[发明专利]一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法，属于微电子技术领域。所述聚酰亚胺薄膜采用联苯四甲酸二酐(BPDA)、1，4‑双(4‑氨基‑2‑三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)为单体，以三(4‑氨基苯基)胺(TPA)为交联剂，通过原位聚合的方法制备成5～15微米的薄膜，薄膜的介电常数为1.76～2.80。聚合过程中涉及的氨基总量与酸酐基总量的摩尔比为1∶1，其中三(4‑氨基苯基)胺中的氨基数在总的氨基数中所占的摩尔百分数为0.1～20.0％。该薄膜具有介电常数低、热力学性能稳定、加工性能良好的特点，在柔性电路板、微电子封装等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤指一种低介电聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，超大规模电路及微电子工业的发展，使得电子、电器设备愈加集成化、小型化。同时，也带来了信号传输延迟、串扰、损耗增加，金属层间互联电阻-电容增大等问题，逐渐成为限制微电子技术发展的瓶颈。因此，对目前传统的层间电介质材料提出了新的挑战。

聚酰亚胺作为一种以酰亚胺环为结构的高性能聚合物材料，具有高达400℃以上的耐受温度，并因其优良的机械性能、耐腐蚀、耐辐射等优势而被广泛应用于微电子领域。然而，传统聚酰亚胺的介电常数较高(k＝3.0-3.4)，已无法满足当下所需电介质材料的要求(k＜2.8)。因此，研发新型低介电聚酰亚胺薄膜，对提高集成电路性能，促进微电子产业快速发展等具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种低介电聚酰亚胺薄膜的制备方法，具体为一种低介电交联聚酰亚胺薄膜的制备，能够弥补已有技术的缺陷。本发明产品具有如下特点：制备方法简单、易推广、实用性强，可以使聚酰亚胺薄膜的介电性能大大降低，并且保持良好的热稳定性及机械性能。

本发明提供了一种低介电聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺为交联聚酰亚胺，聚合所用单体为联苯四甲酸二酐(BPDA)、1，4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)，交联剂为三(4-氨基苯基)胺(TPA)。

在本发明提供的聚酰亚胺薄膜中，所述聚合过程中涉及的氨基总量与酸酐基总量的摩尔比为1∶1，其中三(4-氨基苯基)胺中的氨基数在总的氨基数中所占的摩尔百分数为0.1～20.0％

在本发明提供的聚酰亚胺薄膜中，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为5～15μm。

在本发明提供的聚酰亚胺薄膜中，所述聚酰亚胺薄膜的介电常数为1.76～2.80。

在本发明提供的聚酰亚胺薄膜中，其特征在于制备方法包括以下步骤：

(1)在质量浓度为10～20％聚酰胺酸溶液中加入三(4-氨基苯基)胺，搅拌得到含有交联结构的聚酰胺酸溶液，将聚酰胺酸溶液均匀流延到玻璃板上，置于真空干燥箱中除气泡并干燥。

(2)将步骤(1)将干燥后的玻璃板置于鼓风干燥箱中进行程序升温热处理，以实现酰胺化。

(3)待步骤(2)的玻璃板冷却至室温后，放入水中剥膜，然后将薄膜进行真空干燥，得到交联聚酰亚胺薄膜。

优选地，步骤(1)所述聚酰胺酸溶液是通过联苯四甲酸二酐(BPDA)、1，4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)在极性溶剂中原位聚合得到的。

进一步优选地，所述的极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种。

进一步优选地，原位聚合的条件为N₂氛中于室温下搅拌3～8h。

优选地，步骤(1)所述除气泡时间为3～10min。