[發明專利]一種低濕、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料及制備方法

在審

• 申請號: 202010823403.1
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111925543A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 殷家家;毛丹波
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08K9/04;C08K3/36;C08G73/10
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本發明公開了一種低濕、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料及制備方法，聚酰亞胺復合薄膜材料由芳香族二酐單體，芳香族二胺單體經縮聚反應形成聚酰胺酸膠液并在其中添加表面疏水改性的二氧化硅納米顆粒，經旋涂成膜，熱亞胺化后制得；本發明還公開了該材料的制備方法，制備方法簡單，制得的聚酰亞胺復合薄膜具低濕膨脹系數、低熱膨脹系數及良好的熱穩定性；本發明的聚酰亞胺復合薄膜材料通過旋涂方法獲得，可應用于電子器件的封裝制造、撓性印刷電路板、航天航空等領域，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種低濕膨脹系數、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料，還涉及該材料的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺是一類綜合性能良好的高聚物，其具有優異的耐高低溫性、耐溶劑腐蝕性、良好機械性能及電絕緣性，廣泛應用于撓性印刷電路板、電子器件的封裝制造、航天航空等領域。

近年來隨著電子器件的柔性化、微型化，輕薄化和高密度化發展，對微電子器件應用領域的聚酰亞胺薄膜尺寸穩定性要求越來越高。但是傳統聚酰亞胺薄膜材料濕、熱尺寸穩定性較差，受環境濕度、溫度變化材料尺寸變化較大，會造成電子封裝破裂、與金屬黏合及剝離強度降低、薄膜翹曲變形等問題，成為制約微電子器件發展的關鍵因素。

在保證傳統聚酰亞胺薄膜材料優異性能的同時提高其各種應用環境下的濕、熱尺寸穩定性已成為聚酰亞胺薄膜一個急需解決的問題。因此急需一種輕質、具有低濕膨脹系數、低熱膨脹系數的聚酰亞胺薄膜材料。使其在微電子器件、柔性電路板中成為新一代的基礎材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的之一在于提供一種低濕膨脹系數、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料：本發明的目的之二在于提供低濕膨脹系數、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料的制備方法，制得聚酰亞胺復合薄膜材料在0～80％RH的濕膨脹系數為11.30～17.30ppm/％RH；-150～100℃的熱膨脹系數為1.41～13.01ppm/℃；拉伸強度為200～250MPa；玻璃化轉變溫度為350～380℃。

為實現上述發明目的，本發明提供如下方案：一種低濕、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料，所述聚酰亞胺復合薄膜材料由芳香族二胺和芳香族二酐單體在摩爾比為1：(0.98～1.01)條件下發生縮聚反應，反應過程中添加表面疏水改性后的二氧化硅納米顆粒材料，將形成的聚酰胺酸膠液經旋涂成膜、熱亞胺化制得。

進一步地，所述芳香族二酐單體為3,3',4,4'-聯苯四甲酸二酐(BPDA)；所述芳香族二胺為4,4'-二氨基二苯醚(ODA)以及2,2’-二甲基-4,4’-二氨基聯苯(TMDB)中的一種或幾種混合；所述表面疏水改性后的二氧化硅納米顆粒為經過表面疏水性改性的直徑為20nm左右的二氧化硅納米顆粒。

進一步地，所述聚酰亞胺復合薄膜材料在0～80％RH的濕膨脹系數為11.30～17.30ppm/％RH；-150～100℃的熱膨脹系數為1.41～13.01ppm/℃；拉伸強度為200～250MPa；玻璃化轉變溫度為350～380℃。

一種聚酰亞胺光學薄膜材料的制備方法，用于制備上述低濕、低熱膨脹系數聚酰亞胺復合薄膜材料，該制備方法包括如下步驟：在氮氣保護下，首先將0.01～0.05％wt表面疏水改性后的二氧化硅納米顆粒分散在極性非質子溶劑中超聲并持續攪拌，以保證納米顆粒的充分分散；隨后將芳香二胺單體分散在該含有二氧化硅納米顆粒的溶劑中攪拌溶解，分批次加入二酐單體，二胺單體與二酐單體摩爾比為1：(0.98～1.01)，聚酰胺酸膠液的固含量為8％～12％，在0℃～25℃下攪拌8～15小時得到聚酰胺酸復合膠液，將聚酰胺酸復合膠液旋涂在面型較好的石英基板上成膜、經過熱亞胺化、去除基材，得到綜合性能良好的聚酰亞胺復合薄膜材料。

進一步地，所述表面疏水改性的二氧化硅納米顆粒直徑為20nm左右，并采用十八烯酸進行表面疏水改性，聚酰胺酸復合膠液中表面疏水改性的二氧化硅納米顆粒含量為0.01～0.05％wt。