CN205099611U - 超薄聚酰亚胺膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超薄聚酰亚胺膜。聚酰亚胺膜包括一聚酰亚胺层,其具有相对的第一、第二表面;及一基底层,其附着在该聚酰亚胺层的第一表面,且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺,其中,聚酰亚胺层或基底层分布有含硅氧烷高分子,其中,该基底层的剥离强度为0.004-0.1kgf/cm。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超薄聚酰亚胺膜。
背景技术
在印刷电路板中,为了保护金属线路,通常会在其上设置聚酰亚胺保护层(coverlay)。随着技术发展及产品需求,印刷电路板的尺寸趋向轻、薄及多功能化,降低印刷电路板的整体厚度也为业界重要发展目标,其中,聚酰亚胺保护层的薄化已成为印刷电路板整体设计的重要指标之一。
然而,受限于已知聚酰亚胺膜的工艺能力,超薄聚酰亚胺膜确实有开发上的难度。已知目前市售最薄聚酰亚胺保护层的厚度可低于10微米;然而,欲以现有的双轴拉伸工艺制备低于5微米以下的聚酰亚胺膜,几乎是不可能达到的目标。而且,也必须考量下游应用时的布胶操作性的问题。
据此,对于超薄聚酰亚胺膜的产品及其相关工艺仍有其需求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种超薄聚酰亚胺膜,包括:一聚酰亚胺层,其具有相对的第一、第二表面;及一基底层,其附着在该聚酰亚胺层的第一表面,且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺,其中,该基底层或聚酰亚胺层分布有含硅氧烷高分子,其中,该基底层与该聚酰亚胺层间的剥离强度为0.004-0.1kgf/cm,而可将该基底层自该聚酰亚胺层剥离。
附图说明
图1表示依据本实用新型一实施例的超薄聚酰亚胺膜的结构示意图;
图2A-2D表示依据本实用新型一实施例将超薄聚酰亚胺膜组接至板体上的流程示意图。
【符号说明】
1基底层
11聚酰亚胺
12含硅氧烷高分子
2聚酰亚胺层
2A、2B第一表面、第二表面
3粘合剂层
4金属层
5基材
20板体
具体实施方式
在一实施例中,本实用新型的超薄聚酰亚胺膜可如图1所示,包括基底层1及聚酰亚胺层2,一含硅氧烷高分子12可分布于基底层1中,聚酰亚胺层2设置于基底层1的一表面上,且与基底层1的表面为直接接触并相附着。本实施例中基底层1包括:构成该层主结构的聚酰亚胺11及含硅氧烷高分子12,且含硅氧烷高分子12可呈颗粒状并分布于基底层1中。
因此,基底层1含硅氧烷高分子12,使其表面能低于100dyne/cm时,即可与聚酰亚胺层2剥离。
聚酰亚胺层2具有6微米以下的厚度,优选为5微米以下,例如:0.1至5微米。在实施例中,聚酰亚胺层2的厚度可为0.1、1、2、2.5、3、4、4.5微米,或前述任两点间的数值。
基底层1的厚度并未特别限制,可采用已知基底层的厚度。在部分实施例中,基底层1的厚度为5至10微米。在部分实施例中,基底层1的厚度可为10微米以上。
在实施例中,以基底层1的总重量为基础,含硅氧烷高分子比例为5wt%至40wt%,所采用的含硅氧烷的高分子可为粉状。
在本实用新型中发现,添加含硅氧烷高分子于聚酰亚胺膜中,可降低该膜的表面张力,使得该膜表面与其他层结构的附着力随之降低。在实施例中,由于添加该含硅氧烷高分子,基底层可具有所欲表面张力,使得聚酰亚胺膜能够形成在基底层的一表面上。另一优点在于,将本实用新型的聚酰亚胺膜进行后续应用,例如与铜箔贴合以制备印刷电路板时,能够轻易地移除基底层,例如,可以直接剥离基底层,并完整保留聚酰亚胺膜附着于铜箔上,不会使聚酰亚胺膜破裂或随着基底层而与铜箔分离。
在实施例中,基底层1具有水接触角大于40°,例如:50°、60°、75°、90°、120°、150°、180°,或前述任两点之间的值。
在一实施例中,该超薄聚酰亚胺层与该基底层之间的剥离强度为0.004-0.1kgf/cm。
