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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:何長鴻
研究生(外文):Chang-Hong Ho
論文名稱:無膠系可撓式銅箔基板之製備
論文名稱(外文):Preparation of Two-Layer Flexible Copper Cladding Laminate
指導教授:李育德李育德引用關係
指導教授(外文):Yu-Der Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:聚亞醯胺濺鍍電鍍剝離強度
外文關鍵詞:polyimidesputterelectro-platingpeel strength
相關次數:
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本研究中,使用3,5-diamino-1,2,4-triazole(DATA)以及2,6-diaminopyridine(DAP)兩種含氮雜環二胺類單體與二酸酐,以兩步驟方法(Two-steps metho)製備聚亞醯胺薄膜,並採用濺鍍/電鍍法製備無膠系軟性銅箔基板;藉著pyridine與triazole官能基上的氮原子與金屬銅形成Cu-N鍵結來達到改善與銅金屬的接著強度的目的;由於DAP與DATA單體反應性不甚理想,藉由加入ODA進行共聚反應來彌補黏度過低的缺失進而達到成膜的要求。材料結構方面以核磁共振光譜、紅外線光譜與元素分析儀加以鑑定,並利用萬能拉力機進行90o剝離強度(Peel strength)與機械強度測試,介電儀測試材料電氣特性,熱機械分析儀測量材料熱膨脹係數,熱重分析儀測定熱裂解溫度。
從NMR、IR與EA證明DAP與DATA確實參與反應,並且讓聚亞醯胺與銅箔的接著強度增加到1.01±0.06kgf/cm、0.7kgf/cm,提升了3~5倍不等;在1MHz下,介電常數在3.4~3.6之間;機械特性包括斷裂深長量在6.79~25.4(%)、拉伸強度在12.0~9.43 (kgf/mm2)、彈性係數在310.2~241.1(kgf/mm2)範圍內;熱裂解溫度則接高於600oC以上;而材料的熱膨脹係數,則依照所在的溫度下有所差異,而基本上導入Pyridine與triazole官能基之聚亞醯胺薄膜具有較低的熱膨脹係數。
目錄
圖目錄 Ⅴ
表格目錄Ⅷ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 印刷電路板 3
1-2-1 硬板 3
1-2-2 軟板 4
第二章 文獻回顧 6
2-1 軟性印刷電路板6
2-1-1 軟板組成 6
2-1-1.1.高分子基材 6
2-1-1.2.金屬銅箔 10
2-1-1.3.接著劑 11
2-1-2 軟板應用 11
2-1-3 雙層板 12
2-1-4 無膠銅箔基板製備 13
2-2 聚亞醯胺改質15
2-2-1 黏著機制 15
2-2-2 表面改質 17
2-2-2.1電漿處理 17
2-2-2.27電子束輻射(Electron Beam irradiation) 20
2-2-2.3化學改質(Chemical Modification) 22
2-2-3 含氮雜環官能基 23
2-3-2.1表面接枝聚合 26
2-3-2.2新聚亞醯胺結構 29
2-3 材料性質測試 30
2-3-1 熱性質 30
2-3-2 機械特性 30
2-3-3 接著強度 32
2-3-4 熱膨脹係數 32
2-3-5 介電性質 34
第三章 實驗動機 37
第四章 實驗部分 40
4-1藥品 40
4-2實驗設備 41
4-2-1 合成設備 41
4-2-2 分析儀器 41
4-3聚亞醯胺的合成 42
4-3-1 溶劑與藥品之純化 42
4-3-1.1溶劑的純化 42
4-3-1.2單體的純化 43
4-3-2 聚亞醯胺之合成與薄膜之製備 43
4-3-2.14聚醯胺酸溶液的合成 43
4-3-2.24聚亞醯胺薄膜之製備 44
4-4濺鍍式雙層銅箔基板(Two Layer CCL)製備 45
4-4-1 濺鍍式雙層銅箔基板的金屬化製程 45
4-4-2 濺鍍式雙層銅箔基板之金屬層增厚製程 46
4-5材料性質測試與鑑定 47
4-5-1 材料結構鑑定 47
4-5-2 聚亞醯胺薄膜性質測試 47
4-5-3 雙層銅箔基板之剝離強度測試(Peel Strength Test) 49
第五章 結果與討論 51
5-1 材料合成與薄膜製備 51
5-2 材料結構鑑定 54
5-2-1 Pyridine系統 54
5-2-2 Triazole系統 59
5-3 剝離強度測試 62
5-4 熱性質測試 64
5-5 熱膨脹係數測試 66
5-6 介電常數測試 67
5-7 機械性質測試 70
5-7-1 拉伸強度 70
5-7-2 Modulus 71
