TWI807211B - 聚醯亞胺膜、其製備方法以及包含此膜之可撓性敷金屬箔積層板 - Google Patents

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Abstract

一種聚醯亞胺膜、其製造方法以及包含此膜之可撓性敷金屬箔積層板。聚醯亞胺膜包括:具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度的第一醯亞胺鍵單元;以及具有低於400   °C的玻璃化轉變溫度的第二醯亞胺鍵單元,其中在聚醯亞胺膜中,第一醯亞胺鍵單元係以約39 mol%至約90 mol%的量存在。

Description

聚醯亞胺膜、其製備方法以及包含此膜之可撓性敷金屬箔積層板
本申請主張2019年11月29日向韓國智慧財產局提申之韓國專利申請號No. 10-2019-0157572的權益,其全部內容透過引用整體併入本文。
本發明係關於聚醯亞胺膜、其製造方法以及包含此膜之可撓性敷金屬箔積層板,且更具體而言,係關於在玻璃化轉變溫度、熱膨脹係數等方面具有良好熱性能的聚醯亞胺膜、其製造方法以及包含此膜之可撓性敷金屬箔積層板。
聚醯亞胺膜具有良好的機械和熱尺寸穩定性和化學穩定性,並廣泛用於電氣/電子產品、航太工程、電信等材料領域。聚醯亞胺膜常用作為由於減少了例如捲帶式自動接合(TAB)封裝的基膜或覆膜晶片(COF)封裝之部分的重量、厚度、長度和尺寸而具有精美的圖樣的可撓式電路板的材料。可撓式電路板通常具有其中包括金屬箔的電路形成於基膜上的結構,且其在廣義上被稱為「可撓性敷金屬箔積層板」。使用TAB或COF的每個處理過程都包括高溫過程。例如,晶片接合過程(為使用COF的處理過程)是在380℃或更高的溫度下進行。如果在此過程中用作為基膜的聚醯亞胺膜具有低玻璃化轉變溫度,則在過程中可能會發生電路與聚醯亞胺膜分離。
本發明的技術背景揭示於韓國專利第10-0656246號中。
本發明的一個態樣係提供在玻璃化轉變溫度、熱膨脹係數等方面具有良好熱性能的聚醯亞胺膜。
本發明的另一個態樣係提供上述聚醯亞胺膜的製造方法。
本發明的又一個態樣係提供包括上述聚醯亞胺膜的可撓性敷金屬箔積層板。
1. 根據本發明的一態樣,提供一種聚醯亞胺膜。上述聚醯亞胺膜包括:具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度的第一醯亞胺鍵單元;以及具有低於400   °C的玻璃化轉變溫度的第二醯亞胺鍵單元,其中在上述聚醯亞胺膜中,第一醯亞胺鍵單元的量為約39 mol%至約90 mol%。
2. 在實施例1中,第一醯亞胺鍵單元可衍生自第一二酐單體,其中上述二酐單體可包括均苯四甲酸二酐(PMDA)。
3. 在實施例1或2中,第二醯亞胺鍵單元可衍生自第二二酐單體,其中上述第二二酐單體可包括3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, BTDA)、氧雙鄰苯二甲酸二酐(oxydiphthalic dianhydride, ODPA)、或其組合。
4. 在實施例1至3之任一實施例中,第一醯亞胺鍵單元可衍生自第一二酐單體與二胺單體之間的偶合,且第二醯亞胺鍵單元可衍生自第二二酐單體與二胺單體之間的偶合,其中二胺單體可各包括對苯二胺(p-phenylenediamine, PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(4,4'-oxydianiline, ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺(m-tolidine)、或其組合。
5. 在實施例1至4之任一實施例中,第二醯亞胺鍵單元可具有約300   °C至低於400   °C的玻璃化轉變溫度。
6. 在實施例1至5之任一實施例中,聚醯亞胺膜可具有約370   °C或更高的玻璃化轉變溫度。
7. 在實施例1至6之任一實施例中,聚醯亞胺膜可具有8 ppm/  °C或更低的熱膨脹係數,其係透過縱向(MD)和橫向(TD)的平均熱膨脹係數計算得出。
