1분 요약 (Executive Summary)
- 주제 안내 — 이 글은 Parylene의 모듈러스, 유연성의 원인, 신율, 인장강도를 액상 코팅 값과 함께 살피고, 물성표를 사양서에 옮길 때의 단서를 다룹니다.
- 모듈러스 — Parylene의 시컨트 모듈러스는 350,000–550,000 psi로 에폭시와 같은 수준입니다[11].
- 유연성의 원인 — 유연성은 재료가 아니라 두께에서 나옵니다. 굽힘 강성이 두께의 세제곱에 비례하기 때문입니다.
- 항복 신율 — 파단 신율은 2–200 %이지만 항복 신율은 2.0–3.0 %입니다. 물성표 기준으로 소성 변형은 이 범위에서 시작됩니다[11].
- 인장강도 — Parylene C의 인장강도 10,000 psi는 아크릴·에폭시의 범위 안에 있습니다[11].
- 물성표를 옮길 때의 단서 — 물성표의 값은 시험법으로 보면 단독 필름이나 표준 시편에서 얻은 것이고, 같은 표 안에서도 시험법이 나뉩니다[11].
코팅 소개 자료에는 "유연한 막"이라는 표현이 자주 나옵니다. 막이 얇고 형상을 따라 덮이므로 그런 인상을 받기 쉽습니다. 물성표의 모듈러스를 액상 코팅과 비교하면 결과는 반대입니다. Parylene은 어느 종류든 실리콘보다 수백 배 단단합니다[11, 이 글에서 계산한 값].
Parylene(파릴렌)은 진공 챔버에서 기체 단량체가 부품 표면에서 직접 중합해 막을 이루는 고분자 코팅입니다. 모듈러스로 보면 에폭시와 같은 수준의 단단한 재료입니다. 유연하다는 인상은 막이 얇아서 생깁니다. 물성표에서 소성 변형은 항복 신율 2–3 %부터 시작됩니다. 그보다 큰 변형이 예상되면 두께만 줄여서 해결하려 하지 않고 시편으로 확인합니다.
기계적 물성을 사양서에 옮기거나 설계 검토에 쓰는 개발·품질 담당자를 위해, Parylene의 단단함, 유연성의 원인, 신율, 인장강도, 경도·밀도·흡수율, 물성표를 옮길 때 확인할 것, 발주 전에 정할 조건을 차례로 정리합니다. 고무 부품에 코팅하는 경우는 고무·엘라스토머 코팅에, 마찰계수는 저마찰 코팅에 정리했습니다.
Parylene은 유연한 막인가?
모듈러스로 보면 Parylene은 단단한 재료입니다. 재료 공급사 물성표에서 시컨트 모듈러스를 액상 코팅과 비교했습니다.
- Parylene — N 350,000 psi, HT 370,000, D 380,000, C 400,000, ParyFree 550,000 순입니다[11].
- 액상 코팅(같은 표) — 실리콘 900 psi, 아크릴 2,000–10,000, 폴리우레탄 1,000–100,000, 에폭시 350,000입니다.
Parylene은 에폭시와 같은 수준이고, 실리콘보다 약 390–610배 단단합니다. Parylene C는 실리콘의 약 440배입니다. 두 배수 모두 이 글에서 계산한 값입니다.
주의 — "유연한 코팅"이라는 표현을 재료의 물성으로 받아들이면 막이 기재의 큰 변형까지 따라간다고 가정하게 됩니다. 그 가정대로 설계하면 막에 소성 변형이나 크랙이 생길 수 있습니다.
유연하다는 인상은 어디에서 오는가?
유연하다는 인상은 막의 두께에서 옵니다. 얇은 판의 굽힘 강성은 두께의 세제곱에 비례합니다. 두께가 절반이면 굽힘 강성은 8분의 1, 10분의 1이면 1,000분의 1이 됩니다. 이 세제곱 관계는 재료역학의 일반 원리이며, 물성표에 나오는 내용이 아닙니다.
(주)와인의 두께 운영 범위는 0.5–50 µm입니다[12]. 예를 들어 5 µm 막은 인쇄회로기판 보호 코팅의 통상 두께 약 50 µm의 10분의 1 수준입니다[3, 이 글에서 계산한 값]. Zeynali 연구진은 IPC-CC-830을 인용해 경화된 코팅의 통상 범위를 12.5–200 µm로 제시합니다[3]. 재료가 단단해도 막이 그만큼 얇으면 부품이 굽을 때 내는 저항은 작습니다.
두께를 2배로 늘리면 굽힘 강성은 8배가 됩니다. 열사이클 환경에서는 막이 두꺼울수록 크랙이 생길 위험도 커질 수 있습니다(박막 파괴 역학의 일반 원리). 두께를 늘릴 때는 이 점을 함께 검토합니다.
재료와 코팅의 구분
다음 두 서술은 모두 맞습니다.
- Parylene은 단단한 재료입니다.
- Parylene 코팅은 얇아서 유연합니다.
