Parylene(中文稱:派瑞林、聚對二甲苯，或派拉倫)是對一系列獨特的高聚物的一個通常的稱呼。這個家庭中基本的成員稱作Parylene，即聚對二甲苯，是一種完全線性的高度結晶結構的材料。

Parylene用獨特的真空氣相沉積工藝制備，由活性小分子在基材外觀"生長"出完全敷形的聚合物薄膜涂層，它能涂敷到各種外形的外觀，包括尖銳的棱邊，裂縫里和內外觀。這種室溫沉積制備的0.1-100微米薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應力、不含助劑、不損傷工件、有優秀的電絕緣性和防護性，是現代最有用的防潮、防霉、防腐、防鹽霧涂層材料。

Parylene N是一種很好的介電材料，具有特別很是低的介質損耗、高絕緣強度以及不隨頻率轉變的介電常數。它是所有Paryleng中穿透能力最高的一種。

Parylene C是系列中第二個具有商業價值的成員。它由雷同的單體系方式成，只是將其中一個芳香烴氫原子用一個氯原子所庖代了。Paryleng C將優秀的電性能，物理性能結合在一路，并且對于潮濕和其它腐蝕性氣體具有低滲透性。除了可以提供真正的無針孔覆形隔離外，Paryleng C是涂敷緊張電路板的首選材料。

Parylene D是系列中的第三個成員，它由雷同的單體系方式成，只是將其中兩個芳香烴氫原子被氯原子庖代。Parylene D的性子與Parylene C相似，但是具有更高的耐熱能力。

Parylene HT（SCS）該材料具有更低的介電常數(即透波性能好)、好的穩固性和防水、防霉、防鹽霧性能.短期耐溫可達450攝氏度,長期耐溫可達350攝氏度,并具有強的抗紫外線能力.更適合作為高頻微波器件的防護材料.

 

Parylene類型       

 

Parylene N	Parylene C
	是一種很好的介電材料，具有特別很是低的介質損耗、是系列中第二個具有商業價值的成員。
高絕緣強度以及不隨頻率轉變的介電常數。	它由雷同的單體系方式成，只是將其中一個芳香烴氫原
它是所有Parylene中穿透能力最高的一種。	子用一個氯原子所庖代了。
很好的自潤滑性。摩擦系數為0.25.	綜合了精良的介電性能和物理機械性能，對潮濕和
吻合ISO-10993生物試驗要求。	腐蝕性氣體有最低的滲透性。
吻合UDP第六類塑料的生物試驗要求。	可以提供真正的無針孔覆形隔離。
	知足美軍標MIL-46058C,是涂敷緊張電路板的首選
	材料。
	吻合ISO-10993生物試驗要求。
	吻合UDP第六類塑料的生物試驗要求。
Parylene D	Parylene HT(SCS)
是系列中的第三個成員.	具有更低的介電常數(即透波性能好)。
它由雷同的單體系方式成，只是將其中兩個芳香烴氫原	好的熱穩固性，長期可在350攝氏度使用，短期可
子被氯原子庖代。	在450攝氏度使用。
較高溫度下仍有精良的介電性能和物理機械性能.	防水、防霉、防鹽霧性能強。
有較高的熱穩固性。	是更好的高頻微波器件的防護涂層。
	迄今為止，強的自潤滑性，最小的動靜態摩擦系數，
	而且優于特氟龍
	涂層的潤滑性。
	吻合ISO-10993生物試驗要求。
	吻合UDP第六類塑料的生物試驗要求。

 

Parylene是獨特的聚對二甲苯(poly-P-xylylene)聚合物系列的通用名稱，是一種分子級敷型涂層材料，根據分子結構的不同，可分為Parylene N、C、D、HT、F型等多種類型。Parylene D在較高溫度下仍有優良的介電性能和物理機械性能，有較高的穩定性。本文將對其單體制備方法和成膜方法進行簡單總結。

 

Parylene 薄膜的制備聚合過程

        常用制備派瑞林的方法是化學氣相沉積法(CVD)，反應物質在氣態條件下發生空間氣相化學反應，在固態基體表面直接生成固態物質，進而在基材表面形成涂層的一種工藝技術。派瑞林薄膜制備過程為環狀二聚體在高溫下兩個相連甲基碳碳鍵斷裂，生成具有活性的對二亞甲基苯單體，當其從高溫環境進入室溫環境的沉積室時，不穩定的單體就會聚合成膜。整個制備工藝過程分為三步：單體的汽化、裂解、在基材表面進行附著沉積。

