Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications

Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications

Permintaan yang semakin meningkat untuk pengecilan peranti elektronik menawarkan pengurangan saiz yang ketara, prestasi dielektrik dan haba yang lebih baik, kebolehpercayaan dan kos yang lebih rendah. Komposit polimer-seramik telah dipilih sebagai bahan dielektrik yang paling sesuai untuk kapasit...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Dandan Satia, Mohd Saidina
Format: Thesis
Language:English
Published: 2015
Subjects:
T Technology
Online Access:http://eprints.usm.my/40723/1/Preparation_and_Characterization_of_Calcium_Copper_Titanate_Filled_Epoxy_Composites_for_Embedded_Capacitor_Applications.pdf
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
id my-usm-ep.40723
record_format uketd_dc
institution Universiti Sains Malaysia
collection USM Institutional Repository
language English
topic T Technology
T Technology
spellingShingle T Technology
T Technology
Dandan Satia, Mohd Saidina
Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
description Permintaan yang semakin meningkat untuk pengecilan peranti elektronik menawarkan pengurangan saiz yang ketara, prestasi dielektrik dan haba yang lebih baik, kebolehpercayaan dan kos yang lebih rendah. Komposit polimer-seramik telah dipilih sebagai bahan dielektrik yang paling sesuai untuk kapasitor terbenam. Dalam kajian ini, seramik seperti kalsium kuprum titanat, CaCu3Ti4O12 (CCTO) dan barium titanat (BaTiO3) telah digunakan sebagai pengisi dalam komposit epoksi filem nipis. Sifat-sifat komposit epoksi filem nipis dihasilkan berdasarkan muatan pengisi yang berbeza (5 hingga 20% isipadu), kaedah fabrikasi seperti salutan putaran (SC) dan tekan panas (HP), pengisi hibrid (CCTO dan BaTiO3), rawatan permukaan pengisi dan pelbagai jenis resin epoksi (DER 332, Epolam 2015 dan OP 392) telah dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa komposit CCTO/epoksi mempamerkan pemalar dielektrik, Tg dan kekonduksian haba yang lebih tinggi berbanding dengan epoksi tidak terisi dan komposit BaTiO3/epoksi. Dalam siri kedua, pengisi CCTO untuk pengisian komposit epoksi telah dipilih untuk siasatan lanjutan. Komposit CCTO/epoksi dengan pengisian sehingga 40% isipadu dapat dihasilkan dengan menggunakan kaedah HP. Hasil ujian telah menunjukkan bahawa sifat-sifat komposit 40% isipadu CCTO/epoksi (HP) telah meningkat sebanyak 55% pemalar dielektrik dan 83% modulus simpanan, dan penurunan 69% pekali pengembangan haba berbanding dengan sifat-sifat komposit 20% isipadu CCTO/epoksi (SC). Pengisi Hibrid untuk pengisian komposit epoksi telah dihasilkan dan keputusan menunjukkan bahawa Hibrid 70:30 mempamerkan kesan hibrid yang positif berbanding dengan komposit pengisi tunggal; komposit filem nipis CCTO/epoksi dan BaTiO3/epoksi. Selepas rawatan CCTO oleh ejen gandingan silana, sampel komposit epoksi terisi CCTO 10% yang terawat menunjukkan peningkatan yang memberangsangkan iaitu sebanyak 60% pemalar dielektrik berbanding komposit filem nipis CCTO/epoksi yang tidak terawat. Berdasarkan pelbagai resin epoksi, komposit filem nipis CCTO/epoksi OP 392 yang terawat mempamerkan kenaikan pemalar dielektrik sebanyak 10% dan susutan dalam pekali pengembangan haba sebanyak 38% berbanding dengan bahan dielektrik komersial, iaitu 3M Embedded Capacitor. Secara kesimpulannya, komposit filem nipis CCTO/epoksi OP 392 yang terawat menunjukkan prestasi yang baik dari segi pemalar dielektrik dan haba berbanding komposit CCTO yang tidak terawat, komposit hibrid dan lain-lain komposit terawat. ________________________________________________________________________________________________________________________ Continuous miniaturization of electronic devices result in a high demand of embedded capacitor that offers significant reduction in size, better dielectric and thermal performance, reliability and lower cost. Polymer-ceramic composites have been considered as the most suitable dielectric materials for embedded capacitor. In this study, ceramics such as calcium copper titanate, CaCu3Ti4O12 (CCTO) and barium titanate (BaTiO3) were used as fillers in epoxy thin film composites. The properties of epoxy thin film composites fabricated based on different filler loading (5 to 20 vol%), fabrication methods such as spin coating (SC) and hot press (HP) methods, hybrid fillers (CCTO and BaTiO3), surface treatment of filler and various types of epoxy resins (DER 332, Epolam 2015 and OP 392) were characterized. Results showed that CCTO/epoxy composite exhibited higher dielectric constant, Tg and thermal conductivity compared to those of unfilled epoxy and BaTiO3/epoxy composites. In the second series, CCTO filler filled epoxy composite was chosen for further investigation. CCTO/epoxy composite with filler loading of up to 40 vol% was able to be produced by using HP method. It was found that 40 vol% CCTO/epoxy (HP) composite has increased 55% of dielectric constant and 83% of storage modulus, and decreased 69% of CTE compared to 20 vol% CCTO/epoxy (SC) composite. Hybrid fillers composites were fabricated and results indicated that Hybrid 70:30 showed positive hybrid effect compared to those of single filler composites; CCTO/epoxy and BaTiO3/epoxy thin film composites. After treatment of CCTO by silane-based coupling agent, sample with 10% treated CCTO filled epoxy composite presented remarkable improvement with an increased 60% of dielectric constant than untreated CCTO/epoxy thin film composite. Based on various epoxy resins, treated CCTO/OP 392 epoxy thin film composite has improved 10% of dielectric constant and decreased 38% of CTE compared to 3M Embedded Capacitor. In short, treated CCTO filled OP 392 epoxy thin film composite exhibited good dielectric properties and thermal properties compared to those of untreated CCTO composites, hybrid fillers composites and other treated composites.
format Thesis
qualification_level Master's degree
author Dandan Satia, Mohd Saidina
author_facet Dandan Satia, Mohd Saidina
author_sort Dandan Satia, Mohd Saidina
title Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
title_short Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
title_full Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
title_fullStr Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
title_full_unstemmed Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications
title_sort preparation and characterization of calcium copper titanate filled epoxy composites for embedded capacitor applications
granting_institution Universiti Sains Malaysia
granting_department Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan Dan Sumber Mineral
publishDate 2015
url http://eprints.usm.my/40723/1/Preparation_and_Characterization_of_Calcium_Copper_Titanate_Filled_Epoxy_Composites_for_Embedded_Capacitor_Applications.pdf
_version_ 1747820809159704576
spelling my-usm-ep.407232018-06-07T09:10:32Z Preparation and Characterization of Calcium Copper Titanate Filled Epoxy Composites for Embedded Capacitor Applications 2015 Dandan Satia, Mohd Saidina T Technology TA401-492 Materials of engineering and construction. Mechanics of materials Permintaan yang semakin meningkat untuk pengecilan peranti elektronik menawarkan pengurangan saiz yang ketara, prestasi dielektrik dan haba yang lebih baik, kebolehpercayaan dan kos yang lebih rendah. Komposit polimer-seramik telah dipilih sebagai bahan dielektrik yang paling sesuai untuk kapasitor terbenam. Dalam kajian ini, seramik seperti kalsium kuprum titanat, CaCu3Ti4O12 (CCTO) dan barium titanat (BaTiO3) telah digunakan sebagai pengisi dalam komposit epoksi filem nipis. Sifat-sifat komposit epoksi filem nipis dihasilkan berdasarkan muatan pengisi yang berbeza (5 hingga 20% isipadu), kaedah fabrikasi seperti salutan putaran (SC) dan tekan panas (HP), pengisi hibrid (CCTO dan BaTiO3), rawatan permukaan pengisi dan pelbagai jenis resin epoksi (DER 332, Epolam 2015 dan OP 392) telah dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa komposit CCTO/epoksi mempamerkan pemalar dielektrik, Tg dan kekonduksian haba yang lebih tinggi berbanding dengan epoksi tidak terisi dan komposit BaTiO3/epoksi. Dalam siri kedua, pengisi CCTO untuk