UA119126U

UA119126U - A METHOD FOR MANUFACTURING FLEXIBLE LAYERED MATERIAL FOR FOIL PRODUCTS

Info

Publication number: UA119126U
Application number: UAU201703496U
Authority: UA
Inventors: В'ячеслав Миколайович Борщов; Людмила Василівна Клімова; Олександр Михайлович Лістратенко; Геннадій Ігоревич Нікітський; Максим Анатолійович Проценко; Ігор Трохимович Тимчук; Олександр Олександрович Фомін
Original assignee: Геннадій Ігоревич Нікітський
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2017-09-11

Abstract

Спосіб виготовлення гнучкого шаруватого матеріалу для виробів на основі фольги включає в себе нанесення на фольгу поліімідного лаку з наступною полімеризацією шляхом нагріву. На очищену фольгу наносять за допомогою аплікатора поліімідний лак та одночасно прикладають силу натягування. Здійснюють сушіння шляхом плавного підйому температури із швидкістю 2,5(5,0 °С за хвилину від кімнатної до 80(100 °С. Витримують при такій температурі впродовж 20(30 хвилин. Забезпечують дегідроциклізацію лакового поліімідного покриття шляхом плавного підйому температури зі швидкістю 2,5(5,0 °С за хвилину до 300(350 °C і витримки при такій температурі впродовж 30(40 хвилин.A method of manufacturing a flexible layered material for foil-based products includes applying a polyimide lacquer to the foil, followed by polymerization by heating. A polyimide lacquer is applied to the cleaned foil with the help of an applicator and at the same time a tensile force is applied. Drying is carried out by gradually raising the temperature at a rate of 2.5 (5.0 ° C per minute from room temperature to 80 (100 ° C. Maintained at this temperature for 20 (30 minutes. Provide dehydrocyclization of the varnish polyimide coating by gradually raising the temperature at a speed of 2 , 5 (5.0 ° C per minute to 300 (350 ° C and holding at such temperature for 30 (40 minutes).

Description

Корисна модель належить до технології виготовлення лакофольгових поліїмідних матеріалів на основі фольги з нікелю, нікелевих і інших резистивних сплавів для плівкових електронагрівачів, фольгових тензорезисторів і датчиків, а також до технології виготовлення лакофольгових поліїмідних матеріалів на основі мідної, алюмінієвої фольги і фольги з інших металів для формування гнучких і гнучко-жорстких одно- та багатошарових комутаційних елементів, плат і друкарських кабелів.The utility model belongs to the technology of manufacturing lacquer foil polyimide materials based on nickel foil, nickel and other resistive alloys for film electric heaters, foil strain gauges and sensors, as well as to the technology of manufacturing lacquer foil polyimide materials based on copper, aluminum foil and foil of other metals for forming flexible and flexible-rigid single- and multilayer switching elements, boards and printing cables.

У теперішній час є досить актуальною проблема створення відносно дешевих гнучких фольгованих шаруватих матеріалів широкої номенклатури, що технологічно швидко виготовляються. Пов'язано це з тим, що існуючі гнучкі фольговані шаруваті матеріали, що використовуються при виготовленні друкованих плат і шлейфів, передбачають їх виконання за допомогою використання дорогої, трудоємної і тривалої за часом технології та дуже складного для обслуговування спеціалізованого устаткування.Currently, there is a rather urgent problem of creating relatively cheap flexible foil layered materials of a wide range, which are technologically quickly manufactured. This is due to the fact that the existing flexible foil layered materials used in the manufacture of printed circuit boards and cables require their implementation using expensive, time-consuming and time-consuming technology and very difficult to maintain specialized equipment.

