【PI研究進展】3D打印聚酰亞胺材料
魔猴君 行業(yè)資訊 2055天前
材料噴射(Material Jetting,MJ)是3D打印領(lǐng)域主流3D打印技術(shù)之一,隨著MJ技術(shù)在印刷電路板(PCB)的發(fā)展,制備出了各種類型的印刷電子器件,包括晶體管、電容器、電傳感器、柔性電路板等。所有這些研究均基于單面電路板設(shè)計,然而單面電路板的電路設(shè)計自由度和電路比重有限,為了避免可能的短路故障,導(dǎo)電線軌不允許在其路徑中具有任何交叉點。在工業(yè)制造中通常使用雙面PCB電路,導(dǎo)電線路通常被放置在板的兩側(cè),以得到更緊湊的結(jié)構(gòu)和增加電路板比重。為實現(xiàn)高的電路比重,在交叉點需要有選擇地沉積絕緣材料,為電路建造絕緣懸臂跨度。聚酰亞胺(PI)作為一種高性能的層間介電材料,在微電子領(lǐng)域有著重要應(yīng)用,在集成電路制造和微機電系統(tǒng)器件中起到至關(guān)重要的保護作用。
近期,研究人員開發(fā)了一種可噴墨打印PI的方法,引入馬來酸酐(MA)合成了可用于MJ的高性能PI前驅(qū)體墨水?;趯崟r的熱酰亞胺與反應(yīng)注射成型技術(shù),該PI前驅(qū)體墨水可通過印刷法制備形成具有可控尺寸、均勻致密的PI薄膜,避免了開裂等缺陷且形貌顯著改善,利用該PAA墨水進行了復(fù)雜電路板的制備。
FTIR分析結(jié)果表明,在180℃下加熱15min以上,打印的PAA液滴可在印刷過程轉(zhuǎn)化為PI,從而使印刷打印成為連續(xù)制程。研究了不同基材溫度對PAA試樣的成核及表面形貌的影響。與之前報道的產(chǎn)品相比,該打印PI油墨沒有顯示出明顯的咖啡環(huán)效應(yīng)。結(jié)果表明,隨著襯底溫度的升高,薄膜的直徑減小,但表面高度增大,同時薄膜的表面粗糙度降低,從而產(chǎn)生銳利邊緣。研究表明,所印刷制備的PI薄膜的介電常數(shù)為3.41±0.09,熱降解溫度約為500℃,兩者均與市售PI薄膜產(chǎn)品相當(dāng)。
該PI體系可用來生產(chǎn)復(fù)雜的電路板結(jié)構(gòu),實現(xiàn)導(dǎo)電銀線路與PI電介質(zhì)絕緣層的共同印刷。研究人員先后打印了一系列PI絕緣膜,尺寸為200×200μm~ 500×500μm,并將其用于兩條交叉導(dǎo)電線路的絕緣,即在兩個電路圖案的交叉點處選擇性地沉積4μm厚度左右的絕緣層。
結(jié)果表明,此類連續(xù)PI印刷工藝可以為復(fù)雜的單層電路制備提供了一種更通用、更有效的方法,為用戶提供了更高設(shè)計自由度來實現(xiàn)更緊湊高性能PCB結(jié)構(gòu)。
噴墨打印的PAA合成示意及可打印參數(shù)
近期,研究人員開發(fā)了一種可噴墨打印PI的方法,引入馬來酸酐(MA)合成了可用于MJ的高性能PI前驅(qū)體墨水?;趯崟r的熱酰亞胺與反應(yīng)注射成型技術(shù),該PI前驅(qū)體墨水可通過印刷法制備形成具有可控尺寸、均勻致密的PI薄膜,避免了開裂等缺陷且形貌顯著改善,利用該PAA墨水進行了復(fù)雜電路板的制備。
(a) differentsubstrate temperatures (120, 150, 180℃) and number of layers (1, 3 and 6 layers);
(b) inkjet printing and (c) casting.
打印PI薄膜的表面形貌和SEM照片
打印PI薄膜的表面粗糙度
FTIR分析結(jié)果表明,在180℃下加熱15min以上,打印的PAA液滴可在印刷過程轉(zhuǎn)化為PI,從而使印刷打印成為連續(xù)制程。研究了不同基材溫度對PAA試樣的成核及表面形貌的影響。與之前報道的產(chǎn)品相比,該打印PI油墨沒有顯示出明顯的咖啡環(huán)效應(yīng)。結(jié)果表明,隨著襯底溫度的升高,薄膜的直徑減小,但表面高度增大,同時薄膜的表面粗糙度降低,從而產(chǎn)生銳利邊緣。研究表明,所印刷制備的PI薄膜的介電常數(shù)為3.41±0.09,熱降解溫度約為500℃,兩者均與市售PI薄膜產(chǎn)品相當(dāng)。
打印PI薄膜的制備工藝及表征
該PI體系可用來生產(chǎn)復(fù)雜的電路板結(jié)構(gòu),實現(xiàn)導(dǎo)電銀線路與PI電介質(zhì)絕緣層的共同印刷。研究人員先后打印了一系列PI絕緣膜,尺寸為200×200μm~ 500×500μm,并將其用于兩條交叉導(dǎo)電線路的絕緣,即在兩個電路圖案的交叉點處選擇性地沉積4μm厚度左右的絕緣層。
PAA噴墨制備復(fù)雜電路板過程示意
打印PI薄膜對導(dǎo)電線路的分割及所制備電路
結(jié)果表明,此類連續(xù)PI印刷工藝可以為復(fù)雜的單層電路制備提供了一種更通用、更有效的方法,為用戶提供了更高設(shè)計自由度來實現(xiàn)更緊湊高性能PCB結(jié)構(gòu)。
本文提到的3D打印材料簡介
適合做戒指、掛墜、耳環(huán)等首飾,獎?wù)隆⒓o(jì)念幣或者對導(dǎo)電性要求高的工業(yè)零件。35元/克為小件(如首飾)的名義價格,如果制作零件較大,價格會顯著下降。
文章來源:(聚酰亞胺科技) 轉(zhuǎn)載免責(zé)聲明: 本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載的文章,其版權(quán)均歸原作者所有,如其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)下載使用,請在轉(zhuǎn)載有關(guān)文章時務(wù)必尊重該文章的著作權(quán),保留本網(wǎng)注明的“本文來源”,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任