[发明专利]高导热性、低热膨胀系数的超厚聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于微电子、印刷电路、音圈骨架等行业的超厚聚酰亚胺薄膜的制备方法。属高分子绝缘材料技术领域。

技术背景

超厚聚酰亚胺薄膜因具有耐热性好、化学稳定性佳、机械性能好、介电性能优异等突出的综合性能，已广泛应用于各种电机、特种电器、耐高温柔性印刷电路基材、扁平电路和扬声器音圈骨架等领域。特别是近年来飞速发展的微电子和集成电路产业，促进了超厚聚酰亚胺薄膜的发展。

普通的聚酰亚胺厚膜因导热性差(0.18Wm^-1k^-1)、热膨胀系数高(55ppmk^-1)，使得应用于微电子的高密度和高速化运行中出现电路发热不易耗散、电路工作温升现象，影响电子元器件和集成电路的稳定；另外，由于聚酰亚胺厚膜与电子元器件热膨胀系数的差异，导致电子电路出现翘曲、剥离或裂纹现象，严重影响了微电子电路的产品性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种制备高导热性、低热膨胀系数的超厚聚酰亚胺薄膜的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种高导热性、低热膨胀系数的超厚聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：所述方法是在两步法制备聚酰亚胺薄膜的基础上，通过调节添加纳米导热材料的量来控制薄膜的交联点和取向度，最终制得导热性好、热膨胀系数低的超厚聚酰亚胺膜，其工艺步骤为：  

步骤一、将单体二胺溶解于非质子极性溶剂中，加入与二胺等摩尔比的二酐和经表面处理的纳米导热材料，反应4～10小时，合成含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂。其中，纳米导热材料的加入量占合成聚酰胺酸树脂质量百分比为1％～10％；优选的加入量为3％～8％质量百分比；

步骤二、将上述含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂流涎在不锈钢带上，经100～200℃干燥，得到的流涎膜再经300～480℃高温脱水亚胺化，制得导热性好、低热膨胀系数的超厚聚酰亚胺膜。

其中经表面处理的纳米导热材料为经偶联剂处理的氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)或其二者的混合物，二者的混合质量比为1∶0.8～1.2。使用的偶联处理剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。二胺为下列芳香族中的一种：4，4′-二氨基二苯醚(ODA)、二氨基二苯甲烷(MDA)、对苯二胺(PDA)。二酐为下列芳香族中的一种：均苯四甲酸二酐(PMDA)、3，3′-4，4′联苯四甲酸二酐(BPDA)、二苯甲酮四酸二酐(BTDA)。非质子极性溶剂为下列中的一种：N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-吡咯烷酮(NMP)。

本发明的基本原理是在聚酰胺酸树脂中加入经表面处理的纳米导热材料，通过在聚酰亚胺的大分子与纳米粒子间形成稳定的杂化交联，限制聚合物分子链的运动，从而赋予聚酰亚胺膜优异的低热膨胀性和导热性。

具体实施方式

实施例1：

向装有搅拌的反应器内投入11843克N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，再投入1000克4，4′-二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1090克均苯四甲酸二酐反应4小时，再加入经偶联剂处理的纳米AlN62.7克，继续反应4小时，制得高粘度含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂溶液。将此高粘度含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂溶液流涎在不锈钢带上，经100～200℃干燥，得到的流涎膜再经300～480℃高温脱水亚胺化，制得厚度为175微米，导热系数为0.65 Wm^-1k^-1、150～250℃时热膨胀系数为26～31ppmk^-1的超厚聚酰亚胺膜。

实施例2：

向装有搅拌的反应器内投入11843克N，N-二甲基乙酰胺，再投入1000克4，4′-二氨基二苯醚溶解，溶解完全后加入1090克均苯四甲酸二酐反应4小时，再加入经偶联剂处理的纳米AlN31.35克、纳米SiC31.35克，继续反应4小时，制得高粘度含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂溶液。将此高粘度含纳米导热材料的聚酰胺酸树脂溶液流涎在不锈钢带上，经100～200℃干燥，得到的流涎膜再经300～480℃高温脱水亚胺化，制得厚度为175微米，导热系数为0.61Wm^-1k^-1、150～250℃时热膨胀系数为25～30ppmk^-1的超厚聚酰亚胺膜。

实施例3：