막을 더 유연하게 하려면 Parylene 종류를 바꾸기보다 두께를 줄입니다. 다섯 종류의 모듈러스 차이는 최대 약 1.6배(이 글에서 계산한 값)입니다. 두께를 절반으로 줄이면 굽힘 강성은 8분의 1이 됩니다.
주의 — 두께를 줄이면 부품을 굽히는 데 드는 힘은 작아집니다. 기재가 막보다 훨씬 두꺼우면 막이 기재를 따라 받는 변형률은 두께를 줄여도 거의 그대로입니다. 변형량은 두께와 별개로 항복 신율과 비교합니다.
Parylene 막은 실제로 얼마나 늘어나는가?
물성표 기준으로 파단까지는 2–200 % 늘어나고, 소성 변형은 2.0–3.0 %에서 시작됩니다. 물성표의 파단 신율은 다섯 종류 모두 2–200 %입니다. 항복 신율은 Parylene HT 2.0 %, ParyFree 2.2 %, N 2.5 %, C 2.9 %, D 3.0 %로, 파단 신율보다 범위가 훨씬 좁습니다[11].
주의 — 설계 기준으로 삼을 값은 파단 신율이 아니라 항복 신율입니다. 물성표 기준으로 2–3 %를 넘어 늘어나면 소성 변형이 시작되고, 그 뒤에는 되돌아오지 않는 변형이 남습니다.
| 항목 | N | ParyFree | C | D | HT |
|---|---|---|---|---|---|
| 시컨트 모듈러스 (psi) | 350,000 | 550,000 | 400,000 | 380,000 | 370,000 |
| 인장강도 (psi) | 7,000 | 9,600 | 10,000 | 11,000 | 7,500 |
| 항복강도 (psi) | 6,100 | 7,600 | 8,000 | 9,000 | 5,000 |
| 파단 신율 (%) | 2–200 | 2–200 | 2–200 | 2–200 | 2–200 |
| 항복 신율 (%) | 2.5 | 2.2 | 2.9 | 3.0 | 2.0 |
표 1의 시험법은 ASTM D882이고, HT와 ParyFree의 모듈러스만 ASTM D5026입니다. 아래 문헌은 대부분 GPa·MPa로 값을 제시합니다. Parylene C를 환산하면 시컨트 모듈러스 약 2.8 GPa, 인장강도 약 69 MPa, 항복강도 약 55 MPa입니다(이 글에서 환산한 값).
시편 조건에 따라 달라지는 신율과 모듈러스
물성표는 다섯 종류에 같은 파단 신율 범위를 제시합니다. 연구에서는 신율과 모듈러스가 막 두께, 열 이력, 시편 준비, 시험법에 따라 달라졌습니다. 항복 신율 2–3 %도 고정된 한계가 아닙니다.
- 막 두께 — Chen 연구진은 Parylene C 단독 필름의 두께를 10·4·1·0.3 µm로 바꿔 상온에서 인장 시험했습니다. 항복 신율은 10 µm 2.9 %, 1 µm 1.9 %였고, 영률은 10 µm 2.8 GPa, 1 µm 3.6 GPa였습니다. 파단 신율은 10·4 µm 370–420 %로 물성표 상단 200 %를 넘었고, 1 µm는 170–190 %, 0.3 µm는 150–186 %였습니다[4].
- 시험 방법 — Shih 연구진은 140 °C에서 1시간 열처리한 2.8 µm 막으로 하중–변위 시험을 하고 항복강도를 모델로 환산했습니다. 항복강도는 59 MPa로 물성표 C의 8,000 psi(약 55 MPa)와 비슷했습니다. 변형률은 59 MPa를 영률 4.75 GPa로 나눈 약 1.2 %로 물성표 C의 2.9 %보다 낮았습니다[5, 11, 약 55 MPa와 약 1.2 %는 이 글에서 계산한 값].
- 37 °C 잔류 변형 — Lin 연구진이 시험한 20 µm 단독 필름은 37 °C에서 약 2.5 MPa를 넘으면 변형률 속도에 따라 응력이 달라지는 점소성(viscoplastic) 거동을 보였습니다. 22.92 MPa(변형률 약 0.7 %)까지 당겼다가 풀어도 0.09 %의 변형이 남았습니다. 35 MPa(변형률 1 %)를 넘으면 소성 변형이 크게 늘었습니다. 이 온도는 연구진이 제시한 유리 전이 범위 35–60 °C 안이어서 상온 값으로 옮기지 않습니다[6].
- 열처리: 300 °C까지 인장 시험 — von Metzen 연구진은 Parylene C 단독 필름을 질소 분위기에서 열처리해 인장 시험했습니다. 열처리 전 파단 신율은 평균 25 %, 최대 60 %로 물성표 상단 200 %에 이르지 못했습니다. 200 °C 2시간 뒤에는 평균 11 %로 줄고, 녹는점(290 °C)을 넘는 300 °C 3시간 뒤에는 280 %로 늘었습니다. 항복 신율은 4.0 %(물성표 2.9 %)에서 5.6 %, 9.4 %로 올랐습니다. 영률 감소는 통계적으로 유의하지 않았습니다. 350 °C 이상에서는 화학 구조가 손상됐습니다. 공기 중 200 °C에서는 산화 피크가 나타났습니다[1].
