基于環(huán)糊精的高性能低介電常數(shù)氰酸酯樹脂的研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模集成電路的尺寸越來越小。為了滿足這一要求,具有低介電常數(shù),較高的熱穩(wěn)定性和良好的加工性能的高性能絕緣樹脂的開發(fā)成為了關(guān)鍵。氰酸酯(CE)樹脂,作為高性能熱固性樹脂的代表,具有優(yōu)異的熱性能和機械性能,同時在較寬的溫度和頻率范圍內(nèi)有著極低的介電常數(shù)和穩(wěn)定的介電損耗?；谶@些屬性,CE樹脂在很多尖端領(lǐng)域內(nèi)一直被視為制造“結(jié)構(gòu)/功能”材料的最佳候選。尤其是對介電性能有著極高要求的微電子領(lǐng)域。因此制備具有廣泛應(yīng)用的低

2、介電常數(shù)CE樹脂是非常重要的。
　　迄今為止,許多研究表明引入多孔材料或致孔劑到聚合物中是制備低介電常數(shù)材料簡單而有效的方法。同時該方法由于有豐富的多孔材料或致孔劑供選擇而具有很大的可設(shè)計性。
　　值得一提的是基于可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的要求,生物質(zhì)材料一直是材料科學(xué)中的一個熱點。因此,基于生物質(zhì)的低介電常數(shù)樹脂是一個潛在的應(yīng)用方向。
　　環(huán)糊精(CD)是由環(huán)糊精葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移酶作用于淀粉、糖原、麥芽寡聚糖等葡萄糖聚合物

3、而形成的環(huán)狀低聚糖。在其空洞結(jié)構(gòu)中,較大開口端由 C2和 C3的仲羥基構(gòu)成,較小開口端由C6的伯羥基構(gòu)成,獨特的結(jié)構(gòu)使CD具有良好的化學(xué)反應(yīng)性及生物可降解性。目前環(huán)糊精多作為致孔劑用于制備低介電材料。然而這種低介電材料并不能稱為生物質(zhì)材料由于環(huán)糊精作為致孔劑在制備過程中發(fā)生降解。此外,基于以下兩個原因,環(huán)糊精作為孔隙材料并不適合直接用于制備高性能低介電樹脂。首先環(huán)糊精及其衍生物不具有足夠的熱穩(wěn)定性,它們的初始熱降解溫度接近樹脂的最大固化

4、或后固化溫度。因此,改性樹脂的熱穩(wěn)定性將降低。另一個挑戰(zhàn)是環(huán)糊精分子上帶有很多的羥基,會引入較大的極性從而抵消孔隙帶來的降低介電常數(shù)的效果。因此,環(huán)糊精或其衍生物應(yīng)具備較高的熱穩(wěn)定性和合適的活性基團(tuán)來制備高性能低介電常數(shù)樹脂。
　　本文針對氰酸酯樹脂、CD等在制備滿足新一代電子信息產(chǎn)品要求的新型高性能材料存在的問題,通過合成一種新型粒徑小熱穩(wěn)定性高的M-CDP微球以及一種表面羥基含量高的W-CDP,分別加入氰酸酯樹脂中,制得了一系

5、列改性樹脂,以期獲得具有優(yōu)異熱性能、低介電常數(shù)以及低吸水率等性能的高性能氰酸酯樹脂。
　　首先,合成了一種新型的粒徑較小的熱穩(wěn)定性高的環(huán)糊精微球(M-CDP),并通過多種表征方法證實了M-CDP的結(jié)構(gòu)。同文獻(xiàn)中報道的M-CDP相比,合成的M-CDP微球具有更小的粒徑(17.20um),羥基含量為12.3?3.2 wt％,而且具有明顯改善的熱穩(wěn)定性,其初始降解溫度(Tdi)為320 oC,高于文獻(xiàn)報導(dǎo)的初始熱降解溫度。與此同時M-C

6、DP極性降低,具有更低的介電常數(shù)與介電損耗。在成功合成M-CDP的基礎(chǔ)上,制備了具有不同M-CDP含量的M-CDP/CE改性樹脂,研究了M-CDP/CE樹脂的介電性能,熱性能。研究結(jié)果表明,由于M-CDP的加入能有效降低CE樹脂的固化反應(yīng)時間和降低CE樹脂的介電常數(shù),吸水性并提高其熱穩(wěn)定性。當(dāng)M-CDP含量為5％時,所得M-CDP/CE樹脂介電常數(shù)在104Hz時只有2.92;而且其吸水率低于CE樹脂。
　　其次,合成了不同羥基含量