉積溫度小于30℃, Parylene C的沉積溫度小于90℃, Parylene D的沉積溫度小于50℃。

    Parylene涂敷過程是在專用的沉積設備中完成的:固體環二體在升華爐內氣化，進入裂解爐后在高溫下裂解為單體自由基，接著進入沉積室進行自由基聚合生成Parylene薄膜。真空泵用來確保整個薄膜制備過程反應體系的真空度，冷阱收集未反應完全的殘余氣體。現有的沉積設備和已知的沉積參數對沉積Paiylene N , C , D是很有效的。

但是由于Parylene AF4單體分子的特殊性，使得現有的設備不能夠提供有效的沉積控制和較高的原料利用率及所需的涂層速率。美國SCS公司等在原有設備的基礎上在沉積室內增加了基體控溫裝置和沉積室壁的加熱裝置(防止腔室壁上沉積)，有效地提高了原料利用率并成功實現了Parylene AF4在硅基體上的涂敷。Sutcliffe等[14]給出了Parylene AF4的沉積工藝參數:

氣化室壓力控制在13.30 Pa左右；

裂解溫度650℃;沉積室，壓力控制在2.66-5.32 Pa；

基體溫度為0℃,沉積速率約為1. 5 X 10-8cm/min；

1. 2性能

    Paiylene C是該系列產品中性能較優、應用最廣泛的物質。表1給出了Parylene AF4與Parylene C各種性能參數的比較。

    通過對比可以看出，Parylene AF4除具有Parylene C產品的各種優異性能外，在熱穩定性和抗紫外線性能方面遠遠超過Parylene C。從化學鍵的理論分析可知，氟原子的范德華半徑只比氫原子的大10%，因此氟取代不會導致較大的空間結構變化，有利于提高薄膜的致密性;F-C鍵是已知最強的共價鍵，鍵能高達445 kJ/mol，僅次于C-H鍵，但是鍵能卻比C-H鍵強得多，因而能抵抗紫外線對它的破壞，改善抗紫外線能力;氟原子取代亞甲基上的氫原子也極大地改變化學鍵的極性，進而提高了其熱穩定性和抗老化性能。

2 應用前景與展望

    據美國專利局統計數據顯示，2002年有267項被授予的專利提到了Parylene的某種應用。相比而言，1995年只有43項。目前，從普通領域到鮮為人知的領域，Parylene都有應用，其所涵蓋的應用市場從太空深處的飛行器、汽車發動機一直到心臟調搏器、微流體控制裝置的制造、圖像制作設備及軍事電子產品等。在每種應用中，選擇Parylene都是基于其一種或幾種基本特性。

   可見，隨著自動化沉積設備的出現及涂敷效率的不斷改進，不同技術領域對這種聚合物的日益熟悉以及對Parylene AF4深入研究和認識的加深，其應用廣度將進一步得到拓寬.

摘自：《現代化工》2008年第6期