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不同處理時間對PI薄膜表面處理改性，利用電子萬能拉伸機測試了處理前后力學的變化情況，剝離強度測試儀測試PI薄膜處理前后的粘接性能變化，通過激光顯微鏡測試對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）是一種具有優越的物理機械綜合性能和優良的電器與化學穩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（作為介電空間層、金屬箔的保護層和基層）具有廣泛的應用【1,2】。由于PI薄膜表面光滑和表面化學活性低，與金屬箔（鋁箔、銅箔等）的粘接性差，因此須對PI薄膜表面進行處理或改性，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，也有一些文獻對此種方法來改善PI薄膜潤濕性和粘接性能進行了報道，但是產業化的產品在處理后的主體性能缺少應有的報道和關注【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薄膜表觀質量和內在力學性的前提下，研究了不同酸堿濃度以及相應不同處理時間對PI薄膜表面處理后粘接性能的影響，用以知道PI薄膜的表面改性應用【4】。

1 實驗部分

1.1 主要原料和藥品

PI薄膜：12.5μm，自產；NaOH：分析純，無錫亞盛化工有限公司；

草酸：工業級，蘇州融泉化工有限公司；脫鹽水：自制；環氧粘合劑：自制；

1.2 儀器和設備

電子萬能拉伸機，電子天平，剝離強度測試儀，平板硫化機，電熱鼓風干燥箱，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，調整不同的酸堿槽的PH值，然后再經過脫鹽水，最后經烘箱干燥，取其不同試驗參數的樣品，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參數，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的壓力下復合，并放入160℃，固化2h，即得覆銅板樣品。

2 結果與討論

2.1 力學性能

表2 不同酸堿濃度處理以及在相同酸堿濃度不同處理時間的力學性能

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間的力學性能變化情況。由表中數據可以看出通過酸堿處理后，在不同處理時間、不同酸堿濃度的條件下，PI薄膜的力學性能和擊穿強度下降幅度很小，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未處理的薄膜表面粗糙度明顯增大，這說明酸堿處理對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間的剝離強度

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間的剝離強度性能變化。

從表中可以看出，PI薄膜粘接力在相同酸堿濃度下，隨著處理時間的延長而增大；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PI表面改性，由于PI薄膜不耐強堿，與其接觸后，對其表面蝕刻，增大了PI薄膜表面的粗糙度，粘結力大幅提高。

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使用，在使用過程中相對未處理的，清潔度明顯改善，未出現由于表面垃圾致使生產異常停車，生產穩定性大幅提高。

3 結語

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

（2）通過AFM表征可知，PI薄膜表面經酸堿蝕刻后，其粗糙度大幅度變大。

（3）經酸堿處理后，PI的剝離強度在相同酸堿濃度下，隨著處理時間的延長而增大；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，解決了下游客戶因為垃圾造成的質量和生產異常問題。

[1]馮俊杰,任小龍,韓艷霞.國內聚酰亞胺薄膜產品及應用發展[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發展和市場前景.功能性薄膜行業市場與技術發展研討會，2013.

[3]馬進，吳臣國等.等離子體轟擊致聚酰亞胺表面親水性研究[J].真空科學與技術學報，2009,29(6):664-668.

[4]馮俊杰,任小龍,韓艷霞.國內聚酰亞胺薄膜產品及應用發展[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品開發、技術、管理工作。