專利名稱：高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于微電子、印刷電路、音圈骨架等行業(yè)的超厚聚 酰亞胺薄膜的制備方法。屬高分子絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超厚聚酰亞胺薄膜因具有耐熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性佳、機(jī)械性能好、介 電性能優(yōu)異等突出的綜合性能，已廣泛應(yīng)用于各種電機(jī)、特種電器、耐高 溫柔性印刷電路基材、扁平電路和揚(yáng)聲器音圈骨架等領(lǐng)域。特別是近年來(lái) 飛速發(fā)展的微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)了超厚聚酰亞胺薄膜的發(fā)展。
普通的聚酰亞胺厚膜因?qū)嵝圆?0.18Wm"k")、熱膨脹系數(shù)高 (55ppmk")，使得應(yīng)用于微電子的高密度和高速化運(yùn)行中出現(xiàn)電路發(fā)熱不 易耗散、電路工作溫升現(xiàn)象，影響電子元器件和集成電路的穩(wěn)定；另外， 由于聚酰亞胺厚膜與電子元器件熱膨脹系數(shù)的差異，導(dǎo)致電子電路出現(xiàn)翹 曲、剝離或裂紋現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了微電子電路的產(chǎn)品性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種制備高導(dǎo)熱性、低熱膨脹 系數(shù)的超厚聚酰亞胺薄膜的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚
酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于所述方法是在兩步法制備聚酰亞胺 薄膜的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)添加納米導(dǎo)熱材料的量來(lái)控制薄膜的交聯(lián)點(diǎn)和取 向度，最終制得導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)低的超厚聚酰亞胺膜，其工藝步驟 為
步驟一、將單體二胺溶解于非質(zhì)子極性溶劑中，加入與二胺等摩爾比 的二酐和經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料，反應(yīng)4 10小時(shí)，合成含納米導(dǎo)熱材 料的聚酰胺酸樹(shù)脂。其中，納米導(dǎo)熱材料的加入量占合成聚酰胺酸樹(shù)脂質(zhì) 量百分比為1%~10%;優(yōu)選的加入量為3%~8%質(zhì)量百分比；
步驟二、將上述含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂流涎在不銹鋼帶上，
經(jīng)100 20(TC干燥，得到的流涎膜再經(jīng)300 480。C高溫脫水亞胺化，制得導(dǎo) 熱性好、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺膜。
其中經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的氮化鋁(A1N)、碳 化硅(SiC)或其二者的混合物，二者的混合質(zhì)量比為h 0.8~1.2。使用的 偶聯(lián)處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。二胺為下列芳香族中的一種4， 4'-二氨基二苯醚(ODA)、 二氨基二苯甲烷(MDA)、對(duì)苯二胺(PDA)。 二酐 為下列芳香族中的一種均苯四甲酸二酐(PMDA)、 3,3-4， 4'聯(lián)苯四甲酸 二酐(BPDA)、 二苯甲酮四酸二酐(BTDA)。非質(zhì)子極性溶劑為下列中的一 種N， N—二甲基乙酰胺(DMAC)、 N， N-二甲基甲酰胺(DMF)、 N-甲基一吡咯'院酮(NMP)。
本發(fā)明的基本原理是在聚酰胺酸樹(shù)脂中加入經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材 料，通過(guò)在聚酰亞胺的大分子與納米粒子間形成穩(wěn)定的雜化交聯(lián)，限制聚
合物分子鏈的運(yùn)動(dòng)，從而賦予聚酰亞胺膜優(yōu)異的低熱膨脹性和導(dǎo)熱性。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
向裝有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)投入11843克N， N—二甲基乙酰胺(DMAC)， 再投入1000克4， 4' -二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1090克均苯四 甲酸二酐反應(yīng)4小時(shí)，再加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米A1N62.7克，繼續(xù)反應(yīng) 4小時(shí)，制得高粘度含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液。將此高粘度含 納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100 20(TC干燥， 得到的流涎膜再經(jīng)300 48(TC高溫脫水亞胺化，制得厚度為175微米，導(dǎo) 熱系數(shù)為0.65 Wm"k"、 150 250。C時(shí)熱膨脹系數(shù)為26-31 ppmk"的超厚聚 酰亞胺膜。
實(shí)施例2:
向裝有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)投入11843克N，N-二甲基乙酰胺，再投入1000 克4， 4' -二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1090克均苯四甲酸二酐反應(yīng) 4小時(shí)，再加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米A1N31.35克、納米SiC31.35克，繼續(xù)
反應(yīng)4小時(shí)，制得高粘度含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液。將此高粘 度含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100~200°C