- 열처리: 150 °C까지 인장 시험 — Jackson 연구진은 Parylene N·C를 질소 분위기에서 150·250·300 °C로 1시간 열처리했습니다. 150 °C까지는 파단 신율이 낮아지고 영률이 조금 올랐습니다. 그보다 높은 온도로 열처리한 막은 실리콘에서 떼어 낼 수 없어 나노압입으로만 평가했습니다. 300 °C 막의 파단 신율은 측정하지 않았으므로 von Metzen 연구진의 300 °C 결과와 비교할 수 없습니다[7].
- 시편 준비 — 미국 Sandia 국립연구소 연구진은 20–30 µm 단독 필름을 인장 시험했습니다. 항복 뒤 시편 한 곳이 가늘어지는 넥킹(Necking)이 뚜렷해 데이터 편차가 컸습니다. 연구진은 막 두께 차이, 흐린 막과 돌기 같은 결함, 제조 배치, 열처리 여부와 절단 방법도 결과에 영향을 줬다고 보고했습니다[10].
- 시험법과 보관 시간 — Selbmann 연구진은 실리콘 칩 위 Parylene C 막을 나노압입(작은 압입자를 눌러 영률과 경도를 구하는 시험)으로 측정했습니다. 증착 직후 영률은 3.56 GPa였습니다. 연구진은 나노압입과 인장 시험의 영률이 얇은 막과 단단한 기재의 영향으로 최대 20 % 다를 수 있다고 밝혔습니다. 22 °C·50 %RH에서 약 5년 보관한 뒤 영률은 약 10 % 오른 3.93 GPa였고 압입 경도는 변하지 않았습니다. 87 °C 공기 중 472시간(5년 상당) 가속 노화에서는 영률이 4.04 GPa로 오르고 경도도 올랐습니다. 연구진은 가속 노화가 실제 보관과 다른 결론으로 이어질 수 있다고 밝혔습니다[2].
주의 — 부품의 막이 아주 얇거나 코팅 뒤 열처리를 거치면 물성표의 신율을 그대로 쓰지 않고 시편으로 확인합니다.
Parylene 인장강도는 액상 코팅보다 높은가?
Parylene의 인장강도는 아크릴·에폭시의 범위와 겹칩니다. 실리콘보다는 높지만 액상 코팅 전체보다 높다고 볼 수는 없습니다. 표 1의 Parylene 다섯 종류는 7,000–11,000 psi이고, 같은 표의 아크릴은 7,000–11,000 psi, 에폭시는 4,000–13,000 psi입니다[11]. 인장강도만 놓고 Parylene이 더 강하다고 말할 근거는 표에 없습니다.
| 항목 | Parylene C | 아크릴 | 에폭시 | 폴리우레탄 | 실리콘 |
|---|---|---|---|---|---|
| 시컨트 모듈러스 (psi) | 400,000 | 2,000–10,000 | 350,000 | 1,000–100,000 | 900 |
| 인장강도 (psi) | 10,000 | 7,000–11,000 | 4,000–13,000 | 175–10,000 | 350–1,000 |
| 파단 신율 (%) | 2–200 | 2–5.5 | 3–6 | 14 초과 | 100–210 |
Parylene C는 인장강도와 모듈러스가 에폭시에 가깝지만, 신율 범위는 다릅니다.
아크릴·에폭시와 다른 신율 상단
아크릴 2–5.5 %와 에폭시 3–6 %는 상단이 10 % 미만입니다. Parylene의 상단은 200 %입니다. 실리콘도 100–210 %로 상단이 비슷하지만, 모듈러스는 900 psi로 훨씬 낮습니다. 표만 보면 Parylene의 특징은 단단하면서 크게 늘어나는 조합입니다.
주의 — 2–3 %를 넘어 늘어나는 구간은 항복 뒤의 소성 변형입니다. 큰 신율을 쓸 수 있는 범위로 읽지 않습니다.
Parylene 경도·밀도·흡수율은 어떻게 읽는가?
경도는 척도가 달라 그대로 비교할 수 없고, 밀도는 종류마다 다르며, 흡수율은 수증기 투과율과 따로 읽습니다. 물성표는 재료에 따라 경도 척도를 세 가지로 나눠 씁니다.
- Parylene — 록웰 경도(Rockwell hardness) R 척도로 ParyFree R136, Parylene HT R122, N R85, C와 D R80입니다. 시험법은 ASTM D785입니다.
- 아크릴·에폭시 — 척도가 R이 아니라 M입니다. 아크릴 M68–M105, 에폭시 M80–M110입니다.
- 폴리우레탄·실리콘 — 쇼어 경도(Shore hardness)로, 폴리우레탄 68A–80D, 실리콘 40A–45A입니다[11].
주의 — 척도가 다르면 값을 나란히 놓아도 어느 쪽이 더 단단한지 판단할 수 없습니다.
