二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用技术

本发明专利技术提供了一种二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用，属于聚酰亚胺材料技术领域。本发明专利技术的具有含氟基团的二胺化合物，运用C

【技术实现步骤摘要】
二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用


[0001]本专利技术涉及聚酰亚胺材料
，尤其涉及一种二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用。

技术介绍

[0002]5G是指第五代移动通信技术，将通讯频率提高到5GHz范围。我国的5G初始中频频段为3.3
‑
3.6GHz和4.8
‑
5GHz两个频段，此外，24.75
‑
27.5GHz、37
‑
42.5GHz高频频段的相关技术正在研发中；而国际上主要使用28GHz进行试验，这意味着5G通讯采用毫米波波段，其最大优点为传播速度快，随之带来的最大缺点就是穿透力差、衰减大。正因如此，5G要求传播介质材料的介电常数和介电损耗要小，且在较宽频率范围内保持稳定。5G对低介电材料的介电常数要求在2.8
‑
3.2之间，远远小于4G对介电常数要求3.4
‑
3.7之间的标准。除此之外，根据传输损耗的公式，信号的传输损耗为导体损耗和介电损耗之和，其中介电损耗正比于介损因子Df。在高频下，介电损耗占信号传输损耗比例增大，因此也需要材料具有更低的损耗因子。
[0003]用于晶圆级封装的聚酰亚胺材料具有优异的综合性能(高力学性能，高绝缘性，易加工，耐腐蚀等)，受制于材料结构，常规的聚酰亚胺相比于绝缘材料具有较高的介电常数和介电损耗(以Kapton薄膜为例，其Dk(1MHz)和Df(1MHz)为3.5和0.0020)，无法满足其在高频条件下的使用。因此，如何降低聚酰亚胺薄膜的Dk和Df便成了一个亟待解决的方向。根据克劳修斯
‑
莫索提方程(Clausius
‑
Mossottiequation)可知，要实现降低材料介电常数的途径有：1、降低分子极化率。2、减小单位体积内极化分子数。然而对于介损因子，并无成熟的理论，根据统计性规律，非极性基团的材料通常具有较低的介损因子。根据聚酰亚胺的结构，由于其具有刚性的酰亚胺环，因此拥有较好的力学性能和热学性能，也因此相较于传统塑料，介电常数和介电损耗依然较高。现有技术中主要针对聚酰亚胺，降低其介电常数和介电损耗的方法有：1、填充低介电的其他材料。然而常规的低介电材料由于结构的原因，与聚酰亚胺的相容性较差，容易导致相分离，进而影响材料的稳定性。2、通过单体结构的设计，增大聚酰亚胺的自由体积，从而提高聚酰亚胺的绝缘性能。但是增大材料内部空隙的同时，很可能会损害材料的其它性能(如力学性能、热稳定性以及吸湿率等)。3、通过聚酰亚胺单体结构的设计，添加含氟基团，通过氟原子的高电负性，对电子云进行固定，避免电子在聚合物链上流动，从而提高聚酰亚胺的绝缘性能。然而，常见的含氟单体因为工艺复杂，生产升本较高，不易于大规模应用。
[0004]鉴于目前的聚酰亚胺材料存在的缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种二胺化合物，所述二胺化合物的结构式为：
[0007][0008]其中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X
10
、X
11
、X
12
、X
13
、X
14
、X
15
、X
16
、X
17
、X
18
均为碳原子，A为X4、X5、X6、X7、X8五个原子上取代不同的含氟基团，L1、L2分别独立地选自分别独立地选自中的任一种，n为0～5之间的正整数。
[0009]优选的是，所述的二胺化合物，所述含氟基团包括
‑
F、
‑
CF3、
‑
OCF3中的任一种。
[0010]优选的是，所述的二胺化合物，所述二胺化合物的结构式包括以下中的一种：
[0011][0012][0013]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的二胺化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将含氟苯环的溴取代物、3,5
‑
二甲氧基苯硼酸、氯化钯、三苯基膦、碳酸钾溶于四氢呋喃中，通过Suzuki反应制备得到含氟基团的化合物；
[0015]将含氟基团的化合物通过三溴化硼脱除甲醚保护，得到中间产物；
[0016]将中间产物上的羟基经过转化，即得二胺化合物。
[0017]第三方面，本专利技术还提供了一种聚酰亚胺前体，所述聚酰亚胺前体的结构式为：
[0018][0019]其中，Ar1为为中的任一种；
[0020]Ar2为所述的二胺化合物除去NH2基后的取代基。
[0021]第四方面，本专利技术还提供了一种所述的聚酰亚胺前体的制备方法，包括以下步骤：将所述的二胺化合物加入至溶剂中，然后加入四羧酸二酐，经过缩聚反应即得聚酰亚胺前
体；
[0022]其中，所述四羧酸二酐包括均苯四甲酸二酐、4,4
’‑
氧双邻苯二甲酸酐、3,3
’
,4,4
’‑
联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四甲酸二酐、六氟二酐中的一种。
[0023]第五方面，本专利技术还提供了一种聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜的结构式为：
[0024][0025]其中，Ar1为为中的任一种；
[0026]Ar2为所述的二胺化合物除去NH2基后的取代基。
[0027]第六方面，本专利技术还提供了一种所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，将所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺前体涂覆于基板上，经过固化即得聚酰亚胺薄膜。
[0028]优选的是，所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述固化具体包括：先于90～110℃下烘焙3～7min，然后于300～400℃下固化30min～90min。
[0029]第七方面，本专利技术还提供了一种所述的聚酰亚胺薄膜或所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺薄膜作为电子部件的绝缘材料、晶圆封装材料和半导体装置中的钝化膜材料、缓冲涂膜材料、层间绝缘膜材料、表面保护膜材料的应用。
[0030]本专利技术的一种二胺化合物及其制备方法、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺薄膜及其应用，相对于现有技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的二胺化合物为具有含氟基团的二胺化合物，运用C
‑
F键的低偶极和极化率来降低聚酰亚胺薄膜的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)，本专利技术的二胺化合物中含氟结构简单易得，线路反应较短，易于工业化规模生产；本专利技术的聚酰亚胺薄膜由上述的二胺化合物合成得到，该聚酰亚胺薄膜的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)明显低于常规聚酰亚胺薄膜，故可以减小高速高频信号在传输中的损耗(趋肤效应)；进一步来说，本专利技术的二胺化合物以及由所述二胺化合物合成而得的聚酰亚胺薄膜树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二胺化合物，其特征在于，所述二胺化合物的结构式为：其中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X
10
、X
11
、X
12
、X
13
、X
14
、X
15
、X
16
、X
17
、X
18
均为碳原子，A为X4、X5、X6、X7、X8五个原子上取代不同的含氟基团，L1、L2分别独立地选自分别独立地选自中的任一种，n为0～5之间的正整数。2.如权利要求1所述的二胺化合物，其特征在于，所述含氟基团包括
‑
F、
‑
CF3、
‑
OCF3中的任一种。3.如权利要求2所述的二胺化合物，其特征在于，所述二胺化合物的结构式包括以下中的一种：
4.一种如权利要求1～3任一所述的二胺化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含氟苯环的溴取代物、3,5
‑
二甲氧基苯硼酸、氯化钯、三苯基膦、碳酸钾溶于四氢呋喃中，通过Suzuki反应制备得到含氟基团的化合物；将含氟基团的化合物通过三溴化硼脱除甲醚保护，得到中间产物；
将中间产物上的羟基经过转化，即得二胺化合物。5.一种聚酰亚胺前体，其特征在于，所述聚酰亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旷宇，张耀，李金辉，张国平，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：