        第一，在真空環境下，固體四氯代對二甲苯環二體在150℃左右升華為氣態；
        第二，在650℃左右四氯代對二甲苯環二體裂解成帶自由基的活性2,5-二氯對二亞甲基苯；
        第三，在室溫(25℃)條件下，游離態的2,5-二氯對二亞甲基苯在固態基材表面沉積聚合，形成一層無針孔的保形性薄膜。

       涂覆工藝流程圖如下所示：

        Parylene薄膜具有厚度均勻、致密無針孔、透明無應力、優異的電絕緣性和防護性等特點，可應用在光電材料、磁性材料、服裝及文物保護等領域，因其生物兼容性和生物穩定性，還可以應用在醫用領域。然而，需要注意的是，Parylene涂覆對于材料表面的要求比較高，要求附著力好，無雜質，因此在進行涂覆前，必須對物件的表面進行一定預處理，以增加涂覆物件的附著力。

 

派瑞林鍍膜之保護作用

 1、抗酸堿腐蝕：能解決受酸性或堿性物質腐蝕的問題

 2、低水、氣體滲透性、具高屏障效果，能達到防潮、防水、防銹及減緩風化等作用

接觸角量測分析: 

以接觸角測量儀量測，原玻璃基材接觸角為35.2°(如下圖左)，再以相同玻璃鍍Parylene-C薄膜,薄膜厚度132nm，其接觸角為89.7°(如下圖中),薄膜厚度提高至210nm或350nm，其接觸角為94.4°(如圖下）。

 3、耐有機溶劑(不溶解于一般溶劑)

 4、膜層無色、具高透明度，不影響產品原本外觀。

 5、 膜層具防塵、防潮、防水的耐透氣性效果，可使產品達到國際性防塵、防水的IP等級規范

 

一、Parylene（派瑞林、聚對二甲苯）適用于醫療器械之好處

Parylene吻合ISO-10993生物試驗要求

Parylene吻合FDA G95-1

Parylene吻合（RoHS）2002/95/EC

生物兼容性和生物穩固性極佳的防化學物、防潮、超強絕緣及防電子阻隔性能、較好的機械強度，耐用且附著優秀微米級涂層厚度均勻可控，可控制厚度降低500A

干膜潤滑性

優秀光學性能

自己無毒，無副產物

可承受常規消毒

Parylene能適用于多種應用，如骨釘、一時手術器械、替代型器件、導尿管、制動器、探針、針頭及耳蝸植入器。

 

1.  壓力傳感器——敏感的電子器件如血壓傳感器，只需沉積少量Parylene就能充分絕緣，而且少量珍愛涂層不會顯明改變這些器件的操作。

2.  心臟輔助器——如心臟起搏器及電震發生器中的細密電子線路，用Parylene封住可以防止其受到生物液體的腐蝕。Parylene也用于珍愛這些器件的金屬外殼。

3.  替換性器件——金屬器械如復原型人造器件，能用Parylene沉積珍愛從而消弭與顯微疏松有關的題目，并對生物液體腐蝕提供珍愛。

4.  骨針——Parylene用于珍愛骨釘和外科器械不受腐蝕，并提供潤滑性無需降低尺寸限定。

5.  電子線路——復雜外觀貼裝及混合電子線路用Parylene沉積后能珍愛其不受水及化學物品侵蝕并提供優秀介電性能。

6.  導尿管——模壓抑造的器件如導尿管用Parylene沉積珍愛后可以提供優秀的潤滑性并防止生物液的腐蝕。

7.  超聲波換能器——用于觀測血管內壁微型傳感器，用Parylene沉積后，能避免腐蝕及絕緣擊穿。

8.  芯棒——用于制造導尿管的正確線型。用Parylene沉積珍愛，Parylene的低摩擦系數有利于制造，它的同等性涂敷性能保證了最終產品的質量。

9.  骨質生長刺激器——用Parylene可使此器件與生物液體隔離，避免腐蝕。人體細胞易于在Parylene沉積外觀增加形成雷同結構的薄層組織。

10.  腦部探針——用Parylene可使腦部刺激探針外觀潤滑，并可使其進行選擇性絕緣。

11.  針頭——Parylene沉積在針頭的外部及內部外觀封住金屬的顯微疏松，并形成一個光滑無氣孔的外觀。從而削減附著污物的可能性。ParyleneN的滲透力使其特別很是溶易在內部外觀滲透形成珍愛層。

12.  套管——用于剖腹手術的細密器械，如有導電金屬軸的灼燒套管。用Parylene沉積絕緣后引導射頻能量達到尖部的正確區域。

 