8. 根據本發明的另一態樣,提供一種聚醯亞胺膜的製造方法。上述方法包括:透過將第二二酐單體與二胺單體在溶劑中混合,經由它們之間的反應形成第二醯胺酸鍵單元以製備聚醯胺酸溶液,接著加入第一二酐單體及二胺單體以經由它們之間的反應形成第一醯胺酸鍵單元;並醯亞胺化上述聚醯胺酸,其中第二醯胺酸鍵單元經由醯亞胺化反應形成具有低於400   °C的玻璃化轉變溫度的第二醯亞胺鍵單元,第一醯胺酸鍵單元經由醯亞胺化反應形成具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度的第一醯亞胺鍵單元,且聚醯亞胺膜包括約39 mol%至約90 mol%的第一醯亞胺鍵單元。
9. 在實施例8中,第一二酐單體可包括均苯四甲酸二酐(PMDA),第二二酐單體可包括3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、氧雙鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、或其組合,且二胺單體可各包括對苯二胺(PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺、或其組合。
10.在實施例8或9中,第二醯亞胺鍵單元可具有約300   °C至低於400    °C的玻璃化轉變溫度。
11. 在實施例8至10之任一實施例中,第一二酐單體以及第二二酐單體的總莫耳數比二胺單體的總莫耳數的比例可為約1:0.95至約0.95:1。
12. 根據本發明的又一態樣,提供一種可撓性敷金屬箔積層板。可撓性敷金屬箔積層板包括:根據實施例1至7中之任一實施例的聚醯亞胺膜或根據實施例8至11中之任一實施例的方法製造的聚醯亞胺膜;以及形成於聚醯亞胺膜上的金屬箔。
本發明提供在玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數方面具有良好的熱性能的一種聚醯亞胺膜、其製造方法以及包括其之可撓性敷金屬箔積層板。
將省略可能不必要地混淆本發明目的之已知功能和構造的描述。
將進一步理解的是,當在本說明書中使用術語“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”及/或“包括(including)”時,其特指所述特徵部件、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組的存在,但不排除存在或增加一個或多個其他特徵部件、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組。當在本說明書中使用單數形式“一(a)”和“一個(an)”時,除非上下文另外明確指出,否則也意圖使其包括複數形式。
另外,除非另有明確說明,否則與特定組件有關的數值應被解釋為其在組件解釋中包括公差範圍。
將理解的是,雖然本文中可使用術語“第一(first)”、“第二(second)”等來描述各種元件、組件、區域、層及/或部分,但是這些元件、組件、區域、層及/或部分不應受到此些術語的限制。此些術語僅用於區分一個元件、組件、區域、層或部分與另一元件、組件、區域、層或部分。
本文中用來表示特定數值範圍的表述“a至b”被定義為“≥a且≤b”。
本文中術語"第一醯亞胺鍵單元"可指衍生自第一二酐單體且透過直接偶合第一二酐單體至二胺單體而形成的單元,且術語"第二醯亞胺鍵單元"可指衍生自第二二酐單體且透過直接偶合第二二酐單體至二胺單體而形成的單元。
本文中術語"第一醯胺酸鍵單元"可指透過醯亞胺化反應形成第一醯亞胺鍵單元的單元,且術語"第二醯胺酸鍵單元"可指透過醯亞胺化反應形成第二醯亞胺鍵單元的單元。
本文中的"第一醯亞胺鍵單元的玻璃化轉變溫度"可意指僅包括構成第一醯亞胺鍵單元的第一二酐單體以及二胺單體的聚醯亞胺的玻璃化轉變溫度,而"第二醯亞胺鍵單元的玻璃化轉變溫度"可意指僅包括構成第二醯亞胺鍵單元的第二二酐單體以及二胺單體的聚醯亞胺的玻璃化轉變溫度。
