Substrato 5G de alta frequência: Polimida biphenil com baixo dieletricidade e alta estabilidade térmica

A polimida (PI) enfrenta novos desafios para atender aos requisitos de baixo coeficiente de expansão térmica (CTE), baixo conteúdo/perda dielétrica e alta estabilidade térmica para ser utilizada efetivamente como substrato para materiais eletrônicos flexíveis. Atualmente, o CTE de filmes de PI pode ser reduzido para cerca de 5 ppm/K, com Tg > 420 °C. No entanto, é difícil equilibrar baixo CTE e alta Tg ao mesmo tempo, e reduzir o desempenho dielétrico é ainda mais complicado. Este estudo se concentrou na síntese de quatro tipos de filmes de PI (usando BPDA como dianidrido) empregando diaminas com estrutura biphenil (PDA, BZD, DPT, DMP) com um número crescente de anéis de benzeno. A melhoria nas propriedades de CTE, dielétricas e estabilidade térmica foi observada com um aumento no número de anéis de benzeno e uma diminuição no número de anéis de imina na estrutura horizontal da PI. O PI-DMP Tetrafenileno exibiu valores de ε e tanθ de 3.31 e 4.73 ‰, respectivamente, sob 10 GHz. Além disso, os filmes de PI biphenil demonstraram estabilidade térmica admirável (Tg = 442 °C), propriedades mecânicas excepcionais (módulo de elasticidade > 10 GPa) e baixo CTE (2 ppm/K na faixa de temperatura de 50–300 °C, e próximo ao CTE de 3.6 ppm/K do silício monocristalino). As propriedades de baixo CTE, alta estabilidade térmica e baixo conteúdo dielétrico que os materiais de substrato flexível 5G precisam ser qualificados estão simultaneamente refletidas neste estudo. Cálculos teóricos de MS foram utilizados para analisar os resultados. A excelente consistência com os resultados experimentais pode promover a viabilidade da teoria de MS nas propriedades dielétricas da PI em altas frequências (10 GHz). Esta abordagem inovadora é antecipada para fornecer campos de chip dobráveis com materiais de PI biphenil intrínsecos possuindo baixa dielétrica, baixo CTE e alta estabilidade térmica.