[发明专利]脂环族二酐单体及高透明低介电常数聚酰亚胺薄膜

说明书

本发明公开了一种脂环族二酐单体及高透明低介电常数聚酰亚胺薄膜，本发明首先将二胺单体充分溶解于非质子性极性溶剂中，之后加入溶解有脂环族二酐单体的非质子性极性溶液，并在氮气或惰性气体的保护下于‑10～35℃范围内反应0.5‑6h，得到脂环族聚酰亚胺前体溶液，然后将脂环族聚酰亚胺前体溶液涂布于基材上，酰亚胺化后进行应力消除，制得高透明低介电常数聚酰亚胺薄膜。本发明制备的薄膜，其介电常数及介电损耗低，显示出优异的透光性能。此外，还具有良好的力学性能，可以满足微电子工业级特殊显示领域的应用要求。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺树脂领域，具有涉及新型脂环族二酐单体、及利用其制备的透明低介电常数聚酰亚胺树脂。

背景技术

近几十年，聚酰亚胺作为一种耐高温、耐化学腐蚀、高力学性能及低介电常数及损耗的高性能高分子材料，广泛地应用于微电子工业、先进液晶显示技术、集成电路等领域。不过。随着上述科技领域的进步，其对聚酰亚胺提出了更苛刻的性能要求。比如，在集成电路封装过程中存在一个近400℃的金属焊接工艺，要求聚酰亚胺必须能够承受这样的高温而不能引起电、化学及机械性能的恶化。高频高速超大规模集成电路要求聚酰亚胺具备与基材尽可能接近的热膨胀系数、尺寸稳定性及超低的介电常数和损耗。液晶显示器领域要求聚酰亚胺取向膜对液晶分子的预倾角要稳定，同时为了防止过高温度使微彩色滤光片发生破坏，还要求聚酰亚胺取向膜的固化温度低于180℃，并同时具有良好的透明性等。

传统的芳香族聚酰亚胺材料已经很难满足这些性能要求，此外芳香族聚酰亚胺在常用有机溶剂中的低溶解度，使其制备加工困难。芳香族聚酰亚胺由于分子内的共轭形成电子转移络合物，使得聚酰亚胺材料具有黄色或深棕色，透明性不能满足要求。因此，学者们在开发可溶，高热稳定性、机械性能及光学性能的聚酰亚胺方面做了大量的研究工作。

其中，脂环族聚酰亚胺材料由于分子结构中不存在共轭电子，不会形成分子间及分子内的电荷转移络合物，因此其具有颜色浅、折光指数小、光损耗小的优点。此外，由于脂环族聚酰亚胺分子的柔顺性高，其溶解性能好，利于加工。脂环族基团由于空间效应，还可以有效的降低聚酰亚胺的分子堆积密度，增加聚酰亚胺的本征自由体积，从而降低材料的介电常数。因此，脂环族聚酰亚胺材料在微电子工业、尤其是液晶显示和光纤通讯等高新技术领域具有广泛的应用前景。

本发明提供了数种新型脂环族二酐单体，并利用其制备了聚酰亚胺前体溶液及聚酰亚胺树脂材料，获得了具有低介电常数及损耗、高透明性的聚酰亚胺薄膜材料。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种脂环族二酐单体及高透明低介电常数聚酰亚胺薄膜。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种脂环族二酐单体，它具有如下(1)～(6)所示任意一种结构：

其中，R1为如下结构(7)～(15)中的任意一种：

其中，1≤n≤6。

一种高透明低介电常数聚酰亚胺薄膜，通过以下方法制备得到：

(1)制备脂环族聚酰亚胺前体溶液：将二胺单体充分溶解于非质子性极性溶剂中，之后加入溶解有脂环族二酐单体的非质子性极性溶液，并在氮气或惰性气体的保护下于-10～35℃范围内反应0.5-6h，得到脂环族聚酰亚胺前体溶液。所述脂环族二酐单体和二胺单体的摩尔比为1:0.85-1.15之间，且脂环族聚酰亚胺前体溶液中，脂环族二酐单体和二胺单体的总质量分数为10-35wt％。所述脂环族聚酰胺酸前体溶液的粘度为1000-40000cp，优选为2000-20000cp。

(2)涂膜：将脂环族聚酰亚胺前体溶液涂布于基材上。