基于埋入式電容器的銅-絕緣層納米復合材料的制備及其介電性能研究.pdf

1、近年來，隨著科技的高速發(fā)展，小型化、輕型化、成本低、功能齊全、可靠性高的電子產(chǎn)品越來越受到人們的青睞，尤其是小型化的電子封裝材料成為目前行業(yè)研究的焦點。目前，陶瓷/聚合物基復合材料是埋入式電介質應用中的主要成分，但是其較低的介電常數(shù)限制了其應用范圍。近來，導電粒子填充的聚合物材料由于其較高的介電常數(shù)備受關注。但是，當填充量增加到一定值時，導電粒子會在聚合物基體內形成滲流效應，從而引起介電常數(shù)和介電損耗的急劇增加，限制了其在電子產(chǎn)品中的應

2、用。為了延緩滲流效應的出現(xiàn)，增加導電粒子的填充量，本文研究制備一種核殼結構的納米微粒作為填充粒子，其中核心粒子為價格低廉，導電性能優(yōu)良的納米銅粒子，殼層為絕緣材料或者導電能力很低的材料，該殼層材料可以減少納米銅核在聚合物基體之間的直接接觸，為制各高介電常數(shù)的導電粒子/聚合物基復合材料提供了有效可行的途徑。本文的主要研究內容和結果如下:
　　(1)用硅溶膠包覆制備Cu@SiO2納米微粒及其介電性能研究
　　采用易于工業(yè)生產(chǎn)的沉

3、淀法合成納米銅核，將其與硅溶膠混合通過物理沉積法，在納米銅核表面有效地沉積一層二氧化硅微球，合成核殼結構Cu@SiO2納米微粒。并且通過經(jīng)典的原位改性，在殼層二氧化硅上成功地接枝一層有機基團，使該核殼結構Cu@SiO2納米微粒能有效地分散在不同有機溶劑中。我們對樣品進行形貌和抗氧化性能測試，結果表明，納米銅核粒徑在50-300 nm之間，同時殼層二氧化硅有效地提高了其抗氧化性能。從介電性能測試結果可以看出，核殼結構Cu@SiO2納米微粒

4、可以有效地提高Cu@SiO2/epoxy以及Cu@SiO2/BaTiO3/epoxy復合材料的介電性能。由此可以得出:用核殼結構Cu@SiO2納米微粒填充聚合物基體可以制備介電性能良好的聚合物基復合材料。
　　(2)以TEOS為硅源制備Cu@SiO2納米微粒及其介電性能研究
　　在多元醇體系中，通過探討合適的反應條件，制備單分散性能良好，粒徑分布較為均勻，粒徑大小在80 nm左右的納米銅核;由經(jīng)典的St(o)ber法，通過T

5、EOS的水解在納米銅核表面成功地包覆一層二氧化硅。透射電鏡(TEM)顯示，在核殼結構Cu@SiO2納米微粒中二氧化硅殼層厚度為5 nm左右?？寡趸阅軠y試結果表明，該核殼結構Cu@SiO2納米粒子抗氧化性能良好。將核殼結構Cu@SiO2納米微粒與聚合物基體復合，測試其介電性能。在與納米銅核的對比中可以得出，核殼結構Cu@SiO2納米微?？梢杂行У靥岣呔酆衔锘鶑秃喜牧系慕殡娦阅?，同時可以有效地減緩滲流效應的出現(xiàn)。
　　(3)碳包覆銅

6、納米粒子的制備及其介電性能研究
　　采用簡易的熱解法成功地制各出核殼結構Cu@C納米微粒，通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線粉末衍射(XRD)、熱重分析(TG)等手段對所得樣品進行了形貌和抗氧化性能表征分析。結果表明，納米銅核的粒徑在20-50 nm之間，在納米銅核表面有效地包覆一層無定型碳，其中殼層厚度為5 nm左右。將核殼結構Cu@C納米微粒與PVDF復合并測試聚合物基體的介電性能，從測