本文中的"第一醯亞胺鍵單元的mol%"可考量所用單體的莫耳數和將單體加進反應器的順序來計算。舉例而言,當聚醯亞胺係透過其中將A mol 的第二二酐單體先與B mol的二胺單體,然後與C mol的第一二酐單體混合並反應,且加入D mol的二胺單體並反應以形成聚醯胺酸,然後進行聚醯胺酸的醯亞胺化反應的製程製備時,第一醯亞胺鍵單元的mol%可由下式計算:(A+B+C+D)-(2×A)}/(A+B+C+D)。
聚醯亞胺膜
根據本發明的一個態樣,提供一種聚醯亞胺膜。
本發明的發明人根據確認以聚醯亞胺膜的醯亞胺鍵單元的總莫耳數為基礎,包括約39 mol%至約90 mol%的具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度的醯亞胺鍵單元(下文中稱為"第一醯亞胺鍵單元")的聚醯亞胺膜具有良好的熱性能(例如在玻璃化轉變溫度、熱膨脹係數等方面)來完成本發明。具體而言,此種聚醯亞胺膜可具有適用於可撓性敷金屬箔積層板的熱性能。
第一醯亞胺鍵單元可衍生自第一二酐單體,特別係衍生自第一二酐單體以及二胺單體之間的偶合,其中第一二酐單體可包括當偶合至二胺單體時可形成具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度的第一醯亞胺鍵單元的任何二酐單體。舉例而言,第一二酐單體可包括均苯四甲酸二酐(PMDA)且二胺單體可包括對苯二胺(PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺、或其組合。
在一個實施例中,第一醯亞胺鍵單元可包括PMDA-PPD鍵單元及/或PMDA-ODA鍵單元。透過這種方式,聚醯亞胺膜可具有高玻璃化轉變溫度以及所需的熱膨脹係數。
第一醯亞胺鍵單元可具有400   °C或更高的玻璃化轉變溫度。在此範圍內,聚醯亞胺膜在玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數方面可具有良好的熱性能。舉例而言,第一醯亞胺鍵單元可具有400   °C至約430   °C (例如,400   °C、約405   °C、約410   °C、約415   °C、約420   °C、約425   °C、或約430   °C)的玻璃化轉變溫度,但不限於此。
第一醯亞胺鍵單元可以約39 mol%至約90 mol%(例如,約39 mol%、約40 mol%、約41 mol%、約42 mol%、約43 mol%、約44 mol%、約45 mol%、約46 mol%、約47 mol%、約48 mol%、約49 mol%、約50 mol%、約51 mol%、約52 mol%、約53 mol%、約54 mol%、約55 mol%、約56 mol%、約57 mol%、約58 mol%、約59 mol%、約60 mol%、約61 mol%、約62 mol%、約63 mol%、約64 mol%、約65 mol%、約66 mol%、約67 mol%、約68 mol%、約69 mol%、約70 mol%、約71 mol%、約72 mol%、約73 mol%、約74 mol%、約75 mol%、約76 mol%、約77 mol%、約78 mol%、約79 mol%、約80 mol%、約81 mol%、約82 mol%、約83 mol%、約84 mol%、約85 mol%、約86 mol%、約87 mol%、約88 mol%、約89 mol%、或約90 mol%)的量存在於聚醯亞胺膜中。若第一醯亞胺鍵單元的量少於約39 mol%,其可能難以製造具有所需熱性能的聚醯亞胺膜,而若第一醯亞胺鍵單元的量超過約90 mol%,則聚醯亞胺膜會過脆,且因此可能在其製造期間破裂。舉例而言,在聚醯亞胺膜中,第一醯亞胺鍵單元可以約40 mol%至約90 mol%的量存在,再舉例而言,約50 mol%至約90 mol%,再舉例而言,約60 mol%至約90 mol%,再舉例而言,約70 mol%至約90 mol%,再舉例而言,約80 mol%至約90 mol%,,再舉例而言,約50 mol%至約80 mol%,再舉例而言,約60 mol%至約70 mol%,但不限於此。