З попереднього рівня техніки відомий спосіб одержання гнучкого шаруватого матеріалу, описаного в патенті РФ Мо 2021150 "Способ получения фольгированного полиимида" |1). Спосіб забезпечує отримання рулонного фольгованого поліміду з товщиною шару міді 5ж3ї мкм з високою міцністю зчеплення міді до поліїміду. Вказаний спосіб полягає в тому, що на поліїмідну плівку наносилася склеювальна речовина, плівка із склеювальною речовиною нагрівалася і ламінувалася принаймні з одного боку мідною фольгою шляхом спільного їх пресування. Нагрів поліїмідної плівки із склеювальною речовиною здійснювався в чотири стадії: на першій - при 35:55 "С, на другій - при 45:55 "С, на третій і четвертій - при 55:25 "С при швидкості протягування 4-6 м/хв. Далі здійснюється обробка у вакуумі поверхонь, що з'єднуються, поліїмідної плівки зі склеювальною речовиною та мідної фольги важкими прискореними іонами аргону та подальше ламінування поліїмідної плівки мідною фольгою завтовшки 5:23; мкм з попереднім їх нагрівом до 12055 76.From the prior art, a method of obtaining a flexible layered material is known, described in the patent of the Russian Federation No. 2021150 "Method of obtaining a foiled polyimide" |1). The method provides for the production of rolled foiled polyimide with a copper layer thickness of 5-3 µm with high adhesion strength of copper to polyimide. The specified method consists in the fact that an adhesive was applied to the polyimide film, the film with the adhesive was heated and laminated at least on one side with copper foil by pressing them together. The heating of the polyimide film with the adhesive was carried out in four stages: in the first - at 35:55 "C, in the second - at 45:55 "C, in the third and fourth - at 55:25 "C at a drawing speed of 4-6 m/ min. Next, the joining surfaces of the polyimide film with adhesive and copper foil are treated in a vacuum with heavy accelerated argon ions and the subsequent lamination of the polyimide film with copper foil of a thickness of 5:23, μm with their preliminary heating to 12055 76.

Недоліком вказаного технічного рішення є те, що якість рулонного шаруватого матеріалу значною мірою залежить від швидкості протягання поліїміду. При малих і великих швидкостях протягання адгезив погіршує свої властивості. Іншим істотним недоліком є дуже висока складність спеціалізованого устаткування для виготовлення шаруватого фольгованого поліїміду, що вимагає наявність пресового і вакуумного устаткування. Крім того, такий спосібThe disadvantage of this technical solution is that the quality of rolled layered material largely depends on the speed of polyimide drawing. At low and high drawing speeds, the adhesive deteriorates its properties. Another significant disadvantage is the very high complexity of specialized equipment for the production of layered foil polyimide, which requires the presence of press and vacuum equipment. In addition, this method

Зо отримання рулонного фольгованого міддю поліміду обмежує можливості використання шаруватого матеріалу певних необхідних геометричних розмірів, а також не дозволяє використовувати різні матеріали фольги для необхідних функціональних застосувань друкованих плат. При цьому через наявність адгезивного шару такий шаруватий матеріал не може працювати в діапазоні температур від мінус 200 "С до плюс 250 "С.The production of rolled polymide copper foil limits the possibilities of using a layered material of certain required geometric dimensions, and also does not allow the use of different foil materials for the necessary functional applications of printed circuit boards. At the same time, due to the presence of an adhesive layer, such a layered material cannot work in the temperature range from minus 200 "C to plus 250 "C.

Іншим відомим технічним рішенням є спосіб, описаний в патенті РФ Мо 2240921 "Способ получения гибкого лакофольгового материала" |2). Суть способу полягає в тому, що на поверхні металевої фольги формують шар поліїмідного покриття. Спочатку здійснюють очищення і знежирення металевої фольги. Наносять на металеву фольгу поліїмідний лак завтовшки 5--150 мкм і здійснюють попереднє сушіння, при температурі 40-00 70.Another well-known technical solution is the method described in the patent of the Russian Federation Mo 2240921 "Method of obtaining a flexible lacquer foil material" |2). The essence of the method is that a layer of polyimide coating is formed on the surface of the metal foil. First, the metal foil is cleaned and degreased. Polyimide varnish with a thickness of 5--150 microns is applied to the metal foil and preliminary drying is carried out at a temperature of 40-00 70.

Прикладають силу натягування шляхом намотування металевої фольги з нанесеним поліімідним покриттям спільно з полімерною прокладковою стрічкою з коррексу товщиною 100-400 мкм за температури 120-230"С до ступеня полімеризації поліімідного покриття 60-70 956. Здійснюють остаточне сушіння при температурі 295-350 С до заданого ступеня полімеризації поліїмідного покриття 95--100 95 ії охолодження.A tension force is applied by winding a metal foil with an applied polyimide coating together with a polymer spacer tape made of correx with a thickness of 100-400 microns at a temperature of 120-230"C to a degree of polymerization of the polyimide coating of 60-70 956. Final drying is carried out at a temperature of 295-350 C to given degree of polymerization of polyimide coating 95--100 95 and cooling.

Недоліком цього технічного рішення є також висока складність спеціалізованого устаткування для виготовлення рулонного гнучкого лакофольгового матеріалу. Також цей спосіб не має можливості виготовлення шаруватого матеріалу тільки в необхідних геометричних розмірах для виготовлення необхідного виробу. Технологічний процес є тривалим і дорогим.The disadvantage of this technical solution is also the high complexity of the specialized equipment for the production of rolled flexible lacquer foil material. Also, this method does not have the possibility of manufacturing a layered material only in the necessary geometric dimensions for the manufacture of the required product. The technological process is long and expensive.

