簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 張喆強
Che-Chiang CHANG
論文名稱： 液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合薄膜材料於高頻下之介電特性探討
Dielectric characterization for high frequency of liquid crystalline polyimide/SiO2 nanocomposites
指導教授： 李俊毅
Jiunn-Yih Lee
口試委員: 范道明
none
戴華山
none
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 材料科學與工程系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 83
中文關鍵詞： 液晶性聚醯亞胺 、介電常數 、介電損耗
外文關鍵詞： liquid crystalline polyimide, dielectric constant, loss tangent
相關次數： 點閱：207  下載：9 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •  上一筆

    • 本實驗在不同實驗頻率、高溫環境下以薄膜厚度以及薄膜SiO2含量為其變數，觀察其對於液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料薄膜的介電常數（dielectric constant, K）及介電損耗角正切(Loss tangent, tanδ)的影響，另外測試不同厚度對體積電阻值產生之影響。
    實驗中使用液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料薄膜於1MHz-3GHz之高頻環境下測試，介電損耗角正切(Loss tangent, tanδ)圖譜tanδ值約介於0.01- 0.001間，而在頻率0.5GHz-1GHz間會出現一個共振峰。不同厚度薄膜之介電損耗圖譜可發現薄膜越厚電阻值增加其介電損耗角正切(Loss tangent, tanδ)的共振峰相對越往高頻的方向移動。
    而在高頻的環境測試其介電常數（dielectric constant, K），發現SiO2含量的增加可以有效降低介電常數（dielectric constant, K）。以高頻電路基板介電材料之介電常數（dielectric constant, K）為標準，本實驗之液晶性聚醯亞胺/SiO2 奈米複合薄膜材料（dielectric constant, K）於頻率1M-3GHz下，可以達到約2.2~3.4之間，足具實用價值。

    The Dielectric constant(K) and Loss tangent(tanδ) of liquid crystalline polyimide/SiO2 nanocomposites have been studied at the different high frequency with different film thickness and the composites of SiO2 film.
    The experiments used 1MHz-3GHz high frequency to took over liquid crystalline polyimide/SiO2 nanocomposites. The result shows the value of Loss tangent(tanδ) is between 0.01 and 0.001 and appears a resonant peak at 0.5GHz to 1GHz. In addition, the increase of film thickness, the resonant peak shift to high frequency.
    Dielectric constant(K) measurement in high frequency environment show the increase of SiO2 contents can decrease the dielectric constant(K) effectively. To Compare with the standard of dielectric constant(K) in high frequency PCB(Printed Circuit Board), the liquid crystalline polyimide/SiO2 hybrid films show excellent (dielectric constant(K) =2.2~3.4) properties at 1MHz to 3GHz.

    中文摘要……………………………………………………………..……...……I 英文摘要………………………….………………………………………..….…II 目錄………………………………………………………………………….…..III 表目錄………………………………………………………………………......VII 圖目錄………………………………………………………………………........IX 第1章 諸論……………………………………………………………………....1 1.1前言……………………………………………………………………………1 1.2研究動機與目的…………………….……………..…………..…………......4 1.3聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料之應用……………….……………………….5 1.3.1積體電路之概況及未來發展………………………………………....5 1.3.2聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料對軟式印刷電路板之應用……..