深圳先進院：氟化石墨烯/聚醯亞胺納米複合材料用於高級電子包裝

本文要點：

一種製備介電性能，熱力學性能，疏水性能和透明性優異的FG / PI複合膜的簡便方法

成果簡介

對於扇出型晶圓級封裝（FO-WLP）的高級電子封裝，需要低介電常數和低耗散因數，優異的疏水性，出色的熱和機械性能以及良好的光學性能。本文，中國科學院深圳先進技術研究院Fan Zhang 等研究人員在《J Appl Polym Sci》期刊發表名為「Fluorinated graphene/polyimide nanocomposites for advanced electronic packaging applications」的論文，研究介紹了一種有效的製備新型氟化石墨烯/聚醯亞胺（FG / PI）納米複合薄膜的方法。

FG納米片具有較高的表面積和一些含氧官能團，並且具有單獨的石墨化平面結構，因此在PI基質中表現出出色的分散性。此外，在控制量的FG的情況下，研究了添加FG對介電，光學，機械，熱性能以及薄膜疏水性的影響。介電常數和損耗可低至2.64（在10 6 Hz）和PI176-0.5wt％FG的0.00176。隨著FG載荷的增加，熱穩定性（T 5= 514°C）和機械性能（拉伸模量= 2.11GPa，抗拉強度= 93.23 MPa，斷裂伸長率= 11.60％）已得到成功改善。此外，接觸角從83°增加到92°，顯示出優異的疏水性，這對於FO-WLP是必不可少的。此外，摻入FG還證明了在550nm處具有88％的透射率的優異的光學性能。因此，以優異的綜合性能，所製得的FG / PI膜在微電子領域，尤其是在FO-WLP中具有廣泛的應用。

圖文導讀

圖1、FG的XPS光譜（a），（b）FG的C1s XPS光譜。FG，氟化石墨烯，XPS; X射線光發射光譜法

圖2、具有不同FG含量的FG / PI複合膜的FT-IR光譜。FG，氟化石墨烯；PI，聚醯亞胺

圖3、（a）PI-0，（b）PI‐0.1wt％FG，（c）PI‐0.3wt％FG，（d）PI‐0.5wt％FG複合膜的SEM圖像。FG，氟化石墨烯；PI，聚醯亞胺，SEM，掃描電子顯微鏡

表1. FG / PI複合膜的介電常數和損耗

圖4、（a），應力-應變曲線，（b），拉伸強度，（c），拉伸模量，（d），純淨PI薄膜和FG / PI納米複合薄膜的斷裂伸長率（％）。FG，氟化石墨烯；PI，聚醯亞胺

圖5.PI和FG / PI納米複合膜的接觸角。FG，氟化石墨烯；PI，聚醯亞胺

小結

本文展示了一種製備介電性能，熱力學性能，疏水性能和透明性優異的FG / PI複合膜的簡便方法。很少有幾層FG納米片成功剝落，並顯示出與PI基質的優異相容性和分散性，這暗示了與PI分子鏈的界面相互作用。介電常數從純PI膜的2.88大大降低到PI-0.5wt％FG納米複合膜的2.64。在PI基質中摻入FG納米片還改善了薄膜的熱性能和疏水性。PI‐0.5wt％FG複合膜的T 5514℃的接觸角和約92°的接觸角。同時，具有0.5wt％的FG納米片的納米複合膜在550nm的特定波長下仍保持88％的透光率，證明了優異的光學透明性。所製備的納米複合膜性能的全面提高促使其成為微電子領域中ILD材料的潛在候選者。

文獻：