[發明專利]一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜及其應用

有效

• 申請號: 202011373779.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112646372B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 曹河文;許輝;祝春才
• 申請（專利權）人: 浙江中科玖源新材料有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K7/26;C08K9/06;C08J5/18;C08G73/10;H01L23/29
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務所(普通合伙) 34184
• 代理人: 楊霞

本發明提出了一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜及其應用。所述薄膜包括聚酰亞胺和均勻分散在聚酰亞胺中的SiO₂空心微球；其中，所述SiO₂空心微球是通過采用殼聚糖或其衍生物為模板劑制備而成。本發明提出的一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜，通過將SiO₂空心微球均勻分散在聚酰亞胺中，不僅有效降低了聚酰亞胺的介電性能，而且使所得聚酰亞胺薄膜的力學性能也有所提升。

技術領域

本發明涉及絕緣材料技術領域，尤其涉及一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜及其應用。

背景技術

隨著微電子工業的發展，微電子元件功能在不斷增強而體積卻不斷減小，超大規模集成電路的尺寸也逐漸減小，金屬互連的電阻、電容(Rc)延遲以近二次方增加，并導致信號傳輸延遲和串擾，直接影響器件性能。為了降低信號傳輸延遲和串擾及介電損失而導致的功耗增加，滿足信號傳遞的高速化，進一步提高電子線路的功能，要求介電層間絕緣材料有更低的介電常數。

聚酰亞胺以其優良的性能在微電子工業得到了廣泛的應用。然而，一般聚酰亞胺的介電常數在3.0-3.4左右，遠遠不能滿足亞微米器件所精要的介電常數值。為此，科技工作者對聚酰亞胺介電性能的開發研究給予了高度重視，使低介電常數聚酰亞胺研究與應用得以迅速發展。

目前，有專利公開通過在聚酰亞胺分子鏈中引入氟原子或者含氟基團來降低介電常數，但是含氟聚酰亞胺的合成過程復雜，而且會導致薄膜的力學性能下降，影響應用效果；同時，要達到好的效果必須要導入較高比例的氟原子，使得聚酰亞胺的成本明顯增加。也有專利公開在材料中制造納米孔洞、介孔結構引入空氣，便可降低材料的密度，達到降低介電常數的目的。但是這類方法制備的孔洞通常分布不均勻，封閉性不好，易產生應力集中和塌陷。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜及其應用，通過將SiO₂空心微球均勻分散在聚酰亞胺中，不僅有效降低了聚酰亞胺的介電性能，而且使所得聚酰亞胺薄膜的力學性能也有所提升。

本發明提出的一種低介電常數的聚酰亞胺薄膜，所述薄膜包括聚酰亞胺和均勻分散在聚酰亞胺中的SiO₂空心微球；

其中，所述SiO₂空心微球是通過采用殼聚糖或其衍生物為模板劑制備而成。

優選地，以重量百分比計，所述SiO₂空心微球的含量是1-15％。

優選地，所述聚酰亞胺是通過將二胺單體和四羧酸二酐單體進行縮聚反應而得到；

優選地，所述二胺單體是4，4'-二氨基二苯醚、3，4'-二氨基二苯醚、1，3-二(4'-氨基苯氧基)苯、4，4'-二氨基二苯硫醚、4，4'-二氨基二苯甲烷、3，3'-二氨基二苯基砜、4，4'-二氨基二苯基砜或4，4'-二氨基二苯甲酮中的至少一種；

優選地，所述四羧酸二酐單體是均苯四甲酸二酐、3，3'，4，4'-聯苯四甲酸二酐、3，3'，4，4'-二苯醚四甲酸二酐、3，3'，4，4'-二苯甲酮四甲酸二酐、3，3'，4，4'-二苯砜四酸二酐或雙酚A二酐中的至少一種。

優選地，所述殼聚糖衍生物為殼聚糖季銨鹽；

優選地，所述殼聚糖季銨鹽是通過將殼聚糖與環氧丙基三甲基氯化銨進行氨基親核加成反應而得到。

優選地，所述SiO₂空心微球是通過下述方法制備得到：

(1)將殼聚糖或其衍生物進行酸化后，加入正硅酸乙酯作為硅源，殼聚糖或其衍生物表面吸附正硅酸乙酯水解生成的SiO₂，得到表面包覆有SiO₂的殼聚糖，即為具有“核-殼”結構的SiO₂微球；