设计和合成具有低热膨胀和增强介电性能的化聚合物

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 微电子工程 微电子工程

背景情况:

• 现代微电子需要具有低热膨胀系数 (CTE),低介电常数 (Dk) 和低介电损失 (Df) 的介电材料.
• 现有的材料设计原则往往在实现低Dk和低CTE之间存在冲突.
• 迫切需要新型材料,可以同时满足这些关键性能要求.

研究的目的:

• 设计和合成新型化聚胺 (PI),同时具有低热膨胀和优良的介电性质.
• 研究这些PI的结构-性质关系,特别是新型二环氧八二烯 (DBCOD) 单元的作用.
• 评估这些PI在先进微电子和电信应用中的潜力.

主要方法:

• 一种新型二胺单体的合成,该单元含有二子环氧八丁单元 (DBCOD-NH2).
• 用高含量的单体 (4,4'-hexafluoroisopropylidene二甲酸和4,4'-diamino-2,2'-bis(trifluoromethyl) biphenyl) 聚合DBCOD-NH2.
• 由此产生的化聚胺的特征,包括热膨胀,介电性质,热稳定性和机械性质.

主要成果:

• 一系列化聚胺 (PI) 已成功合成.
• 这些PI的平均CTE值非常低,为12.27ppm/K,大小变化率在5-150°C时为0.16%.
• 介电常数 (Dk) 低至2.61,介电损耗 (Df) 在10 MHz时为0.00194,显示出极好的介电性能.
• 这些材料表现出良好的热稳定性 (减重5%的温度为453-537°C) 和机械性能 (拉伸模块为1.88-2.29 GPa).

结论:

• 开发的化聚胺有效平衡低热膨胀和低介电性质,克服了重大设计挑战.
• 纳入DBCOD单元对于通过其独特的形状过渡来实现低CTE至关重要.
• 这些PI显示出在要求高的微电子和电信应用中使用的巨大潜力,这些应用需要卓越的材料性能.