Material taken from this website http://www.scscookson.com/parylene/properties.cfm
Parylene Conformal Coating Specifications & Properties
I. Introduction
Parylene is the generic name for members of a unique polymer series. The basic member of the series, called Parylene N, is poly-para-xylylene, a completely linear, highly crystalline material.
Parylene C, the second commercially available member of the series, is produced from the same monomer modified only by the substitution of a chlorine atom for one of the aromatic hydrogens. The structures are shown in Figure 1. Parylene N,C & D Chemical Structures (right).
Parylene D, the third member of the series, is produced from the same monomer modified by the substitution of the chlorine atom for two of the aromatic hydrogens. Parylene D is similar in properties to Parylene C with the added ability to withstand higher use temperatures.
Parylene N is a primary dielectric, exhibiting a very low dissipation factor, high dielectric strength, and a dielectric constant invariant with frequency. This form has the highest penetrating power of all the Parylenes. Parylene C has a useful combination of electrical and physical properties plus a very low permeability to moisture and other corrosive gases. Along with its ability to provide a true pinhole free conformal insulation, Parylene C is the material of choice for coating c assemblies. ritical electronic
Due to the uniqueness of the vapor phase deposition, the Parylene polymers can be formed as structurally continuous films from as thin as a fraction of a micrometer to as thick as several mils.
II. The Deposition Process
The Parylene polymers are deposited from the vapor phase by a process which in some respects resembles vacuum metallizing. Unlike vacuum metallization, however, which is conducted at pressures of 10-5 torr or below, the Parylenes are formed at around 0.1 torr. Under these conditions the mean free path of the gas molecules in the deposition chamber is in the order of 0.1 cm. Therefore, unlike vacuum metallizing, the deposition is not line of sight, and all sides of an object to be encapsulated are uniformly impinged by the gaseous monomer. This is responsible for the truly conformal nature of coating.
The process consists of three distinct steps as outlined in Figure 2 for Parylene N. The first step is vaporization of the solid dimer at approximately 150° C. The second step is the quantitative cleavage (pyrolysis) of the dimer at the two methylene-methylene bonds at about 680° C to yield
the stable monomeric diradical, para-xylylene. Finally, the monomer enters the room temperature deposition chamber where it simultaneously adsorbs and polymerizes on the substrate. No liquid phase has ever been isolated and the substrate temperature never rises more than a few degrees above ambient. A necessary fourth component in this system is the mechanical vacuum pump and associated protective traps.
Figure 2. Parylene Deposition Process
The equipment can be modified to meet the requirements or configuration of the items to be coated. Present coating chambers vary in size from 23 cm in diameter and 31 cm long to a 85 cm high hemi-cylindrical unit. One particular configuration, 45 cm in diameter and 60 cm high, was designed specifically for circuit boards and can accommodate up to two hundred 12 cm wide by 16 cm long boards. The process is inherently simple and can be conducted with a minimum of supervision.
Compared with vacuum metallizing, deposition rates are fast, especially for Parylene C, which is normally deposited at about 0.2 mils/hr. The deposition rate of Parylene N is somewhat slower. Kinetic studies have established that this rate is directly proportional to the square of the monomer concentration and inversely proportional to the absolute temperature.
III. Properties
The electrical, mechanical, thermal, barrier, optical, and other properties of Parylene N, C and D are discussed below. These properties are compared to those reported for other conformal coating materials such as epoxides, silicones, and urethanes.
A. Electrical Properties The electrical properties of Parylene N, C, and D are shown in Table 1.
Table 1. Parylene Electrical Properties
1. Thin Film Dielectric Properties
One of the features of the Parylenes is that they can be formed in extremely thin layers. The breakdown dc voltages of both Parylene C and N films have been determined as a function of polymer thickness, a plot of which is shown in Figure 3. Parylene C is superior to N in this respect for films under 5 micrometers (0.0002 in). These data show that both Parylenes have excellent dielectric withstanding voltages even below the 1 micrometer thickness range, and the voltage breakdown per unit thickness generally increases with decreasing thickness.
Figure 3 Breakdown Voltage of Parylene C and N vs Polymer Film Thickness
2. Circuit Board Insulation Resistance A critical test of the protection afforded by the Parylene coating is to coat circuit board test patterns (as described in MIL-I-46058C) and subject them to insulation resistance measurements during a temperature-humidity cycle (MIL-STD-202, methods 106 and 302).
