一种聚酰亚胺胶黏材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具备高透光率和良好耐热性能的聚酰亚胺胶黏材料及其制备方法。所述聚酰亚胺胶黏材料由二胺单体和二酐单体制备得到，其中，所述二酐单体和二胺单体不含有卤素以及硅，所述二酐单体和/或二胺单体中包括有不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和/或二胺单体。所述聚酰亚胺胶黏材料溶液状态下(5％wt

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺胶黏材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚酰亚胺领域，具体地说，是涉及一种聚酰亚胺胶黏材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(PI)是一类在分子主链上含有酰亚胺环结构的高分子，是目前综合性能最好的功能性高分子材料之一，也是少数几种能够满足微电子行业的高分子材料之一。一直以来，PI材料都是微电子行业最重要的基础材料之一，PI薄膜，黏胶等被广泛应用于微电子器件的制造与封装。
[0003]近些年来，随着微电子行业日新月异的发展，越来越多的器件对材料的透光率提出了更高的要求，例如高透过率太阳能电池，透明显示技术等等，然而由于电荷转移复合物的原因，传统聚酰亚胺材料大都存在透光率不足的问题，因此限制了其在新型透光微电子器件上的应用。另外，为了保证器件在加工过程中的稳定性，特别是不同界面之间的稳定性，胶黏材料的耐热性能也至关重要，具体来说，由于电子器件的封装以及加工过程中可能包含了长时间(～1h)的高温处理步骤，通常要求胶黏材料固化后具有较高的玻璃化转变温度(T
g
)。
[0004]同时，随着5G技术的逐步应用与推广，超高速、超高数据密度的高频率通信技术将全面铺开，确保毫米波频率范围内的电磁波的高保真传输对于制造电子器件，尤其是天线等信号接收和传输组件的介电材料是极大的挑战。根据电磁学原理，电磁波的频率越大，其能量越高，穿透力越强的同时，穿透损失也更高，同时衍射能力也越弱。传统环氧树脂以及PI胶黏材料存在介电常数、介电损耗以及吸湿性偏高的问题，已无法满足5G时代高频高速通信的应用要求，因此，急需开发新型低介电常数、低介电损耗、低吸湿率的新型胶黏材料以满足高频通讯的技术需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高透光率、高黏结强度的聚酰亚胺胶黏材料，同时，本专利技术所提供的聚酰亚胺胶黏材料具有低吸湿率，低介电常数以及低介电损耗的特点。解决了目前传统微电子行业胶黏材料透光率不够，介电性能不达标无法应用于透明微电子器件以及高频通讯技术的问题。
[0006]本专利技术目的之一为提供一种聚酰亚胺胶黏材料，由二胺单体和二酐单体制备得到，其中，所述二酐单体和二胺单体不含有卤素(如氟)以及硅，所述二酐单体和/或二胺单体中包括有不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和/或二胺单体。
[0007]本专利技术所述技术方案中，优选地，不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和二胺单体的总量≥单体总量的35mol％，更优选地，不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和二胺单体的总量≥单体总量的38mol％。以上
单体总量为全部二酐单体和二胺单体的总量。
[0008]本专利技术所述技术方案中，优选地，所述二酐单体和/或二胺单体中包括至少一种芳香族二酐和/或芳香族二胺单体，其中，芳香族二酐和芳香族二胺单体的总量≥单体总量的30mol％，更优选≥单体总量的35mol％。
[0009]通常认为，电荷转移复合物的形成是造成聚酰亚胺材料透光率欠佳的主要原因，本专利技术通过打破大范围长链共轭结构的形成以及限制交替缺电子/富电子结构的方式降低了链内/链间电荷转移复合物的形成，改善了材料的透光率。具体的，二胺单体和/或二酐单体优选不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的单体，且此类二酐单体加二胺单体的总量≥单体总量的35％(摩尔占比)；同时为了保证固化后材料的耐热性能，优选地所述二酐单体和/或二胺单体中包括至少一种芳香族单体。
[0010]对于不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体具有如(1)所示结构：
[0011][0012]其中X为不能与两个酸酐结构形成连续π
‑
π/p
‑
π共轭体系的结构，例如但不限于：
[0013][0013]等。
[0014]对于不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二胺单体具备如式(2)所示结构：
[0015][0016]其中Y为不能与两个胺基形成连续π
‑
π/p
‑
π共轭体系的结构，例如但不限于：
[0017][0017]等。其中中，任选两个位点连接两个胺
基，剩余两个位点连接烷基；中，4段亚甲基的数目不同时为零。
[0018]芳香族二酐或二胺单体具有如(3)的结构通式：
