柔性電路板用熱塑性聚酰亞胺（TPI）復合膜關鍵技術研究
柔性電路板用熱塑性聚酰亞胺（TPI）復合膜關鍵技術研究
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
摘要
針對柔性電路板（FPC）對高性能基板材料的需求，本研究通過分子設計與工藝優化，開發了一種熱塑性聚酰亞胺（TPI）復合膜。采用四元共聚 - 熱亞胺化法引入醚鍵柔性基團與非對稱結構，結合 ZnS 納米顆粒增強技術，制備了兼具低介電（Dk=2.8-3.12）、低熱膨脹（CTE=39.6 ppm/K）和高剝離強度（1.2 N/mm）的 TPI/PI/TPI 復合膜。該材料在 2L-FCCL（二層法柔性覆銅板）中表現出優異的熱穩定性（Tg=356℃）和耐彎折性（20 萬次折疊后性能保持率 > 95%），為 5G 通信、可穿戴設備等領域提供了關鍵材料解決方案。
關鍵詞：熱塑性聚酰亞胺；復合膜；柔性電路板；低介電；熱穩定性
一、引言
柔性電路板（FPC）作為電子設備的核心組件，其性能直接影響產品的可靠性與集成度。傳統熱固性聚酰亞胺（PI）膜因加工性差、層間結合力弱，難以滿足高頻高速場景下的需求。熱塑性聚酰亞胺（TPI）因其可熔融加工特性，成為 2L-FCCL 的理想材料，但仍面臨介電損耗高、熱膨脹系數（CTE）與銅箔失配等挑戰。本研究通過分子設計與復合結構優化，突破 TPI 在 FPC 應用中的技術瓶頸。
二、實驗部分
2.1 材料制備
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TPI 樹脂合成
以二酐（PMDA）、二胺（ODA）為主單體，引入含醚鍵的 4,4'- 二氨基二苯醚（TPER）和非對稱結構單體（DHPZDA），采用四元共聚法合成聚酰胺酸（PAA）溶液。通過調節單體配比，控制樹脂分子量（Mn=8-12 萬）及玻璃化轉變溫度（Tg=280-350℃）。 -
PI 基膜制備
將 PAA 溶液流延成膜，經階梯式熱亞胺化（100-350℃）制備熱固性 PI 薄膜（厚度 12.5μm），其拉伸強度達 350 MPa，CTE 為 55 ppm/K。 -
TPI/PI/TPI 復合膜制備
采用涂布 - 熱亞胺化法，將 TPI 膠液均勻涂覆在 PI 基膜兩側（干膜厚度 5μm），經熱軋輥處理（300℃/5 MPa）提升層間結合力，*終形成三層復合結構。
2.2 性能表征
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介電性能
：采用矢量網絡分析儀測試 10 GHz 下的介電常數（Dk）和介電損耗（Df）。 -
熱性能
：動態熱機械分析（DMA）測定 Tg 和 CTE，熱重分析（TGA）評估熱穩定性（T??%）。 -
力學性能
：萬能試驗機測試拉伸強度和剝離強度，彎折試驗機驗證耐疲勞性。
三、結果與討論
3.1 分子設計對介電性能的影響
通過引入醚鍵柔性基團（TPER）和非對稱結構（DHPZDA），破壞分子鏈的規整性，降低極化效應。實驗表明，當 TPER 含量為 20% 時，TPI 的 Dk 從 3.5 降至 2.8，Df 從 0.008 降至 0.003，滿足 5G 通信對高頻材料的要求。
3.2 復合結構優化層間結合力
TPI/PI/TPI 復合膜通過熱軋輥處理，在界面形成物理嵌合與化學鍵合雙重作用。掃描電鏡（SEM）顯示，層間形成納米級互穿網絡結構，剝離強度從 0.68 N/mm 提升至 1.2 N/mm，顯著優于傳統涂布法制備的復合膜。
3.3 熱穩定性與耐彎折性
TPI 的 Tg 達 356℃，在 250℃高溫下處理 1000 小時后，尺寸變化率 <0.5%。復合膜經 20 萬次折疊測試（曲率半徑 5 mm）后，介電性能保持率> 95%，力學性能下降 < 5%，適用于可穿戴設備的高頻彎折場景。
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
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