פארילן | Nanochemika

פארילן

פארילן- ציפוי קונפורמי דק במיוחד

פארילן הוא השם המסחרי של חומר ציפוי מבוסס אדים כימיים (CVD), המשמש בדרך כלל כמבודד חשמלי, שכבת מגן מרטיבות, הגנה מפני נזקי קורוזיה / כימיקלים ועוד. ציפוי פארילן מתרחש כתוצאה מפילמור של מונומר p-xylylene היוצר שכבה שקופה איזוטרופית גמישה. ציפוי קונפורמי של פארילן משמש בתעשייה למגוון יישומים, ביניהם שתלים ביו-רפואיים, מכשירים אלקטרונים רפואיים, מדע החלל, לוויינים ויישומים צבאיים, הגנה מפני קורוזיה למשטחים מתכתיים ומיקרו-אלקטרוניקה ותעשיית מוליכים למחצה וכו'.

ציפוי פארילן קונפורמי דק במיוחד משמש גם לחיזוק תכונות בקנה מידה ננו ומיקרו והגנה על ננו וחיישנים מסביבות מחוספסות ומזיקות. פארילין מחזיקה גם בתכונות סיכוך הדומות ל- PTFE, ומסיבה זו משתמשים בציפוי בדרך כלל להפחתת חיכוך של צנתרים מנחים, מחטי דיקור רפואי ומערכות MEMS. האיכות השקופה של פארילין הופכת אותו לשכבת כיסוי מצוינת לציוד ולאלמנטים אופטיים.

שכבת פארילן עמידה בפני מרבית הכימיקלים והשפעות סביבה ביולוגית והיא אינרטית ועמידה כאחד. חיידקים ופטריות אינם יוצרים רובדים ביולוגיים על פני משטחים מצופים של פארילין ושכבת פארילין אינה מתמוססת בשום מס אורגני בטמפרטורת החדר. לציפוי פארילן מאפיינים מכניים מעולים, כולל יכולת מתיחה וייעילות ציפוי גבוהה. שכבות פארילן דקות ועבות (0.1-250 מיקרון) ניתנות לציפוי על כמעט כל משטח, מצע או מבנה. אחד היתרונות העיקריים של הליך כיסוי פארילן היא שתהליך הפלמור מתבצע בטמפרטורת החדר, מה שמאפשר את הציפוי הקונפורמי על פני חומרים הרגישים אפילו לעלייה קלה בטמפרטורות. ציפוי פארילן חודר אפילו דרך הנקבוביות והסדקים הקטנים ביותר עד לעומק של לפחות 10 מיקרומטר.

Perylene Conformal Coating Deposition

היתרונות של פארילן

ציפוי עובי אחיד במיוחד ללא חרירים
זמין מ- 100 ננומטר עד לעובי מיקרונים
התהליך מתבצע בטמפרטורת החדר
שכבת הגנה קונפורמית
הגנה מפני לחות וכימיקלים
שכבת קישור להדבקה בעלת אופי הידרופילי
מתאים לשימוש בשתלים בבני אדם באישור FDA
תכונות סיכוך דומות ל- PTFE
משמש באופן נרחב בתעשיית האלקטרוניקה שכבת איטום
בעלי חוזק דיאלקטרי גבוה
עמידות תרמית טובה לטווח רחב מאוד (200C- עד 200C)
ניתן להכניס פריטים מצופים בפרילין לחיטוי כימי/תרמי

Silicon Wafer Etching Processes

תהליך התצהיר של פארילין

ציפוי קונפורמי של פארילן מושג באמצעות תצהיר אדי כימי (CVD) והתהליך מורכב בדרך כלל משלושה שלבים המתרחשים בחלקים שונים של המערכת. חומר גלם פארילין מגיע כאבקה בצורת קודמן דימר מוצק. הדימרים הנפוצים ביותר הם: Parylene C, Parylene N, Parylene D, Parylene AF-4, בעוד סוגים אחרים פחות נפוצים זמינים. בשלב הראשון, הדימר המוצק של פארילין נטען לתא האידוי. חומר הגלם של הפארילין מחומם לטמפרטורה שנעה בין 100-170 מעלות צלזיוס, חימום אשר מוביל להתאדות הדימר. בשלב זה, האדים עוברים לתנור שחומם מראש ועוברים תהליך פירוק תרמי למונומרים. בעוד המונומר המבוסס p-xylylene נשמר במצב הגז, הפארילן זורם לתא הריאקציה, שם הדגימה נמצאת באווירת ואקום. בתא הריאקציה, מולקולה אחר מולקולה של, מונומר הפארילין מתחילה להתפלמר על גבי המצע המבוקש כדי ליצור ציפוי קונפורמי מאוחד של פארילן בתא הריאקציה בטמפרטורות החדר.

