TWI572675B - 聚醯亞胺組合物、聚醯亞胺膜及電路板 - Google Patents

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Description

聚醯亞胺組合物、聚醯亞胺膜及電路板
本發明涉及一種聚醯亞胺組合物，由該聚醯亞胺組合物製得的聚醯亞胺膜及電路板。
近年來，柔性電路板在電子產品上的應用越來越廣泛。柔性電路板的製作過程中，在基板上蝕刻形成線路後，必須線上路上貼附一層聚醯亞胺膜，用於阻隔濕氣，防止金屬線路被氧化腐蝕。該聚醯亞胺膜還可以保護線路避免在組裝時受到高溫的傷害，增強線路間的絕緣阻抗，並間隔出柔性電路板需要組裝及焊接的區域。
常用的感光型聚醯亞胺膜具有耐撓折、耐熱、對位精度高的優點。然而，目前業界所使用的具有-COOH官能基的感光型聚醯亞胺組合物的耐強鹼性較差。
有鑑於此，有必要提供一種新型的聚醯亞胺組合物。
另，還有必要提供一種應用所述聚醯亞胺組合物製得的聚醯亞胺膜。
另，還有必要提供一種應用所述聚醯亞胺膜製得的電路板。
一種聚醯亞胺組合物，該聚醯亞胺組合物包括聚醯亞胺及高聚物，該高聚物由感光聚合物、感光單體和光引發劑經過光照處理發生感光聚合反應後形成，該聚醯亞胺組合物還包括含硫化合物，該含硫化合物選自4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚、2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、及4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚中的一種或幾種，所述聚醯亞胺具有-COOH官能基。
一種聚醯亞胺膜，該聚醯亞胺膜包括上述聚醯亞胺組合物。
一種電路板，其包括基板、固定在該基板上的金屬片、及結合於設置有金屬片的基板表面的覆蓋膜，該金屬片的二端部被覆蓋膜所覆蓋，該覆蓋膜由聚醯亞胺膜經過熱處理發生熱交聯反應後形成，該聚醯亞胺膜包括上述聚醯亞胺組合物。
所述聚醯亞胺組合物藉由添加含硫化合物，在電路板的覆蓋膜製作時藉由使含硫化合物與具有-COOH的聚醯亞胺發生熱交聯反應，從而有效提高了該覆蓋膜的耐強鹼性，延長了覆蓋膜的使用壽命，節約資源。
10‧‧‧聚醯亞胺膜
20‧‧‧離型膜
200‧‧‧覆蓋膜
300‧‧‧電路板
301‧‧‧基板
302‧‧‧金屬片
圖1為本發明一較佳實施例的聚醯亞胺膜。
圖2為本發明一較佳實施例的電路板。
本發明較佳實施方式提供一種聚醯亞胺組合物，其主要用於圖1所示的聚醯亞胺膜10及圖2所示的覆蓋膜200、電路板300的製作。該聚醯亞胺組合物包括聚醯亞胺、含硫化合物、及高聚物，該 高聚物由感光聚合物、感光單體和光引發劑經過光照處理發生感光聚合反應後形成。該聚醯亞胺具有-COOH官能基。該含硫化合物選自4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚(分子式為C25H44OS2)、2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚(分子式為C33H60OS2)、及4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚(分子式為C33H56N4OS2)中的一種或幾種。
其中，所述4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的結構式為
2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚的結構式為
4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚的結構式為
在製備所述聚醯亞胺組合物使，所使用的聚醯亞胺的質量分數為50%~70%，含硫化合物的質量分數為1%~5%，感光聚合物的質量分數為10%~30%，感光單體的質量分數為10%~30%，光引發劑的質量分數為1%~5%。
所述具有-COOH的聚醯亞胺(以下簡稱PI-COOH)的結構式為： 式(I)。
其中X1和X3為相同或不相同的具有四個共價鍵的有機官能基；X2和X4為相同或不相同的具有雙共價鍵的有機官能基；m和n為重複單元的數目，其中，m、n為10至1000的整數。
X1和X3分別選自以下官能基之一：
X2選自以下官能基之一：、 。其中R1為COOH；R2選自OH、 、及中的一種，R為H或CH3，p、q為1至20的整數；Y1選自-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)n1-、-O(CH2)n2O-、-COO(CH2)n3OCO-、、及中的一種，其中n1、n2、n3為1至10的整數。
當X4與X2不相同的時候，X4選自以下官能基中的一種： 。其中，Y1和Y2分別選自-O-、 -CO-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)n1-、-O(CH2)n2O-、-COO(CH2)n3OCO-、、及中的一種，其中n1、n2、n3為1至10的整數；R3為H、CH3、乙基或苯基，r、s、t為1至30的整數。
所述感光聚合物選自超支化聚酯丙烯酸酯(Hyperbranched Polyester Acrylate)、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、聚醚多元醇-脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、改性環氧丙烯酸酯、改性雙酚A環氧丙烯酸酯、2-羥基-3苯氧丙基丙烯酸、酚醛環氧丙烯酸酯、環氧大豆油丙烯酸酯、改性六官能環氧丙烯酸酯、脂肪族改性聚酯丙烯酸酯、脂肪族改性聚酯六丙烯酸酯、胺改性聚酯丙烯酸酯、及聚酯丙烯酸酯中的一種或幾種。該感光聚合物用於提高聚醯亞胺組合物形成的聚醯亞胺膜10的耐撓折、耐熱等物理性能。