종류마다 다른 밀도
물성표의 밀도는 Parylene N 1.10–1.12 g/cm³, ParyFree 1.053, Parylene C 1.289, D 1.418, HT 1.32입니다[11]. 가장 낮은 ParyFree 1.053과 가장 높은 D 1.418은 약 1.35배 차이가 납니다(이 글에서 계산한 값). 밀도를 옮길 때는 Parylene 종류를 함께 적습니다.
HT만 다른 흡수율
24시간 흡수율은 N·ParyFree·C·D가 0.1 % 미만, Parylene HT만 0.01 % 미만입니다. 시험법은 ASTM D570입니다[11]. 흡수율이 낮아도 수증기 투과율까지 낮다고 볼 수는 없습니다. 같은 자료에서 흡수율이 가장 낮은 Parylene HT의 수증기 투과율은 0.22 (g·mm)/(m²·day)로, Parylene C의 0.08보다 높습니다. 두 값은 시험 조건이 달라 순서만 참고합니다[11]. 투과율 값은 Parylene 가스 배리어에 정리했습니다.
Parylene 물성표를 사양서에 옮길 때 무엇을 확인하는가?
시험법이 같은지, 재료 시편의 값인지, 범위로 제시된 값인지 세 가지를 확인합니다.
표 안에서 나뉘는 시험법
모듈러스는 N·C·D가 ASTM D882, HT와 ParyFree가 ASTM D5026입니다. 굴절률도 HT만 ASTM D542를 쓰고 나머지는 아베 굴절계(Abbe refractometer)로 측정합니다[11].
같은 표의 값이라도 모두 같은 조건에서 나온 것은 아닙니다. 종류끼리 비교할 때는 두 종류의 시험법이 같은지부터 확인합니다. 사양서에 옮길 때도 시험법을 함께 적어야 나중에 근거를 확인할 수 있습니다.
재료 시편의 값
물성표에 시편 형태는 적혀 있지 않습니다. 시험법으로 보면 단독 필름이나 표준 시편의 값이고, 부품 위 막에서 측정한 값이 아닙니다. Sandia 연구진은 같은 재료의 단독 필름끼리도 배치와 시편 준비에 따라 인장 결과가 달라졌다고 보고했습니다[10]. Verwolf 연구진은 16 µm Parylene C를 알루미늄·구리·니켈강·스테인리스에 증착해 나노압입했습니다. 단순 평균으로는 기재 사이의 차이가 뚜렷하지 않았습니다. 분포의 봉우리 값으로 비교하면 환산 탄성률(압입자의 변형까지 합쳐 구한 값)이 알루미늄·구리 약 4.2 GPa, 두 강재 약 4.0 GPa로 나뉘었습니다. 연구진은 이 차이가 표면 거칠기와 상관이 없다고 보고, 기재의 화학 조성에 따른 효과로 해석했습니다[8].
주의 — 부품에서는 계면, 형상, 두께 편차가 함께 작용합니다. 표의 값만으로는 부품 사양의 근거가 부족합니다. 물성표 값은 참고값으로 적고, 부품의 합격 기준으로는 쓰지 않습니다.
범위로 제시된 값
범위로 제시된 값은 범위로 옮깁니다. 파단 신율 2–200 %를 200 %로 적으면 뜻이 달라집니다. 에폭시 인장강도 4,000–13,000 psi를 13,000으로 적어도 마찬가지입니다. 숫자 하나를 적어야 한다면, 범위의 어느 쪽을 왜 골랐는지 근거를 함께 남깁니다.
사양서에는 값과 함께 Parylene 종류, 시험법, 시편 상태, 출처를 적습니다. 예를 들면 "항복 신율 2.9 %: Parylene C, ASTM D882, 시편 형태 미기재, 재료 공급사 물성표의 참고값" 형식입니다.
사양서 문장을 쓰는 방법은 코팅 사양서 합격선에 정리했습니다.
Parylene 기계적 물성 기준으로 발주 전에 정할 세 조건은 무엇인가?
기재의 변형량, 변형의 반복 여부, 요구 두께 세 가지입니다.
- 기재의 변형량 — 조립이나 사용 중 부품이 늘어나는 정도입니다. 얇은 막을 코팅한 판을 굽힐 때 표면 변형률은 판 두께 ÷ (2 × 곡률 반지름)으로 어림합니다. 두께 1 mm 판을 반지름 25 mm로 굽히면 약 2 %입니다(재료역학의 일반 원리, 이 글에서 계산한 값). 물성표의 항복 신율이 2–3 %이므로, 그보다 크게 늘어나면 막에 소성 변형이 생깁니다. 2–3 %보다 작은 변형이라도 항복 신율이 막 두께와 열 이력에 따라 달라지므로 시편으로 확인합니다.
