含酰胺結構超低膨脹聚酰亞胺薄膜的熱膨脹行為

白 蘭,翟 磊,王暢鷗,何民輝,莫 松,范 琳

(1.中國科學院化學研究所,北京 100190; 2.中國科學院大學,北京 100049)

聚酰亞胺(PI)薄膜具有優異的耐熱性能、機械強度、絕緣性能和耐化學藥劑性能等,廣泛應用在電子、微電子、航空、航天及新能源等領域[1～4].近年來,柔性光電技術飛速發展,PI薄膜作為柔性聚合物基板及介電絕緣材料大規模應用于柔性光電器件和柔性印刷線路板等的制備[5].在電子器件及電路板的加工過程中,PI薄膜通常需要粘結或復合到其它金屬或無機材料上,如銅箔、硅片及光學玻璃等,并承受苛刻的高溫制備條件及多次高低溫冷熱循環.為了確保光電器件的質量,柔性PI基膜應同時具有耐熱性高、柔韌性良好和尺寸穩定等特點[6,7].其中,熱膨脹系數(CTE,ppm/℃,即106cm·cm-1·℃-1)是材料最重要的尺寸穩定性參數,在器件的高溫沉積和制造過程中,PI柔性基板與金屬(或無機材料)之間CTE的不匹配會在材料界面處產生顯著的內應力,引起變形、翹曲及開裂等嚴重問題,極大地影響器件的性能與質量[8].傳統PI薄膜通常表現出相對較大的CTE值,如最具代表性的商品化Kapton-H薄膜,其CTE在35 ppm/℃以上,遠高于銅箔(15～20 ppm/℃)、玻璃(0～5 ppm/℃)的CTE范圍[9].因此,亟需在保持PI薄膜綜合性能的基礎上進一步改善其尺寸穩定性,特別是在更高溫度及更寬溫度范圍內的尺寸穩定性,以滿足先進電子和柔性顯示領域日益迫切的技術需求.

為降低PI薄膜的CTE值,國內外學者從物理摻雜共混及化學結構改性等方面進行嘗試.在PI薄膜中直接摻……