תהליך הסרת פארילן

על מנת לבצע בדיקות איכות ואימות, לעיתים נדרש להסרת ציפוי הפארילן. ניתן להסיר פארילן על ידי ביצוע התהליכים הבאים, אשר ניתן להשתמש בהם בהתבסס על מאפייני הדגימה המצופים:

הסרה כימית: כאמור, פולימרי פארלין ידועים בעמידותם הכימית המעולה. פארילין אינו מסיס כמעט בשום ממס אורגני בטמפרטורה של עד 150 מעלות צלזיוס והוא עמיד ברוב ההתקפות הכימיות בטמפרטורת החדר ללא כל נזק. לכן לא ניתן למוסס את הפארילין בטמפרטורת החדר על ידי ממס כלשהו. עם זאת, ניתן להשתמש בטטרהידרופוראן (THF) על מנת להחליש באופן זמני את ההידבקות בין ציפוי הפארילין לדגימה, ועל ידי ריכוך ההשכבה ניתן להרים את שכבות הפארילין, כמו קרום, בעזרת פינצטה. אמנם שיטה זו נראת גסה, שאינה מתאימה לכל תהליך, אך לעיתים הליך זה מספיק לבדיקות בנפח קטן. הבעיה העיקרית היא כי THF הוא רעיל, דליק מאוד, וכתוצאה מכך יש לנקוט באמצעי בטיחות קשים בעת הסרת פארילן על ידי THF.
הסרה תרמית: פארילן ידוע באיכויות גבוהות של עמידות בחום, מ- 290C עבור Parylene C, עד לטמפרטורות המגיעות ל- 500 C עבור Parylene D, N ו- F. זו הסיבה שהסרה תרמית נחשבת כשיטה אינטנסיבית להסרת ציפוי קונפורמי של פארילן. ככל שהטמפרטורה עולה, פולימר פארילן מתחיל להתפרק למונומרים שלו ולהתנדף. ניתן לבצע זאת על ידי הכנסת המצע המצופה לתנור, או על ידי שימוש בקצה מלחם בסמיכות לאזור מסוים. שיטה זו יעילה רק לתיקוני אזורים מוגבלים או מצעים היציבים בטמפרטורה גבוהה, והיא אינה נחשבת להליך נקי. רכיבים וחלקים עלולים להיפגע בתהליך זה, לסבול משינוי צבע של המצעים ועוד.
אברציה בלייזר (LA): טכניקת הסרת ציפוי פארילן יותר מדויקת מבוצעת על ידי פרצי קרן לייזר ממוקדת באורך גל קצר על פני משטח הדגם. קרן הלייזר גורמת לחומר הציפוי של פרילן לעבור תהליך היתוך או המראה במהלך הקרנה. החומר מוקרן מוסר, וכתוצאה מכך נגרם שינוי בטופוגרפיית השטח של המצע. באופן כללי, ניתן להשתמש בשיטת אברציה בלייזר כדי לקדוח, לחתוך או לחרוט חומרים מגוונים בדיוק רב ותוצאות הניתנות לשחזור בדומאות מאותה סדרה. ניתן להשתמש באברציה בלייזר כדי לעצב את ציפוי הפארילן כאשר המצע הוא בעל טופוגרפיה מורכבת המקשה הגנה על אזורים. כשמדובר במיקרואלקטרוניקה, בציוד אלקטרוכירורגי מיניאטורי ובמכשירים רפואיים מושתלים, ציפוי פארילן מדויק הינו קריטי. מכיוון שתהליך זה מוגבל לטיפולים מקומיים, החום מתפזר ואינו פוגע במבנה הכללי. שיטה זו אינה מתאימה להסרה מוחלטת של ציפוי פארילן משטח גדול, ואינה תואמת למבנים מורכבים כגון צורות עגולות ודגימות חלולות.
הסרת שחיקה פיזית: לפארילין יש עמידות לקויה בפני שחיקה ושריטות פיזיות. מכיוון שהפולימר הוא חומר גמיש רך, מאפייניו הפיזיקאליים הופכים את השימוש בתהליכי מיקרו-שחיקה מכניים ליעיל ביותר והליך זה נמצא בשימוש נרחב. החומרים הנפוצים ביותר לשחיקה פיזית של פארילן הם התזת חול, תחמוצת אלומיניום, נתרן ביקרבונט וכו '. בחלק מהמקרים חלקיקי החול כמעט ולא חודרים סדקים וחללים.
בחברה, פיתחנו ידע ושיטות ייחודיות להסרת ציפוי פרילין עד לאזורים הממוקדים בתת-מיקרון ועד לשטח בקנה מידה סנטימטרים. השיטות המפותחות שלנו מתגברות על הבעיות של פגיעה בחלקים רגישים על ידי חום מוגזם המתרחשים בטכניקות נפוצות אחרות. לאחר הסרת האזור המצופה פארילן, האזור יכול להיות מצופה בשכבת נוספת.

