[发明专利]复合电介质材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电子材料领域，尤其涉及一种复合电介质材料及其制备方法。

【背景技术】

随着电子信息工业的快速发展，特别是随着基于有机基板的系统级封装技术的发展，以生产低成本具有高介电常数和低介电损耗的聚合物基复合材料成为高密度集成电路发展的基本条件之一。为了获得高储能密度的电容器，则必须采用低密度、高介电常数、易于加工的电介质材料制备电荷储存的薄/厚膜，按照有机薄膜电容器的制备工艺生产具有高电容值的电容器。

传统的有机材料其介电常数一般低于5。将具有高介电常数的铁电陶瓷微粒加入到有机聚合物中，可以获得比聚合物高的介电常数。然而，利用这种方法提高的介电常数是非常有限的，这是因为聚合物的介电常数很低，即使与无机钙钛矿相复合，其介电常数也不能大幅提高。近年来人们利用渗流效应将导电微粒加入到聚合物中制成复合电介质材料，当导电微粒的体积百分比含量达到渗流阈值时，可以获得异常高的介电常数。然而，渗流体系存在的一个明显缺陷在于，虽然在渗流阈值附近，导体复合体系的介电常数大幅提高，然而，同时也伴随着介电损耗和漏电流的增加，因而限制了渗流型电介质材料的实际应用价值。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种既具有高介电常数又具有低介电损耗的复合电介质材料。

同时，还有必要提供一种既具有高介电常数又具有低介电损耗的复合电介质材料的制备方法。

一种复合电介质材料，包括有机聚合物和CuSiO₂核壳微粒，所述CuSiO₂核壳微粒包括壳层SiO₂微粒和位于核的Cu纳米微粒，所述CuSiO₂核壳微粒均匀分散于所述有机聚合物中。

优选的，所述有机聚合物为橡胶、环氧树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种。

优选的，所述Cu纳米微粒的半径为5-100nm，所述SiO₂微粒的厚度1-20nm。

优选的，所述复合电介质材料中所述CuSiO₂核壳微粒的体积百分比含量为10-80％，所述Cu纳米微粒的体积百分比含量为5-40％，所述有机聚合物的体积百分比含量为20-90％。

优选的，该复合电介质材料还包括金属氧化物微粒，所述金属氧化物微粒的粒径为10-1000nm，所述金属氧化物微粒均匀分散于所述有机聚合物中，所述金属氧化物微粒在所述复合电介质材料中的体积百分比含量为5-40％。

优选的，所述金属氧化物微粒为TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅中的一种或一种以上的混合物或者为具钙钛矿结构的化合物，所述具钙钛矿结构的化合物为BaTiO₃、SrTiO₃、PbTiO₃、PbZrO₃中的一种或一种以上的混合物。

优选的，上述复合电介质材料的介电常数不小于20。

一种复合电介质材料的制备方法，包括如下步骤：S1、称取CuSiO₂核壳微粒，所述CuSiO₂核壳微粒包括壳层的SiO₂微粒和位于核的Cu纳米微粒的，将CuSiO₂核壳微粒加入到有机聚合物溶液中，搅拌并超声分散；S2、将步骤S1中制得的溶液的溶剂挥发得到复合电介质浆料；S3、将步骤S2中得到的复合电介质浆料涂布到半导体基片或导电体基片上，进行固化处理，即得到复合电介质材料；其中，CuSiO₂纳米微粒的体积百分比含量为10-80％，作为核的Cu在所述复合电介质材料中的体积百分比含量为5-40％。

优选的，进行所述步骤S1之前还包括称取有机聚合物和固化剂并将其溶解在两倍于固体体积的溶剂中制得所述有机聚合物溶液的步骤；所述Cu纳米微粒的半径为5-100nm，所述壳层的SiO₂微粒的厚度1-20nm；所述有机聚合物为橡胶、环氧树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种；所述溶剂为乙醇、丙酮、丁酮、异丁酮中的一种或一种以上的混合物。

优选的，所述步骤S1中超声分散时间为1-5分钟。