低介電常數聚酰亞胺及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚酰亞胺材料技術領域，尤其是一種低介電常數聚酰亞胺及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子信息技術的飛速發展，超大規模集成電路器件的集成度越來越高，其特 征尺寸不斷縮小，這會引起電阻一電容延遲上升，出現信號傳輸延時、干擾增強、功率損耗 增大等問題，這將限制器件的高速性能。而緩解此問題的重要途徑之一是降低介質材料的 介電常數一一即降低材料的寄生電容。聚酰亞胺因其突出的耐高低溫性能和介電性能而被 大量應用于微電子工業，如芯片封裝材料、屏蔽材料、柔性印制線路板的基體材料等。因此 開發低介電常數聚酰亞胺材料對提高集成電路的集成度、器件運行速度和穩定性具有重要 意義。中國科學院楊士勇等人在傳統的聚酰亞胺結構中引入含氟基團，同時在聚酰亞胺中 引入孔空有可效降低聚酰亞胺的介電常數，所制得的聚酰亞胺介電常數為2. 86?2. 91。但 由于含氟單體制備工藝復雜，成本高，所制備聚酰亞胺價格昂貴；而且多孔聚酰亞胺結構強 度下降、有效體積大，均不利于聚酰亞胺在大規模集成電路器件中的應用。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種低介電常數聚酰亞胺，具有介電常數低，工 藝簡單，成本較低，強度高的特點。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明所述低介電常數聚酰亞胺薄膜，包括下列質量百 分比的組分：70?95%的聚酰亞胺，4?20%的聚四氟乙烯，1?20%的增強填料，上述組 分的百分比之和為100%。
[0005] 優選地，所述增強填料為二氧化硅、三氧化二鋁、云母粉、高嶺土、蒙脫土、滑石粉、 中的一種或幾種的混合物； 本發明還提供一種低介電常數聚酰亞胺薄膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，按質量百分比稱取一定量的聚四氟乙烯和增強填料加入非質子性溶劑中，在 高速攪拌的同時進行超聲波分散，制成均勻穩定的懸浮液； 步驟二，在所得的懸浮液中加入芳香簇二胺，控制溫度10?40°c，進行機械攪拌，待其 完全溶解后分批次加入與芳香簇二胺等摩爾量的芳香簇二酐，并控制溫度在50?60°C之 間連續攪拌，制成均勻的黏度穩定的聚酰胺酸復合溶液； 步驟三，將所得聚酰胺酸復合溶液制成聚酰亞胺薄膜。
[0006] 優選地，所述聚四氟乙烯為顆粒尺寸小于2 μπι的粉末，所述增強填料為顆粒尺寸 小于5 μπι的粉末。
[0007] 優選地，所述增強填料為二氧化硅、三氧化二鋁、云母粉、高嶺土、蒙脫土、滑石粉、 氮化鋁、氮化鈦、碳化硅中的一種或幾種的混合物。
[0008] 優選地，所述非質子性溶劑為Ν，Ν' -二甲基乙酰胺、Ν，Ν' -二甲基甲酰胺、Ν' -甲 基吡咯烷酮或二甲基亞砜溶劑中的一種； 優選地，所述芳香簇二胺為4, 4' -二胺基二苯醚、對苯二胺、間苯二胺、4, 4' -二胺基 二苯甲燒、二氨基二苯甲酮、4, 4'-二（4-氨基苯氧基）二苯諷、1，3'_雙（3-氨基苯氧基） 苯中的一種或任意兩種的混合物； 優選地，所述芳香簇二酐為均苯四甲酸二酐和/或3, 3'，4, 4' -聯苯四甲酸二酐。
[0009] 優選地，超聲波頻率20kHz?100kHz，時間15?60min。
[0010] 優選地，所述聚四氟乙烯和增強填料與非質子性溶劑的質量比為〇. 〇〇6?0. 075。
[0011] 本發明所述聚酰亞胺薄膜介電常數可至0.28?0.30之間，而且制備工藝簡單、原 料成本低廉。另外，本發明所述聚酰亞胺薄膜在降低材料介電常數的同時還能保留、甚至提 高材料的強度、模量和尺寸穩定性。
【具體實施方式】
[0012] 本發明所列舉的實施例，只是用于幫助理解本發明，不應理解為對本發明保護范 圍的限定，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明思想的前提下，還可以對 本發明進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求保護的范圍內。
[0013] 實施例1 先將4份平均粒徑0. 5 μ m的聚四氟乙烯和1份平均粒徑0. 1 μ m的二氧化硅加入400 份的Ν，Ν' -二甲基乙酰胺（DMAc)溶劑中，在20°C條件下，超聲波頻率20kHz下超聲分散 15min;然后在上述溶液中加入等摩爾比的4, 4' -二胺基二苯醚（ODA)和均苯四甲酸二酐 (PMDA)共計95份制得聚酰胺酸復合溶液，最后按現有的制備工藝制得聚酰亞胺薄膜。
[0014] 實施例2 先將20份平均粒徑2 μ??的聚四氟乙烯和5份平均粒徑0. 1 μ??的二氧化硅加入450 份的Ν，Ν'-二甲基乙酰胺（DMAc)溶劑中，在40°C條件下，超聲波頻率IOOkHz下超聲分 散60min;然后在上述溶液中加入等摩爾比的二氨基二苯甲酮（DABP)和均苯四甲酸二酐 (PMDA)共計75份制得聚酰胺酸復合溶液，最后按現有的制備工藝制得聚酰亞胺薄膜。
[0015] 實施例3 先將10份平均粒徑1 μ m的聚四氟乙烯和20份平均粒徑2 μ m的滑石粉加入500份的 N，Ν' -二甲基甲酰胺（DMF)溶劑中，在40°C條件下，超聲波頻率IOOkHz下超聲分散60min ; 然后在上述溶液中加入等摩爾比的4, 4' -二胺基二苯醚（ODA)和均苯四甲酸二酐（PMDA) 共計70份制得聚酰胺酸復合溶液，最后按現有的制備工藝制得聚酰亞胺薄膜。
[0016] 實施例4 先將20份平均粒徑2 μ m的聚四氟乙烯和10份平均粒徑50nm的三氧化二鋁加入500 份的Ν，Ν' -二甲基甲酰胺（DMF)溶劑中，在40°C條件下，超聲波頻率IOOkHz下超聲分散 60min ;然后在上述溶液中加入摩爾比為0. 5 :0. 5 :1的4, 4' -二胺基二苯醚（ODA)，二氨基 二苯甲酮（DABP)和均苯四甲酸二酐（PMDA)共計70份制得聚酰胺酸復合溶液，最后按現有 的制備工藝制得聚酰亞胺薄膜。
[0017] 實施例5 先將10份平均粒徑1 μ m的聚四氟乙烯和10份平均粒徑2 μ m的云母粉加入450份的 Ν' -甲基吡咯烷酮（NMP)溶劑中，在40°C條件下，超聲波頻率80kHz下超聲分散40min ;然 后在上述溶液中加入摩爾比為0. 8 :0. 2 :0. 8 :0. 2的4, 4' -二胺基二苯醚（ODA)、對苯二胺 (PDA)、均苯四甲酸二酐（PMDA)和3, 3'，4, 4' -聯苯四甲酸二酐（BPDA)共計80份制得聚 酰胺酸復合溶液，最后按現有的制備工藝制得聚酰亞胺薄膜。
[0018] 實施例6 先