论文部分内容阅读
随着便携式设备的快速发展,集成电路趋向于低功耗,小尺寸,高性能方向快速发展。随着5G时代的到来,为了减少信号损耗,加快信号传输速率,晶圆级扇出型封装等先进封装应用而生。层间介质材料作为其中关键的材料之一直接影响信号传输及器件可靠性。其中聚酰亚胺因为其优异的综合性能而成为重要的层间介质材料。然而,为了满足5G高频高速电路的需求,进一步降低聚酰亚胺的介电常数和介电损耗成为必然。本文围绕这一主题,开展了以下研究工作:1.通过引入氟原子及聚合物分子结构调控降低聚酰亚胺材料的介电常数和介电损耗。首先,选用两种含氟二胺(HFBAPP和TFDB)和含氟二酐单体(6FDA),采用两步法合成聚酰亚胺。实验结果表明:随着HFBAPP含量的逐渐增高,所制备的聚酰亚胺介电常数逐渐降低,即酰亚胺环比重越少,介电常数越低,PI1:0具有最低的介电常数为2.86,但PI2:3展现出最低的介电损耗为0.00595。在力学性能方面,随着TFDB含量的逐渐增加,聚酰亚胺的断裂强度,杨氏模量逐渐增高,其断裂强度从93 MPa提高到了114 MPa,其弹性模量从1.73 GPa提高至2.69 GPa但断裂伸长率逐渐减小;在热学性能方面,随着TFDB含量的逐渐增加,其热分解温度(T5)由514.4 ℃提高至519 ℃;提高玻璃化转变温度至337℃。同时,含氟聚酰亚胺具有较好的疏水性。2.通过引入氟化石墨烯进一步降低含氟聚酰亚胺的介电常数。首先,通过采用溶剂热插层和机械剥离氟化石墨的方法制备出了寡层氟化石墨烯,并通过TEM和AFM等进行表征。随着FG加入量的增大,FG/PI的介电常数逐渐减小,最低介电常数可达2.64,且介电损耗均小于0.0026;由于FG的添加量很小(≤0.5 wt%),故聚酰亚胺的力学性能和热学稳定性变化不是很大。但很值得注意的是,FG的加入提高了聚酰亚胺的疏水性,接触角从83o提高到92o,并且对透光性能的影响也很小,即使添加量为0.5 wt%时,仍能在550 nm波长下保持88%的透光率,表明在柔性显示和光刻领域具有很好的应用前景。上述聚酰亚胺薄膜具有良好的综合性能,因此在微电子领域会有更广泛的应用前景,尤其是在扇出型晶圆级封装。