[0019][0020]其中m为胺基或酸酐结构；n为包含芳香族化学结构例如苯、萘、蒽、芴、吡啶、呋喃、噻唑、嘧啶等结构单元的结构。此类单体包括但不限于均苯四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、4,4'
‑
联苯醚二酐、对苯二胺、4,4'
‑
二氨基二苯醚、4,4'
‑
二氨基联苯等。
[0021]根据诸多报导，通过引入含氟结构单元或含氟材料的混合掺杂可以显著提高聚酰亚胺材料的透光率，同时提升其介电性能以及降低材料吸湿率，但是由于含氟材料较低的表面能，其与包括铜在内的其它材料的剥离强度欠佳，因而不适用于微电子胶黏材料。本专利技术提供的聚酰亚胺胶黏材料优选由不含氟的单体聚合形成，具备了与各种材料的较好的黏结强度。
[0022]同时，有文献和专利资料报导，通过引入含有二甲基硅氧烷链段的结构单元可以改善聚酰亚胺材料的黏结效果，但是，由于聚二甲基硅氧烷分子链段交变电场下损耗较大，因此容易引起最终材料高频下介电损耗偏高的情况。本专利技术提供的聚酰亚胺胶黏材料优选由不含硅的单体聚合形成，具备了低吸湿率，低介电常数，低介电损耗的特点，同时由于在聚酰亚胺大分子链段中嵌入了不能形成大范围共轭结构的链段单元，改善了分子链段活动性，在具备优良介电性能的同时保持了良好的基底粘结强度，解决了目前传统微电子行业胶黏材料介电性能不达标无法应用于高频通讯技术的问题。
[0023]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其溶液状态下(5％wt
‑
60％wt，1cm光程)可见光透光率(350nm～800nm总透过率)≥65％，优选70％～95％。
[0024]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其溶液状态下(5％wt
‑
60％wt，1cm光程)紫外光透光率(200nm～350nm总透过率)≤35％，优选≤25％。
[0025]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其溶液状态下(50uM液膜)黄度指数≤0.45，优选≤0.40。
[0026]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其固化后(25uM聚酰亚胺膜)黄度指数≤0.50，优选≤0.45。
[0027]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其固化后玻璃化温度(T
g
)≥190℃，优选≥200℃。
[0028]本专利技术所述聚酰亚胺胶黏材料，在其固化后与铜箔等金属导电材料以及硅等半导体基材的剥离强度≥10N/cm，优选≥12N/cm；与Kapton薄膜、Upilex薄膜等高分子基材的剥离强度≥10N/cm，优选≥12N/cm；与玻璃、陶瓷等无机基材(包括模压型材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺胶黏材料，由二胺单体和二酐单体制备得到，其中，所述二酐单体和二胺单体不含有卤素以及硅，所述二酐单体和/或二胺单体中包括有不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和/或二胺单体。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺胶黏材料，其特征在于：不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体和二胺单体的总量≥单体总量的35mol％，优选≥单体总量的38mol％。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺胶黏材料，其特征在于：所述二酐单体和/或二胺单体中包括至少一种芳香族二酐和/或芳香族二胺单体，芳香族二酐和芳香族二胺单体的总量≥单体总量的30mol％，优选≥单体总量的35mol％。4.据权利要求1所述的聚酰亚胺胶黏材料，其特征在于：不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二酐单体具有如式(1)所示结构：X为不能与两个酸酐结构形成连续π
‑
π/p
‑
π共轭体系的结构；和/或，不包含共轭结构或聚合后不能形成大范围共轭结构的二胺单体具有如式(2)所示结构：Y为不能与两个胺基形成连续π
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π/p
‑
π共轭体系的结构。5.根据权利要求4所述的聚酰亚胺胶黏材料，其特征在于：X选自如下所示结构：X选自如下所示结构：和/或，Y选自如下所示结构：
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺胶黏材料，其特征在于：所述聚酰亚胺胶黏材料在溶液状态下(5％wt～60％wt，1cm光程)可见光透光率(350nm～800nm总透过率)≥65％，优选70％～95％；和/或，所述聚酰亚胺胶黏材料在溶液状态下(5％wt～60％wt，1cm光程)紫外光透光率(200nm～350nm总透过率)≤35％，优选≤25％；和/或，所述聚酰亚胺胶黏材料在溶液状态下(50uM液膜)黄度指数≤0.45，优选≤0.40。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜天，李应成，崔晶，刘京妮，孙旭阳，张培斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：