3.2.4 高频用聚酰亚胺薄膜

聚酰亚胺（PI）薄膜具有高耐热性、高强韧性、高玻璃化转变温度、高电绝缘性、低介电常数、低介电损耗、高耐化学腐蚀性及高尺寸稳定性等优点，已经广泛应用于挠性FPC等电子工业中。目前，FPC用PI薄膜的介电常数（1MHz）为3.2～3.4，介电损耗（1MHz）为0.006～0.008，吸水率为1.0%～1.6%，难以满足高频电路的应用需求。自2017年开始，iPhone智能手机的FPC天线开始使用LCP薄膜代替PI薄膜，并获得了突破性进展。但是，LCP薄膜天线一直存在着耐热性不足、制作工艺复杂、多层电路加工困难、良品率低、制造成本高、难以大规模生产等问题，严重制约着LCP薄膜挠性电路的广泛应用。因此，在电子级PI薄膜制造技术的基础上，进一步降低PI薄膜的介电常数、介电损耗及吸水率，提高高频（10～40GHz，甚至80～100GHz）信号传输能力，成为高频信号传输领域的关键技术难题。

聚四氟乙烯（PTFE）薄膜虽然具有极低的介电常数和介电损耗（0.0002＠1GHz），但存在着热膨胀系数高、与铜箔黏结强度低等缺点，限制了在高频电路基板中的应用。将含氟基团引入聚酰亚胺树脂的主链结构中，既可降低PI薄膜的介电常数、介电损耗及吸水率，又基本保持了PI薄膜原有的优异性能，成为一个有效提高PI薄膜高频传输能力的新途径。

为了降低PI薄膜的吸水率及介电损耗，将含氟苯酯二胺单体与普通芳香族二胺（PDA）组合，与芳香族二酐（s-BPDA）在极性非质子溶剂中通过缩聚反应，形成具有不同含氟量的聚苯酯酰胺酸（PAA）树脂溶液（见图3.53） ^［21］ 。

试验发现，由CF ₃ 基团取代芳香酯二胺制备的PAA树脂溶液，在同样酯基含量和固体含量的情况下具有明显的低溶液黏度，有利于涂敷制备PI薄膜，即具有更好的溶液涂敷成膜工艺性（见图3.54），所制备的含氟聚苯酯酰亚胺薄膜具有优异的耐热性能，起始热失重温度均超过400℃，在400℃之前几乎没有质量损失（见图3.55）。

含氟聚苯酯酰亚胺薄膜的拉伸模量和拉伸强度随酯基含量的提高而下降（见图3.56和图3.57），CF ₃ 基因的取代效应大于F原子。但所有薄膜都表现出高强度、高模量的特点，拉伸模量均高于6.0GPa，拉伸强度均高于100MPa。另外，聚酰亚胺薄膜的吸水率和表面能均随酯基含量的提高而下降（见图3.58），而含氟薄膜具有更低的吸水率和表面能。

近年来，市场上出现了多种高频用PI薄膜产品（见表3.17）。采用高频PI薄膜（50μm）制作的高频电路在10GHz条件下的传输损耗为3.0dB/10cm，20GHz条件下传输损耗为5.8dB/10cm，接近于同等厚度LCP薄膜的水平。