專利名稱：復(fù)合式駐極體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種駐極體，特別是有關(guān)于一種采用二種以上高分子材料的復(fù)合式駐 極體。
背景技術(shù)：
駐極體可以存放單一種電荷，在作為電子組件時，其可供阻絕直流、耦合交流、儲 存能量、耦合電路、儲電放電等用途。而用在駐極體中儲存電荷的介電材料可阻止直流電流 動，允許限量的交流電通過。介電材料一般包含有陶瓷粉體及高分子環(huán)氧樹脂兩種，前者雖 然具有高介電常數(shù)，然而單純以陶瓷作為材料太過脆弱，不利于加工。而高分子材料雖具有 柔軟性的優(yōu)點，然其介電常數(shù)太低，因此市面上電容器的介電材料多以高分子與陶瓷的復(fù) 合材料為發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的趨勢而言，介電材料多以高分子環(huán)氧樹脂與鈦酸鋇 兩者混摻而成，但由于鈦酸鋇的偶極排列不規(guī)則，會使得電偶極偏極化的效應(yīng)而被抵銷。因此，如何制備具有高效能的復(fù)合式駐極體，是目前業(yè)界極欲改善的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明提供了一種復(fù)合式駐極體，包含有至少一第一介 電層以及至少一第二介電層，其中第一介電層與第二介電層為相互交錯堆棧，第一介電層 具有高分子，第二介電層具有高分子，且第一介電層的高分子與第二介電層的高分子不相 同。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種復(fù)合式駐極體，因采用相互交錯堆棧的復(fù)合 材料，因此具有較佳的電場效應(yīng)與電容效率，適宜作為電容器的材料。


圖1為本發(fā)明提出的較佳實施例復(fù)合式駐極體的示意圖。圖2為本發(fā)明提出的較佳實施例復(fù)合式駐極體的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明提出的較佳實施例復(fù)合式駐極體的另一剖面示意圖。圖4為本發(fā)明實驗例中膜片樣本不同時間的表面電位及表面電位維持率的曲線 圖。主要組件符號說明1復(fù)合式駐極體11第一介電層12第二介電層13孔隙結(jié)構(gòu)XX軸YY軸ZZ軸
AA 剖面聯(lián)線
具體實施例方式由于本發(fā)明公開了一種復(fù)合式駐極體，其中所利用的電學(xué)原理與材料制程技術(shù)， 已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能明了，故以下文中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中 所對照的附圖，意在表達(dá)了與本發(fā)明特征有關(guān)的結(jié)構(gòu)，并未亦不需要依據(jù)實際尺寸完整繪 制，在先聲明。本發(fā)明提供第一較佳實施例，請參照圖1與圖2，為一種復(fù)合式駐極體。復(fù)合式駐 極體1包含有至少一個第一介電層11與一個第二介電層12，而且第一介電層11與第二介 電層12是互相互交錯堆棧(alternately stacking)。其中第一介電層11具有至少一種 高分子，第二介電層具有至少一種高分子，且第一介電層11的高分子與第二介電層12的高 分子，兩者為不相同的高分子。更進(jìn)一步地說，第一介電層11的高分子與第二介電層12的 高分子兩者間為互不相容的高分子，亦即，第一介電層11與第二介電層12的高分子的溶解 度參數(shù)(solubility parameter)或極性(polarity)，兩者的數(shù)值不相同；此外，也可以利 用兩種具有不同的彈性系數(shù)(elasticity modulus)或玻璃轉(zhuǎn)化溫度(glass transition temperature)的高分子來分別做為第一介電層11的高分子與第二介電層12的高分子；第 一介電層11的高分子的彈性系數(shù)與第二介電層12的高分子彈性系數(shù)比值則以1至6之間 為佳。更進(jìn)一步地說，在制作過程中，第一介電層11的高分子與第二介電層12的高分子， 兩者不會發(fā)生互容(not compatible)的情況，以利在第一介電層11與第二介電層12之間 產(chǎn)生良好的界面接口。前述第一介電層11與第二介電層12相互“交錯堆?！钡姆绞?，可以 是在X、Y、Z軸中任一軸上、任兩軸上，或是三軸上均有形成相互交錯堆棧結(jié)構(gòu)。舉例來說， 請參考圖2，圖2為圖1中沿AA聯(lián)線的剖面示意圖。復(fù)合式駐極體1復(fù)合式介電層1在Z 軸上形成有相互交錯堆棧結(jié)構(gòu)。