…….7 1.4 低介電耐熱難燃高頻基板合成材料簡介…………………………………11 1.5 高頻機板材料之性質要求............................................................................13 第2章 實驗方法.................................................................................................15 2.1合成實驗…………………………………………………………………….15 2.1.1實驗架構簡介…………………………………………………………16 2.2液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料之鑑定….……...17 2.2.1液態超導磁體核磁共振分析儀(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer , 1H - NMR)……...…...…….…….……….17 2.2.2 傅立葉紅外線光譜儀(Fourier Transfer Infrared Spectrometer ,FTIR)................................................................17 2.2.3 元素分析儀(Elemental Analyzer , EA)……………………..………18 2.2.4化學分析電子光譜儀( Electron Spectroscopy for Chemical Analysis System , ESCA )……………………………………………………...18 2.2.5 粒徑分析儀……………………………………………………………19 2.2.6 液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/ SiO2奈米複合材料的表面觀察及其液晶相紋理的分析.......................................................................19 2.3 液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料的電氣性質分析 …………………………………………………………………………..……….20 2.3.1 體積電阻率(ρv)的量測分析………………………….....……………20 2.3.2 介電常數（ε）分析…………………………………………….…….21 2.3.3 高頻下介電損耗Loss tangent(tanδ)和介電常數Dielectric constant (K)分析……....................................................................……………22 2.4 實驗用儀器設備…………………………………………….….……..……24 第3章 結果與討論…………………………………………..…..……….…….27 3.1 單體BNCB與BACB之1H - NMR核磁共振分析儀的鑑定…………….27 3.2 單體BACB的結構分析鑑定……….……………………………………...29 3.3 單體BNCB、BACB、與液晶性聚醯亞胺(LCP)、液晶性聚醯亞胺/二 氧化矽奈米複合材料的紅外線吸收光譜分析鑑定...................................31 3.3.1 單體BNCB 之紅外線吸收光譜分析鑑定…………………............31 3.3.2 單體BACB之紅外線吸收光譜分析鑑定…………………………..31 3.3.3 液晶性聚醯亞胺(LCP)之紅外線吸收光譜分析鑑定…………..…34 3.3.4 液晶性聚醯亞胺(LCP) / 二氧化矽(SiO2)奈米複合材料之紅外 線吸收光譜分析鑑定…….…………………………………………36 3.4 單體BNCB與BACB的元素分析.…………………………………………43 3.5 液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/ SiO2奈米複合材料之化學分析 電子光譜儀的元素成份分析……..…………………………………..……44 3.6 液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合材料之平均粒徑分析……………….…..47 3.7 液晶性聚醯亞胺( LCP )之DSC熱分析與POM液晶相圖的紋理鑑定….49 3.8 液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料之體積電阻率(ρV)測試分析……………………………………………………………51 3.9 液晶性聚醯亞胺與液晶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料不同溫 度下介電常數(K)之測試分析…………………………………………..…54 3.10 液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合薄膜材料於高頻下之介電特性 的探討………………...…………………………………..………….…....61 3.10.1 液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合薄膜材料於高頻下之介電損耗 的探討……………………………………..………………….……61 3.10.2 液晶性聚醯亞胺/SiO2奈米複合薄膜材料於高頻下之介電常數 (K)的探討……………………………………………..…...……..69 第4章 結論………………………………………………………….…………74 第5章 參考文獻………………………………………………………...………78 表目錄 表1-1 積體電路之發展概況…………………………………………..