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聚對(duì)二甲苯保形涂料具有許多吸引人的特性，可廣泛用于各種應(yīng)用中。它們的低介電性能，高機(jī)械強(qiáng)度，透明度，生物相容性，對(duì)所有常見酸，堿和有機(jī)溶劑的化學(xué)惰性，低水/氣滲透性和熱性能使它們?cè)谠S多行業(yè)中引起人們的興趣。同樣，厚度大于0.1μm的無針孔的聚對(duì)二甲苯保形涂層也是可能的，并且已有報(bào)道[1]。因此，了解它們的沉積過程和特性很重要。

聚對(duì)二甲苯保形涂層是使用Gorham化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝在真空下沉積的。如圖所示，聚對(duì)二甲苯的（CVD）工藝分為三個(gè)步驟（升華，熱解，沉積）。首先，將二聚體（具有兩個(gè)重復(fù)單元的前體）升華。下一步，在高于> 500°C的溫度下通過熱解將二聚體裂解為兩種單體。最后，單體在基材表面（以及腔室表面）上聚合，形成線性聚合物鏈。該最后步驟在室溫下進(jìn)行，獲得了無應(yīng)力的保形涂層。

聚對(duì)二甲苯（Parylene N – C 16 H 16）的聚合路線

影響聚對(duì)二甲苯沉積速率和厚度的因素：

涂覆過程中聚對(duì)二甲苯保形涂層的沉積速率和壓力控制著最終薄膜的均勻性和表面粗糙度。據(jù)報(bào)道，高壓和高沉積速率會(huì)產(chǎn)生粗糙且不均勻的薄膜涂層，且介電性能較差[1]。Jui-Mei Hsu等人報(bào)道，較高的前體升華速率會(huì)導(dǎo)致從5.78至9.53 nm的均方根表面粗糙度稍高，沉積速率為0.015至0.08 g / min [2]。因此，選擇沉積速率時(shí)必須格外小心，這反過來會(huì)影響聚對(duì)二甲苯的沉積速度。

根據(jù)Franz Selbmann等人的公式。（1）和（2）表明，聚對(duì)二甲苯厚度s和沉積持續(xù)時(shí)間t隨著二聚體質(zhì)量（使用的二聚體的量）的增加而分別增加約0.45μm/ g和10.80min / g。他們研究了1.1g至10g之間的二聚體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)了相關(guān)性。所有沉積均在

130°C的升華溫度和自生壓力<5.5 Pa。

s = 0.3386 µm + 0.4528 µm / g·mD（式1）

t = 1.55分鐘+ 10.80分鐘/克·mD（式2）

他們還使用不同的沉積參數(shù)來了解其對(duì)聚對(duì)二甲苯涂層的影響。它們的升華溫度從100°C到200°C不等，溫度步進(jìn)為10°C。他們報(bào)道沉積速率在100°C時(shí)為20 nm / min和200°C時(shí)為156 nm / min之間變化。他們還表明，在較高的升華溫度下，層厚度略低，這可以用單體分子的駐留時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間更短來解釋[2]。

聚對(duì)二甲苯C在100-200°C和恒定二聚體質(zhì)量（6 g）之間的不同升華溫度下的沉積持續(xù)時(shí)間，平均沉積速率和層厚。圖像參考：[2]

雖然聚對(duì)二甲苯涂層通常很薄，但它們的沉積速度也相對(duì)較慢。最快的聚對(duì)二甲苯沉積變體-聚對(duì)二甲苯C-通常以每小時(shí)0.2密耳或5微米的速率沉積。這意味著75微米的涂層大約需要15個(gè)小時(shí)。聚對(duì)二甲苯N和D沉積較慢。

總體而言，該過程可能需要幾個(gè)小時(shí)到24小時(shí)以上，具體取決于我們要達(dá)到的涂層厚度。達(dá)到該厚度所需的時(shí)間由二聚體質(zhì)量，沉積速率，溫度和其他因素控制。

參考

[1] T. Marszalek，M。Gazicki-Lipman和J. Ulanski，“聚對(duì)二甲苯C作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的通用介電材料，”  Beilstein J. Nanotechnol。，卷。8號(hào) 1，第1532-1545頁，2017年7月，doi：10.3762 / bjnano.8.155。

[2] F. Selbmann，M。Baum，M。Wiemer和T. Gessner，“聚對(duì)二甲苯C的沉積及其在MEMS和醫(yī)療設(shè)備封裝中的氣密性表征”，在 2016 IEEE第11屆納米/納米國(guó)際會(huì)議上微型工程和分子系統(tǒng)（NEMS），日本仙臺(tái)，2016年4月，第427-432頁，doi：10.1109 / NEMS.2016.7758283。