两层法制备挠性无胶聚酰亚胺覆铜板的生产线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及挠性印制线路板领域，尤其涉及两层法制备挠性无胶聚酰亚胺覆铜板 的生产线。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺覆铜板以其独特的互连特性，在电讯、计算机、汽车等领域获得广泛应 用，全球以10%~15%的年增长率持续增长，2013年全球用量超过15亿美元。目前有胶聚酰 亚胺覆铜板由于其挠折性，耐热性，尺寸稳定性不佳，应用领域受到很大限制。而无胶聚酰 亚胺覆铜板与传统有胶聚酰亚胺覆铜板比较，耐热性得到极大提升，挠折区域寿命大幅提 高，软硬结合板实现了高密度互连，大大提高了线路的连结效率。
[0003] 目前，国外几乎都采用两层法生产无胶系聚酰亚胺覆铜板，在两层法中根据不同 工艺又分为4种制造方法，即：流延法，喷镀法，化学镀/电镀法和层压法，但上述方法都需要 昂贵的专用进口设备、成本高、工艺复杂，速度在2_3m/min，效率低、能耗高。并且，无胶系聚 酰亚胺覆铜板的尺寸稳定性是一个巨大的考验。聚酰亚胺要与铜结合在一起，由于二者的 热膨胀系数(CET)各不相同，在受到冷热作用，尤其是将聚酰亚胺的前体聚酰胺酸在高温热 酰亚胺化后冷却时，就会因为两者热膨胀系数的不匹配而发生翘曲、开裂甚至脱层，造成现 有无胶覆铜板的尺寸稳定性差。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种能保证无胶系聚酰亚胺覆铜板复合材料的 高尺寸稳定性、且设备简单、成本低的无胶系聚酰亚胺覆铜板的新型生产线。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了两层法制备挠性无胶聚酰亚胺覆铜板的生 产线，包括制备聚酰胺酸溶液的反应系统100,其特征在于，还包括：
[0006] 涂布系统200:将聚酰胺酸溶液涂布到铜箱，并同时进行第一步干燥，涂布速度可 为6-12m/min、可设置100~160摄氏度的干燥温度；
[0007] 高张力烘缸300:将涂布后的覆铜板在高张力下二次干燥，完全干燥，并将覆铜板 收卷成卷状产品，烘缸速度为l-5m/min、可控温180~200摄氏度进行干燥；
[0008] 专用氮气高温烘箱400:将卷状产品进行酰亚胺化，可设置如下温控过程：以30摄 氏度/小时的速度升至180摄氏度，然后恒温4小时，再2小时升至330-340摄氏度;再恒温1小 时进行酰亚胺化;然后用1小时的时间降至270摄氏度，恒温2小时，2小时降温至200摄氏度， 然后自然冷却；
[0009] 所述聚酰胺酸溶液的反应系统100、所述涂布系统200、高张力烘缸300、专用氮气 高温烘箱400为相互独立。
[0010]所述烘缸承接在涂布线末端，为直径1.5-2.5米、静态平衡40g以下、可绕其轴心旋 转的铜制导热油缸体，缸体表面电镀有〇. 08-0.1 mm厚的铬层、并做镜面处理，缸体内均布加 热元件，其缸体表面温差在3度以内，覆铜板高张力地承接在缸体表面进行加热干燥。这对 于干燥过程中保持覆铜板张力均匀、尺寸稳定、剥离强度高起到很大的作用。
[0011]所述氮气高温烘箱400为顶开式，包括炉体10、可密封于炉体口的保温炉盖20、为 烘箱抽真空的真空系统40、为烘箱充氮气的充氮气系统、循环风扇系统60、为烘箱供电、升 降温和进行气体控制的控制系统;还包括置于炉体内部用来放卷装聚酰亚胺覆铜板料卷80 的料架70;
[0012]所述炉体10为立式中空圆筒形，所述炉体10从外到内依次包括炉壳11、保温层12、 外隔热层13、加热元件14、内隔热层15,所述外隔热层13、加热元件14、内隔热层15构成炉 胆，所述料架70置于所述炉胆内；
