聚酰亚胺二层挠性覆铜板的制备与应用(2)
1.1 聚酰亚胺简介
聚酰亚胺(PI)是一类以酰亚胺环为特征结构的聚合物[1]，其具有高模量、高强度、低吸水率、耐水解、耐辐照和优异绝缘性及耐热氧化稳定性等性能[2]。其作为很有发展前途的高分子材料已经等到了充分的认识，在绝缘材料和结构材料方面的应用正在不断扩大[3]。
1.2 挠性覆铜板简介
挠性覆铜板（Flexible Copper Clad Lamination FCCL）以其独特的互连特性，近年来在通信、计算机、汽车和电子等领域获得广泛应用，目前已发展成为一个产值数十亿美元的庞大产业[4]。挠性覆铜板是生产柔性印刷电路板的基本材料，因此FCCL的生产工艺对电子产品的性能和外观有着极大地影响。按产品结构不同，目前FCCL有三层FCCL(3L-FCCL)和二层FCCL两大类[5]。
1.3二层挠性覆铜板
1.3.1二层挠性覆铜板的制备方法
二层挠性覆铜板的制造方法有3种[6]：涂布法、层压法和溅镀法。目前应用较多是层压法。本文采用的工艺路线为：在铜箔上一次涂覆热塑性聚酰亚胺(TPI)、热固性聚酰亚胺(PI)和热塑性聚酰亚胺(TPI)，最后亚胺化，高温压制得到双面板。工艺路线示意图如图1所示[7]。
图1.1 三次涂布法制造无胶双面挠性板的工艺路线示意图
1.3.2二层挠性覆铜板的性能特点
2L—FCCL比3L-FCCL具有如下优点：
(1)耐温性能更好：在3L-FCCL的生产中，大多采用杜邦公司的Kapton膜，中间采用环氧系列类和丙烯酸酯类胶粘剂将Kapton膜和铜箔结合起来。受环氧系列类和丙烯酸酯类胶粘剂耐温性能的限制，使3L—FCCL的整体耐高温性能不高，特别是使用在高密度多层线路板中，由于发热量大，温度高，使3L-FCCL的使用受到了很大的限制。而2L—FCCL没有胶粘剂。
(2)尺寸稳定性更好：将FCCL加工成FPCB。需经过印刷、蚀刻、钻孔、锡焊等等一系列工序，由于环氧系列类和丙烯酸酯类胶粘剂的存在，每一次的加工或多或少都会造成尺寸变化，这对精密加工的电路板而言，无疑是成品率的下降，成本的上升。2L—FCCL由于没有中间胶粘剂层，克服了这些不足，其加工的尺寸稳定性更高。
(3)耐锡焊性更好：在制造FPC的工序中，需进行锡焊，熔融锡的温度在288℃。3L—FCCL由于中间胶粘剂的存在，在锡焊过程中易起泡，影响FPC的质量。由于2L-FCCL中没有胶粘剂，所采用的聚酰亚胺的玻璃化转变温度Tg都在250℃以上，只要亚胺化完全。288℃的锡焊温度几乎不会对其性能有何影响。
(4)高温粘结强度更高：3L-FCCL和2L—FCCL在较低温度时剥离强度相差不大。但在较高温度的情况下，3L-FCCL中的胶粘剂的粘接强度急剧降低，如在用火焰烘烤时，极易分层而剥离。而2L—FCCL，剥离强度高，即使用火焰烘烤也无法将铜箔和聚酰亚胺分离。
(5)更薄：3L—FCCL的中间胶粘剂一般厚度为12～15µm，而2L-FCCL则去掉了这一层，即每一层2L—FCCL比3L-FCCL至少在厚度上减少了12µm，这对采用FCCL生产多层柔性印刷电路板(Multilayer Flexible Printed Circuit Board)而言这是一个较大的可利用空间。
(6)耐折性更好：由于更薄，内应力较小，故耐折性更好。
(7)电性能、机械力学性能二者基本相同。但是2L—FCCL生产采用的聚酰亚胺还没有商品化产品，需要自己研制生产，采用的酸二酐及二胺单体大多也没有产业化。另外，2L—FCCL的生产设备复杂、昂贵。
1.4 2L-FCCL用聚酰亚胺胶体
根据聚酰亚胺采用的二酐及二胺单体分子结构的不同，将2L-FCCL用聚酰亚胺分为五大类：全芳香型聚酰亚胺、酮醚型聚酰亚胺、双酚A型聚酰亚胺、芳香酯类聚酰亚胺、混合改性型聚酰亚胺。