具有低於400   °C的玻璃化轉變溫度的第二醯亞胺鍵單元可衍生自第二二酐單體,特別係衍生自第二二酐單體以及二胺單體之間的偶合。第二醯亞胺鍵單元賦予聚醯亞胺膜所需的物理性能,而不會不利地影響聚膜亞胺膜的熱性能,像是玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數。舉例而言,第二醯亞胺鍵單元可增強聚醯亞胺膜的耐化學性或可防止聚醯亞胺膜過脆。在使用第二二酐單體以及二胺單體時,第二二酐單體以及二胺單體的種類可取決於聚醯亞胺膜所需的物理性能。舉例而言,第二二酐單體可包括3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、氧雙鄰苯二甲二酐(ODPA)、或其組合,且二胺單體可包括對苯二胺(PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺、或其組合。透過這種方式,第二醯亞胺鍵單元可減少聚醯亞胺膜的脆化程度,而不會不利地影響聚醯亞胺膜的熱性能,像是玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數。
在一個實施例中,第二醯亞胺鍵單元可具有約300   °C至低於400   °C (例如,約300   °C、約310   °C、約320   °C、約330   °C、約340   °C、約350   °C、約360   °C、約370   °C、約380   °C、約390   °C、或約399   °C)的玻璃化轉變溫度。在此範圍中,聚醯亞胺膜在玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數方面可具有良好的熱性能。
在一個實施例中,第二醯亞胺鍵單元可無BPDA-ODA鍵單元。因為BPDA-ODA鍵單元具有低於約300    °C的低玻璃化轉變溫度以及高熱膨脹係數(通過將MD和TD中的熱膨脹係數值取平均來計算),第二醯亞胺鍵單元無BPDA-ODA鍵單元可進一步增進聚醯亞胺膜的熱性能,像是玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數。
在一個實施例中,第二醯亞胺鍵單元可以約10 mol%至約61 mol% (例如,約10 mol%、約11 mol%、約12 mol%、約13 mol%、約14 mol%、約15 mol%、約16 mol%、約17 mol%、約18 mol%、約19 mol%、約20 mol%、約21 mol%、約22 mol%、約23 mol%、約24 mol%、約25 mol%、約26 mol%、約27 mol%、約28 mol%、約29 mol%、約30 mol%、約31 mol%、約32 mol%、約33 mol%、約34 mol%、約35 mol%、約36 mol%、約37 mol%、約38 mol%、約39 mol%、約40 mol%、約41 mol%、約42 mol%、約43 mol%、約44 mol%、約45 mol%、約46 mol%、約47 mol%、約48 mol%、約49 mol%、約50 mol%、約51 mol%、約52 mol%、約53 mol%、約54 mol%、約55 mol%、約56 mol%、約57 mol%、約58 mol%、約59 mol%、約60 mol%、或約61 mol%)的量存在於聚醯亞胺膜中。在此範圍內,第二醯亞胺鍵單元可賦予聚醯亞胺膜所需的物理性能而不會不利地影響聚醯亞胺膜的熱性能,像是玻璃化轉變溫度以及熱膨脹係數。
在一個實施例中,聚醯亞胺膜可具有約370   °C或更高的玻璃化轉變溫度。在此範圍內,聚醯亞胺膜可具有良好的熱性能且因此可避免例如在高溫下明顯的尺寸變化。舉例而言,聚醯亞胺膜可具有約370  °C至約420 °C(例如,約370 °C、約380 °C、約390 °C、約400 °C、約410 °C、或約420 °C)的玻璃化轉變溫度,再舉例而言,約380  °C或更高,再舉例而言,約380  °C至約420  °C,再舉例而言,約385  °C或更高,再舉例而言,約390  °C至約420  °C,再舉例而言,約390  °C至約410  °C,但不限於此。
