Development of High Temperature Polymers Possessing Low Dielectric Constant, Low Coefficient of Thermal Expansion, and High Transparency and Their Application to Electronic Devices.

低介电常数、低热膨胀系数、高透明性高温聚合物的开发及其在电子器件中的应用。

• 批准号: 16550179
• 负责人: HASEGAWA Masatoshi
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16550179/
• 关键词: Cycloaliphatic Polyimides; Colorless Polyimides; Low Dielectric Constant; Low CTE; Organo Soluble Polyimides; Low Water Absorption Polyimides; Positive-type Photosensitive PIs; Interlayer Dielectrics; 低吸水率ポリエステルイミド; 高透明性ポジ型感光性ポリイミド; 層間絶縁膜; ポリエス

In microelectronic applications, polyimides (PIs) used as interlayer dielectrics are demanded to decrease both the dielectric constant (K) and the coefficient of thermal expansion (CTE). There are so far few practical low-K and low- CTE PIs. The present scientific research reports that a wholly cycloaliphatic (alicyclic) polyimide (PI) derived from cyclobutanetetracarboxylic dianhydride (CBDA) and trans-1,4-cyclohexanediamine (CHDA) accomplished a combined properties of a high Tg, a low CTE, and a low dielectric coefficient (K) simultaneously, although the PI showed no solubility in common organic solvents. It is believed that the low CTE generation mechanism is based on the in-plane chain orientation induced by thermal imidization. The solution-casting process (without imidization) of polyimide solutions does not usually cause pronounced in-plane orientation. In this work, we synthesized a novel cycloaliphatic tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-CBDA from photodimerization of citraconic anhydride. The results revealed that a cycloaliphatic copolyimide system derived from 1,3-dimethyl-CBDA with TFMB and cycloaliphatic diamines leads to a low CTE (24 ppm/K), a low K (2.67), high transparency (T% = 86% @400nm), and good film flexibility by the simple solution-casting of its PI varnish without imidization process. The low CTE corresponds to a high value of birefringence (An > 0.05) reflecting a high extent of in-plane orientation. The new materials developed in this work can be applied to interlayer dielectrics in semiconductor devices.

在微电子应用中，要求聚酰亚胺（PI）作为层间绝缘层，以降低介电常数（K）和热膨胀系数（CTE）。到目前为止，几乎没有实用的低K和低CTE PI。由环丁烷四羧酸二酐（CBDA）和反式-1，4-环己二胺（CHDA）合成的全脂环族（脂环族）聚酰亚胺（PI）在普通有机溶剂中不溶，但同时具有高Tg、低CTE和低介电系数（K）的综合性能。据信，低CTE产生机制是基于由热亚胺化诱导的面内链取向。聚酰亚胺溶液的溶液流延工艺（无酰亚胺化）通常不会导致明显的面内取向。本论文以柠康酸酐为原料，通过光二聚反应合成了一种新型的脂环族四羧酸二酐，1，3-二甲基-CBDA。结果表明，由1，3-二甲基-CBDA与TFMB和脂环族二胺合成的脂环族共聚酰亚胺体系，不经酰亚胺化反应，通过简单的溶液流延工艺制备的PI清漆具有较低的CTE（24 ppm/K）、较低的K（2.67）、较高的透明性（T% = 86%@400nm）和良好的膜柔韧性。低CTE对应于高双折射值（An > 0.05），反映了高程度的面内取向。本工作中开发的新材料可应用于半导体器件的层间掺杂。

项目成果

低線膨張係数、低吸水率および靭性を同時に有する次世代耐熱絶縁材料 〜ポリエステルイミド〜

低线膨胀系数、低吸水性、高韧性的下一代耐热绝缘材料～聚酯亚胺～

• 发表时间: 2006
• 期刊: 科学と工業 59
• 作者: M.Hasegawa;Y.Tanaka;K.Koseki;A.Tominaga;長谷川匡俊
• 通讯作者: 長谷川匡俊

ポリイミド・芳香族高分子最近の進歩2004

聚酰亚胺/芳香族聚合物最新进展2004

• 发表时间: 2004
• 作者: 堀内正人;長谷川匡俊
• 通讯作者: 長谷川匡俊

Positive-type Photo-patterning of Low-CTE, High-modulus Transparent Polyimide Systems

低 CTE、高模量透明聚酰亚胺系统的正型光图案化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Photopolymer Science and Technology 19
• 作者: M.Hasegawa;Y.Tanaka;K.Koseki;A.Tominaga
• 通讯作者: A.Tominaga

Thermal and Mechanical Properties

热性能和机械性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: New Materials and Application Technologies of Polyimides, CMC `
• 作者: O.Ikeda;F.Itoh;M.Hasegawa;M.Hasegawa
• 通讯作者: M.Hasegawa

線膨張係数、低吸水率および靭性を同時に有する次世代耐熱絶縁材料 ~ポリエステルイミド~

线膨胀系数低、吸水率低、韧性强的下一代耐热绝缘材料～聚酯亚胺～

• 发表时间: 2006
• 期刊: 化学と工業 59
• 作者: M.Hasegawa;Y.Tanaka;K.Koseki;A.Tominaga;長谷川匡俊
• 通讯作者: 長谷川匡俊