….……..6 表1-2 FPC結構說明表…………………………………………………….….…9 表1-3 絕緣材料的特性要求……………………...…………………………..…9 表1-4 比較基板之Dk @ 1GHz及難燃等級……….……………………....…12 表 1-5 高頻通訊基板應用………………………………………………….…14 表3-1單體BNCB、BACB之FTIR官能基吸收峰對照表………………..……..31 表3-2 LCP之FTIR官能基吸收峰對照表…………………………………....…34 表3-3 LCP / SiO2 hybrid film之FTIR官能基吸收峰對照表.…………………..37 表3-4 單體BNCB(含芳香族硝基之二硝基化合物)之元素分析….…………43 表3-5 單體BACB(含醯胺基之二胺基化合物)之元素分析…………………..43 表3-6 LCP之元素成份分析及其各原子相互鍵結之鍵結能………………….45 表3-7 LCP/SiO2(1.5wt％)之元素成份分析及各原子相互鍵結之鍵結能……45 表3-8 LCP / SiO2 ( 1.5、3.0、5.0、6.5 wt % ) 之平均粒徑數據表………...47 表3-9 LCP與LCP / SiO2之DSC熱分析曲線所出現之液晶相轉移溫度與玻璃轉移溫度總整理………………………………………………………..49 表3-10 LCP與LCP/SiO2不同厚度之體積電阻率(ρV)數據表…...…………....53 表3-11 LCP與LCP / SiO2於薄膜厚度50μm和不同溫度變數下之介電常數 (K)數據表(測試條件：300 mV , 1MHz)……………………………….55 表3-12 LCP與LCP / SiO2於薄膜厚度100μm和不同溫度變數下之介電常數 (K)數據表(測試條件：300 mV , 1MHz)…..………………………...…56 表3-13 LCP與LCP / SiO2於薄膜厚度200μm和不同溫度變數下之介電常數 (K)數據表(測試條件：300 mV , 1MHz)………….……………………56 圖目錄 圖1-1(a)多層金屬連線架構之剖面圖 (b)六層積體電路後段金屬薄膜結構 之掃瞄式電子顯微鏡圖………………………………...……………...…5 圖1-2 積體電路中之多層內連線金屬層的剖面圖…………...…..……………6 圖1-3 訊號傳遞延遲時間與製程技術.…………………………………………7 圖1-4 各類典型電子通訊產品所使用頻率範圍之簡示圖…………………14 圖2-1 LCP與LCP/SiO2薄膜試片的體積電阻率之配置方式及其測 試裝置………………...…………………………………………….…..21 圖2-2 介電阻抗分析儀之試片配置示意圖……………………………..…….22 圖3-1 單體BNCB之1H-NMR分析……………………………………..…….28 圖3-2 單體BACB之1H-NMR分析……………………………………….…..30 圖3-3 單體BNCB之紅外線吸收光譜分析……………………...……..…….32 圖3-4 單體BACB之紅外線吸收光譜分析…………………….………….…33 圖3-5 LCP之紅外線吸收光譜分析……………….………………………..….35 圖3-6 LCP/SiO2(1.5wt％)之FTIR吸收光譜圖……………….……………….38 圖3-7 LCP/SiO2(3.0wt％)之FTIR吸收光譜圖………………………..………39 圖3-8 LCP/SiO2(5.0wt％)之FTIR吸收光譜圖……………………….…….…40 圖3-9 LCP/SiO2(6.5wt％)之FTIR吸收光譜圖…………….………………….41 圖3-10 LCP/SiO2之FTIR吸收光譜疊圖……………………………………..42 圖3-11 LCP的化學分析光譜儀之元素成份分析圖………………...…………45 圖3-12 LCP/SiO2(1.5 wt％)奈米複合材料的化學分析光譜儀之元素成份分析圖………………………………………………………………………..46 圖3-13 LCP / SiO2 ( 1.5、3.0、5.0、6.5 wt % )之平均粒徑分析圖………….48 圖3–14 LCP 於294.9℃之POM 液晶相紋理圖( Smeceic A phase )………….50 圖3-15 材料的體積電阻率及其導電材料的關係………………………….…51 圖3-16 LCP與LCP / SiO2奈米複合材料不同厚度之體積電阻率趨勢圖….…53 圖3-17 LCP與LCP/SiO2奈米複合材料厚度50μm在溫度變數下之介電 常數趨勢圖…….……………………………………………….......….57 圖3-18 LCP與LCP/SiO2奈米複合材料厚度100μm在溫度變數下之介電 常數趨勢圖………………..………………………………………..…58 圖3-19 LCP與LCP/SiO2奈米複合材料厚度200μm在溫度變數下之介電 常數趨勢圖………………………………………..…………………….59 圖3-20 LCP與LCP/SiO2奈米複合材料X-ray圖譜………………………….60 圖3-21 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺不同厚度薄膜之介電損耗 趨勢………………..…………………………………………………...64 圖3.22 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(1.5wt％)不同厚度薄膜 之介電損耗趨勢……………………………………………………….64 圖3.23 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(3wt％)不同厚度薄膜之 介電損耗趨勢………………………………………………………….65 圖3-24 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(5wt％)不同厚度薄膜之 介電損耗趨勢………………………………………………………….65 圖3.25 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(6.5wt％)不同厚度薄膜 之介電損耗趨勢………………………………………………….……66 圖3-26 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(0wt％)不同厚度薄膜之 介電損耗趨勢詳圖…………………………………………………….66 圖3.27 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(1.5wt％)不同厚度薄膜 之介電損耗趨勢詳圖………………………………………………….67 圖3.28 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(3wt％)不同厚度薄膜 之介電損耗趨勢詳圖……………………………………………...…..67 圖3.29 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(5wt％)不同厚度薄膜 之介電損耗趨勢詳圖………………………………………………….68 圖3.30 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2(6.5wt％)不同厚度薄膜之介電損耗趨勢詳圖…………………………………………………….68 圖3-31 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2厚度50μm薄膜不同 SiO2含量之介電常數（K）趨勢……………………………………..71 圖3-32 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2厚度100μm薄膜不同 SiO2含量之介電常數（K）趨勢……………….…….………………72 圖3-33 高頻1MHz-3GHz下液晶性聚醯亞胺/SiO2厚度200μm薄膜不同 SiO2含量之介電常數（K）趨勢………………………………..…….73

    1.Tsujita Y, Yoshimura K, Yoshimizu H, Takizawa A, Kinoshita T. Polymer, 34, 2597 (1993)
    2.胡育誠，溶凝膠法製備低介電性質聚醯亞胺/二氧化矽複合材料(2003)
    3.吳昌崙、張景學編著，半導體製程技術，新文京開發出版社 (2003)
    4.廖文城，陳觀彬，題目含奈米填充粒子的聚亞醯胺-金屬氧化物混成材料開發研究 (2004)
    5.王先毅、黃士穎、陳姿秀、陳永志、〝低介電複合材料之研究與應用〞，工業材料雜誌，189期 (2002)
    6.國立成功大學, 化學工程研究所, 碩士學位論文, 題目：聚醯亞胺奈米矽氧烷複合材料選擇性封裝之研究, 研究生：樂文禮, 指導教授：周澤川 (2002)
    7.國立成功大學, 化學工程研究所，碩士學位論文，題目：可溶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料之合成與性質研究，研究生：邱致銘,指導教授：蔡三元 (2003)
    8.國立中山大學，物理研究所碩士班，碩士學位論文，低介電常數材料氫矽酸鹽類於製程整合上的應用，研究生：魏易玄
    9.林振華、林振富編譯, 高密度軟性電路版入門, 全華科技圖書股份有限公司印行 (2000)
    10.劉尤媚, 台灣軟板產業概況簡介, 產經資訊 （2004）
    11.吳朗編著, 絕緣陶瓷 - 介電, 全欣科技圖書 (1994)
    12.垣內弘，環氧樹脂應用實務，復漢出版社.
    13.工業技術研究院化學工業研究所，高分子技術組，題目：低介電耐熱難燃高頻基板混成材料組成，廖衛漢、胡家豪、鄭錦繡
    14.資訊高分子複合材料技術專題，題目：低介電複合材料之研究與應用，王先毅 、黃仕穎 、陳姿秀 、陳永志
    15.國立台灣科技大學,高分子工程研究所，碩士學位論文，題目：主鏈熱向型液晶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料的合成及其物性、電氣性質的探討，研究生：何宗育，指導教授：李俊毅 (2004)
    16. 國立交通大學, 材料科學與工程研究所, 碩士學位論文, 題目：溶- 凝膠法製備聚醯亞胺-有機矽酸鹽複合材料及其特性之研究, 研究生：劉思伶, 指導教授：謝宗雍(2001)
    17. 張鼎張、周美芬, 〝有機高分子低介電材料簡介〞, 奈米通訊, 第六卷, 第一期
    18. 高家武主編, 高分子材料近代測試技術, 北京航空航太大學出版社(1994)
    19. Tamai, S.; Ohkawa, Y.; Yamaguchi, A. Polymer, 38, pp.4079-4084 (1997)
    20. Liu, S. L.; Chung, T. S.; Lu, L.; Torh, Y.; Oikawa, H.; Yamaguchi, A. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 36, 1679-1694 (1998)
    21. Liu, S. L.; Chung, T. S.; Oikawa, H.; Yamaguchi, A. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 38, 3018-3031 (1998)
    22. 私立中原大學, 化學研究所, 碩士學位論文, 題目：聚鄰- 胺基苯乙基醚/黏土之奈米複合材料, 研究生：陳啟倫, 指導教授：葉瑞銘( 2000 )
    23 Tokita, Y.; Ino, Y.; Okamoto, A.; Hasegawa, M.; Shindo, Y.; Sugimura, T.; Kobunshj Ronbunshu., 51 (4),245 (1994)
    24 Hasegawa, M.; Shindo, Y.; Sugimura,T. S.; Oghshima, K.; Horie, M.; Kochi, R.; Mita, I. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys., 31, 1617 (1993)
    25. Hasegawa, M.; Mita, I.; Kochi, M.; Yokota, R. J. Polym. Sci., Part C: Polym. Lett., 27, 263 (1989)
    26. Khayankarn, O.; Magaraphan, R.; Schwank, J. W. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 89, 2875-2881 (2003)
    27 國立台灣科技大學, 高分子工程研究所, 碩士學位論文, 題目：液晶性聚醯亞胺/ 黏土奈米複合材料之合成與特性探討, 研究生：鄭元平, 指導教授：李俊毅( 2004 )
    28. 國立台灣科技大學, 高分子工程研究所, 碩士學位論文, 題目：高分子固態電容器化成箔表面形態及製程參數之研究, 研究生：陶育均, 指導教授：邱顯堂。
    29. 吳朗編著, 絕緣陶瓷- 絕緣, 全欣科技圖書( 1994 )
    30 吳朗編著, 絕緣陶瓷- 介電, 全欣科技圖書( 1994 )
    31. 邱碧秀編著, 電子陶瓷材料, 徐氏基金會出版( 1988 )
    32.Czung Yu Ho, Jiunn-Yih Lee, Journal of Applied Polymer Science,
    Vol. 100, 1688 (2006)
    33.何曼君、陳維孝、董西俠編著，高分子物理，復旦大學出版社 (1990）
    34.Khayankarn O, Magaraphan R, Schwank JW, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 89, 2875 (2003)
    35.國立成功大學，化學工程研究所，碩士學位論文題目：高頻基板用低介電材料－PPO 樹脂之合成，研究生：許蘇文，指導教授：王春山 (2004)
    36 Tsujita Y, Yoshimura K, Yoshimizu H, Takizawa A, Kinoshita T., Polymer, 34, 2597 (1993)
    37. Czung Yu Ho, Jiunn-Yih Lee, Journal of Applied Polymer Science,
    Vol. 100, 1688 (2006)
    38. Zhu, Z. K.; Yang, Yong; Yin, J.; QI,Z. N. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 73, 2977-2984 (1999)
    39. Khayankarn O, Magaraphan R, Schwank JW, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 89, 2875 (2003)
    40. Kim, Y.; Lee, W. K.; Cho, W. J.; Ha, C. S.; Ree, M. & Chang, T.; Polymer International, 43, 129-136 (1997)
    41. Bershtenin, V. A.; Egorova, L. M.; Yakushev, P. N.; Pissis, P.; Sysel, Brozova, P. L. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 40, 1056-1069 (2002)
    42. Liu, J.; Gao, Y.; Wang, F.; Wu, M. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 75, 384-389 (2000)
    43. Qiu, W.; Luo, Y.; Chen, F.; Duo, Y.; Tan, H. Polymer, 44, 5821-5826 (2003)
    44. Huang, Y.; Gu, Y. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 88, 2210-2214 (2003)
    45. Agarwal, G. K.; Titman, J. J.; Percy, M. J.; Armes, S. P. J. Phy. Chem. B, 107, 12497-12502 (2003)
    46 國立交通大學, 機械工程研究所, 碩士學位論文, 題目：銅及多孔性低介電常數材料的製程整合研究, 研究生：一權, 指導教授：周長彬、吳文發( 2002 )
    47. 楊正杰、張鼎張、鄭晃忠, 〝銅金屬與低介電常數材料與製程〞, 奈米通訊, 第七卷, 第四期
    48. 王先毅、黃士穎、陳姿秀、陳永志、〝低介電複合材料之研究與應用〞，工業材料雜誌，189期 (2002)
    49. 國立中山大學, 物理研究所, 碩士學位論文, 題目：具奈米尺寸多孔二氧化矽極低介電常數材料之研究, 研究生：蔡鴻明, 指導教授：張鼎張( 2002 )
    50 國立成功大學, 材料科學及工程學系研究所, 碩士學位論文, 題目：積體電路中薄膜材料及其製程知識庫之建立, 研究生：林怡伶, 指導教授：黃文星( 2003 )
    51. 國立台灣科技大學, 高分子工程研究所, 碩士學位論文, 題目：共聚型聚醯胺醯亞胺之合成與銅箔接著之研究, 研究生：黃淑惠, 指導教授：周森(2001)
    52 林鴻志, 〝深次微米閘極技術之發展與未來趨勢(II)〞, 奈米通訊,第五卷, 第三期

    QR CODE