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印制线路板基板材料聚酰亚胺(PI)介绍

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印制线路板(PCB)是目前占据广大市场的三大便携型电子产品和卫星传输与通讯制品最为关键的电子部分,几乎在所有的电子产品中都有PCB的存在,其性能的好坏将直接影响电子产品的性能。

聚酰亚胺树脂制成的层压板可用作印制线路基板,特别是用PI膜制造的柔性印刷电路板(FPC),具有可立体布线、多层设置、信息贮存量大等优点,易于在诸如手机等小型电子装置中应用。H薄膜在FPc中的应用量非常大,且年增长很快。国际市场上,美国的FPC已占整个PCB市场的9%左右,年递增速度约15%,今后FPC工业仍将以20%以上的年递增率增加。西欧的H薄膜主要用作FPC基材或电动机的绝缘材料;日本在电子电气中所消耗的PI薄膜有60%均是作为FPE应用的,日本钟渊化学工业株式会社开发了H复合胶黏膜HXEOTM,用于柔性印制电路基板的制备;国内有的厂家已开始研制用聚酰亚胺和铜箔制成的二层板,其耐热和耐弯曲性能都优于三层板,铜箔一聚酰亚胺薄膜复合制备的柔性线路板材正大规模地替代刚性线路板材。

制造表面多孔的Pl膜一对提高其与铜覆膜间的黏接牢度。日本帝人公司的研究者提出,将在平滑基板上流涎铸片而得的PA膜,在诸如乙醇等碳原子数为1~6的醇溶液中浸润。然后再进行亚胺化反应,可得到性能优良的多孑L性PI膜。有的研究者发明了在感光性Pl膜上设置金属膜制造FPC的方法。有机硅氧烷改性Pl除对玻璃、金属等无机材料的黏接性改善之外,还由于si—OH在一定条件下可自缩合形成交联结构,使PI具有低的热膨胀系数(CIE)。例如日本窒素公司用均苯四酸二酐、联苯四酸二酐、二胺与4.氨基苯基三甲氧基硅烷共聚,得到的改性P1黏接性优异,CTE低。CUE低可使有机涂层材料的CTE与无机基底材料的CTE更为接近,这些对于提高微电子器件的运行可靠性至关重要,其最大的特点是能耐焊锡浴的耐热性和挠性,至今仍无其他材料兼备此两优点。

PI树脂用于PCB时存在的最大问题在于其热膨胀系数远大于电子元器件,由于这种膨胀系数的差异,使得产品中存在很大的内应力,出现电路剥离或裂纹现象,严重时甚至发生断裂。目前使用的FPC都是先制成H膜和铜箔,后用胶将两者黏接起来。黏接胶的加入对其热性能、机械性能和电性能产生很大影响,故只能在一般性电子产品和环境中使用,而对航空航天、高精密度电子产品及高温环境就不能胜任。为了避免由黏接胶引起的负面影响,目前采用两种方法使PI膜和铜箔直接覆合:1)先制备好PI膜,在其上镀一层厚度均匀的铜箔。但这种方法制备的铜箔力学性能较差,难以用作FPC。2)制备低热膨胀PI使它与铜箔的CTE相近,解决了PI膜与铜箔直接覆合的关键问题一热应力问题。将预聚物PA直接涂覆在铜箔上,干燥亚胺化,制得无胶FPC。它改变了传统的胶黏法,避免由黏接胶引起的耐热性低等缺陷,使FIE具有更好的耐热、力学和电性能。然而,如何提高其基体材料和铜覆膜之间的牢度以保证信息传输的准确性和延长装置的寿命,是PI膜研究课题之一。