在一個實施例中,聚醯亞胺膜可具有8 ppm/  °C或更少的熱膨脹係數(通過將MD和TD中的熱膨脹係數值取平均來計算)。在此範圍內,能夠降低聚醯亞胺膜的MD中尺寸的變化,從而減少COF結合過程中COD電路的累積尺寸變化。舉例而言,聚醯亞胺膜可具有約2 ppm/  °C至約8 ppm/  °C(例如,約2 ppm/  °C、約2.5 ppm/  °C、約3 ppm/  °C、約3.5 ppm/  °C、約4 ppm/  °C、約4.5 ppm/  °C、約5 ppm/  °C、約5.5 ppm/  °C、約6 ppm/  °C、約6.5 ppm/  °C、約7 ppm/  °C、約7.5 ppm/  °C、或約8 ppm/  °C)的熱膨脹係數,再舉例而言,約2 ppm/  °C至約6 ppm/  °C,且再舉例而言,約2 ppm/  °C至約4 ppm/  °C(通過將MD和TD中的熱膨脹係數值取平均來計算),但不限於此。
在一個實施例中,聚醯亞胺膜可具有約25 µm至約50 µm(例如,約25 µm、約30 µm、約35 µm、約40 µm、約45 µm、或約50 µm)的厚度。在此範圍內,聚醯亞胺膜可展現出低迴彈性能(也就是,低剛性)。舉例而言,聚醯亞胺膜可具有約25 µm至約40 µm的厚度,再舉例而言,約30 µm至約38 µm,再舉例而言,約30 µm至約35 µm,但不限於此。
聚醯亞胺膜的製造方法
根據本發明的其他態樣,提供如上所述之聚醯亞胺膜的製造方法。此方法包括:透過將第二二酐單體與二胺單體在溶劑中混合,經由其間的反應形成第二醯胺酸鍵單元,從而製備聚醯胺酸溶液,接著透過加入第一二酐單體以及二胺單體,經由其間的反應形成第一醯胺酸鍵單元;以及醯亞胺化聚醯胺酸,其中第二醯胺酸鍵單元經由醯亞胺化反應形成具有低於400  °C的玻璃化轉變溫度的第二醯亞胺鍵單元,第一醯胺酸鍵單元經由醯亞胺化反應形成具有400° C或更高的玻璃化轉變溫度的第一醯亞胺鍵單元,且聚醯亞胺膜包括約39 mol%至約90 mol%的第一醯亞胺鍵單元。因為第一二酐單體、第二二酐單體、二胺單、第一醯亞胺鍵單元、以及第二醯亞胺鍵單元如上所述,將省略對其之詳細描述。
首先,聚醯胺酸溶液可透過將第二二酐單體與二胺單體在溶劑中混合,經由反應形成第二醯胺酸鍵單元來製備,接著加入第一二酐單體以及二胺單體,然後經由反應來形成第一醯胺酸鍵單元。在形成第一醯胺酸鍵單元之前形成第二醯胺酸鍵單元可促進對聚醯胺酸的分子結構的控制,同時有利於實現最終的聚醯亞胺膜的所需熱性能。
溶劑可包括可溶解聚醯胺酸的任何溶劑,但不限於此。舉例而言,溶劑可以包括非質子極性有機溶劑。非質子極性溶劑的實例可包括醯胺溶劑,像是N,N'-二甲基甲醯胺(N,N'-dimethylformamide,DMF)以及N,N'-二甲基乙醯胺(N,N'-dimethylacetamide,DMAc)等;酚類溶劑,像是對氯酚(p-chlorophenol)以及鄰氯酚(o-chlorophenol)等;N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-pyrrolidone,NMP);γ-丁內酯(γ-butyrolactone,GBL);以及二甘二甲醚(diglyme)。此些可單獨或組合使用。如有需要,可進一步使用像是甲苯、四氫呋喃、丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇和水的輔助溶劑來調整聚醯胺酸的溶解度。在一個實施例中,溶劑可以是醯胺溶劑,例如N,N-二甲基甲醯胺或N,N-二甲基乙醯胺。
在一個實施例中,第一二酐單體以及第二二酐單體的總莫耳數實質上等於二胺單體的總莫耳數。舉例而言,第一二酐單體以及第二二酐單體的總莫耳數比二胺單體的總莫耳數的比例範圍為約1:0.95至約0.95:1,再舉例而言,從約1:0.96至約0.96:1,再舉例而言,從約1:0.97至約0.97:1,但不限於此。
上述單體間的反應可在例如約0  °C至約80  °C的溫度進行約10 分鐘至約30小時。另外,上述單體間反應的控制可透過在進行反應之前添加少量的末端密封劑來實現,但不限於此。
