低介电常数及低光泽度的聚酰亚胺膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关于一种聚酰亚胺膜，尤其是一种低介电常数的聚酰亚胺膜。
【背景技术】
[0002] 随着技术发展及产品需求，印刷电路板的尺寸趋向轻、薄、短、小，而因应无线网络 及通信产品的频率高频化，传输速率快的高频基板逐渐成为发展重点。作为高频通信基板 所使用的材料，能够快速传送数据为基本要求，且在传送过程中不能造成数据损失或被干 扰。
[0003] 已知电子信号在金属导线间传递所造成的延迟，为半导体元件速度受限的主要原 因。为了降低信号传递的时间延迟，可以低介电常数的材料作为导线间绝缘层，以降低导线 间的电容值、提升元件运作速度及降低噪声干扰。绝缘层阻绝电流通过，而具备较低介电常 数（DielectricConstant，Dk)的绝缘材料可避免于线路上形成不必要的杂散电容（stray capacitance)。另外，该材料若造成损耗会浪费电能，故要求材料的损耗因子（Dissipation Factor，Df)越小越好。
[0004] 聚酰亚胺（PI)具备良好耐热性、耐化性、机械强度与高电阻抗等特性，已大量应 用于电子产业，例如作为印刷电路板材料。然而，已知聚酰亚胺膜具有高介电常数及高损耗 因子，作为高频材料仍有缺点与限制。又，为了防止电路设计被抄袭，必须以低透光性的覆 盖膜遮盖设计，而为了达到质感与美观，低光泽度的覆盖膜有其需求。因此，发展可同时达 到上述所欲特性的聚酰亚胺膜仍有其必要性。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种聚酰亚胺膜，包括：构成该膜主结构的聚酰亚胺，由二胺单体及二 酐单体经缩合反应而形成；碳黑，占该膜总重量的0. 5wt%至5wt% ;以及含氟高分子，占该 膜总重量的15wt%至40wt%;其中，该碳黑及该含氟高分子分布于该聚酰亚胺膜中，该聚酰 亚胺膜的介电常数0\)低于3. 05,且光泽度值为10以下。
[0006] 于实施例中，本发明亦提供一种多层聚酰亚胺膜，包括：第一聚酰亚胺层，包括构 成该膜主结构的聚酰亚胺；占该第一聚酰亚胺层总重量的0. 5wt%至5wt%的碳黑；占该第 一聚酰亚胺层总重量的15wt%至40wt%的含氟高分子；且该碳黑及该含氟高分子分布于 该第一聚酰亚胺层中；第二聚酰亚胺层，至少包括构成该膜主结构的聚酰亚胺；其中，该第 一聚酰亚胺层的厚度为hl，该第二聚酰亚胺层的厚度为h2,且h2/hl的值为1/5以下。
[0007] 于实施例中，本发明亦提供一种制备多层聚酰亚胺膜的方法，包括：制备第一聚酰 胺酸溶液，其包括二胺单体、二酐单体、碳黑及含氟高分子；将该第一聚酰胺酸溶液涂布于 一基板上，并烘烤以形成第一聚酰亚胺层；制备第二聚酰胺酸溶液，其包括二胺单体及二酐 单体；将该第二聚酰胺酸溶液涂布于该第一聚酰亚胺层上，并烘烤以于该第一聚酰亚胺层 上形成第二聚酰亚胺层；其中，该第一聚酰亚胺层的厚度为hl，该第二聚酰亚胺层的厚度 为h2,且h2/hl的值为1/5以下。
【附图说明】
[0008] 图1绘示依据本发明的多层聚酰亚胺膜的一实施例。
[0009] 【附图标记说明】
[0010] 1 :第一聚酰亚胺层
[0011] 11 :聚酰亚胺
[0012] 12:碳黑
[0013] 13 :含氟高分子
[0014] 2 :第二聚酰亚胺层
【具体实施方式】
[0015] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0016] 本发明所提供的聚酰亚胺膜，包括聚酰亚胺、碳黑及含氟高分子，且具有所欲的低 介电常数（Dk)、低光泽度值、低损耗因子（Df)及高遮蔽度。
[0017] 该聚酰亚胺膜包含碳黑，分布于该聚酰亚胺膜中。以该膜总重量为基础，该碳黑的 比例为 〇? 5wt%至 5wt%，例如：0? 5、0. 7、0. 9、1、1. 5、2、2. 5、3、3. 5、4、4. 5、5wt%，或前述任 两点之间的值。于实施例中，该碳黑的比例可为0. 5至4. 5wt%，较佳为0. 5至3wt%，更佳 为1至3wt%。
[0018] 该聚酰亚胺膜中另包括含氟高分子（fluorine-containingpolymer)。该含氟高 分子可以分子型式独立存在于该聚酰亚胺膜中，或，以该含氟高分子的部分或全部官能基 与聚酰亚胺分子产生化学反应（如：共价结合）的型式存在于该聚酰亚胺膜中。