[0013] 在所述炉体外侧壁连接一个液压升降机构30,其顶端的升降臂33横向连接于所述 保温炉盖20的顶部，以便将所述保温炉盖20锁紧密封于炉体顶部开口处或将其打开；
[0014] 所述真空系统40包括置于炉体外部的真空栗41，真空管路42-端连通于真空栗， 另一端连通于所述炉胆，连接口设有阀门43;
[0015] 所述充氮气系统，包括开设于炉胆并可连通炉体外部气源的进气口 51、气阀、管 路；
[0016] 所述循环风扇系统60由电机61、以及连接于电机输出端的风叶62,所述进风叶为 两个，对称设置在炉体底部的两侧；
[0017] 所述料架70由连接支撑于炉体底部的底架71，以及连接在底架上部、可承接多个 卷状产品的框架72组成。
[0018] 在所述炉盖20的下侧与炉体接触处设有一圈凹槽23,凹槽内装有密封胶21，在密 封胶的外围、于炉盖和炉体上分别设有为密封胶起冷却作用的多根水冷管22。
[0019] 所述炉体的加热元件14为电热丝，在炉体的内隔热层15上设有多个便于向炉胆内 空间传热的通孔151。
[0020] 本发明的有益效果主要阐述如下：
[0021]对于无胶系聚酰亚胺覆铜板的尺寸稳定性而言，解决的主要办法是使互相结合的 两种材料的热膨胀系数尽量接近，而影响材料热膨胀系数(CTE)的因素有化学结构和聚集 态两个方面，在化学结构确定以后，聚集态则由更多的因素所决定，例如所用溶剂、合成过 程、涂布方式、干燥程序、酰亚胺化程序、退火条件等。
[0022] 1.聚酰胺酸的合成
[0023]聚酰胺酸是聚酰亚胺的前体，其化学结构直接决定了聚酰亚胺的性能，通过分子 设计和反复实验修正，本发明合成的聚酰胺酸的分子结构与铜膨胀系数CTE匹配，通过引入 特性官能团一一含咪唑结构的二胺，咪唑上的胺可以与铜形成配位健，增强与铜的连接，从 而提高了成品聚酰亚胺膜与铜箱之间的附着力。
[0024] 在合成的过程中，由于将反应控制在-10摄氏度到-5摄氏度的低温状态，可以得到 高分子量的聚合物，同时，由于加入芳香四酸二酐是在较长时间间隔下、分多个次逐渐加入 的，使得分子量分布指数低于1.4,这些对于得到与铜箱CTE匹配的聚酰亚胺的前体一一聚 酰胺酸是非常重要的。
[0025] 2.涂布和干燥
[0026] 本发明的干燥分为两段进行，第一段干燥是在涂布系统中跟涂布同时进行，由于 无需做到涂布时完全干燥，这就可以提升产品在涂布线上的行进速度，使得涂布的效率大 大提高；聚酰胺酸涂布于铜箱表面后，随着干燥的进行，在涂布过程中除去大部分溶剂，而 为了避免后续胺化过程中有很大的体积收缩，导致铜箱变形，因此涂布过程中聚酰胺酸表 干后，才进行第二段干燥一一在高张力的烘缸上以略高的温度将剩余的溶剂干燥，使得涂 布后的覆铜板尽可能紧密贴合包覆烘缸表面，不仅提高了干燥效率，还很好地防止了铜箱 卷曲变形。干燥效果如表一所示。
[0027]表一 L〇〇29 J 3.酰亚胺化、退火
[0030]现有技术中酰亚胺化复杂、速度很慢，产能低，本发明设计了专门的热亚胺化工艺 进行了简化，在专用氮气高温烘箱中进行，通过精密的程序升温控制完成酰亚胺化，再通过 程序降温控制在一定的温度完成退火，这样才能保证覆铜板有很好的尺寸稳定性和较高的 剥离强度。
[0031] 本发明由于采用了自行研发的生产线，所述聚酰胺酸溶液的反应系统、所述涂布 系统、高张力烘缸、专用氮气高温烘箱为相互独立，生产线简单，成本造价低。分两段干燥， 第二段在烘缸上进行，再使用专门的酰亚胺化炉，使得整台生产线简化、效率高、生产能力 强，且得到的无胶聚酰亚胺覆铜板尺寸稳定性非常好。
【附图说明】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步地详细说明：
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