Anlage zur Parylen-Beschichtung

Poly(para-Xylylen), kurz Parylen, wird über einen CVD-Prozess^* erzeugt. Es können Schichten von einigen 100 nm bis einigen 10 µm hergestellt werden. Sie zeichen sich durch eine Kombination von positiven Anwendungseigenschaften aus.

Die Schichten:

• besitzen gute mechanische Eigenschaften
• sehr gute dielektrische Eigenschaften
• eine gleitfähige Oberfläche
• sind von der FDA zertifiziert und biokompatibel^**
• transparent (abhängig von der Schichtdicke)
• temperaturstabil
• chemisch inert und lösemittelbeständig
• bieten einen hervorragenden Korrosionsschutz
• stellen eine ausgezeichnete Permeationsbarriere dar

Die Parylen^***-Beschichtung ist, auch bei sehr dünnen Schichten, in aller Regel von kleinsten Löchern (pinholes) frei. Die Beschichtung ist in einem hohen Maße oberflächenkonform, da sich der Prozess sich durch eine hervorragende Spaltgängigkeit auszeichnet, d. h. auch schlecht zugängliche Stellen (z. B. innere Oberflächen von Röhren) können beschichtet werden. Ebenso lassen sich auch poröse Substrate wie Papier und Membranen beschichten.

Die unterschiedlichsten Substratmaterialien können mit Parylen beschichtet werden: von Metallen über Kunststoffe und Elastomere bis hin zu Objekten wie Pflanzen, Insekten oder archäologischen Artefakten.

Der Beschichtungsprozess findet im Vakuum statt. Die Substratoberfläche wird - im Gegensatz zu vielen anderen Beschichtungsprozessen - keiner erhöhten Temperatur, keiner Strahlung und auch keinen Lösemitteln ausgesetzt. Es können somit auch recht empfindliche Substrate beschichtet werden.

Von besonderem Interesse sind chemisch funktionalisierte Parylene. Zur Zeit sind aminofunktionalisierte Parylene verfügbar. Die Aminogruppen können anschließend im nasschemischen Verfahren z. B. durch bioaktive Substanzen umgesetzt werden. Auf diese Weise wurden z. B. implantierbare Stents zwecks besserer Bioverträglichkeit modifiziert.

^*CVD: Chemical Vapor Deposition – chemische Gasphasenabscheidung

^**Einstufung als "class VI polymer" durch USP (United States Pharmacopeia): u.a. auch Implantationstest bestanden

^***Auch die Schreibweise "Parylene" (sing.) ist in der deutschen Fachsprache verbreitet

Die Anlage LABCOTER® von der Fa. SCS Cookson Electronics ist für Beschichtungen von kleinen Chargen, insbesondere für den Einsatz im Labor, konzipiert. Sie besitzt eine Beschichtungskammer mit Innenabmessungen von ca. ø 30x30 cm

Die Ausgangssubstanz liegt als chemisch weitgehend stabiles Dimer-Molekül vor (di-para-Xylylen, Abbildung oben). Häufig kommt es auch mit Halogen-Substituenten zum Einsatz. Diese Substanzen können im Vakuum ohne chemische Veränderungen verdampft (sublimiert) werden.

Wird der Dampf durch eine Hochtemperaturzone geleitet, bildet sich aus dem Dimer ein chemisch hoch reaktives Monomer (Abbildung mitte). Auf einer kalten Oberfläche polymerisiert die Substanz (Abbildung unten) sofort unter Bildung einer geschlossenen Polymer-Beschichtung.

Von den zahlreichen möglichen Dimeren werden vor allem folgende eingesetzt:

• Parylen N® (Abbildung oben)
• Parylen C® (jede Monomereinheit mit Cl monosubstituiert)
• Parylen D® (jede Monomereinheit mit Cl disubstituiert)

deren Polymere sich im Eigenschaftsprofil unterscheiden.

Außerdem können wir fluorhaltige Parylene, z.B. für Hochtemperaturanwendungen, und aminofunktionalisierte Parylene abscheiden.