在实施例中,本实用新型的超薄聚酰亚胺膜的制备步骤可包括:制备一基底层,其中,该基底层包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺及分布于其中的含硅氧烷高分子;在该基底层的一表面涂布一聚酰胺酸溶液;以及加热该聚酰胺酸溶液,以在该基底层上形成一聚酰亚胺层,使得该基底层可剥离地附着在该基底层上。详细内容则如下所述。首先制备基底层,将所欲的二胺单体及二酐单体置于溶剂中反应形成第一聚酰胺酸溶液,接着添加含硅氧烷高分子,混合均匀后,在玻璃或不锈钢平板上涂布成层。接着以约90℃至约350℃的温度烘烤,而形成该基底层。
接着,制备聚酰亚胺层,将所欲的二胺单体及二酐单体置于溶剂中反应形成第二聚酰胺酸溶液,其所使用的单体可与基底层为相同、部分相同或不同。视需要可添加所欲的添加剂,如色料、消光剂等。将第二聚酰胺酸溶液在基底层上涂布成层,以约90℃至约350℃的温度烘烤,而形成聚酰亚胺层,聚酰亚胺层的厚度优选为5微米以下,例如:0.1至5微米。
视需要,可在形成该聚酰亚胺膜(包括该基底层及该聚酰亚胺层)后,进一步进行双轴拉伸处理,据此可增进该聚酰亚胺膜的强度。由于聚酰亚胺膜厚度越薄则越难以进行双轴拉伸处理,因此,已知目前市售的超薄聚酰亚胺膜几乎无法在工艺中进行双轴拉伸处理,对于其薄膜强度会造成不利的影响。然而,本实用新型的聚酰亚胺膜由于直接形成超薄的聚酰亚胺层在该基底层上,因此可视需要进行双轴拉伸处理,而不会对薄膜造成不利的影响,例如破裂。
本实用新型的超薄聚酰亚胺膜可利用热转化或化学转化的方式形成。若采用化学转化的方式,则在涂布步骤前,可将脱水剂及催化剂添加至聚酰胺酸溶液中。前述所使用的溶剂、脱水剂及催化剂均可为本技术领域已知者。该溶剂可为非质子性极性溶剂,例如二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)、四甲基砜、N,N′-二甲基-N,N′-丙烯基脲(DMPU)等。该脱水剂可为脂肪族酸酐(如醋酸酐及丙酸酐)、芳香族酸酐(如苯酸酐及邻苯二甲酸酐)等。该催化剂可为杂环三级胺(例如甲吡啶(picoline)、吡啶等)、脂肪族三级胺(例如三乙基胺(TEA)等)、芳香族三级胺(例如二甲苯胺等)等。聚酰胺酸∶脱水剂∶催化剂的摩尔比为1∶2∶1,即对每摩尔的聚酰胺酸,使用约2摩尔的脱水剂及约1摩尔的催化剂。
在本实用新型中,由二胺单体及二酐单体经缩合反应而形成聚酰亚胺,且该二胺与该二酐以约为等摩尔的比例(1∶1)进行反应,例如0.9∶1.1或0.98∶1.02。
构成该基底层主结构的聚酰亚胺及聚酰亚胺层的聚酰亚胺并未特别限制。
在实施例中,该二胺单体可为4,4′-二胺基二苯醚(4,4′-°xydianiline(4,4′-ODA))、对苯二胺(phenylenediamine(p-PDA))、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(2,2′-Bis(trifluoromethyl)benzidine(TFMB))、1,3-双(4′-胺基苯氧基)苯(1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene(TPER))、1,4-双(4-胺基苯氧基)苯(1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene(TPEQ))、4,4’-二胺基-2,2’-二甲基-1,1’-联苯(2,2′-dimethyl[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine(m-TB-HG))、1,3-双(3-胺基苯氧基)苯(1,3’-Bis(3-aminophenoxy)benzene(APBN))、3,5-二胺基三氟甲苯(3,5-Diaminobenzotrifluoride(DABTF))、2,2′-双[4-(4-胺基苯氧基苯基)]丙烷(2,2′-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane(BAPP))、6-胺基-2-(4-胺基苯基)-苯并恶唑(6-amino-2-(4-aminophenyl)benzoxazole(6PBOA))、5-胺基-2-(4-胺基苯基)-苯并恶唑(5-amino-2-(4-aminophenyl)benzoxazole(5PBOA))等,可单独使用或组合使用。