- 변형의 반복 여부 — 변형이 한 번이면 항복 신율이 판단 기준입니다. 반복되면 크랙이 생길 수 있습니다. Lee와 Meng이 금속 배선이 든 약 26 µm Parylene 박막 케이블을 바깥지름 1.25 mm 원통 심봉(맨드릴)에서 ±90°로 반복해 굽힌 시험에서는 모든 소자에 크랙이 넓게 생겼습니다. 크랙은 금속이 없는 가장자리에서 먼저 보였고, 금속이 있는 영역과 없는 영역에 걸쳐 나타났습니다. 연구진은 산화알루미늄(Al₂O₃) 층이 없는 소자가 10만 회까지 절연 파손의 뚜렷한 징후를 보이지 않았다고 결론지었습니다. 첫 굽힘 뒤 저주파 영역의 임피던스 위상 변화는 절연이 일부 손상된 것으로 해석했습니다[9]. 금속 배선이 든 적층 소자의 결과이므로 부품 코팅의 피로 수명으로 옮기지 않고, 반복 횟수는 두께와 함께 검토해 시편으로 확인합니다.
- 요구 두께 — 굽힘 강성이 두께의 세제곱에 비례하므로, 유연성이 필요하면 두께부터 정합니다.
도면과 함께 받는 다섯 항목
세 조건이 정해지지 않으면 (주)와인은 가장 불리한 조건을 가정합니다. 이런 가정을 줄이기 위해 세 조건에 가장 크게 굽는 부위(모서리, 힌지부 등)와 기재 재질(금속, 고무·플라스틱 등)을 더한 다섯 항목을 도면과 함께 받습니다. 변형량은 조립 시와 사용 중을 나눠 %로 적고, 요구 두께는 근거(유연성 또는 다른 기능)를 함께 적습니다.
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 두께 운영 범위 | 0.5–50 µm |
| 운영 Parylene 종류 | Parylene C · N 상시 (D · VT4는 사양 협의, HT는 현재 운영하지 않음) |
| 제공하는 것 | 요구 조건에 맞춘 두께 제안, 시편 선행 확인, 두께·외관 검사(기본), 밀착 크로스컷(요청 시) |
| 제공하지 않는 것 | 기계적 물성 시험(인장·경도·모듈러스), 부품 상태에서의 물성 보증, 변형 해석 |
위 내용은 (주)와인 운영 기준(2026년 8월)이며, 규격이 정한 값이 아닙니다. 고객이 요청하면 동반 시편으로 크로스컷 시험을 합니다. 사내 합격 기준은 4B 이상입니다.
기계적 물성 시험을 하지 않는 이유
물성표의 값은 시험법으로 보면 단독 필름이나 표준 시편에서 얻은 것입니다. 부품 위 막에서 같은 시험을 재현하려면 막을 떼어 낼 수밖에 없습니다. 떼어 낸 막의 값이 부품 위 막의 값과 같다고 볼 근거는 약합니다. 대신 변형을 받는 부품은 실제 조건에 가까운 시편으로 확인하는 방법을 제안합니다. 기계적 시험이 필요하면 조건과 판정 항목을 함께 정하고, 시험은 고객 또는 외부 시험기관과 협의합니다. 시편 확인 절차는 코팅 샘플 테스트 절차에 정리했습니다.
핵심 요약
- 모듈러스 — Parylene의 시컨트 모듈러스는 350,000–550,000 psi로 에폭시 350,000 psi와 같은 수준입니다. Parylene C는 실리콘 900 psi의 약 440배입니다[11, 이 글에서 계산한 값].
- 유연성의 원인 — 유연성은 두께에서 나옵니다. 굽힘 강성은 두께의 세제곱에 비례해, 두께가 절반이면 8분의 1이 됩니다. 이는 재료역학의 일반 원리입니다.
- 항복 신율 — 파단 신율은 다섯 종류 모두 2–200 %이지만 항복 신율은 2.0–3.0 %입니다. 물성표 기준으로 소성 변형은 이 범위에서 시작됩니다[11]. 신율과 모듈러스는 두께, 열 이력, 시편 준비에 따라 달라집니다[1, 4, 10].
- 인장강도 — 인장강도는 아크릴·에폭시와 겹칩니다. Parylene C 10,000 psi는 아크릴 7,000–11,000 psi와 에폭시 4,000–13,000 psi의 범위 안입니다[11].
- 물성표를 옮길 때의 단서 — 모듈러스 시험법은 종류에 따라 ASTM D882와 D5026으로 나뉘고, 경도는 록웰 R·M과 쇼어 척도가 섞여 있어 그대로 비교할 수 없습니다[11]. (주)와인은 기계적 물성 시험을 하지 않고, 시편으로 확인하는 방법을 제안합니다[12].
(주)와인은 고객사 부품의 변형량과 반복 여부, 가장 크게 굽는 부위를 확인하고, 그에 맞는 두께와 시편 확인 계획을 제안합니다.
이 글의 용어 풀이 (5)
시컨트 모듈러스 — 응력–변형률 곡선의 원점과 특정 변형 지점을 이은 직선의 기울기입니다. 클수록 같은 힘에서 덜 늘어나며, Parylene은 에폭시와 같은 수준입니다. 물성표는 "시컨트(영률) 모듈러스"로 표기합니다.
항복 신율(Elongation at yield) — 응력–변형률 곡선이 꺾이며 소성 변형이 시작되는 변형률로, 물성표의 Parylene은 2.0–3.0 %입니다. 그 뒤에는 되돌아오지 않는 변형이 남습니다.
