CN113583445A - 一种聚酰亚胺电路保护薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚酰亚胺电路保护薄膜的制备方法,该方法先制备聚酰亚胺前驱体,然后将聚酰亚胺前驱体涂覆在离型膜表面干燥得到聚酰亚胺前驱体树脂,同时在离型膜另一端涂覆一层光刻胶得到光刻胶树脂/离型膜/聚酰亚胺前驱体树脂三层膜,将该三层膜的聚酰亚胺前驱体树脂向下,热压到柔性电路基板的电路上面,之后执行光刻使光刻胶固化,将未固化的光刻胶及其下面的离型膜和聚酰亚胺前驱体树脂洗脱,再揭去离型膜及其上面的固化后的光刻胶,最后将剩下的聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板一起放入高温烘箱中固化,使聚酰亚胺前驱体树脂转化为聚酰亚胺保护层。根据本发明的制造方法,可以制备柔性的电路进行保护层,适用于柔性电子器件。
Description
技术领域
本发明涉及有机功能材料应用技术领域,特别涉及聚酰亚胺应用于柔性电子电路技术领域。
背景技术
电子电路很容易在过压、过流、浪涌等情况发生的时候损坏,随着技术的发展,电子电路的产品日益多样化和复杂化,而电路保护则变得尤为重要。电路保护元件也从简单的玻璃管保险丝,变得种类更多,防护性能更优越。电路板上电路的绝缘保护的使用是可以形成一个绝缘的保护层,保护电路免受化学物质、湿气、和其他污染物等环境因素的影响,从而提高印刷电路板的可靠性和安全性,延长印刷电路板的使用寿命。作为常规电路板上电路的绝缘保护方法,目前有使用丝网印刷油墨进行保护的方法,使用覆盖层膜的粘合剂层压膜的方法等。另一方面,已经实施了通过各种方法直接在电路上形成聚酰亚胺树脂,然后通过用化学品蚀刻来执行图案形成的方法。然而此方法必须使用联氨和乙二胺等危险化学品,并且存在蚀刻时间长的问题。
近年来,电路板绝缘保护胶是很薄的电子线路和元器件保护层,它可增强电子线路和元器件的防潮防污能力和防止焊点和导体受到侵蚀,也可以起到屏蔽和消除电磁干扰和防止线路短路的作用,提高线路板的绝缘性能。此外,电路板绝缘保护胶也有利于线路和元器件的耐磨擦和耐溶剂性能,并能释放温度周期性变化所造成的压力。电路板绝缘保护胶的固化速度快,对各种电路板有良好的附着力。用于保护各种电子元器件、IC芯片、已组装完毕的PCB线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀,从而提高并延长它们的使用寿命,确保使用的安全性和可靠性。保护胶涂覆于线路板的外表,形成一层既轻又柔韧只有45-85微米厚的薄膜。它可在诸如含化学物质、震动、湿气、盐雾、潮湿与高温的情况下保护电路免受损害。电路板绝缘保护胶也适用于刷涂、喷涂、浸涂多种工艺。
然而随着柔性电子电路的快速发展,对电路板上电路的绝缘保护提出了新的要求,如具有较好的柔韧性,具有一定的机械强度,能够承受一定的高温等。保护胶通常会经过固化转化为热固性材料,对其力学性能,尤其是柔韧性有所降低。此外对于部分需要保护而部分不需要保护的电路,保护胶有可能不能达到要求,即某些部位难以达到所需要的分辨率。这就要求电路板上电路的绝缘保护层不仅从材料的角度进行改进,更需要从设计层面进行改进,以达到所需要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有电路板绝缘保护胶存在分辨率较低、且机械强度尤其是柔韧性能不能满足新型柔性电子电路要求,以及通过用化学品蚀刻来执行图案形成的方法必须使用联氨和乙二胺等危险化学品,并且存在蚀刻时间长的问题的缺陷,提供一种聚酰亚胺电路保护薄膜的制备方法,制造出具有良好柔韧性和耐高温性的聚酰亚胺电路保护层。具体为,先制备聚酰亚胺前驱体,然后将聚酰亚胺前驱体涂覆在离型膜表面干燥得到聚酰亚胺前驱体树脂,同时在离型膜另一端涂覆一层光刻胶得到光刻胶树脂/离型膜/聚酰亚胺前驱体树脂三层膜,将该三层膜的聚酰亚胺前驱体树脂向下,热压到柔性电路基板的电路上面,之后执行光刻使光刻胶固化,将未固化的光刻胶及其下面的离型膜和聚酰亚胺前驱体树脂洗脱,再揭去离型膜及其上面的固化后的光刻胶,最后将剩下的聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板一起放入高温烘箱中固化,使聚酰亚胺前驱体树脂转化为聚酰亚胺保护层。
本发明解决上述问题采用的技术方案,一种聚酰亚胺电路保护薄膜的制备方法步骤如下:
(1)将摩尔比为1:1的二元胺和四羧酸酐加入到溶剂中,在室温下反应2~6h,得到聚酰亚胺前驱体溶液,其中二元胺与N-甲基甲酰胺的比例为1mol:2~4L,二元胺为对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基苯砜、4,4’-二氨基二苯甲烷中的一种以上,四羧酸酐为均苯四甲酸酐、4,4’-联苯四酸酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐中的一种以上,溶剂为N-甲基甲酰胺或者二甲基乙酰胺;
(2)将上述得到的聚酰亚胺前驱体溶液涂覆在聚苯醚离型膜表面干燥得到聚酰亚胺前驱体树脂,在离型膜的另一边涂覆光刻胶,得到聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶组成的三层膜,其中聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶的厚度比为1:1~1.5:1~2;
