本发明专利技术提供一种高介电材料，包括（ａ）０．６至１重量份的复合粉体，该复合粉体为导电－绝缘复合粉体、导电－半导复合粉体、或上述的组合；（ｂ）５８至７９重量份的高介电陶瓷粉体；以及（ｃ）２０至４１重量份的有机树脂。上述高介电材料的介电常数大于１００，在适当操作电压下其绝缘电阻大于１ＭΩ，漏电流小于５０毫安，极适于作为埋入式电容性电路板的介电材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高介电材料组成，还特别涉及组成中的导电-绝缘复合粉体和/ 或导电-半导复合粉体。
技术介绍
为了要满足电子产品高功能化、高速高频的需求，必需增加电子构装基板上的主 动组件及被动组件。这使得电路板面积增加且成本提高。为了达到轻薄短小的需求，势必 引起电路与组件密度增加，造成电磁干扰与噪声增加、且降低可靠度。为了解决这一问题， 需要改良被动组件，例如电容的整合(integration)。为了达到上述目的，兼具高分子的 机械性质与陶瓷高介电性质的高分子-陶瓷复合材料是这种电容材料的最佳选择，它也是 目前国内外埋入式电容介电材料发展的主要趋势。这几年埋入式电容技术大量被讨论，虽 然埋入式被动组件技术的开发已逐步进入产品实际应用阶段，但实际上仍有很大的进步空 间，也成为近年来相关公司厂商积极争取的
，而专利的发表也出现了百家争鸣的 景象。为了增加埋入式电容介电材料的应用，如何提高复合材料的介电常数是目前这类 型材料开发的瓶颈与重点。单纯的陶瓷虽具有高介电常数，但分散在环氧树脂中的陶瓷粉 体由于偶极排列不规则，会使得电偶极偏极化的效应被抵销。仅通过添加高含量高介电常 数的陶瓷粉体来提供复合材料的介电常数值是相当有限的，而且添加量过高将使得基板的 机械性质降低，与铜箔间的接着力将大幅下降，因此在原本高分子-陶瓷复合材料中添加 导电性纳米粉体提供了增进介电常数的另一途径。但导电粉体的增加还将同时增加材料系 统的介电常数而导致漏电流的增加，这会降低材料的稳定性及可靠度，并限制其在电子产 业的应用需求。现阶段相关性专利所披露的大多为电容制作方法、粉体种类及配方树脂等， 并未针对兼具低漏电流(Leakage Current)、高介电常数、及高电容密度等特性的结构及材 料配方进行探讨。本专利技术的重点在于揭露具有高介电常数(DK > 100)的有机/无机混成材料，其中 添加导电-半导性和/或导电-绝缘复合粉体取代导电性粉体(碳黑)。此外，本专利技术强 调可以在高介电常数下对其绝缘电阻以及漏电流进行控制，其有别于其它公司或单位的专 利。在此提出几篇与本案相关的专利或论文，并比较其与本案的差异，以彰显本专利技术的特 色。文献中常用于碳材料表面改性TiA的手法为溶胶凝胶法(sol-gel)以及水热法， 由于水热法需要在高温高压的条件下进行反应，因此以sol-gel的方法最为常用，Sigmimd 等人(Adv.Mater. 2009,21,1-7)今年于advancedmaterial期刊上发表一篇利用溶胶凝 胶法在纳米碳管(carbon nanotube)的表面包覆TiO2层将其应用在光触媒催化的领域， Dong-Hwang Chen 等人(Nanotechnology，2009，20，105704)也利用相同的手法在 Ag、NiAg 纳米粒子的表面包覆TiO2增加该材料在可见光的光催化效率。另外Rutlsdge等人(Adv. Mater. 2009，21，1252-1256)则是利用LbL的方法在纳米纤维表面吸附上TW2的纳米粉体直接省略了后段水解的步骤，并将这种类型的材料应用在防护衣(protective clothing system)、传感器(sensor)等领域。在美国专利US5830930中，Cabot公司揭露了一种应用于橡胶增强材料的双相 纳米填料(CSDPF :carbon/silicon dual phase fillers)，利用高温下含硅化合物的蒸 汽改性碳黑，其可为四乙氧基硅烷(TEOS :tetra-ethyl-ortho-silicate)、四甲氧基硅烷 (TMOS :tetra-methyl-ortho-Silicate)，其填充的SS-BR(溶聚丁苯橡胶)三元纳米复合材 料中，由于填料形成的网络结构少，填料与填料间作用力小，填料与基质SSBR间作用力大。 其碳黑经改性后未经清洗，直接与橡胶混合，Si含量较高且仅提及在橡胶产业之应用。在美国专利US7137423 及 US7!351763 中，The Goodyear Tire&Rubber 公司揭露了 应用于橡胶产业的碳黑，其填充材料组成为(1)35 95phr或50 95phr的硅醇(Silanol) 官能化的碳黑表面，硅胶表面有-OH(Si-OH) ； 0)5 65phr或5 50phr合成的非定形或 沉淀型的S^2与未改性的碳黑混合，且利用限定链长结构的特殊偶合剂再与改性碳黑反应 以提高与树脂间的兼容性。上述方法以混合硅胶方式改善碳黑填充的特性。在日本专利JP 1101375中，TOKAI RUBBER公司揭露了应用于橡胶产业的改性 导体材料，如碳粉体、碳纤维、氧化锌导电粉体等，其比电阻(specificresistance)小于 106 Ω · cm，其是利用比电阻大于1012Ω · cm的偶合剂(couplingagent)如硅烷为主的 偶合剂(silane—based coupling agent)、钛为主的偶合剂(titanium-based coupling agent)、或铝为主的偶合剂(aluminate-base couplingagent)等，以提高导体材料的比电 阻。因此经过硅烷改性的碳黑粉体大都应用在橡胶产业当中，与本专利技术的应用领域有明显 的差异。
技术实现思路
本专利技术提供一种高介电材料，包括(a)0. 6至1重量份的复合粉体，该复合粉体为 导电-绝缘复合粉体、导电-半导复合粉体、或上述的组合；(b) 58至79重量份的高介电陶 瓷粉体；以及(c) 20至41重量份的有机树脂。附图说明图1是表示TiA修饰碳黑的TEM照片。图2是表示TiO2修饰碳黑的XRD谱图。图3是表示SW2修饰碳黑的TEM照片。专利技术的具体实施例方式由于导电性纳米粉体于施加电场时所产生的界面偏极化作用 (interfacialpolarization mechanism)，使可移动的电荷受界面阻扰或被材料拘留住，并 利用纳米微粒的高表面积以强化该作用，提供了增进高分子-陶瓷复合材料介电常数的途 径。但上述做法会同时增加复合材料系统的介电损耗，导致漏电流的增加而局限这类材料 的应用性。本专利技术首先提供导电粉体如过渡金属、过渡金属合金、碳黑、碳纤维、或上述的组 合，其中，碳黑包括高结构碳黑、低结构碳黑、表面具有-C00H或-OH官能团的碳黑、或上述 的组合。接着在导电粉体表面修饰一层不连续的半导体材料如金属氧化物氧化钛、氧化锌、 铝氧化锌、或上述的组合，以形成导电-半导复合粉体，或在导电粉体表面修饰一层不连续的绝缘材料如氧化硅以形成导电-绝缘复合粉体。所谓不连续，即修饰的半导体材料或绝 缘材料并不完全包覆导电粉体，而会露出部分导电粉体表面。在一实施例中，导电粉体的被 修饰的表面与未被修饰的表面比例介于0. 4至0. 7之间。若导电粉体被修饰的表面比例高 于上述范围甚至被完全修饰，则会丧失原本导电粉体的功效，使得Dk值的提升不如预期。 但若导电粉体被修饰的表面比例低于上述范围，则粉体的特性趋近导电粉体，无法达到降 低漏电流的功效。在一实施例中，可采用高导电性的碳黑粉体，在其表面修饰半导体材料TiO2所 使用的方法为layer-b本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高介电材料，包括：０．６至１重量份的复合粉体，该复合粉体为导电－绝缘复合粉体、导电－半导复合粉体、或上述的组合；５８至７９重量份的高介电陶瓷粉体；以及２０至４１重量份的有机树脂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑芬，洪铭聪，陈碧义，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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