而在制作上，第一介電層11與第二介電層12則可以(但 不限于)將其組成的聚合物以摻混法(Blending)、迭層(Lamination)、涂布(Coating)或 是直接利用押出成型(Extrusion)的方式制作而得。另外，第一介電層11與第二介電層個 別的厚度則以小于500納米(nm)的駐電效果為佳，其中又以小于200納米為更佳。此外，復(fù)合式駐極體1可以進(jìn)一步具有孔隙結(jié)構(gòu)13，請參考圖3。如圖所示，孔隙 結(jié)構(gòu)13可以是產(chǎn)生在第一介電層11內(nèi)、第二介電層12內(nèi)，或是在第一介電層11以及第二 介電層12之間，且孔隙的個數(shù)也不只一個亦可為多個，且孔隙形狀并非局限于圖3所示，可 為各種形狀的孔隙。第一介電層11與第二介電層12的高分子，均可以是結(jié)晶性高分子、非結(jié)晶性高分 子，或者是由結(jié)晶性高分子與非結(jié)晶性高分子所組成的高分子摻合體(polymer blends) 0 而結(jié)晶性高分子可以是烯烴聚合物(Polyolefin)、尼龍(Nylon)，或聚酯(Polyester)； 非結(jié)晶性高分子可以是環(huán)烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer)、脂環(huán)族烯烴聚合物 (cycloalkyl olefin copolymer)、芳香方矣烯烴聚合物(aromatic olefin copolymer)、聚 碳酸酉旨(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(poly methyl methacrylate, PMMA)、乙二醇 改性-聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephathalate Glycol，PETG，其中環(huán)己二 醇< 50% ),或是乙二醇改性 PCT 聚酯(Polycyclohexylenedimethylene Terephthalate Glycol, PCTG，其中環(huán)己二醇> 50% )。此外，所采用的結(jié)晶性高分子與非結(jié)晶性高分子的
4兩者的彈性系數(shù)比值范圍則以1至6為佳。其中結(jié)晶性高分子所采用的烯烴聚合物可以是聚丙烯(polypropylene)或聚乙 烯(polyethylene)；尼龍可以是尼龍6 (Nylon6)或尼龍66 (Nylon66)；聚酯可以是聚對苯 二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)或聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)。其中非結(jié)晶性高分子所采用的環(huán)烯烴共聚物可以是乙烯與冰片烯共 聚物(ethylene-norbornene copolymer)、乙烯與二氫化-二環(huán)戊二烯共聚物 (ethylene-dihydro dieyelopentadiene copolymer)、乙烯與二環(huán)戊二烯共聚 物(ethylene-dicyclopentadiene copolymer)、或是乙烯與四環(huán)十二烯共聚物 (ethylene-tetracyclododecene copolymer)等；芳香族烯烴聚合物可以是聚苯乙烯 (polystyrene, PS)、乙烯與苯基冰片烯共聚物 ethylene-phenyl norbornene copolymer) ^_ 了二; - ^ΔΜ^Μ^ (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymers, ABS)；聚碳酸酯可以是線性型(linear)或支鏈型(branch)聚碳酸酯。此外，第一介電層11或第二介電層12的材質(zhì)除了單聚物(homopolymer)的型 態(tài)之外，也可以是高分子共聚物(copolymer)，并且其中共聚物的型態(tài)可以是塊體共聚 物(block copolymer，又稱嵌段共聚物)、接枝共聚物(graft copolymer)、隨機共聚物 (random copolymer)或者是交替共聚物(alternating copolymer)，其中又以使用塊體共 聚物做為第一介電層11與第二介電層12的材質(zhì)時為佳，因為塊體共聚物在制作過程中會 產(chǎn)生相分離(Phase separation)的情況，所以，有助于第一介電層11與第二介電層12之 間的界面(interface)產(chǎn)生，或者是第一介電層11與第二介電層12層內(nèi)的界面的產(chǎn)生，因 此以此所制成的復(fù)合式駐極體的駐電效果較佳。