[发明专利]一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是芳香杂环聚合物中最主要的产品，具有耐高温、机械强度高、化学稳定、尺寸稳定性好等优异的综合性能，在航空航天、电气、微电子等行业得到广泛的应用。

随着电子和微电子行业的迅速发展，电子元器件的集成度越来越高，要求电介质具有较低的介电常数。聚酰亚胺在微电子行业中应用广泛，然而普通普酰亚胺介电常数为3.2～3.9，难以满足未来微电子技术发展的需要。因此，开发新型低介电常数聚酰亚胺成为该领域的一个研究热点。

制备低介电常数PI有以下两种途径：第一种方法是降低分子极化率，即降低PI自身极性，例如采用含氟的二胺或二酐单体合成含氟基团的聚酰亚胺，但含氟聚酰亚胺的合成过程复杂，原料选择余地小，成本高，不适于规模生产和使用；第二种方法是减少材料单位体积内的极化分子数，即降低PI自身的密度，例如增大PI分子的自由体积或在材料内部引入空气。

国内外制备多孔聚酰亚胺主要是引入可降解的组分产生孔洞，或者添入含有纳米微孔的杂化材料，或者添加成孔剂制得复合材料然后采用化学反应或萃取溶解的方法将成孔剂除去产生孔洞。公开号为CN101560299A、CN1923877A或CN103383996A的发明专利，均公开了低介电常数聚酰亚胺膜的制备方法，但它们要么生产成本较高，要么工艺比较复杂，而且在去除成孔物质时需要采用盐酸、硫酸等有机酸或有机溶剂，会对环境造成污染。目前还未见有仅以三聚氰胺为成孔剂制备低介电常数聚酰亚胺薄膜的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明所述方法以三聚氰胺为成孔剂，利用其溶于热水的特性，可将制得的复合薄膜置于热水中浸泡成孔，工艺简单易行，且更为环保；所制得的聚酰亚胺薄膜具有较低的介电常数和良好的力学性能。

本发明所述的低介电常数聚酰亚胺薄膜，所述的聚酰亚胺具有如下结构式：

其中，

n为大于或等于1的整数；

AI为二元酐单体残基，具体为

R为

上述技术方案中，优选n≥10，更优选为100～300。

本发明所述的低介电常数聚酰亚胺薄膜呈淡黄色不透明状，薄膜的孔径为0.5～35μm，孔隙率为30～70％，其介电常数≤2.5，拉伸强度为50～90Mpa，断裂伸长率为5～20％。

本发明还包括上述低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备方法，具体为：取三聚氰胺均匀分散于聚酰胺酸溶液中，所得树脂溶液铺膜进行热酰亚胺化制得聚酰亚胺/三聚氰胺复合薄膜，所得复合薄膜置于热水中浸泡成孔，洗涤，干燥，得到低介电常数聚酰亚胺薄膜；其中，所述三聚氰胺与聚酰亚胺的重量比为0.05～0.7：1。

上述制备方法中，通常是用搅拌和/或超声的方式将三聚氰胺均匀分散于聚酰胺酸溶液中。为了使三聚氰胺更好的分散于聚酰胺酸溶液中，优选是先将三聚氰胺用有机溶剂湿润或分散后再加入到聚酰胺酸溶液中，该所述的有机溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

上述制备方法中，所述三聚氰胺与聚酰亚胺的重量比优选为0.1～0.5：1。

上述制备方法中，所述的热水是指温度为80～100℃的水。

上述制备方法中，将复合薄膜在置于热水中浸泡以去除三聚氰胺形成空气孔的时间通常≥5min，优选控制复合薄膜在热水中浸泡的时间为10～30min。