Parylene

Als Parylene werden eine Gruppe inerte, hydrophobe, optisch transparente, polymere Beschichtungsmaterialien mit einem weiten industriellen Anwendungsspektrum bezeichnet. Neben dem Kohlenwasserstoff Poly-p-xylylen (häufig als Parylene N bezeichnet) finden auch halogenierte Polymere Anwendung.

Die Beschichtung wird im Vakuum durch Resublimation aus der Gasphase als porenfreier und transparenter Polymerfilm auf das Substrat aufgetragen. Dabei ist praktisch jedes Substratmaterial wie z. B. Metall, Glas, Papier, Lack, Kunststoff, Keramik, Ferrit und Silikone mit Parylenen beschichtbar. Aufgrund der gasförmigen Abscheidung können auch Bereiche und Strukturen erreicht und beschichtet werden, welche mit flüssigkeitsbasierten Verfahren nicht beschichtbar sind, wie z. B. scharfe Ränder und Spitzen oder enge und tiefe Spalten. In einem Arbeitsgang können Beschichtungsdicken von 0,1 bis 50 µm aufgebracht werden.

Eigenschaften

Parylene
Strukturformel
Substituenten	X	R1	R2	R3	R4
Parylene N	H	H	H	H	H
Parylene C	H	Cl	H	H	H
Parylene D	H	Cl	H	Cl	H
Parylene HT	F	H	H	H	H

Parylene sind hydrophobe, chemisch resistente Kunststoffe mit guter Barrierenwirkung gegenüber anorganischen und organischen Medien, starken Säuren, Laugen, Gasen und Wasserdampf. Als dünne und transparente Beschichtung mit hoher Spaltgängigkeit sind sie geeignet für komplex gestaltete Substrate. Es bildet sich – da Parylene keine Flüssigphase hat – keine Kantenflucht. Parylene besitzen gute dielektrische Eigenschaften mit hoher Spannungsfestigkeit und niedriger Dielektrizitätskonstante. Als biostabile und biokompatible Beschichtung besitzen Parylene ein FDA Master-File. Ab 0,6 µm Schichtdicke sind sie mikroporen- und kraterfrei. Die Beschichtung erfolgt ohne Temperaturbelastung der Substrate bei Raumtemperatur im Vakuum. Dieses Verfahren bietet einen sehr hohen Korrosionsschutz und eine gleichförmige Schichtausbildung, die – je nach Parylene-Typ – bis zu 350 °C (Parylene HT) temperaturstabil ist, mechanisch stabil und niedrige mechanische Spannungen produziert, bedingt (Shore R80-R120; je nach Typ) abriebfest ist und bei der kein Ausgasen erfolgt. Diese Oberfläche kann durch Niederdruckplasma oder andere Haftvermittler aktiviert werden. Die Verwendung verschiedener Parylene-Typen erlaubt eine Anpassung der Eigenschaften für den erforderlichen Anwendungsbereich.

Herstellung

Parylene werden durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugt. Das Ausgangsmaterial ist p-Xylol (1) (oder halogenierte Derivate). Dieses wird verdampft und durch eine Hochtemperaturzone geleitet. Dabei bildet sich ein reaktives [2.2]Paracyclophan (2), das zum 1,4-Chinodimethan (3) zerfällt. Das Chinondimethan polymerisiert auf Oberflächen sofort zum kettenförmigen Poly-p-xylylen (4).

Typische Anwendungen

Typische Anwendungen für Parylene sind:

• konforme Beschichtung elektronischer Bauteile für raue Umgebungsbedingungen (erfüllt „MIL-I-46058C, Type XY“ (diese Norm wurde am 30. November 1998 auf „nicht für Neukonstruktionen verwenden“ gesetzt))
• Elektroniken für Militär (Verlängerung der Haltbarkeit, Schutz vor Umwelteinflüssen und betriebsbedingten Verunreinigungen z. B. Salzwasser, Öl, Treibstoff)
• Elektroniken für Raumfahrt (Verlängerung der Haltbarkeit)
• dielektrische Beschichtung (z. B. Kerne/Spulen)
• hydrophobe Beschichtung (Schutz vor Feuchtigkeit)
• Barriere-Schichten (z. B. für Filter, Membranen, Ventile)
• Korrosionsschutz für metallische Oberflächen
• Verstärkung von Mikrostrukturen
• Abrasionsschutz
• Schutz von Kunststoff, Gummi etc. vor schädlichen Umwelteinflüssen
• Verringerung der Reibung (z. B. bei Führungsdrähten für Katheter)
• biokompatible Beschichtung medizinischer Implantate (z. B. Transponder zur Tierregistrierung, biomedizinische Schläuche, Herzimplantate, Cochlea-Implantate)
• Adhäsivschicht zum Waferbonden für das Packaging mikroelektronischer Komponenten und MEMS sowie für die vertikale Integration
• Substratmaterial für ultra-dünne, flexible Leiterplatten

Einzelnachweise

1. ↑ Franz Selbmann: Thin Film Encapsulation Using 3D Conformal Parylene Deposition: Fact Sheet. In: www.enas.fraunhofer.de. Fraunhofer ENAS, 15. Juli 2026, abgerufen am 15. Juli 2026. 
2. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu 1,4-Chinodimethan: CAS-Nr.: 502-86-3, PubChem: 136327, ChemSpider: 120101, Wikidata: Q27123421.
3. ↑ Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007.
4. ↑ Franz Selbmann, Mario Baum, Christoph Meinecke, Maik Wiemer, Harald Kuhn, Yvonne Joseph: Low-Temperature Parylene-Based Adhesive Bonding Technology for 150 and 200 mm Wafers for Fully Biocompatible and Highly Reliable Microsystems. In: ECS Journal of Solid State Science and Technology. Band 10, Nr. 7, 1. Juli 2021, ISSN 2162-8769, S. 074010, doi:10.1149/2162-8777/ac12b6 (iop.org [abgerufen am 20. August 2026]). 
5. ↑ Franz Selbmann, Frank Roscher, Maik Wiemer, Harald Kuhn, Yvonne Joseph: Advances in Parylene Adhesive Bonding for the Realization of Biocompatible Microsystems. IEEE, 2023, ISBN 978-0-9568086-9-1, S. 1–6, doi:10.23919/EMPC55870.2023.10418342 (ieee.org [abgerufen am 20. August 2026]). 
6. ↑ Franz Selbmann, Soumya Deep Paul, Maulik Satwara, Frank Roscher, Maik Wiemer, Harald Kuhn, Yvonne Joseph: Paradigm Changing Integration Technology for the Production of Flexible Electronics by Transferring Structures, Dies and Electrical Components from Rigid to Flexible Substrates. In: Micromachines. Band 14, Nr. 2, 10. Februar 2023, ISSN 2072-666X, S. 415, doi:10.3390/mi14020415, PMID 36838115, PMC 9960505 (freier Volltext) – (mdpi.com [abgerufen am 20. August 2026]). 
7. ↑ Franz Selbmann, Frank Roscher, Felipe de Souza Tortato, Maik Wiemer, Thomas Otto, Yvonne Joseph: An ultra-thin and highly flexible multilayer Printed Circuit Board based on Parylene. IEEE, 2021, ISBN 978-1-6654-4092-9, S. 1–4, doi:10.1109/SSI52265.2021.9466996 (ieee.org [abgerufen am 20. August 2026]).