Artículos que comprenden una película de poliimida colada con la ayuda de un disolvente que presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica, y procedimiento para su fabricación.

Artículo que comprende una película colada con la ayuda de disolvente,

comprendiendo la película:

una poliimida que comprende unas unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente dedianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3,4'-oxidiftálico, dianhídrido 3,3'-oxidiftálico, dianhídrido 4,4'-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente dediamina que comprende 4,4'-diaminodifenilsulfona y p-fenilendiamina;

en la que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea comprendida entre 190oC y 400o10 C; y

en la que la película presenta

un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC,

un espesor comprendido entre 0,1 y 250 micrómetros, y

menos de 5% de disolvente residual en peso.

Artículos que comprenden una película de poliimida colada con la ayuda de un disolvente que presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica, y procedimiento para su fabricación.

Campo de la invención La presente invención se refiere a una película colada con la ayuda de un disolvente que comprende una poliimida, y a procedimientos para la fabricación de tales películas. La película se forma mediante polimerización de un componente de dianhídrido y un componente de diamina según la reivindicación 1, y en el que la película tiene: a) un CTE menor que 30 ppm/oC; b) un espesor entre 0, 1 micrómetros y 250 micrómetros, específicamente 5 a 250 micrómetros; y, c) contiene menos de 5% de disolvente residual en peso.

Antecedentes de la invención Las láminas y películas termoplásticas tienen un amplio intervalo de aplicaciones. Por ejemplo, las películas y láminas termoplásticas se pueden encontrar en aplicaciones de automoción, aplicaciones electrónicas, aplicaciones militares, electrodomésticos, equipo industrial, y mobiliario.

Las láminas y películas termoplásticas pueden estar reforzadas o no reforzadas, pueden ser porosas o no porosas, y pueden comprender un único termoplástico o múltiples termoplásticos. Cuando una lámina o película termoplástica comprende múltiples termoplásticos, puede ser como una mezcla, como capas, o ambas.

Un uso importante de las películas es su uso como sustratos, o revestimientos sobre, aplicaciones de circuitos flexibles. A fin de servir a este papel, una película nueva debería satisfacer dos requisitos críticos para sustratos de circuitos flexibles, a saber, bajo coeficiente de dilatación térmica (CTE) y supervivencia a temperatura elevada (especialmente cuando se emplea una etapa de fabricación a temperatura elevada) .

Un bajo CTE es necesario para que coincida, tan próximo como sea posible, al CTE del cobre (CTE = 17 ppm/oC) . Esto evita que la película se rice con el cambio de temperatura cuando la película es un sustrato para una capa de cobre, o trazas de circuito de cobre. Un bajo CTE también evita cambios desiguales en la dimensión entre las capas de cobre y de sustrato con los ciclos térmicos, lo que aumenta el tiempo de vida del circuito flexible final reduciendo el esfuerzo y la fatiga en las trazas de cobre emparejadas. En otras palabras, las propiedades de los circuitos flexibles se benefician cuando su sustrato de película y la capa de metal conductor aplicada se expanden y se contraen a la misma velocidad. Cuando estas capas no se expanden y contraen a la misma velocidad, pueden surgir, y de hecho surgen, problemas con respecto a la adherencia y orientación de las capas. Aunque un CTE menor que 70 ppm/oC, específicamente menor que 60 ppm/oC, incluso más específicamente menor que 30 ppm/oC, permitirá un bajo alabeo con el ciclo térmico y es un objetivo habitual, se lograrán mejores resultados a medida que el CTE de la película se aproxima al CTE del cobre.

Ensayos de TMA o análisis termomecánico para CTE. El cambio de dimensión de una muestra de película se determina en función de la temperatura, y, a partir de la pendiente de este cambio, se calcula el CTE. Típicamente, el CTE se debe medir para el intervalo de temperatura que se espera que la película sufra durante el procesamiento del circuito flexible. Un intervalo de temperatura de 20 a 250ºC es un intervalo de temperatura razonable para la determinación del CTE.

La supervivencia a temperatura elevada también puede ser una propiedad importante para la película sustrato para sobrevivir al procedimiento de soldadura durante la fabricación del circuito flexible. La película debería mostrar una supervivencia para períodos cortos a temperaturas elevadas de, por ejemplo, 260ºC para nuevos procedimientos de soldadura libres de plomo. El ensayo estándar para la supervivencia a la temperatura es el ensayo de flotación de la soldadura, en el que se fija un pequeño trozo de película a un corcho y se sumerge durante 10 segundos en soldadura fundida. La película se retira entonces, se limpia de la soldadura, y se examina la película. Si hay cualquier alabeo o burbujeo visible, la película no pasa el ensayo. Aunque no hay ningún espesor estándar para este ensayo, se puede dar el espesor mínimo al que la película pasa el ensayo de flotación de soldadura. Las temperaturas de 260ºC y 288ºC son temperaturas estándar de la flotación de la soldadura para soldaduras eutécticas de plomo y soldaduras libres de plomo, respectivamente.