파단 신율(Elongation at break) — 끊어질 때까지 늘어나는 비율로, 소성 변형이 시작되는 항복 신율과 구분됩니다.
굽힘 강성 — 판이 휘는 데 저항하는 정도로, 두께의 세제곱에 비례하므로 같은 재료라도 얇으면 크게 줄어듭니다.
소성 변형 — 힘을 풀어도 원래 모양으로 돌아오지 않는 변형으로, 항복 신율을 넘으면 시작됩니다.
기재의 변형량, 변형의 반복 여부, 요구 두께와 그 근거, 가장 크게 굽는 부위, 기재 재질 다섯 항목을 적어 부품 도면과 함께 보내 주시면 두께 제안과 시편 확인 계획을 회신합니다. 일반 준비 사항은 부품 코팅 견적 체크리스트에 정리했습니다. 문의하기 · Parylene 물성표 보기
참고자료
번호는 성격별로 묶어 매겼습니다(학술 문헌 → 기관 문헌 → 제조사 기술자료 → 자사 데이터). 본문의 번호가 아래 목록의 번호입니다. 실리콘 대비 배수(수백 배, 약 390–610배, Parylene C 약 440배)와 굽힘 강성의 세제곱 계산은 표의 값과 재료역학 일반 원리로 이 글에서 계산한 값입니다. 기재가 막보다 훨씬 두꺼울 때 변형률이 거의 그대로라는 설명과 표면 변형률 어림식도 재료역학의 일반 원리입니다. 막이 두꺼울수록 크랙 위험이 커질 수 있다는 설명은 박막 파괴 역학의 일반 원리이며, Parylene 막을 측정한 값이 아닙니다. psi를 GPa·MPa로 옮긴 값은 이 글에서 환산한 값입니다. 이 글은 부품 위 막의 기계적 물성을 수치로 보증하지 않습니다. 물성표의 값이 무엇을 뜻하고 어디까지 옮길 수 있는지를 정리한 것이 이 글의 범위입니다. 참고자료 1은 Parylene C 단독 필름의 열처리 연구, 2는 실리콘 칩 위 막을 나노압입으로 측정한 노화 연구, 10은 20–30 µm 단독 필름의 노화 보고서이며, 부품 위 막을 측정한 연구가 아닙니다. 참고자료 3은 인쇄회로기판 보호 코팅의 통상 두께를 제시한 전기 절연 개요 논문이며, 기계적 물성을 측정한 연구가 아닙니다. 참고자료 4는 단독 필름의 두께별 인장 시험(일본어 논문), 5는 2.8 µm 막의 하중–변위 시험과 모델 계산, 6은 37 °C 단독 필름의 점소성 시험, 7은 열처리 막의 인장·나노압입 연구, 8은 기재 위 막의 나노압입 연구, 9는 금속 배선이 든 약 26 µm 적층 소자의 박리·굽힘 시험으로, 모두 부품 위 막의 값을 보증하지 않습니다.
학술 문헌
von Metzen, R. P. & Stieglitz, T., "The effects of annealing on mechanical, chemical, and physical properties and structural stability of Parylene C", Biomedical Microdevices 15(5), 727–735, 2013. https://doi.org/10.1007/s10544-013-9758-8 (Europe PMC PMID 23494595) — Parylene C 단독 필름(약 20 µm, 폭 1 mm 띠)을 질소 중에서 열처리해 조건마다 10회 인장 시험(시험 길이 5 mm, 500 µm/s). 열처리 전·200 °C 2시간·300 °C 3시간의 평균은 영률 2.5·2.2·2.1 GPa(차이 유의하지 않음), 항복 신율 4.0·5.6·9.4 %, 파단 신율 25·11·280 %. 열처리 전 파단 신율은 최대 60 %. 350 °C 이상은 화학 구조 손상. 표준 시험 규격을 밝히지 않은 시험이고 300 °C 값의 표준편차가 커서(파단 신율 ±82 %), 부품 위 막에 옮길 값이 아닙니다.
Selbmann, F., Scherf, C., Langenickel, J., Roscher, F., Wiemer, M., Kuhn, H. & Joseph, Y., "Impact of Non-Accelerated Aging on the Properties of Parylene C", Polymers 14(23), 5246, 2022. https://doi.org/10.3390/polym14235246 (PMC9740118, CC BY 4.0) — 실리콘 칩 위 Parylene C를 나노압입으로 측정. 증착 직후 영률 3.56 GPa, 22 °C·50 %RH에서 약 1,800일 보관 뒤 3.93 GPa(약 10 % 상승)이고 압입 경도는 변화 없음. 87 °C 공기 중 472시간(5년 상당) 가속 노화는 4.04 GPa로 경도도 증가. 연구진은 가속 노화가 실제 보관과 다른 결론으로 이어질 수 있다고 밝힘. 나노압입과 인장 시험의 영률은 최대 20 % 다를 수 있다고 연구진이 밝혔으므로, 물성표의 인장 시험 값과 직접 비교하지 않습니다.
