Parylene AF4（3345-29-7）沉积工艺及与parylene C（28804-46-8）膜性能对比研究

 1 薄膜性能及制备工艺

1. 1制备原理及沉积工艺

Paiylene AF4薄膜的制备同样采用化学气相沉积法，其化学反应方程式如图4所示。与Parylene系列的其他涂敷型材料所不同的是Parylene AF4所需的沉积温度较低，要求基体温度低于0℃,这是由亚甲基上F取代基所造成的。亚甲基上取代基团不同，由于空间位阻效应和电子效应的差异导致单体自由基的活性不同，进而使得沉积温度也略有不同， parylene N的沉积温度小于30℃, Parylene C的沉积温度小于90℃, Parylene D的沉积温度小于50℃。

    Parylene涂敷过程是在专用的沉积设备中完成的:固体环二体在升华炉内气化，进入裂解炉后在高温下裂解为单体自由基，接着进入沉积室进行自由基聚合生成Parylene薄膜。真空泵用来确保整个薄膜制备过程反应体系的真空度，冷阱收集未反应完全的残余气体。现有的沉积设备和已知的沉积参数对沉积Paiylene N , C , D是很有效的。

但是由于Parylene AF4单体分子的特殊性，使得现有的设备不能够提供有效的沉积控制和较高的原料利用率及所需的涂层速率。美国SCS公司等在原有设备的基础上在沉积室内增加了基体控温装置和沉积室壁的加热装置(防止腔室壁上沉积)，有效地提高了原料利用率并成功实现了Parylene AF4在硅基体上的涂敷。Sutcliffe等[14]给出了Parylene AF4的沉积工艺参数:

气化室压力控制在13.30 Pa左右；

裂解温度650℃;沉积室，压力控制在2.66-5.32 Pa；

基体温度为0℃,沉积速率约为1. 5 X 10^-8cm/min；

1. 2性能

    Paiylene C是该系列产品中性能较优、应用最广泛的物质。表1给出了Parylene AF4与Parylene C各种性能参数的比较。

    通过对比可以看出，Parylene AF4除具有Parylene C产品的各种优异性能外，在热稳定性和抗紫外线性能方面远远超过Parylene C。从化学键的理论分析可知，氟原子的范德华半径只比氢原子的大10%，因此氟取代不会导致较大的空间结构变化，有利于提高薄膜的致密性;F-C键是已知最强的共价键，键能高达445 kJ/mol，仅次于C-H键，但是键能却比C-H键强得多，因而能抵抗紫外线对它的破坏，改善抗紫外线能力;氟原子取代亚甲基上的氢原子也极大地改变化学键的极性，进而提高了其热稳定性和抗老化性能。

2 应用前景与展望

    据美国专利局统计数据显示，2002年有267项被授予的专利提到了Parylene的某种应用。相比而言，1995年只有43项。目前，从普通领域到鲜为人知的领域，Parylene都有应用，其所涵盖的应用市场从太空深处的飞行器、汽车发动机一直到心脏调搏器、微流体控制装置的制造、图像制作设备及军事电子产品等。在每种应用中，选择Parylene都是基于其一种或几种基本特性。

   可见，随着自动化沉积设备的出现及涂敷效率的不断改进，不同技术领域对这种聚合物的日益熟悉以及对Parylene AF4深入研究和认识的加深，其应用广度将进一步得到拓宽.

摘自：《现代化工》2008年第6期