CN106905697A - 基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物 - Google Patents

基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物 Download PDF

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Abstract

本发明题为“基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物”。本发明涉及基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，尤其是非氟化的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物。这些组合物由某些聚酰亚胺聚合物和某些溶剂组成。在一些实施方案中，将各种功能组分添加至所述组合物，从而得到可用于形成各种电路元件的组合物。

Description

基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物
技术领域
本发明涉及用于电路和相似类型应用的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物。聚酰亚胺，特别是非氟化聚酰亚胺，溶解在环保溶剂中。
背景技术
电介质、电阻器、电容器、电感器、电和热导体，及相似类型电子部件或装置可由称为“浆料”的厚膜组合物制成，该厚膜组合物通常借助于丝网印刷技术形成厚膜元件。
一般来讲，厚膜组合物包含向组合物赋予适当电功能性质的功能相。该功能相包含分散在含聚合物的有机溶剂中的电功能粉末。这些组合物通常含有粘合剂，例如，玻璃料。通过焙烧这样的组合物来烧尽聚合物和溶剂，并赋予电功能性质。然而，就聚合物厚膜(PTF)组合物而言，聚合物可在干燥后仍作为组合物的整体部分，只将溶剂去除。加工要求可包括聚合物厚膜技术领域的技术人员已知的热处理，诸如固化。
越来越多地，此类PTF组合物需要由高度溶于有用溶剂中的吸水性相对低(不需要的)的聚合物组成。如本文所用，“吸附”旨在表示吸附和/或吸收。所述组合物需要加工，即在相对较低的温度(诸如150℃至200℃)下固化。
需要这样一种满足这些要求的基于聚酰亚胺的厚膜组合物，特别是含有非氟化聚酰亚胺的此类组合物。
发明内容
本发明提供了基于聚酰亚胺的厚膜组合物，其包含：
(a)具有结构I的聚酰亚胺聚合物
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、C(CF3)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-双(三氟甲基)联苯(TFMB)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、4,4'-(六氟异亚丙基)双(2-氨基苯酚)(6F-AP)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)；2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(HFBAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4氨基苯基)六氟丙烷(双-A-AF)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、FDA、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；
iv)如果X为C(CF3)2，则Y不为MPD、BAPS、FDA或3,3'-DDS；
(b)有机溶剂，其包含一种或多种选自结构II、III、IV、V和VI的组分：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、OCF3、C(O)OCH3、CH2Cl、F或Cl；R3＝H、F、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝F、CH3或CH2CH3，并且R5＝F或CH3。
上述组合物包括氟化和非氟化聚酰亚胺聚合物。
在一个实施方案中，所述聚酰亚胺聚合物为非氟化的，并且它提供了基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，该组合物包含：
(a)具有结构I的非氟化聚酰亚胺聚合物
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-，或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；以及
有机溶剂，其包含一种或多种选自结构II、III、IV、V和VI的组分：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、C(O)OCH3或CH2Cl；R3＝H、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝CH3或CH2CH3，并且R5＝CH3。
本发明还提供了具有氟化或非氟化聚酰亚胺聚合物的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，即在上述组合物中加入功能组分。当使用非氟化聚酰亚胺聚合物时，本发明提供了基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，其包含：
(a)功能组分；
(b)具有结构I的非氟化聚酰亚胺聚合物
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-，或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；以及
(c)有机溶剂，其包含一种或多种选自结构II、III、IV、V和VI的组分：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、C(O)OCH3或CH2Cl；R3＝H、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝CH3或CH2CH3，并且R5＝CH3。
