1弁言

        高分子材料具有优秀的电学性能，因而在电子、电工技术上得到了极为广泛的应用。大多数聚合物固有的电绝缘性能会束缚和珍爱电流，使其沿着选定的途径在导体里流动，且能够支撑很高的电场，以免发生电击穿。与传统的陶瓷绝缘材料川相比，聚合物绝缘材料具有质轻、使用寿命长、易加工、性能精良等好处。但是常用的高分子介电材料也有其不足之处，如热稳固性相对较差，且受成型过程的限定只能应用于特定外形工件的表而涂层，这在肯定程度上限定了其应用。

    20世纪60年代美国联合碳化物公司推出了Parylene系列新型高分子敷型涂层材料，因为其优秀的阻隔性能在防潮、防霉、防盐雾的三防涂层材料领域得到广泛应用。Parylene N 、 C和D均为氯代的聚合物，氟代Parylene是该系列聚合物的新一代衍生物，包括苯环庖代和亚甲基庖代两类， 氟原子的引入能够较好地改善薄膜的电学性能和热稳固性。氟代Parylene系列衍生物的研究重要集中在单体环二体的合成方法及薄膜的表而特征研究，有关薄膜制备方法的报道较少，曾有采用液态前驱体进行薄膜制备的文献报道。

        Parylene F是苯环上的4个氢原子被氟庖代(与Parylene AF亚甲基上4个氢原子被氟庖代不同)。本文采用化学气相沉积的方法，以固态环二体为质料进行Parylene F薄膜的制备，对其性能和形貌进行表征，并对薄膜的电学性能进行了测试。

2实验

2. 1   Parylene F薄膜的制备

        Parylene F环二体质料为白色粉末状固体，纯度≥95%。采用PDS2010涂层炉进行薄膜制备，最高升华温度为170℃，裂解温度为690℃，沉积腔室本底真空10mT，沉积压力为32mT，以石英玻璃板为基体进行薄膜制备。将制备的薄膜从石英玻璃板上剥离下来，贮备待用。

2. 2   Parylene F薄膜形貌表征

       采用日本精工SII仪器株式会社SPA300HV-多功能可控环境扫描探针显微镜(AFM)和荷兰FEI公司的Sirion-200型场发射扫描电子显微镜(SEM)对Parylene F薄膜的表而形貌进行表征。

2. 3薄膜的理化性能分析

2. 3. 1傅立叶红外光谱分析(FT-IR )

         采用德国Bruker,EQUINOX 55型傅立叶红外吸取光谱仪对制备的Parylene F薄膜进行红外光谱分析。扫描范围为4000-500cm-1  ，扫描次数为32次。

2. 3. 2  X射线光电子能谱仪分析(XPS)

        采用Micro lab MKII型多功能电子能谱仪测量，X射线光源为Mg Ka(hv=1253. 6eV)，发射电压和电流分别为14kV和 20mA，本底真空度为1X10-7Pa,结合能测试范围为0-1200eV。

2. 3. 3热重分析仪测试(TUA)

    采用NETZSCH STA 409C/CD型热重分析仪对薄膜进行测试，Ar气珍爱，升温速率10.00K/min，升温区间为20-500℃。

2. 4   Parylene F薄膜的介电性能测试

       采用HP4291A阻抗分析仪在10-100MHz频率下扫描测试，记录下与其有关的数据，根据测试效果计算试样的介电常数。

效果和讨论

3. 1   Parylene F的成膜原理

        Parylene F薄膜的制备需在专用的真空涂覆设备上进行，图1为Parylene F薄膜制备设备示意图，该设备重要由升华炉、裂解炉、沉积腔室、冷阱和真空体系几部分组成。质料在升华炉内加热升华，裂解炉内裂解成活性单体自由基，沉积腔室内沉积成膜。

    在专用的真空涂敷设备上，Parylene F质料环二体裂解后在基体表而沉蕴蓄合形成均匀无针孔并与物体外形同等的Parylene F薄膜。成膜过程与其它Parylene质料类似，也包括如下3个步骤：

(1)固体环二体在肯定温度下升华为气态环二体;

(2)在较高温度下气态环二体裂解为活性单体自由基;

(3)单体自由基进入沉积腔室后，在基体表而沉蕴蓄合形成线性高分子聚合物。

Parylene F成膜过程的化学反应方程式如图2所示：

       从Parylene F薄膜的成膜原理可以看出该制备过程为真空化学气相沉积过程，无须使用溶剂，不会产生很大的环境污染，而且可使被涂敷的对象获得延续、均匀、致密的膜层。成膜过程为气态单分子自由基的聚合成型，故其应用不受工件外形复杂性的限定，可适用于各种外形的工件。