在一個實施例中,聚醯胺酸可具有約50,000 g/mol至約500,000 g/mol(例如,約50,000 g/mol、約100,000 g/mol、約150,000 g/mol、約200,000 g/mol、約250,000 g/mol、約300,000 g/mol、約350,000 g/mol、約400,000 g/mol、約450,000 g/mol、或約500,000 g/mol)的重均分子量。在此範圍內,聚醯亞胺膜可具有良好的機械性能。於此,重均分子量可經由使用凝膠滲透色譜法(GPC)進行聚苯乙烯轉化來判定。舉例而言,聚醯胺酸可具有約100,000 g/mol至約400,000 g/mol,例如,約150,000 g/mol至約300,000 g/mol的重均分子量,但不限於此。
在一個實施例中,聚醯胺酸可具有約10,000 cP至約300,000 cP(例如,約10,000 cP、約50,000 cP、約100,000 cP、約150,000 cP、約200,000 cP、約250,000 cP、或約300,000 cP)的黏度。在此範圍內,聚醯胺酸可穩定地成膜。於此,黏度可在25℃的溫度和1 sec-1 的剪切率的條件下使用流變儀(RS600, HAAKE Technik Co.)通過平行板法測量。舉例而言,聚醯胺酸可具有約30,000 cP至約250,000 cP的黏度,再舉例而言,約50,000 cP至約200,000 cP的黏度,但不限於此。
在一個實施例中,聚醯胺酸溶液可具有約5 wt%至約15 wt%(例如,約5 wt%、約6 wt%、約7 wt%、約8 wt%、約9 wt%、約10 wt%、約11 wt%、約12 wt%、約13 wt%、約14 wt%、或約15 wt%,再舉例而言,約7 wt%至約13 wt%)的固體含量,但不限於此。在此範圍內,聚醯胺酸可具有高儲存穩定性。
在一個實施例中,聚醯胺酸的製備中可加入添加劑以增進聚醯亞胺膜的各種性能,像是穩定性、導熱性、導電性、抗電暈性、以及迴路硬度(loop hardness)。添加劑可包括,例如填充物。填充物的實例可包括二氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、氮化矽、氮化硼、磷酸氫鈣、磷酸鈣和雲母,但不限於此。添加物可以不會影響本發明提供的效果的任何適當的量添加。
接著,可醯亞胺化聚醯胺酸。
可將脫水劑與醯亞胺化劑加到聚醯胺酸中以將聚醯胺酸醯亞胺化。脫水劑可包括可透過聚醯胺酸的脫水促進環化的任何脫水劑。脫水劑可包括,例如,乙酸酐。醯亞胺化劑可包括可促進聚醯胺酸環化的任何醯亞胺化劑。醯亞胺化劑可包括,例如,三級胺(tertiary amine),像是喹啉、異喹啉、β-甲基吡啶以及吡啶。這些可單獨使用或混合使用。雖然脫水劑和醯亞胺化劑的量沒有特別限定,每莫耳聚醯胺酸的醯胺酸基團可加入例如,約3.5 mol至約6.0 mol (例如,約3.5 mol、約4.0 mol、約4.5 mol、約5.0 mol、約5.5 mol、或約6.0 mol)的量的脫水劑且每莫耳聚醯胺酸的醯胺酸基團可加入例如0.7 mol至約1.2 mol (例如,約0.7 mol、約0.8 mol、約0.9 mol、約1.0 mol、約1.1 mol、或約1.2 mol)的醯亞胺化劑。
在一個實施例中,醯亞胺化聚醯胺酸可包括:透過將聚醯胺酸溶液與脫水劑以及醯亞胺化劑混合以製備聚醯亞胺膜組合物;以及使組合物成膜。使組合物成膜可包括:透過將聚醯亞胺膜組合物以膜形式塗佈至基板並在約30  °C至約200  °C的溫度下乾燥約15 秒至約30 分鐘以製備凝膠膜;以及在基板自其移除的狀況下以約200  °C至約500  °C的溫度進行約15 秒至約30 分鐘的熱處理,但不限於此。
經由上述方法製造的聚醯亞胺膜具有良好的熱性能且因此在高溫處理時可具有高穩定性。 可撓性敷金屬箔積層板
根據進一步的態樣,提供一種包括上述聚醯亞胺膜的可撓性敷金屬箔積層板。可撓性敷金屬箔積層板可具有其中金屬箔形成在聚醯亞胺膜的一側或兩側面上的結構。
