[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

本发明公开了一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。所述低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备方法为：取一定量的三乙酰丙酮铝均匀分散于合成好的聚酰胺酸溶液中，所得复合树脂溶液铺膜进行热酰亚胺化制得低介电常数聚酰亚胺薄膜。与现有技术相比，本发明以三乙酰丙酮铝作为成孔剂，在聚酰亚胺热酰亚胺化过程中三乙酰丙酮铝即可升华挥发，使得聚酰亚胺基体中留下孔洞，成孔工艺简单易行，安全环保；所制得的低介电常数聚酰亚胺薄膜空气孔分布均匀，并具有较低的介电常数和良好的力学性能，在电子和微电子行业等领域具有较好的应用前景。

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。

现有技术中制备低介电常数PI一般有以下两种途径：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。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，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。

为了克服上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法。本发明采用三乙酰丙酮铝为成孔剂，利用其在 180℃以上升华挥发的特性，可使得聚酰胺酸在热酰亚胺化形成聚酰亚胺的过程中，同时挥发掉三乙酰丙酮铝，从而在完成酰亚胺化后，即得到多孔结构的聚酰亚胺薄膜，制备工艺简单易行，整个过程中无污染，且所得聚酰亚胺薄膜具有较低的介电常数和良好的力学性能。

发明内容

本发明提供一种低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法，旨在简化聚酰亚胺薄膜制备过程，且所得聚酰亚胺薄膜具有较低的介电常数和良好的力学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低介电常数的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述低介电常数聚酰亚胺薄膜是以聚酰亚胺为基体，三乙酰丙酮铝为成孔剂，复合制备而成；

优选的所述聚乙酰胺基体具有如下结构式：

其中，n为大于或等于1的整数；

Ar为如下结构单元的一种或几种：

R为如下结构单元的一种或几种：

优选的，所述制备方法包括以下步骤：(1)在25℃的条件下，将二酐和二胺单体置于N，N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中进行缩聚反应，并同时加入三乙酰丙酮铝进行原位混合，(2)在步骤(1)所述混合液中顺序加入三乙酰丙酮铝和二酐进行混合，所得混合溶液在室温下搅拌反应4～5h，得到聚酰亚胺前驱体PAA与三乙酰丙酮铝(AACA)的混合溶液，即PAA/AACA/DMF； (3)对PAA/AACA/DMF溶液进行消泡处理，然后将此溶液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，放入烘箱中高温热处理，即得所述的低介电常数聚酰亚胺薄膜。