RU2028212C1

RU2028212C1 - Method of producing lacquer-foil polyimide material

Info

Publication number: RU2028212C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Лапинский; А.М. Пойманов; Е.П. Вишнякова
Original assignee: Научно-исследовательский институт электронных материалов
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: printed circuit board production. SUBSTANCE: method of producing lacquer-foil polyimide material involves the steps of: applying polyimide acid lacquer onto a metallic foil, drying, subjecting to tensioning force which is effected by winding the polyimide coating together washer polymeric apron having thickness of 100-400 mcm or with metallic tape having thickness of 80-250 mcm and dehydrocyclization of the coating. EFFECT: improved quality.

Description

Изобретение относится к технологии изготовления гибких лакофольговых диэлектриков из полиимида и металлической фольги и может быть использовано в производстве печатных плат, сборочных лент, ленточных кабелей и проводов, мембран акустических преобразователей. The invention relates to the manufacturing technology of flexible varnish-foil dielectrics from polyimide and metal foil and can be used in the manufacture of printed circuit boards, assembly tapes, ribbon cables and wires, membranes of acoustic transducers.

Широко известны способы получения многослойной пленки из полиимида и металлической фольги:
способ соединения полиимидной пленки и металлической фольги при помощи клея;
способ теплового соединения полиимидной пленки с металлической фольгой;
способ нанесения раствора полиамидокислоты в органическом полярном растворителе на металлическую фольгу, сушку покрытия и имидизацию для получения полиимидного слоя [1].Widely known methods for producing a multilayer film of polyimide and metal foil:
a method of joining a polyimide film and a metal foil using glue;
a method of thermal bonding a polyimide film with a metal foil;
the method of applying a solution of polyamic acid in an organic polar solvent on a metal foil, drying the coating and imidization to obtain a polyimide layer [1].

Известен способ получения комбинированного материала из полиимида и металлической фольги путем применения термообработки при температуре выше точки стеклования полиимидной смолы и ниже температуры теплового разложения [2]. A known method of producing a combined material of polyimide and metal foil by applying heat treatment at a temperature above the glass transition point of the polyimide resin and below the temperature of thermal decomposition [2].

В процессе удаления растворителя и образования пленки полиимида, происходит сильная объемная усадка покрывающего слоя, это способствует закручиванию лакофольгового диэлектрика полимером во внутрь. По известному патенту [2] вслед за процессом получения готового материала (после имидизации) проводят дополнительную термообработку лакофольгового диэлектрика, при котором комбинированный материал выдерживается при температуре выше точки стеклования полиимидной смолы и ниже температуры теплового разложения. Способ нагрева при термообработке выбирается произвольно (электрическая печь, ИК-облучение). Кроме того, к материалу одновременно с дополнительным тепловым воздействием прикладывается сила натяжения. При этом, по указанному патенту [2] фольгированный диэлектрик наматывают в виде рулона, который подвергают термообработке, выдерживая его в печи. Процесс дополнительной обработки лакофольгового диэлектрика в рулоне длителен, продолжается от 30 мин до 5 ч. In the process of solvent removal and the formation of a polyimide film, a strong volumetric shrinkage of the coating layer occurs, this contributes to the twisting of the varnish-foil dielectric with the polymer inward. According to the well-known patent [2], after the process of obtaining the finished material (after imidization), an additional heat treatment of the varnish-foil dielectric is carried out, in which the combined material is maintained at a temperature above the glass transition point of the polyimide resin and below the temperature of thermal decomposition. The method of heating during heat treatment is chosen arbitrarily (electric furnace, IR radiation). In addition, a tensile force is applied to the material at the same time as the additional thermal effect. Moreover, according to the specified patent [2], the foil dielectric is wound in the form of a roll, which is subjected to heat treatment, keeping it in the oven. The process of additional processing of the varnish-foil dielectric in a roll is long, lasting from 30 minutes to 5 hours.

Предложенный способ пригоден для получения нескручивающегося комбинированного материала, имеющего полиимидное покрытие только с максимальной степенью имидизации, т. е. рассматривается случай, когда степень имидизации покрытия уже не может измениться при проведении дополнительной термообработки. The proposed method is suitable for obtaining a non-twisting combined material having a polyimide coating with only the maximum degree of imidization, i.e., the case is considered when the degree of imidization of the coating can no longer change during additional heat treatment.

