[发明专利]一种金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。该金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜包括聚酰亚胺薄膜和附着于聚酰亚胺薄膜表面的具有图案的金属镀层；聚酰亚胺树脂具有如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示结构：本发明提供的金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜具有光致变色性、可溶性和优良的柔性，可用于制备柔性电子设备的线路板；金属镀层与聚酰亚胺表面附着力强，镀层表面光滑、细致且镀层厚度均匀；对其溶解处理后还可回收聚酰亚胺树脂和其上的镀层中的金属，真正意义上实现了电子电路产品使用寿命结束后，柔性电路基板及相关线路板制品的零废弃和全回收再生利用，具有巨大的经济效益和环保意义。

技术领域

本发明属于光敏树脂材料技术领域，具体涉及一种金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着柔性电子、微电子封装、生物化学传感器和通信技术(5G)向轻薄化、微型化、高频化发展，要求器件的基板材料具有可挠性、耐热性能好、介电常数低、抗电迁移能力强、金属镀层布线电阻率低等特性。聚酰亚胺薄膜具有柔性好、介电常数低、力学强度高、耐弯折性能好、耐高温和抗电能力强等特点，是理想的电子封装用柔性基板和柔性电子器件基材，在民用电子产品、军用电子设备、可穿戴柔性电子设备、新型传感器等方面得到了广泛的应用。

目前市面上使用的柔性电路基板，通常有聚酯薄膜(如PET聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)和聚酰亚胺薄膜，由于PET薄膜的耐热性和尺寸稳定性不佳，在高端或精密设备中更多采用可靠性和综合性能更好的聚酰亚胺薄膜作为柔性布线板的基材。对于聚酰亚胺基板，目前通常使用粘合剂(如环氧树脂、丙烯酸树脂等)将铜箔粘接贴于聚酰亚胺薄膜表面，并通过热压固化得到金属化的柔性基板。虽然此工艺相对成熟，产品质量比较稳定，但仍然存在以下问题：刻蚀线路过程中铜箔的刻蚀液容易渗入粘合剂层，在高温高湿和偏压的作用下可能发生铜的转移，导致电路短路；粘合剂层的尺寸稳定性和耐热性比聚酰亚胺基板差，使得电路基板难以实现金属电路布线高密度化；粘合剂的存在，使得产品容易发生变形等。

为了解决有胶黏剂型覆铜板的不足，业界正在研究不使用胶黏剂的金属化薄膜技术。无胶黏剂型挠性覆铜板通常是用铜箔的粗面与热塑性聚合物薄膜表面贴合，然后通过热压得到聚合物覆铜薄膜，或者先通过公知的真空蒸镀、阴极真空喷镀、离子镀等方法，在塑料基板的表面上形成连续的金属薄膜，再在其上以电解电镀等方法沉积金属并加厚，最后用光刻胶保护并选择性蚀刻部分金属导电层，以形成所需的电路图案。

但上述具有金属线路的柔性电路板通常使用“减法制程”工艺加工而成，即需要先在聚酰亚胺薄膜表面均匀地镀上一层连续的金属层，然后再通过涂布光刻胶、显影、刻蚀和除光刻胶等工序，选择性地刻蚀掉部分金属，最终留下需要的金属线路图案。此制作工艺复杂，流程长，生产能耗高，而且需要昂贵的钯作为镀铜催化剂；此外，采用大量的酸液作为金属的刻蚀液，对环境污染较大。

另外，在环保问题方面，全世界每年的电子产品报废量惊人，大量的印刷电路板堆积如山，电路板中的贵金属回收成本高、污染大。

因此，电子封装和电子信息产业等相关领域急需开发一种生产工艺更优、更具有成本优势的新型柔性电路制造技术及其回收再生技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中柔性电路板制造工艺复杂，成本高，污染大，无法循环再生的缺陷，提供一种金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜。本发明选用具有光敏性、可溶性且透明的聚酰亚胺树脂薄膜，并进行金属图案化后得到具有光敏性和可溶性的金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜，其具有较好的柔性，可用于制备柔性电子设备的电路板；另外，金属镀层与聚酰亚胺表面附着力强，镀层表面光滑、细致且镀层厚度均匀，对其溶解处理后还可回收其上的镀层中的金属，具有巨大的经济效益和环保意义。

本发明的另一目的在于提供上述金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述金属图案化的透明光敏聚酰亚胺薄膜在制备柔性电子设备的电路板中的应用。