Parylene


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Allgemeine Struktur der Parylene. Mit R1, R2, R3, R4 und X gleich Wasserstoff: Poly-p-xylylen

Parylene sind inerte, hydrophobe, optisch transparente, polymere Beschichtungsmaterialien mit einem weiten industriellen Anwendungsspektrum. Neben dem Kohlenwasserstoff Poly-p-xylylen finden auch halogenierte Polymere Anwendung. Die Beschichtung wird im Vakuum durch Kondensation aus der Gasphase als porenfreier und transparenter Polymerfilm auf das Substrat aufgetragen. Dabei ist praktisch jedes Substratmaterial wie z. B. Metall, Glas, Papier, Lack, Kunststoff, Keramik, Ferrit und Silikone mit Parylene beschichtbar. Aufgrund der gasförmigen Abscheidung erreicht und beschichtet Parylene auch Bereiche und Strukturen, welche mit flüssigkeitsbasierten Verfahren nicht beschichtbar sind, wie z. B. scharfe Ränder und Spitzen oder enge und tiefe Spalte. In einem Arbeitsgang können Beschichtungsdicken von 0,1 bis 50 µm aufgebracht werden.

Eigenschaften

Parylene sind hydrophobe, chemisch resistente Kunststoffe mit guter Barrierenwirkung gegenüber anorganischen und organischen Medien, starken Säuren, Laugen, Gasen und Wasserdampf. Als dünne und transparente Beschichtung mit hoher Spaltgängigkeit ist sie geeignet für komplex gestaltete Substrate auch auf Kanten. Sie besitzt gute elektrische Isolationeigenschaften mit hoher Spannungsfestigkeit und niedriger Dielektrizitätskonstante. Als biostabile und biokompatible Beschichtung besitzt sie eine FDA Zulassung. Ab 0,2 µm Schichtdicke ist sie mikroporen- und pinholefrei. Die Beschichtung erfolgt ohne Temperaturbelastung der Substrate bei Raumtemperatur im Vakuum. Dieses Verfahren bietet eine sehr hohen Korrosionsschutz und eine gleichförmige Schichtausbildung, welche temperaturbeständig bis zu 220 °C, mechanisch stabil von −200 °C bis +150 °C, niedrige mechanische Spannungen produziert, abriebfest ist und bei der kein Ausgasen erfolgt. Diese Oberfläche kann durch Niederdruckplasma aktiviert werden.

Herstellung

Parylene werden durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugt. Das Ausgangsmaterial ist p-Xylol (1) (oder halogenierte Derivate). Diese werden verdampft und durch eine Hochtemperaturzone geleitet. Dabei bildet sich ein reaktives [2,2]-Paracyclophan (2), das in hochreaktives 1,4-Chinondimethan (3) zefällt. Das Chinondimethan polymerisiert auf Oberflächen sofort zu einem kettenförmigen zu Poly-p-xylylen (4):[1]

Darstellung von Poly-p-xylylen

Typische Anwendungen

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Typische Anwendungen für Parylene sind:

  • konforme Beschichtung elektronischer Bauteile für raue Umgebungsbedingungen (erfüllt „MIL-I-46058C, Type XY“ (diese Norm wurde am 30. November 1998 auf "nicht für Neukonstruktionen verwenden" gesetzt))
  • dielektrische Beschichtung (z. B. Kerne/Spulen)
  • hydrophobe Beschichtung (z. B. biomedizinische Schläuche)
  • Barriere-Schichten (z. B. für Filter, Membranen, Ventile)
  • Mikrowellen-Elektronik
  • Sensoren in rauer Umgebung
  • Elektroniken für Raumfahrt und Militär (Verlängerung der Haltbarkeit)
  • Korrosionsschutz für metallische Oberflächen
  • Verstärkung von Mikrostrukturen
  • Abrasionsschutz
  • Schutz von Kunststoff, Gummi, etc. vor schädlichen Umwelteinflüssen
  • Verringerung der Reibung (z. B. bei Führungsdrähten für Katheter)
  • biokompatible Beschichtung medizinischer Implantate (z. B. Transponder zur Tierregistrierung)

Einzelnachweise

  1. Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007.

Weblinks