專利名稱：聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚合物基納米復合材料及其制備的技術領域，特別涉及具有高介電性能的聚合物/納米石墨微片復合材料及其制備方法。
背景技術：
集成電路(Integral Circuit, IC)技術的進步?jīng)Q定著微電子工業(yè)的發(fā)展,而電子封裝技術(Electronic Packaging)的 發(fā)展則決定了 IC技術的進步。電子封裝技術的發(fā)展可以滿足IC技術在互聯(lián)技術方面的需要。電子封裝技術的發(fā)展可以劃分為三代。第一代采用分立元件來進行封裝，它需要占用大約80%的線路板面積是IC獲得足夠的支持。第二代采用芯片規(guī)模封裝和多芯片模塊來提高硅的封裝密度，使其增加到30% -40%。第三代稱為系統(tǒng)封裝，該技術是建立在單層集成模塊技術之上，采用低成本大面積有機基板?；迳戏庋b的元件主要采用無源器件。目前超過98%的無源器件采用分立元件，他們占用了70%以上的線路板空間。分立元件現(xiàn)在成為了微電子系統(tǒng)進一步縮小的主要障礙，而采用整體無源器件則可以節(jié)省線路板上的空間。而且對于無源器件進行集成還可以提供更好的電學性能，更高的可靠性，更低的成本和更多的設計選擇。電容器在所有無源器件中所占的比例超過60% . IC越來越快的發(fā)展速度要求無耦合電容器遇有更高的電容值，以及和組成元件之間更短的距離以改善開關特性。所以，嵌入式電容比表面安裝電容更優(yōu)越。但是，由于這種電容面積有限，實際應用中需要很高的電容密度。這就要求電容間填充的電介質(zhì)材料具有很高的介電常數(shù)。采用有機聚合物位基板的技術，最大的限制是，多層結(jié)構要求很低的加工溫度。諸如鐵電體陶瓷等許多材料具有很高的介電常數(shù)，但是并不適合在嵌入式電容中使用。因為它們都是需要很高的加工溫度(需要與絲網(wǎng)電極高溫共燒)，這就使其應用受到限制。然而，片式有機多層薄膜電容器可以解決這個問題。它可以廣泛用于始終，IXD等高精度的電路裝置。這種疊層結(jié)構有利于降低電容器的電感量和損耗，改善高頻特性，進一步縮小面積，提高電容量和精度。實現(xiàn)有機薄膜電容器片式化存在以下難點一是提高電容器本身的耐熱沖擊性。二是對表面貼裝裝配工藝(SMT)和使用環(huán)境條件都有苛刻的限制。因此，利用材料的復合效應，結(jié)合聚合物的柔韌性，陶瓷材料的高介電特性以及導電材料在絕緣介質(zhì)材料中的滲流效應可以研究具有高介電常數(shù)的復合電介質(zhì)材料，這種材料很有希望在嵌入電容中獲得應用，另外還由于聚合物本身低的加工溫度，從而使嵌入式電容器的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)成為可能

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種具有高介電性能的聚合物復合材料及其制備方法，達到納米石墨微片在基體中分散較為均勻，而且避免納米石墨微片直接與聚合物接觸，從而得到綜合性能優(yōu)異的高介電常數(shù)聚合物基復合材料的目的。首先是通過將納米石墨微片均勻分散液和金屬酞菁的溶液超聲混合，然后填入到聚合物溶液中，通過溶膠凝膠、熱壓過程制備高介電性能聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料。本發(fā)明的高介電性能聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料，由聚合物基體，納米石墨微片和金屬酞菁組成，按三者質(zhì)量分數(shù)和為100 %計算，納米石墨微片占5 % 20 %，金屬酞菁占大于0 % 等于30 %，其余為聚合物基體；所述的聚合物基體，是聚偏氟乙烯(PVDF)或聚醚砜(PES)。所述的金屬酞菁，是4-氨基銅酞菁或16-羧基銅鈦菁，結(jié)構式分別為
權利要求
1.一種聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料，其特征在于由聚合物基體，納米石墨微片和金屬酞菁組成，按三者質(zhì)量分數(shù)和為100%計算，納米石墨微片占5% 20%，金屬酞菁占大于O % 等于30%，其余為聚合物基體；所述的聚合物基體，是聚偏氟乙烯或聚醚砜。
2.根據(jù)權利要求I所述的聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料，其特征在于，所述的金屬酞菁，是4-氨基銅酞菁或16-羧基銅鈦菁，結(jié)構式分別為
3.根據(jù)權利要求I所述的聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料，其特征在于，所述的納米石墨微片，厚度為5 20nm，直徑為I 20微米。
4.一種權利要求I的聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料的制備方法，其步驟為將納米石墨微片超聲分散在有機溶劑中，將金屬酞菁和聚合物分別溶于有機溶劑，首先將納米石墨微片分散液和金屬酞菁溶液混合超聲I 3小時，再填入到聚合物溶液中，機械攪拌I 3小時；然后將混合溶液出于蒸餾水中生成固狀體，蒸餾水洗料后60°C 80°C烘干，再熱壓成膜，得到聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料；其中按質(zhì)量分數(shù)和為100 %計算，納米石墨微片占5 % 20 %，金屬酞菁占大于O % 等于30 %，其余為聚合物基體。
5.根據(jù)權利要求4所述的聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑，是N-甲基吡咯烷酮、N-N 二甲基甲酰胺或N-N 二甲基乙酰胺；納米石墨微片的有機溶劑的分散液濃度為O. 015 O. 030g/mL，金屬酞菁的有機溶劑溶液濃度為O. 015 O. 030g/mL，聚合物的有機溶劑溶液濃度為O. 070 O. 090g/mL。
全文摘要
本發(fā)明的聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料及其制備方法屬于聚合物基納米復合材料的技術領域。復合材料是由聚合物基體、納米石墨微片和金屬酞菁組合而成，按三者質(zhì)量分數(shù)和為100％計算，納米石墨微片占5～20％，金屬酞菁占大于0％～等于30％，其余為聚合物。本發(fā)明首先利用金屬酞菁對納米石墨微片進行預處理，然后與聚偏氟乙烯或聚醚砜復合制備聚合物基金屬鈦菁-納米石墨微片復合材料，這種方法使得納米石墨微片在基體中分散較為均勻，而且避免納米石墨微片直接與聚合物接觸，可以有效提高復合材料的介電常數(shù)，同時能夠控制復合材料的介電損耗。
文檔編號C08L27/16GK102660095SQ201210165099
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者姜振華, 張云鶴, 王琦桐, 王貴賓 申請人:吉林大學