CN111601869A - 介电材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类新型聚合物,其可用作介电材料以制备电子器件中的钝化层。该聚合物由具有介晶基团的可聚合化合物制备,并且它们提供优异的成膜能力和优异的机械性能,并且具有低介电常数和低热膨胀系数(CTE)。还提供了一种形成所述聚合物的方法和含有所述聚合物作为介电材料的电子器件。此外,本发明涉及一种用于制备封装的微电子结构的制造方法,以及涉及一种包括通过所述制造方法形成的所述封装的微电子结构的微电子器件。
Description
技术领域
本发明涉及一类新型聚合物,其可用作用于制备封装电子器件中的钝化层的介电材料。该聚合物由具有介晶基团的可聚合化合物制备。这样的化合物也称为反应性介晶(RM)。由此获得的聚合物因此是具有在其结构中保守液晶特征的材料,并且它们提供优异的成膜能力和优异的机械性能,例如良好的断裂伸长率和良好的拉伸强度性能。此外,该聚合物的特征在于低介电常数和低热膨胀系数(CTE)。除此之外,它们是可光结构化的,特别适用于电子封装中的各种应用,例如导电或半导电组件的钝化和裸片(die)连接,以及作为制备印刷电路板用基板的主要组分。
形成聚合物的可聚合化合物具有低聚物结构,所述低聚物结构具有在分子中间含有介晶基团(MG)的重复单元和,在分子的每一端的(一种或多种)可聚合基团(P)。还提供了一种形成所述聚合物的方法和含有所述聚合物作为介电材料的电子器件。此外,本发明涉及一种用于制备封装微电子结构的制造方法,其中由所述可聚合化合物形成介电聚合物层,还涉及一种包含所述封装微电子结构的微电子器件,所述封装微电子结构通过所述制造方法获得或可通过所述制造方法获得。
根据本发明的制造方法允许成本有效且可靠地制造微电子器件,其中由于不期望的热膨胀引起的机械变形(翘曲)所导致的缺陷产品的数量显著减少。聚合可以在显著更低的温度下发生,因此导致制造期间更低的热应力,这减少了有缺陷的微电子器件的浪费,允许资源有效的和可持续的生产。
背景技术
反应性介晶(RM),当在它们表现出热致液晶(LC)相(通常为向列型、胆甾型或近晶型)的温度下聚合时,得到保留液晶态的各向异性聚合物。特别是,光学各向异性已经广泛地用于平板显示器,尤其是液晶显示器中的补偿和亮度增强的光学膜的领域。
除了它们在液晶显示器和显示器中的广泛应用之外,还研究了液晶材料由于它们特殊的物理性质而在其它应用类型中的优点(R.Stannarius,Nat.Mat.2009,8,617-618;和J.P.F.Lagerwall等人,Current Appl.Phys.2012,12,1387-1412)。特别地,高度有序的各向异性聚合物网络是具有不同应用范围的令人感兴趣的材料类别(D.J.Broer等人,Lagmuir 2014,30,13499-13509;和R.Zentel等人,Adv.Mater.2010,22,3366-3387)。然而,在大多数情况下,LC聚合物或制备该聚合物的相应单体不具有各自应用所需的最佳性能。
WO2012/152409A1涉及包含至少一种反应性介晶的单体单元的具有光学各向异性和形状各向异性的聚合物颗粒,制备其的方法,这些颗粒用于制备光学、电光学、电子、电化学、电子照相、电润湿和电泳显示器和/或器件和安全、化妆、装饰和诊断应用的用途,以及包含所述聚合物颗粒的电泳流体和显示器。特别地,聚合物颗粒具有至少一种RM的单体单元,该RM具有至少两个可聚合基团、至少一种作为共聚单体的可聚合染料、任选地至少一种共聚单体、任选地至少一种交联共聚单体、任选地至少一种离子共聚单体和任选地至少一种可聚合稳定剂。
用于由RM制备液晶聚合物和用于制备RM起始材料的各种方法是本领域已知的。例如,Siemensmeyer等人描述了一种用于产生LC化合物的混合物的方法,其中至少一种起始组分由至少两种化合物的混合物组成,并且该混合物与至少一种其它起始组分反应形成统计混合物(WO96/04351A1)。
除了LC化合物的有效制备方法之外,用于形成各向异性聚合物网络的合适的聚合方法也是感兴趣的焦点。研究了各种反应性官能团在光引发的聚合反应中的适用性。最广泛的反应性官能团是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,由于它们的高聚合速率,它们特别适合于UV诱导的自由基聚合(D.J.Broer等人,Lagmuir 2014,30,13499-13509)。然而,UV固化并不适合于所有类型的应用。
可聚合液晶单体(反应性介晶)的混合物可用于制备可通过热或光引发聚合而固化的薄膜。以这种方式制备的薄膜相对较薄,并且含有具有显著尺寸稳定性的高度交联的硬质塑料聚合物。然而,这些薄膜相对较脆,并且表现出非常低的弹性。另一方面,如果交联度降低,则不能获得尺寸稳定的聚合物膜。
US 6,261,481B1描述了一种提供良好导热性的有机绝缘组合物。该绝缘组合物包含液晶(LC)树脂,该液晶(LC)树脂包含含有具有介晶基团的单体的树脂组合物的聚合产物。该组合物在彼此正交的方向上的热导率≥0.4W/mK。树脂组合物中所含的单体具有可在酸催化下热聚合的介晶基团,优选环氧基。优选地,在聚合开始时具有介晶基团的单体部分排列的条件下加热树脂组合物,使得基于部分排列的各向异性性能在聚合物中冻结。
US2008/0075961A1和US2017/0152418A1涉及由含有酰亚胺扩链的单、双和聚马来酰亚胺化合物的热固性马来酰亚胺树脂制备的马来酰亚胺粘合剂膜。马来酰亚胺粘合剂膜是可光结构化的,并且适用于生产电子设备、集成电路、半导体器件、无源器件、太阳能电池、太阳能模块和/或发光二极管。然而,马来酰亚胺化合物不包含任何介晶基团,该介晶基团可以赋予化合物在膜中的优先方向或部分排列。这导致在机械稳定性和导热性方面较差的性能。这些材料通常还表现出相对低的玻璃化转变点,这又影响它们的热膨胀性质。
KR 20160052234 A描述了一种可光固化绝缘树脂组合物和使用其的印刷电路板。该可光固化绝缘树脂组合物包含可光固化液晶低聚物;可光固化的氧化石墨烯;和可光固化金属醇盐。然而,可光固化液晶低聚物不含有通过间隔基团连接在一起的多个介晶基团。这导致不利的溶解度分布,并且用于光固化的能量非常高。
电子封装
随着固态晶体管开始替代真空管技术,诸如电阻器、电容器和二极管的电子组件变得可以通过它们的引线直接安装到卡的印刷电路板中,从而建立仍然在使用的基本构建块或封装水平。复杂的电子功能通常需要比单个印刷电路卡上可互连的组件更多的单独组件。多层卡的性能伴随着子卡到多层母板上的三维封装的发展。集成电路允许将诸如电阻器和二极管的许多分立电路元件嵌入到称作集成电路芯片或裸片的单独的、相对小的组件中。然而,尽管电路集成度难以置信,但通常需要一个以上封装级,这部分是因为集成电路本身的技术。集成电路芯片非常易碎,具有极小的端子。第一级封装实现了机械保护、冷却和提供到精密集成电路的电连接的能力的主要功能。由于一些组件(高功率电阻器、机械开关、电容器)不容易集成到芯片上,所以使用至少一个附加封装级,例如印刷电路卡。对于非常复杂的应用,例如大型计算机,需要多个封装级的层次。
存在各种先进的封装技术以满足当今半导体工业的要求。领先的先进封装技术-晶片级封装(WLP)、扇出晶片级封装(FOWLP)、2.5D插入物、芯片上芯片堆叠、封装上封装堆叠、嵌入式IC-都需要薄基板、再分布层和其它组件如高分辨率互连的结构化。最终消费市场对更小和更薄的器件的更低价格和更高功能性呈现持续的推动。这驱动了对有竞争力的制造成本下具有更精细特征和提高的可靠性的下一代封装的需求。
相反于将晶片切割成单独电路(晶片)然后封装它们的更常规的方法,晶片级封装(WLP)是封装集成电路的技术,所述集成电路仍然是晶片的部分。WLP基本上是真正的芯片级封装(CSP)技术,因为所得到的封装实际上与裸片具有相同的尺寸。晶片级封装允许晶片级的晶片加工、封装、测试和老化的集成,以便使器件所经历的从硅开始到客户装运的制造工艺流线化。WLP的主要应用领域是智能电话和由于其尺寸限制而引起的可穿戴设备。智能电话或可穿戴设备中的WLP提供的功能包括:指南针、传感器、电源管理、无线等。晶片级芯片尺寸封装(WL-CSP)是目前市场上可获得的最小封装之一。
扇出晶片级封装(FOWLP)是微电子中最新的封装趋势之一:FOWLP在封装体积以及封装厚度方面都具有高的小型化潜力。FOWLP的技术基础是重新配置的、涂有嵌入式芯片的晶片和薄膜重新布线层,它们一起形成表面安装器件(SMD)兼容封装。FOWLP的主要优点是非常薄,因为无基板封装、低热阻、由于短的和平面电连接以及无凸起芯片连接而不是例如引线接合或焊接接触而产生的良好高频特性。
对于电子封装,需要不同类型的材料,由这些材料制成基板、导电连接和绝缘或钝化涂层。用于多芯片和单芯片模块的基板绝缘体材料选自两大类材料,有机物和陶瓷中的一种。芯片到封装的互连通常通过以下三种技术之一来实现:引线接合、带式自动接合和焊球倒装芯片。引线接合是最广泛使用的第一级互连;它采用超声波能量将非常细的导线从沿着集成电路芯片的外围的金属化端子焊盘机械地焊接到基板表面上的相应接合焊盘。
另一个重要的作用是作为所有WLP和相关技术如IPD(集成无源器件)和3D-SiP(系统级封装)的关键构建模块的聚合物。可获得用于集成的几种不同类型的光敏聚合材料,例如:聚酰亚胺(PI)、聚苯并噁唑(PBO)、苯并环丁烯(BCB)、有机硅、丙烯酸酯和环氧树脂。
聚合物涂料如聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂和有机硅树脂已经使用了40多年,以保护印刷线路板(PWB)免受潮湿、处理和环境影响。已经开发了用于芯片钝化层的特殊半导体级聚合物。尤其对于环氧树脂,引入多个蒸馏程序以去除在标准环氧合成中作为副产物的钠和氯离子。聚酰亚胺成为存储器芯片和其它器件的标准钝化层,其需要表面保护以进行处理和测试过程。已开发了光敏树脂以降低加工成本。
干法蚀刻需要使用硬掩模或厚的光阻涂层的掩模工艺,所述硬掩模是溅射和结构化的金属层。由于节省成本的程序,在1960年代至1990年代流行的材料的深入表征已经显著减慢。此外,由于兼并、分拆和低经济利润,聚合物产品并不总是具有持续性。与此相反,随着IC的新封装概念如WLP、SiP和3-D集成的引入,聚合物材料变得更加重要。