Технічною задачею пропонованого технічного рішення (корисної моделі) є створення простого та технологічного способу виготовлення гнучкого лакофольгового шаруватого матеріалу, який можна було б використовувати в діапазоні температур від -200 "С до 250 "С.The technical task of the proposed technical solution (useful model) is to create a simple and technological method of manufacturing a flexible lakofoil layered material that could be used in the temperature range from -200 "C to 250 "C.

Основним технічним результатом заявленого технічного рішення у порівнянні з відомими аналогами є спрощення та підвищення технологічності способу виготовлення шаруватих матеріалів необхідних геометричних розмірів з широкої номенклатури металевої фольги.The main technical result of the declared technical solution in comparison with known analogues is the simplification and increase in the manufacturability of the method of manufacturing layered materials of the required geometric dimensions from a wide range of metal foils.

Додатковим технічним результатом є забезпечення запропонованою корисною моделлю можливості використання одержуваного шаруватого матеріалу в діапазоні температур від - 200 С до 250 76.An additional technical result is the provision by the proposed useful model of the possibility of using the obtained layered material in the temperature range from -200 C to 250 76.

Суть корисної моделі виражається наступною сукупністю суттєвих ознак, достатніх для досягнення заявленого технічного результату:The essence of a useful model is expressed by the following set of essential features sufficient to achieve the stated technical result:

1. Спосіб виготовлення гнучкого шаруватого матеріалу для виробів на основі фольги, який відрізняється тим, що на очищену фольгу наносять за допомогою аплікатора поліїмідний лак та одночасно прикладають силу натягування, після чого здійснюють сушіння шляхом плавного підйому температури із швидкістю 2,5--5,0 "С за хвилину від кімнатної до 80--100 "С, витримують при такій температурі впродовж 20-30 хвилин, після чого забезпечують дегідроциклізацію лакового поліїмідного покриття шляхом плавного підйому температури зі швидкістю 2,5--5,0 76 за хвилину до 300--350 "С і витримки при такій температурі впродовж 30--40 хвилин.1. The method of manufacturing a flexible layered material for products based on foil, which is characterized by the fact that polyimide varnish is applied to the cleaned foil with the help of an applicator and at the same time a tension force is applied, after which drying is carried out by gradually increasing the temperature at a speed of 2.5--5, 0 "C per minute from room temperature to 80--100 "C, kept at this temperature for 20-30 minutes, after which dehydrocyclization of the lacquered polyimide coating is ensured by gradually increasing the temperature at a rate of 2.5--5.0 76 per minute to 300--350 "С and hold at this temperature for 30--40 minutes.

Запропоноване технічне рішення має наступний розвиток щодо окремих варіантів його виконання: 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як фольга використовується мідна, алюмінієва, нікелева, хромова, титанова фольга, а також фольга з резистивних сплавів нікелю.The proposed technical solution has the following development with regard to individual variants of its implementation: 2. The method according to item 1, which differs in that copper, aluminum, nickel, chrome, titanium foil, as well as foil from resistive nickel alloys are used as foil.

Детально суть запропонованої корисної моделі пояснюється прикладом конкретного виготовлення шаруватого матеріалу.The essence of the proposed useful model is explained in detail by an example of a concrete production of a layered material.

Тонкий лист фольги з алюмінієвого сплаву, наприклад, типу А5 необхідного розміру, після очищення встановлюють в оснащенні, що дозволяє прикласти до листа фольги силу натягування. Далі алюмінієву фольгу натягують та за допомогою аплікатора, наприклад, типуA thin sheet of foil made of aluminum alloy, for example, type A5 of the required size, after cleaning is installed in the equipment, which allows you to apply a tension force to the sheet of foil. Next, the aluminum foil is stretched and with the help of an applicator, for example, type

ЕГСОМЕТЕВ 350883560, наносять поліїмідний лак, наприклад, типу АД-9103ИС з товщиною шару, наприклад, 40 мкм. Після чого фольгу в оснащенні з нанесеним шаром поліїмідного лаку встановлюють в сушильну шафу з витяжкою, наприклад електропіч лабораторну типу СНО 5.5.5/4ЙИ1.EXOMETEV 350883560, polyimide varnish is applied, for example, type AD-9103IS with a layer thickness of, for example, 40 microns. After that, the foil in the equipment with an applied layer of polyimide varnish is installed in a drying cabinet with a hood, for example, an electric laboratory oven of the ЧНО 5.5.5/4ЙЙ1 type.

