【摘 要】
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以现代物理学为理论基础发展起来的微电子技术和5G通信需求带动了微电子工业的迅猛发展,随之而来的是以集成电路为首的电子器件的不断更新换代。目前的主流趋势是电子元件的微型化和集成电路的超大规模化,但也出现了诸如信号延迟、信号损耗、信号串扰等诸多问题。解决上述问题的关键在于优化相应功能材料的介电常数,因此急需寻找满足上述要求的特种材料。聚酰亚胺因其具有优异的综合性能在微电子工业中用途广泛,但其介电常数有
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以现代物理学为理论基础发展起来的微电子技术和5G通信需求带动了微电子工业的迅猛发展,随之而来的是以集成电路为首的电子器件的不断更新换代。目前的主流趋势是电子元件的微型化和集成电路的超大规模化,但也出现了诸如信号延迟、信号损耗、信号串扰等诸多问题。解决上述问题的关键在于优化相应功能材料的介电常数,因此急需寻找满足上述要求的特种材料。聚酰亚胺因其具有优异的综合性能在微电子工业中用途广泛,但其介电常数有待进一步降低进而满足5G通讯及特殊领域的应用。POSS是一类具有三维结构可设计性的有机无机杂化单元,本文采用溶胶凝胶法,以四丁基氟化铵为催化剂,选择低聚苯基POSS和含氟偶联剂为原料,以质量比为6:1合成了含氟POSS。合成出的含氟POSS是纯度较高的笼形分子,T8、T10为主要分子构型。采用溶液缩聚法,选择均苯四甲酸二酐和两种二胺单体为反应原料,引入含氟POSS作为复合改性剂,分别制备了含氟POSS/PI和含氟POSS/FPI（含氟聚酰亚胺）复合材料。结合Materials Studio 2019分子模拟软件,采用分子动力学模拟的方法,对PI和FPI复合材料的玻璃化转变温度、自由体积以及分子极化率进行了模拟。模拟结果表明,POSS使得PI和FPI的玻璃化转变温度明显提升,15%-PI和15%-FPI的Tg值分别达到609 K和613 K。引入-CF3和POSS分子也使得两种材料的分子极化率显著下降,15%-PI和15%-FPI的分子极化率分别为0.54 D/?~3和0.99 D/?~3。PI和FPI分子极化率的下降和自由体积分数的上升也说明了-CF3的低极化率和POSS的笼形结构是获得低介电常数聚酰亚胺的关键。对实验合成的PI和FPI复合材料利用宽频介电频谱分析仪进行了介电性能测试,同时各项性能表征表明,含氟POSS使得PI具有低介电常数（1MHz2.72）并兼具较高的疏水性能（接触角最高为88.82°）。-CF3和POSS的共同作用不仅使FPI具有高光学透明度和好疏水防潮性（接触角最高为100.24°,吸湿率最低为0.96%）,其介电常数更是达到1 MHz 2.67的最低值。
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