而根據(jù)實際情況以及采用的高分子種類不同，第一介電層11與第二介電層12的 材料組成可以有下列的搭配方式(1)第一介電層11的高分子是非結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子是結(jié)晶 性高分子。(2)第一介電層11的高分子是結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子是非結(jié)晶 性高分子。(3)第一介電層11的高分子是由非結(jié)晶性高分子以及結(jié)晶性高分子所組成的高 分子摻合體，且第二介電層12的高分子則是使用第一介電層11中的結(jié)晶性高分子或非結(jié) 晶性高分子。(4)第一介電層11的高分子是由非結(jié)晶性高分子以及結(jié)晶性高分子所組成的高 分子摻合體，且第二介電層12的高分子則是使用第一介電層11中的非結(jié)晶性高分子。(5)第一介電層11及第二介電層12的高分子均是由同樣的非結(jié)晶性高分子以及 同樣的結(jié)晶性高分子所組成的高分子摻合體，但是結(jié)晶性高分子在第一介電層11與第二 介電層12中的所占比例不同；亦即第一介電層11與第二介電層12，是使用相同的非結(jié)晶 性高分子與結(jié)晶性高分子，但是使用不同的材料比例，摻混制成。(6)第一介電層11的高分子為第一非結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子為 第二非結(jié)晶性高分子，亦即第一介電層11與第二介電層12是分別使用兩種不同的非結(jié)晶 性高分子所制作而成。
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(7)第一介電層11的高分子為第一非結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子為 第二非結(jié)晶性高分子以及第二結(jié)晶性高分子所組成的高分子摻合體；亦即第一介電層11 是由一種非結(jié)晶性高分子所制作而成，而第二介電層12則是使用一種結(jié)晶性高分子以及 一種與第一介電層11中不同種類的非結(jié)晶性高分子摻混制成。(8)第一介電層11的高分子為第一非結(jié)晶性高分子以及第一結(jié)晶性高分子所組 成的高分子摻合體，且第二介電層12的高分子為第二非結(jié)晶性高分子；亦即第一介電層11 是使用一種非結(jié)晶性高分子與結(jié)晶性高分子摻混制成，而第二介電層12則是使用與第一 介電層11中不同種類的非結(jié)晶性高分子制作而成。(9)第一介電層11的高分子為第一非結(jié)晶性高分子以及第一結(jié)晶性高分子所組 成的高分子摻合體，且第二介電層12的高分子為第二結(jié)晶性高分子；亦即第一介電層11是 使用一種結(jié)晶性高分子與非結(jié)晶性高分子摻混制成，而第二介電層12則是使用與第一介 電層11中不同種類的結(jié)晶性高分子制作而成。(10)第一介電層11的高分子為第一結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子為 第二結(jié)晶性高分子；亦即第一介電層11與第二介電層12是分別使用兩種不同的結(jié)晶性高 分子所制作而成。(11)第一介電層11的高分子為第一結(jié)晶性高分子，且第二介電層12的高分子為 第二結(jié)晶性高分子以及第二非結(jié)晶性高分子所組成的高分子摻合體；亦即第一介電層11 是使用一種結(jié)晶性高分子制作而成，而第二介電層12則是使用一種與第一介電層11中不 同種類的結(jié)晶性高分子與一種非結(jié)晶性高分子摻混制成。(12)第一介電層11的高分子為第一結(jié)晶性高分子以及第一非結(jié)晶性高分子所組 成的高分子摻合體，且第二介電層12的高分子為第二結(jié)晶性高分子以及第二非結(jié)晶性高 分子所組成的高分子摻合體；亦即第一介電層11是使用一種非結(jié)晶性高分子與一種結(jié)晶 性高分子摻混制成，而第二介電層12則是使用與第一介電層11中不同種類的非結(jié)晶性高 分子與不同種類的結(jié)晶性高分子摻混制成。此外，上述使用結(jié)晶性或非結(jié)晶性高分子做為第一介電層11或第二介電層12 的高分子的狀態(tài)下，在第一介電層11或第二介電層12可以進(jìn)一步摻混有機填充粒子 (organic filler)或無機填充粒子(inorganic filler)。而所使用的有機填充粒子則可 以是聚苯乙烯(polystyrene)或聚丙烯(polypropylene)；無機填充粒子則可以是二氧化 娃(silicon dioxide)、二氧化鐵(titanium dioxide)或碳酸 丐(calcium carbonate)。]