聚酰亞胺薄膜的表面處理改性及其粘接性能研究

張磊（江陰駿友電子股份有限公司，江蘇 江陰 214400）

聚酰亞胺薄膜的表面處理改性及其粘接性能研究

張磊（江陰駿友電子股份有限公司，江蘇 江陰 214400）

本文采用不同酸堿濃度以及相應(yīng)不同處理時(shí)間對(duì)PI薄膜表面處理改性，利用電子萬能拉伸機(jī)測(cè)試了處理前后力學(xué)的變化情況，剝離強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)試PI薄膜處理前后的粘接性能變化，通過激光顯微鏡測(cè)試對(duì)PI薄膜改性前后表面表征。

聚酰亞胺薄膜;表面處理;改性;粘接

聚酰亞胺薄膜（PI）是一種具有優(yōu)越的物理機(jī)械綜合性能和優(yōu)良的電器與化學(xué)穩(wěn)定性的特殊的合成的高分子材料。在航空航天、電器絕緣、微電子等行業(yè)（作為介電空間層、金屬箔的保護(hù)層和基層）具有廣泛的應(yīng)用【1,2】。由于PI薄膜表面光滑和表面化學(xué)活性低，與金屬箔（鋁箔、銅箔等）的粘接性差，因此須對(duì)PI薄膜表面進(jìn)行處理或改性，來提高PI表面的粘接性能。

目前，在所有PI薄膜表面處理、改性的方法中，酸堿處理方法由于工藝流程、成本因素得到廣泛研究，也有一些文獻(xiàn)對(duì)此種方法來改善PI薄膜潤(rùn)濕性和粘接性能進(jìn)行了報(bào)道，但是產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品在處理后的主體性能缺少應(yīng)有的報(bào)道和關(guān)注【3】。

本文用草酸溶液、NaOH、脫鹽水來處理PI薄膜表面，在不影響PI薄膜表觀質(zhì)量和內(nèi)在力學(xué)性的前提下，研究了不同酸堿濃度以及相應(yīng)不同處理時(shí)間對(duì)PI薄膜表面處理后粘接性能的影響，用以知道PI薄膜的表面改性應(yīng)用【4】。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料和藥品

PI薄膜：12.5μm，自產(chǎn)；NaOH：分析純，無錫亞盛化工有限公司；

草酸：工業(yè)級(jí)，蘇州融泉化工有限公司；脫鹽水：自制；環(huán)氧粘合劑：自制；

1.2 儀器和設(shè)備

電子萬能拉伸機(jī)，電子天平，剝離強(qiáng)度測(cè)試儀，平板硫化機(jī)，電熱鼓風(fēng)干燥箱，激光顯微鏡

1.3 樣品制備

1.3.1聚酰亞胺薄膜的表面酸堿處理

在后處理工序，在一定的車速條件下，調(diào)整不同的酸堿槽的PH值，然后再經(jīng)過脫鹽水，最后經(jīng)烘箱干燥，取其不同試驗(yàn)參數(shù)的樣品，具體試樣見下表1

表1 試樣

1.3.2 覆銅板的制備

將自配的膠液按照技術(shù)參數(shù)，保持一定膠層的厚度，均勻涂覆在PI薄膜上，置入160℃烘箱，3分鐘，然后將涂膠后的PI薄膜與銅箔疊合后，在10Kg的壓力下復(fù)合，并放入160℃，固化2h，即得覆銅板樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能

表2 不同酸堿濃度處理以及在相同酸堿濃度不同處理時(shí)間的力學(xué)性能

表2為不同酸堿濃度處理以及在相同酸堿濃度不同處理時(shí)間的力學(xué)性能變化情況。由表中數(shù)據(jù)可以看出通過酸堿處理后，在不同處理時(shí)間、不同酸堿濃度的條件下，PI薄膜的力學(xué)性能和擊穿強(qiáng)度下降幅度很小，可謂變化不是很明顯，這說明PI薄膜表面的被蝕刻造成的質(zhì)量損失有限。另外，薄膜的收縮率通過一定的烘箱，大幅度改善。

2.2 薄膜表面形貌

圖中a和b分別為未處理和處理的PI薄膜的顯微鏡圖，由圖知a的RMS（均方根粗糙度）為0.119，b的RMS為0.306，處理后的薄膜表面相對(duì)未處理的薄膜表面粗糙度明顯增大，這說明酸堿處理對(duì)PI薄膜表面具有蝕刻作用，明顯改善了PI薄膜表面。

2.3 剝離強(qiáng)度

表3 不同酸堿濃度處理以及在相同酸堿濃度不同處理時(shí)間的剝離強(qiáng)度

表3是為不同酸堿濃度處理以及在相同酸堿濃度不同處理時(shí)間的剝離強(qiáng)度性能變化。

從表中可以看出，PI薄膜粘接力在相同酸堿濃度下，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；在相同車速的條件下，隨著酸堿濃度的增大而增大。

酸堿處理對(duì)PI表面改性，由于PI薄膜不耐強(qiáng)堿，與其接觸后，對(duì)其表面蝕刻，增大了PI薄膜表面的粗糙度，粘結(jié)力大幅提高。

2.4 PI薄膜表面潔凈度

通過酸堿處理后的PI薄膜表面潔凈度明顯改善，上述不同條件下的樣品通過客戶生產(chǎn)使用，在使用過程中相對(duì)未處理的，清潔度明顯改善，未出現(xiàn)由于表面垃圾致使生產(chǎn)異常停車，生產(chǎn)穩(wěn)定性大幅提高。

3 結(jié)語

（1）在目前生產(chǎn)車速情況下，改變酸堿濃度，對(duì)處理后的PI薄膜力學(xué)性能沒有明顯影響。

（2）通過AFM表征可知，PI薄膜表面經(jīng)酸堿蝕刻后，其粗糙度大幅度變大。

（3）經(jīng)酸堿處理后，PI的剝離強(qiáng)度在相同酸堿濃度下，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；在相同車速的條件下，隨著酸堿濃度的增大而增大，即剝離力從0.9Kgf/cm增大到1.5Kgf/cm。

（4）PI薄膜表面潔凈度明顯改善，解決了下游客戶因?yàn)槔斐傻馁|(zhì)量和生產(chǎn)異常問題。

[1]馮俊杰,任小龍,韓艷霞.國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品及應(yīng)用發(fā)展[J].絕緣材料,2014,47(5):6-9.

[2]張磊,唐泉清.聚酰亞胺薄膜的工業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)前景.功能性薄膜行業(yè)市場(chǎng)與技術(shù)發(fā)展研討會(huì)，2013.

[3]馬進(jìn)，吳臣國(guó)等.等離子體轟擊致聚酰亞胺表面親水性研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2009,29(6):664-668.

[4]馮俊杰,任小龍,韓艷霞.國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品及應(yīng)用發(fā)展[J].絕緣材料,2014,47(5):6-9.

張磊（1979-），男，工程師，從事聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)、管理工作。