(3)将上述三层膜热压到柔性电路基板的电路上面,其中聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板的电路接触,离型膜在中间层,光刻胶在最上层,柔性电路基板上的电路电路宽度、高度及电路之间的间隙均为20~200μm,电路末端有接线端口,直径和高度均为50~300μm,柔性电路的基板为聚芳醚薄膜,厚度为100~300μm;
(4)利用掩膜版遮挡住需要预留开孔的位置,然后光照曝光500~1000mmNJ/cm2,使得被光照部分的光刻胶固化,然后利用在室温下用5%氢氧化钠溶液进行蚀刻约1~3分钟,再用N-甲基甲酰胺进行蚀刻约1~5分钟,并用清水清洗1~3分钟,之后揭去离型膜剩下留有开孔的聚酰亚胺前驱体树脂覆盖在电路的表面;
(5)在130℃的热风炉中对所得基板进行热处理5~10分钟,然后分别在160,200,250,300℃的温度下进行热处理2~5分钟,使聚酰亚胺前驱体树脂转变为聚酰亚胺树脂,得到本发明的聚酰亚胺电路保护薄膜。
本发明的有益效果:根据本发明的制造方法,可以制造用于电路保护的聚酰亚胺电路保护薄膜。本发明制备的含有保护层的电路基板的外观具有很好的平面度,整个电路具有良好的柔韧性,即使沿着电路弯曲也不会断裂,而且可以承受高达350摄氏度的高温,本发明的精度可达20μm,适合高精度电路的保护,适用于柔性电子器件。本发明的生产操作简单,设备要求低,生产过程中的绿色环保,可大规模进行生产,较大幅度地降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1中制备的三层膜的刨面图
图2是本发明实施例1中柔性电路基板的刨面图
图3是本发明实施例1中柔性电路基板上的电路的俯视图
图4是本发明实施例1中柔性电路基板的俯视图
图5是本发明实施例1中三层膜层压在柔性电路基板后的刨面图
图6是本发明实施例1中步骤(4)之后得到结构的的刨面图
图7是本发明实施例1中得到的聚酰亚胺的俯视图
图8是本发明实施例1中步骤(5)之后得到结构的的刨面图
图9是本发明实施例6中柔性电路基板上的电路的俯视图
图10是本发明实施例6中柔性电路基板的俯视图
图11是本发明实施例6中得到的聚酰亚胺的俯视图
具体实施方式
以下介绍本发明制备方法的实施例,但以下实施例是用于说明本发明的示例,并不构成对本发明权利要求的任何限定。
实施例1
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:将0.1mol的4,4’-二氨基二苯醚和0.1mol的均苯四甲酸酐加入250mL到N-甲基甲酰胺中,在室温下反应4h,得到聚酰亚胺前驱体溶液;
(2)三层膜的制备:将上述得到的聚酰亚胺前驱体溶液涂覆在60μm厚聚苯醚离型膜表面干燥得到50μm厚的聚酰亚胺前驱体树脂,在离型膜的另一边涂覆60μm厚的光刻胶,得到聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶组成的三层膜,如附图1所示;
(3)三层膜热压到电路表面:将上述三层膜热压到柔性电路基板的电路上面,其中聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板的电路接触,离型膜在中间层,光刻胶在最上层,其中,柔性电路基板的刨面图如附图2所示,柔性电路基板上的电路电路宽度、高度及电路之间的间隙均为200μm,电路末端有接线端口,直径和高度均为300μm,其俯视图如附图3所示,柔性电路的基板为聚芳醚薄膜,厚度为200μm,其俯视图如附图4所示,热压后整体的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:利用掩膜版遮挡住需要预留开孔的位置,然后光照曝光800mmNJ/cm2,使得被光照部分的光刻胶固化,然后利用在室温下用5%氢氧化钠溶液进行蚀刻约2分钟,再用N-甲基甲酰胺进行蚀刻约3分钟,并用清水清洗3分钟,之后揭去离型膜剩下留有开孔的聚酰亚胺前驱体树脂覆盖在电路的表面,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:在130℃的热风炉中对所得基板进行热处理6分钟,然后分别在160,200,250,300℃的温度下进行热处理2分钟,使聚酰亚胺前驱体树脂转变为聚酰亚胺树脂,得到本发明的聚酰亚胺电路保护薄膜,其俯视图如附图7所示,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
实施例2
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:将0.1mol的4,4’-二氨基苯砜和0.1mol的均苯四甲酸酐加入250mL到N-甲基甲酰胺中,在室温下反应4h,得到聚酰亚胺前驱体溶液;
(2)三层膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图1所示;
(3)三层膜热压到电路表面:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的结构的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