В противном случае при значительных изменениях степени имидизации у полимера должны будут необратимо измениться химические и физико-механические свойства, т.е. в результате будет получен другой материал. Следует отметить, что термообработка материала в виде плотно смотанного рулона затрудняет получить однородные свойства в виде неравномерности прогрева от наружных витков к внутренним. Кроме того, в процессе дегидроциклизации из полимерного слоя выделяется вода (вторичный продукт реакции) и растворитель (обычно амидного типа), которые, не имея возможности удалиться из плотного смотанного рулона, вступают в обратную реакцию с полимером, вызывая его деструкцию. Otherwise, with significant changes in the degree of imidization of the polymer, the chemical and physico-mechanical properties will have to be irreversibly changed, i.e. As a result, other material will be obtained. It should be noted that the heat treatment of the material in the form of a tightly wound roll makes it difficult to obtain uniform properties in the form of uneven heating from the outer coils to the inner ones. In addition, in the process of dehydrocyclization, water (a secondary reaction product) and a solvent (usually an amide type) are released from the polymer layer, which, being unable to remove from the tightly wound roll, react back with the polymer, causing its destruction.

Это делает невозможным получение по известному способу комбинированного материала с любой заданной степенью имидизации. This makes it impossible to obtain by a known method a combined material with any given degree of imidization.

Целью изобретения является получение незакручивающегося плоского фольгированного материала, имеющего лаковое покрытие с любой заданной степенью имидизации. По предлагаемому изобретению приложение натягивающего усилия проводят сразу после сушки материала перед дегидроциклизацией путем намотки его в рулон полимером наружу совместно с прокладочным коррексом. The aim of the invention is to obtain a non-spinning flat foil material having a varnish coating with any given degree of imidization. According to the invention, the application of a tensile force is carried out immediately after drying the material before dehydrocyclization by winding it into a roll with the polymer out together with cushioning.

При этом процесс дегидроциклизации осуществляют путем подачи горячего воздуха в торец смотанного таким образом рулона. При этом, во всех слоях смотанного лакофольгового диэлектрика прогрев происходит равномерно с заданной скоростью подъема температуры, что ведет к существенному ускорению процесса и получению более однородного материала, увеличению выхода годного. In this case, the dehydrocyclization process is carried out by supplying hot air to the end face of the coil so coiled. At the same time, in all layers of the wound varnish-foil dielectric, heating occurs uniformly with a given rate of temperature rise, which leads to a significant acceleration of the process and the production of a more homogeneous material, increase yield.

Это позволит провести процесс при минимальной температуре за минимальное время, не вызывая разложения полиимида. This will allow the process to be carried out at a minimum temperature in a minimum time without causing decomposition of the polyimide.

Прокладочный коррекс представляет собой полимерную ленту, имеющую одностороннюю пуклевку, расположенную по краям вдоль длинных сторон коррекса. Коррекс может быть изготовлен из любого плоского гибкого материала, но лучше из полимерной пленки толщиной 80-400 мкм или металлической фольги, толщиной 80-250 мкм, имеющих рабочую температуру выше конечной температуры термообработки материала и способных к формированию пуклей каким-либо доступным способом. The cushioning correction is a polymer tape having a one-sided pitching, located along the edges along the long sides of the correction. Correx can be made of any flat flexible material, but it is better from a polymer film with a thickness of 80-400 microns or metal foil with a thickness of 80-250 microns, having an operating temperature above the final heat treatment temperature of the material and capable of forming beams in any accessible way.

П р и м е р 1. В процессе перемотки на металлическую фольгу шириной 200 мм наносят слой раствора полиамидокислоты (лак АД-9103-ИС ТУ 6-19-247-84) и высушивают при плавном, постепенном подъеме температуры от комнатной до 80-100^оС в течение 20-30 мин. Полученное полотно материала плотно сматывают в рулон полимером наружу и подвергают обработке при 180^оС в течение 60 мин. Охлажденный материал разматывают и подвергают испытаниям.PRI me R 1. In the process of rewinding on a metal foil with a width of 200 mm, a layer of a solution of polyamic acid (varnish AD-9103-IS TU 6-19-247-84) is applied and dried with a smooth, gradual rise in temperature from room temperature to 80- 100 ^about C for 20-30 minutes The resulting web of material is tightly wound into a roll with the polymer out and subjected to processing at 180 ^about C for 60 minutes The cooled material is unwound and tested.