סוגי פארילן

פרילין N: סוג N הוא הסוג הבסיסי של מונומר ה- p-xylylene, וכפי שהציע שמו הוא הטבעי ביותר, בעל החומר הגבישי הטהור ביותר; כל מולקולה מורכבת מאטומי פחמן ומימן בלבד. בהשוואה לסוגי הפארילין השונים, ל- N יש קבוע דיאלקטרי נמוך יחסית ומשום כך הוא בחירה פופולרית מאוד ביישומים הדורשים עבודה בתדירות גבוהה וציפוי פארילן. ל- Parylene N יש נקודת התכה של 420 מעלות צלזיוס, שהיא הרבה יותר גבוהה מ- C ו- D. N מעניקה יציבות ואקום מעולה, כמו כןציפוי קונפורמי ביותר, וירידה כוללת במשקל של עד 0.30% ב 49.4 ° C, ו 10-6 טור.

Parylene C: מונומר פארילן הנפוץ ביותר עבור ציפויים איזומטריים, Parylene C הוא p-xylylene, המיוצר מאבקה דימרית, עם מונומר אחד של קבוצת כלור. למרות ש- Parylene C הוא שילוב של פחמן-מימן הדומה ל- Parylene N, הוא שונה ממנו על ידי אטום הכלור במקום אטום מימן של אחת מקבוצת הפניל. שכבות קונפורמיות מסוג פארילן מסוג C מייצרים הגנה יוצאת דופן מפני גזים מאכלים, בזכות תכונות חדירות כימית, לחות ואדים נמוכים. Parylene C מייצרת עמידות בפני לחות גבוהה, תהליך הציפוי שלה מהיר, ומתרחש בטמפרטורת החדר על ידי תהליך ה- CVD יוצא הדופן של Parylene. למונומרים מסוג C יש יכולות חדירת חלל נמוכות יותר, תוך מתן הגנה יעילה על ציפוי באמצעות חשיפה רציפה למבני חמצן למשך 100,000 שעות בטמפרטורה של 100 ° C. יציבות הוואקום של פארילין C מאומתת עם דירוג ביצועים של 0.12% ירידה במשקל, באותם סטנדרטים כמו Parylene N.

פארילין D: פארילין סוג C ופארילין D מתחילות מאבן בניין זהה. בדומה לפארילין C, הסינתזה של פרילין D שונה מפארילן N; יש לו שני אטומי כלור במקום שני מימן. למרות העובדה שהוא יכול לסבול טמפרטורות גבוהות עד 125 מעלות צלזיוס, Parylene D מספק תאימות ביולוגית נאותה לשימושים רחבים במכשירים רפואיים. Parylene D מציע ציפוי מגן בר קיימא בטמפרטורה של 134 מעלות צלזיוס עד למצב דומה ל- Parylene C.

Parylene AF-4: מוצר זה מספק עמידות חמצון גבוהה יותר ויציבות UV חזקה יותר מאשר מונומרים אחרים של Parylene AF-4. p-xylylene משמש ליישומים מיוחדים כגון לוויינים / חלליות וציוד צבאי. עם זאת, הציפוי דורש תהליך תהליך בן שלושה שלבים, המגדיל את העלויות, ויש לו ייעילות מוגבלת.

פרילין F: סוג F מחליף את אטומי הכולין באטומי פלואור על טבעת הפניל שלו; יש לו קיבולת ציפוי נמוכה משמעותית, נתון המוריד את המטען החשמלי של המשטח המצופה בזמן ההפעלה. ל-Parylene F יכולת הזרקה גדול יותר מזו של Parylene Type C, עם פעילות חדירת סדק מרשימה יותר. קצב הפלמור שלו נמוך בהרבה בהשוואה לפארילין C ולסוגי פרילין אחרים. דימר F כיום אינו בשימוש גבוה ביישומים מסחריים.

Nanochemika scientific solutions