[发明专利]一种低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板的制备方法

说明书

本发明公开了一种低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板的制备方法，该方法通过对聚酰亚胺覆金属板进行二次热迟豫，热迟豫过程可以增加聚酰亚胺的高分子链取向度，并在高分子链中产生部分交联和支化位点，增加聚酰亚胺的刚性，从而降低聚酰亚胺覆金属板的介电常数及热膨胀系数。通过本发明制得的聚酰亚胺覆金属板，其介电常数最小可达2.93，热膨胀系数最低可达19ppm/K，与铜箔具有非常好的匹配性，尺寸稳定性好。此外，二次热处理后，剥离强度>0.7N/mm，可以满足高频高速5G通信及FPC行业相关应用标准。本发明的低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板可以应用在柔性打印电路板、集成电路、5G通信及高频高速微电子工业技术领域中。

技术领域

本发明涉及电子化学品领域，具体涉及一种利用二次热迟豫法制备的低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板。

背景技术

随着微电子工业设备及集成电路(IC)向着小型化、高密度化、便携式方向的发展，越来越要求打印电路板(PCB)布线更加精细、线宽更小、尺寸稳定性更高。同时，由于在2020年全球将全面发展高频高速5G通信技术，也要求相关设备所使用的PCB及IC中的电介质具有更低的介电常数及损耗，以减弱其对信号传输造成的RC延迟、串扰及功耗损失等负面影响。

目前，聚酰亚胺(PI)覆金属板已经广泛地应用在PCB及柔性打印电路(FPC)中，PI具有非常优秀的耐热性能、高力学强度及可挠性，尤其适用于柔性显示的通信设备领域。不过，传统的PI也存在一些不足，其本征介电常数高达3.4，无法满足高频高速5G通信对电介质介电性能的要求(介电常数<3.0)。此外，传统PI的热膨胀系数(CTE)较高，其与金属板的CTE(铜箔：18ppm/K)不匹配，导致在冷热交替使用环境中，PI电介质薄膜容易发生褶皱、断裂、分层的现象，造成器件失效。

聚酰亚胺的介电常数与其高分子结构的分子极化率和密度有关。通过在PI中引入F原子或多孔结构都可以降低PI覆金属板的介电常数，然而含氟PI价格昂贵且粘附性差，多孔结构PI尺寸稳定性很差，容易发生塌缩及刻蚀液的侵入。因此，如何获得价格便宜的低介电常数及热膨胀系数与金属板匹配的聚酰亚胺覆金属板，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板的制备方法，本发明的制备方法增加聚酰亚胺的高分子链取向度，并在高分子链中产生部分交联和支化位点，增加聚酰亚胺的刚性，从而降低聚酰亚胺覆金属板的介电常数及热膨胀系数。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种低介电常数高尺寸稳定性聚酰亚胺覆金属板的制备方法，包括如下步骤：

(1)聚酰亚胺薄膜的制备

将有机胺单体溶解于非质子性极性溶剂中后，并于0～20℃范围内在氮气的保护下分三次加入事先溶于非质子性极性溶剂的有机酸酐单体，每次间隔1-5h，添加完成后保持温度继续反应2-5h，即可得到聚酰胺酸溶液。所述有机胺单体和有机酸酐单体占溶液总质量的7-22wt％，有机胺单体和有机酸酐单体的摩尔比为1:1-1:1.05。将聚酰胺酸溶液涂覆在基板上，在80-150℃烘干2-8h获得聚酰胺酸干膜。将所得聚酰胺酸干膜进行横纵两个方向拉伸，拉伸比为5-45％，之后继续在180-360℃的范围内以数个温度分别加热5-60min亚胺化，使得聚酰胺酸干膜转化为PI薄膜。

(2)聚酰亚胺覆金属板的制备

将上述所得的PI与金属板贴合，并用模具夹住，置于层压机内预热。控制层压机的层压温度和层压压力分别为265-300℃和22-28Mpa，放气次数3-5次，层压时间2-15min。层压完毕后，冷却取出，即可得到相应聚酰亚胺覆金属层亚板。

(3)二次热迟豫处理

将上述聚酰亚胺覆金属板于氮气保护中，在395-460℃热处理1-60min，之后自然冷却，即得到最终的聚酰亚胺覆金属板。