Parylène

Protection de surface inégalée

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Parylène

Protection de surface inégalée

Diener electronic prétend offrir la solution de surface idéale pour tous les cas. Dans de nombreux cas, un revêtement de parylène est la solution idéale pour la protection de composants, modules ou appareils de haute qualité.

Le parylène est un groupe de polymères que l'on appelle chimiquement para-xylylène. Dans une technologie de processus ne pouvant être utilisée que pour cette classe de matériaux, il est possible de générer des couches de protection quasiment transparentes.

Ce qu'offrent les parylènes

✓ Épaisseurs de couches constantes indépendamment du contour, avec des divergences inférieures à 1 µm
✓ À partir de 1 µm, « porosité nulle » fiable, c'est-à-dire sans points présentant des défauts
✓ Résistance thermique (en fonction du type de parylène)
✓ Chimiquement inertes (résistant à une foule de produits chimiques)
✓ Résistance aux influences environnementales et au rayonnement UV
✓ Excellentes propriétés de barrière
✓ Sur des surfaces nettoyées et pré-traitées au plasma, ils présentent une excellente adhérence
✓ Recouvrement conforme, même de contours, bords, fentes et cavités

Qu'est-ce que le parylène ?

Et qu'est-ce-qui le rend si uniques ?

En 1947, le chimiste Michael Szwarc a étudié les réactions du xylène à des températures élevées jusqu'à 1000 °C et a découvert un précipité transparent sur les surfaces froides de son appareil. Ce film solide a été analysé en tant que poly(p-xylylène).

En 1955, l'entreprise Union Carbide a introduit la méthode de pyrolyse du dimère paracyclophane, qui est encore utilisée aujourd'hui et qui a ouvert la voie à l'application commerciale. C'est également Union Carbide qui a donné au polymère poly(p-xylylène) le nom plus pratique de parylène.

Le parylène est un polymère organique qui (sous sa forme basique de Parylène N) est constitué uniquement d'atomes d'hydrogène (H) et de carbone (C). Le parylène est hydrophobe et résiste à presque tous les produits chimiques. Ceci s'applique également à d'autres polymères tels que le PTFE, mais les propriétés très particulières résultent de l'extraordinaire technologie de production. Ils n'ont d'importance économique que sous forme de couches minces. Le polymère est formé par polymérisation du monomère gazeux sur les surfaces froides du substrat. Tous les revêtements liquides contiennent des inclusions de gaz et ont tendance à se contracter localement même avec une faible tension superficielle. Il en résulte des espaces, un alignement des bords et une épaisseur de couche variables. Grâce à la polymérisation du parylène directement à partir de la phase gazeuse, molécule après molécule, il n'y a ni pores, ni alignement des bords mais une épaisseur de couche constante à l'échelle moléculaire. Le parylène polymérise sur les surfaces froides. Cela signifie que le support n'est soumis à aucune contrainte thermique. Presque tous les matériaux peuvent être revêtus de parylène.

Les revêtements de parylène ont des propriétés de barrière extraordinairement bonnes contre presque toutes les substances et forment ainsi une protection inégalée et surtout fiable contre les attaques chimiques, les influences environnementales et le vieillissement.

Autres informations

Produit primaire  : dimère

Terme chimiquement exact : Paracyclophane ou Di-p-xylylène

Terme pratique : dimère de parylène
 

Après pyrolyse : monomère

Terme chimiquement exact : quinone diméthane ou p-xylylène

Terme plus pratique : monomères de parylène
 

Produit fini : polymère

Terme chimiquement exact :   Poly(p-xylylène)

Terme plus pratique : parylène N

Que peut faire le parylène ?

Les revêtements de parylène sont supérieurs à toutes les autres méthodes de revêtement du point de vue des propriétés suivantes :

✓ Constance de l'épaisseur de couche
✓ Recouvrement de bords et pointes
✓ Infiltration dans des interstices ultra-fins
✓ Étanchéité même pour l'épaisseur de couche la plus fine
✓ Effet de barrière contre l'infiltration de gaz et liquides
✓ Protection contre l'humidité
✓ Protection contre la décharge électrique
✓ Protection contre l'oxydation
✓ Résistance et protection contre le vieillissement des matériaux
✓ Biocompatibilité

Les propriétés du parylène

Les parylènes sont des dérivés du benzène. La forme basique Parylène N consiste en une molécule de benzène sur le cycle benzénique de laquelle l'atome d'hydrogène est remplacé aux deux coins par un groupe CH2. Le préfixe "para-" (abréviation "p-") indique que ces deux groupes CH2sont fixés aux coins opposés de l'hexagone benzénique.

Le parylène N est un hydrocarbure pur.