Zeynali, E., Bridges, R. & Kordi, B., "Electrical Insulation of Conformally Coated Printed Circuit Boards: An Overview and a Study of the Influence of Pollution", IEEE Electrical Insulation Magazine 37(2), 6–17, 2021. https://doi.org/10.1109/MEI.2021.9352711 — 코팅된 인쇄회로기판의 전기 절연 논문. 보호 고분자 층은 보통 약 50 µm, IPC-CC-830 인용 통상 두께 12.5–200 µm이며 재료별 두께 값은 없음. 연구진의 실리콘·아크릴 혼합 코팅 디핑 시편은 한 번 21.2–29.6 µm. 전기 절연을 다룬 논문이며 기계적 물성을 측정하지 않았습니다. 약 50 µm는 재료를 나누지 않은 일반 서술이고, 5 µm와의 약 10배 차이는 이 글에서 비교한 것입니다.
Chen, Q., Kawagoishi, N., Hashiguchi, G., Suzuki, T. & Tai, Y.-C., "パリレンC薄膜の引張特性に及ぼす膜厚の影響 (Effect of Thickness on Tensile Properties of Parylene C Thin Films)", 『M&M2011 材料力学カンファレンス講演論文集』(일본기계학회) OS1501, 2011. https://doi.org/10.1299/jsmemm.2011._os1501-1_ (J-STAGE 공개 PDF 2쪽) — 일본어 논문. Parylene C 단독 필름 10·4·1·0.3 µm를 상온에서 1 mm/min로 인장 시험. 영률 2.8·2.9·3.6 GPa(10·4·1 µm), 항복 신율 2.9·2.9·1.9 %, 파단 신율은 10 µm 370–410 %, 1 µm 170–190 %. 얇을수록 영률이 오름. 시편은 제작 중 100 °C 1시간 베이킹을 거쳤고 부품 위 막의 값이 아닙니다. 0.3 µm 시편은 하중이 작아 정밀 검출이 필요하다고 밝혔습니다.
Shih, C. Y., Harder, T. A. & Tai, Y. C., "Yield strength of thin-film parylene-C", Microsystem Technologies 10(5), 407–411, 2004. https://doi.org/10.1007/s00542-004-0428-x — 2.8 × 1.6 mm, 두께 2.8 µm Parylene C 막(140 °C 1시간 열처리)의 가압·감압 시험. 두 곡선이 어긋나기 시작한 4 psi에서 모델로 계산한 응력 59 MPa를 항복강도로 제시(410쪽). 영률 4.75 GPa, 잔류 응력 29.8 MPa. 59 MPa는 인장 시험에서 직접 측정한 값이 아니라 모델로 환산한 값이고, 시편 수는 적혀 있지 않습니다. 이 4.75 GPa는 물성표 Parylene C의 400,000 psi(약 2.8 GPa)보다 높습니다. 59 MPa를 4.75 GPa로 나눈 약 1.2 %와 약 2.8 GPa는 이 글에서 계산한 값입니다.
Lin, J. C.-H., Lam, G. & Tai, Y.-C., "Viscoplasticity of parylene-C film at body temperature", Proc. IEEE 25th Int. Conf. MEMS, 476–479, 2012. https://doi.org/10.1109/memsys.2012.6170170 — 유리판에서 떼어 낸 20 µm Parylene C를 DMA로 37 °C에서 인장·크리프·응력 완화 시험(서론은 유리 전이 온도 범위를 35–60 °C로 적음). 영률은 약 3 GPa이고 변형률 속도가 높을수록 항복강도가 커짐. 22.92 MPa에서 풀어도 0.09 %가 남고, 35 MPa(변형률 1 %)를 넘으면 소성 흐름이 크게 강해짐. 40 MPa에서는 시편이 파단돼 크리프 값을 얻지 못함. 유리 전이 범위 안의 37 °C에서 증착 직후 필름을 시험한 결과라 상온 값이나 부품 위 막의 값으로 옮기지 않습니다. 크리프의 가장 낮은 응력이 2.5 MPa여서 그 아래는 시험하지 않았고 시편 수는 적혀 있지 않습니다. 이 글의 변형률 약 0.7 %는 그림 3에서 읽은 값입니다.
Jackson, N., Stam, F., O'Brien, J., Kailas, L., Mathewson, A. & O'Murchu, C., "Crystallinity and mechanical effects from annealing Parylene thin films", Thin Solid Films 603, 371–376, 2016. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.02.047 — Tyndall 국립연구소 등. Parylene N·C와 C–N 이중막(12 µm)을 질소 분위기에서 150·250·300 °C로 1시간 열처리. 결정화도는 C 40 %에서 78 %(150 °C)·85 %(250 °C), N 57 %에서 92 %(300 °C)로 오르고, 300 °C에서 C는 비정질이 됨(374쪽). 미처리 막의 인장 시험값은 C 3.1 GPa·69 MPa, N 2.5 GPa·42 MPa(375쪽). 150 °C까지는 인장 시험으로 파단 신율 감소를 확인. 150 °C를 넘긴 막은 기재에서 떼어 낼 수 없어 나노압입으로만 평가했고, 항복강도는 경도에서 추정한 값입니다. 300 °C 막의 파단 신율은 측정하지 않았습니다.