pengisian komposit epoksi telah dipilih untuk siasatan lanjutan. Komposit CCTO/epoksi dengan pengisian sehingga 40% isipadu dapat dihasilkan dengan menggunakan kaedah HP. Hasil ujian telah menunjukkan bahawa sifat-sifat komposit 40% isipadu CCTO/epoksi (HP) telah meningkat sebanyak 55% pemalar dielektrik dan 83% modulus simpanan, dan penurunan 69% pekali pengembangan haba berbanding dengan sifat-sifat komposit 20% isipadu CCTO/epoksi (SC). Pengisi Hibrid untuk pengisian komposit epoksi telah dihasilkan dan keputusan menunjukkan bahawa Hibrid 70:30 mempamerkan kesan hibrid yang positif berbanding dengan komposit pengisi tunggal; komposit filem nipis CCTO/epoksi dan BaTiO3/epoksi. Selepas rawatan CCTO oleh ejen gandingan silana, sampel komposit epoksi terisi CCTO 10% yang terawat menunjukkan peningkatan yang memberangsangkan iaitu sebanyak 60% pemalar dielektrik berbanding komposit filem nipis CCTO/epoksi yang tidak terawat. Berdasarkan pelbagai resin epoksi, komposit filem nipis CCTO/epoksi OP 392 yang terawat mempamerkan kenaikan pemalar dielektrik sebanyak 10% dan susutan dalam pekali pengembangan haba sebanyak 38% berbanding dengan bahan dielektrik komersial, iaitu 3M Embedded Capacitor. Secara kesimpulannya, komposit filem nipis CCTO/epoksi OP 392 yang terawat menunjukkan prestasi yang baik dari segi pemalar dielektrik dan haba berbanding komposit CCTO yang tidak terawat, komposit hibrid dan lain-lain komposit terawat. ________________________________________________________________________________________________________________________ Continuous miniaturization of electronic devices result in a high demand of embedded capacitor that offers significant reduction in size, better dielectric and thermal performance, reliability and lower cost. Polymer-ceramic composites have been considered as the most suitable dielectric materials for embedded capacitor. In this study, ceramics such as calcium copper titanate, CaCu3Ti4O12 (CCTO) and barium titanate (BaTiO3) were used as fillers in epoxy thin film composites. The properties of epoxy thin film composites fabricated based on different filler loading (5 to 20 vol%), fabrication methods such as spin coating (SC) and hot press (HP) methods, hybrid fillers (CCTO and BaTiO3), surface treatment of filler and various types of epoxy resins (DER 332, Epolam 2015 and OP 392) were characterized. Results showed that CCTO/epoxy composite exhibited higher dielectric constant, Tg and thermal conductivity compared to those of unfilled epoxy and BaTiO3/epoxy composites. In the second series, CCTO filler filled epoxy composite was chosen for further investigation. CCTO/epoxy composite with filler loading of up to 40 vol% was able to be produced by using HP method. It was found that 40 vol% CCTO/epoxy (HP) composite has increased 55% of dielectric constant and 83% of storage modulus, and decreased 69% of CTE compared to 20 vol% CCTO/epoxy (SC) composite. Hybrid fillers composites were fabricated and results indicated that Hybrid 70:30 showed positive hybrid effect compared to those of single filler composites; CCTO/epoxy and BaTiO3/epoxy thin film composites. After treatment of CCTO by silane-based coupling agent, sample with 10% treated CCTO filled epoxy composite presented remarkable improvement with an increased 60% of dielectric constant than untreated CCTO/epoxy thin film composite. Based on various epoxy resins, treated CCTO/OP 392 epoxy thin film composite has improved 10% of dielectric constant and decreased 38% of CTE compared to 3M Embedded Capacitor. In short, treated CCTO filled OP 392 epoxy thin film composite exhibited good dielectric properties and thermal properties compared to those of untreated CCTO composites, hybrid fillers composites and other treated composites. 2015 Thesis http://eprints.usm.my/40723/ http://eprints.usm.my/40723/1/Preparation_and_Characterization_of_Calcium_Copper_Titanate_Filled_Epoxy_Composites_for_Embedded_Capacitor_Applications.pdf application/pdf en public masters Universiti Sains Malaysia Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan Dan Sumber Mineral

Similar Items