[发明专利]一种复合填充粉体、聚合物基复合介质材料及其制备与应用

说明书

本发明属于电介质材料的技术领域，公开了一种复合填充粉体、聚合物基复合介质材料及其制备与应用。所述复合填充粉体是将含有表面氧化的炭黑的二氧化钛溶胶与氢氧化钡溶液进行水热反应得到。聚合物基复合介质材料是将环氧树脂溶液与表面活化复合填充粉体超声搅拌处理得到，所述表面活化复合填充粉体是采用硅烷偶联剂对导电材料/陶瓷复合填充粉体进行改性而成。所述聚合物基复合介质材料用于制备电容器。本发明将炭黑经过氧化处理，与钛酸钡通过化学键复合，复合填充粉体更加稳定，炭黑在复合填充粉体以及复合填充粉体在环氧树脂中具有更优异的分散性，损耗更低。本发明制备的聚合物基复合介质材料具有低损耗和高介电性。

技术领域

本发明属于电介质材料的技术领域，具体涉及一种导电材料/陶瓷复合填充粉体、聚合物基复合介质材料及其制备方法与应用，所述聚合物基复合介质材料用于制备埋容式电容器。

背景技术

自第一块集成电路问世至今，以其为主要发展模块的微电子技术取得了重大突破，而电路的集成度则以每年0.3倍左右的速率增长。随着科技的快速发展，电子产品要求小型化、轻型化、低成本、多功能、高可靠性。在印刷电路板中，无源元件的数量远大于有源元件，而电容器又占无源元件的四成，故而电容器在电子产品中占据着重要地位。目前，对小型化、多功能化要求高的电子信息产品制造业的重要发展方向之一就是用埋容式元件取代现有的表贴式元件。为了满足市场需求，电子元器件的尺寸不断减小，电介质层厚度逐渐减薄，因此，关于埋容式电容器中介质材料方面的研究也成为微电子学术界的重要课题。

近几年有不少专家学者对高介电性能聚合物基复合介质材料展开了研究，聚合物材料具有加工性良好，价格低廉，且与印刷电路板粘结性能良好等优点点，但是其介电常数很低(一般低于5)，为获得高介电常数材料，基于复合规则，可将具有高介电性的铁电陶瓷粉体填充于聚合物中制备陶瓷/聚合物复合材料；基于渗流理论，可将导体粉末填充于聚合物中制备导体/聚合物复合材料；也可以将导体、铁电陶瓷粉体同时填充于聚合物中制备导体/陶瓷/聚合物多相复合材料。这种新型的电子材料质量轻、性能优越，在电容器、智能材料、传感器以及微波吸收材料等领域可获得广泛的应用。

现有技术中的聚合物基复合材料在实际应用和制备上还存在一些问题。一方面，依据复合规则，若陶瓷/聚合物复合材料要获得更高的介电常数，则陶瓷组分含量一般要很高，然而随着陶瓷粉体含量的增大其分散性降低，极易产生较多的团聚，从而增大复合材料的介电损耗，同时较大程度地降低加工性能；依据渗流理论，导体填充于聚合物基体时将产生电子云分布畸变极化和界面极化，其中电子云分布畸变极化为弹性、瞬间完成的极化，无能量消耗，界面极化在填充量低时使聚合物基复合材料介电常数增大程度较小，而当填充量增大至达到或超过渗流阈值时，由于导电颗粒间的间距过小，导电颗粒的自由电子将会在各导电颗粒间发生迁移，形成导电通路，这将直接导致器件的漏导电流剧烈增加，使复合材料失去使用价值；另一方面，复合材料介电机理的新理论和新模型有待深入探索，材料的制备方法与工艺有待改进。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种导电材料/陶瓷复合填充粉体及其制备方法。本发明通过水热法合成钛酸钡，并在水热合成的过程中与经过氧化处理的炭黑进行复合得到导电材料/陶瓷复合填充粉体(炭黑/钛酸钡复合粉体)。

本发明的另一目的在于提供一种聚合物基复合介质材料及其制备方法。本发明的聚合物基复合介质材料是以上述导电材料/陶瓷复合填充粉体为填充物，通过偶联剂的活化，再与环氧树脂共混，然后通过超声处理得到。本发明的聚合物基复合介质材料具有高介电常数同时能够有效降低介电损耗。

本发明的再一目的在于提供上述聚合物基复合介质材料的应用。所述聚合物基复合介质材料用于制备电容器，特别是三相复合介质电容器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种导电材料/陶瓷复合填充粉体的制备方法，包括以下步骤：

1)将炭黑进行氧化处理，得到表面氧化炭黑；