[發明專利]一種聚合物基復合電介質材料及平板型電容器

有效

• 申請號: 200810216176.5
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN101677033A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 于淑會;孫蓉;王依海;賴茂柏;趙濤;張治軍;杜如虛
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01G4/06
• 分類號: H01G4/06;H01G4/14;H01G4/00;H01G4/005;H01B3/00;H01B3/30;C08L21/00;C08L63/00;C08L67/00;C08L69/00;C08L81/02;C08L23/12;C08L27/16
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所
• 代理人: 王永文

技術領域

本發明涉及一種電子材料及其相關電子元器件，尤其涉及的是一種可反應性核殼結構的導電納米微粒＠絕緣層填充的聚合物基復合電介質材料以及平板型電容器裝置。?

技術背景?

現有技術中，微電子工業的發展有賴于集成電路(Integral?Circuit，IC)技術的進步，而電子封裝技術(Electronic?Packaging)的研發對于IC技術的進步具有重大意義。電子封裝技術經歷了分立元件封裝、芯片規模和多芯片模塊封裝的不同發展階段，目前已進入到系統級封裝階段。?

系統級封裝技術采用低成本、大面積有機基板，其主要任務之一是將無源元件包括電容、電感和電阻以薄膜的形式封裝在有機基板中。對無源器件進行整體封裝不但可以節省高達70％的線路板空間，而且還可以提供更好的電學性能、更高的可靠性、更低的成本和更多的設計選擇。根據NEMI(National?Electronics?Manufacturing?Initiative)的定義，所謂整體無源器件就是其功能元件或者嵌入線路板內部，或者與線路板表面融合在一起的設置方式。?

而電容器在所有無源器件中所占的比例超過60％，內埋電容是實現系統級封裝的關鍵技術之一。?

系統級封裝要求內埋電容具有輕、薄、小的特點。這就要求電介質材料具有高的介電常數、較低的損耗、較高的耐擊穿電壓以及易加工等性能。同時，為了滿足大規模生產需求以及與基板工藝的兼容，選擇合適的電極?材料至為重要。而覆銅有機基板在系統級封裝技術中具有低溫共燒陶瓷等基材不可替代的優勢，因此，電介質材料必須以銅箔作為上下電極，才能實現與覆銅基板工藝完全兼容。這就要求電介質材料與銅箔之間具有較強的粘合力和熱穩定性。?

傳統的陶瓷電介質材料，如鈦酸鋇等，雖然具有很高的介電常數，但是其質地較脆，缺乏柔性與彈性，且需要高溫燒結，與有機基板工藝不能兼容。因此陶瓷材料不適合于作為埋入式電容的介質材料使用。?

近年來人們利用滲流效應將導電顆粒加入到聚合物中制成復合電介質材料，當導電顆粒的體積百分比含量達到滲流閾值時，可以獲得異常高的介電常數。例如，將鎳粉添加到聚偏氟乙烯中，得到了400的介電常數，請參見Z.M.Dang，Y.H.Lin，C.W.Nan，Adv.Mater.15，1625(2003)；將顆粒填充到環氧樹脂中，介電常數提高到2000，請參見Y.Rao，C.P.Wong，J.Appl.Poly.Sci.83，1084-1090，(2002)。由于滲流閾值通常不會超過30vol.％，因而仍可以保持聚合物基材料的柔性易加工特點。然而，滲流體系存在的一個明顯缺陷在于，雖然在滲流閾值附近，導體復合體系的介電常數大幅提高，然而，同時也伴隨著介電損耗的增加。在以上的體系中，介電損耗一般要高于0.5，因而限制了滲流型電介質材料的實際應用價值。?

通過對粒子表面進行處理或者選擇表面具有絕緣層的納米填充物可有效控制復合材料的介電損耗。在中國專利CN101007892A中，發明者將Ag導電納米微粒用PVP進行包覆，填充到環氧樹脂中，結果使復合材料的介電性能在導電顆粒含量超過滲流閾值之后仍能保持穩定。然而，由于PVP的電導率高于環氧樹脂，因此PVP包覆層導致了滲流閾值附近介電損耗的升高。?

綜上所述，在維持較高導電顆粒填充量的條件下，為了獲得較高的介電常數、較低的損耗以及較高耐壓值，導電納米微粒在聚合物基體中的分散性、均勻性、界面穩定性顯得尤為重要。而現有技術尚無較佳的解決方案提供，因此還有待于進一步開發。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有表面可反應性核殼結構的導電納米微粒絕緣層填充的聚合物基復合電介質材料及其平板型電容器，方便生產且具有較小介電損耗，適合于制成內埋電容。所述平板型電容器由表面可反應性核殼結構的導電納米微粒絕緣層填充的聚合物基復合電介質材料充當電介質層，由柔性金屬箔片充當上下電極。?

本發明的技術方案包括：?

一種可反應性納米粒子填充的聚合物基復合電介質材料，所述納米粒子為導電納米微粒表面包覆一層絕緣層的核殼結構，所述核殼結構的殼層部分為SiO₂，TiO₂，ZrO₂，Al₂O₃中的一種，所述絕緣層表面攜帶可反應性官能團。納米粒子通過可反應性官能團與聚合物有機地結合在一起且在聚合物基體中均勻分散。所述納米粒子與聚合物材料的體積百分含量為：納米粒子為10～50％，聚合物為50％～90％。?