ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ И ТЕРМООБРАБОТКИ НА ПРОЧНОСТЬ, РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ПОЛИИМИДНЫХ ПЛЕНОК

1

• Авторы
• Файлы

Лаврентьев В.В. Цой Б. Статья в формате PDF 129 KB

Полиимидные пленки широко используются в радиоэлектронной промышленности в виде гибких печатных плат, пленочных соединительных кабелей, изоляционного и конструкционного материала. Данные материалы обладают высокой радиационной, термической и механической стойкостью, однако их диэлектрические свойства не полностью удовлетворяют современным требованиям. В связи с этим модификация полиимидных пленочных материалов с целью улучшения их электрофизических и прочностных свойств является важной задачей.

В данной работе методами релаксационной спектрометрии анализируются различные режимы термической и механической модификации полиимидных пленок. В качестве объекта исследования применялась промышленная полиимидная пленка ПМ-А (ТУ 6-19-121-79) толщиной 45-50 мкм. Полученные результаты сравнивались с лучшими зарубежными и отечественными аналогами.

Для оптимального выбора температурного режима модификации воспользовались релаксационным спектром полиимидной пленки. Известно [1], что при температурах релаксационных переходов в полимерах наблюдается резкое изменение хаpaктеристик. Было предположено, что наибольший эффект модификации будет проявляться именно при температурах релаксационных переходов. С целью выявления температур переходов в ПМ-А был снят полный спектр внутреннего трения по данным механических потерь и температурный спектр напряжения возникновения ионизационных процессов [2]. При этом наиболее значимые переходы наблюдались при 510-520 К и 610-630 К.

Исходя из релаксационного спектра пленки при температуре первого перехода были подвергнуты ориентационной вытяжке на 20, 40, 60 и 90 % с последующим отжигом в течение 10 минут при температуре второго перехода

Как показали последующие испытания, с увеличением степени вытяжки без последующей термической обработки средняя механическая прочность при растяжении снижается с 240 до 230 МПа. Вытяжка на 20% с последующей термообработкой приводит к увеличению механической прочности ПМ-А до 280 МПа. При вытяжке на 40-90 % прочность уменьшается до 200 МПа.

Следует отметить, что структура модифицированных пленок ПМ-А зависит от режимов модификации. Так степень кристалличности пленки, определенная рентгенографическим методом с ростом степени ориентации до 90 % увеличивается с 4 до 54 %. Такое противоречие с данными физико-механических испытаний обусловлено тем, что при ориентации больше чем на 20% в пленках происходит увеличение количества микродефектов и перенапряженных связей.

Электрофизические параметры ПМ-А, такие как удельная объемная электропроводность, электрическая прочность, напряжение возникновения ионизационных процессов, тангенс угла диэлектрических потерь так же улучшаются с ростом степени ориентационной вытяжки, а вытяжка на 20% с последующим отжигом приводит к полному исчезновению всех температурных максимумов диэлектрических потерь в интервале температур от 270 до 560 К и составляет 2·10^-4. Данные параметры вплотную приближают модифицированную полиимидную пленку ПМ-А к «классическим» ВЧ- диэлектрикам, таких как, например, полистирол, полиэтилен и политетрафторэтилен.

При воздействии радиации, в частности при γ- облучении, модифицированные пленки ПМ-А оказались более стойкими к радиационному изменению их структуры. Так наибольшая радиационная стойкость в интервале поглощенных доз 1-10 МГр наблюдается для пленок, подвергнутых ориентационной вытяжке на 20% и последующей термообработке при 610 К в течение 10 минут. При этом максимумы tgδ сдвигаются в область более высоких температур. При 40 и 60 %-ной вытяжке при дозе в 10 МГр в материале увеличивается концентрация субмикротрещин, уменьшается электрическая и механическая прочность, растут диэлектрические потери. Эти данные подтверждаются деполяризационной спектрометрией [3].

Дополнительной положительной хаpaктеристикой описанного метода модификации полиимидной пленки является получение пpaктически безусадочной пленки, что позволяет применять ее в тонкопленочных гибких печатных платах радиоэлектронных устройств.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бартенев Г.М., Цой Б. Прочность и релаксационные переходы. Высокомолекулярные соединения, сер.А. 1985, Т. 27, с.2422 - 2425.
2. Лаврентьев В.В. Авт. св. СССР № 1013836. Способ определения релаксационных переходов в полимерных материалах./ Б.И. 1983, № 15.
3. Лаврентьев В.В. Авт. св. СССР № 947733. Способ контроля дефектности структуры полимерных материалов. / Б.И. 1982, № 28.

---