一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜及其制备方法，由纳米遮光填料和聚酰亚胺组成，遮光填料为钴黑、深钴黑、艳黑、镍黑、钴灰、锆灰和深钴蓝中的一种或几种。首先将遮光填料超声搅拌分散于高沸点强极性溶剂中，并将二胺单体和二酐单体在同种高沸点强极性溶剂中聚合得到聚酰胺酸溶液，之后将含有遮光填料的浆料与聚酰胺酸溶液搅拌混合均匀，最后将共混溶液涂在基板表面并热亚胺化即制得超薄遮光型聚酰亚胺薄膜。该薄膜厚度可降至12-13μm，在保持优异的机械性能、热性能、绝缘性能等特性的同时具备了遮光的特点。本发明专利技术的超薄遮光型聚酰亚胺薄膜在集成电路、印刷电路板等电子产品的封装应用中具有广泛的应用前景，实现物理和知识产权的双重保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对集成电路、印刷电路板等电子产品的封装用聚合物薄膜，特别涉及一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜及其制备方法，属于高分子复合材料
。
技术介绍
聚酰亚胺薄膜具有优异的机械性能、突出的热稳定性、独特的透光性、较低的热膨胀系数以及较高的电阻率，可广泛用于电子封装领域。近年来，随着人们产权意识的日益增强，对集成电路、印刷电路板等电子产品产权上的保护已上升至同物理上的保护同等重要的地位，因此，在保证聚酰亚胺薄膜上述优异性能的同时，寻求薄膜的遮光性已然必行。杜邦公司公开了一种由碳黑填充的黑色遮光型聚酰亚胺薄膜，以碳黑为填料，先将碳黑与聚酰胺酸配置成浆料，再与聚酰胺酸以一定比例混配并亚胺化(US，8440315[P]，2013-05-14)。另有杜邦专利US8541107B2和US8574720B2也采用类似方法以不同种类的碳黑为填料制得黑色遮光型聚酰亚胺薄膜。上述三种黑色遮光型聚酰亚胺薄膜在遮光性、绝缘性等方面都满足了工业需求，但薄膜的厚度在25-30μm之间，不能满足现代工业对超薄这一主题的需求。我国对于超薄遮光型聚酰亚胺薄膜的研究还处于初级阶段，马建莉等将一种两端带有偶氮基团的黑色有机染料接枝到聚酰亚胺链段上并采用一步法制得含有偶氮发色团的黑色共聚聚酰亚胺，而后通过涂膜、亚胺化的过程制得黑色聚酰亚胺薄膜。这一薄膜虽然达到了黑色遮光的目标，但由于黑色有机染料的存在，使得最终得到的黑色遮光型聚酰亚胺薄膜的热稳定性大幅度下降[马建莉，杨琳等，黑色聚酰亚胺薄膜的制备研究，化工新型材料，2014，42(10)，P.81-82.]。吴海红等以石墨为填料，将其直接加入到聚酰胺酸溶液中并长时间持续搅拌得到黑色聚酰胺酸共混溶液，而后涂膜并热亚胺化制备黑色遮光型聚酰亚胺薄膜。这一薄膜不仅没有达到完全遮光的目标，且薄膜的机械性能也有所下降，更为关键的是，薄膜的电阻由于石墨的加入而急速下降，使其作为绝缘材料的使用受到了很大的限制[吴海红，蒋里锋等，聚酰亚胺/导电石墨抗静电复合材料的制备与表征，塑料工业，2012,40(1)，P.119-122.]。目前，市场上已有的超薄遮光型聚酰亚胺薄膜主要分为两类：一类是在聚酰亚胺薄膜的两侧或一侧涂上普通的遮光颜料来达到遮光的目的；另一类是在聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸中添加有机染料或碳黑、石墨烯、碳纳米管等碳材料形成聚酰胺酸共混溶液后再原位进行亚胺化。第一类薄膜存在的问题是，普通颜料难以承受长时间的高温，极大的影响了聚酰亚胺薄膜的热性能，且由于普通颜料和聚酰亚胺薄膜间热膨胀系数的差异，在高温下易出现粘合分层、薄膜脱落等现象。第二类薄膜存在的问题是，有机染料限制了薄膜在高温下的应用，而常规使用的碳黑、石墨烯、碳纳米管等碳材料由于其本身优异的导电性，在掺入到聚酰胺酸中后使得最终得到的薄膜绝缘性能大为降低，限制了聚酰亚胺作为绝缘材料的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜，该薄膜在保持高强度、高耐热性和高绝缘性的同时，具备超薄、遮光的特点。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜，由纳米遮光填料和聚酰亚胺组成，其中，纳米遮光填料和聚酰亚胺的质量比为50～80:100，所述的纳米遮光填料选自钴黑、深钴黑、艳黑、镍黑、钴灰、锆灰和深钴蓝中的一种或几种。所述的纳米遮光填料的粒径为100nm～1μm，优选为100nm～300nm。本专利技术还提供上述超薄遮光型聚酰亚胺薄膜的制备方法，具体步骤如下：首先将纳米遮光填料超声搅拌分散于高沸点强极性溶剂中，得到含有遮光填料的浆料；并将二胺单体和二酐单体在同种高沸点强极性溶剂中聚合，得到聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液；之后将含有遮光填料的浆料与聚酰胺酸溶液搅拌混合均匀，最后将共混溶液涂在基板表面并热亚胺化，即制得超薄遮光型聚酰亚胺薄膜。优选地，所述的纳米遮光填料在高沸点强极性溶剂中超声搅拌的时间为2～6h。优选地，所述的含有遮光填料的浆料中纳米遮光填料和高沸点强极性溶剂的质量比为10～30:100。所述的聚酰胺酸溶液是由二胺单体和二酐单体在与含有遮光填料的浆料中的的同种高沸点强极性溶剂中聚合得到。