PI (Polyimide）俗称聚酰亚胺，是分子结构中含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物的统称。聚酰亚胺是目前已经工业化的高分子材料中耐热性最高的品种，以作为薄膜、涂料、塑料、复合材料、胶粘剂、泡沫塑料、纤维、分离膜、液晶取向剂、光刻胶等形式在高新技术领域得到广泛的应用。


聚酰亚胺(PI)薄膜绝缘材料广泛应用于航空、航海、宇宙飞船、火箭导弹、原子能、电子电器工业等领域。薄膜是聚酰亚胺最常见的一种商业化成功产品，应用也最广。



特别5G 开始了，对无线传输的要求提出更高要求。传统PI基材的介电常数和损耗因子较大、吸潮性较大、可靠性较差，因此PI软板的高频传输损耗严重、结构特性较差，已经无法适应当前的高频高速趋势。


一种具备低吸湿、耐化性佳、高阻气性以及低介电常数/介电耗损因子(Dk/Df)等特性LCP 的材料进入大众视野，特别苹果率先把LCP 用于IPHONE 8 ,引导行业发展潮流。


用LCP 膜与铜箔通过高温辊压机压合而成的LCP-FCCL 已成为高速应用领域的热门基材。也有人在铜箔上涂布LCP树脂进行成膜，复合工艺。现今市场上公开具备或销售LCP之制膜技术、专利或产品的公司，主要有美国Superex、日本可乐丽、伊势村田制作所、日本住友化学等。 


iPhone X商业化应用LCP软板，共有4个，分别用于天线、中继线和摄像头模组，采用MetroCirc，是由村田多层层压技术和高性能树脂材料LCP联合制造的新型软板。


LCP膜加工制程技术门槛高，LCP薄膜由于成膜性良率一直很低，产能起不来，价格也居高不下。熔体流动不好，设备一方面，对于LCP树脂在成膜机理还是认识不够的。


手机厂家基于成本考量，对PI能否重新改性，达到LCP 要求。MPI （异质MODIFY PI ）低阻抗方面逊于LCP 。MPI部分在15GHz内勉强符合 要求，但杜邦也存在厂内有限问题，后续5G通信频段在40GHz以上，LCP必定是选择趋势。



根据 5G 发展路线图，未来通信频率将分两个阶段进行提升。第一阶段的目标是在 2020 年前将通信频率提升到 6GHz，第二阶段的目标是在 2020 年后进一步提升到 30-60GHz。


苹果黑色LCP 天线黑色，下面也需要一个补强材料，厚度要求在0.225-0.25MM左右。一般选用PI 。但PI做到这么厚很困难，介电常数。


后来有厂商，用复合的工艺， 用环氧树脂或丙烯酸热熔胶复合起来，易分层，刚性低。模切后，溢胶现象严重。


覆盖膜：用来覆盖和保护挠性线路在受热（高温）、潮湿、污染物和腐蚀气体以及恶劣环境下起到“三防”的保护作用。FPC 黑色PI膜 主要要求在12.5U ，要求一定CTE值。


为什么要在手机内部选择黑色哑光覆盖膜和胶带？


黑色主要目的是美学简洁 ，防止产品内部设计被对手抄袭，减少生产过程中光线对内部金属的伤害和哑黑减少反射造成对光学检验设备的误差。同时黑色也复合简洁美观的设计理念，提高产品的外观质感。 



由于铝塑复合膜是薄膜，在包覆电池的时候，势必会留有封口。为了增加安全，在封口处需要一种特殊的耐高温胶带包覆，防止电解液泄漏或者气体泄漏，这些有害物质会损坏手机，遇到电也会燃烧爆炸。


这时候聚酰亚胺（PI）胶带也就是俗称的KAPTON 胶带就有了发挥的空间。PI 本身有耐温，耐化学性和机械强度，阻燃无卤等功能，所以配合胶水成为封口包边的第一选择材料。




传统屏蔽罩工艺是在冲压成型后单PCS产品内面粘贴一层绝缘胶，俗称“贴胶”这种传统制程，需要消耗大量人力，要模切胶片、设计夹具固定产品等繁杂的工序，且存在产能良率低、平面度很难管控等缺点。