^ 同層中所摻混的填充粒子與高分子，兩者之間的彈性系數(shù)比值范圍則以50至600為佳。此外，為更進(jìn)一步顯示本發(fā)明的效果，以下利用相關(guān)實驗例以及配合相關(guān)對照組 加以說明。實驗例一、樣本制作(一 )復(fù)合式駐極體膜片樣本制作首先，將聚碳酸酯以及聚甲基丙烯酸甲酯兩種高分子，個別投入兩臺押出機進(jìn) 行押出。兩臺押出機后面共同接有一個分流器(Feed Block)，此分流器最后接一個模頭 (Die)。當(dāng)聚碳酸酯以及聚甲基丙烯酸甲酯經(jīng)過押出后轉(zhuǎn)變成熔融流體(Melt Flow)，兩種 流體在一個分流器或模頭中結(jié)合，形成相互交錯堆棧的多層結(jié)構(gòu)，且各層的厚度均相等，最單層結(jié)構(gòu)膜片 對照樣本
表面電
復(fù)合式駐極體 位(kV) 腹片樣本維持率
(1) (%)
起始值第1天 第2天 第3天 第4天 第10天
-1.45 -0.14 -0.08 -0.08 -0.08 -0.04
100% 9.66% 5.520% 5.52% 5.52% 2.76%
-0.76 O0000
0% 0% 0% 0% 0% 0%如同表一所示，復(fù)合式駐極體膜片樣本在施加-3千伏特的直流電壓后(起始值) 所測得的表面電位為-1. 45千伏特，而同樣地在施加-3千伏特的直流電壓后測量單層結(jié)構(gòu) 膜片對照樣本的表面電位為-0. 76千伏特。由此可見，根據(jù)本發(fā)明所制作而得的復(fù)合式駐 極體膜片樣本相較于作為對照組的單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，在駐電能力上，復(fù)合式駐極體 膜片樣本有較佳的效果。此外，請同時參照表一及圖4，作為對照組的單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，在第二天后
后此多層結(jié)構(gòu)流體從模頭擠出，經(jīng)過冷卻定型，藉此以制得具有多層相互交錯堆棧結(jié)構(gòu)的 復(fù)合式駐極體膜片樣本。制作完成后，裁剪出6毫米(mm) X6毫米(mm)大小的復(fù)合式駐極 體膜片樣本，并且在膜片樣本背面形成電極，且盡量整平復(fù)合式駐極體膜片樣本。( 二)單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本制作將聚碳酸酯以及聚甲基丙烯酸甲酯兩種高分子，以重量比1 1的比例將兩種分 子材料放入同一個雙軸押出機，在攝氏240度下進(jìn)行預(yù)混，以增加混合均勻性。之后將預(yù)混 后得出的原料投入薄膜押出機，同樣地在攝氏240度下進(jìn)行押出，并將押出的膜片厚度控 制在與前述的復(fù)合式駐極體膜片樣本厚度相同。制作完成后，裁剪出6毫米X6毫米大小 的單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，并且在膜片樣本背面形成電極，且盡量整平結(jié)構(gòu)膜片樣本。二、駐電效果測試將依照上述方法所制得的復(fù)合式駐極體膜片樣本以及單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，置 于放電針下方1毫米處，并將放電針對準(zhǔn)膜片樣本的中心點，對膜片樣本施加-3千伏特 (kV)的的直流電壓，連續(xù)施加60秒后停止。將施加電壓后的膜片樣本放入經(jīng)過設(shè)計后的治具內(nèi)，并控制環(huán)境溫度維持在 攝氏對 沈度的范圍，相對濕度在35 50%的范圍下。每隔對士1小時使用電位 計(Volt-meter)測量此膜片所帶有的表面電位(Surface Potential)，并記錄起始值、 以及在第1、2、3、4、10天的表面電位，以及相對應(yīng)時間點的表面電位維持率(Percent Retention)。維持率的計算如公式一所示維持率=(表面電位/初始表面電位)*100%(公式一)三、測試結(jié)果復(fù)合式駐極體膜片樣本以及單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本經(jīng)上述駐電效果測試方法，于 起始值、以及在第1、2、3、4、10天所測得的靜電值表面電位，以及相對應(yīng)時間點的維持率如 下表一與圖4所示表一膜片樣本不同時間的表面電位及表面電位維持率
