导电填料在聚合物复合材料中的应用

导电填料-聚合物复合材料是另一种面向下一代微电子封装中的积分电容器应用的超高k值材料，它是一种基于渗透理论的导体-绝缘体复合材料^[17]。对于导电填料-聚合物复合材料，在接近渗透阈值时它的有效电气性质由标度理论决定，可用以下三式描述^[18]：

式中，σ_M和σ_D分别为导电填料的电导率和聚合物的电导率；f和f_c分别是聚合物基体中导电填料的浓度和渗透阈值浓度；q、s、t为度量常数，与材料性质、微观结构及导电填料-聚合物的界面连接性有关^[18]。当导电填料的浓度接近（但不超过）渗透阈值时，导电填料-聚合物复合材料可以得到超高k值。在物理上，可以用一个面积大、厚度小的“超级电容器网络”来解释这种现象：当金属浓度接近渗透阈值时，许多导电团簇彼此接近，但是它们又被介质材料薄层分离。有时，金属-绝缘体复合材料的有效介电常数能比绝缘聚合物基体的有效介电常数高3到4个数量级。此外，与在聚合物基体中加入高介电常数颗粒的传统方式相比，这种渗透方式对填料的体积浓度要求低得多。因此，相比于常规陶瓷-聚合物复合材料，这种材料有许多优势，尤其是超高k值和均衡的机械性质（包括粘合强度在内）。不同的导电填料，如银、铝、镍和炭黑，已经被用来制备导电填料-聚合物复合材料或三相复合材料渗透系统^[17，19-24]。(www.xing528.com)

尽管报导称导电填料-聚合物复合材料在渗透阈值处有高k值，但是它们还不被认作是嵌入式电容器应用的有效材料，因为这些材料的介电损耗因数很高。据Dang等人^[25]的报道，掺锂氧化镍/聚偏二氟乙烯（LNO/PVDF）复合材料在100Hz、浓度等于渗透阈值（f_c＝0.10）时，有效k值约为290。半导体填料的导电特性对半导体-聚合物复合材料的电气性质和渗透阈值也有重要影响。下面将讨论控制介电损耗的其他方法。