低介电聚合物和使用该聚合物的膜、基底和电子零件制造技术

由包括富马酸二酯单体和任意性可有可无的乙烯基单体的单体组合物进行聚合反应获得的低介电聚合物。该具有低介电常数和降低的介电损耗的聚合物在至少５００Ｍｈｚ的高频带中用作电绝缘材料。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低介电聚合物和使用该聚合物的膜、基底和电子零件。更具体地说，本专利技术涉及具有在高频波段的各种电性能当中的低介电常数和低介电损耗因子，直至高温范围的改进的耐热性，对金属箔的紧密接触或牢固粘合性以及薄膜形成能力的低介电聚合物。本专利技术还涉及由该低介电聚合物本身形成的薄膜，用低介电聚合物浸渍的玻璃纤维所形成的薄膜，和包括该膜的层压部分的基底。由于目前所需通讯信息的快速增长，因而强烈要求使通讯设备小型化、重量减轻和速度提高。从而需要低介电的电绝缘材料。对于以便携式手提电话和蜂窝式电话系统为特征的便携移动式通讯和卫星通讯，使用兆赫至千兆赫级的高频带。对用作通讯器材的通讯设备的快速发展的响应，人们尝试着将外壳、基底和电子设备作小尺寸、高密度安装。为了实现适合在兆赫至千兆赫级的高频带中操作的通讯设备的尺寸和重量的减少，有必要开发同时具有令人满意的高频传输特性和低介电特性的电绝缘材料。尤其是，在传输过程中在设备电路中会发生称为介电损耗的能量损失。这一能量损失是在设备电路内作为热能很遗憾地损耗。发生在低频区的能量损失归因于由电介质极化所产生的双极电场的变化引起的振动，而发生在高频区的能量损失归因于离子极化和电子极化。交变电场的每一周期在介电材料中消耗的能量与贮存在其中的能量的比率已知为介电损耗因子，它一般由tanδ表示。材料的介电损耗与相对介电常数ε乘以介电损耗因子tanδ的值成正比例。所以，在高频区，tanδ随着频率的提高而提高。通过电子设备的高密度安装提高每单位面积的放热量。为了减少介电损耗，必须使用具有减少的tanδ的绝缘材料。如果使用具有低介电损耗的低介电聚合物材料，那么抑制了因介电损耗和电阻所产生的放热，使得信号故障减少。为此，在高频通讯领域中强烈需求具有低传输损耗或能量损耗的材料。建议使用的具有如此电特性，包括电绝缘性和低介电常数的材料包括热塑性树脂，如聚烯烃类，氯化聚氯乙烯树脂，和氟树脂；和热固性树脂类，如不饱和聚酯树脂，聚酰亚胺树脂，环氧树脂，乙烯基三嗪树脂(BT树脂)，可交联的聚苯氧和可固化的聚苯醚。然而，这些材料在电子零件或设备中用作低介电常数材料时存在几个问题。公开在日本专利公开(JP-B)No.31272/1977中的聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯在绝缘电阻上得到改进，因为它们具有共价键如碳-碳键和没有松散的极性基团，但它们在耐热性上表现差。因而加剧了在高温操作中的电特性(如介电损耗和介电常数)。因而聚烯烃类不适合在微电容器中作为绝缘膜或层。另外，通过如下使用聚乙烯和聚丙烯从其一次形成膜，由该膜覆盖导电材料和用粘合剂将膜粘附于该材料。这一方法面临着与成膜和覆盖有关的问题工作步骤是复杂的和很难降低膜的厚度。氯乙烯树脂具有高的绝缘电阻，耐化学性和阻燃性，但却与聚烯烃一样具有差的耐热性和较大的介电损耗。氯化聚氯乙烯树脂具有改进的绝缘性，耐化学性和阻燃性，但与聚烯烃一样具有差的耐热性和较大的介电损耗。在分子链中含氟原子的聚合物如聚偏氟乙烯树脂，聚三氟乙烯树脂，和全氟乙烯树脂在电性能(包括低介电常数和低介电损耗)、耐热性和化学稳定性上得到了改进，但存在几个问题。这些氟化聚合物缺乏加工性和成膜性，它们基本上不溶于常用的有机溶剂和因而很难通过溶剂流延形成薄膜。它们还很难象热塑性那样在升高的温度下加工形成结构件或膜。使用这些聚合物的制造设备的方法增加成本。应用范围因低透明性而十分有限。即使当氟化聚合物能够溶于特定的溶剂形成聚合物溶液和该溶液被涂敷在支持体上作表面处理，在蒸发溶剂之后留下的聚合物涂层将会容易地从支持体上剥离下来，这是因为聚合物的增强的拒水性和疏水性。使用这些聚合物制造设备相当困难。