[发明专利]孪生单体组合物及其介电膜

说明书

一种包含通式M1的孪生单体的组合物，其中：M为元素周期表第3或4主族的金属或半金属；X^M1、X^M2各自为O；R^M1、R^M2相同或不同，各自为‑CR^aR^b‑Ar‑O‑R^c；Ar为C₆‑C₃₀碳环体系；R^a、R^b相同或不同，各自为H或C₁‑C₆烷基；R^c为C₁‑C₂₂烷基、苄基或苯基；q根据M的价态和电荷为0或1；X^M3、X^M4相同或不同，各自为O、C₆‑C₁₀芳基或‑CH₂‑；R^M3、R^M4相同或不同，各自为R^M1、H、C1‑C22烷基或选自聚亚烷基、聚硅氧烷或聚醚的聚合物。

发明背景

本发明涉及一种包含单体的组合物，所述单体包含无机或有机金属和具有芳族或杂芳族结构单元的有机结构部分(孪生单体，twin monomer)。此外，本发明涉及该组合物在制备绝缘膜、预浸料、多层印刷线路板和半导体器件中的应用。

近年来，电子仪器的小型化和高功能化已经取得进展。在多层印刷线路板中，将积层制成多层，并且要求线路的微细加工和高致密化。

复合材料，即由至少一个有机聚合物相和至少一个无机或有机金属相(例如无机金属氧化物相)形成的聚合物基复合材料，通常具有令人感兴趣的物理性能，例如机械、电学和/或光学性能，这使得它们是绝缘层的优异材料，其具有良好的耐热性、电绝缘性。

可用于制造这种积层的一类已确定的化合物是环氧树脂，例如描述于US 2011/120761A或US 2014/087152A中。这些环氧树脂通常与无机填料结合使用。

通过交替堆叠导体电路层和绝缘层形成的多层印刷线路板中的层间绝缘材料要求低介电常数和介电损耗(损耗角正切值，tanδ)。然而，这些材料类别的介电性能通常不足以满足高级封装应用的要求。与其他材料(如聚酰亚胺或聚苯并噁唑)相比，尤其是介电性能如介电损耗因子(也称为损耗角正切值)D_f或介电常数D_k通常不足。因此，仍然需要满足上述要求的化合物。目前使用的环氧树脂组合物具有约0.02的相对高的损耗角正切值。添加40-85％的二氧化硅将形成的膜的值降低到约0.01，但化学特性不允许更低的损耗角正切值。

Spange等，Angew.Chem.Int.Ed.，46(2007)628-632描述了通过四糠氧基硅烷(TFOS)和二糠氧基二甲基硅烷的酸催化阳离子聚合制备纳米组合物的途径。TFOS在阳离子，即酸性条件下聚合形成复合材料，该复合材料具有二氧化硅相和由聚糠醇(PFA)组成的有机聚合物相。

从WO 2009/083083、WO 2010/128144、WO 2010/112581、WO 2011/000858和US2014/017411A已知通过孪生聚合制备纳米复合材料的类似方法。这写方法涉及“孪生单体”如2,2'-螺-双[4H-1,3,2-苯并二氧杂环己烷](BIS)或2-甲基-2-十八烷基-[4H-1,3,2-苯并二氧杂环己烷]的均聚或共聚。在这些孪生单体中，至少一个有机结构部分以双齿方式连接到中心金属或半金属原子，即通过与金属或半金属原子形成两个键。此外，已知的基于苯酚或酚类衍生物的孪生聚合物(twin-polymer)体系包含游离的OH基团，类似于环氧体系，复合材料的介电损耗较低。然而，在现有技术体系中，羟基对于活化苄基环以引发阳离子聚合是必不可少的。

WO 09/133082公开了可通过孪生聚合获得的低k电介质。孪生聚合的起始物质之一是四糠氧基硅烷(TFOS)。然而，这种起始物质不适于制备膜。所述单体太活泼，加入任何酸都会引发局部聚合，从而形成不均匀的膜。