[发明专利]一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布，热固性聚烯烃树脂、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布复合，具有介电常数小、非极性等突出的优势，再复合上强度高的增强纤维，可进一步提高整体强度，从而有效解决了现有技术中材料的介电常数过高、强度不够，难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求的技术问题，使得本发明制备的高强度的低介电常数低介质损耗复合材料介电常数小于2.4F/m，实现了介电常数小、非极性、强度高、质量轻、成本低等有益效果。

技术领域

本发明涉及低介电常数材料技术领域，尤其涉及一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料及制备方法。

背景技术

低介电常数材料或称low-K材料(低K材料)是当前半导体行业研究的热门话题。通过降低集成电路中使用的介电材料的介电常数，可以降低集成电路的漏电电流，降低导线之间的电容效应，降低集成电路发热等。

近年来，随着信号传输的高速高频化及传输距离的缩短，电路、元件必须实现高密度化。集成电路的集成度迅速提高，射频连接器、微波器件等工作频率范围也大幅提高，为了降低由此带来的阻抗延时及功率损耗，需要采用低介电常数材料作互连介质，从而减小阻抗延迟，满足集成电路发展的需要。

低介电常数材料的研究是同高分子材料密切相关的。现阶段，低介电常数材料的生产技术主要由国外几个大厂家掌握，我国低介电常数材料的研究还尚处于起步阶段，亟待进一步研究开发。

国际市场上，低介电常数材料主要由如美国Corning公司、IBM公司、Ferro公司、DuPont公司、日本NEG公司、德国Schoot等几家公司提供，例如IBM公司研发的MgO-Al₂O₃-SiO₂系材料，其介电常数为5.3～5.7F/m，Ferro公司的CaO-B2O3-SiO2系材料，其介电常数为7.0～9.0F/m，DuPont公司的901系列材料的介电常数为5.2～5.9F/m。这些材料的介电常数依然过高(均5F/m)，同时强度不够，越来越难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求，因此，开发更低介电常数、强度更高的材料势在必行。

综上，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

如何研发出更低介电常数且强度更高的材料。

发明内容

本申请实施例通过提供一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，解决了现有技术中材料的介电常数过高、强度不够，难以满足电子集成器件可靠性及小型化的需求的技术问题，将热固性聚烯烃树脂、增强纤维和超高分子量聚乙烯纤维或超高分子量聚乙烯布复合，形成的新的复合材料的介电常数小于2.4F/m，且强度较高。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供了一种高强度的低介电常数低介质损耗复合材料，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂、增强纤维、超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布；所述热固性聚烯烃树脂与超高分子量聚乙烯纤维和/或超高分子量聚乙烯布熔融形成互穿网络结构，至少一层增强纤维复合于所述热固性聚烯烃树脂上。

优选地，用等离子处理所述增强纤维表面，使所述增强纤维表面形成极性，从而使所述增强纤维与所述热固性聚烯烃树脂连接。

优选地，所述复合材料包括热固性聚烯烃树脂层、增强纤维层、超高分子量聚乙烯纤维层和/或超高分子量聚乙烯布层；所述热固性聚烯烃树脂层和所述超高分子量聚乙烯纤维层和/或所述超高分子量聚乙烯布层之间通过化学键连接，所述增强纤维层与所述热固性聚烯烃树脂层之间通过极性和/或胶黏剂镀层连接。

优选地，所述增强纤维是不锈钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维中的一种或几种。