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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:胡育誠
研究生(外文):Yu-cheng Hu
論文名稱:溶凝膠法製備低介電常數聚醯亞胺/二氧化矽複合材料
論文名稱(外文):Synthesis and characterization of sol-gel derived PI/silica hybrid material for low dielectric constant application
指導教授:許子建許子建引用關係
指導教授(外文):Tzu-chien Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:材料科學研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:低介電常數溶凝膠法複合材料聚醯亞胺二氧化矽
外文關鍵詞:GPTMSPITEOS6FDAODAIPTShybrid materialdielectric constant
相關次數:
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本研究主要著重於有機相與無機相混成時機,對於所形成之二氧化矽結構的影響,以及在低介電常數方面的研究,同時也引進了偶合劑,以期將有機相與無機相以共價鍵連結,希望能同時提高熱穩定性及降低介電常數。在本研究中,主要使用的儀器有TMA、TGA、SEM、FT-IR、介電儀。其中,TMA用來測量玻璃轉化溫度及熱膨脹性質,以TGA測量熱裂解溫度,SEM用以觀察系統中二氧化矽結構,FT-IR用以判定化學鍵結或結構式,介電儀則是測定介電常數。
  實驗結果發現在熱性質方面並無太大的改善,但對於二氧化矽結構及介電常數上卻有顯著的影響。二氧化矽結構方面,當混成時間越靠近反應時間,二氧化矽的顆粒會有越大的趨勢,且表面會越發平坦;加了偶合劑的系統中,因偶合劑的效應,使得觀察到的情形與上述不同。介電常數方面,無論加偶合劑與否,皆隨著混成時間越接近反應結束時間,介電常數有越來越高的趨勢。與純聚醯亞胺作比較之後,得知本實驗在低介電常數方面的改質確有實效。以本研究中所得到的最低介電常數(2.36)與相關文獻(2.59)對照後,發現本研究在低介電性質方面,確有值得深耕的地方。
Sol-gel process was utilized to produce organic/inorganic composite in this research, and the effect of mixing time(of polymer’s and silica’s precursor) and coupling agent were investigated. To get low к materials was also the important objective. TMA, TGA, SEM, FT-IR, and RF impedance were used to investigate thermal properties, chemical bonding, morphology, and dielectric constant, respectively.
The experiments showed that mixing time influence little to thermal stability but a lot to morphology and к. When mixing time was nearer to reaction time, the particle of silica was larger and the surface was flatter. The materials with coupling agent didn’t show the same tendency as one without coupling agent. Regardless of coupling agent, it got larger к when mixing time was nearer to reaction time. Comparing with pure polymer, the modified materials got lower к. The lowest к got in this research was 2.36 which was lower than other materials.
Abstract
摘要
目錄
圖目錄
表目錄


壹、前言…………………………………………………………………1
貳、文獻回顧……………………………………………………………3
2.1 聚醯亞胺 (polyimide,PI)的發展…………………………3
2.2 溶凝膠法(sol-gel method)的發展…………………………3
參、原理…………………………………………………………………5
3.1 聚醯亞胺(polyimide,PI) …………………………………5
3.2 溶凝膠法(sol-gel method)…………………………………6
肆、研究動機 …………………………………………………………10
伍、實驗步驟 …………………………………………………………12
5.1 實驗流程 ……………………………………………………12
5.2 藥品 ……………………………………………………………‥14
5.3 合成步驟 …………………………………………………………15
5.4 儀器分析及操作 …………………………………………………21
陸、結果 ………………………………………………………………23
6.1 FT-IR鑑定 …………………………………………………23
6.2 29Si-NMR鑑定 ………………………………………………28
