[發明專利]聚合物合成和由聚合物制得的膜

無效

• 申請號: 02119072.0
• 申請日: 2002-03-26
• 公開（公告）號: CN1384123A
• 公開（公告）日: 2002-12-11
• 發明（設計）人: R·H·戈爾;M·K·加拉格爾;Y·尤
• 申請（專利權）人: 希普雷公司
• 主分類號: C08F20/06
• 分類號: C08F20/06;C08F2/04;C08L33/00;C08K5/00;B32B27/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陳季壯

發明領域

本發明一般涉及聚合物合成領域。特別是，本發明涉及溶液聚合物合成領域。

已經可以通過各種方法如溶液聚合和乳液聚合制備聚合物。乳液聚合的優勢在于能制備小粒子尺寸和粒子尺寸多分散性接近1的聚合物粒子。于是，能制備具有可控的均勻的粒子尺寸的乳液粒子。然而，乳液聚合物含有表面活性劑，典型的是離子表面活性劑。對于許多聚合物應用，如油漆，在乳液聚合中所用的離子活性劑不會引起問題。然而，對應其它應用，如在電子工業應用中，這樣的陰離子表面活性劑是有問題的。

在電子工業中，聚合物的一種應用是形成多孔的中間層介電材料，用于制造集成電路。因電子器件變小，在電子工業中有下列持續的需要：增加電子元件如為集成電路、電路板、多層芯組件、單片測試器件等中的電路密度，而沒有降低電性能，如串音或電容耦合；也需要增加信號在這些元件中的傳播速度。完成這些目標的一種方法是減小層間或金屬間、元件所用的絕緣材料的介電常數。減小這些中間層或中間金屬、絕緣材料的介電常數的方法，是在絕緣膜中插入非常小、均勻分布的孔或空隙。優選孔或空隙的直徑小于或等于100nm。

一種已知的制備多孔電介電的方法包括在B-態介電前體中分散可熱除去的固體粒子，即成孔劑(porogens)，聚合該介電前體，在基本上不除去這些粒子，然后加熱該介電材料以基本上移走粒子，因而在介電材料中留下空隙和或自由空間。這些空隙減小介電材料的介電常數。參見例如US專利No.5895263(Carter等)。

盡管已知制備多孔介電材料的其它方法，它們的缺點為寬的孔尺寸分布、孔尺寸太大如大于20微米或對于商業用途來說工藝花費大，如超臨界條件下的液體萃取。

已知溶液聚合物粒子。例如US專利No5863996(Graham)公開了已知溶液聚合物方法，包括下列步驟：(i)聚合一種或多種單體，這些單體或其中的至少一種是交聯劑，溶劑是(a)具有的溶解系數比本體聚合材料的溶解系數高2.5cal^1/2ml^-3/2以下～1.0cal^1/2ml^-3/2且(b)有同本體聚合材料相同或相鄰的氫鍵合基團；(ii)監控聚合直到得到這里所定義的聚合物材料；(iii)在觀察到凝膠前結束聚合。該專利涉及形成交聯的、溶膠形成粒子，而沒有凝膠形成，且只公開不大于2微米的粒子尺寸。在’996專利中沒有教導如何控制粒子尺寸，這在許多應用中是重要的，也沒有教導如何得到有特定粒子尺寸的交聯的聚合物粒子。特別是，在’996專利中沒有提出如何制備平均粒子尺寸≤20納米的聚合物粒子。

因此需要適合用作成孔劑(porogens)的聚合物材料以形成多孔材料，特別是多孔介電材料，其中聚合物粒子基本上沒有離子表面活性劑，粒子的平均粒子尺寸≤20納米。

發明概述

已知驚奇地發現可以制備平均粒子尺寸≤20納米的交聯溶液聚合物粒子。

一方面，本發明提供了一種制備多個交聯溶液聚合物粒子的方法，包括下列步驟：a)提供包括一種或多種單體，和一種或多種交聯劑的單體進料；b)提供包括聚合引發劑的聚合引發劑進料；c)提供含有一種或多種反應溶劑的反應容器；d)加熱一種或多種反應溶劑到足夠激活聚合引發劑的溫度；和e)以一定的速率將引發劑進料和單體進料加入到反應容器中，以使一種或多種單體在一種或多種反應溶劑中的濃度基本上不變。

第二方面，本發明提供了多數平均粒子尺寸≤30nm、粒子尺寸多分散性為1～15的交聯溶液聚合物粒子。

第三方面，本發明提供了多數平均粒子尺寸≤10nm的交聯溶液聚合物粒子，其中多數聚合物粒子基本上沒有粒子尺寸為30nm或更大的聚合物粒子。

第四方面，本發明提供包括一種或多種B-態介電材料和多數平均粒子尺寸≤30nm、粒子尺寸多分散性為1～15的交聯溶液聚合物粒子的組合物。

第五方面，本發明提供一種組合物，包括一種或多種B-態介電材料和多數平均粒子尺寸≤10nm的交聯溶液聚合物粒子，其中多數聚合物粒子基本上沒有粒子尺寸為30nm或更大的聚合物粒子。

第六方面，本發明提供了一種包括多數孔平均直徑≤5nm的多孔介電基體材料。

第七方面，本發明提供了一種包括一層或多層多孔介電材料的電子器件，多孔介電材料包括多數孔平均直徑≤5nm的孔。