Dans la molécule de Parylène, cependant, un ou plusieurs atomes d'hydrogène peuvent être remplacés par des atomes d'halogène. Les halogènes, par exemple, sont les éléments chimiques fluor et chlore. Ces variations peuvent théoriquement former une multitude de dérivés du parylène. Toutefois, seuls les types Parylène N, Parylène C, Parylène D, Parylène D, F-VT4 et Parylène F-AF4 ont une importance pratique et une utilisation commerciale.

Sur les installations de parylène, tous ces types peuvent être traités avec des paramètres similaires. Les couches ont elles aussi des propriétés similaires. Toutefois, si les propriétés diélectriques, thermiques et barrières déjà excellentes du Parylène N ne s'avèrent pas suffisantes, les autres qualités de Parylène peuvent être utilisées.

Propriétés caractéristiques des types de parylène

Parylene N :

Version de base, composée uniquement des atomes hydrogène et carbone. Mais il ne s'agit pas du type le plus utilisé. L'activité dans les interstices est exceptionnellement bonne. Propriétés diélectriques et rigidité diélectrique optimales, donc préférées pour l'enduction des composants et modules électroniques. Coefficient de frottement le plus bas, donc souvent utilisé pour les cathéters.

Parylene C :

Produit le plus fréquemment utilisé avec un excellent effet barrière. Haute protection contre l'humidité grâce à ses propriétés hydrophobes particulièrement prononcées. Haute élasticité, donc adapté aux revêtements plastiques et élastomères. Forte croissance de l'épaisseur de la couche (jusqu'à 10 µm/h)

Parylene D :

Utilisé depuis longtemps, notamment en raison de sa haute stabilité thermique, mais aussi de sa grande hydrophobie. Utilisé pour protéger les composants électroniques dans l'industrie aérospatiale.

Parylène F-VT4 :

Vu qu'il peut supporter des charges thermiques encore plus élevées que le parylène D, il le remplace de plus en plus dans les applications à haute température.

Parylène F-AF4 :

Parmi tous les types de parylène, c'est celui disposant de la stabilité thermique la plus élevée. Ce type est en outre extrêmement insensible aux rayonnements agressifs, en particulier aux rayons UV. Il s'agit de la version la plus onéreuse, qui n'est donc utilisée que si ces propriétés sont impérativement exigées.

Revêtement entièrement conforme au contour :

À l'encontre des revêtements appliqués sous forme liquide, les monomères de la phase gazeuse atteignent également les zones du composant qui ne sont pas atteintes par les liquides.

Bon pour la santé et l'environnement

Vu que les parylènes sont chimiquement très inertes et ne contiennent aucune matières étrangères, ils sont classés comme non toxiques et non nocifs pour la santé. Le parylène satisfait à toutes les exigences en matière de sécurité alimentaire et de biocompatibilité. De plus, il n'en émane aucun danger pour l'eau potable et l'environnement.  Le parylène est conforme à la directive européenne RoHS 2002/95/CE (restrictions dans l'utilisation de substances hasardeuses).

La matière première est toujours le dimère pur. En règle générale, aucune modification n'est apportée par des additifs, stabilisants ou alliages dans le processus de revêtement Parylène. C'est la raison pour laquelle, les valeurs du tableau s'appliquent systématiquement aux types de parylène de tous les fabricants. Cependant, il existe des différences de qualité. L'extrême pureté du dimère permet d'obtenir d'excellents revêtements de parylène.

Installations parylène

Les installations parylène sont systématiquement des systèmes de vide. Elles se composent donc toujours d'une chambre à vide hermétique et résistant à la pression et d'une pompe à vide. Avec 0,02 - 0,1 mbar environ, la pression de service n'est pas particulièrement basse. Toutefois, afin d'obtenir une bonne qualité de couche, il est souhaitable que les molécules étrangères soient éliminées dans la mesure du possible. Une étanchéité de haute qualité, l'évitement de composants dégageant du gaz et une pompe à vide puissante s'avèrent donc nécessaires.

Un piège cryogénique est installé entre la chambre à vide et la pompe à vide dans lequel les résidus du monomère de parylène se polymérisent, avant d'être de nouveau aspirés hors de la chambre à vide. Si du monomère venait à pénétrer dans la pompe à vide et y polymériser, il endommagerait la pompe.

Configuration schématisée d'une installation de revêtement parylène avec chambre horizontale

1) Évaporateur (chauffage par résistance : températures typiques de 130-180 °C)

2) Tube de pyrolyse (chauffage par résistance : températures typiques de 550 - 650°C)

3)  Chambre à vide (pression de base env. 0,01 mbar ; pression de service entre 0,02 et 0,1 mbar)

4) Carrousel (porte-substrat rotatif)

5) Piège cryogénique (par ex. azote liquide : temp. d'env. -196°C)

6) Pompe à vide

7) Système de commande par PC : réglage et surveillance des paramètres du processus

+49 7458 99931-0

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