派瑞林属性

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派瑞林英文名称为 Parylene,六十年代中期美国 Union Carbide Co. 开发应用的一种新型保护性高分子敷形涂层材料,它是一种对二甲苯的聚合物,根据分子结构的不同,Parylene 可分为 N 型、C 型、D 型、F、HT 型等多种类型。以其独特物理性能、电性能及生物相容性,被广泛的应用在医疗设计及制造、国防与航空航天、生物医学、MEMS 与纳米技术、文物保护等领域, 为越来越微型化产品提供绝佳的防护。

各种材料常用的性能参数见下表

表1 电学特性
 
  Parylene
N
Parylene
C
Parylene
D
环氧树脂
ER
有机硅树脂
SR
聚氨酯
UR
聚丙烯酸酯
AR/UV
介电强度DC(V/mil)  
7000
 
5600
 
5500
 
900-1000
 
1100
 
1400
 
1200
体积电阻(W·cm) 23°C 50%RH 1.4´1017 6-8´1016 1.2´1016 1012-17 1015-16 1011-15 1013-14
表面电阻(W) 1013 1014 1016 1013 1013 1014  
 
 
介电常数
60Hz 2.65 3.15 2.84 3.5-5.0 2.7-3.1 5.3-7.8  
1KHz 2.65 3.10 2.82 3.5-4.5 2.6-2.7 5.4-7.6 4-5
1MHz 2.65 2.95 2.80 3.3-4.0 2.6-2.7 4.2-5.2 3-4
 
 
 
介电损耗
60Hz 0.0002 0.020 0.004 0.002-0.01 0.001-0.007 0.015-0.05  
1KHz 0.0002 0.019 0.003 0.002-0.02 0.001-0.005 0.04-0.06  
1MHZ 0.0006 0.013 0.002 0.03-0.05 0.001-0.002 0.05-0.07 0.035-0.056
1GHz   <0.007          

表2 Parylene C涂敷电路板交变湿热试验绝缘电阻(欧姆) MIL-STD-202 方法302
 
 
Parylene C 厚度(in)
初始测量23°C 50%RH

预循环23°C 90%RH

循环 3 第五步
65°C 90%RH
循环 7 第五步
65°C 90%RH
循环 10 第五步
65°C 90%RH
循环 10 第七步
25°C 90%RH
0.0020 2.0´1014 1.8´1013 2.3´1012 2.5´1011 1.4´1011 7.5´1012
0.0015 5.0´1014 2.4´1013 8.6´1011 1.9´1011 1.1´1011 5.2´1012
0.0010 2.0´1014 9.2´1012 8.1´1011 3.4´1011 1.3´1011 6.3´1012
0.0005 5.0´1014 2.3´1013 4.1´1012 2.4´1011 1.1´1011 4.7´1012
0.0003 5.0´1014 2.7´1013 4.4´1012 9.0´1010 4.7´1010 2.9´1012
0.0001 5.0´1014 3.2´1010 1.3´1011 1.1´1011 6.4´1010 2.3´1012

表3 Parylene物理和机械性能
 
性能 Parylene
N
Parylene
C
Parylene
D
环氧树脂
ER
有机硅树脂
SR
聚氨酯
UR
聚丙烯酸酯
抗拉强度 MPa 45 70 75 28-91 5.6-7 1.13-70 32-77
屈服强度 MPa 42 55 60        
断裂延伸 20-250 200 10 3-6 100 100-1000 3-85
密度 g/cm3 1.10-1.12 1.289 1.418 1.11-1.40 1.05-1.23 1.10-2.50  
 
D
折光指数 n23
1.661 1.639 1.669 1.55-1.61 1.43 1.50-1.60  
吸水性 24 小时 <0.1 <0.1 <0.1 0.08-0.15 0.12(7 天) 0.02-4.50  
硬度 R85 R80 R80 M80-110 40-45
(肖氏)
10A-25D
(肖氏)
H-2H
摩擦系数 静态 0.25 0.29 0.33   1.0    
动态 0.25 0.29 0.31      
熔点 °C 420 290 380 固化~220 固化 ~170  
25°C 线膨胀系数
10-5/°C
6.9 3.5 3-8 4.5-6.5 25-30 10-20 0.5-15
25°C 导热性104cal/cm·s·°C 3.0 2.0   4-5 3.5-7.5 5.0  
20°C 比热
cal/g ·°C
0.20 0.17   0.25   0.42  