In brief, this test consists of ten cycles (one cycle per day), with each cycle consisting of seven steps. The seven steps range from low temperature, low humidity (25° C, 50% RH) to more severe conditions (65° C, 90% RH). Resistance readings are taken initially and at the 65° C, 90% RH step for each cycle of the ten day test.
Table 2. Parylene C Circuit Board Screening (close window) Insulation Resistance (ohms), MIL-STD-202, method 302
Results are shown in Table 2 for Parylene C coating thicknesses from 0.002 in to 0.0001 in. It is interesting to note that even for the very thin coatings (0.0001 in), the insulation resistance values are about one order of magnitude above the prescribed specification.
B. Physical and Mechanical Properties Physical and mechanical properties of the Parylenes are summarized in Table 3. Because of their high molecular weight (~500,000) and because the melting temperatures and crystallinity are high, the Parylenes cannot be formed by conventional methods such as extrusion or molding. Solubility in organic or other media, except at temperatures above 175° C, is so low that they cannot be formed by casting.
Impact resistance is high when the Parylene polymers are supported on test panels. Gardner falling ball impact tests on 0.001 in thick Parylene C coated steel "Q" panels are in the 250 in-lb range.
Table 3. Parylene Physical and Mechanical Properties
Wear index values (measured on a Taber Abraser machine using CS-17 "Calibrase" wheel with 1000 gram weight) were 22.5 for Parylene C and 8.8 for Parylene N. By comparison, polytetrafluoroethylene (Teflon®) is 8.4, high impact polyvinylchloride is 24.4, epoxide is 41.9 and urethane is 59.5.
C. Thermal, Cryogenic, and Vacuum Properties
1. Thermal Based on an Arrhenius extrapolation of test data, Parylene C is expected to survive continuous exposure to air at 100° C for ten years (100,000 hours). In oxygen free atmospheres, or in the vacuum of space, the Parylenes are expected to serve similarly on continuous exposure to 220° C . In all cases, higher temperature shortens use life. If the requirements for your application are near or exceed this time-temperature-atmospheric conditions envelope, it is recommended that you test the complete structure under conditions more closely resembling the actual conditions of intended use.
Parylene may be annealed to increase cut-through resistance, increase hardness, and improve abrasion resistance. This is the result of a density and crystallinity increase.
General thermal properties are summarized in Table 4.
Table 4. Parylene Thermal Properties
2. Cryogenic Steel panels coated with Parylene C and chilled in liquid nitrogen at -160° C withstood impacts of more than 100 in-lb in a modified Gardner falling ball impact test. This compares with values of about 250 in-lb at room temperature.
Unsupported 0.002 in films of Parylene C can be flexed 180° six times at -165° C before failure occurs. Comparable films of polyethylene, polyethylene terephthalate, and polytetrafluoroethylene fail at three, two, and one flexes, respectively.
Neither electrical nor physical properties are affected by cycling from 2° K (-271° C) to room temperature.
3. Vacuum Stability Vacuum tests conducted at the jet Propulsion Laboratory show that total weight loss at 121° F and 10-5 torr were 0.12% for Parylene C and 0.30% for Parylene N. Volatile collectible, condensable material values were less than 0.01% (the limit of sensitivity of the test) for both polymers.
D. Barrier Properties and Chemical Resistance
1. Barrier The barrier properties of the Parylenes are given in Table 5. The moisture vapor transmission rates are again compared with those of other conformal coating materials. The rate for Parylene C is superior to almost all polymeric materials.
Table 4. Parylene Thermal Properties (close window)
Moisture vapor permeability values have been measured at thicknesses below 0.1 micrometer. Normalized to equivalent thickness, the values are the same for all thicknesses.
2. Chemical Resistance The Parylenes resist room temperature chemical attack and are insoluble in all organic solvents up to 150° C. Parylene C can be dissolved in chloro-napthalene at 175° C, and Parylene N is soluble at the solvent's boiling point (265° C). Both polymers are resistant to permeation by most solvents. They also are unaffected by stress-cracking agents such as Hostepal®, Igepal®, an lemon oil.
E. Optical Properties, Radiation, and Weathering Resistance
1. Optical Properties
Parylene exhibits very little absorption in the visible region and is, therefore, transparent and colorless. Below about 280 nm both Parylene N and C absorb strongly, as shown in Figure 4.