二、Parylene電氣性能

 

1.薄膜絕緣性能

ParyleneC和ParyleneN的薄膜擊穿電壓

Parylene的特征之一是它們可以形成極薄的膜層。ParyleneN薄膜和C薄膜的直流擊穿電壓被確定與高聚物厚度有肯定的關系。圖3畫出了相干的曲線。對于5個微米（0.0002inch）以下的薄膜,這方面的性能ParyleneC要強于ParyleneN。這些數據注解，兩種Parylene材料都具有很好的絕緣性能，即使厚度小于1個微米。隨著厚度的減小，單位厚度的擊穿電壓一樣平常將升高。

 

2.電路板絕緣阻抗

Parylene是一種具有優秀性能的敷形涂層材料，問世后首先在電子領域得到了應用。1972年列入美軍標46058C許可作為軍用印刷電路板的敷形涂層材料，涂層厚度為0.0005-0.002英寸。

 

作為電子電路的防護涂層，Parylene不需另加防霉劑，自己防霉能達零級。在鹽霧實驗中，與其它涂層相比，Parylene防護的電路電阻幾乎不降落，其它涂層則都有較大的降落。很薄的Parylene涂層能提供優秀的防護性能，還有利于電路板工作熱量的消失，因此作為防護涂層Parylene能使電路具有更高的可靠性，分外是小型高密集度電子電路的防護，Parylene更表現出其獨到的上風。

 

關于Parylene涂層提供的珍愛能力的一項關鍵的測試是將電路板上測試對象進行涂敷（如同MIL-I=46058C所描述的），并且在一種溫度——濕度循環下進行絕緣阻抗測試（MIL-STD-202,方式106和方式302）。

簡而言之，這項測試包括10個循環周期（天天一個循環），天天循環包括7個步驟。這7個步驟的范圍從低溫度低濕度（25℃，50℅RH）到更加苛刻的條件（65℃，90℅RH）.10天中每個循環都以65℃，90℅RH這一步作為最初讀數,如圖3:

 

圖3.ParyleneC涂敷電路板交變濕熱試驗絕緣電（歐姆）MIL-STD-202方法302

 

對于ParyleneC的厚度從0.002英寸到0.0001英寸的測試效果如表2.很故意思的是，即使對于特別很是薄的涂層（0.0001英寸），絕緣阻抗值也比規定的規格高出一個數量級。

 

3.介電性能

 

Parylene介電性能與溫度的關系

 

Parylene還具有極好的介點性能。因為其高介電強度，它們可被制作成延續薄膜，并不含傳統涂層所有的缺陷和添補劑；缺陷和添補劑都可以削減介電強度。

 

三、Parylene的物理和機械性能

 

因為高的分子量（~500，000）和高的熔點以及結晶性，Parylene不能通過傳統的方法例如擠壓成形或鑄造來形成。在175℃以下時，熔點有機或其它溶劑的能力極低，所以不能通過澆鑄來形成。

當Parylene高聚物由測試面板支持時，沖擊阻抗比較高。涂敷在“Q”鋼板上的厚度為0.001英寸的ParylengC在Gardner落球撞擊測試的效果在250in-lb的范圍內。

磨耗性能（用Taber磨損機測試，使用1000克的“Calibrase”輪），ParyleneC為22.5，ParyleneN為8.8.比較而言，聚四氟乙烯為8.4，高沖擊聚氯乙烯為24.4，環氧樹脂為41.9，聚氨酯為59.5.

 

四、熱性能、低溫文真空特征

 

1.熱性能

圖—Parylenes N、C和D受溫度影響后的有用使用壽命。失效=拉伸強度降低50%

 

根據Arrhenius外推法的數據，ParyleneC預計可以暴露在持續100℃的空氣下10年（100，000小時）。在無氧的氣體環境或者在真空狀況下，Parylene估計可以暴露在220℃的溫度下持續雷同的時間。在所有的情況下，高溫降低使用壽命。假如應用的環境要求接近或者超過了這個時間——溫度——空氣環境，建議用更接近現實使用環境的條件進行悉數的測試。

Parylene可以經過韌化來進步擊穿阻抗，進步硬度及改動摩擦阻抗。這是密度和結晶度進步的效果。

 

2.低溫性能

 