这些聚合物只能在有限的范围使用。以上提到的常用低介电聚合物在耐热性上是不足的，因为按照JISC-4003中的规定，它们的耐热性被分类成B类。具有较好的耐热性的树脂包括热固性树脂，如环氧树脂，聚苯醚(PPE)树脂，不饱和聚酯树脂，和酚树脂。正如在JP-A 192392/1994中所公开的，环氧树脂在耐热温度下满足绝缘电阻和绝缘击穿强度。然而，环氧树脂具有至少3的较高介电常数和在这方面不令人满意。环氧树脂的另一缺点是缺乏薄膜形成能力。已知的是，通过将聚苯撑氧(PPO)树脂与多官能度氰酸酯树脂和另一种树脂共混并添加自由基引发剂未进行初级反应，获得了可固化的改性PPO树脂组合物。这一组合物的介电常数还没有降低至可接受的水平。作为较低耐热性环氧树脂的替代物，可使用可溶可熔酚醛树脂和乙烯基三嗪树脂的混合物。从这一混合物形成的膜具有非常低的动态特性。为了克服例如热加工性，在普通有机溶剂中的溶解性，和对金属导电体(或层)如铜和对玻璃纤维如纤维状玻璃的纺织或非纺织织物的牢固粘合性的上述问题，有人推荐了支化环状无定形氟化聚合物，全氟乙烯单体与另一种单体的共聚物以及类似聚合物。这些聚合物满足了包括介电常数和介电损耗的电性能，但因聚合物骨架中的亚甲基链的影响使得耐热性低和在有机溶剂中的溶解性不够。迄今还无法获得对设备基底有良好的粘合性的氟树脂。具有改进的介电性能和绝缘电阻性能的低介电常数材料还需要具有足够的耐热性来承受至少260℃×120秒的热处理，因为焊接步骤总是包括在设备制造工艺中。它们还必须改进以耐酸性和耐碱性为特征的耐化学性，耐湿性和机械性能。只有有限的几种聚合物能够满足这些要求。这些是聚酰亚胺，聚醚砜，聚苯硫醚，聚砜，热固性聚苯醚(PPE)，和聚对苯二甲酸乙二醇酯。这些聚合物具有成膜性和对基底的粘合性，但处理起来多少有些困难。例如，通过将聚合物溶于有机溶剂形成稀溶液，旋转涂敷该溶液，和蒸发溶剂留下绝缘膜而最终制得绝缘性设备膜。由于那些为聚酰亚胺和聚砜的良溶剂的溶剂如二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮是极性高沸点溶剂和具有低的蒸发速率，这些溶剂会保留在绝缘膜中。在形成这些薄膜时，很难控制表面光滑度和均匀性。聚苯醚树脂和环氧改性聚苯醚树脂在加工性和粘合性上是差的并缺乏可靠性。由于这些聚合物的溶液具有较高的粘度，它需要技巧性的的控制手段来形成均匀和光滑的膜。本专利技术的主要目的是提供低介电聚合物，该聚合物在与金属导电层和玻璃纤维的紧密接触或牢固粘合方面有改进，能够形成薄膜，和具有低介电常数和低介电损耗因子以及改进的耐热性、粘合性和加工性。本专利技术的另一目的是提供由低介电聚合物本身形成的或由低介电聚合物浸渍过的玻璃纤维形成的膜，该膜是低介电的和完全绝缘的并具有改进的耐热性、粘合性和加工性。本专利技术的又一目的是提供一种通过将薄膜层压获得的和具有低介电和绝缘性能以及改进的耐热性、耐候性和加工性的基底。本专利技术的再一目的是提供使用该低介电聚合物制备的并适合在高频区中操作的电子零件。根据本专利技术，提供由至少包括富马酸二酯单体的单体组合物进行聚合反应获得的低介电聚合物。低介电聚合物通常使用于至少500Mhz的高频带。优选的是富马酸二酯具有以下式(I) 其中R1是烷基或环烷基和R2是烷基，环烷基或芳基，R1和R2可以相同或不同。也优选的是，单体组合物进一步含有以下式(II)的乙烯基单体 其中X是氢原子或甲基和Y是氟原子、氯原子、烷基、链烯基、芳基、醚基、酰基或酯基。另一方面，本专利技术提供包括上述低介电聚合物的薄膜。该膜的厚度是至少1μm。包括该膜的层本文档来自技高网...

【技术保护点】
低介电聚合物，它是由至少包括富马酸二酯单体的单体组合物进行聚合反应获得的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田俊昭，高桥毅，八锹淳，二宫秀明，天谷直之，齐藤直树，今村康宏，海谷法博，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]