聚酰亚胺薄膜的表面处理改性及其粘接性能研究

张磊（江阴骏友电子股份有限公司，江苏 江阴 214400）

聚酰亚胺薄膜的表面处理改性及其粘接性能研究

张磊（江阴骏友电子股份有限公司，江苏 江阴 214400）

本文采用不同酸碱浓度以及相应不同处理时间对PI薄膜表面处理改性，利用电子万能拉伸机测试了处理前后力学的变化情况，剥离强度测试仪测试PI薄膜处理前后的粘接性能变化，通过激光显微镜测试对PI薄膜改性前后表面表征。

聚酰亚胺薄膜;表面处理;改性;粘接

聚酰亚胺薄膜（PI）是一种具有优越的物理机械综合性能和优良的电器与化学稳定性的特殊的合成的高分子材料。在航空航天、电器绝缘、微电子等行业（作为介电空间层、金属箔的保护层和基层）具有广泛的应用【1,2】。由于PI薄膜表面光滑和表面化学活性低，与金属箔（铝箔、铜箔等）的粘接性差，因此须对PI薄膜表面进行处理或改性，来提高PI表面的粘接性能。

目前，在所有PI薄膜表面处理、改性的方法中，酸碱处理方法由于工艺流程、成本因素得到广泛研究，也有一些文献对此种方法来改善PI薄膜润湿性和粘接性能进行了报道，但是产业化的产品在处理后的主体性能缺少应有的报道和关注【3】。

本文用草酸溶液、NaOH、脱盐水来处理PI薄膜表面，在不影响PI薄膜表观质量和内在力学性的前提下，研究了不同酸碱浓度以及相应不同处理时间对PI薄膜表面处理后粘接性能的影响，用以知道PI薄膜的表面改性应用【4】。

1 实验部分

1.1 主要原料和药品

PI薄膜：12.5μm，自产；NaOH：分析纯，无锡亚盛化工有限公司；

草酸：工业级，苏州融泉化工有限公司；脱盐水：自制；环氧粘合剂：自制；

1.2 仪器和设备

电子万能拉伸机，电子天平，剥离强度测试仪，平板硫化机，电热鼓风干燥箱，激光显微镜

1.3 样品制备

1.3.1聚酰亚胺薄膜的表面酸碱处理

在后处理工序，在一定的车速条件下，调整不同的酸碱槽的PH值，然后再经过脱盐水，最后经烘箱干燥，取其不同试验参数的样品，具体试样见下表1

表1 试样

1.3.2 覆铜板的制备

将自配的胶液按照技术参数，保持一定胶层的厚度，均匀涂覆在PI薄膜上，置入160℃烘箱，3分钟，然后将涂胶后的PI薄膜与铜箔叠合后，在10Kg的压力下复合，并放入160℃，固化2h，即得覆铜板样品。

2 结果与讨论

2.1 力学性能

表2 不同酸碱浓度处理以及在相同酸碱浓度不同处理时间的力学性能

表2为不同酸碱浓度处理以及在相同酸碱浓度不同处理时间的力学性能变化情况。由表中数据可以看出通过酸碱处理后，在不同处理时间、不同酸碱浓度的条件下，PI薄膜的力学性能和击穿强度下降幅度很小，可谓变化不是很明显，这说明PI薄膜表面的被蚀刻造成的质量损失有限。另外，薄膜的收缩率通过一定的烘箱，大幅度改善。

2.2 薄膜表面形貌

图中a和b分别为未处理和处理的PI薄膜的显微镜图，由图知a的RMS（均方根粗糙度）为0.119，b的RMS为0.306，处理后的薄膜表面相对未处理的薄膜表面粗糙度明显增大，这说明酸碱处理对PI薄膜表面具有蚀刻作用，明显改善了PI薄膜表面。

2.3 剥离强度

表3 不同酸碱浓度处理以及在相同酸碱浓度不同处理时间的剥离强度

表3是为不同酸碱浓度处理以及在相同酸碱浓度不同处理时间的剥离强度性能变化。

从表中可以看出，PI薄膜粘接力在相同酸碱浓度下，随着处理时间的延长而增大；在相同车速的条件下，随着酸碱浓度的增大而增大。

酸碱处理对PI表面改性，由于PI薄膜不耐强碱，与其接触后，对其表面蚀刻，增大了PI薄膜表面的粗糙度，粘结力大幅提高。

2.4 PI薄膜表面洁净度

通过酸碱处理后的PI薄膜表面洁净度明显改善，上述不同条件下的样品通过客户生产使用，在使用过程中相对未处理的，清洁度明显改善，未出现由于表面垃圾致使生产异常停车，生产稳定性大幅提高。

3 结语

（1）在目前生产车速情况下，改变酸碱浓度，对处理后的PI薄膜力学性能没有明显影响。

（2）通过AFM表征可知，PI薄膜表面经酸碱蚀刻后，其粗糙度大幅度变大。

（3）经酸碱处理后，PI的剥离强度在相同酸碱浓度下，随着处理时间的延长而增大；在相同车速的条件下，随着酸碱浓度的增大而增大，即剥离力从0.9Kgf/cm增大到1.5Kgf/cm。

（4）PI薄膜表面洁净度明显改善，解决了下游客户因为垃圾造成的质量和生产异常问题。

[1]冯俊杰,任小龙,韩艳霞.国内聚酰亚胺薄膜产品及应用发展[J].绝缘材料,2014,47(5):6-9.

[2]张磊,唐泉清.聚酰亚胺薄膜的工业发展和市场前景.功能性薄膜行业市场与技术发展研讨会，2013.

[3]马进，吴臣国等.等离子体轰击致聚酰亚胺表面亲水性研究[J].真空科学与技术学报，2009,29(6):664-668.

[4]冯俊杰,任小龙,韩艳霞.国内聚酰亚胺薄膜产品及应用发展[J].绝缘材料,2014,47(5):6-9.

张磊（1979-），男，工程师，从事聚酰亚胺薄膜产品开发、技术、管理工作。