6.3 TGA測定 ……………………………………………………29
6.4 TMA測定 ……………………………………………………34
6.5 SEM圖像 ……………………………………………………39
6.6 介電常數測定 ………………………………………………58
柒、討論 ………………………………………………………………60
7.1 凝膠時間效應 ………………………………………………60
7.2 界面活性劑的功能 …………………………………………61
7.3二氧化矽含量的效應………………………………………………62
7.4介電常數與結構相關性分析…………………………………63
捌、結論與未來工作 …………………………………………………64
8.1 結論 …………………………………………………………64
8.2 未來工作 ……………………………………………………64
參考文獻………………………………………………………………•65
圖目錄
圖3.1 本實驗合成PI的化學反應式………………………………6
圖3.2 矽烷氧化物的水解縮合示意圖……………………………7
圖3.3 溶液態的聚合行為…………………………………………8
圖3.4 29Si-NMR 的吸收圖譜 ……………………………………9
圖4.1 反應物結構 ………………………………………………11
圖5.1 實驗流程圖 ………………………………………………13
圖5.2 二氧化矽製程示意圖 ……………………………………17
圖5.3 PI 製程示意圖 …………………………………………18
圖5.4 PI/Silica 製程示意圖 …………………………………19
圖5.5 PI/Silica/Coupling agent 製程示意圖………………20
圖6.1 Silica的FT-IR分析圖……………………………………23
圖6.2 PI 的FT-IR分析圖……………………………………… 25
圖6.3 PI/Silica 的FT-IR分析圖 ……………………………26
圖6.4 PI/Coupling agent/Silica系統的FT-IR分析圖………27
圖6.5 Silica 的29Si-NMR分析圖………………………………28
圖6.6 PI 的TGA分析圖………………………………………… 29圖6.7 PI/Silica 系統的TGA分析圖……………………………30圖6.8 PI/Silica/IPTS系統的TGA分析圖 …………………… 31圖6.9 PI/Silica/GPTMS系統的TGA分析圖 ……………………32
圖6.10 PI 的TMA分析圖 …………………………………………34
圖6.11 PI/Silica 系統的TMA分析圖……………………………35圖6.12 PI/Silica/IPTS系統的TMA分析圖………………………36圖6.13 PI/Silica/GPTMS系統的TMA分析圖 ……………………37
圖6.14 Silica 的SEM圖像……………………………………… 39
圖6.15 二氧化矽分佈在系統P-0的SEM圖像…………………… 40圖6.16 圖6.15中標地點處之元素分析圖……………………… 41圖6.17 二氧化矽分佈在系統P-12的SEM圖像……………………42圖6.18 二氧化矽分佈在系統P-24的SEM圖像……………………42圖6.19 二氧化矽分佈在系統P-36的SEM圖像……………………43圖6.20 二氧化矽分佈在系統P-48的SEM圖像……………………43圖6.21 二氧化矽分佈在系統P2-0的SEM圖像……………………44圖6.22 二氧化矽分佈在系統I-0的SEM圖像…………………… 45圖6.23 二氧化矽分佈在系統I-48的SEM圖像……………………46圖6.24 二氧化矽分佈在系統I2-0的SEM圖像……………………46圖6.25 二氧化矽分佈在系統G-0的SEM圖像…………………… 47圖6.26 二氧化矽分佈在系統G2-0的SEM圖像……………………48
圖6.27 系統P-0中二氧化矽的SEM圖像………………………… 48圖6.28 系統P-12中二氧化矽的SEM圖像…………………………49圖6.29 系統P-24中二氧化矽的SEM圖像…………………………50圖6.30 系統P-36中二氧化矽的SEM圖像…………………………50圖6.31 系統P-48中二氧化矽的SEM圖像…………………………51圖6.32 系統P2-0中二氧化矽的SEM圖像…………………………52圖6.33 系統I-0中二氧化矽的SEM圖像………………………… 52圖6.34 系統I-48中二氧化矽的SEM圖像…………………………53圖6.35 系統I2-0中二氧化矽的SEM圖像…………………………53圖6.36 系統G-0中二氧化矽的SEM圖像 …………………………54
圖6.37 系統G2-0中二氧化矽的SEM圖像…………………………54
圖6.38 介電常數和混摻時間的關係圖 …………………………59
圖7.1 混摻時間和к''、Tg''、CTE1''、Size''關係圖……………61
表目錄
表5.1 實驗藥品 …………………………………………………14
表5.2 樣品編號 …………………………………………………16表6.1 Silica 的IR吸收峰位置 ……………………………… 24
表6.2 PI 的IR吸收峰位置 …………………………………… 25表6.3 TGA data …………………………………………………33表6.4 TMA data …………………………………………………38
表6.5 SEM分析(1) ………………………………………………54
表6.6 SEM分析(2) ………………………………………………57
表6.7 SEM分析(2) ………………………………………………58
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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