可将功能组分添加至基于聚酰亚胺的PTF组合物，以提供电导体PTF组合物、包封剂PTF组合物、电介质PTF组合物、电阻器PTF组合物、电容器PTF组合物或热导体组合物。如本文所用，“电导体PTF组合物”用于指示元件的种类，即在这种情况下为可由PTF组合物形成的“电导体”。上面列出的其它PTF组合物也可作类似解释。本发明还提供了包含由这些PTF组合物形成的元件的电路。
具体实施方式
本发明的基于聚酰亚胺的PTF组合物由聚酰亚胺聚合物和其中可溶解聚酰亚胺聚合物的溶剂组成。发明内容中指出了在采用氟化聚酰亚胺和非氟化聚酰亚胺的两种情况下，用于这些组合物中的聚酰亚胺聚合物和溶剂。因为非氟化聚酰亚胺聚合物在通常用于PTF组合物的溶剂中溶解性差，所以，它们未被用于丝网印刷。本文使用的不同类型的溶剂(芳基烷基醚或芳基烷基醚酯)会溶解非氟化聚酰亚胺聚合物，并且能够通过消除产生HF气体的可能性来形成更环保的PTF浆料。
将在下文讨论可添加至基于聚酰亚胺的PTF组合物及其所得元件的聚酰亚胺聚合物、溶剂和各种功能组分。
聚酰亚胺聚合物
用于本方面组合物中的氟化和非氟化聚酰亚胺聚合物具有结构I
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、C(CF3)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-双(三氟甲基)联苯(TFMB)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、4,4'-(六氟异亚丙基)双(2-氨基苯酚)(6F-AP)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)；2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(HFBAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4氨基苯基)六氟丙烷(双-A-AF)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、FDA、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；
iv)如果X为C(CF3)2，则Y不为MPD、BAPS、FDA或3,3'-DDS。
X和Y的一些组合不会得到用于本发明组合物中的聚酰亚胺聚合物，通过各种前提条件将这些组合排除。
用于本发明的组合物中的非氟化聚酰亚胺聚合物具有结构I
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M。
X和Y的一些组合不会得到用于本发明组合物中的聚酰亚胺聚合物，通过各种前提条件将这些组合排除。
聚酰亚胺聚合物通常由二酐或相应的二酸二酯、二酸卤化物酯或二酸酐的四羧酸衍生物和二胺制备而得。
为了本发明的目的，发现了一组特定的二酐特别适用于制备耐水的聚酰亚胺浆料。这些二酐是4,4'-氧联二邻苯二甲酸酐(ODPA)、双(3,4-二羧基苯基)亚砜二酐(DSDA)、2,2-双(3,4-二羧基苯基)、1,1,1,3,3,3,-六氟丙烷二酐(6-FDA)和4,4'-(4,4'-异丙叉二苯氧基)双-(邻苯二甲酸酐)(BPADA)。对于非氟化聚酰亚胺浆料，这些二酐是4,4'-氧联二邻苯二甲酸酐(ODPA)、双(3,4-二羧基苯基)亚砜二酐(DSDA)和4,4'-(4,4'-异丙叉二苯氧基)双-(邻苯二甲酸酐)(BPADA)。
为了本发明的目的，发现了一组特定的二胺特别适用于制备耐水的聚酰亚胺溶液和浆料。这些二胺为：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-双(三氟甲基)联苯(TFMB)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、4,4'-(六氟异亚丙基)双(2-氨基苯酚)(6F-AP)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)；2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(HFBAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4氨基苯基)六氟丙烷(双-A-AF)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)。
对于非氟化聚酰亚胺聚合物浆料，这些二胺为间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)。
如前所述，这些二酐和二胺的一些组合不会形成可用的聚酰亚胺溶液浆料。例如，如果选择ODPA作为二酐，并且选择MPD、BAPS 3,4'-ODA、BAPP、APB-133或双苯胺-M作为二胺，则形成的可用聚酰亚胺较少。此外，如果选择DSDA作为二酐，则3,3'-DDS不是可用的二胺。通过各种前提条件排除这些和其它不可用的组合。然而，本文所公开的二胺和二酐的所有其它组合将形成对于本发明目的来说可用的聚酰亚胺聚合物。
溶剂
用于本发明的基于聚酰亚胺的PTF组合物中的溶剂是芳基烷基醚和芳基烷基醚酯。本文所用的溶剂具有结构II、III、IV、V和VI：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、OCF3、C(O)OCH3、CH2Cl、F或Cl；R3＝H、F、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝F、CH3或CH2CH3，并且R5＝F或CH3。
虽然不是每种聚酰亚胺聚合物都可溶于每种溶剂中，但本文所用聚酰亚胺聚合物通常可溶于上述溶剂中。这些使用的溶剂的沸点处于150℃-280℃的范围内。沸点处于150℃-200℃使得固化能够在这些期望的较低温度下发生。在某些情况下，必须加热溶剂以使聚酰亚胺聚合物可溶。然而，在那些情况下，当冷却至环境温度时，聚酰亚胺聚合物保持在溶液中。
功能组分
可将功能组分添加至基于聚酰亚胺的PTF组合物。在一个实施方案中，添加功能组分提供了可用于形成电路中元件的组合物，其具有由功能组分提供的性质。
可将功能组分添加至基于聚酰亚胺的PTF组合物，以提供电导体PTF组合物、包封剂PTF组合物、电介质PTF组合物、电阻器PTF组合物、电容器PTF组合物或热导体组合物。将依次讨论这些组合物中的每一者。
