中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聚酰亞胺具有良好的熱穩定性、機械性能、化學(xué)穩定性、介電性能、絕緣性、粘附性、阻水性等優(yōu)異的綜合性，在航空航天、微電子等領(lǐng)域得到廣泛應用。尤其在晶圓級封裝等先進(jìn)半導體封裝制程中，聚酰亞胺是至關(guān)重要的層間介質(zhì)材料之一，但我國先進(jìn)封裝用聚酰亞胺材料基本依賴(lài)進(jìn)口。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)電子材料研究中心聯(lián)合深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng )新研究院團隊圍繞再布線(xiàn)工藝的聚酰亞胺材料開(kāi)展研究，近期取得一系列進(jìn)展。
5G等高頻高速通信的快速發(fā)展，對低介電常數低損耗的聚酰亞胺等介質(zhì)材料提出了明確需求，由此可以降低信號傳輸過(guò)程中的損耗。團隊通過(guò)調節酸酐和多種二胺進(jìn)行共聚，控制分子鏈段組成和排布，成功實(shí)現低介電常數和低介電損耗的目標。該材料還表現出優(yōu)異的熱穩定性、力學(xué)性能及疏水性，在晶圓級封裝中展示了重要應用前景。
同時(shí)，圍繞降低聚酰亞胺材料的固化溫度，團隊通過(guò)開(kāi)發(fā)喹啉等低溫固化催化劑，成功將傳統聚酰亞胺（PMDA/ODA）的聚酰胺酸前體的固化溫度從350℃降低至200℃。團隊對喹啉催化低溫亞胺化后的聚酰亞胺薄膜的性能進(jìn)行了研究，結果表明，喹啉輔助低溫固化的聚酰亞胺具有良好的熱學(xué)、力學(xué)、介電及疏水性。
此外，兼顧低溫固化及低介電等綜合性能的聚酰亞胺是未來(lái)先進(jìn)封裝的重要需求之一。項目組從催化劑角度考察了PI低溫固化的可行性，并通過(guò)原位聚合，在PADA/ODA體系中引入了一種僅具有單點(diǎn)活性的氨丙基異丁基聚硅氧烷（POSS），制備得到了具有低介電常數的PI-POSS納米復合材料，有望應用于未來(lái)5G芯片封裝和毫米波天線(xiàn)等領(lǐng)域。相關(guān)研究成果首次在2019年第20屆國際電子封裝技術(shù)會(huì )議（International Conference on Electronic Packaging Technology, ICEPT）上報告，并發(fā)表在材料領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)期刊上（Materials Research Express，2019，6， 125358及Macromol. Mater. Eng.2019，304，1900505）。
以上研究工作得到深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng )新研究院、國家自然科學(xué)基金（61904191）、國家自然-廣東省聯(lián)合基金（U1601202）、國家自然-深圳市機器人聯(lián)合基金（U1613215）、廣東省重點(diǎn)實(shí)驗室（2014B030301014）、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)項目（2017ZX02519）、中科院雙創(chuàng )引導項目（KFJ-STS-SCYD-211）等的經(jīng)費支持。
圖：低溫固化PI-POSS 納米復合材料介電、力學(xué)及熱學(xué)性能
