[发明专利]一种三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电子材料技术领域，尤其涉及一种三层介孔空心二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜及其制备方法和应用。本发明提供的三层介孔空心二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的材料包括含氟聚苯并二噁唑基体和氨基化的三层介孔空心二氧化硅球；所述氨基化的三层介孔空心二氧化硅球分散在所述含氟聚苯并二噁唑基体中；所述氨基化的三层介孔空心二氧化硅球和含氟聚苯并二噁唑基体的质量比为(1～5)：100。所述三层介孔空心二氧化硅‑含氟聚苯并二噁唑复合薄膜在具有优良耐热性能的同时还具有较低的介电常数。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，尤其涉及一种三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子信息产业的迅速发展以及5G无线技术革命新型需求的刺激，超大规模集成电路器件集成度提高，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。

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的降低。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，如何在保持聚苯并二噁唑材料本身优良耐热性能的同时，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

本发明的目的在于提供一种三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜及其制备方法和应用。所述三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜在具有优良耐热性能的同时还具有较低的介电常数。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜，所述三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的材料包括含氟聚苯并二噁唑基体和氨基化的三层介孔空心二氧化硅球；

所述氨基化的三层介孔空心二氧化硅球分散在所述含氟聚苯并二噁唑基体中；

所述氨基化的三层介孔空心二氧化硅球和含氟聚苯并二噁唑基体的质量比为(1～5)：100。

本发明还提供了上述技术方案所述的三层介孔空心二氧化硅-含氟聚苯并二噁唑复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将氨基化的三层介孔空心二氧化硅球、2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)-六氟丙烷、对苯二甲酸、多聚磷酸和氯化亚锡混合，发生原位聚合反应后，去除产物中的水，得到第一中间产物体系；

将所述第一中间产物体系进行热处理后，成膜，得到所述含氟聚苯并二噁唑复合薄膜。