具有改善的与金属层的表面粘合强度的聚酰亚胺复合膜及其制备方法技术

披露了一种聚酰亚胺复合膜，其具有与金属层的良好粘附性而无机械特性恶化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的与金属层的表面粘合强度的聚酰亚胺复合膜及其制备方法
本专利技术涉及具有改善的与金属层的粘合强度的聚酰亚胺复合膜及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)是聚合物材料，所述聚合物材料是基于具有优异化学稳定性的刚性芳族骨架和酰亚胺环，并且在有机材料之中具有最高水平的耐热性、耐化学性、电绝缘性和耐候性。因此，聚酰亚胺作为用于要求此类特性的微电子部件的绝缘材料而流行起来。微电子部件的实例可以包括响应于追求电子产品轻量化和小型化的趋势而高度集成和柔性的薄电路板。聚酰亚胺被广泛用作这些薄电路板的绝缘膜。此种薄电路板通常具有其中在绝缘膜上形成包括金属箔的电路的结构，并且在广义上被称为“柔性覆金属箔层压板”。当将薄铜板用作金属箔时，所述薄电路板在狭义上可以被称为“柔性覆铜层压板(FCCL)”。例如，可以通过以下方式制造柔性覆金属箔层压板：(i)铸造方法，其中将为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸浇铸到或施加到金属箔上，然后进行酰亚胺化，(ii)金属化方法，其中通过溅射将金属层直接沉积在聚酰亚胺膜上，或者(iii)层压方法，其中通过加热和加压将热塑性聚酰亚胺膜结合到金属箔上。其中，金属化方法是通过将金属如铜溅射到厚度为20μm至50μm的聚酰亚胺膜上以在聚酰亚胺膜上顺序沉积连接层和籽晶层来生产柔性覆金属箔层压板的方法。特别地，金属化方法对于形成具有35μm或更小的图案间距的微电路是有利的，并且被广泛用于制造用于覆晶薄膜(COF)的柔性覆金属箔层压板。近来，随着聚酰亚胺膜与金属层之间的结合面积随着微电路的间距和线宽的进一步减小而逐渐减小，需要更强的聚酰亚胺膜与金属层的粘附性。常规上，为了促进聚酰亚胺膜与金属板之间的粘附性的改善，已使用了能够在聚酰亚胺膜和金属层的表面之间提供化学和/或物理结合的偶联剂。在此，化学结合通常可以指以下相互作用：其中偶联剂的一部分氢键合到聚酰亚胺膜的聚合物链的一部分上，并且偶联剂的另一部分氢键合到金属层表面上的氧等上。另一方面，为了改善聚酰亚胺膜与通过溅射而沉积在其上的金属层例如铜层之间的表面结合能，将金属粉末嵌入聚酰亚胺膜中以引起粘附性的改善。聚酰亚胺膜可以由为其前体的聚酰胺酸溶液制备。具体地，可以通过将聚酰胺酸溶液以薄膜形式施加到支撑物上、然后进行“酰亚胺化”来制备聚酰亚胺膜，“酰亚胺化”是其中将聚酰胺酸中的酰胺酸基团通过经由加热和/或化学催化剂进行闭环和脱水转化为酰亚胺基团的过程。在酰亚胺化期间，偶联剂和金属粉末可以物理和/或化学结合到聚酰亚胺的聚合物链的一部分上。由于此原因，偶联剂和金属粉末以作为液体的与聚酰胺酸溶液的混合物的形式用于制备聚酰亚胺膜。然而，与聚酰胺酸溶液混合的偶联剂分散在整个溶液中，并且因此在聚酰胺酸溶液的酰亚胺化完成后可以保持呈分散状态。结果，在完成聚酰亚胺膜的制备时，大部分偶联剂存在于膜的内部，在所述处偶联剂将不太可能与金属层相互作用，并且在膜的表面上或在其附近的区域中存在相对少量的偶联剂或不存在偶联剂，在膜的表面上或在其附近的区域中偶联剂将更可能与金属层相互作用。另外，与聚酰胺酸溶液混合的金属粉末由于其高比重而可以沉降到聚酰胺酸溶液的底部。结果，在完成聚酰亚胺膜的制备时，大部分金属粉末存在于膜的内部，在所述处金属粉末将不太可能与金属层相互作用，并且在膜的表面上或在其附近的区域中存在相对少量的金属粉末或不存在金属粉末，在膜的表面上或在其附近的区域中金属粉末将更可能与金属层相互作用，与偶联剂的情况相同。由于这些原因，对于包括偶联剂和金属粉末的典型的聚酰亚胺膜，不能确保足够量的偶联剂和/或金属粉末与金属层的表面相互作用，这使得聚酰亚胺膜难以具有期望水平的与金属层的粘合强度。进一步地，存在于聚酰亚胺膜的内部的偶联剂和金属粉末会引起聚酰亚胺膜的机械特性如拉伸强度和模量的恶化。即，典型的聚酰亚胺膜可能具有的次要问题是使用偶联剂和金属粉末以牺牲聚酰亚胺的固有机械特性为代价仅导致粘合强度的轻微改善。因此，需要一种能够克服本领域中此类问题的新颖聚酰亚胺膜。