승화 (Sublimation)
120–175 °C
(주)와인 운영 범위 · 고체 다이머가 액체를 거치지 않고 기체로
Parylene CVD 증착 원리
기체가 표면에서 바로 고분자가 되는 과정.
Parylene CVD 증착 원리 핵심 정리
증착이 어떤 원리로 일어나고 그 원리에서 무엇이 따라 나오는지 다섯 줄로 먼저 정리합니다.
- 정의 · 유래
- Parylene(파릴렌) CVD 코팅은 진공 조건에서 기체 단량체가 부품 표면에 증착 · 중합해 형성되는 Poly-para-xylylene 박막입니다. 1947년 Szwarc가 중합을 발견했고, 1966년 Gorham이 다이머 기반 CVD 공정으로 상업화했습니다.
- 공정 3구간
- 공정은 세 구간입니다. 고체 다이머를 120–175 °C에서 액체를 거치지 않고 승화시키고, 650–690 °C에서 반응성 단량체로 열분해한 뒤, 상온(약 25 °C) 진공 챔버에서 부품 표면에 중합시킵니다.
- 상온 증착
- 열분해는 고온이지만 부품이 놓인 증착 챔버는 상온이라 기재에 열 부하가 없습니다. 본드 와이어가 노출된 패키지, 열에 약한 폴리머 부품, 조립이 끝난 어셈블리에도 올릴 수 있습니다.
- 액체 단계 없음
- 액체 단계가 없습니다. 기체가 방향 없이 확산하므로 모서리가 얇아지거나 골에 고이지 않고, 키 큰 부품 뒤와 커넥터 셸 안쪽까지 같은 막이 이어져 핀홀 없는 연속막이 됩니다. (주)와인의 운영 두께는 0.5–50 µm입니다.
- 이점과 제약
- 이점과 제약은 같은 원리에서 나옵니다. 막지 않은 면은 전부 덮이므로 접점 · 나사부 · 방열면 · 개구부는 마스킹으로 빼야 하고, 배치 단위 진공 공정이라 연속 라인보다 리드타임이 깁니다.
역사 · History
기상 증착으로 형성되는 Poly-para-xylylene 박막
Parylene(파릴렌) CVD 코팅은 진공 조건에서 제품 표면에 기상 증착 후 고분자 중합으로 형성되는 Poly-para-xylylene 고분자의 일반명입니다.
Parylene은 1947년 Michael M. Szwarc(University of Manchester)가 p-xylylene의 중합을 발견한 이래, 1966년 W. F. Gorham(Union Carbide)이 다이머 기반 CVD 공정을 개발해 상업화하였습니다. 오늘날 산업용 Parylene 증착은 이 Gorham 공정을 따릅니다.
공정 특성
상온 진공 CVD, 핀홀 없는 균일 박막
고체 다이머를 120–175 °C에서 승화시키고 650–690 °C에서 반응성 단량체로 열분해한 뒤, 상온(약 25 °C) 진공 챔버에서 부품 표면에 중합시키는 과정입니다. 액체 단계를 거치지 않으므로 핀홀 없는 연속막이 되며, (주)와인은 0.5–50 µm 범위에서 운영합니다.
기체가 방향 없이 확산해 도달하므로 모서리도 평면과 같은 두께로 덮이고 캐비티 안쪽까지 들어가며(좁고 깊은 안쪽은 입구보다 얇아질 수 있음), 용제를 쓰지 않아 건조 · 경화 수축이 없습니다. 각 단계의 온도 · 압력 조건과 그 물리는 블로그 Parylene CVD 증착 공정 3단계에서 다룹니다.
열분해 (Pyrolysis)
650–690 °C
다이머가 반응성 단량체로 분해
증착 (Deposition)
상온 (약 25 °C)
부품 표면에서 단량체가 중합
박막 두께
0.5–50 µm
(주)와인 운영 범위 · 핀홀 없는 연속막
원리가 남기는 것
이 과정이 결과에서 바꾸는 것
위 세 단계는 온도표가 아니라 물리 조건입니다. 액체를 거치지 않고 방향 없이 도달한다는 점이 부품에서 다음 네 가지로 나타납니다.
방향이 없습니다
분무처럼 한 방향으로 날아가지 않고 기체가 확산해 도달합니다. 그래서 키 큰 부품 뒤에 그림자가 생기지 않고, 부품을 매달아 사방을 열어 두면 커넥터 셸 안쪽과 리드 사이 틈에도 같은 막이 이어집니다.
액체 단계가 없습니다
표면장력과 중력이 개입할 기회가 없습니다. 볼록한 모서리에서 막이 얇아지거나 오목한 골에 액이 고이는 일이 없고, 건조 중 모세관력으로 미세 구조물이 기판에 달라붙는 고착도 생기지 않습니다.
상온에서 자랍니다
증착은 상온 진공 챔버에서 일어납니다. 기재에 열 부하를 더하지 않으므로 본드 와이어가 노출된 패키지, 열에 약한 폴리머 부품, 이미 조립이 끝난 어셈블리에도 올릴 수 있습니다.
이점을 만든 원리가 제약도 만듭니다
막지 않은 면은 전부 덮입니다. 접점·나사부·방열면·측정 개구부는 마스킹으로 빼야 하고, 제외 지점이 늘수록 작업 시간이 늘어납니다. 배치 단위 진공 공정이라 연속 라인보다 리드타임도 깁니다.
막이 붙는 것은 이 원리가 보장하지 않습니다 — 표면 청정도와 재질별 전처리는 밀착력 설계에, 스프레이 · 디스펜싱 · 딥 코팅과 견주어 CVD가 어디에서 달라지는지는 컨포멀 코팅 공법 비교에 정리했습니다.
적용 산업
이 원리가 쓰이는 곳
액체 단계가 없고 상온에서 자란다는 성질은 형상이 복잡하거나 열에 약한 부품에서 값을 합니다. (주)와인이 다루는 여섯 분야는 아래와 같고, 분야별 요구 조건은 각 페이지에 있습니다. 문헌에서는 OLED · 유연 전자 소자의 캡슐화와 항공우주 부품의 배리어로도 보고되지만, 그 분야는 이 사이트가 다루는 범위 밖입니다.
출처
- Gorham, W. F. (1966), A New, General Synthetic Method for the Preparation of Linear Poly-p-xylylenes, Journal of Polymer Science Part A-1 4(12), 3027–3039 — 다이머 기반 CVD(Gorham 공정) 원논문. DOI
- Ortigoza-Diaz, J. et al. (2018), Techniques and Considerations in the Microfabrication of Parylene C Microelectromechanical Systems, Micromachines 9(9), 422 — 상온 증착과 컨포멀 · 핀홀 없는 성막의 학술 근거. DOI
- Duke University SMIF, Useful Parameters for Parylene Deposition — 폴리머별 승화 · 열분해 설정 온도(SCS PDS 2010 장비 기준). 문서(PDF)
두께 범위 0.5–50 µm는 (주)와인의 운영 기준이며 문헌이 정한 값이 아닙니다. 온도는 장비와 폴리머에 따라 달라지므로 범위로 적었고, 특정 부품의 조건은 샘플 테스트에서 확정합니다. 위 내용은 공정 일반의 설명이며 (주)와인이 보증하는 계약 사양이 아닙니다.