一种超低介质损耗的聚酰亚胺薄膜制造技术

本发明专利技术提供了一种可直接与铜箔粘合的，超低介质损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该聚酰亚胺薄膜由一层芯层和一层表层构成，或者由两层表层中间夹一层芯层构成，所述聚酰亚胺薄膜在10GHz测试频率下的介质损耗因数为0.0030～0.0060，介电常数＜3.0。

A Polyimide Film with Ultra-Low Dielectric Loss

The invention provides a polyimide film with ultra-low dielectric loss which can be directly bonded with copper foil and its preparation method. The polyimide film consists of a core layer and a surface layer, or a core layer between two surface layers. The dielectric loss factor of the polyimide film is 0.0030-0.0060 at 10 GHz test frequency, and the dielectric constant is less than 3.0.

【技术实现步骤摘要】
一种超低介质损耗的聚酰亚胺薄膜
本专利技术涉及一种超低介质损耗的多层聚酰亚胺薄膜材料。
技术介绍
目前，移动服务广泛普及，带来了移动、无线流量的激增，信息量爆炸性增长，4G网络部署正在如火如荼地进行,关于5G的研究也拉开了序幕，许多国家或组织都在积极地进行中，随着时间的推进，5G技术将会在2020年以后实现商用，未来5G技术将使人们的通信生活发展到一个全新的阶段，将能满足未来移动互联网业务的飞速发展的需求，为用户带来全新体验。目前，4G技术使数据速率得到很大的提高，能实现静止时1Gb/s级的速度和移动时100Mbit/s级的传输速度，达到影像画面清晰，无停止抖动的效果，但这样仍然不够，5G将实现比4G更快的传输速率。5G的峰值速率将达到10Gbps，比4G提升了100倍；同时时延降低到4G的1/10或1/5，达到毫秒级水平。电子信息技术突飞猛进的发展，电子信息技术的高频化，如高速影像处理、高速处理运算、高阶电脑软板、高频通讯等，对材料介电性能提出了更高的要求。因为，当电子元器件的集成度不断提高，会引起电阻-电容延迟上升，从而出现信号传输延时、噪声干扰增强和功率损耗增大等一系列问题，这将极大地限制电子元器件在高频领域的应用。降低电阻-电容延迟和功率损耗有二个途径：一是降低导线电阻，也就是用铜取代传统的铝来制成导线；另外一个(同时也是更重要的)是降低介质层带来的寄生电容。由于电容正比于介电常数，所以迫切需要开发新的具有良好性能的低介电常数和低介质损耗的材料替代现有绝缘材料。聚酰亚胺薄膜(简称PIF)由于具有卓越的耐热、机械、电气绝缘及耐化学性能，广泛应用于制造柔性覆铜板，起着对电子线路机械支撑和绝缘作用。常见的聚酰亚胺薄膜介电常数介于3.3左右，介质损耗介于0.025左右。而随着电子产品应用频率提高，频谱变宽，对材料介电常数和耐热性提出了更高的要求。例如，4G由于传输速率低于1Gbps，对材料介电性能要求较低，材料介电常数＜4.5能够满足性能要求。但是随着5G的研究，为降低传输延时，保持高的信号传输速率，降低能量损耗及调制过程中的信号失真，对材料介电性能要求更为苛刻。如传输速率高于15Gbps时，要求材料介电常数＜3.0，介质损耗＜0.005。目前，普通的聚酰亚胺薄膜难以满足未来5G时代电子行业对材料介电性能的要求。因此开发介电常数＜3.0，介质损耗＜0.005的聚酰亚胺薄膜成为人们研究的热点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可直接与铜箔粘结的，超低介质损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，该聚酰亚胺薄膜由一层芯层和一层表层构成，或者由两层表层中间夹一层芯层构成，所述聚酰亚胺薄膜在10GHz测试频率下的介质损耗因数为0.0030～0.0060，介电常数＜3.0；其中，所述的芯层为由含有高刚性基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜；所述的表层为由含疏水基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜。所述的两层表层可以是相同的，也可以是不同的。优选地，所述的芯层的拉伸模量≥5.0GPa，热膨胀系数为5ppm/℃～20ppm/℃，且在10GHz下，其介质损耗因数为0.0030～0.0070。优选地，所述的表层具有热塑性，其玻璃化转变温度≥250℃，与铜箔的热压剥离强度≥1.0Kgf/cm，且在10GHz下，其介质损耗因数为0.0030～0.0060；优选地，所述的芯层包括通式(1)、通式(2)和通式(3)所示的结构单元：其中，通式(1)所示结构单元占比20摩尔％以上，通式(2)所示结构单元占比20摩尔％以上，通式(3)所示结构单元占比10摩尔％以上；Ar1、Ar2、Ar3是由芳香族四酸二酐生成的结构单元，芳香族四酸二酐选自3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐，2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐，3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐，2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐，4,4'-(六氟异丙烯)四甲酸二酐，4,4'-(4,4'-异丙基二苯氧基)四甲酸二酐，4,4'-二苯基砜四甲酸二酐中的一种或多种；Ar4为苯醚型芳香族二胺，选自4,4'-二氨基二苯醚，3,4'-二氨基二苯醚，1,3-双(4'-氨基苯氧基)苯，1,4-双(3'-氨基苯氧基)苯，1,3-双(3'-氨基苯氧基)苯,1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯,1,3-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或多种，Ar4占合成权利要求1所述的聚酰亚胺的二胺总量的20～60摩尔％；通式(2)所示结构单元所使用的二胺单体包括具有通式(4)所示的联苯二胺中的一种或者多种，其中，R1～R8分别独立地为氢原子、氟原子、三氟甲基、C1～10烷基、C2～4烯基或C1～8烷氧基，并且R1～R8中至少有一个不是氢原子，通式(4)所示联苯二胺占合成权利要求1所述的聚酰亚胺的二胺总量的20～40摩尔％；通式(3)所示结构单元所使用的二胺包括具有通式(5)所示二胺中的一种或者多种，其中，n1为1～10的整数，n1≥3时，—(CH2)n1—为直链或者异构体，通式(5)所示二胺占合成权利要求1所述的聚酰亚胺的二胺总量的10～40摩尔％。