存在可以用作WLP的聚合物介电材料的宽范围的材料类别:聚酰亚胺、聚苯并唑、苯并环丁烯、环氧树脂、硅氧烷、丙烯酸酯、纳米填充的酚醛树脂、硅氧烷、氟化聚合物和聚降冰片烯。M.等人,2010Electronic Components and TechnologyConference,769-776中给出了光敏制剂的深入综述。
聚酰亚胺-ODA是由Du Pont开发的基于交替的芳族碳环和杂环的一系列新的高性能聚合物的第一成员:
聚酰亚胺由于其极高的分解温度(可高达400℃以上)而非常独特。此外,其机械性能保证了高柔韧性(断裂伸长率高达100%)和极高超过200MPa的拉伸强度。PI仍然是IC钝化最常用的聚合物。
聚合物膜可以在曝光后使用含水显影剂显影。
硅氧烷是具有Si-O-基团的主链的聚合物。所谓的BCB(苯并环丁烯)是另外具有乙烯基和苯并环丁烯环系的硅氧烷-聚合物基团的实例:
主要优点是具有高原子经济的聚合反应(狄尔斯-阿尔德反应),因为没有副产物出现。这种高度交联的热固性聚合物具有优异的电性能,但是非常脆,具有低的断裂伸长率值(8%)和87MPa的低拉伸强度。
环氧聚合物是大多数PWB的基础。主要优点是它们的低固化温度适合于温度敏感器件。重要的实例是基于Novolak的环氧树脂:
环氧和丙烯酸酯聚合物也可作为干膜材料获得。所有其它电介质必须通过旋涂或喷涂来沉积。
较新的进展是聚降冰片烯,它是通过开环易位聚合或乙烯基加聚得到聚合物的桥联环烃:
所有液体型光敏薄膜聚合物的加工非常相似:涂布(主要是旋涂)、曝光(UV)、曝光后烘烤(不是所有聚合物)、显影、曝光后烘烤和固化。
选择给定聚合物的要求相当广泛:用于封装中高温工艺如焊料回流的高分解或玻璃化温度、高粘附性、高机械和化学强度、优异的电性能、低吸水性、光敏性和高产量制造性。由于这些原因,热固性塑料通常用于包装应用。它们作为预聚物生产和使用,其分子量为若干个100000g/mol,并溶于有机溶剂中。这种溶液通常被称为前体,并且准备用于旋涂工艺。通过热固化在晶片上进行最终聚合。
然而,现有技术中已知的聚合物显示了以下缺点:
苯并环丁烯衍生物以及聚降冰片烯显示出非常低的介电常数,但是这一优点被对金属的非常差的粘附性所损害。
光刻法
光刻技术长期以来一直是用于在先进封装应用中使用的构造无机和有机材料的关键图案化技术,所述先进封装应用例如倒装芯片晶片凸块、电镀金、焊料凸块、铜柱技术和再分布层。光刻是关键的制造工艺和成本因素;在当今的工业光刻应用中,仔细选择正确的曝光方案对于实现最佳的可能成本结构是关键的。
半导体工业中的当前驱动力和趋势清楚地表明,需要微电子器件的性能改进以满足未来的终端用户需求。例如,像平板电脑和智能电话的消费电子器件变得越来越薄且越来越小,同时获得更高的计算能力、增加的数据存储和改进的通信能力。此外,在从芯片制造商、铸造厂、组装和测试供应商到器件制造商的供应链内的所有各方的竞争环境中,成本考虑变得越来越重要。因此,工业上努力寻求创新的方法以降低制造成本,同时实现满足挑战性技术要求的技术。
几十年来,光刻法一直是并且仍然是微电子器件的制造和封装中使用的基本工艺。任何光刻工艺的关键组件是曝光工具,其使用紫外波长范围内的光来图案化光敏抗蚀剂或聚合物。曝光工具必须能够精确地产生所需的特征,并将它们与下层中先前制造的结构对齐。目前存在几种类型的曝光技术:接近或接触印刷、激光直接成像和投影光刻。相应的设备工具组在技术能力(光学分辨率、覆盖性能和有效吞吐量)以及与曝光工艺相关的成本方面不同。(参见,H.Hichri等人, Micro Tec Photonic System Inc.,Corona,CA,USA)。
发明目的
因此,本发明的目的是克服现有技术中的缺点,并提供一类新的聚合物,其可在封装的电子器件的钝化层中用作介电材料,显示出优异的成膜能力、易于用常规溶剂加工、和优异的机械性能如良好的断裂伸长率和良好的拉伸强度性能,并具有低介电常数和低热膨胀系数(CTE)。
并且,本发明的目的是提供一种新型聚合物,其是可光结构化的,特别适合于电子封装中的各种应用,例如导电或半导电组件的钝化和裸片连接,以及作为制备印刷电路板用基板中的主要组分。
本发明的另一个目的是提供一种可聚合化合物作为单体,由其制备新型聚合物。此外,本发明的目的是提供一种使用可聚合化合物形成所述新型聚合物的方法。最后,本发明的目的是提供包含作为介电材料的所述聚合物的电子器件、制备封装微电子结构的制造方法和包含可通过所述制造方法获得的所述封装微电子结构的微电子器件。
发明内容
本发明人惊奇地发现,以上目的通过含有衍生自特定可聚合化合物的重复单元的聚合物来实现,所述特定可聚合化合物优选为可聚合二反应性介晶化合物。
可聚合化合物由式(1)表示:
P1-Sp1-(MG-Sp1)m-P1 式(1)
其中:
m为1至60,优选1至50,更优选2至30,并且最优选3至20的整数;
P1表示可聚合基团(P);
Sp1在每种情况下表示间隔基团(Sp)或单键;
MG是棒状介晶基团,其优选选自式(2):
-(A21-Z21)k-A22-(Z22-A23)l- 式(2)
其中:
A21至A23独立地且每次出现时彼此独立地为芳基、杂芳基、杂环基、脂环基或环状酰亚胺基,其任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代;
Z21和Z22独立地并且在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键;
R01和R02各自彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
L是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NRxxRyy、-C(=O)ORxx、-C(=O)Rxx、-NRxxRyy、-OH、-SF5,或具有1-20个C原子、优选1-12个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子任选被F或Cl替代,优选F、-CN或具有1-6个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基;
Rxx和Ryy彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
Y01和Y02各自彼此独立地表示H、具有1-12个碳原子的烷基、芳基、F、Cl或CN;和
k和l各自独立地为0、1、2、3或4,优选0、1或2,最优选1。
所述可聚合化合物用作单体化合物以形成一类新的聚合物。所述新型聚合物通过以下方法制备,该方法也构成本发明的一部分:
形成聚合物的方法,其中所述方法包括以下步骤:
(i)提供包含根据本发明的一种或多种可聚合化合物的可聚合起始材料;和
(ii)聚合所述可聚合起始材料。
并且,提供了一种聚合物,其可通过或通过上述形成聚合物的方法获得。
除此之外,提供了包含根据本发明的聚合物的电子器件。
最后,提供了一种制备封装的微电子结构的制造方法,其中基板设有包含一种或多种聚合的液晶单体的涂层,其中所述方法包括以下步骤:
(1)将包含一种或多种根据本发明的可聚合化合物的可聚合组合物施加到基板的表面;和
(2)固化所述可聚合组合物以形成介电层。
还提供了一种微电子器件,其包含通过根据本发明的制造方法可获得的或获得的封装微电子结构。
本发明的优选的实施方案将在下文中和在从属权利要求中进行描述。
附图简述
本申请不包含任何附图。
具体实施方式
定义
术语“液晶”、“介晶(mesomorphic)化合物”或“介晶(mesogenic)化合物”(也简称为“介晶”)是指在适宜的温度、压力和浓度条件下可以作为中间相或特别是作为液晶相存在的化合物。非两亲性介晶化合物包含例如一个或多个棒状、香蕉形或盘状介晶基团。
术语“棒状”是指杆形或板/板条形的化合物或基团。术语“香蕉形”是指弯曲基团,其中两个通常为棒状的弯曲基团通过半刚性基团以不共线的方式连接。术语“盘状”是指盘形或片形的化合物或基团。
术语“介晶基团”或其缩写“MG”是指具有诱导液晶(LC)相行为的能力的基团。介晶基团,尤其是非两亲型的那些,通常是棒状或盘状的。包含介晶基团的化合物本身不一定必须显示LC相。它们也可以仅在与其它化合物的混合物中,或当介晶化合物或其混合物聚合时才显示出LC相行为。为了简单起见,术语“液晶”在下文中用于介晶和LC材料。
棒状介晶化合物通常包含棒状,即棒状或板条状介晶基团,该介晶基团由一种或多种直接或通过连接基团彼此连接的芳族或脂环族基团组成,任选包含连接到棒的短端的端基,和任选包含一种或多种连接到棒的长侧的侧基,其中这些端基和侧基通常选自例如碳基或烃基、极性基团如卤素、硝基、羟基等或可聚合基团。
盘状介晶化合物通常包含盘状,即相对扁平的盘状或片状介晶基团,该介晶基团例如由一种或多种稠合的芳族或脂环族基团如三亚苯基组成,并且任选包含一种或多种连接到介晶基团上并且选自上述端基和侧基的端基。
术语“反应性介晶”或其缩写“RM”是指可聚合介晶或液晶化合物,其优选是单体或低聚化合物。具有一个可聚合基团的可聚合化合物也称为“单反应性”化合物,具有两个可聚合基团的化合物称为“二反应性”化合物,具有多于两个可聚合基团的化合物称为“多反应性”化合物。没有可聚合基团的化合物也称为“非反应性”化合物。
术语“间隔基”或“间隔基团”,以下也称为“Sp”,是本领域技术人员已知的,并在文献中描述。除非另有说明,否则上文和下文的术语“间隔基”或“间隔基团”表示柔性有机基团,其在可聚合介晶化合物(“RM”)中连接介晶基团和可聚合基团。
术语“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物,例如嵌段、无规和交替共聚物、三元共聚物、四元共聚物等,以及它们的共混物和改性物。并且,除非另有具体限制,术语“聚合物”应包括材料的所有可能的构型异构体。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构对称。聚合物是高相对分子质量的分子,其结构基本上包括多个重复的单元(即,重复单元),其实际上或概念上衍生自低相对质量的分子(即单体)。在本发明的上下文中,聚合物由超过60种单体组成。
