聚酰亞胺基復(fù)合薄膜的制備及其介電性能研究.pdf

1、隨著微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高，對(duì)電介質(zhì)材料的性能也提出了更高的要求。具有優(yōu)良的機(jī)械性能，化學(xué)穩(wěn)定性，低介電及耐高低溫等性能特點(diǎn)的聚酰亞胺(PI)材料不斷的吸引著研究人員的關(guān)注。聚酰亞胺材料的介電常數(shù)范圍通常在3.0～3.6之間，是電子電工領(lǐng)域應(yīng)用較多的絕緣介質(zhì)材料。但由于電路板線寬的不斷縮小，要求絕緣介質(zhì)材料需要具有更低的介電常數(shù)，以降低信號(hào)之間的干擾，傳統(tǒng)PI材料的介電常數(shù)已逐漸難以滿足要求。而對(duì)于應(yīng)用在

2、印刷線路板上作為高電容嵌入式微電容器而言，PI材料的介電常數(shù)又相對(duì)較低，需要采用合適的方法或改性手段在盡可能保持低介電損耗的條件下提高介電常數(shù)。基于以上兩方面需求，本研究主要開(kāi)展了以下工作。
　　首先，采用不同二酐(BPDA，ODPA，PMDA，6FDA)和二胺(ODA，PDA)單體制備了一系列具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的PI薄膜，討論了單體化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)PI薄膜介電性能、力學(xué)性能及熱性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在1000Hz時(shí)，普通芳香族PI薄膜的

3、介電常數(shù)在3.4左右，介電損耗在10-3，氟元素的引入有利于降低PI薄膜的介電常數(shù)，最低可達(dá)3.0左右。
　　為了獲得高介電PI復(fù)合薄膜，制備了一種聚酰亞胺/納米鈦酸鋇/多壁碳納米管復(fù)合薄膜。采用原位聚合和水性共混的方法確保填料在基體中的均勻分散，從而達(dá)到高介電常數(shù)與低介電損耗共存的目標(biāo)。對(duì)其進(jìn)行介電性能、耐熱性、熱穩(wěn)定性及形貌的表征。結(jié)果表明，復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和介電損耗隨著多壁碳管添加量的增加均有所提升，當(dāng)碳管含量達(dá)到9％體積

4、分?jǐn)?shù)時(shí)復(fù)合體系發(fā)生逾滲。此時(shí)在100Hz下復(fù)合薄膜的介電常數(shù)高達(dá)314.1，而介電損耗能夠控制在1以內(nèi)。
　　為獲得低介電PI復(fù)合薄膜，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)水性共混的方法制備了聚酰亞胺/磺化石墨烯(PI/SG)復(fù)合薄膜。為了提高磺化石墨烯在PI基體中的分散性，利用三乙胺將前驅(qū)體聚酰胺酸絡(luò)合成鹽增加其水溶性。隨后將磺化石墨烯水分散液與聚酰胺酸鹽進(jìn)行水性共混，形成磺化石墨烯在前驅(qū)體中的再次分散，最終實(shí)現(xiàn)填料在基體中的均勻分散。對(duì)PI/SG復(fù)合薄