電⑴率 面(k持%) 表位維(0其表面電位維持率即為0% ；但是復(fù)合式駐極體膜片樣本直到第10天時，其表面電位維 持率仍未完全衰減至零(表面電位維持率，第1天為9. 66%、第2天為5. 52%、第3天為 5. 52%、第4天為5. 52%、第10天為2. 76，亦即表面電位可以維持很多天還不會歸零 (表面電位，第1天為-0. 14千伏特、第2天為-0. 08千伏特、第3天為-0. 08千伏特、第4 天為-0. 08千伏特、第10天為-0. 04千伏特)。因此，根據(jù)本發(fā)明所制作而得的復(fù)合式駐極 體膜片樣本相較于作為對照組的單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，在駐電能力上，復(fù)合式駐極體膜 片樣本有較佳的效果。綜上所述，具有多層且相互交錯堆棧結(jié)構(gòu)的復(fù)合式駐極體膜片樣本，相較于一般 的單層結(jié)構(gòu)膜片對照樣本，具有較佳的電場效應(yīng)與電容效率，因此在儲電能力以及駐電能 力的表現(xiàn)上，均有較佳的效果。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；同時以上 的描述，對于相關(guān)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的 精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式駐極體，包含有至少一第一介電層以及至少一第二介電層，其中該第一 介電層與該第二介電層為相互交錯堆棧，該第一介電層具有至少一高分子，該第二介電層 具有至少一高分子，且該第一介電層的高分子與該第二介電層的高分子不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式駐極體，其中該第一介電層的高分子與該第二介電層 的高分子不相容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式駐極體，其中該第一介電層與該第二介電層的材質(zhì)選 自由一結(jié)晶性高分子及一非結(jié)晶性高分子所組成的群組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合式駐極體，其中該結(jié)晶性高分子選自由烯烴聚合物 (Polyolefin)、尼龍(Nylon)、以及聚酯(Polyester)所組成的群組。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合式駐極體，其中該非結(jié)晶性高分子選自由環(huán)烯烴共聚物 (cyclic olefin copolymer)、月旨環(huán)族烯烴聚合物(cycloalkyl olefin copolymer)、芳香族 烯烴聚合物(aromatic olefin copolymer)、聚碳酸酯(polycarbonate)，以及聚甲基丙烯 酸甲酯(poly methyl methacrylate, PMMA)所組成的群組。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合式駐極體，其中該第一介電層或該第二介電層進(jìn)一步摻 混一有機填充粒子或一無機填充粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式駐極體，該第一介電層的材質(zhì)或該第二介電層的材質(zhì) 為一高分子共聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式駐極體，進(jìn)一步具有一孔隙結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式駐極體，其中該第一介電層的高分子與第二介電層的 高分子的彈性系數(shù)比值是自1至6。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合式駐極體，其中該結(jié)晶性高分子與該非結(jié)晶性高分子 的彈性系數(shù)比值是自1至6。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合式駐極體，其中該有機填充粒子或無機填充粒子與該 結(jié)晶性高分子或該非結(jié)晶高分子的彈性系數(shù)比值是自50至600。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合式駐極體，包含有至少一個第一介電層以及至少一個第二介電層，其中第一介電層與第二介電層為相互交錯堆棧，第一介電層具有高分子，第二介電層具有高分子，且第一介電層的高分子與第二介電層的高分子不相同。
文檔編號H01G7/02GK102074353SQ201010525869
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者吳建宗, 施希弦, 陳柏村, 高哲一 申請人:奇菱科技股份有限公司