耐高温低介电苯并环丁烯聚碳硅烷.pdfVIP

2014第十七届中国有机硅学术交流会论文集 ·193· 耐高温低介电苯并环丁烯聚碳硅烷 杨 录，黄亚文，曹 克，常冠军，杨军校 (西南科技大学，四川省非金属复合及功能材料重点实验室，绵阳621010) 摘要：高性能低介电树脂是当前微电子先进封装材料的重要发展方向之一。本文基于聚碳硅烷主链优 良的综合性能以及苯并环丁烯结构单元的独特性质，采用Heck偶联反应和氢硅加成合成了一系列不同主侧 链结构的含苯并环丁烯聚碳硅烷。根据其主侧链结构，合苯并环丁烯聚碳硅烷表现出不同的热固化行为。 热重分析结果表明含苯并环丁烯聚碳硅烷热稳定性突出，最高B％可达500℃。另外，该类聚合物介电常 数较低，有望应用于低介电绝缘材料。 关键词：聚碳硅烷，苯并环丁烯，低介电，耐高温 半个世纪以来，集成电路的小型化、高速化 高，加工性能优良(固化温度宽、粘附能力强和 和高密度化不断推动着微电子工业的发展，也对 膜平整)等优点，已在大规模集成电路 微电子封装材料的性能提出了苛刻要求。低介电 (MCM)、微电机系统(MEMS)、液晶显示器封 甚至超低介电材料由于能够在导线间以及层间形 装、高分子薄膜导波器等方面显示了重要应 成电磁场屏障，大大降低信号串扰、电容以及信 用H]。然而目前大多数苯并环丁烯硅树脂热稳定 号延迟，因此在微电子封装尤其是晶圆级封装领 性难以达到高端微电子封装工艺的性能需求，在 域中扮演着越来越重要的角色¨J。对于低介电材 一定程度上限制了其在线路包覆封装材料等领域 料，要求其具有低介电常数和损耗、良好的热稳 中的应用。设计合成新型耐高温苯并环丁烯硅树 定性和热氧化稳定性、高的薄膜平整性以及优良 脂将有力地推动该类材料在低介电封装领域中的 的薄膜力学性能等[2]。 应用，同时也有助于拓宽其应用范围。 有机聚合物介电材料在低介电、成膜性能、 当前苯并环丁烯有机硅树脂材料大多从硅氧 成本及结构多样性和可控性等方面具有较大的性 烷结构出发设计其化学结构，虽然其热稳定性优 能优势，近年来发展迅速，部分材料已经产业 异，但介电常数相对偏高。而基于碳硅烷结构的 化。有机硅高分子材料具有良好的热稳定性、介 苯并环丁烯聚合物则兼具了良好的热稳定性和相 电性能、憎水性以及结构多样性和可设计性∞]， 对较低的介电常数，有望进一步提升材料的综合 在低介电绝缘封装领域具有较大的应用潜力。近 性能。基于以上背景，本文设计合成了一系列含 年来，通过在有机硅侧基或主链中引入炔基、苯 苯并环丁烯基团的聚碳硅烷，研究了主侧链结构 并环丁烯(BCB)、呋Ⅱ影马来酰亚胺等交联基对材料耐热性能的影响，同时对该类聚合物的介 团，已经陆续成功开发出一系列高性能有机硅高 电性能进行了初步评价。 分子材料，其中含BCB有机硅树脂受到了较大 l 实验 的关注。如DOW化学公司基于苯并环丁烯 1．1 (BCB)合成的CYCLOTENE树脂薄膜材料介电主链含苯并环丁烯／双键的芳基聚碳硅烷 MHz～20 常数可达2．6，介电损耗0．0005(1 (P1) GHz)，具有吸湿性低，热稳定性和化学稳定性 主链含苯并环丁烯／双键的芳基聚碳硅烷 2014第十七届中国有机硅学术交流会论文集 (P1)的合成原理见式1。 Mg I＼ Br——————’BrMg ————————————卜 。 2；乡 THF 少 l l rBgMIi∥孚 FTH|S-：z