一種凹面極板結構的陶瓷電容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于陶瓷電容器元器件技術領域，涉及一種高壓交流陶瓷電容器，其 能夠提高整體電性能水平。
【背景技術】
[0002] 國內陶瓷電容的耐壓水平總體來講要落后于國外水平，總體來說，工頻交流電壓 下1毫米耐電壓水平國內在2kV左右，而國外可以做到1毫米4kV左右，這主要是由于原材 料的純度，粉料加工環(huán)境工藝等落后造成的，而這一問題目前很難改變，具體來說：
[0003] 1、圓片式電容擊穿的主要表現(xiàn)形式是邊緣擊穿，這主要是由于圓片式電容存在的 邊緣效應引起的電場集中，進而造成的擊穿。所以我們的主要方向就是通過改善邊緣效應 來提高陶瓷的耐電壓水平。
[0004] 2、理想平板電容器的電場線是直線的，但實際情況下，在靠近邊緣地方的會變彎， 越靠邊就越彎得厲害。到邊緣時彎的最厲害，而這個地方的電場強度也最密集，這種彎曲的 現(xiàn)象叫做邊緣效應。邊緣效應造成了電容器邊緣部分要承受更高的電場，相對更容易發(fā)生 擊穿現(xiàn)象，如圖2所示，虛線為理想情況下的電場強度曲線，實線為模擬實際電場曲線。
[0005] 3、此前，解決邊緣效應的方式一般有電極面邊緣半導體釉法，通過邊緣部分的半 導體釉改善電場分布，使邊緣部分的電荷量降低，達到減小電場強度，提高耐壓水平的目 的。但這種方法存在著工藝復雜的問題，影響其推廣使用的更主要原因是由于半導體的電 阻效應造成了電容器局部的發(fā)熱，使陶瓷電容器的應用環(huán)境受到了約束。所以，大部分情況 下，只有采用加大電容器體積的方法來達到耐壓值的提高。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是為了解決現(xiàn)有技術的缺陷，提供了一種新的凹 面極板結構的陶瓷電容器，并公開了其制備方法，其最終的產(chǎn)品性能優(yōu)良，能夠滿足現(xiàn)有技 術對于產(chǎn)品的各種需求。
[0007] 本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案如下：
[0008] -種凹面極板結構的陶瓷電容器，包括：電容器本體部，所述電容器本體部內設芯 體，且外包環(huán)氧包封層，其中，所述陶瓷芯體，其中心到邊緣，厚度逐漸增厚。
[0009] 進一步地，優(yōu)選的結構是，所述電容器本體部，其形狀為凹面或者凹臺。
[0010] 進一步地，優(yōu)選的結構是，所述電容器本體部，其為上下凹臺、平滑凹或者棱角凹 形狀。
[0011] 本實用新型采取了以上方案以后，由于其結構上的以上設計，其最終的產(chǎn)品能夠 改善邊緣疏松的狀況，進而提高了圓片陶瓷電容的耐電壓水平。
[0012] 本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過 在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0013] 下面結合附圖對本實用新型進行詳細的描述，以使得本實用新型的上述優(yōu)點更加 明確。其中：
[0014] 圖1是現(xiàn)有技術的凹面極板結構的陶瓷電容器的電場曲線對比示意圖；
[0015] 圖2a是本實用新型凹面極板結構的陶瓷電容器的結構示意圖；
[0016] 圖2b是本實用新型凹面極板結構的陶瓷電容器的結構示意圖；
[0017] 圖3是本實用新型凹面極板結構的陶瓷電容器的成型模具半剖圖；
[0018] 圖4是本實用新型凹面極板結構的陶瓷電容器的坯體瓷體外形側視圖；
[0019] 圖5是本實用新型凹面極板結構的陶瓷電容器的電容刨面圖。
【具體實施方式】
[0020] 以下將結合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型 如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。 需要說明的是，只要不構成沖突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特征 可以相互結合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護范圍之內。
