CN111300922B - 一种聚酰亚胺挠性覆铜板 - Google Patents

一种聚酰亚胺挠性覆铜板 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：将聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；选择压延铜箔，在惰性气体保护下，将聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面；在氮气保护烘箱中进行亚胺化；再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热层压；将无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热惰性气体保护下处理，即得聚酰亚胺挠性覆铜板。本发明提供的二层挠性覆铜板尺寸变化很小，且非常稳定，形成的聚酰亚胺层与铜箔的粘结性很好，聚酰亚胺层的吸湿率很低、介电系数低，性能卓越。

Description

一种聚酰亚胺挠性覆铜板
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种聚酰亚胺挠性覆铜板。
背景技术
聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有耐高温、低介电常数、耐腐蚀等优点，其耐高温性能达到400℃以上，长期使用温度范围为-200～300℃，具有很高的绝缘性能。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域，并成为一种综合性能优异的不可替代的功能性材料。
挠性覆铜板(FCCL)是挠性线路板(FPC)的基板，主要有三层挠性覆铜板(3L-FCCL)和两层挠性覆铜板(2F-FCCL)两种。三层覆铜板一般由聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜与铜箔通过胶粘剂粘合热压及后固化后制得。两层挠性覆铜板仅由聚酰亚胺薄膜和铜箔组成，制备工艺有涂布法、压合法及溅镀法三种。近年来，随着使用挠性线路板(FPC)的电子产品朝着高密度和微型化的方向发展，对更轻薄的两层挠性覆铜板的需求大大增加。两层挠性覆铜板具有高耐热性、优异的尺寸稳定性和耐折性的优点,并且避免了三层板中胶粘剂所含卤素、四溴双酚A等一些对环境和人体有危害的有机物的使用。在高精密布线和高使用稳定性的挠性印制电路板领域，两层挠性覆铜板得到了较快发展。
两层法用聚酰亚胺材料及相应的挠性覆铜板的制备过程，通常是选择合适的二酐和二胺的组合，在常温或低温下合成聚酰亚胺酸，然后将聚酰胺酸涂覆于铜箔之上，随后进行去溶剂以及高温亚胺化的处理，在使得聚酰胺酸转化为聚酰亚胺的同时得到两层挠性覆铜板。
然而，目前的2F-FCCL性能仍然不能满足需求，具有较大的提升空间。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种聚酰亚胺挠性覆铜板。
技术方案：本发明提供的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；
(2)选择厚度在8～80μm的、经粗化处理的压延铜箔，在惰性气体保护下，将步骤(1)得到的聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面；在氮气保护烘箱中，在80℃、120℃、185℃、220℃～260℃、350℃～380℃下各进行5-10min的阶段性热处理进行亚胺化；
(3)再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热至290～320℃层压；
(4)将步骤(3)得到的无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热至390～420℃，惰性气体保护下处理50～80min，即得聚酰亚胺挠性覆铜板；
其中，所述聚酰亚胺的结构式如式V所示：
Figure BDA0002047027470000021
所述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(a)式VI所示的化合物与式VII所示的化合物反应，得式VIII所示的中间体；
(b)VIII所示的中间体反应，得式V所示的化合物；
反应式如下：
Figure BDA0002047027470000031
所述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(a)在氮气保护和一定温度条件下，式VI所示的化合物与式VII所示的化合物在有机溶剂中搅拌反应，得式VIII所示的中间体；
(b)加入脱水剂和催化剂，VIII所示的中间体于一定温度下继续搅拌反应，清洗，过滤，烘干，得式V所示的化合物。
步骤(a)中，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺的一种；反应温度为5-25℃。
步骤(b)中，所述脱水剂为三氟乙酸酐、乙酸酐、氯化亚砜或有机硅化合物的一种或几种的混合物；脱水剂与化合物VII的摩尔比为3:1～5:1；所述催化剂为三乙胺或吡啶中的一种或两种混合，催化剂与化合物VII的摩尔比为2:1～4:1；反应温度为40～60℃。
步骤(1)中，导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或几种。
步骤(1)中，聚酰亚胺胶液中聚酰亚胺的重量百分比为12～20％，聚酰亚胺胶液中填料的重量百分比为5～10％。
步骤(2)中，聚酰亚胺胶液涂覆层的厚度为8～15μm。
步骤(3)中，层压压力为23～27Mpa，层压时间为50～100min。
有益效果：本发明提供的二层挠性覆铜板尺寸变化很小，且非常稳定，形成的聚酰亚胺层与铜箔的粘结性很好，聚酰亚胺层的吸湿率很低、介电系数低，性能卓越。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
以下实施例中，反应式如下：
Figure BDA0002047027470000051
实施例1
低介电聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(1)在氮气保护和一定温度条件下，式VI所示的化合物与式VII所示的化合物在有机溶剂中搅拌反应，得式VIII所示的中间体；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；反应温度为15℃；