Figure 4. Ultraviolet
วัสดุที่นำมาจากเว็บไซต์ http://www.scscookson.com/parylene/properties.cfm นี้ Parylene เคลือบ Conformal ข้อมูลจำเพาะ & คุณสมบัติ I. บทนำ Parylene เป็นชื่อทั่วไปสำหรับสมาชิกของชุดเฉพาะพอลิเมอร์ สมาชิกพื้นฐานของชุด Parylene N เรียกว่าเป็นโพลีพารา-xylylene วัสดุเชิงเส้นทั้งหมด ผลึกสูง C Parylene กรรมการชุด ที่สองที่ใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ผลิตจากน้ำยาเดียวกับที่ปรับเปลี่ยน โดยการแทนที่ของอะตอมคลอรีนสำหรับ hydrogens หอมอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น โครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 1 Parylene N, C และ D เคมีโครงสร้าง (ขวา) D Parylene สมาชิกที่สามของชุด ผลิตจากน้ำยาเดียวกันที่ถูกปรับเปลี่ยน โดยการแทนที่ของอะตอมคลอรีนสำหรับสอง hydrogens หอม Parylene D จะคล้ายคุณสมบัติถึง Parylene C กับเพิ่มความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิใช้งานสูง Parylene N มี dielectric หลัก อย่างมีระดับตัวกระจายต่ำมาก ความเป็นฉนวนสูง และค่าคง dielectric บล็อก ด้วยความถี่ แบบฟอร์มนี้มีกำลังสูงสุดที่ผิวหนังของ Parylenes ทั้งหมด Parylene C มีทั้งคุณสมบัติทางกายภาพ และไฟฟ้ามีประโยชน์บวก permeability ต่ำมากความชื้นและก๊าซกัดกร่อนอื่น ๆ พร้อมกับความสามารถในการให้ความรูเข็มจริงฟรี conformal ฉนวน Parylene C เป็นวัสดุที่เลือกสำหรับการเคลือบแอสเซมบลี c ritical อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากเอกลักษณ์ของสะสมระยะไอ โพลิเมอร์ Parylene สามารถสร้างขึ้นเป็นภาพยนตร์ structurally เนื่องจากเป็นบางเป็นเศษส่วนของไมโครมิเตอร์ให้เป็นหนาที่หลายท่าน II. การสะสม โพลิเมอร์ Parylene ฝากจากระยะไอจากกระบวนการซึ่งในบางประการคล้ายคลึงกับสิว metallizing ซึ่งแตกต่างจากสิว metallization อย่างไรก็ตาม ซึ่งจะดำเนินการที่ความดัน ของธอร์ 10-5 หรือต่ำกว่า Parylenes จะจัดขึ้นที่สถานธอร์ 0.1 ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เป็นเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สในห้องสะสมกับ 0.1 ซม. ดังนั้น ต่างจาก metallizing สูญญากาศ สะสมที่ไม่ใช่สายตาของบรรทัด และทุกด้านของวัตถุเพื่อเป็นนึ้มี impinged สม่ำเสมอเมื่อเทียบเคียง โดยน้ำยาเป็นต้น ชอบธรรมชาติอย่างแท้จริง conformal ของเคลือบอยู่ กระบวนการประกอบด้วยสามขั้นตอนแตกต่างกันตามที่ระบุไว้ในรูปที่ 2 สำหรับ Parylene N. ขั้นตอนแรกคือ การระเหยของผลิตของ dimer แข็งที่ประมาณ 150 องศาเซลเซียส ขั้นตอนสองเป็นปริเชิงปริมาณ (ชีวภาพ) ของผลิตของ dimer ที่พันธบัตรเมทิลีนไดเมทิลีนได 2 ที่ประมาณ 680° C ให้ผล diradical monomeric มั่นคง พารา-xylylene สุดท้าย น้ำยาเข้าสู่หอสะสมอุณหภูมิห้องที่มันพร้อมกัน adsorbs และ polymerizes บนพื้นผิว เฟสของเหลวไม่เคยแยก และอุณหภูมิพื้นผิวไม่ขึ้นกว่าไม่กี่องศาเหนือแวดล้อม ส่วนสี่จำเป็นในระบบนี้เป็นเครื่องจักรกลปั๊มสุญญากาศและกับดักป้องกันที่เกี่ยวข้อง รูปที่ 2 กระบวนการสะสม Parylene อุปกรณ์ที่สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อตอบสนองความต้องการหรือกำหนดค่าของสินค้าถูกเคลือบ ห้องเคลือบอยู่แตกต่างกันในขนาด 23 ซม.เส้นผ่านศูนย์กลาง และความยาว 31 ซม.หน่วยซีกทรงกระบอกสูง 85 cm ตั้งค่าคอนฟิกเฉพาะหนึ่ง เส้นผ่าศูนย์กลาง 45 ซม. และ 60 ซม. สูงถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับวงจร และสามารถรองรับได้ถึงสองร้อย 12 ซม.