[0019] 该含氟高分子可为，举例但非限定，氟烃类（fluorocarbons)。具体而言，该含氟高 分子的实例包括氟化聚稀（fluorinatedpolyalkene)、具有氟取代基的聚烧、具有氟取代 基的聚烧氧、氯氟径（chlorofluorocarbons)等。
[0020] 于部分实施例中，该含氟高分子为聚四氟乙稀（polytetrafluoroethylene (PTFE))、聚全氟乙丙稀（polyfluorinatedethylenepropylene(FEP))、全氟亚乙烯基 (polyfluorinatedvinylidene(PVDF))的聚合物、全氟烷氧基（perfluoroalkoxy(PFA)) 的聚合物、三氟氯乙稀（chlorotrifluoroethylene(CTFE))的聚合物、乙稀-三氟氯乙稀 (ethylenechlorotrifuloroethylene(ECTFE))的聚合物等，可单独使用或组合使用。
[0021] 于实施例中，以该膜总重量为基础，该含氟高分子比例为15wt%至40wt%，例如： 16、17、20、22、25、28、30、32、35、37、38、39、40wt%，或前述任两点之间的值。于部分实施例 中，该含氟高分子的比例可为20至40wt%。于部分实施例中，该含氟高分子的比例可为15 至30wt%，较佳为15至25wt%。
[0022] 所采用的含氟高分子为粉体状，该含氟高分子的平均粒径为约1至10ym，例如， 1ym、2ym、2. 5ym、3ym、4ym、5ym、6ym、7ym、7. 5ym、8ym、9ym、10ym或前述任两点 之间的值。于一些实施例中，可采用平均粒径为1至5ym的含氟高分子。于另一些实施例 中，可采用平均粒径为6至10ym的含氟高分子。于较佳实施例中，该含氟高分子的平均粒 径为约2至8ym。
[0023] 本发明的聚酰亚胺膜可为单层膜或多层膜，例如双层膜、三层膜等。于多层膜的实 施例中，至少一层膜如前述，包括碳黑及含氟高分子，而其余层的聚酰亚胺膜则可包括相同 或不同的添加物。另外，于多层膜的实施例中，各层聚酰亚胺所采用的二胺及二酐单体可互 为相同或不同。
[0024] 于一实施例中，该多层聚酰亚胺膜，如图1所示，包括第一聚酰亚胺层1及第二聚 酰亚胺层2,该第二聚酰亚胺层2设置于该第一聚酰亚胺层1的一表面上，且与该第一聚酰 亚胺层1的表面为直接接触。第一聚酰亚胺层1包括：构成该层主结构的聚酰亚胺11、碳 黑12、含氟高分子13,且该碳黑12及该含氟高分子13呈颗粒状并分布于该第一聚酰亚胺 层的主结构中。第二聚酰亚胺层2则至少包括构成该层主结构的聚酰亚胺。于实施例中， 以该第一聚酰亚胺层1的总重量为基础，该碳黑12为0. 5wt%至3wt%，该含氟高分子13 为 15wt% 至 40wt%。
[0025] 于该多层聚酰亚胺膜中，该第一聚酰亚胺层1的厚度为hi，该第二聚酰亚胺层2的 厚度为h2,而h2/hl的值为1/5以下，例如，举例但非限制，1/5、1/6、1/7、1/8、1/10、1/12、 1/15、或前述任两点之间的值。
[0026] 于一实施例中，如图1所示的双层聚酰亚胺膜可依以下方法制备。首先，将选定 作为第一聚酰亚胺层成分的二胺单体及二酐单体置于溶剂中作用，以获得第一聚酰胺酸溶 液。将碳黑及含氟高分子加入该第一聚酰胺酸溶液中，混合均匀后，于一玻璃平板或不锈钢 平板上涂布成层。接着以约90°C至约350°C的温度烘烤，而形成第一聚酰亚胺层。
[0027] 再以选定作为第二聚酰亚胺层成分的二胺单体及二酐单体置于溶剂中以获得第 二聚酰胺酸溶液，其所使用的单体可与第一聚酰胺酸溶液为相同或不同。将该第二聚酰胺 酸溶液于该第一聚酰亚胺层上涂布成层，以约90°C至约350°C的温度烘烤，而形成第二聚 酰亚胺层。据此，即可获得具有双层结构的多层聚酰亚胺膜。
[0028] 本发明的聚酰亚胺膜可利用热转化或化学转化的方式形成。若采用化学转化的方 式，则于涂布步骤前，可将脱水剂及催化剂添加至该聚酰胺酸溶液中。前述所使用的溶剂、 脱水剂及催化剂均可为本技术领域已知。该溶剂可为非质子性极性溶剂，例如二甲基乙酰 胺（DMAC)、N，f-