术语“低聚物”是由几个单体单元组成的分子络合物,与聚合物相反,其中单体的数量原则上是不受限制的。二聚体、三聚体和四聚体例如分别是包含两个、三个和四个单体的低聚物。在本发明的上下文中,低聚物可以由至多60个单体组成。
本文所用的术语“单体”是指能够进行聚合从而将构成单元(重复单元)贡献给聚合物或低聚物的基本结构的分子。
本文所用的术语“均聚物”代表衍生自一种(真实的、隐含的或假想的)单体的聚合物。
本文所用的术语“共聚物”通常是指衍生自多于一种单体的任何聚合物,其中该聚合物包含多于一种的相应的重复单元。在一个实施方案中,共聚物是两种或更多种单体的反应产物,因此包含两种或更多种相应的重复单元。优选的是,共聚物包含两种、三种、四种、五种或六种重复单元。通过三种单体物质的共聚获得的共聚物也可称为三元共聚物。通过四种单体物质的共聚获得的共聚物也可称为四元共聚物。共聚物可以嵌段、无规和/或交替共聚物存在。
如本文所用的,术语“嵌段共聚物”表示共聚物,其中相邻的嵌段在组成上是不同的,即相邻嵌段包含衍生自不同种类的单体的重复单元或衍生自相同种类的单体但具有不同组成或重复单元的序列分布的重复单元。
此外,如本文所用的术语“无规共聚物”是指由大分子形成的聚合物,其中在链中的任何给定位点找到给定重复单元的概率与相邻重复单元的性质无关。通常,在无规共聚物中,重复单元的序列分布遵循Bernoullian统计。
如本文所用的术语“交替共聚物”表示由包含交替序列的两种重复单元种类的大分子组成的共聚物。
“电子封装”是电子工程领域内的主要学科,并且包括各种各样的技术。它是指通过多层电路板(也称为卡)上的孔将分立组件、集成电路、以及MSI(中等规模集成)和LSI(大规模集成)芯片(通常通过横梁引线附着到引线框)插入板中,在那里它们被焊接到位。电子系统的封装必须考虑保护免受机械损坏、冷却、射频噪声发射、保护免受静电放电维护、操作员方便性和成本。
如本文所用的术语“微电子器件”是指具有非常小的电子设计和组件的电子器件。通常,但不总是,这意味着微米级或更小。这些器件通常包含一种或多种微电子组件,所述微电子组件由半导体材料制成并在封装结构中互连以形成微电子器件。许多普通电子设计的电子组件可以以微电子等效物的形式获得。这些包括晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管和自然绝缘体,并且导体都可以在微电子器件中找到。由于组件、引线和焊盘的异常小的尺寸,独特的布线技术例如引线接合也经常用于微电子学中。
优选的实施方案
可聚合化合物
本发明涉及由式(1)表示的可聚合化合物:
P1-Sp1-(MG-Sp1)m-P1 式(1)
其中:
m为1-60的整数。
P1表示聚合性基团(P)。
Sp1每次表示间隔基(Sp)或单键;
MG是杆状介晶基团,其优选选自式(2):
-(A21-Z21)k-A22-(Z22-A23)l- 式(2)
其中:
A21至A23独立地且在每次出现时彼此独立地为芳基,杂芳基,杂环基,脂环基或环状酰亚胺基,它们任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代;
Z21和Z22独立地且在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键;
R01和R02各自彼此独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基;
L是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NRxxRyy、-C(=O)ORxx、-C(=O)Rxx、-NRxxRyy、-OH、-SF5或具有1至20个C原子,优选1至12个C原子的直链或支链烷基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子任选地被F或Cl替代,优选为F,-CN或具有1-6个碳原子的直链或支链烷基,烷氧基,烷基羰基,烷氧基羰基,烷基羰基氧基或烷氧基羰基氧基;
Rxx和Ryy彼此独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基;
Y01和Y02彼此独立地表示H,具有1至12个碳原子的烷基,芳基,F,Cl或CN;和
k和l分别独立地为0、1、2、3或4。
根据本发明的可聚合化合物优选为可聚合的二反应性介晶化合物。
可聚合基团P是能够进行聚合反应例如自由基或离子链聚合、加聚或缩聚的基团,或能够在聚合物骨架上进行聚合类似反应例如加成或缩合的基团。
指数m优选为1至50。更优选地,指数m为2至30,最优选为3至20。
优选地,Z21和Z22独立地且在每次出现时彼此独立地为-COO-、-OCO-、-CO-O-、-O-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键。
优选地,k和l分别独立地为0、1或2,更优选地,k和l为1。
优选的可聚合基团P选自包含C=C双键或C≡C三键的基团,以及适合于通过开环反应聚合的基团,例如,氧杂环丁基或环氧基。
更优选的可聚合基团P选自CH2=CW1-COO-,CH2=CW1-CO-,
CH2=CW2-(O)k3-、CW1 2=CH-CO-(O)k3-、CW1 2=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-和Phe-CH=CH-,
其中:
W1表示H,F,Cl,CN,CF3,苯基或烷基,其具有1至5个碳原子,更优选H,F,Cl或CH3;
W2表示H或具有1-5个碳原子的烷基,更优选为H,甲基,乙基或正丙基;
W3和W4彼此独立地表示H,Cl或具有1-5个碳原子的烷基;
Phe表示1,4-亚苯基,其任选地被一个或多个如上定义的基团L取代但不同于P-Sp,优选的取代基L为F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5和苯基;和
k1、k2和k3彼此独立地表示0或1,k3优选地表示1;和
k4是1到10的整数。
最优选的可聚合基团P是乙烯基氧基,丙烯酸酯基,甲基丙烯酸酯基,氟丙烯酸酯基,氯丙烯酸酯基,氧杂环丁基,环氧基,马来酰亚胺基团,3-甲基马来酰亚胺基团,3-乙基马来酰亚胺基团,3-丙基马来酰亚胺基团,3,4-二甲基马来酰亚胺基团,3-甲基-4-乙基马来酰亚胺基团,3-甲基-4-丙基马来酰亚胺基团,3,4-二乙基马来酰亚胺基团,3-乙基-4-丙基马来酰亚胺基团和3,4-二丙基马来酰亚胺基团,最优选丙烯酸酯基,甲基丙烯酸酯基,马来酰亚胺基团和3,4-二甲基马来酰亚胺基团。
优选的间隔基团Sp选自式Sp'-X',从而基团“P-Sp-”对应于式“P-Sp'-X'-”,其中:
Sp'表示
(a)具有1至40个,优选1至30个碳原子的直链或支链亚烷基,其任选地被F,Cl,Br,I或CN单或多取代,并且其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-NR01-CO-NR01-、-CH=CH-或-C≡C-使得O和/或S原子不直接相互连接的方式替代,或
(b)-Spx-G-Spy-,其中Spx和Spy彼此独立地表示具有1至20个碳原子、优选1至12个碳原子的亚烷基,或单键;G表示具有3至20个碳原子,优选5至12个碳原子的亚环烷基,其任选地被具有1至20个碳原子,优选1至12个碳原子的烷基单取代或多取代;
X'表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=C-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,优选-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR01-或单键;
R01和R02彼此独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基;和
Y01和Y02彼此独立地表示H,F,Cl或CN。
在每种情况下,优选的基团Sp'选自直链亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基和亚十八烷基、亚环己基、亚乙基氧基亚乙基、亚甲基氧基亚丁基、亚乙基硫代亚乙基、亚乙基-N-甲基亚氨基亚乙基、1-甲基亚烷基、亚乙烯基、亚丙烯基和亚丁烯基。
更优选的间隔基Sp选自-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-、-(SiR01R02-O)p1-、-(CH2)p1-(环-C6H8R01R02)-(CH2)p1-,和
其中:
p1是1至60的整数,优选1至36,更优选1至12;
q1是1至12的整数,优选1至3的整数;以及
R01和R02各自彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基。
最优选的基团Sp是-(CH2)p1-、-O-(CH2)p1-、-O-(CH2)p1-O-、-OCO-(CH2)p1-和-OCOO-(CH2)p1-,其中p1是1-36的整数,优选1-12。
在本发明的一个优选的实施方案中,基团A21-A23独立地表示,且在多次出现的情况下,彼此独立地表示选自下列组a)-e)的基团:
a)反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基和4,4'-二环己基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替代,并且其中一个或多个H原子可被基团L替代;