干燥，得到的流涎膜再經(jīng)300 48(TC高溫脫水亞胺化，制得厚度為175微 米，導(dǎo)熱系數(shù)為0.61 Wm"k"、 150 25(TC時(shí)熱膨脹系數(shù)為25 30ppmk"的 超厚聚酰亞胺膜。 實(shí)施例3: 向裝有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)投入14053克N，N-二甲基甲酰胺，再投入1000 克4， 4'-二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1480克3，3'-4， 4'聯(lián)苯四甲 酸二酐反應(yīng)4小時(shí)，再加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米SiC124克，繼續(xù)反應(yīng)4小 時(shí)，制得高粘度含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液。將此高粘度含納米 導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100 20(TC干燥，得 到的流涎膜再經(jīng)300 48(TC高溫脫水亞胺化，制得厚度為175微米，導(dǎo)熱 系數(shù)為0.76 Wm"k'1、 150 25(TC時(shí)熱膨脹系數(shù)為21~26 ppmk"的超厚聚酰 亞胺膜。
實(shí)施例4:
向裝有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)投入12716克N-甲基一吡咯垸酮(NMP)，再 投入600克對(duì)苯二胺溶解，溶解完全后加入1644克3,3' -4， 4'聯(lián)苯四甲酸 二酐反應(yīng)4小時(shí)，再加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米A1N123.4克，繼續(xù)反應(yīng)4小 時(shí)，制得高粘度含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液。將此高粘度含納米 導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂溶液流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100 20(TC干燥，得 到的流涎膜再經(jīng)300 48(TC高溫脫水亞胺化，制得厚度為175微米，導(dǎo)熱 系數(shù)為0.81 Wm"k"、 150 250'C時(shí)熱膨脹系數(shù)為20-24 pprnk"的超厚聚酰 亞胺膜。
對(duì)比實(shí)施例5 (不加經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料)
向裝有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)投入11843克二甲基乙酰胺，再投入1000克4， 4' -二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1090克均苯四甲酸二酐反應(yīng)4小 時(shí)，制得高粘度聚酰胺酸樹(shù)脂溶液。將此聚酰胺酸樹(shù)脂溶液流涎在不銹鋼
帶上，經(jīng)100 200。C干燥，得到的流涎膜再經(jīng)300 48(TC高溫脫水亞胺化， 制得厚度為175微米聚酰亞胺膜，測(cè)其導(dǎo)熱系數(shù)為0.18Wm"k"、 150~250 'C時(shí)熱膨脹系數(shù)為55-60 ppmk'1。
上述實(shí)施例中使用的偶聯(lián)處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑；二胺 4， 4'-二氨基二苯醚或?qū)Ρ蕉芬部梢杂枚被郊综鶕Q替；二酐均苯 四甲酸二酐或3,3'-4， 4'聯(lián)苯四甲酸二酐也可以用二苯甲酮四酸二酐換 替，同樣可以得到高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺薄膜。
權(quán)利要求
1、一種高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺薄膜的制備方法，其特征在于所述方法的工藝步驟為步驟一、將單體二胺溶解于非質(zhì)子極性溶劑中，加入與二胺等摩爾比的二酐和經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料，反應(yīng)4～10小時(shí)，合成含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂。其中，納米導(dǎo)熱材料的加入量占合成聚酰胺酸樹(shù)脂質(zhì)量百分比為1％～10％；優(yōu)選的加入量為3％～8％質(zhì)量百分比；步驟二、將上述含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100～200℃干燥，得到的流涎膜再經(jīng)300～480℃高溫脫水亞胺化，制得導(dǎo)熱性好、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺膜，其中經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的氮化鋁、碳化硅或其二者的混合物；使用的偶聯(lián)處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑；二胺為下列芳香族中的一種4，4′-二氨基二苯醚、二氨基二苯甲烷、對(duì)苯二胺；二酐為下列芳香族中的一種均苯四甲酸二酐、3，3′-4，4′聯(lián)苯四甲酸二酐、二苯甲酮四酸二酐；非質(zhì)子極性溶劑為下列中的一種N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-吡咯烷酮。
2、 根據(jù)權(quán)利要求要求1所述的高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞 胺薄膜的制備方法，其特征在于所述氮化鋁和碳化硅二者的混合質(zhì)量比 為1: 0.8~1.2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺薄膜的制備方法，工藝步驟為將單體二胺溶解于非質(zhì)子極性溶劑中，加入與二胺等摩爾比的二酐和經(jīng)表面處理的納米導(dǎo)熱材料，反應(yīng)4～10小時(shí)，合成含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂。其中，納米導(dǎo)熱材料的加入量占合成聚酰胺酸樹(shù)脂質(zhì)量百分比為1％～10％；優(yōu)選的加入量為3％～8％質(zhì)量百分比；將上述含納米導(dǎo)熱材料的聚酰胺酸樹(shù)脂流涎在不銹鋼帶上，經(jīng)100～200℃干燥，得到的流涎膜再經(jīng)300～480℃高溫脫水亞胺化，制得導(dǎo)熱性好、低熱膨脹系數(shù)的超厚聚酰亞胺膜。本發(fā)明方法制備的超厚聚酰亞胺薄膜導(dǎo)熱性高、熱膨脹系數(shù)低。
文檔編號(hào)C08J5/18GK101168598SQ20071013252
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者徐建國(guó) 申請(qǐng)人:江陰市云達(dá)電子新材料有限公司