披露内容技术问题本专利技术的一个方面是提供一种聚酰亚胺复合膜，所述聚酰亚胺复合膜可以展现出改善的与金属层的粘合强度，同时保持优异的聚酰亚胺机械特性。根据本专利技术的聚酰亚胺复合膜可以包括多个聚酰亚胺层、无机粉末和偶联剂，其中所述无机粉末和所述偶联剂有利地用于改善聚酰亚胺复合膜与金属层的粘合强度。所述聚酰亚胺复合膜可以特征在于：大部分无机粉末和偶联剂存在于形成复合膜表面层的聚酰亚胺层中。因此，例如，通过溅射而形成在聚酰亚胺复合膜的外聚酰亚胺层上的金属层可以与主要存在于所述外聚酰亚胺层中的无机粉末和偶联剂相互作用，由此聚酰亚胺复合膜可以在室温下具有优异的与金属层的粘合强度。另外，因为偶联剂和无机粉末集中在复合膜的表面层中，在此处偶联剂和无机粉末将更可能与金属层相互作用，所以通过使用有限量的偶联剂和无机粉末，可以既实现聚酰亚胺复合膜的足够粘合强度又抑制由于无机粉末和偶联剂引起的膜的机械特性恶化。如果偶联剂和无机粉末存在于聚酰亚胺复合膜的内部，则聚酰亚胺膜的机械特性会大大恶化。然而，根据本专利技术，如上所述的聚酰亚胺复合膜的结构特性可以使膜的机械特性的恶化最小化。本专利技术的另一方面是提供一种适于实现具有上述优点的此种新颖聚酰亚胺复合膜的制备方法。为了解决现有技术中的上述问题，已经构思了这些方面，并且本专利技术本质上旨在提供其具体实施例。技术解决方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种聚酰亚胺复合膜，所述聚酰亚胺复合膜包括：第一聚酰亚胺层，其衍生自第一聚酰胺酸溶液；至少一个第二聚酰亚胺层，其衍生自第二聚酰胺酸溶液并形成在所述第一聚酰亚胺层的一个或两个表面上；无机粉末；和偶联剂，其中所述无机粉末的总重量的至少90％和所述偶联剂的总重量的至少90％存在于所述第二聚酰亚胺层中，并且其中所述聚酰亚胺复合膜具有如在室温下相对于金属层测量的0.6kgf/mm2或更高的粘合强度、0.45GPa或更高的拉伸强度、和6GPa或更高的模量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于制备上述聚酰亚胺复合膜的方法。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电子部件，所述电子部件包括上述聚酰亚胺复合膜作为绝缘膜。所述电子部件可以是半导体器件或柔性电路板、特别是柔性电路板。所述柔性电路板可以包括：所述聚酰亚胺复合膜；和通过溅射铜而沉积在所述聚酰亚胺复合膜的所述第二聚酰亚胺层的表面上的金属层。应当理解，在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语必须被解释为具有与本专利技术的技术理念相适应的含义和概念，而不是典型解释或词典解释，原则是允许专利技术人适当定义术语的概念，以便以最佳方式解释他们自己的专利技术。因此，因为在本说明书中披露的实施例仅仅是本专利技术的优选实例，并且没有完全描述本专利技术的技术理念，所以应当理解，在本申请的提交日可能存在各种其等效物和变形。如本文所用，除非上下文另外清楚地指出，否则单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺复合膜，其包括：/n第一聚酰亚胺层，其衍生自第一聚酰胺酸溶液；/n至少一个第二聚酰亚胺层，其衍生自第二聚酰胺酸溶液并形成在所述第一聚酰亚胺层的一个或两个表面上；/n无机粉末；和/n偶联剂，/n其中所述无机粉末的总重量的至少90％和所述偶联剂的总重量的至少90％存在于所述第二聚酰亚胺层中，并且/n其中所述聚酰亚胺复合膜具有如在室温下相对于金属层测量的0.6kgf/mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181109 KR 10-2018-0137415;20191107 KR 10-2019-011.一种聚酰亚胺复合膜，其包括：
第一聚酰亚胺层，其衍生自第一聚酰胺酸溶液；
至少一个第二聚酰亚胺层，其衍生自第二聚酰胺酸溶液并形成在所述第一聚酰亚胺层的一个或两个表面上；
无机粉末；和
偶联剂，
其中所述无机粉末的总重量的至少90％和所述偶联剂的总重量的至少90％存在于所述第二聚酰亚胺层中，并且
其中所述聚酰亚胺复合膜具有如在室温下相对于金属层测量的0.6kgf/mm2或更高的粘合强度、0.45GPa或更高的拉伸强度、和6.0GPa或更高的模量。


