close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9135

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9135
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) C 08L 79/08,
C 08G 8/12, 73/10
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПОЛИИМИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РИСУНКОВ НА ПОЛИИМИДНОЙ ПЛЕНКЕ
(21) Номер заявки: a 20040572
(22) 2004.06.23
(43) 2005.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Прокопчук Николай Романович; Крутько Эльвира Тихоновна;
Глоба Иван Иванович; Глоба Анастасия Ивановна; Воробьева Татьяна
Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) Мартинкевич А.А. и др. Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi: Сер.
хiм. навук. - 1999. - № 2. - С. 85-88.
Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической промышленности
и производстве строительных материалов. Материалы конференции. - Мн.,
2000. - С. 130-131.
RU 1624979 C, 1994.
JP 10081748, 1998.
BY 4848 C1, 2002.
US 3842143, 1974.
(57)
Полиимидная композиция для изготовления защитного покрытия функциональных
металлических рисунков на полиимидной пленке, включающая полиамидокислоту и бисмалеинимид формулы
OC
BY 9135 C1 2007.04.30
OC
N
CH2
N
CO
,
CO
отличающаяся тем, что в качестве полиамидокислоты содержит соединение формулы
O
HNOC
HOOC
CO
CONH
COOH
n
,
где n = 80-100,
и дополнительно включает алкилфенолоформальдегидную смолу марки 101 AM при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиамидокислота
92,0-99,2
бис-малеинимид
0,4-5,0
алкилфенолоформальдегидная смола
0,4-3,0.
Изобретение относится к термостойким пленочным материалам, а именно к полиимидным композициям, которые могут быть использованы в электротехнике, радиоэлектронике и других отраслях промышленности для изготовления защитного покрытия
функциональных металлических рисунков на полиимидной пленке.
BY 9135 C1 2007.04.30
Известна полиимидная композиция, содержащая полиамидокислоту, бис-малеинимид
и олигомер с концевыми малеинимидными группами, используемая для изготовления диэлектрического слоя в интегральных схемах [1].
Данная композиция обладает высокой адгезией к жестким подложкам, таким как ситалл или поликор, но из-за низких физико-механических показателей (прочность при разрыве 800 кгс/см2, удлинение при разрыве 4 %) не применима в качестве защитного
покрытия функциональных металлических рисунков на полиимидной пленке: покрытие
растрескивается и отслаивается после 2-3 перегибов на 180° при радиусе перегиба 0,1 мм,
что является недостатком данной композиции.
Известна полиимидная композиция, содержащая полиамидокислоту и фурфуроловый
олигомер [2]. Данная композиция используется для получения окрашенных пленочных
материалов, обладающих повышенной прочностью. Однако использование этой композиции для получения защитного покрытия функциональных металлических рисунков на полиимидной пленке не обеспечивает удовлетворительной адгезии защитной пленки к
полиимидной подложке и металлическому рисунку, и, несмотря на то, что защитное покрытие обладает высокими механическими свойствами, оно относительно легко отслаивается даже при 7-8 перегибах на 180° при радиусе перегиба 0,1 мм из-за невысокой адгезии
его к функциональному рисунку (2,5 кгс/см2), что является недостатком данной композиции.
Наиболее близкими к данному изобретению по составу и технической сущности являются полиимидные композиции, которые получены введением в раствор поли(4,4'-дифенилоксид)-пиромеллитамидокислоты ряда бис-малеинимидов [3]. Эти композиции имеют
высокие механические и термические характеристики, однако для формирования защитных покрытий на полиимидной пленке не пригодны из-за высокой жесткости получаемых
пленок, которые растрескиваются при 1-2 перегибах на 180° при радиусе перегиба 0,1 мм,
что является их недостатком.
Задачей данного изобретения является получение полиимидной композиции с улучшенной эластичностью и адгезией при сохранении термических и улучшении прочностных свойств для изготовления защитного покрытия функциональных металлических
рисунков на полиимидной пленке.
Для решения этой задачи предлагается полиимидная композиция, включающая полиамидокислоту и бис-малеинимид формулы
OC
OC
N
CH2
N
CO
CO
,
отличающаяся тем, что в качестве полиамидокислоты содержит соединение формулы
O
HNOC
CO
HOOC
CONH
COOH
n,
где n = 80-100,
и дополнительно включает алкилфенолформальдегидную смолу марки 101
AM при следующем соотношении компонентов:
полиамидокислота
92,0-99,2
бис-малеинимид
0,4-5,0
алкилфенолоформальдегидная смола
0,4-3,0.
Композицию получают путем смешения 20 %-го раствора полиамидокислоты (ПАК) в
диметилформамиде (ДМФА) с расчетным количеством алкилфенолформальдегидной
смолы (АФС) и бис-малеинимида (БМИ). Полученную композицию наносят на полиимидную пленку (ПП) с металлическим рисунком методом полива или окунания. Затем
образец с покрытием сушат при 20 °С в вакууме. При этом происходит удаление большей
2
BY 9135 C1 2007.04.30
части растворителя. После сушки полученный защитный слой подвергают термообработке в вакууме при постепенном подъеме температуры от 100 до 300 °С в течение 180 мин.
