CN114874620B - 聚酰亚胺膜、其制备方法及包含其的柔性印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够减小基板的介电常数且减小厚度，能够形成断线可能性小的稳定的通孔的聚酰亚胺膜、其制备方法及包含其的柔性印刷电路板。这种聚酰亚胺膜包括聚酰亚胺层及多个氟树脂粒子。所述多个氟树脂粒子分散于所述聚酰亚胺层的内部。并且，所述氟树脂粒子具有球或板形状。

Description

聚酰亚胺膜、其制备方法及包含其的柔性印刷电路板
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺膜、其制备方法及包含其的柔性印刷电路板。
背景技术
已知聚酰亚胺膜具有高耐热性、耐寒性、耐药性、电绝缘能力、机械强度之类的卓越特性，尤其广泛用作电绝缘膜、耐热膜及柔性印刷电路板(FPC B)用基膜。
除了这种优点之外，聚酰亚胺膜用于柔性印刷电路板(FPCB)的情况下，与形成于其上面的配线层之间的粘合性等是主要问题，至今展开了大量研究。然而，对介电常数及介电损耗的研究相对较少。
通常，频率越高则要求的FPCB的介电常数及介电损耗越低。这是为了适应5G时代在更高的频率工作，4G频率大致实现在2GHZ，而5G频带则以28GHZ、40GHZ、60GHZ等越来越高的频率工作。为了减少这种频带的损耗，需要先做到上述低介电常数及介电损耗。
韩国公开专利第10-2019-0029607，“多孔聚酰亚胺膜的制造方法及通过该方法制造的多孔聚酰亚胺膜”中提供了一种将聚酰亚胺膜构成为多孔，从而能够降低介电常数的方法。即，构成具有3.5程度的介电常数的常规聚酰亚胺膜中含有介电常数为1的空气的多孔聚酰亚胺膜以降低介电常数。
根据上述方法，由于膜本身构成为多孔从而具有透气性，因此能够降低介电常数，但由于多孔结构导致强度降低，因此用于柔性印刷电路板时发生问题。即，在多孔聚酰亚胺膜上面形成导电图案的情况下导电图案的粘合强度弱，因此发生导电图案断线的问题。
并且，就算已经粘合，但多孔的聚酰亚胺膜容易拉伸，因此导电图案的断线问题成更大问题。
另外，韩国公开专利第10-2016-0090153，“利用具有气孔的粒子的聚酰亚胺膜的制造方法及低介电常数的聚酰亚胺膜”是将含介电常数低的空气的粒子分散于聚酰亚胺膜内部以降低介电常数。
图1为现有的包含具有气孔的粒子的聚酰亚胺膜的简要剖面图。
参见图1，在这种聚酰亚胺膜10中，聚酰亚胺层11内部分散有具有气孔13的粒子12，以此保持聚酰亚胺膜10的强度的同时通过气孔13降低介电常数。然而，为了使得这种聚酰亚胺膜10发挥降低介电常数的性能，聚酰亚胺膜10的厚度应为80μm以上。换而言之，具有气孔13的粒子12的大小为80μm以上的情况下呈现出介电常数下降。推测认为考虑构成粒子12的材质的厚度的情况下，实际空气的量非常少。尤其，利用这种聚酰亚胺膜10制造柔性印刷电路板的情况下发生如下问题。
图2为利用图1的聚酰亚胺膜的柔性印刷电路板的简要剖面图。
参见图2，利用图1所示的聚酰亚胺膜10形成的柔性印刷电路板20中通孔的连接不够稳定，因此存在频繁发生断线的问题。更具体来讲，形成于聚酰亚胺层11的第一面的第一导电图案层21、形成于聚酰亚胺层11的第二面的第二导电图案层22通过通孔连接的情况下，形成于不存在粒子的区域的第一通孔23不存在问题，而贯通包含气孔13的粒子12形成的第二通孔24的情况下如图所示，由于电连接不稳定而发生断线问题。
【现有技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)韩国公开专利第10-2019-0029607号
(专利文献2)韩国公开专利第10-2016-0090153号
发明内容
技术问题
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种能够减小基板的介电常数且减小厚度，利用其制造柔性印刷电路板的情况下能够形成稳定的通孔的聚酰亚胺膜。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种制造这种聚酰亚胺膜的方法。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种利用这种聚酰亚胺膜的柔性印刷电路板。
技术方案
用于解决这些技术问题的本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜包括聚酰亚胺层及多个氟树脂粒子。所述多个氟树脂粒子分散于所述聚酰亚胺层的内部。并且，所述氟树脂粒子具有球或板形状。
