聚酰亚胺(Polyimide，PI)薄膜以其独一无二的电气性能、耐高温性能、耐化学性能和高强韧的巧妙组合，成为柔性电子信息产业的关键材料。随着集成电路(IC)向微细化和高速高频化方向发展，对覆晶薄膜封装用无胶柔性覆铜板(Two-Layer Flexible Copper-Clad Laminate，2L-FCCL)提出了更高的性能要求，即PI薄膜必须具有高模量、与铜箔匹配的热膨胀系数、低吸湿膨胀性和良好的介电特性。为了保证这类薄膜的力学性能，在传统溶液流延制备工艺中，通常使用重均分子量为100×103～120×103g/mol的前驱体聚酰胺酸(PAA)树脂，但是即使将PAA树脂的固含量降至很低，其表观粘度依然很高，严重影响最终制品的均匀性。因此，发展高模量、低热膨胀PI薄膜的溶液成型新方法已成为微电子封装与制造等高技术产业领域中亟需解决的科学问题之一。　　本论文从结构设计出发，探索高性能PI薄膜的溶液成型新方法，系统考察PAA树脂设计分子量、化学结构和固化工艺参数对PI薄膜成型工艺性、力学性能、热性能以及凝聚态结构的影响规律。在此基础上，在分子主链中引入刚/线性链段，制备适用于柔性IC封装基板的低热膨胀PI薄膜，通过对聚集态结构、堆砌系数与面内取向的分析，揭示微观分子结构与尺寸稳定性的关系。主要研究内容如下:　　1.以Upilex(@)分子主链为基础，采用苯乙炔基苯酐制备了一系列不同分子量的PAA树脂。树脂溶液具有高固含量、低粘度的优点，极大地提高了PI薄膜的成膜工艺性，适宜制备大厚度、高强韧PI薄膜;在此基础上研究了分子量和主链结构对PI薄膜性能的影响规律。研究发现，当PAA树脂设计分子量超过某一临界值时，PI薄膜既具有高的拉伸强度，又具有较大的断裂伸长率，达到优良的刚韧平衡;同时保持良好的耐高温特性。PI薄膜的凝聚态结构随固化温度的变化规律表明，苯乙炔基团主要在350～400℃发生以扩链为主的固化反应，与热酰亚胺化协同作用，提高一次成核速率，促使结晶和面内取向度迅速增加，增强增韧PI薄膜。　　2.建立了高模量化、低热膨胀性PI薄膜制备途径。控制反应性封端PAA树脂的分子量为25×103g/mol，通过无规共聚反应在Upilex(@)-R主链结构中引入刚性对苯二胺(PDA)制备低热膨胀PI薄膜，研究了不同共聚单体比例对薄膜力学、热学性能和凝聚态结构的影响规律。PDA摩尔含量为60％是分子结构出现微相分离的分界点，当PDA与ODA的摩尔配比为80∶20时，PI薄膜具有优异的刚韧平衡性能，其热膨胀系数为15.3ppm/℃，与铜箔最接近，但吸水率较高(2.71％)，不适用于柔性IC封装基板。为了降低PI树脂的吸湿浸润性，设计合成了刚线性二元胺单体4，4-苯并[1，2-d;5，4-d]二噁唑-2，6-二苯胺(BABO)，通过嵌段共聚反应引入Upilex(@)-R主链结构中，由热酰亚胺化工艺制备基于苯并嗯唑结构的低热膨胀PI薄膜。含苯并噁唑基团的刚性、共平面嵌段参与形成局部微米级有序排列结构，有利于分子链面内取向，使薄膜的弹性模量提高了87％，增至6GPa以上，热膨胀系数降低至2.4ppm/℃。当苯并噁唑基团摩尔含量为40～50％时，PI薄膜的热膨胀系数(14.2～17.1ppm/℃)与铜箔相匹配，同时具备优异的耐高温稳定性和高强韧特性，以及低吸水率(1.10～1.21％)和稳定的低介电性能。采用化学酰亚胺化工艺制备的PI薄膜具有更高弹性模量和尺寸稳定性。　　3.米用氧等离子体对PI薄膜表面改性，控制气流压强，探究了处理功率、处理时间对薄膜表面粗糙度、化学成分及其与Cu层的粘结性能的影响。研究发现，50W/5min和100W/10min是制备高粘结性、耐锡焊2L-FCCL的最佳工艺参数。高表面粗糙度、高含量含氧活性基团以及Cu-唑络合物的形成，赋予2L-FCCL良好的粘结性能，其剥离强度比现有FCCL提高60％以上。