Далі здійснюють сушіння лакофольгового шаруватого матеріалу в електропечі із плавним підйомом температури із швидкістю 2,5-5,07С за хвилину від кімнатної температури до 800-100 С і витримують при цій температурі впродовж 20-30 хвилин. В подальшому забезпечують дегідроциклізацію (полімеризацію) лакового поліїмідного покриття шляхом плавного підйому температури із швидкістю 2,5--5,0 "С за хвилину до 300-350 "С і витримки при такій температурі впродовж 30-40 хвилин.Next, the lacquer foil layered material is dried in an electric oven with a gradual rise in temperature at a rate of 2.5-5.07C per minute from room temperature to 800-100C and kept at this temperature for 20-30 minutes. In the future, dehydrocyclization (polymerization) of the lacquered polyimide coating is provided by gradually raising the temperature at a rate of 2.5--5.0 "C per minute to 300-350 "C and holding at this temperature for 30-40 minutes.

Після цього шаруватий матеріал в оснащенні витягається з сушильної шафи і охолоджується до кімнатної температури в оснащенні з прикладеною силою натягування.After that, the layered material in the equipment is removed from the drying cabinet and cooled to room temperature in the equipment with the applied tension force.

Реалізація заявленої корисної моделі із застосуванням існуючих матеріалів і технологічногоImplementation of the declared useful model with the use of existing materials and technological

Зо устаткування та оснащення технічної трудності не становить.There is no technical difficulty in terms of equipment and equipment.

Основний технічний результат досягається завдяки спрощенню, здешевленню та підвищенню технологічності виготовлення гнучких лакофольгових шаруватих матеріалів широкої номенклатури за рахунок виключення з технологічного циклу високовартісного, складного спеціалізованого устаткування, у тому числі вакуумного і пресувального устаткування.The main technical result is achieved due to the simplification, cheapening and increase in the manufacturability of the production of flexible lacquer foil layered materials of a wide range due to the exclusion from the technological cycle of high-cost, complex specialized equipment, including vacuum and pressing equipment.

Додатковий технічний результат забезпечується завдяки виключенню з технології одержання шаруватого матеріалу використання адгезивного шару.An additional technical result is provided by excluding the use of an adhesive layer from the technology of obtaining layered material.

Працездатність одержаних гнучких лакофольгових (безадгезивних) матеріалів, виготовлених за заявленою корисною моделлю, підтверджена при виготовленні дослідних зразків гнучких алюмінієвих плат і нікелевих нагрівачів. На кресл. наведено фотографії дослідних зразків, одержаних за запропонованою корисною моделлю гнучких лакофольгових алюміній-поліїмідних шаруватих матеріалів.The performance of the obtained flexible lacquer foil (non-adhesive) materials, manufactured according to the declared utility model, was confirmed during the production of test samples of flexible aluminum boards and nickel heaters. On the chair. photographs of experimental samples obtained according to the proposed useful model of flexible lacquer foil aluminum-polyimide layered materials are given.

Джерела інформації: 1. Патент Российской Федерации Мо 2021150 "Способ получения фольгированного полиимида" // Бюллетень Федеральной службь! по интеллектуальной собственности, патентам и товарньїм знакам "Изобретения. Полезнье модели", 1994. 2. Патент Российской Федерации Мо 2240921 "Способ получения гибкого лакофольгового материала" // Бюллетень Федеральной службь! по интеллектуальной собственности, патентам и товарньїм знакам "Изобретения. Полезнье модели", 2004.Sources of information: 1. Patent of the Russian Federation Mo 2021150 "Method of obtaining foil polyimide" // Bulletin of the Federal Service! on intellectual property, patents and trademarks "Inventions. Useful models", 1994. 2. Patent of the Russian Federation Mo 2240921 "Method of obtaining a flexible lacquer foil material" // Bulletin of the Federal Service! on intellectual property, patents and trademarks "Inventions. Useful models", 2004.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of manufacturing a flexible layered material for products based on foil, which includes the application of polyimide varnish to the foil followed by polymerization by heating, which is distinguished by the fact that polyimide varnish is applied to the cleaned foil with the help of an applicator and a tension force is simultaneously applied, after which drying is carried out by gradually increasing the temperature at a rate of 2.5-5.0 C per minute from room temperature to 80-100 "C, kept at this temperature for 20-30 minutes, after which dehydrocyclization of the lacquered polyimide coating is ensured by gradually increasing the temperature with