一种双凹形高压陶瓷电容器及制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种双凹形高压陶瓷电容器及其制造工艺，所述电容器的陶瓷介电基体形状为圆柱上制造两圆台形空缺后形成的双凹形，即陶瓷基体边缘厚度大于中心，在陶瓷基体中心部位圆面与形如圆台侧面的凹形斜面之间设有截面为弧线的过渡面，陶瓷基体上设有电极，电极分三层，顶层为铜锡合金，电极上焊接引线，基体、电极及部分引线被环氧树脂包裹。所述电容器制备过程包括陶瓷基体制作、电极化、焊接引线、涂装及打印、测试。所述电容器电极由磁控溅射法制备，可自由控制电极尺寸。通过基体凹形中过渡面的设计，可减小电极尖端放电风险，进一步提升电容器耐压水平，实现小型化，通过铜锡合金层的设计，可实现电极部分氧化时仍可焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种双凹形高压陶瓷电容器及制造工艺
本专利技术涉及陶瓷电容器领域，尤其指一种电介质呈双凹形的电极尺寸可调的高压陶瓷电容器及制造工艺。
技术介绍
陶瓷电容器作为基本的无源元件，广泛应用于电源、家电、汽车等设备，起滤波、振荡、耦合的作用。传统的陶瓷电容器为分立元件，形状以圆柱形为主，其成型工艺简单、成型后生片密度均匀，便于装钵烧结、便于印制电极、便于焊接引线、易于大规模生产。当前电子元件的小型化发展趋势明显，专利CN202268250U公布了一种高压陶瓷电容器介质结构，其电介质呈双凹形，在呈圆柱体的电介质上下圆面对称的制造出圆台形空缺形成，因圆板式高压陶瓷电容器击穿模式普遍为电极边缘击穿，即施加电压时，圆板式高压陶瓷电容器电极边缘场强高于其他区域，优先击穿，减小圆板陶瓷电容器中心区域的厚度不会对产品耐压能力造成影响，同时电介质厚度减薄，也增大了产品容量，在保持原容量的前提下，可继续缩小圆板式陶瓷电容的直径，减少电介质浪费。因传统陶瓷电容器采用印刷导电胶料后烧结的工艺制备电极，专利CN202268250U介质结构印刷导电浆料时，因陶瓷基体深浅差异，导致刮刀力度不同，导电浆料会淤积在凹形内，造成电极厚度不均匀，导电浆料浪费。专利CN104167290A提出了一种凹形高压陶瓷电容器，其介质结构同样为凹形，在呈圆柱形的电介质上下圆面对称的制造出圆柱形空缺形成，其电极化工艺采用整体化学沉积的工艺，在整个陶瓷基片上沉积铜层后，将陶瓷基片圆柱外侧面的铜层磨去，形成电极，其电极层厚度均匀，缺点是电极完全覆盖基片圆面，电极尺寸无法调节，即电容量无法调节，此外磨边的过程易因机械外力造成基片缺角，人为造成了工艺缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双凹形高压陶瓷电容器，通过对电容器结构的设计及制造工艺的改进，在保证产品技术性能不变的前提下，可缩小产品体积，实现小型化，并降低产品电压击穿风险，可实现产品电极尺寸自由选择、提升产品设计的自由度，同时降低能耗，并改善产品可焊性，易于批量化生产。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种双凹形高压陶瓷电容器，包括有焊锡、引线、树脂包封层、电极层和陶瓷介电基体，所述的陶瓷介电基体为上下底面各有一圆台形空缺的中心对称的圆柱体，空缺圆台的轴与陶瓷介电基体的轴重合，圆台圆面面积小于圆柱底面面积，空缺圆台侧面的斜面与圆台较小面积圆面的交界处存在一段截面为弧线的过渡面，即陶瓷介电基体中心部分的厚度比边缘薄，底面中心位置的圆面与底面外圈圆环之间存在一形如圆台侧面的斜面，斜面与陶瓷介电基体底面中心圆面间存在一段截面为弧线的过渡面，陶瓷介电基体上设有电极，电极上焊接引线，树脂包封层包裹电极、陶瓷介电基体及部分引线。