[發(fā)明專利]一種高透光和低介電氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710574830.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN109251334B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 封偉;尹曉東;馮奕鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10;C08K3/04
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開了一種高透光和低介電氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備方法，按照下述步驟予以進(jìn)行：在惰性氣體條件下，將氟化石墨烯的NMP懸浮液逐滴加入聚酰胺酸中，連續(xù)攪拌6～10小時(shí)，得到混合溶液；將所得混合溶液進(jìn)行涂膜并熱亞胺化，熱亞胺化條件為：在惰性氣體條件下，于80℃～300℃階段保溫7～10小時(shí)，得到氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜，本發(fā)明的基體原料聚酰胺酸易得，氟化石墨烯的制備簡(jiǎn)單可控，通過將氟化石墨烯和聚酰胺酸的熱固化，實(shí)現(xiàn)了聚酰亞胺與氟化石墨烯的復(fù)合，本發(fā)明獲得的氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜既維持了聚酰亞胺的優(yōu)異性能，又通過與氟化石墨烯復(fù)合實(shí)現(xiàn)了低介電和高機(jī)械強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種高透光和低介電氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

微電子工業(yè)已經(jīng)成為對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)、安全以及文化等具有重要影響的產(chǎn)業(yè)之一。電子產(chǎn)晶小型化、薄型化、高性能化、多功能化、高可靠性和低成本化的市場(chǎng)需求使得集成電路封裝密度急劇增加；微電了封裝技術(shù)所涵蓋的內(nèi)容非常豐富，涉及面廣泛，涉及許多主要科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域。目前微電子工業(yè)正在發(fā)生的重大變化使業(yè)已成熟的微電子封裝工藝和封裝材料面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。0.13-0.10μm時(shí)代的到來將不但影響封裝工藝技術(shù)，同時(shí)對(duì)封裝材料性能的要求也將發(fā)生重大的變化。聚合物材料包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、BCB樹脂、BT樹脂等已經(jīng)成為與金屬、陶瓷材料同樣重要的電子封裝材料。封裝的作用已不再是過去意義上的簡(jiǎn)單包埋，而被視為挖掘集成電路極限(最優(yōu))性能的決定性因素。因此，現(xiàn)代的電子封裝技術(shù)需要將互連、動(dòng)力、冷卻和器件鈍化保護(hù)等技術(shù)組合成一個(gè)整體以確保器件表現(xiàn)出最佳的性能和可靠性。為達(dá)到此目的所使用的材料既包括高導(dǎo)電率的金屬導(dǎo)線、高性能陶瓷，同時(shí)也包括耐高溫、低介電常數(shù)和低介電損耗的聚酰亞胺、BCB樹脂和環(huán)氧樹脂封裝材料等。應(yīng)用在光電領(lǐng)域的電子封裝材料一般還會(huì)要求其高透光性，那么擁有這些綜合性能的聚合物封裝材料研究就迫在眉睫。

聚酰亞胺材料不僅擁有優(yōu)異的耐高溫性能，還具有良好的物理性能、電性能和力學(xué)性能，其機(jī)械性能優(yōu)異，尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)，耐溫范圍廣，耐化學(xué)腐蝕和電絕緣性能優(yōu)異，正是由于這一系列優(yōu)異的性能，在產(chǎn)業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。可以利用氟化石墨烯低極化率的C-F鍵和疏水性，加入到PI中進(jìn)一步降低聚酰亞胺的介電常數(shù)和提高疏水性，并且氟化石墨烯的加入可以進(jìn)一步提高其機(jī)械性能和耐熱性。之前的發(fā)明專利獲得了氟化石墨烯增強(qiáng)的聚酰亞胺或其它聚合物的復(fù)合材料，并沒有得到擁有高透光率的材料。通常控制不好氟化石墨烯的制備和復(fù)合工藝，極易造成透光度的嚴(yán)重下降，這便限制了這封裝材料在光電領(lǐng)域的的應(yīng)用。因此，針對(duì)現(xiàn)有聚合物封裝材料的特點(diǎn)，結(jié)合聚酰亞胺耐高溫等優(yōu)異性能，開發(fā)一種復(fù)合材料，擁有高透光度、高機(jī)械性能、強(qiáng)疏水性和低吸水率、低介電常數(shù)和介電損耗與優(yōu)異的耐熱性能等一系列綜合性能便擁有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高透光和低介電氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備方法，該制備方法采用溶劑熱插層的方法制備氟化石墨烯，將得到的聚酰亞胺懸浮液逐漸滴加至聚酰亞胺前驅(qū)體溶液(聚酰胺酸)，經(jīng)固化獲得氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

一種高透光和低介電氟化石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備方法，按照下述步驟予以進(jìn)行：

步驟1，在溶劑中加入氟化石墨，得到濃度為1～2mg/ml的氟化石墨懸浮液；再向所述氟化石墨懸浮液中加入二胺單體并于80～90℃水熱插層反應(yīng)6～15小時(shí)，水熱插層反應(yīng)后超聲剝離至少20小時(shí)，離心后取上層懸浮液并向所得懸浮液中加入NMP(N-甲基吡咯烷酮)，減壓蒸餾得到氟化石墨烯的NMP懸浮液；其中，所述二胺單體與氟化石墨的質(zhì)量比小于1:10；

在所述步驟1中，所述上層懸浮液為懸浮有氟化石墨烯的所述溶劑。

在所述步驟1中，所述溶劑為乙腈。

在所述步驟1中，離心轉(zhuǎn)速大于3000r/min。