b)1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、4,4'-亚联苯基、2,5-噻吩和2,6-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩,其中一个或两个CH基团可以被N替代,并且其中一个或多个H原子可以被基团L替代;
d)具有5-20个环碳原子的饱和的、部分不饱和的或完全不饱和的和任选取代的多环基团,其中一个或多个还可被杂原子替代,优选选自双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、三环[3.3.1.1]癸烷-1,3-二基,
其中一个或多个H原子可以被基团L替代,和/或一个或多个双键可以被单键替代,和/或一个或多个CH基团可以被N替代,和其中M表示-O-、-S-、-CH2-、-CHY03-或-CY03Y04-;
Y03、Y04各自独立地表示以上对于R01、F、Cl、CN、OCF3或CF3给出的含义之一,和优选H、F、Cl、CN、OCF3或CF3;
W5、W6彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH2-O-、-O-CH2-、-C(RcRd)-或-O-;
Rc,Rd彼此独立地表示H或具有1-6个碳原子的烷基,优选H,甲基或乙基;以及
R03、R04彼此独立地表示H、F、具有1-12个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个H原子可以被F替代;
e)选自以下的环状酰亚胺:
其中一个或多个H原子可以被基团L替代,和/或一个或多个双键可以被单键替代,和/或一个或多个CH基团可以被N替代。
优选的根据式(1)的可聚合化合物是:
其中基团和指数具有以下含义:
L是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NRxxRyy、-C(=O)ORxx、-C(=O)Rxx、-NRxxRyy、-OH、-SF5或具有1-20个C原子、优选1-12个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子任选被F或Cl替代,优选F、-CN或具有1-6个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基;
Rxx和Ryy彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
r是0、1、2、3或4;
s是0、1、2或3;
t是0、1或2;
Z21和Z22独立地且在每次出现时彼此独立地为,-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键,优选-COO-、-OCO-、-CO-O-、-O-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键;
R01和R02各自彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
Sp1在每种情况下表示如上定义的间隔基团(Sp)或单键;
P1表示如上定义的可聚合基团(P);以及
m是1-60的整数,优选1-50,更优选2-30,和最优选3-20。
更优选的根据式(1)的可聚合化合物是:
其中基团和指数具有以上定义的含义之一。
特别优选的根据式(1)的可聚合化合物是:
其中基团和指数具有以上定义的含义之一。
根据式(1)的最优选的可聚合化合物是:
其中
n是1至60的整数,优选1至36,更优选6至12;以及
m为1至60的整数,优选1至50,更优选2至30,和最优选3至20。
其中,
L在每次出现时彼此独立地为F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NRxxRyy、-C(=O)ORxx、-C(=O)Rxx、-NRxxRyy、-OH、-SF5或者具有1-20个C原子,优选1-12个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子任选被F或Cl替代,优选F、CN或者具有1-6个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基;以及
Rxx和Ryy根据以上给出的定义来限定。
由式(1)表示的可聚合化合物可以通过任何标准合成制备。通常,将化合物逆向合成地切割成较小的单元,并由合适的前体化合物逐步形成。为此目的,可以使用已知的标准反应。已经证明在合成的后期阶段,通常在合成的最后一步连接可聚合基团P1是特别有利的。通过这样做,可以避免不希望的副反应或化合物的过早聚合。
例如,如果可聚合化合物含有由下式表示的可聚合基团P,
其中W3和W4各自彼此独立地表示H、Cl或具有1-5个碳原子的烷基,
由式(3)表示的前体:
X-Sp1-(MG-Sp1)m-X 式(3)
与
反应以形成式(1)所表示的可聚合化合物:
P1-Sp1-(MG-Sp1)m-P1 式(1)
其中X是NH2;
Sp1、MG和m具有上述定义之一。
本发明还提供了一种形成包含一种或多种可聚合化合物的单体单元的聚合物的方法。聚合物是可以为线性或交联的介电聚合物。
形成聚合物的方法包括以下步骤:
(i)提供包含一种或多种根据本发明的可聚合化合物的可聚合起始材料;以及
(ii)聚合所述可聚合起始材料。
包含在可聚合起始材料中的可聚合化合物是由式(1)和上述定义表示的可聚合化合物。
优选步骤(i)中提供的可聚合起始材料包含一种根据本发明的可聚合化合物。
在一个优选的实施方案中,步骤(i)中提供的可聚合起始材料包含一种或多种另外的可聚合化合物,其能够与根据本发明的可聚合化合物反应以形成共聚物。
优选的其它可聚合化合物是能够与本发明的可聚合化合物的可聚合基团P反应形成共聚物的单体。这些优选的附加可聚合化合物选自丙烯酸酯、环氧化物、烯烃、乙烯基醚、乙烯基酯、聚硫醇、聚胺和聚马来酰亚胺。利用基本的化学知识,技术人员能够发现并选择本发明给定的可聚合化合物,合适的其它可聚合化合物能够与首先提到的化合物反应以形成共聚物。
优选的丙烯酸酯是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、氰基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸戊酯、氰基丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、氰基丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸庚酯、氰基丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、氰基丙烯酸辛酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、(羟乙基)丙烯酸酯、(羟乙基)甲基丙烯酸酯、2-氯丙烯酸甲酯和2-氟丙烯酸甲酯。
优选的环氧化物是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧戊烷、环氧己烷、环氧庚烷、环氧辛烷、缩水甘油酰胺、缩水甘油、氧化苯乙烯、3,4-环氧四氢噻吩-1,1-二氧化物、2,3-环氧丙酸乙酯、2-甲基甘氨酸甲酯、甲基缩水甘油醚、乙基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、氧化环戊烯、氧化环己烯、氧化环庚烯、氧化环辛烯和均二苯乙烯氧化物。
优选的烯烃是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、异戊二烯苯乙烯和乙烯基乙烯。
优选的乙烯基醚是二乙烯基醚、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、戊基乙烯基醚、己基乙烯基醚、庚基乙烯基醚和辛基乙烯基醚。
优选的乙烯基酯是甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、庚酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、壬酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、4-叔丁基苯甲酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯和三氟乙酸乙烯酯。
优选的聚硫醇是具有两个或更多个硫醇官能团的有机硫化合物。特别优选的聚硫醇选自HS-(CnH2n)-SH,其中n=2-20,优选2-12;CnH2n-1(SH)3,其中n=3至20,优选3至12;HS-Ar-SH,其中Ar=取代的或未取代的C6-C20亚芳基;和HS-(CH2)m-Ar-(CH2)m-SH,其中Ar=取代的或未取代的C6-C20亚芳基,和m=1至12。
优选的多胺是具有两个或更多个氨基官能团的有机胺化合物。特别优选的多胺选自H2N-(CnH2n)-NH2,其中n=2-20,优选2-12;H2N-(CnH2nNH)-NH2,其中n=2-20,优选2-12;CnH2n-1(NH2)3,其中n=3至20,优选3至12;H2N-Ar-NH2,其中Ar=亚取代的或未取代的C6-C20亚芳基;和H2N-(CH2)m-Ar-(CH2)m-H2N,其中Ar=取代的或未取代的C6-C20亚芳基,m=1至12。
优选的聚马来酰亚胺是如US 2008/0075961 A1和US 2017/0152418 A1中所述的马来酰亚胺封端的聚酰亚胺,其公开内容通过引用并入本文。优选的是,聚马来酰亚胺是选自由下式(A)或式(B)表示的化合物的二马来酰亚胺:
其中R1和Q1独立地选自由未取代的或取代的脂族、脂环族、烯基、芳基、杂芳基、硅氧烷、聚(丁二烯-共-丙烯腈)和聚(氧化烯)衍生的结构;X1至X4各自独立地为H或具有1至6个C原子的烷基;和n=0至30;
其中R2和Q2独立地选自由未取代的或取代的脂族、脂环族、烯基、芳基、杂芳基、硅氧烷、聚(丁二烯-共-丙烯腈)和聚(氧化烯)衍生的结构;X5至X8各自独立地为H或具有1至6个C原子的烷基;R3和R4各自独立地为H或CH3,其中R3和R4中的至少一个为CH3;并且n=0至30。
