【摘 要】
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聚酰亚胺（PI）是分子主链上含有酰亚胺环的一类聚合物,通常由二胺和二酐反应生成预聚物并经高温（＞350 oC）酰亚胺化得到。近年来,半导体封装产业快速发展,扇出型晶圆级封装对层间介质材料聚酰亚胺提出了低温（＜200 oC）固化的性能要求,以降低与环氧模塑料的热膨胀系数不匹配而造成的翘曲问题。此外,为满足5G时代对高频高速传输的要求,又对PI材料提出低介电的要求。本文围绕以上主题开展了以下研究工作。
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聚酰亚胺（PI）是分子主链上含有酰亚胺环的一类聚合物,通常由二胺和二酐反应生成预聚物并经高温（＞350 oC）酰亚胺化得到。近年来,半导体封装产业快速发展,扇出型晶圆级封装对层间介质材料聚酰亚胺提出了低温（＜200 oC）固化的性能要求,以降低与环氧模塑料的热膨胀系数不匹配而造成的翘曲问题。此外,为满足5G时代对高频高速传输的要求,又对PI材料提出低介电的要求。本文围绕以上主题开展了以下研究工作。1.共价键引入5-氨基苯并咪唑（A-BZI）实现聚酰亚胺低温固化。采用4,4’-二氨基二苯醚和均苯四甲酸酐合成了聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸,并通过共价键引入少量A-BZI作为低温固化加速剂,可使聚酰胺酸亚胺化温度降低至200 oC。当A-BZI与二酐的摩尔百分比为4.14%时,所制备的PI薄膜具有最为优异的综合性能:亚胺化指数可达1.03,5%的失重温度高达526 oC,玻璃化转变温度为428 oC,拉伸强度为91 MPa,断裂伸长率约为15%。2.共价键引入6-氨基喹啉（A-QL）实现聚酰亚胺低温固化。改用A-QL作为低温固化加速剂时,当其与二酐的摩尔百分比为2.76%时,所制备PI薄膜具有最为优异的综合性能:亚胺化指数达到1.01,5%的失重温度达到483 oC,玻璃化转变温度为421 oC,拉伸强度为115 MPa,断裂伸长率约为49%。3.低温固化及低介电聚酰亚胺的制备及性能评价。在A-QL含量为2.76%的聚酰胺酸溶液中加入1 wt%的纳米级氟化炭黑可使介电常数降低至2.89,此时,5%的失重温度为480 oC,玻璃化转变温度为423 oC,拉伸强度为92 MPa,断裂伸长率约为29%。本文制备的聚酰亚胺在具有低温固化及低介电性能的同时还保持了优异的热学和机械性能,在微电子领域具有广阔的应用前景。
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