包括在可撓性敷金屬箔積層板的聚醯亞胺膜以及金屬箔的厚度無特別限制。舉例而言,聚醯亞胺膜可具有約25 µm至約50 µm(例如,約25 µm至約40 µm)的厚度,且金屬箔可具有約30 µm至約38 µm(例如,約30 µm至約35 µm)的厚度。
可撓性敷金屬箔積層板可通過本領域常用的任何方法製造。舉例而言,可撓性敷金屬箔積層板可透過(i) 將為聚醯亞胺前驅物的聚醯胺酸澆鑄或塗佈於金屬箔上,接著進行醯亞胺化反應的澆鑄方法,(ii) 將金屬層通過濺射直接沉積在聚醯亞胺膜上的金屬化方法,或(iii) 透過加熱和加壓將聚醯亞胺膜黏合到金屬箔上的層壓方法。 製造
因為聚醯亞胺膜具有高玻璃化轉變溫度,可防止包括上述聚醯亞胺膜的可撓性敷金屬箔積層板在高溫處理時,金屬箔自聚醯亞胺膜分離。
接下來,本發明將參照實例進行更詳細的描述。然而,應當注意的是,這些實例僅供用於說明,並且不應以任何方式解釋為對本發明的限制。實例
實例 1
將406.7 g的二甲基甲醯胺(DMF)置於反應器中,加入0.025 mol (7.29 g)作為第二二酐單體的3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)以及0.223 mol (24.11 g)作為二胺單體的對苯二胺(PPD),然後在25  °C反應1小時。接著,添加0.218 mol(47.56 g)作為第一二酐單體的均苯四甲酸二酐(PMDA)以及0.025 mol (4.96 g)作為二胺單體的4,4'-二胺基二苯醚(ODA),然後在30  °C反應1小時,從而製備聚醯胺酸溶液。
接著,每莫耳聚醯胺酸的醯胺酸基團,加入3.5 mol的乙酸酐作為脫水劑以及1.1 mol的異喹啉(IQ)作為醯亞胺化反應催化劑以製備聚醯胺酸溶液,從而獲得聚醯亞胺膜組合物。
將製備的聚醯亞胺膜組合物使用刮刀在SUS板上(100SA, Sandvik)澆鑄至300 µm的厚度,然後在100  °C乾燥5 分鐘,從而製備凝膠膜。接著,將凝膠膜自SUS板分離,然後在200  °C熱處理5 分鐘並在400  °C熱處理5 分鐘,從而製造具有35 µm厚度的聚醯亞胺膜。
實例2至6以及比較例1以及2 除了BPDA、PPD、PMDA以及ODA的量隨著表1所列者變化以外,以與實例1相同之方式製造聚醯亞胺膜。
評估例 1:玻璃化轉變溫度的測量
使用熱機械分析儀(Q800, TA Instruments),將在實例以及比較例中製造的每個聚醯亞胺膜切割成4 mm×20 mm(寬×長)的尺寸以製備樣本,然後將其在氮氣氣氛下以5  °C/min的速度從室溫加熱到550  °C,然後測量玻璃化轉變溫度。結果示於表1。於此,根據儲存模數與損耗模數之比例計算出的tanδ最大峰來判定玻璃化轉變溫度。
評估例2:熱膨脹係數(CTE)的測量
使用熱機械分析儀(Q800, TA Instruments),將在實例以及比較例中製造的每個聚醯亞胺膜切割成2 mm×10 mm(寬×長)的尺寸以製備樣本,然後將其以10   °C/min的速度從室溫加熱到480  °C並在氮氣氣氛中以0.05 N的負載(load)以10  °C/min的速度冷卻,然後透過測量在樣本上繪製的CTE曲線上50  °C至400  °C範圍內的斜率來判定熱膨脹係數。結果示於表1。
表1
  BPDA (mol) PPD (mol) PMDA (mol) ODA (mol) 第一醯亞胺鍵單元(mol%) 玻璃化轉變溫度 (  °C) 熱膨脹係數 (MD和TD中的熱膨脹係數的平均) (ppm/  °C)
實例 1 0.025 0.223 0.218 0.025 89.8 415 3.2
實例 2 0.134 0.201 0.088 0.022 39.8 374 5.7
實例 3 0.048 0.218 0.190 0.024 80 401 3.0
實例 4 0.071 0.214 0.166 0.024 70.1 393 3.1
實例 5 0.093 0.209 0.138 0.023 59.8 389 3.6
實例 6 0.114 0.205 0.113 0.023 49.9 386 4.5