Окончательную термообработку осуществляют прогревом образцов при 300 ± 5 °С в течение 10 мин. В результате образуется прочно скрепленное с полиимидной подложкой
защитное покрытие, обеспечивающее надежную защиту металлических проводников гибкой печатной платы от коррозии.
Используемая ПАК имеет удельную вязкость 0,5 %-го раствора в ДМФА ηуд = 0,8 и
содержит большое количество концевых амино- и ангидридных групп, а также карбоксильных групп, используемая фенолформальдегидная смола содержит гидроксильные
группы. При нагревании композиции в процессе формирования покрытия возможно протекание более глубоких поликонденсационных процессов путем взаимодействия функциональных групп олигомеров ПАК и АФС, а также вероятно протекание реакций взаимодействия концевых амино- и амидных групп ПАК по двойным связям бис-малеинимида, что в
совокупности приводит к образованию межцепных сшивок с образованием густосшитой
сетчатой структуры покрытия на полиимидном субстрате.
В условии циклодегидротации не исключается вероятность взаимодействия карбонильных групп диангидридной составляющей ПАК с гидроксильными группами алкилфенолформальдегидной смолы.
Все выше перечисленные процессы структурирования формируемого покрытия приводят к улучшению адгезии (прочности сцепления слоев полиимидной пленки, металлического рисунка и полиимидной композиции).
Снижение концентрации компонентов композиции ниже минимально предлагаемых
значений приводит к получению защитного покрытия с низкой адгезией к полиимидной
пленке и металлическому рисунку, ухудшению деформационно-прочностных свойств пленки, и, как следствие, к снижению коррозионной стойкости металлических проводников.
Увеличение концентрации компонентов композиции приводит как к снижению деформационно-прочностных свойств пленки, так и к ограниченной совместимости компонентов.
Эластичность покрытия оценивали по числу перегибов на 180° при его радиусе 0,1 мм,
которое оно выдерживало без растрескивания и отслаивания от полиимидной подложки.
Адгезию защитного покрытия к полиимидной подложке в кгс/см2 определяли методом
нормального отрыва участка поверхности покрытия.
Следует отметить, что значения адгезии покрытия к полиимидной подложке и к металлическим проводникам на этой подложке весьма близки. Отслаивание защитного покрытия
после испытания готовых изделий на эластичность наблюдалось в местах соприкосновения покрытия и с проводником и с подложкой. Поэтому в дальнейшем термин "адгезия"
относится ко всему функциональному рисунку в целом.
Коррозионную стойкость металлических проводников оценивали косвенно по падению удельной электропроводности металлических проводников схемы, помещенных в
камеру влажности (температура 40 °С, относительная влажность 98 %) и выражали это
падение в % по отношению к удельной электропроводности проводников перед загрузкой
в камеру влажности.
Способ поясняется выполнением конкретных примеров.
Пример 1.
Готовят композицию состава, мас. %:
92,0
ПАК формулы I (ηуд = 0,8)
бис-малеинимида формулы II
5,0
алкилфенолформальдегидная смола (АФС)
3,0.
используя в качестве растворителя ДМФА (из расчета 4 мас. ч. растворителя на 1 мас. ч.
ПАК) и наносят ее на полиимидную пленку с функциональным металлическим рисунком
методом полива. После удаления растворителя в вакууме при 20 °С производят нагревание в вакууме при равномерном подъеме температуры до 300 °С в течение 180 мин, и за3
BY 9135 C1 2007.04.30
тем окончательно термообрабатывают образец при 300 °С в течение 10 мин. Получают
защитное покрытие толщиной 15 ± 1 мкм. Адгезия защитного покрытия к функциональному рисунку составляет 4,5 кгс/см2, покрытие выдерживает 30-32 перегиба на 180 °С при
радиусе перегиба 0,1 мм. Падение удельной электропроводности проводников функционального рисунка на полиимидной пленке, защищенного данным покрытием, после 10 суток пребывания в камере влажности 0-2 %.
Пример 2.
Готовят полиимидную композицию состава, мас. %:
94,0
полиамидокислота (I) (ηуд = 0,8)
бис-малеинимида формулы II
3,0
АФС
3,0.
используя в качестве растворителя ДМФА из расчета 4 мас.ч. растворителя на 1 мас.ч.
ПАК. После удаления растворителя и термообработки, осуществляемых, как описано в
примере 1, получают защитное покрытие на полиимидной пленке толщиной 15 ± 1 мкм.
Адгезия защитного покрытия к функциональному рисунку составляет 3,2 кгс/см2, покрытие выдерживает 28-30 перегибов на 180° при радиусе перегиба 0,1 мм.