在一个优选的实施方案中,衍生自未取代的或取代的脂族基、脂环族基、烯基、芳基、杂芳基、硅氧烷、聚(丁二烯-共-丙烯腈)和聚(氧化烯)的结构为烷基、烯基、炔基、羟基、氧代基、烷氧基、巯基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、取代的芳氧基、卤素、卤代烷基、氰基、硝基、硝酮基、氨基、酰胺基、-C(O)H、酰基、氧酰基、羧基、氨基甲酸酯基、磺酰基、磺酰胺基、硫酰基或-C(O)-、-S-、-S(O)2-、-OC(O)-O-、-NA-C(O)-、-NAC(O)-NA-、-OC(O)-NA-(式中,A为H或碳原子数为1-6的烷基),优选一个末端还含有取代基。
优选的取代基是烷基、烯基、炔基、羟基、氧代基、烷氧基、巯基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、取代的芳氧基、卤素、卤代烷基、氰基、硝基、硝酮基、氨基、酰胺基、-C(O)H、酰基、氧基酰基、羧基、氨基甲酸酯基、磺酰基、磺酰胺基、硫酰基或-C(O)-、-S-、-S(O)2-、-OC(O)-O-、-NA-C(O)-、-NAC(O)-NA-、-OC(O)-NA-(式中,A是H或具有1至6个碳的烷基)、酰基、氧基酰基、羧基、氨基甲酸酯基、磺酰基、磺酰胺基或硫酰基。
在一个更优选的实施方案中,R1和R2、Q1和Q2独立地选自取代的或未取代的脂族、脂环族、烯基、芳族、杂芳族、硅氧烷、聚(丁二烯-共-丙烯腈)或聚(氧化烯)基团。
优选的脂族基团是直链或支链的C1-C50亚烷基,更优选直链或支链的C1-C36亚烷基。
优选的脂环族基团是脂族和环状的,并且含有一个或多个全碳环,其可以是取代的或未取代的,并且其可以是任选地稠合的和/或桥接的。优选的脂环族基团具有3至72个C原子,更优选3至36个C原子。特别优选的脂环基团由-Sp1-Cy-Sp2-表示,其中Sp1和Sp2彼此独立地表示具有1-12个C原子的亚烷基或单键;G表示具有3-12个碳原子的亚环烷基,它任选被具有1-12个碳原子的烷基单取代或多取代。
优选的烯基基团是具有至少一个碳-碳双键并具有约至多100个碳原子的直链或支链烃基基团。更优选的烯基基团是C2-C50亚烯基,最优选C2-C36亚烯基。
优选的芳族基团是具有6-20个C原子,更优选6-14个C原子的亚芳基,其可以是取代的或未取代的。
杂芳族基团是含有一个或多个杂原子(例如,N、O、S等)作为环结构的部分的芳族基团。优选的杂芳族基团具有3至20个C原子,优选3至14个C原子,和一个或多个选自N、O和/或S的杂原子,并且它们可以是取代的或未取代的。
优选的硅氧烷基团选自-[RaRbSi-O]n-RaRbSi-,其中Ra和Rb独立地为H或C1-C6烷基,和n=1至1000,更优选1至100。
优选的聚(氧化烯)基团为聚(C1-C12氧化烯)基团。
优选地,可聚合起始材料中的本发明的可聚合化合物与其他的可聚合化合物之间的摩尔比优选为0.1:100至100:0.1。
优选地,步骤(i)中提供的可聚合起始材料基本上不含溶剂。基本上不含溶剂是指基于可聚合化合物的总重量,可聚合起始材料中的总残余溶剂的含量不超过10重量%,优选不超过5重量%,并且更优选不超过1重量%。
优选地,在步骤(ii)中可聚合起始材料通过自由基聚合或离子聚合或通过暴露于辐射而聚合。进一步优选地,可聚合起始材料含有用于自由基聚合的引发剂或用于离子聚合的引发剂。进一步优选地,步骤(ii)中可聚合化合物的聚合在升高的温度下进行,优选在25至200℃的范围内的温度下进行,更优选在25至150℃的范围内的温度下进行。
优选地,自由基聚合的引发剂通过暴露于热而热活化或通过暴露于辐射如UV和/或可见光而光化学活化。
优选的用于自由基聚合的引发剂是:过氧化苯甲酸叔戊酯、4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、1,1'-偶氮二(环己腈)、2,2'-偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化苯甲酰、2,2-二(叔丁基过氧基)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己烷、2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基-3-己炔、双(1-(叔丁基过氧基)-1-甲基乙基)苯、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化氢、过乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、氢过氧化枯烯、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯、过氧化月桂酰、2,4-戊二酮过氧化物、过乙酸和过硫酸钾。通常,这种引发剂是可以热活化的自由基聚合引发剂。
用于自由基聚合的其它优选的引发剂是:苯乙酮,对茴香偶酰,苯偶酰,苯偶姻,二苯甲酮,2-苯甲酰基苯甲酸,4,4'-双(二乙氨基)二苯甲酮,4,4'-双(二甲氨基)二苯甲酮,苯偶姻甲醚,苯偶姻异丙基醚,苯偶姻异丁基醚,苯偶姻乙醚,4-苯甲酰基苯甲酸,2,2'-双(2-氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2'-联咪唑,2-苯甲酰基苯甲酸甲酯,2-(1,3-苯并二氧杂环戊-5-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉基苯基丁酮,(±)-樟脑醌,2-氯噻吨酮,4,4'-二氯二苯甲酮,2,2-二乙氧基苯乙酮,2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮,2,4-二乙基噻吨-9-酮,二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦,1,4-二苄氧基苯,2-乙基蒽醌,1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-异丙基噻吨酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)次膦酸锂、2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮、2-异亚硝基苯丙酮、2-苯基-2-(对甲苯磺酰氧基)苯乙酮和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。通常,这种引发剂是可光化学活化的自由基聚合引发剂。
优选的离子聚合引发剂是:烷基锂化合物、烷基胺锂化合物以及钛、锆和铪的五甲基环戊二烯基(Cp*)络合物。
用于离子聚合的进一步优选的引发剂是:双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸盐,双(4-氟苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸盐,环丙基二苯基锍四氟硼酸盐,二甲基苯基酰基锍四氟硼酸盐,二苯基碘鎓六氟磷酸盐,二苯基碘鎓六氟砷酸盐,二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐,2-(3,4-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,4-异丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐,2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪,(2-甲基苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、(3-甲基苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、(4-甲基苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、4-硝基苯重氮四氟硼酸盐、(4-硝基苯基)(苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、三苯基锍四氟硼酸盐、三苯基溴化锍、三对甲苯基锍六氟磷酸盐、三对甲苯基锍三氟甲烷磺酸盐、[3-(三氟甲基)苯基](2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐和[4-(三氟甲基)苯基](2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐。通常,这种引发剂是可以光化学活化的阳离子聚合引发剂。
用于离子聚合的进一步优选的引发剂是:苯乙酮O-苯甲酰基肟、1,2-双(4-甲氧基苯基)-2-氧代乙基环己基氨基甲酸酯、硝苯地平、2-硝基苄基环己基氨基甲酸酯、2-(9-氧代呫吨-2-基)丙酸、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯盐、2-(9-氧代呫吨-2-基)丙酸、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯盐和2-(9-氧代呫吨-2-基)丙酸、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯盐。通常,这种引发剂是阴离子聚合引发剂,其可以被光化学活化。
暴露于辐射包括暴露于可见光和/或UV光。优选的是,可见光是波长为大于380至780nm、更优选大于380至500nm的电磁辐射。优选的是,UV光是波长≤380nm的电磁辐射,更优选的是波长为100-380nm。更优选地,UV光选自波长为315-380nm的UV-A光、波长为280-315nm的UV-B光和波长为100-280nm的UV-C光。
