多孔低介电聚酰亚胺薄膜的制备及其性能表征.pdf

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1、多孔低介电聚酰亚胺薄膜的制备及其性能表征PREPARATIONANDPROPERTIESOFPOROUSANDLOWDIELECTRICPOLYIMIDEFILMS刘俊凯哈尔滨工业大学2015年6月I国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：31密级：公开工学硕士学位论文多孔低介电聚酰亚胺薄膜的制备及其性能表征硕士研究生：刘俊凯导师：李垚教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学IIClassifiedIndex:TB332U.D.C:31DissertationfortheMasterDegree

2、inEngineeringPREPARATIONANDPROPERTIESOFPOROUSANDLOWDIELECTRICPOLYIMIDEFILMSCandidate：LiuJunKaiSupervisor：Prof.LiYaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialScienceAffiliation：SchoolofAerospaceDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnolog

3、yIII哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要芯片制造技术的进步，对用作互联导线间电介质的低介电常数绝缘材料产生了需求。聚酰亚胺独特的主链结构，赋予其优异的物理、化学性能，包括热稳定性，化学稳定性，低介电性能和高绝缘性能，使其成为潜在的电介质材料，但其介电常数已经不能满足当前需求。本文通过引入气孔方法降低聚酰亚胺薄膜的介电常数，制备了不同孔隙率的多孔聚酰亚胺薄膜。通过复合氧化石墨烯提高多孔膜的力学性能，同时研究了氧化石墨烯对聚酰亚胺薄膜介电性能的影响。采用六种不同的方法合成了聚酰胺酸，测量产物的分子量，确定了合成聚酰胺酸的最佳方法。分别采用热酰亚胺化、催化酰亚胺化和化学酰亚胺化三种方

4、法进行酰亚胺化反应，探究了合成聚酰亚胺的条件，发现加入叔胺作为催化剂，可显著降低聚酰胺酸的热酰亚胺化温度，以醋酸酐为脱水剂，三乙胺为催化剂，可以实现聚酰胺酸的完全酰亚胺化。制备了单分散的二氧化硅微球，以此为填料，采用原位聚合法制备了复合膜，分析了微球表面修饰对复合膜拉伸性能和介电性能的影响。在氢氟酸中对复合膜内的二氧化硅进行刻蚀，得到多孔膜，表征了多孔膜的力学性能和介电性能，随着孔隙率的增加，多孔膜的拉伸强度降低，介电常数呈线性降低。参考改进的Hummers法制备氧化石墨烯，氧化石墨烯可在水相中均匀稳定分散。采用原位聚合法制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜，分析了氧化石墨烯表面改性对

5、复合膜拉伸性能和介电性能的影响。同时制备了含有氧化石墨烯的多孔复合膜，当孔隙率为8.6%，氧化石墨烯含量为1wt%时，多孔复合膜的介电常数为2.01。关键词：多孔膜；低介电；聚酰亚胺；氧化石墨烯I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeprogressofChipmanufacturingtechnology,lowdielectricconstantandinsulatingMterialsusedasadielectricmediumbetweeninterconnectionwiresareintheneed.Uniquemainchainstructu

6、remakespolyimidehaveexcellentphysicalandchemicalproperties,includingthermalstability,chemicalstability,lowdielectricperformanceandhighinsulationperformance,makingitapotentialofthedielectricmaterial,butitsdielectricperformancewillnotmeetcurrentdemand.Inthispaper,wereducedthedielectricconstanto

7、fpolyimidefilmbyintroducingporosity,andmadeporouspolyimidefilmshavingdifferentporosity.Throughthecompositeofgrapheneoxideandpolyimidetoimprovethemechanicalpropertiesofporouspolyimidemembrane,theeffectofgrapheneoxidehaveonthedielectricperforma