苹果屏蔽罩，一直使用今山黑色PI 加超薄胶带。市场在两年前出现了一种新的工艺：在白洋铜上丝印绝缘油，已达到取代模切的效果。


今山率先研究出可丝印PI,根据客户图形，设计厚度颜色等问题。然后再经过亚胺化处理成膜，牢牢的附着在白洋铜表面。耐冲击折弯，耐化学性，耐电压，耐摩擦，耐高温等性能必将引发新的产业革命。






人工或天然石墨由于容易产生分层现象，表面用PI 或者PET 保护膜（亚克力体系胶带），进行包边处理。但随着时间和使用温度的进展，胶系很容易老化，大大降低了石墨的寿命和石墨脱落带来的导电短路风险。我们在石墨表面上先涂覆PI液体再进行亚胺化成膜工艺，一方面亚胺会渗入石墨空隙一点点，成膜后结合力会更好。使用寿命会大大增加，十年寿命都不会是问题。石墨的使用温度也可以原来在80度左右（亚克力胶水的问题），一下子上升到260度以上。


可以把石墨变成一种胶带的基材，上面做特殊处理，涂胶也好，复合也好也可也用PVD磁控溅射导电化或者化学电镀，进行特种领域的应用开发。我们更结合最新的PPCVD技术（等离子体聚合化学气相乘积），在金属层做保护层，使金属更加不容易氧化和划伤，也不影响它的导电性。 


黄色PI 特别国内PI 在做胶带或者覆铜板的时候遇到 和胶层的脱落问题：一般认为PI表面达因值的降低，所以一般采取出厂的时候电晕处理 或者酸碱处理。


我带来一个全新观念，造成这种现象的是国内对PI认知不够造成。


第一：热法，亚胺化程度不充分，在后期高温环境下，内部溶剂残余的挥发，小分子（参加反应不完全成分），或者缓慢迁移造成。造成了胶层的脱落。

第二：聚酰亚胺本身容易吸水，造成达因值降低，电气性能下降。


用黑色PI，很多时候弥补了这些缺陷。石墨碳分子包裹下，溶剂残余挥发就比较容易，翘曲与热膨胀系数就会相对偏小。但也要注意电气绝缘性的下降，防止击穿电压降低，在配方中要适度调整。PMAC 含水量的减少 也能提高 （300-700PPM ）提高分子量，提高击穿电压，减少 应力和  增加尺寸稳定性 和平整性。


后期聚酰亚胺薄膜的应用方法：

  • 01  透明PI新应用

  • 02   导电PI塑料薄膜的研发


透明聚酰亚胺新应用：透明PI 薄膜(CPI)使用磁控溅射原理在表面进行镜面处理，做成半透或者全透效果，可以做成各种颜色。 然后用掩膜的办法，或者蚀刻还原，再或者激光微雕技术在金属层做纹理处理。当没有灯光的时候，可以象一个镜子，当打背光的时候可以有特殊纹路出来。也可以作为高端扩散膜的基材用于LED领域。这领域对PI表面的要求没有象显示屏那么高。也可以用在FCCL ，作为高端透明基材。PI 本身耐高温和阻燃性，是在高级LED 大功率灯箱广告等，取代PET 或者PC 具有很明显的优势。但要注意不同CPI 结构对UV 黄化现象的影响。同样要结合PPCVD  & R-R 技术，实现量产化，降低制造成本。


导电塑料薄膜的开发：导电塑料薄膜的开发，用于取代金属。


导电PI ，也利用磁控溅射，然后再进行水镀增厚。这样出来的导电PI薄膜，具有轻便和柔软的特性，很多场合完全取代铜箔等。


我们更结合最新的PPCVD技术（等离子体聚合化学气相乘积），在金属层做保护层，使金属更加不容易氧化和划伤，也不影响它的导电性。


这种市场将无比巨大，导电布，导电泡棉耐候性的问题，可以彻底解决。然后本来就可以耐高温，阻燃。 也可以作为便携式移动太阳能电源的基材。


作者：今山电子  杨晓程

投稿联系：莫小姐 136-8628-7350（微信同号）

投稿邮箱：874898085@qq.com

欢迎大家踊跃投稿！