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零件对聚对二甲苯涂层的温度要求

2020-12-01 11:58
纳米防水
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聚对二甲苯的涂覆过程涉及3个步骤:升华,热解和聚合。在120℃至175℃之间的第一步,将二聚对二甲苯粉末前体升华并热解形成单体(见图)。接下来,发生热解,其定义为在惰性气氛中,在升高的温度(高于500°C)下材料的热分解,并且该反应是不可逆的。最终,单体沉积到基材上,并且沉积室中所有其他可用的表面都沉积了。单体在该步骤形成长链聚合物。

聚对二甲苯(Parylene N-C 16 H 16)的聚合路线

沉积室中的温度是多少?

仅在沉积室内发现要涂覆的基材。通常,沉积室保持在环境温度下,因此不施加加热。因此,除非工艺需要,否则在此腔室内找到的基板不会暴露于环境温度以外的温度。Franz Selbmann等人表明,由于单体气体热,在最高40°C的过程中温度可能会略有升高[1] 。

从单体吸附到基材上到聚合发生的步骤如下[2] :

单体吸附到基材上

单体的表面迁移和可能的本体扩散

化学反应(传播或引发)

吸附后的任何时间也可能发生单体解吸

已经提出了许多模型来解释化学反应(传播和引发)和沉积速率与单体压力和基材温度的关系。这些模型使用Flory型吸附,Langmuir型吸附或Brunauer-Emmett-Teller型(BET型)吸附来定义生长膜表面的单体浓度。Fortin等人基于动力学和实验工作开发了一个模型,该模型表明化学吸附模型可以很好地预测聚对二甲苯-N稳态沉积的沉积速率与压力和温度的关系[2]。。他们还声称,该模型应适用于其他聚对二甲苯类聚合物,其拟合参数的值应根据每种单体类型的Lennard-Jones势能进行调整。

在p = 4 mTorr时速率与温度的关系。化学吸附模型与实验数据的拟合图片参考:[2] 。

化学吸附模型的粘着系数与温度的关系。图片参考:[2]

在图中,实验数据适合该小组开发的模型。两者之间有很好的协议。在升高的温度下,沉积速率迅速降低。这是由于单体分子与底物上的反应位点的反应时间较短。

值0.001表示1000个入射单体分子中有1个成为聚合物的一部分并形成保形涂层。粘着系数随着温度的升高而降低,这也显示在“沉积速率与温度”图中。

总而言之,在聚对二甲苯涂覆过程中基板所处的沉积室的典型温度为室温。由于引入的单体,该温度可能会略微升高至40°C。沉积室温度的升高导致沉积速率和粘附系数的降低。

参考文献

[1] F. Selbmann,M。Baum,M。Wiemer和T. Gessner,“聚对二甲苯C的沉积及其在MEMS和医疗设备封装中的气密性表征”,在2016 IEEE第11届纳米/纳米国际会议上微型工程和分子系统(NEMS),日本仙台,2016年4月,第427-432页,doi:10.1109 / NEMS.2016.7758283。

[2] JB Fortin和T.-M。Lu,“聚对二甲苯(Parylene)薄膜的化学气相沉积模型”,化学。母校 ,卷 14号 5,p。1945-1949,2002年5月,doi:10.1021 / cm010454a。


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