Applications of thermoelectrometry to metal-ion modified polyimide films

Abstract

As part of a research program to decrease the electrical resistivity of polyimide films with ionic additives a variable temperature three probe electrical resistivity measurement system has been designed and constructed. Sample temperature, electrification time, atmosphere, and measurement mode are computer controlled. As a data interpretation aid, temperature cycled analysis can be routinely performed. Surface resistivities in the range 10³–10¹⁵ ohm and volume resistivities in the range 10⁵–10¹⁸ ohm-cm are theoretically measurable under well controlled experimental conditions from room temperature to 250°. The electrical resistivity measurement system is useful for the evaluation of polymer films or films in general. Application of the system for analysis of cobalt, lithium and tin ion-modified polyimide films and some experimental considerations are presented. Correlation of the electrical measurements with differential scanning calorimetry, thermomechanical analysis, and thermogravimetric analysis is demonstrated.

Zusammenfassung

Als Teil eines Forschungsprogramms zur Herabsetzung des elektrischen Widerstandes von Polyimidfilmen mit ionischen Additiven wurde ein 3-Proben-Meßsystem zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur entworfen und konstruiert. Probentemperatur, Elektrisierungszeit, Atmosphäre und Meßmethoden waren computergesteuert. Als Dateninterpretationshilfe kann eine hinsichtlich der Temperatur zyklische Analyse routinemäßig ausgeführt werden. Die Oberflächenwiderstände sind im Bereich von 10³–10¹⁵ Ohm und die Volumenwiderstände im Bereich von 10⁵–10¹⁸ Ohm-cm unter gut kontrollierten experimentellen Bedingungen von Raumtemperatur bis 250° theoretisch meßbar. Das elektrische Widerstandmeßsystem ist nützlich für die Bewertung von Polymerfilmen oder Filmen im allgemeinen. Die Anwendung des Systems zur Analyse von mit Co-, Li- und Sn-Ionen modifizierten Polyimidfilmen und einige experimentelle Hinweise werden angegeben. Es wird gezeigt, daß die mit dem beschriebenen System erhaltenen Resultate mit durch DSC, thermomechanische Analyse und TG erhaltenen Werten korrelieren.

Резюме

С целью исследования уменьшения электрического удел ьного сопротивления полиимидных пленок, м одифицированных ион ными добавками, разработа на и изготовлена аппаратура для измер ения электрического удельного сопротивления в зави симости от температуры проб. ЭВМ контролировала темп ературу пробы, время электриз ации, атмосферу и тип измерения. С помощ ью программ проведен а вспомогательная инт ерпретация данных и анализ цикла темпера тур. При тщательно контролируемых эксп ериментальных услов иях поверхностное элект рическое удельное со противление может быть теоретиче ски измерено в интервале 10³–10¹⁵ ом, а объ емное электрическое удельное сопротивле ние в области 10⁵–10¹⁸ ом при температурах от к омнатной до 250°. Систем а для измерения электриче ского удельного сопротивления являе тся полезной для оцен ки как пленок в целом, так и по лимерных в частности. Показано использова ние такой системы для анализа полиимидных пленок, м одифицированных ионами кобальта, лити я и олова, а также предс тавлены некоторые экспериме нтальные соображения. Предста влена корреляция эле ктрических измерений с данными д ифференциальной сканирующей калорим етрии, термомеханиче ского и термогравиметричес кого анализов.