为什么聚对二甲苯过程需要这么长时间?

纳米防水 2020-04-11

二甲苯

1404 字丨阅读本文需 3 分钟

聚对二甲苯是一种透明聚合物,可为印刷电路板,医疗设备和微电子产品提供均匀且无针孔的保形涂料。通过修饰对二甲苯(Parylene N,C,D和F-AF4和F-VT4)的分子结构,可获得各种聚对二甲苯。每次修改都会产生一组适用于不同使用条件的材料属性。

从头到尾的聚对二甲苯工艺应牢记许多考虑因素。聚对二甲苯涂层工艺是一项工程密集的高级工艺,可产生非常高质量的高级保形涂层。处理和加工的每个步骤都经过精心而精确的完成(图1)。

样品的接收:与聚对二甲苯有关的过程从接收要涂覆的样品基材开始。样品的数量和表面积在沉积过程中是确定的。

检查:接收后,检查样品的表面质量,清洁度和任何损坏。

清洁和表面活化:有时,样品需要表面清洁工艺,例如基本的等离子体清洁工艺(氧气等离子体)或紫外线臭氧处理来进行表面活化。该过程可能需要几分钟到一个小时,具体取决于有机污染物和附着在基材表面的残留物的严重程度。在某些情况下,可能需要在等离子体激活之前进行湿法清洁。粘结表面的质量对于聚对二甲苯保形涂料的最终质量非常重要。粘附强度高度依赖于基材的表面能,有机残留物导致较低的表面能,这不利于界面形成。总之,肮脏的表面可防止聚对二甲苯分子附着并渗透到基材的缝隙和孔中。

掩膜:掩膜是至关重要的步骤,尤其是在微电子学中,因为该步骤决定了聚对二甲苯沉积的可用表面积。例如,对于MEMS工艺,可能需要使硅或SOI晶圆的背面没有聚对二甲苯。使用遮盖胶带可以保护PCB免受聚对二甲苯的沉积。根据预定绘制的蒙版图应用蒙版。

必须由专业人员进行掩蔽,以确保均匀涂覆,且聚对二甲苯无法穿透任何孔和路径。由于聚对二甲苯分子会进入并扩散到几百纳米的很小的孔和孔中,因此在将样品带入CVD处理室之前应仔细检查。必须清楚的是,掩膜可能要花费大量时间,具体取决于样本数量。

硅烷A-174和表面附着力促进剂:为了提高在目标表面上的附着力,要格外小心清洁表面。随后,使用粘合促进剂如硅烷(A-174)处理样品表面。助粘剂以在表面和聚对二甲苯之间提供高强度键界面的方式形成分子的单层。该步骤可以在处理室中的气相中进行。

沉积(CVD):

聚对二甲苯的化学气相沉积(CVD)过程分为三个步骤(升华,热解,沉积)。整个过程可能需要几个小时到24小时以上,具体取决于涂层厚度和与设备相关的过程,例如冷阱的冷却时间(大约30分钟),达到腔室的合适温度和压力。对于大批量生产商来说,另一个主要的耗时问题是由于可用的腔室空间有限,聚对二甲苯的生产量有限。为了在不同样品之间达到均匀性,不能使用所有空间,这限制了一次可以涂覆的样品数量。

可以使用聚对二甲苯(弹性体,玻璃,金属,纸张,塑料等)涂覆多种基材。样品在聚对二甲苯真空室内处理。为每个批次的理想涂覆条件设置温度,压力。称量粉状前体二聚体,并用船将其插入升华室。一旦聚对二甲苯二聚体升华并热解形成单体,就会发生涂覆过程(图2)。前体的热解定义为材料在惰性气氛中在高温下的热分解,并且该反应是不可逆的。之后,以允许顶层在其上生长的方式将单体沉积为薄层。同时,单体渗透到最小的空隙中,形成均匀,无空隙的保形涂层。

脱模:一旦完成基材保形涂覆工艺,就可以通过剥离胶带来对基材进行脱模。此步骤也很关键,必须小心操作,以免损坏胶带周围的聚对二甲苯。

最终检查(厚度,均匀性):生产过程完成后,将执行最终检查。这些检查是通过不同的途径进行的,例如目视检查问题(均匀性,保持区域的涂层等),光学显微镜和使用载玻片的厚度控制。

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