例如，所述氟树脂粒子可包括PTFE、PVDF、TPA中至少任意一种。
另外，所述氟树脂粒子可在所述聚酰亚胺层的内部分散成单层。
或者，所述氟树脂粒子可在所述聚酰亚胺层的内部分散成各层之间通过聚酰亚胺相隔的多层。
例如，所述氟树脂粒子可带电。
本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜制造方法包括：在底板涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤、在所述聚酰亚胺前驱体分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤、在分散的所述氟树脂粒子涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤、热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤、以及分离所述底板的步骤。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在分散所述氟树脂粒子的步骤之前，还可以包括使所述氟树脂粒子带第二电荷的步骤。
在此，还可以包括将底板带电成极性与所述第二电荷相反的第一电荷的步骤。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在向分散的所述氟树脂粒子涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还可以包括向分散的所述氟树脂粒子喷射聚酰亚胺前驱体的步骤。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还可以包括对涂覆的聚酰亚胺前驱体上部面进行刮削的步骤。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还可以包括在涂覆的聚酰亚胺前驱体上部面分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤。
本发明的例示性的一个实施例的柔性印刷电路板包括聚酰亚胺层、多个氟树脂粒子、第一导电图案层、第二导电图案层及通孔。所述聚酰亚胺层包括第一面及与所述第一面相反的第二面。所述多个氟树脂粒子分散于所述聚酰亚胺层的内部。所述第一导电图案层形成于所述聚酰亚胺层的所述第一面。所述第二导电图案层形成于所述聚酰亚胺层的所述第二面。所述通孔贯通所述聚酰亚胺层电连接所述第一导电图案层与所述第二导电图案层。在此，所述氟树脂粒子具有球或板形状。
技术效果
根据上述本发明的聚酰亚胺膜，能够形成能够减小基板的介电常数且减小厚度、断线可能性小的稳定的通孔。
附图说明
图1为现有的包含具有气孔的粒子的聚酰亚胺膜的简要剖面图；
图2为利用图1的聚酰亚胺膜的柔性印刷电路板的简要剖面图；
图3为本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜的平面图；
图4为沿着图3所示的线段IV-IV'切断的聚酰亚胺膜的剖面图；
图5为本发明例示性的另一实施例的聚酰亚胺膜的剖面图；
图6为示出本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜的制造方法的流程图；
图7为示出图6的步骤S120的过程的剖面图；
图8为示出图6的步骤S140的过程的剖面图；
图9为示出图6的步骤S150的过程的剖面图；
图10为示出图6的步骤S160的过程的剖面图；
图11为示出图6的步骤S170的过程的剖面图；
图12为示出用于制造图5所示的聚酰亚胺的图6的步骤S140的过程的剖面图；
图13为本发明的例示性的一个实施例的柔性印刷电路板的简要剖面图。
附图标记说明
10：现有聚酰亚胺膜        11：聚酰亚胺层
12：粒子                  13：气孔
20：现有的柔性印刷电路板  21：第一导电图案层
22：第二导电图案层        23：第一通孔
24：第二通孔
100、200：本发明的实施例的聚酰亚胺膜
110：聚酰亚胺层           120：氟树脂粒子
300：本发明的实施例的柔性印刷电路板
310：第一导电图案层       320：第二导电图案层
330：第一通孔             340：第二通孔
BP：底板                  NZ：喷嘴
