本发明属于高分子材料领域，涉及一种耐刻蚀电路板用的tpu薄膜及其制备方法。
背景技术：
电路板可称为印刷电路板或印刷线路板，传统的制作工艺方法包括光化学法和模板漏印法等。这些工艺的主要缺点有制造工序多，对高密度、高精度印制电路板易带来较大误差；腐蚀去除的导电材料很多，造成贵金属的大量浪费；电镀、腐蚀等工序使用的溶液对环境造成很大的污染等。特别是当导线线宽及导线间距小到一定程度时，由于腐蚀过程中的侧向腐蚀行为，将无法保障导线的精度与均匀性，无法制作更高精度的印制电路板。
刻蚀法是处理半导体制造工艺，微电子ic制造工艺以及微纳制造工艺中的一种详单重要的步骤，广义上讲，刻蚀法是通过溶液、反应离子或其他机械方式来剥离、去除材料的一种统称。刻蚀法的选择性好，重复性好设备简单成本低，并且刻蚀法可以避免因道具物理尺寸大小等影响布线质量的“瓶颈”因素，也可以避免由于腐蚀过程中的侧向腐蚀行为而造成的导线精度与均匀性问题。但在刻蚀过程中仍需保证不需要刻蚀处的表面完全不被损坏，因此，目前急需一种耐刻蚀性能优良且材料机械性能良好的薄膜材料来保证电路板表面高精度、高密度布线的要求。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐刻蚀电路板用的tpu薄膜及其制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，所述tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
本发明提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料中包括tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维，三者配合使用，在可以确保材料力学性能的同时确保材料的耐磨性；原料还包括镍粉、碳化硅和导电碳纤维，三者相互结合，可以提高材料的耐刻蚀效果，同时添加有硅烷偶联剂，硅烷偶联剂可以保证镍粉、碳化硅和导电碳纤维在有机材料中的相容性，三者在基体中分散均匀且存在稳定，这样可以确保所得的tpu材料具有优良的耐刻蚀性能。
在本发明中，所述tpu颗粒的重量份为30-50重量份，例如30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份等。
在本发明中，所述环氧树脂的重量份为20-40重量份，例如20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份等。
优选地，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂与含磷环氧树脂的混合物、酚醛环氧树脂与含磷环氧树脂的混合物或双酚a型环氧树脂与酚醛环氧树脂的混合物中的任意一种，优选双酚a型环氧树脂与酚醛环氧树脂的混合物。
在本发明中，所述聚丙烯纤维的重量份为20-40重量份，例如20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份等。
优选地，所述聚丙烯纤维的长度为3-8mm，例如3mm、5mm、7mm、8mm等。
本发明创造性的将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维三者配合使用，作为基础材料成分存在，三者配合使用，可以保证材料的机械性能的同时保证材料的耐磨性。
在本发明中，所述镍粉的重量份为10-20重量份，例如10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。
在本发明中，所述碳化硅的重量份为5-10重量份，例如5重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份等。
在本发明中，所述导电碳纤维的重量份为1-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等。
本发明所述的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括镍粉、碳化硅和导电碳纤维，三者配合使用，协同增效，可以增加材料的耐刻蚀性能，确保在刻蚀过程中，有tpu薄膜覆盖的衬底表面受tpu薄膜保护而免被刻蚀。
在本发明中，所述硅烷偶联剂的重量份为3-8重量份，例如3重量份、4重量份、5重量份、7重量份、8重量份等。
优选地，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560或kh-570中的任意一种或至少两种的组合。
将硅烷偶联剂作为原料加入tpu薄膜中，可以增加镍粉、碳化硅和导电碳纤维和聚合物基体之间的相容性，使镍粉、碳化硅和导电碳纤维三者均匀的分散在聚合物中，且存在稳定，这样能够更好的发挥镍粉、碳化硅和导电碳纤维三者之间的协同作用，增加材料的耐刻蚀效果。
另一方面，本发明提供了如上所述的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维混合均匀；
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂混合均匀；
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜。
本发明如上所述的制备方法工艺简单易行，依靠本发明提供的制备方法制备得到的tpu薄膜具有很好的机械性能以及耐磨性，并且有优良的耐刻蚀性，可以确保被tpu薄膜覆盖的衬底表面不被刻蚀以达到理想的刻蚀效果。
在本发明中，步骤(1)所述混合时的搅拌速度为80-120r/min，例如80r/min、90r/min、100r/min、110r/min、120r/min等。。
优选地，步骤(2)所述将镍粉、碳化硅和导电碳纤维混合时的搅拌速度为50-80r/min，例如50r/min、60r/min、70r/min、80r/min等。
优选地，步骤(2)所述加入硅烷偶联剂后混合时的搅拌速度为100-120r/min，例如100r/min、105r/min、110r/min、115r/min、120r/min等。
优选地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为130-140℃(例如130℃、135℃、140℃等)，混合段温度为150-170℃(例如150℃、160℃、170℃等)，挤出段温度为170-190℃(例如170℃、180℃、190℃等)，机头温度为160-170℃(例如160℃、165℃、170℃等)。
作为优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在80-120r/min的搅拌速度下混合均匀；
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在50-80r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在100-120r/min的搅拌速度下混合均匀；
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为130-140℃，混合段温度为150-170℃，挤出段温度为170-190℃，机头温度为160-170℃。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料中包括tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维，三者配合使用，在可以确保材料力学性能的同时确保材料的耐磨性；原料还包括镍粉、碳化硅和导电碳纤维，三者相互结合，可以提高材料的耐刻蚀效果，同时添加有硅烷偶联剂，硅烷偶联剂可以保证镍粉、碳化硅和导电碳纤维在有机材料中的相容性，三者在基体中分散均匀且存在稳定，这样能够更好的发挥镍粉、碳化硅和导电碳纤维三者之间的协同作用，增加材料的耐刻蚀效果，确保在刻蚀过程中，有tpu薄膜覆盖的衬底表面受tpu薄膜保护而免被刻蚀。本发明如上所述的制备方法工艺简单易行。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
其中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂与酚醛环氧树脂的混合物；聚丙烯纤维的长度为5mm；硅烷偶联剂为kh550。
制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在100r/min的搅拌速度下混合均匀。
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在65r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在110r/min的搅拌速度下混合均匀。
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为135℃，混合段温度为160℃，挤出段温度为180℃，机头温度为165℃。
实施例2
本实施例提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
