[發(fā)明專利]一種低聚硅倍半氧烷改性聚酰亞胺薄膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110432458.0
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102504304A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鴻巖;費明;王楷;姜其斌
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08K5/549;C08G73/10
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺薄膜的制備方法，特別涉及一種低聚硅倍半氧烷改性聚酰亞胺薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

計算機(jī)、移動通訊、網(wǎng)絡(luò)等已逐漸滲透到社會和人們生活中的每一個角落，人類生活正穩(wěn)步朝著高度信息化的方向發(fā)展，信息處理與信息通訊構(gòu)成高度信息化科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展中的兩大技術(shù)支柱。以高水平的電子計算機(jī)為主體的信息處理技術(shù)追求信息處理的高速化、記憶容量的增大化和體積的小型化；以手機(jī)、衛(wèi)星通訊及藍(lán)牙技術(shù)等為代表的信息通訊技術(shù)追求多通道數(shù)、高性能化和多功能化,使得使用頻率不斷提高，進(jìn)入高頻甚至超高頻領(lǐng)域。它們的發(fā)展促進(jìn)了撓性印制電路板的發(fā)展。

撓性印制電路以其獨特的互連特性，近年來在電訊、計算機(jī)、汽車和電子等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。由于聚酰亞胺耐高溫錫焊、高強(qiáng)度、高模量、阻燃等優(yōu)良性能，因此成為撓性印制電路基板材料主要材料之一。據(jù)統(tǒng)計美國80%的撓性印制電路是采用聚酰亞胺作絕緣層。近年來電子設(shè)備的小型化趨勢，帶動了撓性印制電路技術(shù)向高密度方向發(fā)展。高密度意味著精細(xì)線路、微小孔和多層布線，這就要求基板材料具有高強(qiáng)度、高可靠性、低熱膨脹性以及良好的加工工藝性。但目前通用聚酰亞胺存在一個制約其應(yīng)用與發(fā)展的嚴(yán)重問題：聚酰亞胺具有相對較大的熱膨脹系數(shù)。在經(jīng)歷制造與使用過程中的多次熱循環(huán)后,?這種膨脹系數(shù)之間的不匹配會導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時就會造成圖形電路剝離或出現(xiàn)裂紋，以及焊點塑性變形乃至斷裂等嚴(yán)重影響可靠性的缺陷。對于多層板而言，熱膨脹系數(shù)的不匹配還會導(dǎo)致金屬化孔的開裂。鑒于此，低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺的研究與開發(fā)已成為高密度撓性印制電路板制造中亟待解決的一個重要課題。這對于開發(fā)新一代電路組裝技術(shù),?滿足撓性印制電路向高密度方向發(fā)展的需求有著十分重要的意義。

無機(jī)材料通常具有較高的耐熱性、較高的模量以及較低的熱膨脹系數(shù)，因此通過雜化與復(fù)合來制備低熱膨脹系數(shù)聚酰亞胺是一條可行的技術(shù)路線。如通過向聚酰胺酸溶液中加入石墨、玻纖等填料來降低熱膨脹系數(shù)，這是因為玻纖具有很高的強(qiáng)度和剛性、良好的尺寸穩(wěn)定性及低的熱膨脹系數(shù)。玻纖與高分子材料之間互穿混和有較強(qiáng)的粘附力。在純P?I?中,?分子熱運動必須克服相鄰鏈段間的內(nèi)聚力等阻力，玻纖加入后，還需克服玻纖與高分子鏈的摩擦力，造成活化能的提高，分子運動更困難，熱膨脹系數(shù)降低。無機(jī)填料除了玻纖、石墨以外還有氧化鋁、云母、氧化硅等，都可以降低PI的熱膨脹系數(shù)和耐熱性，但由于這些填料的介電常數(shù)一般都在4.5以上，導(dǎo)致薄膜的介電常數(shù)提高，這不利于聚酰亞胺薄膜在高頻下使用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種低聚硅倍半氧烷改性聚酰亞胺薄膜的制備方法，通過向普通聚酰亞胺薄膜中引入低聚硅倍半氧烷，以提高聚酰亞胺薄膜的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性，降低介電常數(shù)。

具體的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案

該方法包括如下步驟：

1）將無水低聚硅倍半氧烷溶解于無水的非質(zhì)子型溶劑中，兩物質(zhì)的重量比為將重量比為1-40：100，再將10-30份等摩爾的芳族二胺和芳族二酐在5℃以下通氮氣反應(yīng)5h，獲得淡黃色黏稠狀聚酰胺酸溶液；

2）將步驟1）所得的聚酰胺酸溶液在潔凈的支撐體上流延成膜,在80℃真空干燥4h，將膜從支撐體上取下，固定在鐵架上；

3）將固定薄膜的鐵架至于烘箱中，以1℃-3℃/min速度升溫至350℃，并在350℃保溫30min，然后以3℃-5℃/min升溫到410℃，再冷卻到室溫即可制得低聚硅倍半氧烷改性聚酰亞胺薄膜。

所述的低聚硅倍半氧烷是以Si-O為骨架聯(lián)成的籠狀納米粒子，其典型的分子式為（RSiO-1.5）n（n=8），分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部為Si-₈O₁₂無機(jī)核，外圍頂角分布有8個有機(jī)基團(tuán)，其中有一個或多個為活性基團(tuán)，活性基團(tuán)的種類為胺基。

所述的非質(zhì)子型溶劑為NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）、DMAc（二甲基乙酰胺）中的一種或幾種的組合物。

芳族二胺為對苯二胺、4,4-二胺基二苯醚。

芳族二酐為3,3,4,4-聯(lián)苯四羧酸二酐，優(yōu)選3,3,4,4-均苯四甲酸二酐。

高精密的電子設(shè)備要求聚酰亞胺薄膜在高溫下保持尺寸穩(wěn)定性，并具有較低的介電常數(shù)。通過向聚酰亞胺薄膜中加入低聚硅倍半氧烷，使聚酰亞胺薄膜在低于350℃時的熱膨脹系數(shù)小于2×10^-5，而且有較大的調(diào)控范圍。此外，低聚硅倍半氧烷屬于中空的籠狀結(jié)構(gòu)，加入后相當(dāng)于引入了納米級氣泡，降低了介電常數(shù)。

具體實施方式