5-7-3 斷裂伸長量 73
5-8 斷裂模式 75
第六章 結論 78
第七章 參考文獻 81
圖目錄
圖 2-1Kapton film的化學結構 7
圖 2-2聚亞醯胺製備示意圖 8
圖 2-3單一步驟反應之低溫溶液聚合 9
圖 2-4單一步驟反應之酸與二胺聚合 9
圖 2-5 3L-CCL型態示意示意圖 11
圖 2-6 2L-CCL型態示意圖 12
圖 2-7 Kapton利用電漿進行改質 19
圖 2-8 RIBE實驗數據 21
圖 2-9聚亞醯胺經過RIBE改質之SEM圖 21
圖 2-10 PMDA-ODA以KOH改質反應 22
圖 2-11 KMnO4蝕刻後之SEM 22
圖 2-12 PI經KMnO4蝕刻的截面圖 23
圖 2- 13 Imidazole與Cu反應機構 24
圖 2-14 Cu與pyridine形成錯合物 25
圖 2-15 Triazole與銅金屬反應 25
圖 2-16 vinylimidazole結構 26
圖 2-17 PI表面接枝聚合後的TEM照片 27
圖 2-18 銅金屬沈積到poly(vinylimidazole)之XPS spectra 27
圖 2-19 vinylpyridine 28
圖 2-20 電漿接枝聚合示意圖 28
圖 2-21 ODPA-APB-8-azaadenine PI 29
圖 2-22 應力-應變曲線 31
圖 2-24 溫度-尺寸變化關係圖 33
圖 4- 1合成含N官能基之聚亞醯胺反應流程圖 44
圖 4- 2溫度與形變關係圖 48
圖 5-1 聚亞醯胺合成示意圖 51
圖 5-2 聚亞醯胺合成反應機構 52
圖 5-3 聚亞醯胺共聚反應 52
圖 5-4 含Pyridine官能基聚亞醯胺黏度關係圖 53
圖 5-5 含Triazole官能基聚亞醯胺黏度關係圖 53
圖 5-6 PMDA-ODA之IR圖譜 55
圖 5-7 PMDA-ODA與PMDA-ODA-DAP之IR疊圖 55
圖 5-8 DAP之H1-NMR圖譜 56
圖 5-9 PMDA-ODA的H1-NMR圖譜 57
圖 5-10 PMDA-ODA-DAP之H1-NMR圖譜 57
圖 5-11 DATA單體H1-NMR圖譜 59
圖 5-12 PMDA-ODA與PMDA-ODA-DATA的H1-NMR疊圖 60
圖 5- 13PMDA-ODA-DAP之剝離強度測試 62
圖 5-14 PMDA-ODA-DATA剝離強度測試 63
圖 5-15 PMDA-ODA-DAP之TGA圖 65
圖 5-16 PMDA-ODA-DATA之TGA圖 65
圖 5-17 PMDA-ODA-DAP介電常數關係圖 68
圖 5-18 PMDA-ODA-DATA介電常數關係圖 68
圖 5-19 PMDA-ODA-DAP拉伸強度關係圖 70
圖 5-20 PMDA-ODA-DATA拉伸強度關係圖 70
圖 5-21 PMDA-ODA-DAP彈性係數關係圖 72
圖 5-22 PMDA-ODA-DATA彈性係數關係圖 72
圖 5-23 PMDA-ODA-DAP斷裂伸長量關係圖 74
圖 5-24 PMDA-ODA-DATA斷裂深長量關係圖 74
圖 5-25 PMDA-ODA之ESCA圖譜 76
圖 5-26 PMDA-ODA-DATA之ESCA圖譜 76
圖 5-27 PMDA-ODA-DAP之ESCA圖譜 77
表格目錄
表格2-1各類2L-CCL與3L-CCL性質比較 14
表格2-2不同電漿改質之實驗結果 18
表格2-3 Kapton Film表面元素分析 18
表格2-4電漿處理後PI之粗糙度 20
表格2-5銅金屬與聚亞醯胺的熱膨脹係數 34
表格4- 1藥品清單 40
表格4- 2濺鍍製程參數 45
表格4- 3電鍍液成分表 46
表格5-1 DAP元素分析 51
表格5-2 不同配方與聚亞醯胺組成 58
表格5-3 不同配方聚亞醯胺之元素分析數據 61
表格5-4 共聚亞醯胺組成與剝離強度關係 62
表格5-5 PMDA-ODA-DATA剝離強度測試 63
表格5-6 PMDA-ODA-DAP之熱裂解溫度 64
表格5-7 PMDA-ODA-DATA之熱裂解溫度 64
表格5-8 PMDA-ODA-DAP的熱膨脹係數 66
表格5-9 PMDA-ODA-DATA熱膨脹係數 66
表格5-10 PMDA-ODA-DAP介電常數 69
表格5-11 PMDA-ODA-DATA介電常數 69
表格5-12 PMDA-ODA-DAP拉伸強度 71
表格5-13 PMDA-ODA-DATA拉伸強度 71
表格5-14 PMDA-ODA-DAP彈性係數 73
表格5-15 PMDA-ODA-DATA彈性係數 73
表格5-16 PMDA-ODA-DAP斷裂伸長量 75
表格5-17 PMDA-ODA-DATA斷裂伸長量 75
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