П р и м е р 2. То же, что и в примере 1, но подвергают термообработке при 220^оС.PRI me R 2. The same as in example 1, but is subjected to heat treatment at 220 ^about C.

П р и м е р 3. То же, что и в примере 1, только подвергают термообработке при 300^оС.PRI me R 3. The same as in example 1, only subjected to heat treatment at 300 ^about C.

П р и м е р 4. То же, что и в примере 1, только полотно с высушенным полиамидокислотным покрытием сматывают в рулон совместно с прокладочным коррексом, при этом, материал наматывается полимером наружу, а коррекс пуклями вовнутрь. Пукли упираются в закраины материала и создают между материалом и коррексом зазор, шириной не менее 2 мм. Уменьшение зазора значительно затрудняет прохождение сквозь него обогревающего воздуха и, как следствие ухудшает равномерность свойств материала. PRI me R 4. The same as in example 1, only the canvas with the dried polyamide-acid coating is wound into a roll together with cushioning correction, while the material is wound with the polymer outward and the correction is wound inward. The bulges rest against the edges of the material and create a gap between the material and the correction, with a width of at least 2 mm. Reducing the gap greatly complicates the passage of heating air through it and, as a result, worsens the uniformity of the material properties.

Рулон материала с коррексом помещается в печь, обогреваемую потоком горячего воздуха или другого газа, при этом поток воздуха (теплоносителя) направлен в торец рулона вдоль его витков. Предлагаемая система обогрева обеспечивает равномерность свойств материала за счет одновременности обработки всех витков и своевременного удаления вторичных продуктов имидизации. После термообработки материала по заданному режиму с максимальной конечной температурой 180 ± 5^оС и последующего охлаждения его до комнатной температуры, рулон разматывается и поступает на испытания.The roll of material with correction is placed in a furnace heated by a stream of hot air or other gas, while the flow of air (coolant) is directed to the end of the roll along its turns. The proposed heating system ensures uniform material properties due to the simultaneous processing of all turns and timely removal of secondary imidization products. After heat treatment, the material for a given maximum mode with a final temperature of 180 ± 5 ^{° C} and subsequent cooling to room temperature the roll is unwound and fed to the test.

Как правило, применяется ступенчатый режим подъема температуры от 100^оС до максимально заданной с выдержкой через каждые 20-30^оС в течение 15-60 мин и последующего плавного охлаждения до 20-50^оС или любым допустимым методом формования из металлической ленты, толщиной 80-250 мкм.Typically, the applied stepwise temperature rise mode from 100 ^{° C} up to the maximum delayed every 20-30 ^C for 15-60 minutes and subsequent cooling to a smooth 20-50 ^{° C,} or any acceptable method of forming the metal strip thickness 80-250 microns.

Оборудование, используемое для получения лакофольгового материала:
установка УС 220-1 ЫУМ 1.010.019 (шкаф вытяжной сушильный);
шкаф с принудительной вентиляцией типа КС-100/200;
шкаф вытяжной ЫУМ 2.072.000.Equipment used to obtain varnish-foil material:
US 220-1 YUM 1.010.019 installation (drying hood);
cabinet with forced ventilation type KS-100/200;
fume hood YUM 2.072.000.

П р и м е р 5. То же, что и в примере 4, только материал наматывается в рулон совместно с коррексом, изготовленным из полиимидной пленки, толщиной 130 ±10 мкм и термообрабатывается при 220^оС.PRI me R 5. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with the correction made of a polyimide film, a thickness of 130 ± 10 μm and heat treated at 220 ^about C.

П р и м е р 6. То же, что и в примере 4, только материал наматывается в рулон совместно с коррексом, изготовленным из полиимидной пленки или металлической ленты и термообрабатывается при 300^оС.PRI me R 6. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with a correction made of a polyimide film or metal tape and heat treated at 300 ^about C.