Падение удельной электропроводности проводников функционального рисунка на полиимидной пленке, защищенного вышеуказанным покрытием, после 10 суток пребывания
в камере влажности составляет 2-3 %.
Пример 3.
Готовят полиимидную композицию состава, мас. %:
99,2
полиамидокислота (ПАК) (I) (ηуд = 0,8)
бис-малеинимида формулы II
0,4
АФС
0,4,
используя в качестве растворителя ДМФА из расчета 4 мас. ч. растворителя на 1 мас. ч.
ПАК. После удаления растворителя и термообработки, осуществляемыми, как описано в
примере 1, получают защитное покрытие на полиимидной пленке, толщиной 32 ± 1 мкм.
Адгезия защитного покрытия к функциональному рисунку составляет 1,7 кгс/см2, покрытие выдерживает без растрескивания и отслаивания 4-5 перегибов на 180° при радиусе перегиба 0,1 мм. Падение удельной электропроводности проводников функционалыюго
рисунка на полиимидной пленке, защищенного вышеуказанным покрытием, после 10 суток пребывания в камере влажности составляет 3,9-4,0 %.
Пример 4.
Готовят полиимидную композицию состава, мас. %:
89
полиамидокислота (I) (ηуд = 0,8)
бис-малеинимида формулы II
6
АФС
5,
используя в качестве растворителя ДМФА из расчета 4 мас.ч. растворителя на 1 мас. ч.
ПАК. При данном соотношении компонентов в композиции не удается получить защитное покрытие с удовлетворительными физико-механическими показателями.
Пример 5.
Готовят полиимидную композицию состава, мас. %:
99,4
полиамидокислота (I) (ηуд = 0,8)
бис-малеинимида формулы II
0,3
АФС
0,3.
используя в качестве растворителя ДМФА из расчета 4 мас. ч. растворителя на 1 мас. ч.
ПАК. При данном соотношении компонентов в композиции не удается получить защитное покрытие с удовлетворительной адгезией к полиимидной подложке.
Состав и основные свойства примеров конкретного исполнения приведены в таблице.
4
BY 9135 C1 2007.04.30
Сравнительные характеристики защитного покрытия,
формируемого на полиимидной пленке с металлическим рисунком
Соотношение
компонентов,
мас. %
Деформационно-прочностные
Падение
и термические свойства
Количество
удельной
Адгезия,
№
перегибов,
электро- Проч- Относи- Температура
кгс/см2
n/180°
проводно- ность тельное начала терПАК БМИ АФС
сти, % при раз- удлине- моокислирыве,
ние при
тельной
2
кгс/см разрыве деструкции
1 92,0
5
3
30-32
4,5
0-2,0
165
24
520
2 94,0
3
3
28-30
3,2
2,0-3,0
161
10
510
3 99,2 0,4
0,4
4-5
1,7
3,9-4,0
128
12
451
Пленка защитного покрытия
4 89,0
6
5 с ухудшенными деформацион85
6
499
ными характеристиками
Пленка защитного покрытия
5 99,4 0,3
0,3 с ухудшенными адгезионными
61
3
457
характеристиками
Таким образом, использование предлагаемой композиции позволяет получать на полиимидной пленке с нанесенным на нее функциональным рисунком защитное покрытие с
высокой адгезией и хорошей эластичностью, что приводит к повышению коррозионной
стойкости функциональных рисунков на полиимидной пленке. По сравнению с прототипом адгезия покрытия возрастает в 1,6-1,8 раз, эластичность (судя по числу перегибов на
180° при радиусе 0,1 мм) в 6-9 раз, а коррозионная стойкость проводников (судя по падению их удельной электропроводности после пребывания в камере влажности в течение 10
суток) 7-8 раз.
Следует отметить, что без использования защитного покрытия функциональные медные рисунки на полиимидной пленке выдерживают без отслаивания меди от подложки не
более 2-2,5 перегибов на 180° при радиусе 0,1 мм, адгезия меди к полиимидной подложке
составляет 1,5-2 кгс/см2 (толщина меди 25-30 мкм), а удельная электропроводность меди
уменьшается после 10-суточного пребывания в камере влажности в 5-6 раз. Таким образом, нанесение защитного покрытия улучшает свойства и проводников и функциональных
рисунков.
Полученные из предлагаемой полиимидной композиции защитные покрытия обладают высокими термическими свойствами, прекрасной пленкообразующей способностью,
эластичностью, повышенными деформационно-прочностными свойствами, улучшенной
адгезией к металлическому слою на полиимидной пленке и могут быть использованы на
предприятиях микроэлектронной, радиэлектронной и электротехнической промышленности.
Источники информации:
1. А.с. СССР 99562, 1983.
2. Патент РБ 4848, МПК C 08L 79/08, 2002.
3. Мартинкевич А. А., Крутько Э.Т., Прокопчук Н.Р. Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi: Сер. xiм. Навук. - 1999. - № 2. - С. 85-88. (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
103 Кб
Теги
by9135, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа