[发明专利]一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料

说明书

本发明提供了一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料。以该抗氧化的杂化颗粒的总重量为100重量份计，该抗氧化的杂化颗粒包括20重量份‑90重量份的铁电陶瓷颗粒、10重量份‑80重量份的贱金属颗粒和0.15重量份‑0.5重量份的抗氧化层；金属颗粒的尺寸小于铁电陶瓷颗粒的尺寸；贱金属颗粒沉积在铁电陶瓷颗粒表面，形成铁电陶瓷‑金属杂化颗粒，抗氧化层包覆在所述铁电陶瓷‑金属杂化颗粒表面，形成抗氧化的杂化颗粒。本发明提供的聚合物基复合材料包括20wt％‑80wt％的聚合物和20wt％‑80wt％的上述抗氧化的杂化颗粒。本发明的抗氧化的杂化颗粒和聚合物基复合材料具有高介电常数、低损耗因子、良好的抗氧化性和机械性能。

技术领域

本发明涉及一种杂化颗粒及其聚合物基复合材料，尤其涉及一种抗氧化的杂化颗粒及其聚合物基复合材料，属于杂化颗粒技术领域。

背景技术

具有高介电常数以及低介电损耗的新材料在整个电子产业领域占有很重要的地位，特别是在较高频率下使用的高介电材料，已经成为一种减小器件体积，进一步微型化的关键手段。

当今，在传统的电子系统中，被动元器件、无源电子器件的数量逐渐超过了有源集成电路，数量已经是后者的几倍之多，在固定电路基板上占有率已经超过了70％。被动元器件已经成为电子系统在微型化过程中的主要障碍。为了提高被动元件效能，减少被动元件数量，降低电路板面积，被动元件技术的发展将会由传统式独立式被动元件，逐渐变成埋入式被动元件的功能化设计。在芯片封装中，被动元件的集成技术有以下几点优势，更好的电性能，更高的可靠性，更低的成本以及更多可供选择的设计方案。

目前适用于于埋入式电容器件的高介电，低损耗介质的材料主要包括铁电陶瓷/聚合物复合材料、导电填料/聚合物材料、全有机高介电复合材料、导电颗粒@绝缘层/聚合物复合材料以及陶瓷-导电颗粒/聚合物复合材料，上述各类介质材料各有优缺点，但不能完全满足埋入式电容对介质材料的需求。

其中，铁电陶瓷/聚合物复合材料将大量的铁电陶瓷颗粒引入到聚合物中，包括钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸铜钙(CCTO)、钛酸锶钡(BaSrTiO₃)等具有很高的介电常数的铁电陶瓷，但是为了满足相应的机械性能，必须引入聚合物基底，这就导致介电常数的急剧下降，为了提高介电常数，这类材料只能是进一步增加陶瓷的含量，如此又会降低复合材料的机械性能；导电填料/聚合物材料将各种导电颗粒或纤维如碳纳米管(CNT)、不锈钢纤维(SSF)、银、铝等引入到高聚物基体中来提高介电常数，由于存在渗流效应，当填料体积分数到达一定值时，导电填料彼此接触，形成导电通路，导电率和介电损耗也因此急剧上升，导致满足不了低损耗的要求；全有机介电复合材料具有优良的机械性能，但引入的导电高分子材料如聚苯胺(PANI)等容易团聚，在基体中分散的不均匀而导致不均匀损耗，也不能满足埋容材料的要求；导电颗粒@绝缘层/聚合物材料是研究得较为完善的一类电介质材料，这种绝缘层包覆导电颗粒的核-壳结构不仅能阻止导电通路的形成，而且极化率较高，在一定程度上提高的介电常数又能将损耗抑制在较低水平，但是随着埋容(在电源层第一表面和地层第一表面之间添加介质材料，对印刷电路板进行压合处理)的发展，对储能密度的要求进一步提高，使得对材料的介电常数要求越来越高；陶瓷-导电颗粒/聚合物复合材料是将导电颗粒通过一定的方法分散沉积在陶瓷颗粒表面的高杂化颗粒，然后引入至高聚物基体中，这类材料利用了铁电陶瓷具有高介电的性质，控制导电颗粒在其表面分布状况来得到具有高介电常数、低损耗因子的介质材料，但是分散在铁电陶瓷表面的金属颗粒存在易被氧化的问题(尤其是当金属颗粒为价格较低、适于大规模应用的贱金属时)，从而导致极化率下降，介电常数随之下降，从而限制了这类材料的使用。

基于此，有必要提供一种具有高介电常数、低损耗因子、良好的抗氧化性能及机械性能的复合材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抗氧化的铁电陶瓷-金属杂化颗粒及其聚合物基的复合材料。含有上述铁电陶瓷-金属杂化颗粒的聚合物基复合材料具有良好的介电性能及抗氧化性能。