[发明专利]一种可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于聚酰亚胺制备技术领域，具体涉及一种可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。该聚酰亚胺薄膜的制备方法包括步骤：使二酐单体和多胺基化合物在溶剂存在的条件下进行缩聚反应，得到聚酰胺酸溶液；其中，所述多胺基化合物中含有一个以上三氟甲基；将所述聚酰胺酸溶液进行成型，得到聚酰胺酸薄膜；将所述聚酰胺酸薄膜进行热亚胺化反应，得到可复用高频低介电损耗的聚酰亚胺薄膜。本发明通过引入三氟甲基，并调节三氟甲基的取代数量，从而提高聚酰亚胺薄膜的介电性能、疏水性能以及溶解性能，进而获得可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺制备技术领域，具体涉及一种可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来随着科技的发展，集成电路(IC)芯片上的晶体管数量不断增加，在器件集成度不断提高的同时，器件尺寸也在不断地缩小，这直接导致器件的电阻和电容增强，进而导致功耗、信号传输滞后和串扰的增加。

目前一些常见设备(例如可穿戴设备、无人驾驶、智能家居)需要更低的信号延迟时间，而有效降低材料的介电常数可以被认为是解决这些问题的最有效和最直接的方法，因此降低材料的介电常数以及介电损耗成为了广大研究者研究的热门。

聚酰亚胺(PI)是一种高性能工程高分子材料，因主链中的酰亚胺结构而得名。虽然聚酰亚胺分子中含有极性基团(如羰基)，但共轭酰亚胺环中的羰基是对称的，因此自由电子的迁移率受到很大限制，这赋予聚酰亚胺优异的电绝缘性能。同时，聚酰亚胺还具有优异的热稳定性、耐辐射性、低吸水率、化学稳定性和机械性能，因此聚酰亚胺是用作ILD(内层介电材料)的理想选择。但是近年来，随着电子器件的快速发展，对用于电子器件的聚酰亚胺材料提出了更高的要求：即如何在高频率下具有更低的介电常数、介电损耗以及具有更好的溶解性。

通过降低摩尔极化率或增加分子的摩尔体积是降低聚合物介电常数的有效方法，因此，为了制备出具有低介电常数和介电损耗的聚酰亚胺材料，研究者往往会通过增大聚合物分子链的自由体积，通过引入空气的方式(空气的介电常数为1)，进一步降低聚酰亚胺的介电常数和介电损耗。自由体积的增大对于提高聚酰亚胺的介电性能的确有很好的帮助，但分子间的空隙增大会进一步导致热膨胀系数增大，使聚酰亚胺难以与铜等载体有效地复合。除此之外，聚酰亚胺中引入过多的刚性结构也会影响聚酰亚胺的力学性能和吸水率。

利用有机、无机纳米粒子在聚酰亚胺中引入孔洞也是降低其介电常数常用的方式之一，孔洞的引入可以有效地在聚酰亚胺中引入空气，空气的介电常数为1，从而降低介电常数。具体的，在胺基单体的设计上，引入大侧基(如苯、联苯、)来增加分子链的间隔，引入埃级的孔洞而引入空气。但是这种方式会对聚酰亚胺的力学性能带来极大的负面影响，难以制备出具有高性能的聚酰亚胺。

随着经济的发展，环保的理念更加深入人心，对于环保型材料的需求也在不断加大，因此可复用型的聚酰亚胺的需求也在不断加大，但极大部分的PI都存在溶解性差的问题，需要进一步改进。

因此，需要找到一种合适的方法来调控制备可复用型高频低介电低损耗聚酰亚胺。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供了一种可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的可复用高频低介电低损耗的聚酰亚胺薄膜能够在高频率下具有较低的介电常数和较低的介电损耗，并且聚酰亚胺薄膜还可以重复使用，经济环保，利于可持续发展。

第一方面，本发明提供一种可复用高频低介电损耗聚酰亚胺薄膜的制备方法，其中，包括以下步骤：

使二酐单体和多胺基化合物在溶剂存在的条件下进行缩聚反应，得到聚酰胺酸溶液；其中，所述多胺基化合物中含有一个以上三氟甲基；

将所述聚酰胺酸溶液进行成型，得到聚酰胺酸薄膜；

将所述聚酰胺酸薄膜进行热亚胺化反应，得到可复用高频低介电损耗的聚酰亚胺薄膜。