Los requisitos de bajo CTE y resistencia a temperatura elevada para sustratos de circuito flexibles se han resuelto mediante el uso de películas de poliimida. Muchas películas de poliimida (PI) comerciales tienen una temperatura de transición vítrea elevada (mayor que 350ºC) , y se pueden reticular parcialmente, dando una supervivencia a la temperatura excepcional. Las moléculas poliméricas en estas películas se someten ligeramente a esfuerzo a medida que se producen, conduciendo al alineamiento de las moléculas poliméricas y dando películas de PI con un bajo CTE. Puesto que las películas nunca alcanzan temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea (Tg) del material, el esfuerzo nunca es capaz de relajarse, y las películas son dimensionalmente estables a las temperaturas de fabricación de los circuitos flexibles.

A medida que se usan las láminas y películas termoplásticas en un conjunto cada vez mayor de aplicaciones, crece la necesidad de láminas y películas termoplásticas que pueden soportar temperaturas elevadas durante períodos de tiempo apropiados sin degradación sustancial. Existe la necesidad continua de películas que tengan: a) un CTE por debajo de setenta ppm/oC, específicamente por debajo de treinta ppm/oC, y tan próximo al CTE del cobre como sea técnicamente posible; y b) supervivencia térmica elevada.

Sumario de la invención La presente descripción se refiere a láminas y películas termoplásticas que tienen un amplio intervalo de aplicaciones. Por ejemplo, las películas y láminas termoplásticas se pueden encontrar en aplicaciones de automoción, aplicaciones electrónicas, aplicaciones militares, electrodomésticos, equipo industrial, y mobiliario.

En una forma de realización, un artículo que comprende una película colada con la ayuda de disolvente comprende una poliimida que comprende unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente de dianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3, 4’oxidiftálico, dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico, dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente de diamina que comprende 4, 4’-diaminodifenilsulfona y p-fenilendiamina; en el que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea de 190ºC a 400ºC; y en el que la película presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC, un espesor de 0, 1 a 250 micrómetros, y menos de 5% de disolvente residual en peso.

En otra forma de realización, el artículo puede ser una placa de circuito flexible, un condensador, o un alambre revestido.

En todavía otra forma de realización, un artículo que comprende una película colada con la ayuda de disolvente comprende una polieterimida que comprende unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente de dianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3, 4’-oxidiftálico, dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico, dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente de diamina que comprende 4, 4’-diaminodifenilsulfona y p-fenilendiamina; en el que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea de 190ºC a 400ºC; en el que la película presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC, un espesor de 0, 1 a 250 micrómetros, y menos de 5% de disolvente residual en peso; en el que la película presenta un coeficiente de dilatación térmica que está dentro de +20 ppm/oC del coeficiente de dilatación térmica del cobre, silicio, aluminio, oro, plata, níquel, un vidrio, una cerámica, o un polímero; y en el que el disolvente se selecciona de entre el grupo que consiste en N, N-dimetilacetamida, N, N-dimetilformamida, Nmetilpirrolidinona, dimetilsulfóxido, sulfolano, tetrahidrofurano, benzofenona, ciclohexanona, fenol, o-cresol, p-cresol, m-cresol, fenol, etilfenol, isopropilfenol, t-butilfenol, xilenol, mesitol, clorofenol, diclorofenol, fenilfenol, un éter monoalquílico de etilenglicol que tiene de 1 a alrededor de 4 átomos de carbono en el grupo alquilo, un éter monoalquílico de dietilenglicol que tiene de 1 a alrededor de 4 átomos... [Seguir leyendo]

1. Artículo que comprende una película colada con la ayuda de disolvente, comprendiendo la película:

una poliimida que comprende unas unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente de dianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3, 4’oxidiftálico, dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico, dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente de diamina que comprende 4, 4’-diaminodifenilsulfona y p-fenilendiamina;

en la que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea comprendida entre 190ºC y 400ºC; y

en la que la película presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC, 15 un espesor comprendido entre 0, 1 y 250 micrómetros, y menos de 5% de disolvente residual en peso.