2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述无机粉末的总重量的至少99％和所述偶联剂的总重量的至少99％存在于所述第二聚酰亚胺层中。


3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述无机粉末包含选自由以下组成的组中的至少一种金属粉末：镍、铬、铁、铝、铜、钛、银、金、钴、锰、锆、及其合金。


4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述无机粉末具有0.1μm至2μm的平均粒径(D50)。


5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述偶联剂包含选自由以下组成的组中的至少一种：钛酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂。


6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述聚酰亚胺复合膜具有以下结构：其中在所述第一聚酰亚胺层的一个表面上形成所述第二聚酰亚胺层，所述第二聚酰亚胺层包含基于所述聚酰亚胺复合膜的总重量0.02wt％至2wt％的所述无机粉末和基于所述第二聚酰亚胺层的总重量200ppm至1,000ppm的所述偶联剂。


7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，所述聚酰亚胺复合膜包括分别在所述第一聚酰亚胺层的相反表面上形成的一对第二聚酰亚胺层，所述第二聚酰亚胺层各自包含基于其总重量200ppm至1,000ppm的所述偶联剂和基于所述聚酰亚胺复合膜的总重量0.02wt％至2wt％的所述无机粉末。


8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺复合膜，其中，使用相同的单体组合或不同的单体组合制备所述第一聚酰胺酸溶液和所述第二聚酰胺酸溶液，所述单体组合包含至少一种二酐单体和至少一种二胺单体。


9.根据权利要求8所述的聚酰亚胺复合膜，其中，在使用相同的单体组合制备所述第一聚酰胺酸溶液和所述第二聚酰胺酸溶液时，所述二酐单体包括均苯四甲酸二酐(PMDA)，并且进一步包括3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)或2,3,3',...

【专利技术属性】
技术研发人员：金烔暎，元东荣，崔祯烈，
申请(专利权)人：韩国爱思开希可隆PI股份有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR