臺灣博碩士論文加值系統

本實驗是利用旋轉塗佈製程，在軟性基板上製作電容元件。高分子樹脂本身介電常數低，藉由添加高介電常數之陶瓷粉末，提高介電常數。利用三軸滾筒將陶瓷粉末摻入樹脂中，並藉由添加不同材料與不同比例的陶瓷粉末，探討陶瓷粉末之添加比例對介電特性的影響。利用導電粉末的界面偏極化作用，以增加複合材料介電常數，探討不同比例的導體粉末添加量對介電特性的影響。
本研究並發現此高分子複合材料其介電特性的關係隨著陶瓷粉末不同添加比例而有所不同，並且利用導電性粉末的界面極化機構，大幅增進高分子-陶瓷-導電複合材料之介電常數，當ITK5517樹脂50wt%添加BaTiO350wt%時，再添加鋁粉25wt% 頻率為1kHz時介電常數為127(1kHz)，介電損為0.05。

The capacitors were fabricated on flexible substrates by using spin coating process various ratio of high dielectric constant ceramic materials were mixed with low dielectric constant resins by a triple roller. The effect of high permittivity materials on the dielectric properties were investigated. In addition, conductive materials were added in to the matrix to increase dielectric constant of composites.
Dielectric properties of the composite depend on the amount of high permittivity ceramics and higher amount of ceramics result in higher dielectric constant. The dielectric constant of 25wt% al added 50wt% BaTiO3+50 wt%ITK5517 specimen is 127 measured at 1kHz and dissipation factor is 0.05. The addition of conductive Al particles greatly enhance dielectric constant of the composites.

摘要I
Abstract II
誌謝III
目錄IV
圖目錄VI
表目錄IX
第一章 緒論1
第一節 研究目的與動機1
第二節 論文大綱2
第二章 理論基礎與相關研究3
第一節 有機/無機複合材料之簡介3
第一小節 有機/無機複合材料在電容之應用3
第二小節 鈦酸鋇之晶體結構與性質4
第三小節 鈦酸鋇的介電特性8
第二節 介電理論10
第一小節 簡介10
第二小節 相對介電常數(Relative Permittivity)13
第三小節 高分子-陶瓷-導電粉複合材料介電性質14
第四小節 有機/無機複合材料之介電性質15
第三章 實驗方法20
第一節 實驗步驟與實驗材料20
第一小節 陶瓷粉末與聚合物混合20
第四章 軟性基板上電容元件介電特性之研究33
第一節 不同硬化溫度對介電特性的影響33
第二節 製程方式對介電特性之影響37
第三節 陶瓷粉末添加量對介電常數的影響41
第四節 粉體粒徑對介電常數的影響51
第五節 材料種類對介電常數的影響52
第六節 實驗值與複合材料介電理論公式模擬值54
第七節 添加導電粉體對介電特性的影響56
第一小節 添加奈米碳粉對介電特性的影響56
第二小節 添加鋁粉添對介電特性的影響65
第五章 結論76
參考文獻
中文部份78
英文部份78
表目錄
表3.1 ITK5517樹脂資料表21
表3.2 Y5V陶瓷粉末資料表22
表3.3 導體膠 NT-6116資料表23
表4.1 碳黑添加量對複合材料特性的影響57
表4.2 鋁粉添加量對複合材料特性的影響66
圖目錄
圖2.1 BaTiO3 晶體結構示意圖5
圖2.2 (a) BaTiO3 結構的單位晶胞結構變化(b) BaTiO3 結構的單位晶胞晶格常數變化6
圖2.3 鈦酸鋇於<100>方向及化時，鈦及鋇離子相對於氧離子的位移7
圖2.4 鈦酸鋇的相對介電常數隨溫度變化曲線8
圖2.5 不同粒徑鈦酸鋇粉末的介電常數9
圖2.6 四種極化機制圖12
圖2.7 六種不同極化方式圖12
圖2.8 電偶極極化現象圖13
圖2.9 極化機制和頻率之關係圖14
圖2.10 導電性顆粒受電場作用時所產生的界面極化現象15
圖3.1 實驗流程圖25
圖3.2 電容膏配製流程26
圖3.3 樣品上視圖26
圖3.4 樣品截面圖26
圖3.5 三滾筒27
圖3.6 NETZSCH DSC 40428
圖3.7 平面自動網版印刷機29
圖3.8 旋轉塗佈機30
圖3.9 光學顯微鏡31
圖3.10 掃描式電子顯微鏡32
圖4.1 ITK5517未摻雜時的DSC與TGA34
圖4.2 硬化過程示意圖35
圖4.3 Polymer 60wt%+ BaTiO3 40wt% 不同硬化溫度之電容值與介電常數36
圖4.4 印製方式網版印刷與旋轉塗佈對介電特性與介電損之影響38
圖4.5 網版印刷方式的樣品表面圖38
圖4.6 網版印刷方式的樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖39
圖4.7 旋轉塗佈的樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖40
圖4.8 常溫下BTO1陶瓷粉末不同填充量的介電特性與介電損42
圖4.9 BTO1陶瓷粉末填充量為(a)20wt%、(b)30wt%、(c)40wt%、(d)50wt%、(e)60wt%的樣品橫截面圖43
圖4.10 BTO1陶瓷粉末填充量為(a)20wt%、(b)30wt%、(c)40wt%、(d)50wt%、(e)60wt%的樣品橫截面圖45
圖4.11 BTO1 50wt%樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖46
圖4.12 BTO2陶瓷粉末填充量(a)介電常數與(b)介電損47
圖4.13 BTO2 50wt%樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖48
圖4.14 Y5V陶瓷粉末填充量(a)介電常數與(b)介電損49
圖4.15 Y5V 50wt%樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖50
圖4.16 頻率為1kHz時不同的BaTiO3粉末粒徑介電常數與介電損52
圖4.17 頻率為1kHz時不同介電材料介電特性與介電損53
圖4.18 陶瓷-高分子複合材料介電長數實驗值與公式模擬值的關係55
圖4.19 ITK5517樹脂50wt%與BTO1 50wt%再而外添加2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%碳粉，的介電特性與介電損58
圖4.20 碳粉添加量(a) 2wt% (b)4wt% (c)6wt% (d)8wt% (e)10wt%的試片截面圖61
圖4.21 碳添加量 2wt%樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖62
圖4.22 碳添加量(a)2wt%、(b)4wt%、(c)6wt%、(d)8wt%、(e)10wt%的樣品SEM截面圖64
圖4.23 BTO添加量50wt%再添加5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%、40wt%、50wt%鋁粉的介電常數與介電損 67
圖4.24 頻率為1kH時不同的鋁粉添加量對介電常數與介電損之影響68
圖4.25 鋁添加量為(a)0wt%、(b) 5wt%、(c) 25wt%、(d) 30wt%、(e) 40wt%的試片截面OM圖70
圖4.26 Al添加量25wt%樣品SEM圖(a)表面圖(b)剖面圖71
圖4.27 Al添加量為(a)5wt%、(b)10wt%、(c)15wt%、(d)20wt%、(e)25wt%、(f)30wt%、(g)40wt%、(h)50wt% 的SEM剖面圖75

中文部份
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英文部份
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