片式高压多层瓷介电容器最新进展

片式高压多层瓷介电容器（ＭＬＣＣ）的研制生产水平已达额定直流电压０．５～２０ｋＶ。额定交流电压２２０～１１００Ｖ，标称电容量范围为：０．５ｐＦ～０．１５μＦ（Ｃ０Ｇ），４７ｐＦ～２．２μＦ（Ｘ７Ｒ）。产品技术标准尚未统一纳入国际标准体系。高压ＭＬ－ＣＣ在Ｖ－Ｃ、ＴＶＣ（温度、偏压、容量关系）、耐电压及电晕等性能和试验方法方面有特殊要求，设计制造技术有独到之处。高压ＭＬＣＣ的包装和使用须严格控制工艺过程。     

高压瓷介电容器脉冲开裂失效问题及材料选择

高压瓷介电容器使用过程中,因受到脉冲电压的影响可能发生开裂失效,该失效模式与电容器本身的介质材料有很大关系,不同介质材料的高压瓷介电容器在电场作用下有不同特性。从脉冲耐压测试和材料微观特性(晶相组成、介电性能、压电性能、铁电性能)方面对BaTiO₃和SrTiO₃系高压瓷介电容器样品进行了研究,研究结果表明：相比2B4瓷料制得的顺电相SrTiO₃系瓷体,以Y5P瓷料为原料制得的铁电相BaTiO₃系瓷体居里温度高、压电常数大、铁电性能好,在不断变化的脉冲电场下因电畴运动产生形变,易造成开裂现象。     

BaTiO3基无铅高压陶瓷电容器材料性能的研究

采用BaTiO3基料,加入SrTiO3、CaCO3、Bi2O3·3TiO2等添加剂制备无铅高压陶瓷电容器材料,研究了添加剂对材料性能的影响,得到了介电常数可调、综合性能较佳的材料。结果表明,在BaTiO3中加入30%SrTiO3、10%CaCO3,并外加3%Bi2O3·3TiO2时(均为摩尔数分数),其εr为3802、tgδ为4.2×10-3、Eb为9.2MV/m;而当在BaTiO3中加入40%SrTiO3、15%CaCO3,并外加4%Bi2O3·3TiO2时,其εr为2089、tgδ为6×10-4、Eb为16.9MV/m。     

提高中高压陶瓷电容器质量的几点意见

钛酸锶基介质具有优良的介电特性,是制作低损耗,高可靠性中高压陶瓷电容器的优良材料。认真制定并执行合理的工艺制度是制作高质量中高压陶瓷电容器的必要条件。     

SrTiO_3环形压敏电阻器

以ＳｒＴｉＯ_３为主晶相，以Ｌａ_２Ｏ_３为施主杂质，在还原气氛下烧结使其充分半导化；掺杂多种金属氧化物，通过高温氧化处理形成晶界层，研制出环形压敏电阻器。其性能优于原有的ＺｎＯ环形压敏电阻器，不仅压敏特性优良，且具有很高的电容量，是一种双功能元件。更重要的是解决了ＺｎＯ压敏电阻器固有的在焊接挂锡后电压降低严重的问题。该成果填补了国内空白，并于１９９２年通过机电部设计定型鉴定。     

改性SrTiO_3陶瓷的介电性能与高压瓷介电容器

本文研究了0.91(Sr_(0.84)Pb_(0.16))TiO_3+0.09(Bi_2O_3·3.5TiO_2)介质陶瓷的介电性质。用此种材料可制作高可靠性、损耗小于1％、介电常数温度系数约为240ppm/℃、耐压为15kV的高压瓷介电容器。     

电极留边量对高压瓷介电容器耐电强度的影响

通过对不同电极留边量的高压瓷介电容器耐电强度进行测试和分析,并从中发现当电极留边量控制在0.8~1.2mm时,能够使高压瓷介电容器的合格率达到最佳值(不良率小于50PPM).从而满足了整机客户的对可靠性的要求.     

中高压陶瓷电容器发展概况

本文简要介绍美、日专利文献报道的中高压陶瓷电容器用介质材料的组成、特性以及电容器制造工艺。     

高压陶瓷电容器持续充放电条件下的寿命研究

为了提高脉冲功率装置的使用寿命,研究了SrTiO3 基高压陶瓷电容器在有10Ω 负载和无负载两种条件下持续充 放电过程中的使用寿命。详细分析了电容器使用寿命随着充电电压的增加而减小的原因,充电电压的增加会导致电容器 充放电过程中陶瓷介质所受的电致应力和温度增加,从而加快了放电通道的发展和漏电流的增加,导致了电容器寿命的 缩短。详细分析了放电回路负载的存在使电容器寿命增加的原因。放电回路负载的存在使得电容器温度增加变慢,从而 减慢了电容器充放电过程中击穿的发展速度。在无负载持续充放电的条件下,要使电容器的充放电寿命增加到105 次, 充电电压需要减小到~70%额定电压;在有10Ω 负载持续充放电的条件下,要使电容器的充放电寿命增加到105 次,充电 电压需要减小到~80%额定电压。     