(2)加入脱水剂和催化剂，VIII所示的中间体于一定温度下继续搅拌反应，清洗，过滤，烘干，得式V所示的化合物；所述脱水剂为三氟乙酸酐；脱水剂与化合物VII的摩尔比为4:1；所述催化剂为三乙胺，催化剂与化合物VII的摩尔比为3:1；反应温度为50℃。
聚合物分子结构评价方法：傅里叶红外光谱(FT-IR)：将制备的PI薄膜在红外光谱仪(德国Bruker Tensor-27)进行；
实施例1制备得到的聚合度为1的聚酰亚胺红外光谱图显示：波数1764cm-1和1711cm-1处分别出现了聚酰亚胺环上羰基C＝O不对称和对称伸展峰，1361cm-1归属于酰亚胺环上C-N伸展峰，754cm-1归属于酰亚胺环上C＝O弯曲振动吸收峰，1622cm-1对应于苯环的特征峰。
实施例2
低介电聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(1)在氮气保护和一定温度条件下，式VI所示的化合物与式VII所示的化合物在有机溶剂中搅拌反应，得式VIII所示的中间体；所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺；反应温度为5℃；
(2)加入脱水剂和催化剂，VIII所示的中间体于一定温度下继续搅拌反应，清洗，过滤，烘干，得式V所示的化合物；所述脱水剂为乙酸酐；脱水剂与化合物VII的摩尔比为5:1；所述催化剂为吡啶，催化剂与化合物VII的摩尔比为4:1；反应温度为40℃。
实施例3
低介电聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(1)在氮气保护和一定温度条件下，式VI所示的化合物与式VII所示的化合物在有机溶剂中搅拌反应，得式VIII所示的中间体；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰；反应温度为25℃；
(2)加入脱水剂和催化剂，VIII所示的中间体于一定温度下继续搅拌反应，清洗，过滤，烘干，得式V所示的化合物；所述脱水剂为氯化亚砜；脱水剂与化合物VII的摩尔比为3:1；所述催化剂为三乙胺，催化剂与化合物VII的摩尔比为2:1；反应温度为60℃。
实施例4
聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将实施例1的聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；导热填料为碳化硅。聚酰亚胺胶液中聚酰亚胺的重量百分比为16％，聚酰亚胺胶液中填料的重量百分比为8％。
(2)选择厚度在50μm的、经粗化处理的压延铜箔，在惰性气体保护下，将步骤(1)得到的聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面，聚酰亚胺胶液涂覆层的厚度为8～15μm；在氮气保护烘箱中，在80℃、120℃、185℃、220℃～260℃、350℃～380℃下各进行8min的阶段性热处理进行亚胺化；
(3)再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热至305℃层压；层压压力为25Mpa，层压时间为75min；
(4)将步骤(3)得到的无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热至405℃，惰性气体保护下处理65min，即得聚酰亚胺挠性覆铜板。
实施例5
聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将实施例2的聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；导热填料为氧化铝。聚酰亚胺胶液中聚酰亚胺的重量百分比为12％，聚酰亚胺胶液中填料的重量百分比为5％。
(2)选择厚度在50μm的、经粗化处理的压延铜箔，在惰性气体保护下，将步骤(1)得到的聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面，聚酰亚胺胶液涂覆层的厚度为8～15μm；在氮气保护烘箱中，在80℃、120℃、185℃、220℃～260℃、350℃～380℃下各进行5min的阶段性热处理进行亚胺化；
(3)再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热至290℃层压；层压压力为27Mpa，层压时间为100min；
(4)将步骤(3)得到的无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热至390℃，惰性气体保护下处理80min，即得聚酰亚胺挠性覆铜板。
实施例6
聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将实施例3的聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；导热填料为氮化硼。聚酰亚胺胶液中聚酰亚胺的重量百分比为20％，聚酰亚胺胶液中填料的重量百分比为10％。
(2)选择厚度在50μm的、经粗化处理的压延铜箔，在惰性气体保护下，将步骤(1)得到的聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面，聚酰亚胺胶液涂覆层的厚度为8～15μm；在氮气保护烘箱中，在80℃、120℃、185℃、220℃～260℃、350℃～380℃下各进行10min的阶段性热处理进行亚胺化；
(3)再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热至320℃层压；层压压力为23Mpa，层压时间为50min；
(4)将步骤(3)得到的无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热至420℃，惰性气体保护下处理5min，即得聚酰亚胺挠性覆铜板。
实施例7测试实施例4至6的产品性能
结果见表1。
Figure BDA0002047027470000081
测试方法如下：
尺寸稳定性：依据IPC-TM-650-2.2.4方法测试。
依据IPC-TM-650-2.6.2方法测试。
剥离强度：依据IPC-TM-650-2.4.9方法测试。
耐浸焊性：依据IPC-TM-650-2.4.13方法测试。
其他测试也为本领域常规方法。