2. Artículo según la reivindicación 1, en el que el componente de dianhídrido comprende además un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en:

dianhídrido 2, 2’-bis (1, 3-trifluorometil-4-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 2, 2’-bis (1-metil-4-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 2, 2’-bis (1-fenil-4-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 2, 2’-bis (1-trifluorometil-2-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico;

dianhídrido 2, 2’-bis (1-trifluorometil-3-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 2, 2’-bis (1-trifluorometil-4-fenil) -3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido de 2, 2’-bis (3, 4-dicarboxifenil) hexafluoropropano; dianhídrido de 2, 2-bis ( (4- (3, 3-dicarboxifenoxi) fenil) hexafluoropropano; dianhídrido de 2, 2-bis ( (4- (3, 3-dicarboxifenoxi) fenil) propano; dianhídrido de 2, 2-bis[4- (2, 3-dicarboxifenoxi) fenil]propano; dianhídrido de 2, 2-bis[4- (3, 4-dicarboxifenoxi) fenil]propano; dianhídrido 2, 2’-dibromo-3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 2, 3, 6, 7-naftálico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-benzofenonatetracarboxílico;

dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-bifenilétertetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-bifenilsulfónicotetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-bifeniltetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-dimetildifenilsilano tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-difenilmetano tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-difenilsulfuro tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-difenilsulfona tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’, 4, 4’-difenilsulfóxido tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’-benzofenona tetracarboxílico; dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico;

dianhídrido 3, 4’-oxidiftálico; dianhídrido de 4- (2, 3-dicarboxifenoxi) -4’- (3, 4-dicarboxifenoxi) benzofenona; dianhídrido de 4- (2, 3-dicarboxifenoxi) -4’- (3, 4-dicarboxifenoxi) difeniléter; dianhídrido de 4- (2, 3-dicarboxifenoxi) -4’- (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfuro; dianhídrido de 4- (2, 3-dicarboxifenoxi) -4’- (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfona; dianhídrido de 4- (2, 3-dicarboxifenoxi) -4’- (3, 4-dicarboxifenoxi) difenil-2, 2-propano; dianhídrido de 4, 4’-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) benzofenona; dianhídrido de 4, 4’-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) difeniléter; dianhídrido de 4, 4’-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) difenilsulfuro; dianhídrido de 4, 4’-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) difenilsulfona;

dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilpropano; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfuro; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfona; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) benzofenona; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difeniléter; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfuro; dianhídrido de 4, 4’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) difenilsulfona; dianhídrido de 4, 4’-bisfenol A; dianhídrido 4, 4’-carbonildiftálico; dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico;

dianhídrido de 6, 6’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) -2, 2’, 3, 3’-tetrahidro-3, 3, 3’, 3’-tetrametil-1, r-espirobi[1H-indeno]; dianhídrido de 7, 7’-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) -3, 3’, 4, 4’-tetrahidro-4, 4, 4’, 4’-tetrametil-2, 2’-espirobi[2H-1-benzopirano];

dianhídrido de óxido de bis (ftálico) fenilsulfina; dianhídrido de bis (trifenilftálico) -4, 4’-difeniléter; dianhídrido de bis (trifenilftálico) -4, 4’-difenilmetano; dianhídrido hidroquinona diftálico;

dianhídrido m-fenilen-bis (trifenilftálico) ; dianhídrido p-fenilen-bis (trifenilftálico) ; dianhídrido piromelítico; dianhídrido (3, 3’, 4, 4’-difenil) fenilfosfinatetracarboxílico; dianhídrido (3, 3’, 4, 4’-difenil) fenil (óxido de fosfina) tetracarboxílico; dianhídrido de 1, 3-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) benceno; dianhídrido de 1, 3-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) benceno; dianhídrido de 1, 4-bis (2, 3-dicarboxifenoxi) benceno; dianhídrido de 1, 4-bis (3, 4-dicarboxifenoxi) benceno; y una combinación de los mismos.

3. Artículo según la reivindicación 1, en el que el componente de diamina comprende además una diamina seleccionada de entre el grupo que consiste en:

1, 5-diaminonaftaleno; 2, 2’, 3, 3’-tetrahidro-3, 3, 3’, 3’-tetrametil-1, 1’-espirobi[1H-indeno]-6, 6’-diamina; 2, 4-diaminotolueno; 2, 6-diaminotolueno; 3, 3’, 4, 4’-tetrahidro-4, 4, 4’, 4’-tetrametil-2, 2’-espirobi[2H-1-benzopiran]-7, 7’-diamina; 3, 3’-dimetoxibencidina; 3, 3’-dimetilbencidina;

éter 4, 4’-diaminodifenílico (4, 4’-oxidianilina) ; sulfuro de 4, 4’-diaminodifenilo; 4, 4’-diaminodifenilmetano (4, 4’-metilendianilina) ; 4, 4’-diaminodifenilpropano; bencidina; éter bis (4-aminofenílico) ; sulfuro de bis (4-aminofenilo) ; bis (4-aminofenil) sulfona; bis (4-aminofenil) metano; bis (4-aminofenil) propano;

m-fenilendiamina; m-xililendiamina; p-xililendiamina; y una combinación de las mismas.