3. 2   Parylene F薄膜的制备工艺

        化学真空气相沉积制备Parylene F薄膜的过程中，基体温度、基体表而状况、升华温度、裂解温度、沉积室压力等因素对膜性能和质量都有肯定影响。沉积室本底压力高杂质气体含量高，自由基容易失去活性，形成短链聚合物的堆积;升华温度过高会增长气体进入沉积腔室的压力差，使得薄膜沉积速率过快成膜质量差;裂解温度(过高会造成环二体质料的过裂解，过低则会导致环二体裂解不完全)也会导致薄膜质量的降落。据此经过大量试验，确定了薄膜的制备工艺条件为最高升华温度170℃，裂解温度690℃，沉积腔室本底真空10mT，沉积压力32mT。

    对该条件下制备的薄膜进行了形貌表征，如图3所示。从图3中所制备薄膜的扫描电镜二维图片可以看出Parylene F薄膜致密无针孔，具有特别很是均匀的显微结构。原子力显微镜三维形貌图片注解薄膜凹凸尺寸在纳米级范围，且薄膜由锥状晶体颗粒密排堆积而成。微观形貌分析效果注解该条件下所制备薄膜致密均匀，这对其高阻隔性能十分有利。

3 .3 Parylene F薄膜的分析表征

采用傅立叶红外光谱(IR),X射线光电子能谱(XPS)及热重分析仪(TGA)对经化学气相沉积方法制备的薄膜进行结构成分分析，并测试了其响应的热分解温度，测试效果如图4-6所示。

    图4为Parylene F薄膜的FT-IR谱图，从图4中可以看出波数在1491.58的强吸取峰为C-F键的吸取峰，证实薄膜中有C-F键的存在。波数在1200-1300的三重峰为苯环的碳碳键吸取峰，在944.18处的吸取峰归属于1,4庖代苯环的峰。波数为2958.24与2881.95的峰为亚甲基的峰，证实该薄膜中含有亚甲基。红外光谱分析效果注解，采用真空化学气相沉积法制备的Parylene F薄膜由F、C元素组成，不含其它杂质成分。

图5为Parylene F薄膜的XPS全谱，从谱图中可以看出结合能为282.5eV的强吸取峰为Cls的峰，结合能为685.0eV的峰为Fls的峰，结合能为828和856eV的峰分别是FKL1和FKL2俄歇峰，30eV是F2s峰。图谱分析效果注解薄膜中含有F、C元素，证实该薄膜是由F、C元素组成。

    低介电常数绝缘材料高温时的热稳固性特别很是关键，热稳固性好意味着在较高温度下其化学和物理性子均较稳固。图6为Parylene  F薄膜在流量为30mI/min，升温速率为10℃/min的高纯度Ar中的热重测定效果。由图6可知曲线只有一个失重台阶注解为一阶失重。用外推法求得肇端失重温度为470.5℃。在高纯度惰性气体Ar气条件下测定的效果可作为Parylene F薄膜热稳固性的表征，说明该薄膜在470.5℃下未发生断链裂解反应，无分解失重，即薄膜在该温度下是稳固的。

    红外光谱,X射线光电子能谱及热重分析仪分析效果注解，制备的Parylene F薄膜的重要组成成分为F和C元素，不含其它杂质成分，且热稳固性较好。

3. 4   Parylene F薄膜介电性能测试

    介电性能是研究聚合物在外加交流电压时电能的储存和损耗征象。高分子的介电性能与高分子的动态力学举动很相似，它反映了在正弦交变电场作用下偶极子的活动。在很多情况下，它也是与大分子链段活动有关的一个松弛过程。当极性高分子电解质置于两个电极的极板之间时，在外电场作用下，极性分子中的偶极子向相反的电极方向排列，产生取向极化或偶极极化。从宏观角度来讨论影响极化的因素，并用一宏观的物理量即介电常数(。)来衡量极化的程度，极化越大，介电常数越高。

    表1为Parylene F薄膜的介电性能测试效果。从表1中的测试效果可以看出薄膜的介电强度高、介电常数低，这注解该Parylene F是一种性能精良的薄膜介电材料。

4结论

    采用环二体的真空化学气相沉积方法制备了不含有其它杂质成分的Parylene F薄膜，并对薄膜结构组成及性能进行了表征，得出如下结论:真空化学气相沉积方法制备的Parylene F薄膜组成元素重要是F和C，薄膜具有较高纯度，且成膜不受工件外形限定，从而扩大了其应用范围;Parylene F薄膜具有高的介电强度和低的介电常数且热稳固性好，薄膜自己延续、致密、无针孔，可以作为各种复杂外形电子器件的珍爱膜使用。

摘自《功能材料》 2011年S3期

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