如本文所用，“基于聚酰亚胺的电导体PTF组合物”用于指示可由PTF组合物形成的元件的种类，在这种情况下为“电导体”，“基于聚酰亚胺的电阻器PTF组合物”用于指示可由PTF组合物形成的元件的种类，在这种情况下为“电阻器”，上面列出的其它PTF组合物也可作类似解释。本发明还提供了包括由这些PTF组合物形成的元件的电路，其中PTF组合物已干燥以去除溶剂并形成元件。
导电金属粉末
导电金属粉末为基于聚酰亚胺的电导体聚合物厚膜组合物中的功能组分，其中金属选自：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni和Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni的合金以及它们的混合物。在基于聚酰亚胺的电导体聚合物厚膜组合物的一个实施方案中，该功能组分为银粉末。
电阻器粉末
粉末选自由以下项组成的粉末：石墨、炭黑、石墨烯、金属氧化物以及它们的混合物，所述粉末为基于聚酰亚胺的电阻器聚合物厚膜组合物中的功能组分。在基于聚酰亚胺的电阻器聚合物厚膜组合物的一个实施方案中，该功能组分为石墨和炭黑的混合物。
电容器粉末
粉末选自由以下项组成的粉末：钛酸锶、钛酸钡、钛酸铅镁、二氧化钛以及它们的混合物，所述粉末为基于聚酰亚胺的电容器聚合物厚膜组合物中的功能组分。
电介质粉末
粉末选自由以下项组成的粉末：金属氧化物、金属氮化物以及它们的混合物，所述粉末为基于聚酰亚胺的电介质聚合物厚膜组合物中的功能组分。
热导体粉末
粉末选自由以下项组成的粉末：氮化钡、氮化铝、氮化硼、氧化铝、石墨、石墨烯、氧化铍、银、铜、金刚石以及它们的混合物，所述粉末为基于聚酰亚胺的热导体聚合物厚膜组合物中的功能组分。
包封剂粉末
粉末选自由以下项组成的粉末：热解法二氧化硅、氧化铝、二氧化钛以及它们的混合物，所述粉末为基于聚酰亚胺的包封剂聚合物厚膜组合物中的功能组分。
实施例和比较实验
在实施例中使用的基材是500HPP-ST和200RS100膜(自德拉维尔州威明顿市DuPont Co获得，并且按收到的原样，即切割成2.5"×3.5"的片使用)，以及氧化铝(AD-96)基材(自科罗拉多州戈尔登市CoorsTek获得)，无需进一步清洗。
通过将APB-133和BPADA以1/1的摩尔比进行反应，制备实施例1-7、9和10中使用的非氟化聚酰亚胺聚合物#1。
通过将BAPP和BPADA以1/1的摩尔比进行反应，制备实施例1-4和8中使用的非氟化聚酰亚胺聚合物#2。
通过将BAPP和DSDA以1/1的摩尔比进行反应，制备实施例1-4中使用的非氟化聚酰亚胺聚合物#3。
通过将APB-133和DSDA以1/1的摩尔比进行反应，制备实施例1-4中使用的非氟化聚酰亚胺聚合物#4。
将组分为Sn96.5％Ag3.0％Cu0.5％的SAC合金用于焊料润湿试验。使用Alpha 611或Kester 952焊剂。在焊料润湿试验中，固化的样品通常浸渍在保持在225℃-250℃下的SAC合金罐中1-3秒。
自Ashylen(HPN-10)获得石墨。炭黑#1(MONARCH 120)和炭黑#2(VULCAN XC72R)二者均从Cabot Corp.获得。
通过将APB-133和BPADA以1/1的摩尔比进行反应，制备非氟化聚酰亚胺聚合物#1，并用于比较实验A-G和实施例1-7、9和10中。
通过将BAPP和BPADA以1/1的摩尔比进行反应，制备非氟化聚酰亚胺聚合物#2，并用于比较实验A-G和实施例1-4和8中。
通过将BAPP和DSDA以1/1的摩尔比进行反应，制备非氟化聚酰亚胺聚合物#3，并用于比较实验A-G和实施例1-4中。
如上所述，通过将APB-133和DSDA以1/1的摩尔比进行反应，制备非氟化聚酰亚胺聚合物#4，并用于比较实验A-G和实施例1-4中。
比较实验A-G
表I示出了在各种溶剂中以20％水平使用聚酰亚胺聚合物#1、#2、#3和#4的溶解度试验结果。聚酰亚胺聚合物不溶于丝网印刷计算技术中通常采用的溶剂(比较实验A-G)。
表I
i＝不溶
实施例1至4
表II示出了在各种溶剂中以20％水平使用聚酰亚胺聚合物#1、#2、#3和#4的溶解度试验结果。在全部四个实施例中使用的溶剂都具有结构IV
IV
其中，在实施例1和2中，R1＝CH3，R2＝OCH3，R3＝H；
在实施例3中，R1＝CH3，R2＝OCH3，R3＝CH3；并且
在实施例4中，R1＝CH3，R2＝C(O)OCH3，R3＝H
在室温下，聚酰亚胺聚合物#1和#2完全溶于全部四种溶剂中。聚酰亚胺聚合物#3不溶于实施例1和2中所使用的溶剂，部分地溶于实施例3中所使用的溶剂。聚酰亚胺聚合物#3完全溶于实施例4中所使用的溶剂。当加热时，聚酰亚胺聚合物#4完全溶于全部四种溶剂中，并且在冷却至室温时，保持在溶液中。
表II
i＝不溶；s＝溶解；ps＝部分溶解
实施例5
使用平均粒度为3-4微米的银薄片制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的电导体PTF组合物。银电导体PTF组合物的组分为：
80重量％ 银粉末
10.7重量％ 聚酰亚胺#1
9.3重量％ 1,2-二甲氧基苯
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。组合物用于在500HPP-ST膜上丝网印刷出方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为4.7Ω。使用轮廓曲线仪测定方格图案的长度上平均导体厚度为11.9μm。电阻率计算为4.7mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，电阻率为2.7mΩ/□/mil。
使用在300℃下固化的样品以上述方式测试焊料润湿性。这些样品表现出几乎100％的焊料润湿性。
组合物还用于在200RS100膜上丝网印刷出类似的方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为6.3Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为16.2μm。电阻率计算为4.2mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，电阻率为3.0mΩ/□/mil。
实施例6
使用平均粒度为3-4微米的银薄片制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的电导体PTF组合物。银电导体PTF组合物的组分为：