用ParyleneC涂敷的鋼板，在–160℃的液氮中冷卻，在Gardner落體試驗中可以承受超過100in-lb的沖擊。相比之下，室溫下為250in-lb。無支持的0.002英寸的ParyleneC薄膜在–165℃下可以彎折180°6次才失效。相比膠而言，聚乙烯、聚氨酯和聚四氟乙烯分別為3次、2次和1次。從2°（–271℃）到室溫環境的過程對電氣和物理性能都沒有影響。對于ParyleneC的厚度從0.002英寸到0.0001英寸的測試效果如表2.很故意思的是，即使對于特別很是薄的涂層（0.0001英寸），絕緣阻抗值也比規定的規格高出一個數量級。

 

3.真空穩固性

 

在噴氣推動實驗室中進行的真空測試表現，在120℉和10-6torr下，ParyleneC的團體質量損失為0.12℅，ParyleneN的團體質量損失為0.30℅.對于兩種髙聚物，揮發可收集物小于0.01℅（測試靈敏度的極限）。

 

五、隔離特征和化學抵抗能力

 

1.隔離特征

與其它涂層相比涂層更薄，聚對二甲苯可提供一種無孔屏障，防止遭受液體、潮氣、化學物品和常見氣體的侵蝕。

 

離子滲透與涂層厚度的關系

 

見上圖,這些阻隔性能通過一系列涂敷和非涂敷橡膠試驗進行了證明。試樣在一摩爾濃度的鹽酸中高壓加熱一小時，然后分析酸液提取物中的鈣、鋁和鋅成分，這些金屬已知存在于橡膠的添加劑中。清楚地表現了試樣上的Parylene涂層大大削減了對這些金屬的提取。

表:Parylene的耐溶劑性

5-1.5mil薄膜室溫下浸入各種溶劑90分鐘后產生的厚度轉變（紅外法測量）

 

在室溫環境下，Parylene可以抵抗化學物質的侵襲，并且在150℃下不溶于所有的有機溶劑。ParyleneC在175℃時可以消融與氯中，而ParyleneN在溶劑的熔點（265℃）時可溶。兩種高聚物都可以抵抗大多數溶劑的侵襲。同時，它們也不受像Hostepal, Igepal 和檸檬油這類的應力裂解溶劑的影響。

 

六、光學特征，輻射性和抵抗氣候轉變的能力

1.光學特征

 

Parylene在可見光的范圍內吸取得很少，因此是透明無色的。無色透明的薄膜可用于光學器件、可擦性光電儲存器件和靜電復印器件。在低于280微米時,ParyleneN和ParyleneC的吸取都很強。所有的Paryleng在至少60微米的波長下都相對沒有特征（除了一些峰值特征以外）。圖5，6和7透露表現1個mil薄膜的紅外光譜。

 

2.放射性和天氣轉變抵抗能力

在真空中，ParyleneN,C和D薄膜體現出很高的抵抗伽瑪射線衰變的能力。張力和電氣性能在1.6Mr/h的劑量率下加到100Mr之后依舊保持不變。雖然Parylene在室內穩固，但建議不要在室外陽光直接照射的環境下長期使用。

 

七、生物兼容性和生物穩固性

 

Parylene（聚對二甲苯,派瑞林）N,C和HT(SCS)吻合ISO-10993生物試驗要求。試驗包括細胞毒性、致敏作用、皮內刺激性、急性系統性毒性、植入(對于C必要1、12和26周；對于N和Parylene HT必要1和12周)和血溶性試驗。在試管組織培養研究中注解，人類細胞類型容易在Parylene C涂敷外觀增生。Parylene N和C已被證實吻合USP Class VI(UDP第六類塑料的生物試驗要求)。

 

Parylene N,C通過美國藥典第六類塑料的認定Parylene在美國食品藥物管理局（FDA）注冊了儀器和藥物控制文件（Device and Drug Master Files）。這些文件包括有關Parylene的生物研究結果，可供所有Parylene商業涂敷客戶作為參考。

 

八、Parylene潤滑性

 

Parylene具有極好的干膜潤滑特征。涂層可大大地改動了橡膠等產品的外觀潤滑性。根據ASTMD1984方法，相對靜止物體分別測得Parylene HT(SCS)、N和C的摩擦系數（COF）為0.15、0.25和0.29。

橡膠涂敷Parylene后的摩擦系數

 

九、Parylene重要性能表

 

