聚酰亚胺/无机介孔复合材料的制备及性能研究

摘要

当前，集成电路正向着高速、高集成方向发展，为了提高信号传输质量，降低介电损耗导致的功耗增加和集成电路的层间介质寄生电容，因此，亟需开发新型低介电常数、耐高温的介质材料。聚酰亚胺(PI)是一种综合性能出众的高分子材料;双介孔SiO2具有低介电常数;介孔TiO2具有高的热稳定性。因此，选择PI和无机介孔材料分别作为低介电复合材料的基体和填料。
　　本文研究结果表明:采用模板法在弱碱水溶液中成功制备了双介孔SiO2;采用水热法成功制备了介孔TiO2;通过原位法制备PI/双介孔SiO2复合材料，TG（热重分析）、UV-vis（紫外-可见光谱分析）、吸水率及介电常数等性能分析表明，以双介孔SiO2为掺杂相，采用原位法合成的PI复合材料耐热性能好（起始分解温度均大于500℃，远大于纯PI材料）;双介孔SiO2的加入拓宽了PI复合材料的紫外光吸收波长，在可见光区，复合材料具有较好的透明性;复合材料的吸水率大大降低(BPI体系由1.248％下降到0.854％，PPI体系由1.235％下降到0.781％);双介孔SiO2的加入使PI复合材料的介电常数大大降低(BPI体系最低值为2.386，PPI体系最低值为2.374)。
　　通过原位法，以偶联剂改性介孔TiO2制备PI/介孔TiO2复合材料。TG、UV-vis、吸水率及介电常数等性能检测分析表明，以介孔TiO2为掺杂相，采用原位法合成的PI复合材料耐热性能好（起始分解温度均大于500℃，远大于纯PI材料）;介孔TiO2的加入使得PI复合材料的紫外光吸收波长变窄，在可见光区，复合材料具有较好的透明性;复合材料的吸水率大大降低（BPI体系由1.248％下降到0.856％，PPI体系由1.235％下降到0.843％）;高介电常数的介孔TiO2的加入使PI复合材料的介电常数也增大（BPI体系最大值约5.3，PPI体系最大值约5.2）。
　　总之，通过加入双介孔SiO2和介孔TiO2复合材料的综合性能大大提高，有望在微电子领域大规模集成电路中得到应用。