77.9重量％ 银粉末
13重量％ 聚酰亚胺#1
9.1重量％ 1,2-二甲氧基苯
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。组合物用于在500HPP-ST膜上丝网印刷出方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为6.8Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为12.2μm。电阻率计算为5.5mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，平均电阻率为3.2mΩ/□/mil。
使用在300℃下固化的样品以上述方式测试焊料润湿性。这些样品表现出几乎100％的焊料润湿性。
组合物还用于在200RS100膜上丝网印刷出类似的方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为7.2Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为13.5μm。电阻率计算为3.9mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，电阻率为2.9mΩ/□/mil。
实施例7
使用平均粒度为3-4微米的银薄片制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的电导体PTF组合物。银电导体PTF组合物的组分为：
82.7重量％ 银粉末
12.3重量％ 聚酰亚胺#1
5重量％ 1,3-二甲氧基苯
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。组合物用于在500HPP-ST膜上丝网印刷出方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为5.1Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为12.7μm。电阻率计算为4.3mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，得到平均电阻率为2.6mΩ/□/mil。
使用在300℃下固化的样品以上述方式测试焊料润湿性。这些样品表现出几乎100％的焊料润湿性。
实施例8
使用平均粒度为3-4微米的银薄片制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的电导体PTF组合物。银电导体PTF组合物的组分为：
82.5重量％ 银粉末
12.2重量％ 聚酰亚胺#2介质
5.3重量％ 1,3-二甲氧基苯
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。组合物用于在500HPP-ST膜上丝网印刷出方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为5.0Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为12.0μm。电阻率计算为4.0mΩ/□/mil。将一些样品在300℃下进一步固化1小时，分别得到平均电阻率为2.3mΩ/□/mil。
使用在300℃下固化的样品以上述方式测试焊料润湿性。这些样品表现出几乎100％的焊料润湿性。
组合物还用于在200RS100膜上丝网印刷出类似的方格蛇形图案。使用325目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟。测得的样品的线电阻为3.6Ω。使用轮廓曲线仪测定蛇形图案的长度上平均导体厚度为14.2μm。电阻率计算为3.4mΩ/□/mil。
实施例9
使用石墨和炭黑制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的电阻器PTF组合物。PTF电阻器组合物的组分为：
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。组合物用于在500HPP-ST上丝网印刷出方格蛇形图案，其中使用实施例7的银导体浆料印刷PTF银导体终端，并在200℃下固化30分钟。使用200目不锈钢筛网，印刷几种图案，并将电阻器浆料在130℃下固化10分钟，然后在200℃下固化90分钟，在23微米的平均厚度下得到1KΩ/□的平均电阻。
实施例10
使用实施例7的银导体浆料和325目不锈钢筛网在500HPP-ST膜上形成4个方格底部银电极(每个17mm×17mm)和四个顶部电极(每个尺寸为16mm×16mm)。将银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟，以形成四个银电极。
使用氮化硼制备可丝网印刷的基于聚酰亚胺的介电质PTF组合物。PTF介电质组合物的组分为：
22重量％ 氮化硼粉末
66重量％ 聚酰亚胺#1
12重量％ 1,2-二甲氧基苯
其中所述重量％是基于所述组合物的总重量计的。
将组分在Thinky型混合器中混合并搅拌30-60秒，然后辊磨。使用200目不锈钢筛网，使用所述组合物，在底部PTF银导体上丝网印刷出49mm×49mm的方块，并将电介质浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥60分钟。使用轮廓曲线仪测量，氮化硼电介质层的厚度为约40μm。
使用实施例7中的银导体浆料和325目不锈钢筛网在四个底部电极上方电介质层上直接丝网印刷出四个顶部电极(每个16mm×16mm)。将顶部电极银浆料在130℃下干燥10分钟，然后在200℃下干燥30分钟，以形成四个顶部电极。
样品的平均击穿电压为4.7千伏，电容为199pF@1kHz。

Claims (10)

1.一种基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物包含：
(a)具有结构I的聚酰亚胺聚合物
