柔性电路板用热塑性聚酰亚胺（TPI）复合膜关键技术研究
柔性电路板用热塑性聚酰亚胺（TPI）复合膜关键技术研究
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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。
摘要
针对柔性电路板（FPC）对高性能基板材料的需求，本研究通过分子设计与工艺优化，开发了一种热塑性聚酰亚胺（TPI）复合膜。采用四元共聚 - 热亚胺化法引入醚键柔性基团与非对称结构，结合 ZnS 纳米颗粒增强技术，制备了兼具低介电（Dk=2.8-3.12）、低热膨胀（CTE=39.6 ppm/K）和高剥离强度（1.2 N/mm）的 TPI/PI/TPI 复合膜。该材料在 2L-FCCL（二层法柔性覆铜板）中表现出优异的热稳定性（Tg=356℃）和耐弯折性（20 万次折叠后性能保持率 > 95%），为 5G 通信、可穿戴设备等领域提供了关键材料解决方案。
关键词：热塑性聚酰亚胺；复合膜；柔性电路板；低介电；热稳定性
一、引言
柔性电路板（FPC）作为电子设备的核心组件，其性能直接影响产品的可靠性与集成度。传统热固性聚酰亚胺（PI）膜因加工性差、层间结合力弱，难以满足高频高速场景下的需求。热塑性聚酰亚胺（TPI）因其可熔融加工特性，成为 2L-FCCL 的理想材料，但仍面临介电损耗高、热膨胀系数（CTE）与铜箔失配等挑战。本研究通过分子设计与复合结构优化，突破 TPI 在 FPC 应用中的技术瓶颈。
二、实验部分
2.1 材料制备
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TPI 树脂合成
以二酐（PMDA）、二胺（ODA）为主单体，引入含醚键的 4,4'- 二氨基二苯醚（TPER）和非对称结构单体（DHPZDA），采用四元共聚法合成聚酰胺酸（PAA）溶液。通过调节单体配比，控制树脂分子量（Mn=8-12 万）及玻璃化转变温度（Tg=280-350℃）。 -
PI 基膜制备
将 PAA 溶液流延成膜，经阶梯式热亚胺化（100-350℃）制备热固性 PI 薄膜（厚度 12.5μm），其拉伸强度达 350 MPa，CTE 为 55 ppm/K。 -
TPI/PI/TPI 复合膜制备
采用涂布 - 热亚胺化法，将 TPI 胶液均匀涂覆在 PI 基膜两侧（干膜厚度 5μm），经热轧辊处理（300℃/5 MPa）提升层间结合力，*终形成三层复合结构。
2.2 性能表征
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介电性能
：采用矢量网络分析仪测试 10 GHz 下的介电常数（Dk）和介电损耗（Df）。 -
热性能
：动态热机械分析（DMA）测定 Tg 和 CTE，热重分析（TGA）评估热稳定性（T₁₀%）。 -
力学性能
：万能试验机测试拉伸强度和剥离强度，弯折试验机验证耐疲劳性。
三、结果与讨论
3.1 分子设计对介电性能的影响
通过引入醚键柔性基团（TPER）和非对称结构（DHPZDA），破坏分子链的规整性，降低极化效应。实验表明，当 TPER 含量为 20% 时，TPI 的 Dk 从 3.5 降至 2.8，Df 从 0.008 降至 0.003，满足 5G 通信对高频材料的要求。
3.2 复合结构优化层间结合力
TPI/PI/TPI 复合膜通过热轧辊处理，在界面形成物理嵌合与化学键合双重作用。扫描电镜（SEM）显示，层间形成纳米级互穿网络结构，剥离强度从 0.68 N/mm 提升至 1.2 N/mm，显著优于传统涂布法制备的复合膜。
3.3 热稳定性与耐弯折性
TPI 的 Tg 达 356℃，在 250℃高温下处理 1000 小时后，尺寸变化率 <0.5%。复合膜经 20 万次折叠测试（曲率半径 5 mm）后，介电性能保持率> 95%，力学性能下降 < 5%，适用于可穿戴设备的高频弯折场景。
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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。
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