作为UV光源,可以使用Hg蒸汽灯或UV激光器,作为IR光源,可以使用陶瓷发射器或IR激光二极管,而对于可见光区的光,可以使用激光二极管。
优选的UV光源是具有以下特征的光源:a)最大<255nm的单波长辐射,例如254nm和185nm Hg低压放电灯、193nm ArF准分子激光器和172nm Xe2层,或b)波长分量<255m的宽波长分布辐射,例如非掺杂Hg低压放电灯。
在本发明的优选的实施方案中,光源是氙闪光灯。优选地,氙闪光灯具有宽发射光谱,其中短波长分量下降到约200nm。
优选地,步骤(ii)中的聚合在0.1-1小时,优选0.5-1小时的时间范围内进行。
还提供了一种聚合物,其可通过或通过上述形成根据本发明的聚合物的方法获得。聚合物优选是线性或交联聚合物,更优选线性聚合物。
还提供了一种聚合物,其含有至少一种衍生自如上定义的式(1)的可聚合化合物的重复单元。
更优选地,所述聚合物含有包含由下式(4)表示的结构单元的重复单元:
[-Sp1-(MG-Sp1)m-] 式(4)
其中Sp1、MG和m具有上述定义之一。
在一个优选的实施方案中,聚合物还包含衍生自如上定义的另外的可聚合化合物的另外的重复单元。
优选地,根据本发明的聚合物具有如通过GPC测定的至少2000g/mol,更优选至少4000g/mol,甚至更优选至少5000g/mol的分子量Mw。优选地,聚合物的分子量Mw小于50000g/mol。更优选地,聚合物的分子量Mw为5000-20000g/mol。
此外,提供了一种包含根据本发明的聚合物的电子器件。对于电子器件,优选聚合物形成介电层。介电层用于将作为电子器件的部分的一个或多个电子组件相互电隔离。
最后,提供了一种制备封装的微电子结构的制造方法,其中为基板配置有包含一种或多种聚合的液晶单体的介电涂层,其中所述方法包括以下步骤:
(1)将包含一种或多种根据本发明的可聚合化合物的可聚合组合物施加至基板的表面;以及
(2)固化所述可聚合组合物以形成介电层。
优选地,步骤(1)中提供的可聚合组合物包含根据本发明的一种可聚合化合物。
在优选的实施方案中,步骤(1)中提供的可聚合组合物包含一种或多种另外的可聚合化合物,其能够与根据本发明的可聚合化合物反应以形成共聚物。
优选的其它可聚合化合物是能够与本发明的可聚合化合物的可聚合基团P反应以形成共聚物的单体。这些优选的其它可聚合化合物选自丙烯酸酯、环氧化物、烯烃、乙烯基醚、乙烯基酯、多硫醇、多胺和聚马来酰亚胺。利用基本的化学知识,技术人员能够为本发明给定的可聚合化合物发现并选择合适的其它可聚合化合物,其能够与首先提到的化合物反应形成共聚物。
优选的丙烯酸酯、环氧化物、烯烃、乙烯基醚、乙烯基酯、多硫醇、多胺和聚马来酰亚胺与上述相同。
优选地,本发明的可聚合化合物与可聚合组合物中的其他可聚合化合物之间的摩尔比优选为0.1:100至100:0.1。
优选的是,可聚合组合物还包含一种或多种无机填料材料。优选的无机填料材料选自氮化物、钛酸盐、金刚石、氧化物、硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硅酸盐和碳化物,其可以任选地用封端剂进行表面改性。更优选地,填充材料选自AlN、Al2O3、BN、BaTiO3、B2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、PbS、SiC、金刚石和玻璃颗粒。
优选地,基于可聚合组合物的总重量,可聚合组合物中的无机填料材料的总含量在0.001重量%至90重量%、更优选0.01重量%至70重量%且最优选0.01重量%至50重量%的范围内。
优选地,步骤(1)中提供的可聚合组合物基本上不含溶剂。基本上不含溶剂是指可聚合组合物中总残余溶剂的含量基于可聚合化合物的总重量不超过10重量%,优选不超过5重量%,并且更优选不超过1重量%。
在步骤(1)中涂布可聚合组合物的方法没有特别限定。优选的步骤(1)的涂布方法是分配、浸渍、丝网印刷、模版印刷、辊涂、喷涂、狭缝涂布、旋涂、凹版印刷、柔版印刷或喷墨印刷。
本发明的可聚合化合物可以以适用于凹版印刷、柔版印刷和/或喷墨印刷的制剂的形式提供。为了制备这样的制剂,可以使用本领域已知的油墨基制剂。
可选地,本发明的可聚合化合物可以以适用于光刻法的制剂形式提供。光刻法允许通过使用光将几何图案从光掩模转移到光固化组合物上来产生光图案。通常,这种可光固化组合物包含可光化学活化的聚合引发剂。为了制备这种配方,可以使用现有技术中已知的光致抗蚀剂基础配方。
在步骤(1)中涂布的可聚合组合物的层的平均厚度优选为1至50μm,更优选为2至30μm,最优选为3至15μm。
优选地,步骤(2)中的固化通过自由基聚合或离子聚合或通过暴露于辐射进行。优选的固化条件对应于如上文针对形成聚合物材料的方法所给出的优选的聚合条件。
还提供了一种微电子器件,其包括根据上述制造方法制备的封装的微电子结构。
通过以下实施例进一步说明本发明,此后这些实施例决不应被解释为限制性的。本领域技术人员将认识到,在不偏离如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明进行各种修改、添加和替换。
实施例
A二酐的合成
1.双(4-羟基苯甲酸)2-甲基-1,4-亚苯酯(1)的合成
使用Dean-Stark装置将4-羟基苯甲酸(111g,0.8mol)、2-甲基氢醌(50g,0.4mol)、对甲苯磺酸一水合物(7.7g,0.04mol)和对二甲苯(400mL)的混合物加热至回流,持续20小时。将反应混合物冷却至室温,并通过过滤分离产物,用甲醇(400mL)洗涤,并在40℃真空干燥12小时,得到白色结晶固体的产物(136g,93%)。LC-MS(ESI-MS):m/z=365g/mol[M+1H]1+。
2.双(氧基)双(羰基)双(4,1-亚苯基)双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)(2-甲基-1,4-亚苯酯)(2)的合成
在作为HCl接受体的吡啶(50mL,0.62mol)存在下,将二酚1(72g,0.2mol)溶于无水THF(1.2L)中。在一个分离的烧瓶中,将偏苯三酸酐酰氯(TMAC,85g,0.41mol)溶于无水THF(0.8L)中。在0℃下将二酚溶液缓慢加入到TMAC溶液中。在室温下搅拌20小时后,过滤形成的沉淀,用THF、水和THF洗涤,并在80℃下真空干燥12小时。将过量的Ac2O加入到部分水解的产物中,并在120℃下加热3小时以确保环化脱水作用。用甲苯共沸除去Ac2O。最后通过从甲苯中重结晶纯化产物,并在160℃真空干燥12小时(104g,71%)。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=8.74–8.62(m,3H),8.41–8.22(m,6H),7.71–7.66(m,3H),7.65–7.61(m,1H),7.40–7.36(m,3H),7.28(dd,J=8.6,2.7Hz,1H),2.25(s,3H)ppm。
3.双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)2-甲基-1,4-亚苯酯(3)的合成
将2-甲基氢醌(30g,0.24mol)溶于无水THF(0.4L)和吡啶(59mL,0.73mol)的混合溶剂中。将偏苯三酸酐酰氯(104g,0.48mol)溶于无水THF(0.3L)中,在0℃下在连续搅拌下滴加到甲基氢醌溶液中1小时以上,然后在室温下反应12小时。滤出反应混合物,收集由粗产物和作为副产物的吡啶/盐酸盐组成的白色沉淀。沉淀物用水和THF反复洗涤以除去盐,随后在160℃真空干燥24小时。由于在该过程中产物经历朝向酸酐开环的部分水解,因此将固体悬浮在无水甲苯(600mL)中,加入DMF(6滴)和草酰氯(49.5g,0.39mol),并在回流下搅拌8小时以确保闭环脱水。将批料冷却至室温,过滤并用无水甲苯和无水THF洗涤,最后在120℃下真空干燥。最后将得到的粗产物从1,4-二烷/THF(1/1,v/v)的混合溶剂中重结晶,然后再次在160℃真空干燥24小时,得到白色固体产物(102g,89%)。1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=8.71(dd,J=7.9,1.4Hz,1H),8.69–8.65(m,2H),8.64(t,J=1.1Hz,1H),8.31(ddd,J=7.9,4.6,0.8Hz,2H),7.47(d,J=8.8Hz,1H),7.45(dd,J=2.8,0.8Hz,1H),7.37(dd,J=8.6,2.9Hz,1H),2.26(s,3H)ppm。
4.双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)[1,1'-联苯]-4,4'-二基酯(4)的合成
将4,4'-二羟基联苯(60g,0.32mol)溶于无水DMF(0.6L)和吡啶(80mL,0.97mol)的混合溶剂中。将偏苯三酸酐酰氯(139g,0.64mol)溶于无水DMF(0.4L)中,在0℃下在连续搅拌下将其滴加到4,4'-二羟基联苯溶液中1小时以上,然后在80℃下反应20小时。过滤反应混合物,收集黄色沉淀,其由粗产物和作为副产物的吡啶/盐酸盐组成。沉淀物用水和无水THF反复洗涤以除去盐。由于产物在该过程中经历朝向酸酐开环的部分水解,因此将其在真空中在160℃下加热24小时以确保闭环脱水,从而产生黄色固体的产物(138g,80%)。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=8.72–8.64(m,4H),8.31(d,J=8.6,2H),7.86(d,J=8.3Hz,4H),7.53(J=8.3Hz,4H)ppm。
5.双(4-羟基苯甲酸)1,4-亚苯酯(5)的合成