实施例3
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:将0.1mol的4,4’-二氨基苯砜和0.1mol的4,4’-联苯四酸酐加入250mL到N-甲基甲酰胺中,在室温下反应4h,得到聚酰亚胺前驱体溶液;
(2)三层膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图1所示;
(3)三层膜热压到电路表面:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的结构的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
实施例4
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:将0.03mol的4,4’-二氨基苯砜、0.07mol的4,4’-二氨基二苯醚和0.05mol的4,4’-联苯四酸酐、0.05mol的均苯四甲酸酐加入250mL到二甲基乙酰胺中,在室温下反应4h,得到聚酰亚胺前驱体溶液;
(2)三层膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图1所示;
(3)三层膜热压到电路表面:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的结构的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
实施例5
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:同实施例1;
(2)三层膜的制备:将上述得到的聚酰亚胺前驱体溶液涂覆在60μm厚聚苯醚离型膜表面干燥得到50μm厚的聚酰亚胺前驱体树脂,在离型膜的另一边涂覆60μm厚的光刻胶,得到聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶组成的三层膜;
(3)三层膜热压到电路表面:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的结构的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
实施例6
(1)聚酰亚胺前驱体的制备:同实施例1;
(2)三层膜的制备:同实施例1,此步骤之后得到的刨面图如附图1所示;
(3)三层膜热压到电路表面:三层膜热压到电路表面:将上述三层膜热压到柔性电路基板的电路上面,其中聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板的电路接触,离型膜在中间层,光刻胶在最上层,其中,柔性电路基板的刨面图如附图2所示,柔性电路基板上的电路电路宽度、高度及电路之间的间隙均为200μm,电路末端有接线端口,直径和高度均为300μm,其俯视图如附图9所示,柔性电路的基板为聚芳醚薄膜,厚度为200μm,其俯视图如附图10所示,热压后整体的刨面图如附图5所示;
(4)开孔的制备:同实施例1,此步骤之后得到的整体的结构的刨面图如附图6所示;
(5)聚酰亚胺保护膜的制备:同实施例1,得到本发明的聚酰亚胺电路保护薄膜,其俯视图如附图11所示,此步骤之后得到的整体的刨面图如附图8所示。
Claims (1)
1.一种聚酰亚胺电路保护薄膜的制备方法,其特征在于:该聚酰亚胺电路保护薄膜的制造方法步骤如下:
(1)将摩尔比为1:1的二元胺和四羧酸酐加入到溶剂中,在室温下反应2~6h,得到聚酰亚胺前驱体溶液,其中二元胺与N-甲基甲酰胺的比例为1mol:2~4L,二元胺为对苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基苯砜、4,4’-二氨基二苯甲烷中的一种以上,四羧酸酐为均苯四甲酸酐、4,4’-联苯四酸酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐中的一种以上,溶剂为N-甲基甲酰胺或者二甲基乙酰胺;
(2)将上述得到的聚酰亚胺前驱体溶液涂覆在聚苯醚离型膜表面干燥得到聚酰亚胺前驱体树脂,在离型膜的另一边涂覆光刻胶,得到聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶组成的三层膜,其中聚酰亚胺前驱体树脂、离型膜以及光刻胶的厚度比为1:1~1.5:1~2;
(3)将上述三层膜热压到柔性电路基板的电路上面,其中聚酰亚胺前驱体树脂与柔性电路基板的电路接触,离型膜在中间层,光刻胶在最上层,柔性电路基板上的电路电路宽度、高度及电路之间的间隙均为20~200μm,电路末端有接线端口,直径和高度均为50~300μm,柔性电路的基板为聚芳醚薄膜,厚度为100~300μm;
(4)利用掩膜版遮挡住需要预留开孔的位置,然后光照曝光500~1000mmNJ/cm2,使得被光照部分的光刻胶固化,然后利用在室温下用5%氢氧化钠溶液进行蚀刻约1~3分钟,再用N-甲基甲酰胺进行蚀刻约1~5分钟,并用清水清洗1~3分钟,之后揭去离型膜剩下留有开孔的聚酰亚胺前驱体树脂覆盖在电路的表面;
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20211102 |