其中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂与含磷环氧树脂的混合物；聚丙烯纤维的长度为3mm；硅烷偶联剂为kh560。
制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在80r/min的搅拌速度下混合均匀。
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在80r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在100r/min的搅拌速度下混合均匀。
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为140℃，混合段温度为170℃，挤出段温度为190℃，机头温度为170℃。
实施例3
本实施例提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
其中，环氧树脂为酚醛环氧树脂与含磷环氧树脂的混合物；聚丙烯纤维的长度为8mm；硅烷偶联剂为kh560和kh-570的组合。
制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在120r/min的搅拌速度下混合均匀。
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在50r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在120r/min的搅拌速度下混合均匀。
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为130℃，混合段温度为150℃，挤出段温度为170℃，机头温度为160℃。
实施例4
本实施例提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
其中，环氧树脂为酚醛环氧树脂与含磷环氧树脂的混合物；聚丙烯纤维的长度为4mm；硅烷偶联剂为kh550、kh560和kh-570的组合。
制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在110r/min的搅拌速度下混合均匀。
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在60r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在115r/min的搅拌速度下混合均匀。
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为132℃，混合段温度为155℃，挤出段温度为175℃，机头温度为162℃。
实施例5
本实施例提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的制备原料包括以下组分：
其中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂与酚醛环氧树脂的混合物；聚丙烯纤维的长度为6mm；硅烷偶联剂为kh-570。
制备方法包括以下步骤：
(1)将tpu颗粒、环氧树脂和聚丙烯纤维在90r/min的搅拌速度下混合均匀。
(2)将镍粉、碳化硅和导电碳纤维在70r/min的搅拌速度下混合均匀，而后向其中加入硅烷偶联剂，在105r/min的搅拌速度下混合均匀。
(3)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)得到的混合物加入至双螺杆挤出机的侧喂料口，挤出成型得到所述耐刻蚀电路板用的tpu薄膜，其中所述双螺杆挤出机的喂料段温度为137℃，混合段温度为165℃，挤出段温度为185℃，机头温度为167℃。
对比例1
与实施例1的区别仅在于tpu颗粒的添加量为20重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于tpu颗粒的添加量为60重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于环氧树脂的添加量为10重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别仅在于环氧树脂的添加量为50重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别仅在于聚丙烯纤维的添加量为10重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于聚丙烯纤维的添加量为50重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例7
与实施例1的区别仅在于镍粉的添加量为1重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例8
与实施例1的区别仅在于镍粉的添加量为30重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例9
与实施例1的区别仅在于碳化硅的添加量为0.5重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例10
与实施例1的区别仅在于碳化硅的添加量为20重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例11
与实施例1的区别仅在于导电碳纤维的添加量为0.1重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例12
与实施例1的区别仅在于导电碳纤维的添加量为20重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例13
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括镍粉，而碳化硅和导线碳纤维的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，按比例分配，即碳化硅的添加量为19重量份，导电碳纤维的添加量为7重量份。
对比例14
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括碳化硅，而镍粉和导线碳纤维的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，按比例分配，即镍粉的添加量为21.5重量份，导电碳纤维的添加量为4.5重量份。
对比例15
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括导线碳纤维，而镍粉和碳化硅的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，按比例分配，即镍粉的添加量为17重量份，碳化硅的添加量为9重量份。
对比例16
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括镍粉和碳化硅，而导线碳纤维的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，即导电碳纤维的添加量为26重量份。
对比例17
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括镍粉和导线碳纤维，而碳化硅的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，即碳化硅的添加量为26重量份。
对比例18
与实施例1的区别仅在于本对比例的tpu薄膜的制备原料不包括碳化硅和导线碳纤维，而镍粉的添加量为实施例1中镍粉、碳化硅和导电碳纤维的添加量之和，即镍粉的添加量为26重量份。
对比例19
与实施例1的区别仅在于硅烷偶联剂的添加量为0.1重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
对比例20
与实施例1的区别仅在于硅烷偶联剂的添加量为20重量份，其余组分与组分配比以及制备方法均与实施例1相同。
测定实施例1-5和对比例1-20提供的tpu薄膜在干法刻蚀后的膜厚损失以及衬底刻蚀深度，以膜厚损失/衬底刻蚀深度来计算刻蚀比，结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜可以显著的提高tpu的耐刻蚀性能，并且保证材料的机械性能不下降。由实施例1与对比例1-12、对比例18-20的对比可知当tpu的制备原料组分配比发生变化时，材料的刻蚀比增加，性能达不到最佳，而由实施例1与对比例13-18的对比可知，当材料中缺少镍粉、碳化硅和导电碳纤维其中一种或两种时，材料的刻蚀比大于1，不能增加tpu薄膜的耐刻蚀性能；因此，本发明提供的耐刻蚀电路板用的tpu薄膜的技术方案可以保证得到的tpu薄膜性能最优。
本发明通过上述实施例来说明本发明的一种耐刻蚀电路板用的tpu薄膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。