[发明专利]一类分子玻璃的合成方法及其作为高频低介电常数材料的应用

说明书

本发明提供了一类分子玻璃的合成方法及其作为高频低介电常数材料的应用。具体地，本发明提供了一种分子玻璃单体，其具有如下式(I)所示的分子结构，所述分子玻璃单体具有优异的加工性能，经高温处理会形成不熔不溶的树脂，这种分子玻璃在加热时只显示玻璃化转变但无熔点，类似于无定形状态。本发明的分子玻璃固化后得到的树脂具有高耐热性和低吸水率，尤其是在高频下表现出优异的介电常数和介电损耗，可作为低介电常数基体树脂或封装材料广泛应用于高频通讯、微电子工业和航空航天等领域中。

技术领域

本发明涉及高性能低介电常数热固性树脂材料领域，具体涉及一种可直接热固化的“分子玻璃”单体及其制备方法以及其作为高频低介电常数材料的应用。

背景技术

随着高频通信技术的高速发展，5G通讯技术对于新材料的依赖程度将超过以往的任何一代，这主要是因为5G通讯高的信号传输速度(约10Gbps)、低的信号延迟(1ms)以及多用户接入等特点。现有5G技术中，将采用亚6GHz以及毫米波进行信号传输，在毫米波频内，当电场通过介质时，由于介质分子交替极化和晶格来回碰撞而产生的热损耗将加剧。研究表明，通讯技术中的信号传输损耗主要包括导体损耗(T_LC)和介质损耗(T_LD)，而介质损耗T_LD与介质材料的介电常数(D_k)以及介电损耗(D_f)存在如下式关系：K代表系数；f代表频率；c代表光速。因此在高频通讯中，为了降低信号传输损耗，必须尽可能降低介质材料的D_k和D_f值。

除了低介电特性，还要求这些介质材料具有高机械强度、高杨氏模量、高击穿电压、低漏电、高热稳定性、与导体之间良好的粘结强度、低吸水性和良好的加工性能。目前在5G通讯技术中应用较多的材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚苯醚(MPPE)、改性聚酰亚胺(MPI)、LCP等。PTFE由于弹性模量低，和导体粘结性差，线性热膨胀系数高等缺陷，限制了其在超薄线路板中的应用。MPPE基板的介电性能优异，但它的热稳定性和尺寸稳定较差，难以满足较高的材料加工要求。因此，迫切需要开发新型的高频低介电常数材料以满足5G通讯的应用需求。

在低介电薄膜基板材料方面，成膜性是十分关键的性能参数，目前普遍采用的都是具有无定形态的聚合物材料，可以使用溶液加工的方法形成均匀致密的薄膜，但是聚合物具有合成不可控、难以纯化的缺点。小分子化合物则可以很好的解决合成不可控和不易纯化的问题，但一般的小分子化合物由于分子量不够大，所形成的的薄膜热不稳定易发生聚集结晶析出。因此，制备一种容易纯化且能形成无定形膜的化合物可以有效解决这一问题。分子玻璃是一类分子量较大并在常温下呈现聚合物一样无定形特性的小分子化合物。它兼具了小分子合成可控、容易纯化和聚合物无定形的特点，高温固化时不会像普通的小分子单体一样发生熔化进而流淌，从而影响薄膜性能，具有极佳的加工优势。所以，发展可作为低介电常数材料的分子玻璃具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的就是提供加工性能优异的“分子玻璃”单体及其制备方法，和由该单体制备的具有优异的高频低介电性能的树脂及其应用。

在本发明的第一方面，提供了一种“分子玻璃”单体，所述单体具有如下式(I)所示的分子结构：

其中，

各个R₁各自独立地选自下组：氢、卤素、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C1-C15烷基硅基，其中所述的取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：卤素、C1-C4烷基、C2-C4烯基、C2-C4炔基、未取代的或苯环上的1-3个氢原子被选自下组的取代基取代的苯基：卤素、C1-C4烷基；

各个R₂各自独立地选自下组：C3-C8苯并环烯基、C2-C6烯基苯基；