Claims (9)

1.一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚酰亚胺、导热填料加入到二甲基甲酰胺中，搅拌使混匀，得聚酰亚胺胶液；
(2)选择厚度在8～80μm的、经粗化处理的压延铜箔，在惰性气体保护下，将步骤(1)得到的聚酰亚胺胶液涂覆到一片铜箔的粗糙面；在氮气保护烘箱中，在80℃、120℃、185℃、220℃～260℃、350℃～380℃下各进行5-10min的阶段性热处理进行亚胺化；
(3)再将另一片大小相同的铜箔覆盖在聚酰亚胺胶液上，得半成品，加热至290～320℃层压；
(4)将步骤(3)得到的无胶覆铜板半成品置于马弗炉中，加热至390～420℃，惰性气体保护下处理50～80min，即得聚酰亚胺挠性覆铜板；
其中，所述聚酰亚胺的结构式如式V所示：
Figure FDA0003222862960000011
2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(a)式VI所示的化合物与式VII所示的化合物反应，得式VIII所示的中间体；
(b)VIII所示的中间体反应，得式V所示的化合物；
反应式如下：
Figure FDA0003222862960000021
3.根据权利要求2所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(a)在氮气保护和一定温度条件下，式VI所示的化合物与式VII所示的化合物在有机溶剂中搅拌反应，得式VIII所示的中间体；
(b)加入脱水剂和催化剂，VIII所示的中间体于一定温度下继续搅拌反应，清洗，过滤，烘干，得式V所示的化合物。
4.根据权利要求3所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(a)中，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺的一种；反应温度为5-25℃。
5.根据权利要求3所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(b)中，所述脱水剂为三氟乙酸酐、乙酸酐、氯化亚砜或有机硅化合物的一种或几种的混合物；脱水剂与化合物VII的摩尔比为3:1～5:1；所述催化剂为三乙胺或吡啶中的一种或两种混合，催化剂与化合物VII的摩尔比为2:1～4:1；反应温度为40～60℃。
6.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚酰亚胺胶液中聚酰亚胺的重量百分比为12～20％，聚酰亚胺胶液中填料的重量百分比为5～10％。
8.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，聚酰亚胺胶液涂覆层的厚度为8～15μm。
9.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺挠性覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，层压压力为23～27Mpa，层压时间为50～100min。
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