在实施例中,该二酐单体可为3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酸酐(3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylicdianhydride(BPDA))、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(2,2-bis[4-(3,4dicarboxyphenoxy)phenyl]propanedianhydride(BPADA))、均苯四甲酸二酸酐(pyromelliticdianhydride(PMDA))、4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(2,2′-Bis-(3,4-Dicarboxyphenyl)hexafluoropropanedianhydride(6FDA))、二苯醚四甲酸二酸酐(4,4-Oxydiphthalicanhydride(ODPA))、苯酮四羧酸二酸酐(Benzophenonetetracarboxylicdianhydride(BTDA))、3,3′,4,4′-二环己基四甲酸二酐(3,3′,4,4′-dicyclohexyltetracarboxylicaciddianhydride(HBPDA)等,可单独使用或组合使用。
在一些实施例中,构成基底层主结构的聚酰亚胺的单体包括下列成分:二胺可为4,4′-二胺基二苯醚(4,4′-ODA)、对苯二胺(p-PDA)、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB),可单独或组合使用;该二酐可为均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA),可单独或组合使用。
在实施例中,聚酰亚胺层可使用与该基底层完全相同、部分相同或不同的单体。在一些实施例中,聚酰亚胺层所使用的二胺可为4,4′-二胺基二苯醚(4,4′-ODA)、对苯二胺(p-PDA)、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB),可单独或组合使用;以及,二酐可为均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA),可单独或组合使用。
在实施例中,还提供本实用新型的超薄聚酰亚胺膜的组接方法,可将该聚酰亚胺膜置放于一板体上,使该聚酰亚胺膜的聚酰亚胺层附着在该板体上,接着,剥离该基底层。该板体可为印刷电路板、基层板或任何其它的板体。
在一实施例中,本实用新型的聚酰亚胺膜的后续应用,例如应用于印刷电路板或任何其它的板体上,如图2A至图2D所示。图2A显示聚酰亚胺膜10包括基底层1及附着在基底层1上的聚酰亚胺层2。聚酰亚胺层2可具有相对的第一、第二表面2A、2B,聚酰亚胺层2的第一表面2A直接接触并附着在基底层1的一表面上,聚酰亚胺层2的第二表面2B则外露。在使用该膜时,如图2B所示,可在聚酰亚胺层2的第二表面2B上涂布粘合剂,而形成一粘合剂层3。接着,如图2C所示,将聚酰亚胺膜10贴合至一板体20上,使聚酰亚胺层2的第二表面2B附着在板体20上。板体20例如为印刷电路板,该印刷电路板可包括金属层4及基材5。最后,可从聚酰亚胺层2的第一表面2A移除基底层1,例如直接自聚酰亚胺层2上将基底层1撕除。
以下通过实施例详述本实用新型。
实施例
制备本实用新型超薄聚酰亚胺膜
<实施例1>
第一聚酰胺酸溶液制备
将47.85克的ODA与作为溶剂的400克DMAc置入三颈瓶中,在30℃搅拌至完全溶解后加入49.05克的PMDA,待其混合均匀后再加入5.62克含硅氧烷高分子粉末(siliconepowder)。其中,单体占反应溶液总重量的20wt%。接着,在25℃持续搅拌并反应25个小时,即可得到第一聚酰胺酸溶液。
第二聚酰胺酸溶液制备
将47.85克的ODA与作为溶剂的400克DMAc置入三颈瓶中,在30℃搅拌至完全溶解后加入51.37克的PMDA,其中单体占反应溶液总重量的20wt%,接着在25℃持续搅拌并反应25个小时,即可得到第二聚酰胺酸溶液。
超薄聚酰亚胺膜的制备
