[发明专利]石榴型闭孔二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法

说明书

本发明石榴型闭孔二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法，含有以下步骤：⑴制备自组装闭孔二氧化硅微球；⑵制备石榴型自组装闭孔二氧化硅与二氧化硅复合微球；⑶制备氨基化石榴型自组装闭孔二氧化硅与二氧化硅复合微球；⑷制备石榴型闭孔二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜；得到目标产物——石榴型闭孔二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜。本发明的制备步骤清晰、原材料易得，制备的石榴型闭孔二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜与纯聚苯并二噁唑相比，在不降低耐热性能的同时，有效地降低了材料的介电常数，提高了高分子材料本身的综合性能，在封装材料、航天电子和半导体等有极端工作环境领域有积极的应用前景。

技术领域

本发明属于化工及电子材料技术领域，涉及耐高温低介电常数复合薄膜的制备方法；具体地说，是一种石榴型闭孔二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法。

背景技术

随着超大规模集成电路器件集成度的提高，元器件的尺寸向深亚微米发展。当元器件的尺度逐渐减小时，导线间电容、层间电容以及导线电阻会增加，从而使导线电阻和电容产生的信号延迟会有所上升，而这会限制元器件的高速性能。一般而言，介电常数的平方与信号的传播速度成反比，因此，为了不产生串扰，高速电子设备的电路需要借助低介电常数材料来实现更快的信号传输。为了实现这一点，开发新型的低介电常数材料就成为了本领域的一个研究热点。而聚苯并二噁唑是一类含有棒状芳杂环结构单元的高性能聚合物材料，其分子具有高度的规整性，因而能赋予聚苯并二噁唑材料优良的机械性能、热稳定性能、耐溶剂性能以及耐腐蚀性能。但是，由于聚苯并二噁唑材料本身的介电常数一般在3左右，不能满足超低介电常数材料的需求。

目前，降低介电常数常用的技术主要有两种：一种是掺杂F元素的技术；另一种是孔穴法技术。在所述掺杂F元素的技术中，首先，氟原子具有较强的电负性，能更好地固定电子，降低高分子的电子和离子的极化率，达到降低高分子介电常数的目的。其次，氟原子的引入降低了高分子链的规整性，增加了体系的自由体积分数，使得分子间空隙增大而介电常数降低。但是，氟基团的引入往往会导致聚合物的耐热性能和机械强度降低。所述孔穴法技术，是将介电常数最低的空气以纳米尺寸均匀分散在基体中，严格控空隙孔洞的大小和分布，通过在基体中引入大量孔洞结构，提高其中空气体积率，降低材料的介电常数。但是，所述孔洞结构的可控性差，所形成的孔洞封闭性不好，易产生应力集中、塌陷和团聚以及金属离子渗透等问题，降低了材料的机械性能以及成膜的均匀性。因此，在保持优良机械性能和耐热性能的同时如何有效地降低聚苯并二噁唑基复合材料的介电常数，使获得的复合材料具有更为广泛的应用价值，是本研究领域目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种石榴型闭孔二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法，所述石榴型闭孔二氧化硅含有自组装形成的闭孔二氧化硅，其材料体相内部具有相互隔离、彼此不连的通孔结构，在引入空腔降低介电常数的同时，能很好地防止金属电路之间的接触；本发明通过石榴型闭孔二氧化硅与含氟聚苯并二噁唑的原位聚合而制备的复合薄膜，能有效降低聚苯并二噁唑的介电常数，从而能用于超大规模集成电路元器件的制造，能防止高速电子设备电路之间的串扰。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种石榴型闭孔二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法，其特征在于，含有以下步骤：

(1)制备自组装闭孔二氧化硅微球(CSS)

①向反应容器中依次加入100质量份的PBS缓冲溶液、0.2质量份的十六烷基三甲基溴化铵，室温(25℃)下搅拌均匀；

②待反应容器内温度加热至80℃时，将1.25质量份的硅酸四乙酯缓慢加入反应容器中，持续反应2～4小时，冷却至室温；

③将反应液转移到透析袋中，在水中透析48～72小时；