[发明专利]一种低介电、低损耗聚酰亚胺复合材料及制备方法与应用

说明书

本发明属于有机高分子材料技术领域，具体涉及一种适宜于5G体系应用的低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料的制备方法，基于水热合成的方式，利用氨基硅烷改性剂对介孔材料进行表面修饰改性，并将氨基修饰后的介孔材料引入到聚酰亚胺上，不仅有效提高了介孔材料与聚酰亚胺前驱体共混的分散均匀性和材料的成膜性，更有效降低了聚酰亚胺材料的介电常数和介电损耗，提高了材料的介电性能。

技术领域

本发明属于有机高分子材料技术领域，具体涉及一种适宜于5G体系应用的低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料，并进一步公开其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着5G通讯技术的发展，天线是未来成长最快的行业之一，手机天线已从早期的外置天线发展为内置天线，并且形成了以软板为主流工艺的市场格局。而随着微电子工业的发展，微电子元件的功能虽然在不断增强但体积却不断减小，以及超大规模集成电路的尺寸也逐渐减小，导致金属互连的电阻、电容(Rc)延迟以近二次方增加，并导致信号传输延迟和串扰，直接影响器件性能。为了降低信号传输延迟和串扰及介电损失而导致功耗的增加，满足信号传递的高速化，进一步提高电子线路的功能，势必要求介电层间绝缘材料有更低的介电常数。

聚酰亚胺以其优良的性能在微电子工业得到了广泛的应用，然而，一般聚酰亚胺的介电常数在3.0-3.6左右，远远不能满足未来5G高频的传输要求。同时，由于应用领域的更高要求，除了介电性能，还要求PI具有优异的耐热性能、力学性能、化学稳定性和耐溶剂性。因此，对传统的聚酰亚胺基材进行改造，有效降低期介电常数和介电损耗，将是未来的一个重要发展趋势。

目前，现有技术中传统降低聚酰亚胺介电常数的方法主要包括：

(1)引入电子极化度低的氟原子或含氟基团：在聚酰亚胺的分子主链中引入氟原子或含氟基团，能够降低其极化能力，达到降低介电常数的目的，但含氟聚酰亚胺的合成过程复杂，而且会导致薄膜的力学性能下降，影响应用效果；

(2)引入低介电常数聚合物嵌段或脂肪链，但此法对降低聚酰亚胺的介电常数改善非常有限；

(3)在聚酰亚胺中引入微孔及制备聚酰亚胺多孔材料：在聚酰亚胺制备过程中制造纳米空洞或介孔结构，目的是在聚酰亚胺中引入空气(介电常数约为1.0)是降低其介电常数的行之有效的方法，并且可以通过调节孔隙率和孔尺寸可对材料的介电性能进行调控，受到众多的关注，也是近年来研究的热点。

如中国专利CN101560299A公开的低介电常数聚酰亚胺/介孔分子筛杂化材料，其通过在聚酰亚胺制备过程中掺杂选定介孔分子筛材料的方式改善了聚酰亚胺薄膜的介电性能。但是，受限于选定的介孔分子筛材料的性能影响，以及材料分散过程中不均匀等问题，对于聚酰亚胺材料的介电性能改善效果并不十分理想。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适宜于5G体系应用的低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料，以解决现有技术中聚酰亚胺材料介电常数等性能不适宜于5G领域应用的问题；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料的制备方法与应用。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种制备低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)取氨基硅烷改性剂，并依次加入介孔材料、反应溶剂乙腈和稀硝酸溶液分散均匀，并于150-180℃进行水热反应；反应结束后，收集沉淀物经洗涤、干燥、焙烧，得到表面氨基修饰的氨基介孔材料，将其分散于有机溶剂中，备用；

(2)在保护气氛下，将所述含氨基介孔材料的有机溶剂加入至极性溶剂中，并加入有机酸酐单体，充分混匀进行反应，即得到含有氨基介孔材料与聚酰亚胺前体溶液的所需低介电、低损耗的聚酰亚胺复合材料。