所述感光單體選自2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、鄰苯二甲酸二甘醇二丙 烯烯酸酯(PDDA)、及新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)中的一種或幾種。該感光單體用於提高聚醯亞胺組合物的粘度和附著性。
所述光引發劑選自1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、安息香雙甲醚、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基-環己基-苯基甲酮、甲苯醯基衍生物、二苯甲酮、4-苯甲醯基-4’-甲基-二苯硫醚、2-苯甲醯基苯甲酸甲酯、異丙基硫雜蔥酮(2、4異構體混合物)、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸異辛酯、三級胺丙烯酸酯、胺改性環氧丙烯酸酯中的一種或幾種。該光引發劑在紫外光的作用下可以引發感光聚合物和感光單體的反應。
在製作上述聚醯亞胺組合物時，需要先將感光單體與感光聚合物混合均勻，然後再加入光引發劑，並混合均勻，並進行光照使感光單體、感光聚合物及光引發劑發生感光聚合反應生成高聚物，接著加入聚醯亞胺和含硫化合物並混合均勻。該光照可以為常規使用的UV光照射等。該含硫化合物和聚醯亞胺分散在該高聚物中。
請參閱圖1，一種聚醯亞胺膜10，其用主要用於製作電路板300上的覆蓋膜200。該聚醯亞胺膜10藉由將上述聚醯亞胺組合物塗覆在基材(圖為示)的表面後形成；或者該聚醯亞胺膜10藉由將上述聚醯亞胺組合物塗覆在基材的表面後再經過預浸制程形成。
對上述聚醯亞胺膜10進行加熱處理，使該聚醯亞胺膜10中含有-COOH的聚醯亞胺和含硫化合物發生熱交聯反應，即可製得耐強鹼性較好的覆蓋膜200。其中，該熱交聯反應的反應溫度優選為 100~150℃，反應機理為：
，其中，R3為，R4為-C8H17；或者R3為，R4為-C12H25；或者R3為，R4為-C8H17。
所述經過加熱處理後形成的覆蓋膜200中基本不含有易與鹼性化合物發生反應的-COOH，而具有較強的耐強鹼性。
下面藉由實施例進一步對本發明的聚醯亞胺組合物進行說明。
實施例1
本實施例中，所使用的PI-COOH的結構式為
本實施例的聚醯亞胺組合物由上述PI-COOH、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚及1-羥基環己基苯基甲酮製備而成。其中PI-COOH的質量分數為59%，脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯的質量分數為19%，2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯的質量分數為19%，4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的質量分數為1%，1-羥基環己基苯基甲酮的質量分數為2%。
實施例2
本實施例中，所使用的PI-COOH的結構式為
本實施例的聚醯亞胺組合物由上述PI-COOH、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚及1-羥基環己基苯基甲酮製備而成。其中PI-COOH的質量分數為58%，脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯的質量分數為19%，2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯的質量分數 為19%，4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的質量分數為2%，1-羥基環己基苯基甲酮的質量分數為2%。
實施例3
本實施例中，所使用的PI-COOH的結構式為
本實施例的聚醯亞胺組合物由上述PI-COOH、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚及1-羥基環己基苯基甲酮製備而成。其中PI-COOH的質量分數為57%，脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯的質量分數為19%，2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯的質量分數為19%，4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的質量分數為3%，1-羥基環己基苯基甲酮的質量分數為2%。
對照例
本實施例中，所使用的PI-COOH的結構式為
本實施例的聚醯亞胺組合物由上述PI-COOH、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、及1-羥基 環己基苯基甲酮製備而成。其中PI-COOH的質量分數為60%，脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯的質量分數為19%，2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯的質量分數為19%，1-羥基環己基苯基甲酮的質量分數為2%。
將上述實施例1~3及對照例的聚醯亞胺組合物分別製成覆蓋膜200；然後，將製得的覆蓋膜200分別浸泡於摩爾濃度為10%的NaOH溶液中，進行耐強鹼性測試。檢測結果參表一。