n1越大，薄膜介质损耗则越小，但是薄膜的耐热性和尺寸稳定性会劣化。优选地，n1为1～5之间的整数，优选地，所述的表层包括以下通式(6)、通式(7)和通式(8)所示的结构单元：其中，通式(6)所示结构单元所占比例10摩尔％以上，通式(7)所示结构单元所占比例为30摩尔％以上，通式(8)所示结构单元所占比例为10摩尔％以上，Ar5、Ar6、Ar7为四价芳香基团；通式(6)所示结构单元所使用的二胺，包括具有下述通式(9)所示二胺中的一种或多种：其中n2为1～10的整数，且n2≥3时，—(CH2)n2—为直链或者异构体；n2越大，薄膜介质损耗则越小且粘结力越大，但是薄膜的耐热性和尺寸稳定性会劣化。优选地，n2为2～7的整数。通式(8)所示结构单元所使用的二胺，包括具有下述通式(10)所示二胺中的一种或多种：其中m为1～20的整数。m越大，薄膜的介质损耗则越小且粘结力越大，但是薄膜的耐热性和尺寸稳定性会劣化。优选地，m为1～10的整数。优选地，本专利技术的多层聚酰亚胺薄膜中，所述的芯层与表层的厚度之比≥1:4。优选地，本专利技术的多层聚酰亚胺薄膜由两层表层中间夹一层芯层构成，总厚度≤75μm。优选地，本专利技术的多层聚酰亚胺薄膜由一层芯层和一层表层构成，总厚度≤50μm。本专利技术的芯层聚酰亚胺薄膜具有较低的介质损耗和优异的热尺寸稳定性，但其与铜箔热压粘结能力差，因此与铜箔粘合需与胶水复合，不能单独使用，而现有胶水的介质损耗高，复合使用将会大大增加聚酰亚胺薄膜的介质损耗。本专利技术的表层聚酰亚胺薄膜具有较低的介质损耗和良好的热压粘结能力，可单独与铜箔粘合，但是该表层薄膜热稳定尺寸性差，单独与铜箔复合将影响后续使用。本专利技术的专利技术人将芯层与表层复合，在不影响芯层介质损耗的条件下，极大改善了芯层与铜箔的粘结，最终获得低介质损耗，且高粘结强度和热尺寸稳定性好的聚酰亚胺薄膜。具体实施方式以下将结合实施例来详细阐述本专利技术，实施例不限制本专利技术的范围。超低介质损耗的多层聚酰亚胺薄膜的制备方法一、制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由一层芯层和一层表层构成，或者由两层表层中间夹一层芯层构成，在10GHz测试频率下，所述的多层聚酰亚胺薄膜的介质损耗因数为0.0030～0.0060，介电常数＜3.0，该多层聚酰亚胺薄膜可与铜箔直接粘结；其中，所述的芯层为由含有高刚性基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜；所述的表层为由含疏水基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种多层聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由一层芯层和一层表层构成，或者由两层表层中间夹一层芯层构成，在10GHz测试频率下，所述的多层聚酰亚胺薄膜的介质损耗因数为0.0030～0.0060，介电常数＜3.0，该多层聚酰亚胺薄膜可与铜箔直接粘结；其中，所述的芯层为由含有高刚性基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜；所述的表层为由含疏水基团结构的二胺或二酐制备而成的聚酰亚胺薄膜。2.如权利要求1所述的多层聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述芯层的拉伸模量≥5.0GPa，热膨胀系数为5ppm/℃～20ppm/℃，且在10GHz下，其介质损耗因数为0.0030～0.0070。3.如权利要求1所述的多层聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述的表层具有热塑性，其玻璃化转变温度≥250℃，与铜箔的热压剥离强度≥1.0Kgf/cm，且在10GHz下，其介质损耗因数为0.0030～0.0060。4.如权利要求1所述的多层聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述的芯层包括通式(1)、通式(2)和通式(3)所示的结构单元：其中，通式(1)所示结构单元占比20摩尔％以上，通式(2)所示结构单元占比20摩尔％以上，通式(3)所示结构单元占比10摩尔％以上；Ar1、Ar2、Ar3是由芳香族四酸二酐生成的结构单元，芳香族四酸二酐选自3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐，2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐，3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐，2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐，4,4'-(六氟异丙烯)四甲酸二酐，4,4'-(4,4'-异丙基二苯氧基)四甲酸二酐，4,4'-二苯基砜四甲酸二酐中的一种或多种；Ar4为苯醚型芳香族二胺，选自4,4'-二氨基二苯醚，3,4'-二氨基二苯醚，1,3-双(4'-氨基苯氧基)苯，1,4-双(3'-氨基苯氧基)苯，1,3-双(3'-氨基苯氧基)苯,1,3-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯,1,3-双(3-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或多种，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，袁舜齐，何志斌，
申请(专利权)人：深圳瑞华泰薄膜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44