SC：刮刀
具体实施方式
本发明可施加多种变更，可具有多种方式，以下在附图中例示特定实施例并在说明书中进行具体说明。但其目的并非将本发明限定于特定的公开方式，应理解为包括属于本发明的思想及技术范围的所有变更、等同物及替代物。在说明各附图方面，对类似的构成要素使用了类似的附图标记。附图中构件的尺寸可能是比实际扩大示出的。
第一、第二等术语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不得受限于所述术语。使用所述术语的目的在于使得一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，可以将第一构成要素命名为第二构成要素，类似地，也可以将第二构成要素命名为第一构成要素。
本申请中使用的术语只是用于说明特定实施例，目的并非限定本发明。若记载内容中无另行定义，则单数表述还包括复数表述。应理解本申请中“包括”或“具有”等术语用于指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合，而并非预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合的存在或附加可能性。并且，A和B‘连接’、‘结合’不仅包括A和B直接连接或结合的情况，还包括A和B之间具有其他构成要素C以连接或结合A和B的情况。
在无另行定义的前提下，包括技术或科学术语在内的在此使用的所有术语均表示具有与本发明所属技术领域的普通技术人员的一般理解相同的含义。通常使用的词典定义过的术语应解释为与相关技术的文章脉络相一致的含义，本申请中无明确定义的前提下不得解释为理想或过度形式性的含义。并且，在关于方法发明的权利要求范围中，各步骤并不明确受到顺序约束的情况下，各步骤的顺序可互换。
并且，各实施例中个别说明的构成要素还可以适用于其他实施例。
以下参见附图对本发明的实施例进行更详细的说明。
图3为本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜的平面图，图4为沿图3所示的线段IV-IV'切断的聚酰亚胺膜的剖面图。
参见图3及图4，本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜100包含聚酰亚胺层110及多个氟树脂粒子120。
所述多个氟树脂粒子120分散在所述聚酰亚胺层110内部。并且，所述氟树脂粒子120具有球或板形状。在本实施例中，所谓球形状，除了完美球之外包括大致球形的形状，所谓板形状，如图3所示，是指平面上宽大且如图4厚度薄的形态，各棱角的各个边缘形成角度或具有倒圆形状，平面性的形状不受限制，是指剖面面积比平面小的任意形状。
例如，所述氟树脂粒子120可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(P VDF)、对苯二甲酸(TPA)中至少任意一种。
另外，所述氟树脂粒子120在所述聚酰亚胺层的内部可分散成单层。并且，所述氟树脂粒子120还可以是带电状态。这并不是氟树脂粒子120必须带电，而是在制造工程带电的，将在关于制造方法的说明中对此进行更具体的说明。
如上，本发明的例示性实施例的聚酰亚胺膜100包含板状的具有低介电常数的氟树脂粒子120，因此不仅能够达到低介电常数，而且与如图1所示的现有的具有带球形的气孔13的粒子12的聚酰亚胺膜10相比能够减少厚度。另外，虽然没有示出，但与现有构成相比，由于氟树脂粒子120具有球形的情况下不需要包围气孔13的壳结构，因此与以往具有气孔13的粒子12相比，能够实现薄膜的聚酰亚胺膜100。
图5为本发明例示性的另一实施例的聚酰亚胺膜的剖面图。图5所示的本发明例示性的另一实施例的聚酰亚胺膜与图3及图4相比除了聚酰亚胺膜及氟树脂粒子的层数之外实质上相同。因此，对相同或相似的构成要素并用相同的附图标记，省略重复说明。
参见图5，本发明例示性的另一实施例的聚酰亚胺膜200可具有由两层氟树脂粒子120构成的层。在此，氟树脂粒子120的各层之间可隔着聚酰亚胺物质彼此相隔。另外，虽然图5只示出两层，但也可以形成更多的层。
如上，构成为具有由多层氟树脂粒子120构成的层的情况下，根据需要，需要厚聚酰亚胺膜的情况下，可降低介电常数的同时形成厚聚酰亚胺膜。
图6为示出本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜的制造方法的流程图。对于图6所示的各步骤而言，为了便于说明而把所需的步骤及非必要的步骤均示于图6。以下对各步骤进行说明。