由上表可知，添加有含硫化合物4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的聚醯亞胺組合物製得的覆蓋膜200開始剝膜的時間晚於未添加含硫化合物的聚醯亞胺組合物製得的覆蓋膜200，且添加的含硫化合物4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚越多，開始剝膜的時間越晚。即，添加有含硫化合物4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚的聚醯亞胺組合物製得的覆蓋膜200的耐強鹼性較強。由此可知，在聚醯亞胺組合物中添加含硫化合物，可以有效提高由該聚醯亞胺組合物製得的覆蓋膜200的耐強鹼性。
請參閱圖1，可以理解，還可以在所述聚醯亞胺膜10的至少一表面結合離型膜20，用於保護該聚醯亞胺膜10。
請進一步參閱圖2，一種應用上述覆蓋膜200的電路板300，該電路板300應用於電腦、電子閱讀器、平板電腦、智慧手錶等電子裝置上。該電路板300包括基板301、固定在該基板301至少一表 面的若干金屬片302及若干覆蓋膜200。該若干覆蓋膜200與若干金屬片302間隔排布，且該覆蓋膜200與金屬片302將其所結合的表面完全覆蓋。每一金屬片302的二端部被相鄰的覆蓋膜200覆蓋。可以理解，該電路板300上還組裝有常用於電路板的其它電子元件。
所述聚醯亞胺組合物藉由添加含硫化合物，在電路板300的覆蓋膜200製作時藉由使含硫化合物與具有-COOH的聚醯亞胺發生熱交聯反應，從而有效提高了該覆蓋膜200的耐強鹼性，延長了覆蓋膜200的使用壽命，節約資源。
10‧‧‧聚醯亞胺膜
20‧‧‧離型膜

Claims (9)

  1. 一種聚醯亞胺組合物，該聚醯亞胺組合物包括聚醯亞胺及高聚物，該高聚物由感光聚合物、感光單體和光引發劑經過光照處理發生感光聚合反應後形成，其改良在於：該聚醯亞胺組合物還包括含硫化合物，該含硫化合物選自4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚、2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、及4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚中的一種或幾種，所述聚醯亞胺具有-COOH官能基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的聚醯亞胺組合物，其中，所述聚醯亞胺的結構式為 式(I)，其中m、n為10至1000的整數；X1和X3分別選自 中的一種；X2和X4為相同或不相同的具有雙共價鍵的有機官能基，且其中X2選自、、 、及中的一種，其中R1為COOH，R2選自OH、、、、、及中的一種，R為H或CH3，p、q為1至20的整數，Y1選自-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)n1-、-O(CH2)n2O-、-COO(CH2)n3OCO-、、及中的一種，其中n1、n2、n3為1至10的整數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的聚醯亞胺組合物，其中，製備所述聚醯亞胺組合物所使用的聚醯亞胺的質量分數為50%~70%，含硫化合物的質量分數為1%~5%，感光聚合物的質量分數為10%~30%，感光單體的質量分數為10%~30%，光引發劑的質量分數為1%~5%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的聚醯亞胺組合物，其中，所述感光聚合物選自超支化聚酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、聚醚多元醇-脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、改性環氧丙烯酸酯、改性雙酚A環氧丙烯酸酯、2-羥基-3苯氧丙基丙烯酸、酚醛環氧丙烯酸酯、環氧大豆油丙烯酸酯、改性六官能環氧丙烯酸酯、脂肪族改性聚酯丙烯酸酯、脂肪族改性聚酯六丙烯酸酯、胺改性聚酯丙烯酸酯、及聚酯丙烯酸酯中的一種或幾種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的聚醯亞胺組合物，其中，所述感光單體選自2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、 二縮三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二甘醇二丙烯烯酸酯、及新戊二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的聚醯亞胺組合物，其中，所述光引發劑選自1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、安息香雙甲醚、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基-環己基-苯基甲酮、甲苯醯基衍生物、二苯甲酮、4-苯甲醯基-4’-甲基-二苯硫醚、2-苯甲醯基苯甲酸甲酯、異丙基硫雜蔥酮(2、4異構體混合物)、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸乙酯、4-(N、N-二甲氨基)苯甲酸異辛酯、三級胺丙烯酸酯、及胺改性環氧丙烯酸酯中的一種或幾種。
  7. 一種聚醯亞胺膜，該聚醯亞胺膜包括申請專利範圍第1~6項任意一項所述的聚醯亞胺組合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的聚醯亞胺膜，其改良在於，該聚醯亞胺膜的至少一表面結合有離型膜。
  9. 一種電路板，其包括基板、固定在該基板上的金屬片、及結合於設置有金屬片的基板表面的覆蓋膜，該金屬片的二端部被覆蓋膜所覆蓋，該覆蓋膜由聚醯亞胺膜經過熱處理發生熱交聯反應後形成，其改良在於，該聚醯亞胺膜包括申請專利範圍第1~6項任意一項所述的聚醯亞胺組合物。
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