[发明专利]一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜及其应用

说明书

本发明提出了一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜及其应用。所述薄膜包括聚酰亚胺和均匀分散在聚酰亚胺中的SiO₂空心微球；其中，所述SiO₂空心微球是通过采用壳聚糖或其衍生物为模板剂制备而成。本发明提出的一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜，通过将SiO₂空心微球均匀分散在聚酰亚胺中，不仅有效降低了聚酰亚胺的介电性能，而且使所得聚酰亚胺薄膜的力学性能也有所提升。

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜及其应用。

背景技术

随着微电子工业的发展，微电子元件功能在不断增强而体积却不断减小，超大规模集成电路的尺寸也逐渐减小，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的功耗增加，满足信号传递的高速化，进一步提高电子线路的功能，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3.0-3.4左右，远远不能满足亚微米器件所精要的介电常数值。为此，科技工作者对聚酰亚胺介电性能的开发研究给予了高度重视，使低介电常数聚酰亚胺研究与应用得以迅速发展。

目前，有专利公开通过在聚酰亚胺分子链中引入氟原子或者含氟基团来降低介电常数，但是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；同时，要达到好的效果必须要导入较高比例的氟原子，使得聚酰亚胺的成本明显增加。也有专利公开在材料中制造纳米孔洞、介孔结构引入空气，便可降低材料的密度，达到降低介电常数的目的。但是这类方法制备的孔洞通常分布不均匀，封闭性不好，易产生应力集中和塌陷。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜及其应用，通过将SiO₂空心微球均匀分散在聚酰亚胺中，不仅有效降低了聚酰亚胺的介电性能，而且使所得聚酰亚胺薄膜的力学性能也有所提升。

本发明提出的一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜，所述薄膜包括聚酰亚胺和均匀分散在聚酰亚胺中的SiO₂空心微球；

其中，所述SiO₂空心微球是通过采用壳聚糖或其衍生物为模板剂制备而成。

优选地，以重量百分比计，所述SiO₂空心微球的含量是1-15％。

优选地，所述聚酰亚胺是通过将二胺单体和四羧酸二酐单体进行缩聚反应而得到；

优选地，所述二胺单体是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种；

优选地，所述四羧酸二酐单体是均苯四甲酸二酐、3，3'，4，4'-联苯四甲酸二酐、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'-二苯砜四酸二酐或双酚A二酐中的至少一种。

优选地，所述壳聚糖衍生物为壳聚糖季铵盐；

优选地，所述壳聚糖季铵盐是通过将壳聚糖与环氧丙基三甲基氯化铵进行氨基亲核加成反应而得到。

优选地，所述SiO₂空心微球是通过下述方法制备得到：

(1)将壳聚糖或其衍生物进行酸化后，加入正硅酸乙酯作为硅源，壳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的壳聚糖，即为具有“核-壳”结构的SiO₂微球；