凝胶注模成型在高压陶瓷电容器的应用

高压陶瓷电容器传统成型方法存在诸多缺点,新的凝胶注模成型技术是传统陶瓷和高分子化学结合的产物,通过此种方法可以成型出素坯致密度高、密度均匀以及形状复杂近净尺寸的高压陶瓷电容器瓷片,有广阔的应用前景。重点阐述了凝胶注模成型用于制造高压陶瓷电容器的基本原理、目前研究状况及所要解决的问题。     

Nb_2O_5掺杂对PMN－PZT系压电陶瓷电性能的影响

从晶体结构和微观组织入手，分析并讨论了掺Ｎｂ２Ｏ５量对３７．５Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３－２５ＰｂＺｒＯ３－３７．５ＰｂＴｉＯ３材料的介电、压电性能的影响行为和影响机制。实验结果表明，当Ｎｂ２Ｏ５的添加量（摩尔比）ｒ（Ｎｂ２Ｏ５）＝１％时，材料有最好的压电性能（ｋｐ＝０．６２，εｒ＝４０００）。     

CCH型片式高压陶瓷电容器

MLCC制成小容量规格相对困难,且偶有破碎,可靠性差,用于制成圆片瓷介电容器的单层被银瓷片制成片式高压瓷介电容器以替代小容量的MLCC。开发设计了陶瓷芯片夹于上下两连体扁平引线中间并焊接后,再模塑环氧树脂封装,然后分割切开连体引线,使切开后的扁平引线平贴在外壳表面,得到了仍是用单层被银瓷片制成的片形高压瓷介电容器。该产品的小容量规格制造更容易,其可靠性高,适用于SMT。     

环形钛酸锶元件电性能的控制研究

研究了不同LiOH掺杂量和烧结温度对环形钛酸锶元件电性能的影响。实验结果表明,随着LiOH含量的增加,压敏电压先降低,后升高,在x(LiOH)为4.5%时,电压呈现最低值;同时,烧结温度也是影响电性能的重要因素之一,1400℃是电性能发生明显变化的转折点。借助SEM对样品进行了观察和分析,发现LiOH主要是通过影响晶界的行为来控制元件宏观的电性能。     

MgO－TiO_2－ZnO系高压MLC瓷料的研究

研究了ＭｇＯ－ＴｉＯ２－ＺｎＯ（ＭＴＺ）系高压ＭＬＣ介质陶瓷的结构和介电性能。ＸＲＤ分析表明：其主晶相是六方晶系ＭｇＴｉＯ３以及少量的ＺｎＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３附加晶相。此种瓷料制成多层陶瓷电容器，具有耐高压、高工作频率等优点。     

MgO－TiO_2－ZnO系高压MLC瓷料的研究

研究了ＭｇＯ－ＴｉＯ２－ＺｎＯ（ＭＴＺ）系高压ＭＬＣ介质陶瓷的结构和介电性能。ＸＲＤ分析表明：其主晶相是六方晶系ＭｇＴｉＯ３以及少量的ＺｎＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３附加晶相。此种瓷料制成多层陶瓷电容器，具有耐高压、高工作频率等优点。     

交流瓷介电容器的生产工艺对击穿电压的影响

击穿破坏电压是交流瓷介电容器最主要的技术参数,也是最难解决的技术难题。通过不同工艺的对比实验,具体研究了产品电极结构、引线焊接工艺、包封层固化工艺和环氧树脂包封工艺对交流瓷介电容器击穿电压的影响,据此优化了生产工艺,使得系列交流瓷介电容器耐压达到了较高的水平,Y1产品交流击穿电压达7.8kV以上,Y2产品交流击穿电压达6.0kV以上。     

高压电容器用铁电陶瓷

介绍了用于高压电容器的三类陶瓷材料,即BaTiO3基铁电陶瓷、SrTiO3基铁电陶瓷和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)基铁电陶瓷。对它们各自的特点进行了评述,给出了其组成和性能,并对进一步研究提出了看法。     

大容量超高压铝电解电容器的研究

针对大型电子设备用大容量超高压铝电解电容器的特点,分析了此类电容器的设计原理,通过开发超高压工作电解液,进行防芯子变形设计,增加带孔圆形支承片,并采用覆盖铝片的设计来减少焊接点氧化膜损伤,研制出大容量超高压铝电解电容器(550V,8200μF,φ100mm×220mm),可承受高纹波电流(120Hz,20.5A)且寿命长,耐久性达到85℃,5000h,有较好的应用前景.