4. Artículo según la reivindicación 1, en el que el componente de diamina comprende además una diamina seleccionada de entre el grupo que consiste en m-fenilendiamina, 4, 4’-oxidianilina, 1, 3-bis (4-aminofenoxi) benceno, 1, 3-bis (3-aminofenoxi) benceno, y una combinación de las mismas.

5. Artículo según la reivindicación 1, en el que la película comprende además una nanoarcilla.

6. Artículo según la reivindicación 1, que comprende además hasta un 50% en peso de una película de poliimida reciclada que comprende unas unidades estructurales derivadas del componente de dianhídrido y un componente de diamina, en el que, antes del reciclaje, la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea comprendida entre 210ºC y 450ºC; y la película presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que 60 ppm/oC, un espesor comprendido entre 1 y 250 micrómetros, y menos de un 5% de disolvente residual en peso.

7. Artículo según la reivindicación 1, en el que la película está dispuesta sobre un primer sustrato, y el primer sustrato se selecciona de entre el grupo que consiste en cobre, silicio, aluminio, oro, plata, níquel, un vidrio, un material cerámico y un polímero.

8. Artículo según la reivindicación 7, en el que el polímero es una película de poliimida colada con la ayuda de disolvente que comprende unas unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente de dianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3, 4’oxidiftálico, dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico, dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente de diamina que comprende p-fenilendiamina;

en la que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea de por lo menos 190ºC;

en la que la película presenta 65 un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC, un espesor comprendido entre 0, 1 y 250 micrómetros, y 35

menos de un 5% de disolvente residual en peso;

en el que la poliimida tiene menos de 15% molar de unidades estructurales derivadas de un miembro seleccionado de entre el grupo que consiste en ácido bifeniltetracarboxílico, un dianhídrido de ácido bifeniltetracarboxílico, un 5 éster de ácido bifeniltetracarboxílico, y una combinación de los mismos.

9. Artículo según la reivindicación 1, en el que la película está dispuesta sobre un primer sustrato y comprendiendo además un segundo sustrato dispuesto sobre un lado de la película opuesto al primer sustrato, en el que el segundo sustrato se selecciona de entre el grupo que consiste en cobre, silicio, aluminio, oro, plata, níquel, un vidrio, un material cerámico, un polímero, y una combinación de los mismos.

10. Artículo según la reivindicación 9, en el que el polímero es una película de poliimida colada con ayuda de disolvente que comprende unas unidades estructurales derivadas de la polimerización de un componente de dianhídrido que comprende un dianhídrido seleccionado de entre el grupo que consiste en dianhídrido 3, 4’

oxidiftálico, dianhídrido 3, 3’-oxidiftálico, dianhídrido 4, 4’-oxidiftálico, y sus combinaciones, con un componente de diamina que comprende p-fenilendiamina;

en la que la poliimida tiene una temperatura de transición vítrea de por lo menos 190ºC;

en la que la película presenta un coeficiente de dilatación térmica menor que 30 ppm/oC, un espesor comprendido entre 0, 1 y 250 micrómetros, y menos de 5% de disolvente residual en peso;

en el que la poliimida tiene menos de 15% molar de unidades estructurales derivadas de un miembro seleccionado de entre el grupo que consiste en ácido bifeniltetracarboxílico, un dianhídrido de ácido bifeniltetracarboxílico, un éster de ácido bifeniltetracarboxílico, y una combinación de los mismos.

11. Artículo según la reivindicación 1, en el que el artículo es un laminado que comprende además una capa conductora que comprende un metal, estando la película dispuesta de forma adherente sobre una cara de la capa conductora.

12. Artículo según la reivindicación 11, en el que el metal es cobre. 35

13. Artículo según la reivindicación 1, en el que el artículo es un circuito impreso flexible que comprende una capa de cobre dispuesta de forma adherente sobre la película de poliimida.

14. Artículo según la reivindicación 1, en el que el artículo es un condensador que comprende la película de poliimida 40 dispuesta entre un primer sustrato metálico y un segundo sustrato metálico.

15. Artículo según la reivindicación 1, que comprende además un sustrato de alambre eléctricamente conductor, revistiendo la película de poliimida de forma circundante por lo menos una parte de la superficie del alambre.