[发明专利]一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于有机高分子材料技术领域，特别涉及一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法，包括以下步骤：（1）内层含氟的SiOsubgt;2/subgt;中空球的制备；（2）将内层含氟的SiOsubgt;2/subgt;中空球加入到极性有机溶剂中，超声分散，然后加入等摩尔比的二胺和二酐，反应得到聚酰胺酸树脂溶液；（3）将所述聚酰胺酸树脂溶液经真空消泡处理后流涎成膜，加热亚胺化得到低介电聚酰亚胺薄膜。本发明采用简单、高效的方法制得低介电聚酰亚胺薄膜，该薄膜具有优良的介电性能和力学性能，在电子、微电子和航天航空等行业具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于有机高分子材料技术领域，尤其涉及一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着微电子工业的迅猛发展，集成电路中芯片集成度迅速提高，芯片中互连线密度急剧增加，导致电阻、布线中的电容增大，电阻、电容延迟产生的寄生效应显著增强，引发信号容阻延迟、串扰以及功耗增大等问题。电容延迟成为制约芯片性能提高、限制集成电路满足微电子工业发展的束缚。解决这一问题的有效办法是寻找超低介电常数材料作为绝缘层材料，以满足微电子工业发展。

聚酰亚胺（PI）薄膜具有低介电常数、良好的热稳定性和化学稳定性、低吸湿率等优异性能，是作为层间绝缘的理想材料。然而，普通聚酰亚胺薄膜的介电常数在3.4左右，无法满足高密度集成电路的要求。为此，科技工作者对PI薄膜介电性能的开发研究给予了高度重视，由此推动了低介电聚酰亚胺薄膜的研发和生产。

申请号为201710574815.4的专利公开了一种高透明和低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，该专利采用含氟单体来降低薄膜的介电常数，但是氟元素的引入会导致聚酰亚胺的黏结强度、玻璃化转变温度和机械强度降低，热膨胀系数提高，而且含氟单体价格高，会使得PI薄膜的生产成本提高。

申请号为201510225007.8的专利公开了一种多孔低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，该专利以碳酸钙作为造孔剂原料，以稀盐酸除去碳酸钙后获得多孔结构，从而降低薄膜的介电常数，但是这种方法制备的孔洞分布不均匀，封闭性不好，易产生应力集中和塌陷。

申请号为201911148544.1的专利公开了一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，该专利利用含氟硅烷对中空微球外表面进行改性后，与聚四氟乙烯微粉和聚酰胺酸溶液共混，亚胺化处理后制得低介电聚酰亚胺薄膜。该方法中含氟硅烷与聚酰亚胺分子相容性差会导致力学性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，以解决目前聚酰亚胺薄膜存在力学性能和介电性能不能兼顾的问题。用此方法制备的聚酰亚胺薄膜不仅具有较低的介电常数，而且还具有良好的力学性能。

为实现本发明的目的，本发明提出的技术方案为：

一种低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）内层含氟的SiO₂中空球的制备：

将氨基硅烷和含氟硅烷滴入水中，搅拌反应，离心洗涤，喷雾干燥，得到内层含氟的SiO₂中空球；

（2）将内层含氟的SiO₂中空球加入到极性有机溶剂中，超声分散，然后加入等摩尔比的二胺和二酐，反应得到聚酰胺酸树脂溶液；

（3）将所述聚酰胺酸树脂溶液经真空消泡处理后流涎成膜，加热亚胺化得到低介电聚酰亚胺薄膜。

上述的制备方法，优选的，所述氨基硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；