使用Dean-Stark装置将4-羟基苯甲酸(49g,0.35mol)、氢醌(20g,0.176mol)、对甲苯磺酸一水合物(3.4g,0.017mol)和对二甲苯(0.2L)的混合物加热至回流20小时,将反应混合物冷却至室温,并通过过滤分离产物,用甲醇(400mL)洗涤,并在40℃真空干燥12小时,得到白色结晶固体产物(59g,95%)。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=10.54(s,2H),8.04–7.97(m,4H),7.33(s,4H),6.98–6.91(m,4H)ppm.LC-MS(ESI-MS):m/z=351g/mol[M+1H]1+。
6.双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)((1,4-亚苯基双(氧基))双(羰基))双(4,1-亚苯酯)(6)的合成
在吡啶(50.8g,0.64mol)存在下,将偏苯三酸酐酰氯(TMAC,147g,0.685mol)溶于无水THF(1.0L)中。在一个分离的烧瓶中,将二酚5(75g,0.21mol)溶于无水THF(0.8L)中,并在0℃下缓慢加入到TMAC溶液中。在回流下搅拌20小时后,将形成的沉淀过滤,用THF、水和再次用THF洗涤,并在160℃下真空干燥20小时(104g,71%)。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=8.74–8.62(m,3H),8.36–8.27(m,6H),8.22(dd,J=8.9,2.9Hz,2H),7.68(dd,J=8.8,2.4Hz,2H),7.50–7.35(m,5H)ppm。
7.4,4'-((1s,3s,5r,7r)-金刚烷-1,3-二基)二酚(7)的合成
将苯酚(47g,0.5mol,溶于920mL TFA)用1,3-金刚烷二醇(40g,0.24mol)处理,并加热回流20小时。将反应混合物冷却至室温,并用H2O(1L)小心淬灭。沉淀出白色固体,将其悬浮于DCM中并在35℃搅拌过夜,滤出固体,用DCM洗涤并在真空下干燥,得到58g(76%)白色结晶固体。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δ=8.99(broad s),7.20–7.16(m,4H),6.72–6.67(m,4H),2.21(p,J=3.0,2H),1.87–1.79(m,10H),1.71(d,J=3.1Hz,2H)ppm。
8.(双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)(1s,3s,5r,7r)-金刚烷-1,3-二基)双(4,1-亚苯酯)(8)的合成
在吡啶(14.8g,0.19mol)存在下,将偏苯三酸酐酰氯(TMAC,43g,0.2mol)溶于无水THF(0.3L)中。在一个分离的烧瓶中,将二酚7(20g,0.062mol)溶于无水THF(0.3L)中,并在0℃下缓慢加入到TMAC溶液中。在回流下搅拌20小时后,将形成的沉淀过滤,用THF、水和再次用THF洗涤,并在45℃下真空干燥20小时。将过量的Ac2O加入到部分水解的产物中,并在120℃下加热12小时以确保环化脱水。将反应混合物过滤,用THF洗涤并在100℃真空干燥12小时(29.6g,71%的浅黄色固体)。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=8.67–8.59(m,4H),8.28(d,J=7.9Hz,2H),7.58(d,J=8.4Hz,4H),7.33(d,J=8.2Hz,4H),2.31(s,2H),2.06(s,2H),2.02–1.91(m,8H),1.79(s,2H)ppm。
B低聚物的合成
9.实施例1
将二酐2(30g,0.04mol)溶于NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中。加入六亚甲基二胺(9.8g,0.08mol)的NMP(50mL)溶液,并使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时,将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(9.8g,0.1mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时。在混合物冷却至室温后,再加入100mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇中以沉淀低聚物。过滤和干燥后,得到11.7g(85%)的棕色粉末状低聚物。
10.实施例2
将二酐2(30g,0.04mol)溶于NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中,随后加入priamine(45g,0.08mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(9.8g,0.1mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时。在混合物冷却至室温后,再加入50mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.6L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到65g(81%)的棕色蜡状树脂。
11.实施例3
将二酐4(21g,0.04mol)悬浮在NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中,随后加入priamine(45g,0.08mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(10g,0.1mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时,在混合物冷却至室温后,再加入50mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.6L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到61g(88%)的深色蜡状树脂。
12.实施例4
将二酐4(21g,0.04mol)溶于NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中。加入六亚甲基二胺(9.8g,0.08mol)的NMP(50mL)溶液,并使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(9.8g,0.1mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流12小时。在混合物冷却至室温后,再加入100mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇中以沉淀低聚物。过滤和干燥后,得到25g(70%)的低聚物,为棕色粉末。
13.实施例5
将二酐2(15g,0.02mol)悬浮在NMP/甲苯(0.2L,1/1,v/v)中,随后加入癸烷-1,10-二胺(7.3g,0.04mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(5.2g,0.052mol)。使用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时。在混合物冷却至室温后,加入另外的0.2L甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.8L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到24g(96%)的棕色固体。
14.实施例6
将二酐2(30g,0.04mol)溶解在NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中,随后加入priamine(45g,0.08mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入2,3-二甲基马来酸酐(13.7g,0.1mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时。在混合物冷却至室温后,再加入100mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.5L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到54g(65%)棕色蜡状树脂。
15.实施例7
将二酐3(13g,0.028mol)悬浮在NMP/甲苯(0.3L,1/1,v/v)中,随后加入1,12-二氨基十二烷(11.5g,0.056mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(7.0g,0.07mol)。使用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流12小时。在混合物冷却至室温后,加入另外的0.2L甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.8L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到20g(71%)的棕色固体。
16.实施例8
将二酐8(10g,0.015mol)溶解在NMP/甲苯(0.1L,1/1,v/v)中,随后加入priamine(16.5g,0.03mol)。使用Dean-Stark装置将反应混合物加热至回流,持续12小时。将反应混合物冷却至室温,并缓慢加入马来酸酐(3.7g,0.04mol)。用Dean-Stark装置将混合物再次加热至回流,持续12小时。在混合物冷却至室温后,再加入50mL甲苯。最后将混合物滴加到甲醇(0.2L)中以沉淀低聚物。除去溶剂后,粗产物用甲醇洗涤两次并真空干燥,得到20g(71%)的棕色蜡状树脂。
