【摘要】 由于有机物本身的极性较低,介电常数较低(k=2.0-3.0)。

前面我们介绍了无机低介电材料,本期我们介绍一下有机类低介电材料。

由于有机物本身的极性较低,介电常数较低(k=2.0-3.0)。此外,大部分有机聚合物的玻璃化转变温度(Tg)较低(< 200℃)、热稳定性较差,不能满足实际应用中的耐温要求。所以,含芳基或者含有多元环就可以作为实际应用的聚合物,能济大提升其耐温性,常见的低介电常数有机类材料包括聚酰亚胺、聚芳基醚、芳杂环聚合物等。

聚酰亚胺(Polyimide,PI),即主链中含有亚胺基团的芳杂环高分子化合物,一般是由二酐与二胺先经过加聚生成聚酰胺酸,然后经过程序升温固化获得。从上个世纪聚酰亚胺就被用作低介电材料,因其具有较高的耐热性、力学性、电气绝缘性以及耐腐蚀性,遗憾的是,其k值一般在2.9~3.5之间,达不到超低介电常数的要求。少数k值在2.5左右,而材料的Tg不高于250,所以目前已很少使用单一聚酰亚胺类作为低介电材料。

PI薄膜的k值约为3.41,但是在PI中加入氟或形成纳米孔洞,介电常数低至2.3-2.8。早在上世纪80年代,PI就被用作金属线之间的电介质,IBM公司在1986年用PI作为介质材料生产了逻辑器件。Kim等首次通过二酐和三胺单体的A2+B3反应制备羟基封端的超支化聚酰亚胺,然后与HBIPBADA-SAP(OH)以及SiO2制备了杂化三元复合材料。具有优异的热稳定性,其介电常数低至2.44。

一个严重的问题就是加工困难。因此在结构中通常会引入功能性基团来改善它的溶解性等。以增加其溶解性,同时降低介电常数。

参考文献

[1] Yang B H, Xu H Y, Yang Z Z, et al, Journal of Materials Chemistry, 2009, 19(47):9038-9044.

[2] Joanne Y.Chee, James S. Drage VMIC Conference, 1993, 128.

[3] Chua C T, Sarkar G, Chooi S Y M, et al, Journal of Materials Science Letters, 1999, 18(17):1437-1439.

[4] Zhang C, Guang S, Zhu X, et al, Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114(51):22455-22461.

[5] Kripotou S, Pissis P, Bershtein V A, et al, Polymer, 2003, 44(9):2781-2791.

 

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