低介电常数材料助力5G发展

本报记者 王 春

微电子领域对电子级聚合物材料的纯度有较高要求，对于其中的金属离子、卤素等杂质的残留量都有较高的标准。聚合物分子量较大，分子链的缠结会使得残留的杂质难以去除干净，从而影响器件的性能。分子玻璃是一类分子量较大并在常温下呈现聚合物特性的小分子化合物，它兼具了小分子合成可控、易于纯化和聚合物无定形的特点，其单体溶液可以直接进行涂膜加工，高温固化时不会像普通的小分子材料一样发生熔化进而流淌或者收缩，从而影响薄膜的性能，具有突出的加工优势。

随着高频通信技术的快速发展，5G通信传输速度高达近10千兆位、信号延迟不到1毫秒、大范围的用户接入，以及集中在亚6千兆赫和毫米波段的传输信号的衰减速度大大增加，使得5G通信对于低介电常数材料更加依赖。

中国科学院上海有机化学研究所房强研究员课题组致力于开发可用于电子和微电子行业的高频低介电常数材料，近日，课题组成功开发了在10千兆赫高频下具有低介电常数和低介电损耗的分子玻璃用低介电常数材料，它以双酚A、双酚AF和三聚氯氰等大宗工业化学品为原料，通过简单的反应，能以百克级规模制备。该分子玻璃材料具有良好的溶解性和成膜性，固化后的片材具有低介电常数、优异的热机械稳定性和高黏结强度。

目前，5G通讯中最常用的低介电常数基材是聚苯醚，它具有较低的介电常数和介电损耗，但是其耐温性、加工性以及尺寸稳定性相对较差，而且微电子领域应用的聚苯醚被国外企业垄断，售价昂贵。相较之下，这类分子玻璃低介电材料具有与聚苯醚相近的低介电性能，而且在耐温性、加工性和尺寸稳定性等方面均优于聚苯醚，因此具有良好的应用前景。

据论文第一作者博士生黄港介绍，他们所合成的这种材料主要面向5G通讯应用领域，另外这种材料固化后具有优异的机械性能，可以在不添加填料的情况下使用，能使电子设备更加轻薄。相关研究成果已在线发表于材料领域知名期刊《今日材料》子刊《化学》上，并已申请国家发明专利。

关键词： 低介电常数材料 微电子领域 高频通信技术 中国科学技术馆