C.机械测试
17.实施例:拉伸强度和断裂伸长率
拉伸强度和断裂伸长率由一些实施例聚合物样品(膜尺寸25mm长,15mm宽,通常50-60μm厚)在机械测试机(500N Zwicki)上测量(参见表1)。根据以下参数组进行测量:预测量:0.1N,延伸速率为10mm/min;主伸长率为50mm/min。所有实验均在室温(23±2℃)下进行。
表1:断裂伸长率和拉伸强度的测量。
D.电学性质
18.实施例:介电常数的评价
通过旋涂工艺将ITO(氧化铟锡)玻璃涂覆限定厚度的材料。厚度用Bruker的表面光度仪测量。随后,通过掩模工艺真空沉积银层,以避免涂覆区域上的短路。用LCR仪测定层堆叠的电阻并计算介电常数。结果示于表2。
表2:介电常数的计算
Claims (18)
1.可聚合化合物,由式(1)表示:
P1-Sp1-(MG-Sp1)m-P1 式(1)
其中:
m是1至60的整数;
P1表示可聚合基团(P);
Sp1在每种情况下表示间隔基团(Sp)或单键;
MG是棒状介晶基团,其优选选自式(2):
-(A21-Z21)k-A22-(Z22-A23)l- 式(2)
其中:
A21至A23独立地且每次出现时彼此独立地为芳基、杂芳基、杂环基、脂环基或环状酰亚胺基,其任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代;
Z21和Z22独立地并且在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR02、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键;
R01和R02各自彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
L是F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NRxxRyy、-C(=O)ORxx、-C(=O)Rxx、-NRxxRyy、-OH、-SF5或具有1-20个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基,其中一个或多个H原子任选被F或Cl代替,-CN或具有1-6个C原子的直链或支链烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基;
Rxx和Ryy彼此独立地表示H或具有1-12个碳原子的烷基;
Y01和Y02各自彼此独立地表示H、具有1-12个碳原子的烷基、芳基、F、Cl或CN;和
k和l各自独立地为0、1、2、3或4。
2.根据权利要求1所述的可聚合化合物,其中可聚合基团P选自含有C=C双键或C≡C三键的基团,和适于通过开环反应聚合的基团。
3.根据权利要求1或2所述的可聚合化合物,其中所述可聚合基团P选自CH2=CW1-COO-、CH2=CW1-CO-、
CH2=CW2-(O)k3-、CW1 2=CH-CO-(O)k3-、CW1 2=CH-CO-NH-、CH2=CW1-CO-NH-、CH3-CH=CH-O-、(CH2=CH)2CH-OCO-、(CH2=CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2=CH)2CH-O-、(CH2=CH-CH2)2N-、(CH2=CH-CH2)2N-CO-、CH2=CW1-CO-NH-、CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-和Phe-CH=CH-,
其中:
W1表示H,F,Cl,CN,CF3,苯基或烷基,其具有1至5个碳原子;
W2表示H或具有1-5个碳原子的烷基;
W3和W4彼此独立地表示H,Cl或具有1-5个碳原子的烷基;
Phe表示1,4-亚苯基,其任选地被一个或多个如上定义的但不同于P-Sp的基团L取代;和
k1、k2和k3彼此独立地表示0或1;和
k4是1到10的整数。
4.根据权利要求1-3中的一项或多项所述的可聚合化合物,其中所述间隔基团Sp选自式Sp'-X',从而基团“P-Sp-”对应于式“P-Sp'-X'-”,其中:
Sp'表示
(a)具有1至40个,优选1至30个碳原子的直链或支链亚烷基,其任选地被F,Cl,Br,I或CN单或多取代,并且其中,此外,一个或多个不相邻的CH2基团可以彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NR01-CO-O-、-O-CO-NR01-、-NR01-CO-NR01-、-CH=CH-或-C≡C-使得O和/或S原子不直接相互连接的方式代替,或
(b)-Spx-G-Spy-,其中Spx和Spy彼此独立地表示具有1至20个碳原子的亚烷基或单键;G表示具有3至20个碳原子的亚环烷基,其任选地被具有1至20个碳原子的烷基单取代或多取代;
X'表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR01-、-NR01-CO-、-NR01-CO-NR01-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=C-、-N=N-、-CH=CR01-、-CY01=CY02-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-或单键;
R01和R02彼此独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基;和
Y01和Y02彼此独立地表示H,F,Cl或CN。
6.根据权利要求1-5中的一项或多项所述的可聚合化合物,其中A21至A23独立地表示并且在多次出现的情况下彼此独立地表示选自以下组a)至e)的部分:
a)反式-1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基和4,4'-二环己基,其中一个或多个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-替代,并且其中一个或多个H原子可被基团L替代;
b)1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、4,4'-亚联苯基、2,5-噻吩和2,6-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩,其中一个或两个CH基团可以被N替代,并且其中一个或多个H原子可以被基团L替代;
d)具有5-20个环碳原子的饱和的、部分不饱和的或完全不饱和的和任选取代的多环基团,其中一个或多个还可被杂原子替代,优选选自双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、三环[3.3.1.1]癸烷-1,3-二基,
其中一个或多个H原子可以被基团L替代,和/或一个或多个双键可以被单键替代,和/或一个或多个CH基团可以被N替代,和其中
M表示-O-、-S-、-CH2-、-CHY03-或-CY03Y04-;
Y03、Y04彼此独立地表示以上对于R01、F、Cl、CN、OCF3或CF3给出的含义之一,和优选H、F、Cl、CN、OCF3或CF3;
W5、W6彼此独立地表示-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH2-O-、-O-CH2-、-C(RcRd)-或-O-;
Rc,Rd彼此独立地表示H或具有1-6个碳原子的烷基,优选H,甲基或乙基;和
R03、R04彼此独立地表示H、F、具有1-12个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个H原子可以被F替代;
e)选自以下的环状酰亚胺:
其中一个或多个H原子可以被基团L替代,和/或一个或多个双键可以被单键替代,和/或一个或多个CH基团可以被N替代。
7.用于形成聚合物的方法,包括以下步骤:
(i)提供包含根据权利要求1-6的一项或多项所述的一种或多种可聚合化合物的可聚合起始材料;和
(ii)聚合所述可聚合起始材料。
8.根据权利要求7的形成聚合物的方法,其中可聚合起始材料还包含一种或多种能够与可聚合化合物反应形成共聚物的其它可聚合化合物。
9.根据权利要求7或8的形成聚合物的方法,其中在步骤(ii)中通过自由基聚合或离子聚合或通过暴露于辐射来聚合所述可聚合起始材料。
10.聚合物,可通过根据权利要求7-9中的一项或多项所述的形成聚合物的方法获得。
11.聚合物,含有至少一种衍生自如权利要求1-6中的一项或多项所定义的式(1)的可聚合化合物的重复单元。
12.根据权利要求11所述的聚合物,其中所述重复单元包含由式(4)表示的结构单元:
[-Sp1-(MG-Sp1)m-] 式(4)
其中Sp1、MG和m如权利要求1-6中的一项或多项所定义。
13.电子器件,包含根据权利要求11或12所述的聚合物。
14.根据权利要求13所述的电子器件,其中所述聚合物形成介电层。
15.用于制备封装的微电子结构的制造方法,其中基板设置有包含一种或多种聚合的液晶单体的涂层,其中所述方法包括以下步骤:
(1)将包含一种或多种根据权利要求1-6中的一项或多项所述的可聚合化合物的可聚合组合物施加到基板的表面上;和
(2)固化所述可聚合组合物以形成介电层。
16.根据权利要求15所述的用于制备封装的微电子结构的制造方法,其中所述可聚合组合物还包含一种或多种其它可聚合化合物,所述其它可聚合化合物能够与所述可聚合化合物反应以形成共聚物。
17.根据权利要求15或16所述的用于制备封装的微电子结构的制造方法,其中所述可聚合组合物还包含一种或多种无机填充材料。
18.微电子器件,包括通过根据权利要求15-17中的一项或多项所述的制造方法可获得的封装的微电子结构。
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