Verwolf, A., White, G. & Poling, C., "Effects of substrate composition and roughness on mechanical properties and conformality of parylene C coatings", Journal of Applied Polymer Science 127(4), 2969–2976, 2013 (온라인 2012-05-17). https://doi.org/10.1002/app.37972 — NIST 소속 연구진. 알루미늄·구리·니켈강·스테인리스에 증착한 16 µm Parylene C를 나노압입(깊이 480–580 nm). Table III 가우스 맞춤 값은 환산 탄성률 알루미늄·구리 4.17 GPa, 두 강재 3.98 GPa, 경도 0.237–0.272 GPa. Table I 단순 평균으로는 기재 차이가 유의하지 않음. 거칠기 지표와 상관이 없어 화학 조성의 영향으로 해석. 코팅 뒤 평균 거칠기가 모든 기재에서 줄어(구리 0.65 → 0.37 µm, Table II) 완전한 등각은 아니라고 서술. 연구진은 크리프로 값이 다소 높게 나올 수 있다고 밝히므로, 인장 시험 값과 직접 비교하지 않습니다.
Lee, C. D. & Meng, E., "Mechanical properties of thin-film Parylene–metal–Parylene devices", Frontiers in Mechanical Engineering 1, 10, 2015. https://doi.org/10.3389/fmech.2015.00010 (오픈 액세스) — 위아래 Parylene C 사이에 백금 200 nm를 넣은 약 26 µm 소자(PMP). 바깥지름 1.25 mm 맨드릴에서 ±90°로 반복해 굽히면 모든 소자에 크랙이 생겼고, 금속이 없는 가장자리에서 먼저 보여 금속 유무와 상관없이 가로지름. Al₂O₃를 넣은 소자는 1만 회까지 굽혔고 크랙은 2,000회 뒤 일부, 5,000회 뒤 대부분 나타남(그림 14). PMP는 10만 회까지 절연 파손의 뚜렷한 징후가 없었으나, 첫 굽힘 뒤 저주파 위상 변화를 절연이 일부 손상된 것으로 해석함. 최소 굽힘 지름 138 ± 16 µm. 금속 배선이 든 적층 소자의 시험이며 Parylene 단독 막의 피로 값이 아닙니다. 박리 강도 값은 그림 4의 힘과 폭으로 계산되는 값과 맞지 않아 이 글에서 쓰지 않습니다.
기관 문헌
- Achyuthan, K. E., Sawyer, P. S., Mata, G., White, G. V., II & Bernstein, R., "Parylene C Aging Studies", Sandia National Laboratories, SAND2014-17853, 2014. https://doi.org/10.2172/1158666 (OSTI 공개 PDF) — PDS 2010으로 만든 두께 20–30 µm Parylene C 단독 필름을 약 40일 열 노화하며 인장·DMA 시험. 항복 뒤 넥킹이 뚜렷했고, 두께 차이·흐린 막과 돌기 같은 결함·배치·절단 방식 차이로 시험편 일관성이 부족해 수명에 관한 결론을 내기 어려웠다고 밝힘. 열 노화 연구의 일부로 한 인장 시험이며, 상온 신율·모듈러스의 대표값을 제시하지 않습니다.
제조사 기술자료
- Specialty Coating Systems, SCS Parylene Properties, Table 5 "Parylene Physical and Mechanical Properties". https://scscoatings.com/parylene-coatings/properties/ · 본문 확인은 공개 미러본 https://nrf.aux.eng.ufl.edu/_files/documents/176.pdf — 시험법은 시컨트 모듈러스 ASTM D882(N·C·D)·D5026(HT·ParyFree), 인장강도·항복강도·신율 ASTM D882, 흡수율 ASTM D570, 경도 ASTM D785. Parylene C는 시컨트 모듈러스 400,000 psi, 인장강도 10,000 psi, 항복강도 8,000 psi, 파단 신율 2–200 %, 항복 신율 2.9 %. 수증기 투과율은 HT 0.22, C 0.08 (g·mm)/(m²·day)이며 시험 조건이 다름(Table 3, 100 %RH·38 °C와 90 %RH·37 °C). 재료 공급사가 발행한 이해관계 있는 1차 자료입니다. 표에는 시편 형태가 적혀 있지 않으며, "단독 필름이나 표준 시편의 값"은 시험법을 근거로 이 글에서 해석한 것입니다. 액상 코팅 값은 핸드북 인용값이며 제품에 따라 범위가 넓습니다.
자사 데이터
- (주)와인 자사 운영 기준 (2026-08) — 두께 운영 범위 0.5–50 µm, Parylene C·N 상시 운영(D·VT4는 사양 협의, HT는 현재 운영하지 않음). 변형을 받는 부품 문의 시 변형량·반복 여부·요구 두께와 근거 등을 받아 시편으로 선행 확인. 자사 설비 운영 기준이며 외부 시험기관 성적서가 아닙니다. 기계적 물성 시험(인장·경도·모듈러스)을 수행하지 않고, 부품 상태에서의 물성을 보증하지 않으며, 변형 해석을 제공하지 않습니다.