表4 Parylene 气体和潮湿的隔离性
 
  25°C 时的气体渗透性
(cm3(STP) ·mil)(100in2/d·atm)
90 RH 37°C
水蒸汽渗透
(g·mil/100in2·d)
  H2 N2 O2 CO2 SO2 H2S Cl2  
Parylene N 540 7.7 39 214 1890 795 74 1.50
Parylene C 110 1.0 7.2 7.7 11 13 0.35 0.21
Parylene D 240 4.5 32 13 4.75 1.45 0.55 0.25
环氧树脂 110 4 5-10 8       6.6
有机硅树脂 45000   50000 300000       220
聚氨酯   80 200 3000       20.2
聚丙烯酸酯   152 716 1433       27.8

表5 Parylene的耐溶剂性0.5-1.5mil薄膜室温下浸入各种溶剂90分钟后产生的厚度变化(红外法测量)
 
溶剂 Parylene 厚度变化(%)
  N C D
异丙醇 0.3 0.1 0.1
异辛烷 0.2 0.4 0.3
吡啶 0.2 0.5 0.5
混合二甲苯 1.4 2.3 1.1
三氯乙烯(TCE) 0.5 0.8 0.8
氯苯 1.1 1.5 1.5
二氯苯 0.2 3.0 1.8
三氯三氟乙烷 0.2 0.2 0.2
丙酮 0.3 0.9 0.4
2.4 一戊二酮 0.6 1.2 1.4
去离子水 0 0 0

表6 Parylene 的耐酸碱腐蚀性0.5-1.5mil薄膜室温下浸入各种试剂90分钟后产生的厚度变化(红外法测量)
 
试剂品种 浓度 Parylene 厚度变化( %)
N C D
盐酸 10% 0.0 0.0 0.1
浓盐酸 37% 0.2 0.0 0.5
硫酸 10% 0.1 0.3 0.2
浓硫酸 95-98 0.2 0.4 0.8
硝酸 10% 0.1 0.1 0.2
浓硝酸 71% 0.2 0.2 0.5
铬酸 10% 0.1 0.1 0.1
浓铬酸 74% 0.3 0.0 0.2
强碱(氢氧化钠) 10% 0.1 0.0 0.1
弱碱(氢氧化铵) 10% 0.3 0.2 0.1

表7 Parylene 的耐磨性Taber磨耗机用CS-17 Calibrase轮1000克重力测定的磨耗值
 
材料 Parylene C Parylene N 聚四氟乙烯 高抗冲聚氯乙烯 环氧树脂 聚氨酯
磨耗值 22.5 8.8 8.4 24.4 41.9 59.5

表8 通常使用厚度涂层性能比较
 
  Parylene C 环氧树脂 有机硅树脂 聚氨酯
通常使用厚度(mm) 15 63 63 63
透湿量/100 吋 2
24 小时 37°C 90 RH
 
0.8
 
2.8
 
120
 
4.8
击穿电压(V) 3500 5700 5000 8700
绝缘电阻
(欧姆/厘米 2)
9.2´1013 6.4´1011 6.4´1012 1.3´1013
导热性
(卡/秒/厘米 2·°C)
 
~0.2
 
0.08
 
0.08
 
0.08

表9 Parylene与常用涂层功能比较
 
  Parylene 环氧树脂 有机硅树脂 聚氨酯 聚丙烯酸酯
介电性能 E M VG M G
机械强度 E VG M VG G
薄涂层均匀性 E G G G G
柔顺性 VG L VG VG M
耐磨性 E VG L VG M
吸水性 E VG M G G
耐溶剂耐霉性 E VG M VG L
耐盐雾性、耐腐蚀性 E VG M G-M M-L
气体、潮湿屏障性 E VG M G VG
热膨胀系数 E VG L M G
不污染性 E G L G G
不产生应力和针孔 E M M M M
固定微粒作用 E L L L L
对基材粘结性 G* VG M G VG
可修理性 G* L M G VG

E=优 VG=很好 G=好 M=中等 L=低
* 已开发出专用技术提高Parylene 与60 基材的粘结性

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