下表列出了ParyleneN,C,D的電氣機械、熱、隔離、光學和其它性能。這些性能可以一其它的涂敷材料如環氧樹脂、有機硅、聚氨酯等進行比較。

派瑞林應用領域

1、 磁性材料

隨著信息產業的不斷發展，磁性元件越來越趨向于小型化，3-5㎜的軟磁芯，2-3㎜的稀土永磁材料，甚至尺寸更小的磁材都不斷被應用，對磁材的防護提出了新的要求。小型軟磁芯作饒線器件時，經聚對二甲苯涂敷后能耐1500-2000V甚至更高的電壓，由于聚對二甲苯摩擦系數低，饒成操會更滑溜，不傷線，更便于操作，稀土釹鐵硼永磁材料是一種高性能強磁材料，但這種材料在空氣中很不穩定，尺寸較大的通常用電鍍或環氧電泳漆作防護涂層，尺寸較小的磁材，特別是環型和筒形的磁材，已不能用上述傳統方法實現可靠防護，滿足使用要求。Parylene獨特的制備工藝和優異性能相結合，使它能對小型超小型磁材進行無薄弱點全涂敷的磁材可浸鹽酸10天以上不腐蝕，目前國際上小型超小型磁材，幾乎都采用Parylene作絕緣和防護涂層。

                                          

2、 印制電路組件和元器件

隨著表面貼裝技術發展和元器件的日益小型化，印制電路組件也日益向小型化和高密度方向發展，這給印制電路組件的三防措施提出了新的要求。傳統使用的環氧樹脂、聚氯脂、有機硅樹脂、聚丙烯酸脂等防護涂料都是液體涂料。由于液體的粘度和表面張力等原因，涂層厚度不均勻，在棱、角等處涂層較薄，當元器件之間，基板之間僅有很小間距時，會因涂層流不到而形成氣隙。涂層固化，烘干后會因溶劑或小分子助劑的揮發，產生收縮應力或形成微小針孔。這些傳統涂層的介電強度一般也在2000V/25um以下，因此必須經多次涂敷，用較厚的涂層才能實現較可靠的防護，Parylene涂敷是由活性的對二甲苯雙游離基小分子氣在印制電路組件表面沉積聚合完成。氣態的小分子能滲透到包括貼裝件下面任何一個細小縫隙的基材上沉積，形成分子量約50萬的高純聚合物。它沒有助劑溶劑等小分子，不會對基材形成傷害，厚度均勻的防護層和優異的性能相結合，使Parylene涂層僅需0.02-0.05㎜就能對印制電路組件的表面提供非常可靠的防護，甚至經過鹽霧試驗，表面絕緣電阻也不會有很大改變，而且較薄的涂層對元器件工作時所產生的熱量消散也非常有利。另外由于分子結構對稱性較好，使它在較高的頻率下仍有較小的介質損耗和介電常數，它的這種高頻低損耗特性使它為高頻微波電路的可靠防護創造了條件。

                                

3、 微電子集成電路

Parylene的真空氣相沉積工藝不僅和微電子集成電路制作工藝相似，而且所制備Parylene涂層介電常數也低，還能用微電子加工工藝進行刻蝕制圖，進行再金屬化，因此Parylene不僅可用作防護材料，而且也能作為結構層中的介電材料和掩膜材料使用，經Parylene涂敷過的集成電路芯片，其25um細直徑連接線，連接強度可提高5-10倍。

                                      

4、 微電子機械系統（MEMS）

Parylene能在0.2um厚時就完全沒有針孔，5um時就能耐1000V以上直流擊穿電壓，又是摩擦系數很低的一種自潤滑材料，化學惰性和阻隔性能也好，因此在微電子機械系統中，除了作電介質材料外，還用作微型傳動機構和微型閥門的結構材料和防護材料。

                       

5、 傳感器

Parylene在傳感器領域中的應用，除了作絕緣介質外，更多用作防護材料，它能耐酸、堿和有機溶劑，對水汽和鹽霧等惡劣環境有極好的阻隔防護能力，用極薄的涂層提供良好的防護。

                                       

6、生物醫用電子

Parylene不僅電性能，防護性能好，而且生物相溶性也好，它已通過美國FDA論證，滿足美國藥典生物醫用材料VI類標準，被列為是一種可以在體內長期植入使用的生物醫用材料。

                               

7、光纖光纜接頭密封件

光纖光纜接頭在使用中可能遇到各種不同的環境，通常使用含有硅橡膠密封圈的接頭使光纜與環境相隔離，經Parylene涂敷后的硅橡膠密封圈，能更好的適應各種惡劣環境，防止硅橡膠老化，延長密封圈的壽命。

                                  

   采用派瑞林真空鍍膜的電路板防水是智能終端防水的最后一道防線，主要技術方案是采用具有荷葉效應的高分子納米材料技術（派瑞林真空鍍膜）所以這種做法的核心在于器件表面的納米級涂層。