进一步的，所述电极为三层，底层为镍或镍镉含量各占50％的镍铬合金，中层为铜，顶层为铜锡合金。进一步的，所述电极顶层铜锡合金面积小于等于电极铜层面积。进一步的，所述电极顶层铜锡合金中，锡含量为30％-99％。所述电容器的制备过程包括，双凹形高压陶瓷电容器陶瓷介电基体制备、陶瓷介电基体电极化，引线焊接、树脂包封料涂覆、标识打印、测试，其制造的具体工艺过程如下：1)双凹形高压陶瓷电容器陶瓷瓷粉冲压成型，形成具备一定强度的双凹形生片。2)生片经隧道窑烧结成瓷，形成双凹形高压陶瓷电容器的陶瓷介电基体。3)陶瓷介电基体风浴清洁。4)陶瓷介电基体表面覆盖掩膜板。5)采用真空溅射方法并配合相应掩膜板，依次在陶瓷介电基体表面溅射出电极底层、中层、顶层。6)在电极上焊接处接引线。7)涂覆树脂包封料，包裹陶瓷介电基体、电极及部分引线。8)树脂上打印标识，按国家标准对产品进行各项测试。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在陶瓷介电基体底面圆面与内侧面的斜面间增加了截面为弧线的过渡面，使底面向侧面的过渡更为平滑，减少尖端放电的风险，保证瓷介电容耐电压击穿时，击穿点不出现在瓷介基体内部圆面边缘。陶瓷电容器上拖加电压时，电极表面的同种电荷相互排斥，电荷间趋向于互相远离，在平面上，电极边缘受到其他区域共同作用的较大的斥力，为达到受力平衡，电极边缘的电荷间距相比中心区域的电荷间距更小，造成电极边缘电荷密度更大，场强更大的结果，从而导致传统平面电极的电容器电压击穿时，击穿点位于电极边缘，即边缘效应；在三维情况下，同种电荷间的相互排斥，造成带电表面的尖端部位电荷密度大，电场强度大，易于放电，即尖端放电。本专利技术因采用凹形结构，除电极边缘存在的边缘效应外，在陶瓷介电基体的底面与内侧面的斜面间，也构成了一个尖端，当尖端效应强于边缘效应时，电容器电压击穿点将位于陶瓷介电基体凹形内部圆面的边缘，而此处电介质厚度已减薄，将不能保证电容器击穿电压符合国家标准要求。采用在尖锐处采用截面为圆弧形的过渡面可去除尖端，形成光滑的过渡面，大大减小尖端放电的风险，提升电容器的安全性。过渡面的设计可进一步降低凹形电容器凹形内部圆面边缘击穿的风险，可进一步增加凹形深度，同时相应的减小陶瓷介电基体直径，进一步实现小型化。小体积陶瓷电容器相比大体积陶瓷电容，成型、烧成等工艺过程造成的内部差异更小，潜在工艺失效点少，耐电压强于同规格的大体积陶瓷电容器。此外，双凹形高压陶瓷电容器生片成型时，粉料间因摩擦力原因无法实现完全流动，将导致模具最先接触粉料的部位即厚度较薄的圆面下方区域的密度较大，生片外部密度小于中心区域，同时内侧面斜面有向外侧推挤粉料的趋势，采用截面为弧线的过渡面，可使生片内部圆面至内侧斜面的过渡更为平滑，不至于出现密度陡增，因生片压制成型后，压机压力撤销时，生片将出现一定的反弹膨胀，采用过渡面的设计可减小批量制成时因密度差异潜在的开裂风险。本专利技术采用改进工序的磁控溅射法为陶瓷介电基体制备电极，磁控溅射属较普遍的电极化技术，通过荷能粒子轰击靶材，使靶材金属飞溅至陶瓷介电基体表面形成电极，通过掩膜板覆盖，可自由选择陶瓷介电基体暴露的位置、尺寸。