比較例 1 - 0.228 0.248 0.025 100 - -
比較例 2 0.153 0.197 0.065 0.022 30.0 362 5.1
由表1可看出,實例1至6的所有聚醯亞胺膜(其中第一醯亞胺鍵單元的量落入根據本發明的範圍內)具有高玻璃化轉變溫度以及低熱膨脹係數。
反之,比較例1的聚醯亞胺膜(其中第一醯亞胺鍵單元的量超過根據本發明的範圍內)過脆且在其製造期間破裂(也就是說,比較例1無法得到完整的聚醯亞胺膜)。另外,比較例2的聚醯亞胺膜(其中第一醯亞胺鍵單元的量低於根據本發明的範圍內)具有低玻璃化轉變溫度。
雖然本文中已描述了一些實施例,然應可理解本技術領域中具有通常知識者可在不背離本發明的精神與範疇之前提下,對本發明進行各種改變、置換、取代以及等效實施例。
無。
無。
無。

Claims (7)

  1. 一種聚醯亞胺膜,包括:一第一醯亞胺鍵單元,具有400℃或更高的玻璃化轉變溫度;以及一第二醯亞胺鍵單元,具有低於400℃的玻璃化轉變溫度,其中在該聚醯亞胺膜中,該第一醯亞胺鍵單元以39mol%至90mol%的量存在,其中該第一醯亞胺鍵單元係衍生自一第一二酐單體,該第一二酐單體為均苯四甲酸二酐(PMDA),其中該第二醯亞胺鍵單元係衍生自一第二二酐單體,該第二二酐單體係由3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)所組成,其中該第一醯亞胺鍵單元係衍生自該第一二酐單體以及一二胺單體之間的偶合而該第二醯亞胺鍵單元係衍生自該第二二酐單體以及一二胺單體之間的偶合,該二胺單體各包括對苯二胺(PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺、或其組合,其中該聚醯亞胺膜具有8ppm/℃或更低的熱膨脹係數,其係透過將縱向(MD)和橫向(TD)中的熱膨脹係數值取平均來計算。
  2. 如請求項1所述的聚醯亞胺膜,其中該第二醯亞胺鍵單元具有300℃至低於400℃的玻璃化轉變溫度。
  3. 如請求項1所述的聚醯亞胺膜,其中該聚醯亞胺膜具有370℃或更高的玻璃化轉變溫度。
  4. 一種聚醯亞胺膜的製造方法,其包括: 透過將一第二二酐單體與一二胺單體在一溶劑中混合,經由其間的反應形成一第二醯胺酸鍵單元,從而製備一聚醯胺酸溶液,接著透過加入一第一二酐單體以及一二胺單體,經由其間的反應形成一第一醯胺酸鍵單元;以及醯亞胺化該聚醯胺酸,其中該第二醯胺酸鍵單元透過醯亞胺化反應形成具有低於400℃的玻璃化轉變溫度的一第二醯亞胺鍵單元,該第一醯胺酸鍵單元透過醯亞胺化反應形成具有400℃或更高的玻璃化轉變溫度的一第一醯亞胺鍵單元,且該聚醯亞胺膜包括39mol%至90mol%的該第一醯亞胺鍵單元,其中該第一醯亞胺鍵單元係衍生自一第一二酐單體,該第一二酐單體為均苯四甲酸二酐(PMDA),其中該第二醯亞胺鍵單元係衍生自一第二二酐單體,該第二二酐單體係由3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)所組成,其中該第一醯亞胺鍵單元係衍生自該第一二酐單體以及一二胺單體之間的偶合而該第二醯亞胺鍵單元係衍生自該第二二酐單體以及一二胺單體之間的偶合,該二胺單體各包括對苯二胺(PPD)、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、2,2'-二甲對聯苯胺、或其組合,其中該聚醯亞胺膜具有8ppm/℃或更低的熱膨脹係數,其係透過將縱向(MD)和橫向(TD)中的熱膨脹係數值取平均來計算。
  5. 如請求項4所述的方法,其中該第二醯亞胺鍵單元具有300℃至低於400℃的玻璃化轉變溫度。
  6. 如請求項4所述的方法,其中該第一二酐單體以及該第二二 酐單體的總莫耳數比二胺單體的總莫耳數的比例範圍為約1:0.95至約0.95:1。
  7. 一種可撓性敷金屬箔積層板,其包括:如請求項1至3中之任一項所述之聚醯亞胺膜;以及一金屬箔,形成於該聚醯亞胺膜上。
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