将所获第一聚酰胺酸溶液涂布于玻璃基板上,并放入80℃的烘箱内加热约30分钟,以移除大部分的溶剂,而后将上述涂有第一聚酰胺酸溶液的玻璃基板放入170℃的烘箱内,加热约1小时,即形成基底。将第二聚酰胺酸溶液涂布于该基底层上,并放入80℃烘箱内加热约30分钟,而后将涂有第一聚酰胺酸溶液及第二聚酰胺酸溶液的玻璃基板放入170℃~370℃的烘箱内,加热约4小时,以令聚酰胺酸溶液烤干成膜。之后将该膜自玻璃剥离下来可获得总厚度为30μm聚酰亚胺膜。其中,25μm为离型层,5μm即为超薄聚酰亚胺膜。
<实施例2>
重复实施例1的步骤,但第一聚酰胺酸溶液改为添加25克含硅氧烷高分子(siliconepowder),在此实施例中,单体占反应溶液总重量的20wt%。
<实施例3>
重复实施例1的步骤,但第一聚酰胺酸溶液改为添加66.67克含硅氧烷高分子(siliconepowder),在此实施例中,单体占反应溶液总重量的20wt%。
薄膜性能测试
水接触角测试:使用座滴法测量接触角(DSA10-MK2,Kruss)。利用光线照射液滴,将其投影以CCD显示图像在显示器上,再控制其内建的分析软体计算出接触角,误差为±5°。
剥离强度测试:在超薄聚酰亚胺层的表面上胶并压合18微米的铜箔,并使用万能材料试验机(HounsfieldH10ks)依据IPC-TM6502.4.9方式测量。并确认剥离的界面是在基底层与超薄聚酰亚胺层之间。
<比较例1>
重复实施例1的步骤,但第一聚酰胺酸溶液改为添加3.1克含硅氧烷高分子粉末(siliconepowder),在此实施例中,单体占反应溶液总重量的20wt%,添加过低的含硅氧烷高分子时,无法剥离。
<比较例2>
重复实施例1的步骤,但第一聚酰胺酸溶液改为添加81.82克含硅氧烷高分子(siliconepowder),在此实施例中,单体占反应溶液总重量的20wt%,添加过高的含硅氧烷高分子时,并无法成膜。
测试结果如下表所示。
PI组成 | Silicone powder含量 | 成膜性 | 是否可剥离 | |
实施例1 | ODA+PMDA | 5%(5.62克) | O | Yes |
实施例2 | ODA+PMDA | 20%(25克) | O | Yes |
实施例3 | ODA+PMDA | 40%(66067克) | O | Yes |
比较例1 | ODA+PMDA | 3%(301克) | O | No |
比较例2 | ODA+PMDA | 45%(81.82克) | X | X |
在已知以双轴拉伸工艺制备超薄聚酰亚胺膜的工艺中,超薄聚酰亚胺膜的最低厚度约为10μm(不含基底层);而厚度低于10μm的聚酰亚胺膜的工艺则为,先形成聚酰亚胺膜,再将其与PET基底层贴合后成卷贩售,以进行后续应用。与上述已知产品及其工艺相较,本实用新型可利用双轴拉伸工艺而直接在聚酰亚胺基底层上形成厚度为5微米以下的超薄聚酰亚胺层,且可在成膜后直接卷起作为产品贩售。并且,本实用新型的超薄聚酰亚胺膜对于下游布胶的操作性无任何影响,并可直接且轻易地移除基底层。据此,本实用新型不但更能降低薄膜厚度,更可简化工艺步骤,降低成本,有利于大规模量产。
上述特定实施例的内容是为了详细说明本实用新型,然而,这些实施例仅用于说明,并非意欲限制本实用新型。熟习本领域的技术人员可理解,在不悖离后附权利要求要求的保护范围所界定的范畴下针对本实用新型所进行的各种变化或修改均落入本实用新型的范围。
Claims (5)
1.一种超薄聚酰亚胺膜,包括:
一聚酰亚胺层,其具有相对的第一、第二表面;
一基底层,其附着在该聚酰亚胺层的第一表面,且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺;及
一含硅氧烷高分子,其分布于该基底层或该聚酰亚胺层中。
2.如权利要求1所述的超薄聚酰亚胺膜,其中,该聚酰亚胺层具有6微米以下的厚度。
3.如权利要求1所述的超薄聚酰亚胺膜,其中,该含硅氧烷高分子为颗粒状。
4.如权利要求1所述的超薄聚酰亚胺膜,其中,该基底层与该聚酰亚胺层间的剥离强度为0.004-0.1kgf/cm。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的超薄聚酰亚胺膜,其中,该聚酰亚胺层的第二表面与一板体相接合后,该基底层即可从该聚酰亚胺层的第一表面剥离。
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