关于聚酰亚胺薄膜PI膜的性能及在FPC柔性电路板模切中的应用介绍

PI膜，全称聚酰亚胺薄膜，它是由均苯四甲酸二酐与二氨基二苯醚在强极性溶剂中发生缩合反应形成薄膜，再经过亚胺化工艺处理制成。作为一种性能卓越的薄膜类绝缘材料，同时也是近年来新兴的高性能高分子薄膜模切材料，PI膜在电脑、音响、电子元器件等电子电器行业得到了广泛应用，甚至被誉为“黄金薄膜”。今天，就让我们跟随小编的脚步，一同深入了解这种神奇的PI膜材料吧。

一、PI薄膜的性能亮点

1. 卓越的耐热性能：聚酰亚胺的分解温度普遍高于500℃，某些特殊品种甚至更高，堪称有机聚合物中热稳定性极佳的代表。这得益于其分子链中富含的芳香环结构。

2. 出色的力学性能：增强基体材料的拉伸强度轻松突破100 MPa大关，其中马来酸酐制备的薄膜拉伸强度可达170 MPa，联苯聚酰亚胺（Upilexs）更是高达400 MPa，而聚酰亚胺纤维的弹性模量也紧随碳纤维之后，达到500 MPa。

3. 稳定的化学性质、耐湿与耐热性：聚酰亚胺一般不溶于有机溶剂，对腐蚀和水解具有极强的抵抗力。通过巧妙的分子设计，还能获得不同结构类型，部分品种甚至能承受2个大气压下，120℃水煮沸500小时的严苛考验。

4. 强大的抗辐射能力：经过5×109 rad的辐射后，聚酰亚胺薄膜的强度仍能保持在86%以上，部分聚酰亚胺纤维在1×1010 rad快电子辐照下，强度保持率更是高达90%。

5. 优良的介电性能：其介电常数低于3.5，引入氟原子后，介电常数可进一步降至2.5左右，介电损耗为10，介电强度在100~300 kV/mm之间，体积电阻率高达10^15-17Ωcm。因此，含氟聚酰亚胺的合成研究备受瞩目。

二、PI膜的多元化应用

1. 绝缘材料领域：PI膜在电机、核电设备绝缘、耐高温电线电缆、电磁线、耐高温导线、耐高温压敏胶带以及绝缘复合材料等方面发挥着重要作用。

2. 半导体及微电子工业：作为微电子器件的钝化层和缓冲内涂层，以及多层金属互联电路的层间介电材料，PI膜还是光电印制电路板不可或缺的重要基材。

3. 电子标签领域：在印制电路板的主机板、腐蚀产品、手机及锂电池等产品中，PI膜也扮演着关键角色。通常，这些应用多采用厚度在25μm以下的PI膜。

4. 非晶硅太阳能电池领域：透明的PI膜可作为柔软的太阳能电池底板，为太阳能电池提供稳定支撑。而超薄的PI膜则有望应用于太阳帆，开启太空探索的新篇章。

5. 柔性电路板领域：作为电子级PI膜的最大应用领域，它在电子工业、信息产业以及各类国防工业用FPC中发挥着举足轻重的作用，为现代电子产品的轻薄化、小型化提供了有力支持。

随着可穿戴设备、柔性显示屏以及智能设备的迅猛发展，市场对柔性电路板（Flexible Printed Circuit，简称FPC）的需求急剧攀升，该行业的应用范畴正不断拓宽。在电子产品追求极致轻薄、短小精悍设计的趋势下，超薄且可延展的柔性电路板展现出了巨大的市场潜力，有力推动着相关设备技术的持续进步。

柔性电路板，作为一种以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材的高可靠性、高柔韧性印刷电路板，具备配线密度高、重量轻、厚度薄以及出色的弯折性能。FPC的应用显著减小了电子产品的体积，完美契合了电子产品向高密度、小型化、高可靠性方向发展的需求。因此，FPC在航空航天、移动通信、笔记本电脑、计算机外设、个人数字助理（PDA）、数码相机等众多领域或产品中均得到了广泛应用。

FPC的生产流程极为复杂，从开料钻孔到最终包装出货，整个过程涉及20多道工序，且根据客户需求，还需使用多种辅助材料。FPC的基材通常为双面或单面铜箔，这是构建整个FPC的基础，其电气性能直接决定了FPC的整体表现。而其他辅助材料则主要用于辅助安装和适应不同的使用环境。非金属模切辅助材料主要包括以下几种：

FR-4等级材料：FR-4等级材料提供0.15-2.0mm的不同厚度选择，且材质多样，主要应用于FPC焊接处的背面，以增强线路板的韧性并便于焊接操作。FR-4代表一种耐燃材料等级，意味着该树脂材料在燃烧状态下必须能够自行熄灭，符合特定的材料规格和等级标准。

PI胶带：PI胶带，即聚酰亚胺胶带，质地柔软且可弯曲，主要用于金手指区域的加厚加强，便于插拔操作。它以聚酰亚胺薄膜为基材，采用进口有机硅压敏胶粘剂，具备耐高低温、耐酸碱、耐溶剂、电气绝缘（H级）以及防辐射等优异性能。适用于电子线路板波峰焊锡遮蔽、保护金手指、高档电器绝缘、马达绝缘以及锂电池正负极耳固定等多个场景。

TPX阻胶膜：TPX阻胶膜是一种高性能耐高温的树脂阻挡离型膜，专为线路板压合工序设计。通过专门的工艺处理，它能够有效阻挡树脂溢出，在埋孔和盲通孔的多次层压工序中表现出良好的阻胶和塞孔效果。

EMI电磁膜：EMI电磁膜采用真空溅射技术，在不同衬底（如PET/PC/玻璃等）上镀上屏蔽材料，通常贴附于FPC表面，以极低的电阻实现高效的EMI电磁干扰屏蔽。

导电胶：导电胶主要用于钢片与FPC的连接压合，实现导电功能并使钢片接地。它是一种固化或干燥后具有导电性的胶粘剂，由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。导电胶能够将多种导电材料连接在一起，形成电的通路，在电子工业中已成为一种不可或缺的新材料。

3M胶带：3M胶带主要用于将0.4mm及以上厚度的FR4与FPC粘贴在一起，以及FPC与客户产品的组装固定，确保连接的稳固性和可靠性。