กว้าง โดยบอร์ดยาว 16 ซม. กระบวนการมีความง่าย และสามารถดำเนินการกับดูแลอย่างน้อย เมื่อเทียบกับ metallizing สูญญากาศ ราคาสะสมได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Parylene C ซึ่งโดยปกติต้องฝากที่เกี่ยวกับชั่วโมงละ 0.2 กระชับ อัตราการสะสมของ Parylene N จะค่อนข้างช้า เคลื่อนไหวการศึกษาได้กำหนดอัตรานี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของความเข้มข้นของน้ำยา และ inversely กับอุณหภูมิสัมบูรณ์ III. คุณสมบัติ ไฟฟ้า เครื่องกล ความ ร้อน อุปสรรค แสง และอื่น ๆ คุณสมบัติของ Parylene N, C และ D มีอธิบายไว้ด้านล่าง คุณสมบัติเหล่านี้จะเปรียบเทียบกับรายงานอื่น ๆ วัสดุเคลือบ conformal epoxides ซิลิโคน และ urethanes คุณสมบัติทางไฟฟ้า A. แสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ Parylene N, C และ D ในตารางที่ 1 ตารางที่ 1 คุณสมบัติทางไฟฟ้า Parylene 1. ฟิล์มบางคุณสมบัติเป็นฉนวน หนึ่งในคุณสมบัติของ Parylenes เป็นที่พวกเขาสามารถจะเกิดขึ้นในชั้นบางมาก มีการกำหนดแรงดัน dc แบ่งภาพยนตร์ Parylene C และ N เป็นฟังก์ชันของความหนาของพอลิเมอร์ แผนที่จะแสดงในรูปที่ 3 Parylene C จะเหนือกว่า N ในนี้สำหรับภาพยนตร์ภายใต้ 5 คัลไมโครมิเตอร์แบบ (0.0002 ใน) ข้อมูลเหล่านี้แสดงว่า ทั้ง Parylenes มี dielectric แห่งซิแรงดันได้ต่ำกว่าช่วงความหนาไมโครมิเตอร์ 1 และการแบ่งแรงดันต่อหน่วยความหนาโดยทั่วไปเพิ่มขึ้นกับการลดความหนา รูปที่ 3 การแบ่งแรงดันไฟฟ้าของ Parylene C และ N กับความหนาของฟิล์มพอลิเมอร์ 2. วงจรความต้านทานฉนวน A ทดสอบสำคัญของการป้องกัน afforded โดยเคลือบ Parylene เป็นตราวงจรทดสอบรูป (ตามที่อธิบายไว้ในล้านฉัน - 46058C) และเรื่องการวัดความต้านทานฉนวนระหว่างอุณหภูมิความชื้นรอบ (MIL-STD-202 วิธี 106 และ 302) สังเขป ทดสอบนี้ประกอบด้วยของสิบรอบ (หนึ่งรอบต่อวัน), กับแต่ละวงจรประกอบด้วย 7 ขั้นตอน ช่วง 7 ขั้นตอนจากอุณหภูมิต่ำ ความชื้นต่ำ (25° C, 50% RH) จะรุนแรงมากขึ้นเงื่อนไข (65° C, 90% RH) มีดำเนินความต้านทานอ่านครั้งแรก และ ที่ 65° C, 90% RH ขั้นในแต่ละรอบของการทดสอบวันที่สิบ ตารางที่ 2 Parylene C วงจรตรวจคัดกรอง (ปิดหน้าต่าง) ฉนวนต้านทาน (โอห์ม) MIL-STD-202 วิธี 302 มีแสดงผลในตารางที่ 2 สำหรับความหนาเคลือบ Parylene C จาก 0.002 ในการใน 0.0001 เป็นที่น่าสนใจเพื่อทราบสำหรับเคลือบผิวบางมาก (ใน 0.0001), ค่าความต้านทานฉนวนเดียวสั่งของขนาดข้างต้นข้อมูลจำเพาะที่กำหนดไว้ B. ทางกายภาพ และกลคุณสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางกลของ Parylenes ที่สรุปในตารางที่ 3 เพราะของน้ำหนักโมเลกุลสูง (~ 500000) และเนื่องจากอุณหภูมิและ crystallinity ละลายสูง Parylenes ไม่สามารถเกิดขึ้น โดยวิธีดั้งเดิมเช่นการอัดขึ้นรูปหรือขึ้นรูป ละลายอินทรีย์ หรืออื่น ๆ สื่อ ยกเว้นที่อุณหภูมิ 175 องศา C เป็นต่ำสุดเพื่อที่จะไม่เกิด โดยหล่อด้วย ทนต่อแรงกระแทกได้สูงเมื่อได้โพลิเมอร์ Parylene ติดตั้งทดสอบ การ์ดเนอร์กระทบลูกล้มทดสอบ 0.001 ใน C Parylene หนาเคลือบเหล็ก "Q" แผงในช่วงในปอนด์ 250 ตาราง 3 Parylene ทางกายภาพและคุณสมบัติทางกล ใส่ค่าดัชนี (บนเครื่อง Taber Abraser ใช้ CS-17 "Calibrase" ล้อ มีน้ำหนัก 1000 กรัม) มี 22.5 Parylene C และ 8.8 สำหรับ Parylene N. โดยการเปรียบเทียบ polytetrafluoroethylene (เทฟลอน®) คือ 8.4, polyvinylchloride ผลกระทบสูงคือ 24.4, epoxide เป็น 41.9 และยูรีเทนเป็น 59.5 C. ความร้อน Cryogenic และเครื่องดูดฝุ่น 1. Thermal Based on an Arrhenius