参见图6，本发明的例示性的一个实施例的聚酰亚胺膜制造方法包括：在底板涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤S120、在所述聚酰亚胺前驱体分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤S140、在分散的所述氟树脂粒子涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤S160、热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤S180、以及分离所述底板的步骤S190。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法还可以包括使底板带第一电荷的步骤S110、以及在分散所述氟树脂粒子的步骤之前，使所述氟树脂粒子带极性与所述第一电荷相反的第二电荷的步骤S130。另外，步骤S110、S120、S130可以按照该顺序配置，也可以以任意顺序配置。即，可以在使底板带电之前使氟树脂粒子带电，也可以在底板涂覆聚酰亚胺前驱体后进行使底板带电的操作。
并且，作为一个实施例，根据这种聚酰亚胺膜制造方法，在分散的所述氟树脂粒子涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤S160之前，还可以包括向分散的所述氟树脂粒子喷射聚酰亚胺前驱体的步骤S150。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤S180之前，还可以包括对涂覆的聚酰亚胺前驱体上部面进行刮削的步骤S170。
作为一个实施例，这种聚酰亚胺膜制造方法在热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤S180之前，还可以包括在涂覆的聚酰亚胺前驱体上部面分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤(未图示)。这种过程用于形成图5所示的具有多层的氟树脂粒子的聚酰亚胺膜，之后的步骤可按照相同方式进行。
以下以附图为中心对各步骤进行更详细的说明。
图7为示出图6的步骤S120的过程的剖面图。
参见图7，在底板BP涂覆聚酰亚胺前驱体110a。例如，所述底板BP为由金属材质构成的板，向底板BP施加电压后进行分离以保持浮空状态即可使得底板BP带电。例如，所述底板BP可带正电荷。
所述聚酰亚胺前驱体110a只要是能够通过酰亚胺化成聚酰亚胺树脂，则无论何种都可使用。例如，可以是按照常规方法在有机溶剂存在下共聚酸二酐成分和二胺成分得到的聚酰胺酸。所述酸二酐成分及所述二胺成分可分别从制备聚酰胺酸时通常使用的物质中适当进行选择。
所述酸二酐成分例如可以有联苯四羧酸二酐或其衍生物、苯均四酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸酐、p-亚苯基-双偏苯-三酸二酐等，但本发明不限于此。
所述二胺成分例如可以是对苯二胺(pPDA)、二氨基二苯醚、o-苯二胺、m-苯二胺、4,4-二氨基二苯醚(ODA)、3,4-二氨基二苯醚、2,4-二氨基二苯醚等，但本发明不限于此。酸二酐成分及二胺成分可以按照1：0.9至1：1.1的摩尔比混合。
所述有机溶剂例如可以有N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)/N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-吡咯烷酮(NMP)等，但本发明不限于此。
图8为示出图6的步骤S140的过程的剖面图。
参见图8，在涂覆于底板BP的聚酰亚胺前驱体110a分散具有球或板形状的氟树脂粒子120。在此，所述氟树脂粒子120为电介质，可通过与其他物质摩擦带电成具有电荷。或者，可向氟树脂粒子120照射离子或电子使得氟树脂粒子120带电。因此，氟树脂粒子120被吸到带电成极性相反的底板BP，并且能够通过相同极性的氟树脂粒子120之间相斥防止层叠为两层或三层，从平面上来讲也会达到最为均匀的分布。另外，不使底板BP带第一电荷，仅使氟树脂粒子120带电的情况下所述底板BP与所述氟树脂粒子120之间无引力，但是能够通过氟树脂粒子120之间的排斥力防止层叠成两层或三层，从平面上来讲也会达成最均匀的分布。