П р и м е р 7. То же, что и в примере 4, только полученное полотно сматывают в рулон совместно с прокладочным коррексом полимером вовнутрь, а коррекс пуклями наружу и подвергают термообработке при 160^оС в течение 30 мин. Охлажденный материал разматывают и подвергают испытаниям.EXAMPLE EXAMPLE 7 Same as Example 4, but the resulting web is wound into a roll together with cushioning aprons polymer inwardly and outwardly convex aprons and subjected to heat treatment at 160 ^{° C} for 30 min. The cooled material is unwound and tested.

П р и м е р 8. Тоже, что и в примере 7, только подвергают термообработке при 180^оС в течение 30 мин. Охлажденный материал разматывают и подвергают испытаниям.PRI me R 8. Also, as in example 7, only subjected to heat treatment at 180 ^about C for 30 minutes The cooled material is unwound and tested.

П р и м е р 9. То же, что и в примере 7, только подвергают термообработке при 220^оС в течение 30 мин. Охлаждаемый материал разматывают и подвергают испытаниям.PRI me R 9. The same as in example 7, only subjected to heat treatment at 220 ^about C for 30 minutes The cooled material is unwound and tested.

П р и м е р 10. То же, что и в примере 7, только подвергают термообработке при 300^оС в течение 30 мин. Охлажденный материал разматывают и подвергают испытаниям.PRI me R 10. The same as in example 7, only subjected to heat treatment at 300 ^about C for 30 minutes The cooled material is unwound and tested.

П р и м е р 11. То же, что и в примере 4, только материал наматывают в рулон совместно с коррексом, изготовленным из полимерной пленки, толщиной 80 мкм или металлической ленты, толщиной 60 мкм. PRI me R 11. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with the correction made of a polymer film, a thickness of 80 μm or a metal tape, a thickness of 60 μm.

П р и м е р 12. То же, что и в примере 4, только материал наматывается в рулон совместно с коррексом, изготовленным из полимерной пленки толщиной 500 мкм, или металлической ленты толщиной 300 мкм. PRI me R 12. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with the correction made of a polymer film 500 microns thick or a metal tape 300 microns thick.

П р и м е р 13. То же, что и в примере 4, только материал наматывается в рулон совместно с коррексом, пукли которого расположены на расстоянии 15 мм друг от друга. PRI me R 13. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with the correction, the convexes of which are located at a distance of 15 mm from each other.

П р и м е р 14. То же, что и в примере 4, только материал наматывается в рулон совместно с коррексом, пукли которого расположены на расстоянии 45 мм друг от друга. PRI me R 14. The same as in example 4, only the material is wound into a roll together with the correction, the convexes of which are located at a distance of 45 mm from each other.

П р и м е р 15. То же, что и в примере 4, только слой раствора полиамидокислоты наносят на алюминиевую фольгу толщиной 30 мкм. PRI me R 15. The same as in example 4, only a layer of a solution of polyamic acid is applied to aluminum foil with a thickness of 30 μm.

П р и м е р 16. То же, что и в примере 6, только слой раствора полиамидокислоты наносят на алюминиевую фольгу толщиной 30 мкм. PRI me R 16. The same as in example 6, only a layer of a solution of polyamic acid is applied to aluminum foil with a thickness of 30 μm.

П р и м е р 17. То же, что и в примере 6, только слой раствора полиамидокислоты наносят на никелевую фольгу толщиной 10 мкм. PRI me R 17. The same as in example 6, only a layer of a solution of polyamic acid is applied to a nickel foil with a thickness of 10 μm.

П р и м е р 18. То же, что и в примере 10, только слой раствора полиамидокислоты наносят на никелевую фольгу. PRI me R 18. The same as in example 10, only a layer of a solution of polyamic acid is applied to the Nickel foil.

П р и м е р 19. То же, что и в примере 8, только слой раствора полиамидокислоты наносят на алюминиевую фольгу. PRI me R 19. The same as in example 8, only a layer of a solution of polyamic acid is applied to aluminum foil.

Claims

METHOD FOR PRODUCING LACOPHOLIC POLYIMIDE MATERIAL, including applying a polyamide-acid varnish to a metal foil, drying and dehydrocyclizing a varnish polyamide-acid coating, cooling with simultaneous application of a tensile force to the material to orient the material, characterized in that the tensile force is applied together with the tensile coating before polymer corrector with a thickness of 100 - 400 microns or metal tape with a thickness of 50 - 250 microns, having one an external beetle located along the edges along the long sides of the prox.