extrapolation of test data, Parylene C is expected to survive continuous exposure to air at 100° C for ten years (100,000 hours). In oxygen free atmospheres, or in the vacuum of space, the Parylenes are expected to serve similarly on continuous exposure to 220° C . In all cases, higher temperature shortens use life. If the requirements for your application are near or exceed this time-temperature-atmospheric conditions envelope, it is recommended that you test the complete structure under conditions more closely resembling the actual conditions of intended use. Parylene may be annealed to increase cut-through resistance, increase hardness, and improve abrasion resistance. This is the result of a density and crystallinity increase. General thermal properties are summarized in Table 4. Table 4. Parylene Thermal Properties 2. Cryogenic Steel panels coated with Parylene C and chilled in liquid nitrogen at -160° C withstood impacts of more than 100 in-lb in a modified Gardner falling ball impact test. This compares with values of about 250 in-lb at room temperature. Unsupported 0.002 in films of Parylene C can be flexed 180° six times at -165° C before failure occurs. Comparable films of polyethylene, polyethylene terephthalate, and polytetrafluoroethylene fail at three, two, and one flexes, respectively. Neither electrical nor physical properties are affected by cycling from 2° K (-271° C) to room temperature. 3. Vacuum Stability Vacuum tests conducted at the jet Propulsion Laboratory show that total weight loss at 121° F and 10-5 torr were 0.12% for Parylene C and 0.30% for Parylene N. Volatile collectible, condensable material values were less than 0.01% (the limit of sensitivity of the test) for both polymers. D. Barrier Properties and Chemical Resistance 1. Barrier The barrier properties of the Parylenes are given in Table 5. The moisture vapor transmission rates are again compared with those of other conformal coating materials. The rate for Parylene C is superior to almost all polymeric materials. Table 4. Parylene Thermal Properties (close window) Moisture vapor permeability values have been measured at thicknesses below 0.1 micrometer. Normalized to equivalent thickness, the values are the same for all thicknesses. 2. Chemical Resistance The Parylenes resist room temperature chemical attack and are insoluble in all organic solvents up to 150° C. Parylene C can be dissolved in chloro-napthalene at 175° C, and Parylene N is soluble at the solvent's boiling point (265° C). Both polymers are resistant to permeation by most solvents. They also are unaffected by stress-cracking agents such as Hostepal®, Igepal®, an lemon oil. E. Optical Properties, Radiation, and Weathering Resistance 1. Optical Properties Parylene exhibits very little absorption in the visible region and is, therefore, transparent and colorless. Below about 280 nm both Parylene N and C absorb strongly, as shown in Figure 4. Figure 4. Ultraviolet
การแปล กรุณารอสักครู่..