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、C(CF3)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-双(三氟甲基)联苯(TFMB)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、4,4'-(六氟异亚丙基)双(2-氨基苯酚)(6F-AP)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)；2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(HFBAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4氨基苯基)六氟丙烷(双-A-AF)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、FDA、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；
iv)如果X为C(CF3)2，则Y不为MPD、BAPS、FDA或3,3'-DDS；以及
(b)有机溶剂，所述有机溶剂包含一种或多种选自结构II、III、IV、V和VI的组分：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、OCF3、C(O)OCH3、CH2Cl、F或Cl；
R3＝H、F、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝F、CH3或CH2CH3，并且R5＝F或CH3。
2.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物包含：
(a)具有结构I的非氟化聚酰亚胺聚合物
其中X为C(CH3)2、O、S(O)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-或它们的混合物；
其中Y为二胺组分或二胺组分的混合物，所述二胺组分选自：间苯二胺(MPD)、3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-ODA)、3,3'-二氨基二苯砜(3,3'-DDS)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、
4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]和苯胺(苯胺-M)，前提条件如下：
i)如果X为O，则Y不为MPD、BAPS、3,4'-ODA、BAPP、APB-133或苯胺-M；
ii)如果X为S(O)2，则Y不为3,3'-DDS；
iii)如果X为O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，则Y不为MPD、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133或苯胺-M；以及
(b)有机溶剂，所述有机溶剂包含一种或多种选自结构II、III、IV、V和VI的组分：
II
III
IV
V
VI
其中R1＝CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2；R2＝CH3、CH2CH3、OCH3、OCH2CH3、C(O)OCH3或CH2Cl；R3＝H、CH3、CH2CH3或OCH3；R4＝CH3或CH2CH3，并且R5＝CH3。
3.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分为导电金属粉末，其中所述金属选自：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni和Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni的合金以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的电导体聚合物厚膜组合物。
4.根据权利要求3所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，其中所述功能组分为银粉末。
5.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分选自由以下项组成的粉末：热解法二氧化硅、氧化铝、二氧化钛以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的包封剂聚合物厚膜组合物。
6.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分选自由以下项组成的粉末：金属氧化物、金属氮化物以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的电介质聚合物厚膜组合物。
7.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分选自由以下项组成的粉末：石墨、炭黑、石墨烯、金属氧化物以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的电阻器聚合物厚膜组合物。
8.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分选自由以下项组成的粉末：钛酸锶、钛酸钡、钛酸铅镁、二氧化钛以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的电容器聚合物厚膜组合物。
9.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物，所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物还包含：
c)功能组分，所述功能组分选自由以下项组成的粉末：氮化钡、氮化铝、氮化硼、氧化铝、石墨、石墨烯、氧化铍、银、铜、金刚石以及它们的混合物，并且所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物为基于聚酰亚胺的热导体聚合物厚膜组合物。
10.一种电路，所述电路包括由根据权利要求3至9中任一项所述的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物形成的元件，其中所述基于聚酰亚胺的聚合物厚膜组合物已被干燥去除所述溶剂并形成所述元件。
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