图9为示出图6的步骤S150的过程的剖面图。
参见图9，可通过喷嘴NZ向分散的氟树脂粒子120喷射聚酰亚胺前驱体。这样通过喷嘴分散成微粒的聚酰亚胺前驱体预先填充氟树脂粒子120之间的微隙，因此能够防止制造的聚酰亚胺膜中生成气泡。因此，能够防止制造柔性印刷电路板时通孔断线。
图10为示出图6的步骤S160的过程的剖面图。
参见图10，在如上填充微隙的氟树脂粒子120上部涂覆聚酰亚胺前驱体110b。
图11为示出图6的步骤S170的过程的剖面图。
参见图11，为了光滑地形成聚酰亚胺膜的上部，还可以通过刮刀SC刮削聚酰亚胺前驱体110b的上部面。
之后，如图6的步骤S160进行热处理后去除底板BP。用于酰亚胺化的热处理可包括初次热处理及二次热处理过程。初次热处理用于部分酰亚胺化，可在100至200℃进行5至15分钟，二次热处理用于完全酰亚胺化，可在250至850℃进行5至25分钟。二次热处理时在一定张力下进行热处理能够去除去膜过程中发生的膜内部的残留应力，因此优选。
这种例与常规方法并无不同，可采用以上没有说明的其他方法，这是本领域技术人员显而易见的。
图12为示出用于制造图5所示的聚酰亚胺的图6的步骤S140的过程的剖面图。
参见图12，通过图10所示的步骤S160过程在涂覆的聚酰亚胺前驱体110b上部面再次涂覆氟树脂粒子120并进行之后的过程，能够形成具有多层氟树脂粒子的聚酰亚胺膜。以下不再赘述。
图13为本发明的例示性的一个实施例的柔性印刷电路板的简要剖面图。图13所示的柔性印刷电路板是利用上述实施例的聚酰亚胺膜制造的，对相同或相似的构成要素并用相同的附图标记并省略重复说明。
参见图13，本发明的例示性的一个实施例的柔性印刷电路板300包括聚酰亚胺层110、多个氟树脂粒子120、第一导电图案层310、第二导电图案层320及通孔330、340。
所述第一导电图案层310形成于所述聚酰亚胺层110的所述第一面。所述第二导电图案层320形成于所述聚酰亚胺层110的所述第二面。所述通孔330、340贯通所述聚酰亚胺层以电连接所述第一导电图案层310与所述第二导电图案层320。
因此，不仅形成于不存在氟树脂粒子120的区域的第一通孔330，贯通氟树脂粒子120形成的第二通孔340的情况下也能够如图实现稳定的电连接，因此能够解决断线问题。
根据上述本发明的聚酰亚胺膜，能够减小基板的介电常数且减小厚度，能够形成断线可能性小的稳定的通孔。
以上说明的本发明的具体说明参照本发明的优选实施例进行了说明，但本技术领域的熟练技术人员或掌握本技术领域的一般知识的技术人员应知晓可以在所附权利要求记载的本发明的思想及技术领域的范围内进行多种修正及变更。

Claims (4)

1.一种聚酰亚胺膜制造方法，其特征在于，包括：
将底板带电成第一电荷的步骤；
在所述底板涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤；
将氟树脂粒子带电成极性与所述第一电荷相反的第二电荷的步骤；
在所述聚酰亚胺前驱体的上表面分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤；
在分散的所述氟树脂粒子上涂覆聚酰亚胺前驱体以使聚酰亚胺前驱体填充氟树脂粒子的间隙的步骤；
热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤；以及
分离所述底板的步骤。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜制造方法，其特征在于：
在分散的所述氟树脂粒子涂覆聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还包括向分散的所述氟树脂粒子喷射聚酰亚胺前驱体的步骤。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜制造方法，其特征在于：
热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还包括对涂覆的聚酰亚胺前驱体的上部面进行刮削的步骤。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺膜制造方法，其特征在于：
热处理所述聚酰亚胺前驱体的步骤之前，还包括在涂覆的聚酰亚胺前驱体的上部面分散具有球或板形状的氟树脂粒子的步骤。
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