其中，二胺单体包括但不限于以下单体中的一种或几种：4,4’-二氨基二苯醚，对苯二胺，间苯二胺，1,3-双(4-氨基苯氧基)苯，4,4-[(1-甲基亚乙基)二(4,1-亚苯基氧)]二苯胺。二酐单体包括但不限于以下单体中的一种或几种：均苯四甲酸二酐，3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐，3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐，3,3’,4,4’-二苯醚二酐。优选地，所述的二酐单体和二胺单体的摩尔比为1.01～1.04：1，固含量为12.5％～20％。优选地，所述的高沸点强极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。优选地，所述的含有遮光填料的浆料和聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液的质量比为20～60:100。优选地，所述的含有遮光填料的浆料和聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液搅拌混合的时间不少于4h，更优选为4～10h。优选地，所述的涂膜厚度为0.08～0.10mm。优选地，所述涂膜的基板为玻璃板或钢板。优选地，所述的热亚胺化的反应条件为先在真空、100～200℃条件下去溶剂及亚胺化3～4h，而后在非真空、230～350℃条件下热亚胺化2～3h。与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：1.遮光型聚酰亚胺薄膜达到了超薄的目标，厚度可降至12-13μm，扩大了遮光型聚酰亚胺薄膜的使用范围；2.遮光填料与聚酰亚胺薄膜间在高温下仍粘合紧密，不会出现粘合分层、彼此脱落的问题，遮光型聚酰亚胺薄膜的使用温度显著提高；3.遮光填料在聚酰亚胺薄膜中均匀分散，本专利技术的超薄遮光型聚酰亚胺薄膜具有超高绝缘性、高强度、高耐热性，同时具备超薄、遮光的特性，综合性能高。具体实施方式下面以具体实施例来说明本专利技术的实施方法，应该指出的是，本专利技术并不局限于实施例范围内。实施例1第一步，在通有氮气、带有温度计及搅拌器的四口烧瓶中，将粒径为150nm的深钴黑粉末加入到N-甲基吡咯烷酮中，添加量为N-甲基吡咯烷酮质量的30％。将此混合体系在超声环境中搅拌6h，得到下一步使用的浆料。第二步，在通有氮气、带有温度计及搅拌器的四口烧瓶中，将1.00mol的二氨基二苯醚溶解于N-甲基吡咯烷酮中。待其完全溶解后，将反应温度降至0℃，随后在2h内分3次加入1.02mol的均苯四甲酸二酐，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由纳米遮光填料和聚酰亚胺组成，其中，纳米遮光填料和聚酰亚胺的质量比为50～80:100，所述的纳米遮光填料选自钴黑、深钴黑、艳黑、镍黑、钴灰、锆灰和深钴蓝中的一种或几种，所述的纳米遮光填料的粒径为100nm～1μm。

【技术特征摘要】
1.一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜，其特征在于，由纳米遮光填料和聚酰亚胺组成，
其中，纳米遮光填料和聚酰亚胺的质量比为50～80:100，所述的纳米遮光填料选自钴黑、
深钴黑、艳黑、镍黑、钴灰、锆灰和深钴蓝中的一种或几种，所述的纳米遮光填料的粒
径为100nm～1μm。
2.根据权利要求1所述的超薄遮光型聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述的纳米遮光
填料的粒径为100nm～300nm。
3.如权利要求1至2任一所述的一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征
在于，具体步骤如下：首先将纳米遮光填料超声搅拌分散于高沸点强极性溶剂中，得到
含有遮光填料的浆料；并将二胺单体和二酐单体在同种高沸点强极性溶剂中聚合，得到
聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液；之后将含有遮光填料的浆料与聚酰胺酸溶液搅拌混合
均匀，最后将共混溶液涂在基板表面并热亚胺化，即制得超薄遮光型聚酰亚胺薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，
所述的纳米遮光填料在高沸点强极性溶剂中超声搅拌的时间为2～6h；所述的含有遮光填
料的浆料中纳米遮光填料和高沸点强极性溶剂的质量比为10～30:100。
5.根据权利要求3所述的一种超薄遮光型聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，
所述的二胺单体选自4,4’-二氨基二苯醚、对苯二胺、间苯二胺、1,3-双(4-氨基苯氧基)
苯和4,4-[(1-甲基亚乙基)二(4,1-亚苯基氧)]二苯胺中...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，张茜茜，杨宇，李林霜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32