[发明专利]一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用，所述聚酰亚胺复合材料包括聚酰亚胺基体以及分布在所述聚酰亚胺基体中的氟化碳材料；所述氟化碳材料包括平面尺寸≤10μm的氟化石墨烯、直径≤100nm的氟化纳米炭黑或直径≤10nm的氟化石墨烯量子点中的任意一种或至少两种组合。本发明在聚酰亚胺基体中引入上述三种特定尺寸的氟化碳材料，能够有效的提高聚酰亚胺的综合性能，使其兼具低介电、高透光性、低吸水率、高耐热性以及优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及封装材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺(PI)具有优异的热稳定性、力学性能、耐化学性能、尺寸稳定性、低的介电常数和损耗、低的吸水率及良好的粘附性等优点而广泛应用于航空航天、微电子等领域。在半导体先进封装中，随着扇出型晶圆级封装和扇出型大板级封装等先进封装工艺的快速发展，对低介电常数、高透明性及低吸水率的聚酰亚胺层间介质材料提出了更高的要求。其中，随着5G等高频通信的快速发展，对低介电常数的聚酰亚胺材料提出了迫切要求。通常，通过引入含氟二酐或二胺单体的方式可以降低聚酰亚胺的介电常数但是存在价格昂贵同时热学稳定性有所降低的问题；通过在聚酰亚胺中引入孔洞结构也可以显著降低介电常数，但是多孔结构的存在会导致吸水率的提高而不利于封装可靠性；

利用氟化纳米材料如氟化石墨烯低极化率的C-F键和疏水性，加入到聚酰亚胺中进一步降低聚酰亚胺的介电常数和提高疏水性，并且氟化石墨烯的加入可以进一步提高其机械性能和耐热性并保持良好的光学透过性。但是，随着现阶段对于封装材料要求的逐渐提高，

CN102604094A公开了一种可交联含氟聚酰亚胺及其制备方法。该材料通过缩合聚合及化学亚胺化制备而成，其原料及配方组成为(重量份数计)：4-苯乙炔苯酐3-15份，二酐类化合物10-20份，含氟二酐10-25份，二氨基二苯醚15-25份，N,N-二甲基乙酰胺150-250份，催化剂50-70份，脱水剂50-70份。该发明得到的材料的表面含氟基团不易富集，其表面具有延展性，本体具有疏水性。但是，该发明所使用的原料昂贵，制备成本高，且得到的含氟二酐单体的引入不利于聚酰亚胺热稳定性的提升，且力学性能受限。

CN101429278A公开了一种包含聚酰亚胺的光学半导体元件封装用树脂，该聚酰亚胺通过使5-降冰片烯-2,3-二酸酐或马来酸酐、脂肪族四羧酸二酐和脂肪族二胺化合物进行缩聚反应获得的聚酰亚胺前体酰亚胺化而制备。该发明的树脂具有优良的耐热性和优良的光传输性能。但是，该发明得到的聚酰亚胺树脂的介电性能、透光性、耐热性以及力学性能均需要进一步提升。

因此，针对现有聚酰亚胺封装材料的特点，结合聚酰亚胺高稳定性等优异性能，开发一种复合材料，拥有低介电、高透光度、低吸水率、优异的耐热性能以及力学性能等一系列综合性能具有重大的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种聚酰亚胺复合材料。所述复合材料兼具低介电、高透光性、低吸水率、高耐热性以及优异的力学性能。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种聚酰亚胺复合材料，所述聚酰亚胺复合材料包括聚酰亚胺基体以及分布在所述聚酰亚胺基体中的氟化碳材料；

所述氟化碳材料包括平面尺寸≤10μm(例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm等)的氟化石墨烯、直径≤100nm(例如10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm等)的氟化纳米炭黑或直径≤10nm(例如1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm等)的氟化石墨烯量子点中的任意一种或至少两种组合。所述组合可以是氟化石墨烯和氟化纳米炭黑的组合，氟化石墨烯和氟化石墨烯量子点的组合，氟化纳米炭黑和氟化石墨烯量子点的组合，或者氟化石墨烯、氟化纳米炭黑和氟化石墨烯量子点的组合。