磁控溅射方法制备的电极厚度均匀且可通过掩膜板孔径的选择实现电极的调整。通过溅射方式可避免全电极电镀后磨边可能造成的瓷体损伤，增加了工艺可靠性。磁控溅射方法需要陶瓷基底清洁，一般采用纯净水清洗后烘干的方式达成，本专利技术采用风淋方式即可实现清洁，陶瓷介电基体呈凹形，吹风时陶瓷介电基体移动，在风帘边缘，从凹形边缘吹入的风可经凹形后转向，由另一边缘吹出，不会出现顶部强风将灰尘压在基片上的情况，相比圆柱形陶瓷基体，顶部吹风的清洁效果较好，本专利技术通过多方向的持续强风及灰尘收集的方式，可实现陶瓷介电基体烧结后残留隔离粉等表面粉末的清洁，直接溅射电极后拉力合格，无需采用清洗烘干的方式，工艺过程简洁、降低能耗。磁控溅射法制备电极一般采用双层电极结构，电极外层金属起导电和焊接作用，内层为过渡层金属，起导电及连接瓷体与外层金属、保证拉力的作用，通常溅射电极的陶瓷介电基体会迅速进入后续工艺，焊接、涂装包封料后出厂，但当前电容器行业分工细化，大部分企业专注于工艺的一部分，如部分企业制作完成电极化的陶瓷介电基体即出厂，由后续厂家完成焊接、包封、测试等环节，因此电极化的陶瓷介电基体可能不会被迅速使用，存储过程中易出现电极表面氧化的问题，目前电极外层溅射金属主要为铜，一旦出现氧化，电极将无法焊接引线，且难以后续处理，本专利技术通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双凹形高压陶瓷电容器，其特征在于，包括有焊锡、引线、树脂包封层、电极层和陶瓷介电基体，所述的陶瓷介电基体为上下底面各有一圆台形空缺的中心对称的圆柱体，空缺圆台的轴与陶瓷介电基体的轴重合，圆台圆面面积小于圆柱底面面积，空缺圆台侧面的斜面与圆台较小面积圆面的交界处存在一段截面为弧线的过渡面，即陶瓷介电基体中心部分的厚度比边缘薄，底面中心位置的圆面与底面外圈圆环之间存在一形如圆台侧面的斜面，斜面与陶瓷介电基体底面中心圆面间存在一段截面为弧线的过渡面，陶瓷介电基体上设有电极，电极上焊接引线，树脂包封层包裹电极、陶瓷介电基体及部分引线。

【技术特征摘要】
1.一种双凹形高压陶瓷电容器，其特征在于，包括有焊锡、引线、树脂包封层、电极层和陶瓷介电基体，所述的陶瓷介电基体为上下底面各有一圆台形空缺的中心对称的圆柱体，空缺圆台的轴与陶瓷介电基体的轴重合，圆台圆面面积小于圆柱底面面积，空缺圆台侧面的斜面与圆台较小面积圆面的交界处存在一段截面为弧线的过渡面，即陶瓷介电基体中心部分的厚度比边缘薄，底面中心位置的圆面与底面外圈圆环之间存在一形如圆台侧面的斜面，斜面与陶瓷介电基体底面中心圆面间存在一段截面为弧线的过渡面，陶瓷介电基体上设有电极，电极上焊接引线，树脂包封层包裹电极、陶瓷介电基体及部分引线。2.根据权利要求1所述的一种双凹形高压陶瓷电容器，其特征在于，所述的电极为三层，底层为镍或镍镉含量各占50％的镍铬合金，中层为铜，顶层为铜锡合金。3.根据权利要求2所述的一种双凹形高压陶瓷电容器，其特征在于，所述的电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟力，李国正，徐晓，阙华昌，方弋，卜顺梁，
申请(专利权)人：昆山萬豐電子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32