[0021] 具體來說，本實用新型通過采用一種新型的凹面結構，在基本不增加電容器體積 的情況下實現(xiàn)工頻耐壓值的提高。
[0022] 其基本原理如下：1)由于粉料干壓模具成型工藝固有的缺陷，在圓片電容器邊緣 不可避免的存在著密度分布不均，脫模出來坯體壁上存在硬化層等等不良效果，加之邊緣 效應的存在導致圓片電容器邊緣成為機電強度最為薄弱的區(qū)域。
[0023] 其中，如圖所示，一種凹面極板結構的陶瓷電容器，包括：電容器本體部101，所述 電容器本體部內設芯體102,且外包環(huán)氧包封層103,其中，所述陶瓷芯體，其中心到邊緣， 厚度逐漸增厚。
[0024] 進一步地，優(yōu)選的結構是，所述電容器本體部，其形狀為凹面或者凹臺。
[0025] 進一步地，優(yōu)選的結構是，所述電容器本體部，其為上下凹臺、平滑凹或者棱角凹 形狀。
[0026] 2)通過采用凹面結構，一方面可有效的均化成瓷后整體電場分布，同時提高了爬 電距離；另一方面，由于力學原理強化了邊緣強度，改善了邊緣疏松的狀況，進而提高了圓 片陶瓷電容的耐電壓水平。
[0027] 此外，在制造方法上，本實用新型采取了以下的關鍵技術：
[0028] 1)增加原料的球磨時間，確定更合理的球磨時間，使原料在細度方面進一步提高， 坯體在燒成過程中就會更加均一。通過試驗我們發(fā)現(xiàn)一次球磨（2 :1的球石比）時間在5 小時左右，二次球磨（1:1的球石比）時間在3小時左右，能獲得均一度，球形度最優(yōu)，粒徑 大約0. 15ym左右的粉體顆粒。
[0029] 2)成型工藝：通過采用壓型模具升級為上下凹臺結構，如下圖，即上下電極面邊 緣部分高度提高，過渡部分采用圓弧緩沖，這樣有效的均化了整體電場分布，從而緩解了邊 緣效應的形成，進而提高了陶瓷的耐電壓水平。通過試驗我們發(fā)現(xiàn)邊緣超出高度應該占整 體高度的大約20 %左右為宜，太低則邊緣擊穿還會存在，太高則瓷體強度和整體性受到影 響，亦增加了體積。
[0030] 3)環(huán)氧包封工藝的改善，目前國內主流是使用E42E51等雙酚A環(huán)氧樹脂加酸酐類 固化劑高溫固化，我們通過改性使用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂進行改善，獲得了收縮率更低，耐電壓 強度更好的包封材料。
[0031] 通過采用上述的本實用新型技術和關鍵工藝，圓片陶瓷電容的工頻耐壓強度可 以提高1. 5倍甚至2倍，局部放電電壓也相應提高，基本可以和國外水平持平。我們同樣 的產(chǎn)品，未試驗新工藝前同種工藝生產(chǎn)出來的陶瓷電容器在工頻耐電壓試驗下基本為每毫 米2kV左右，而使用新型工藝后，該陶瓷電容器的耐壓水平顯著提高，從每毫米2kV提高至 3. 5kV，局部放電水平也相應提高。
[0032] 具體來說，其詳細步驟如下：
[0033] -種凹面極板結構的陶瓷電容器的制備方法，包括：
[0034] 步驟 1、配料：介質材料的組分由SrTi03、PbTi03、Bi203nTi02、MgC03、Re(0H)3 組 成，SrTi03、PbTi03、Bi203nTi02的總摩爾為100%，其中，SrTi03的摩爾百分比為68%~ 80% ;PbTi03的摩爾百分比為12%~22% ;Bi203nTi02的摩爾百分比為8%~15% ;
[0035] 按照上述比例進行配比，稱量好上述各原料組分，以去離子水為介質全部加入球 磨機中球磨5-7小時后，使其粒度大約在Iym左右時進行干燥使其各原料能夠充分混合， 得到粉料；
[0036] 步驟2、預燒：將步驟1干燥后的粉料在900°C~1150°C的溫度范圍內，預燒結 60~300分鐘，自然冷卻，得到燒結料；
[0037] 步驟3、造粒：將步驟2得到的燒結料以去離子水為介質，在攪拌磨中球磨3-5小 時后，加入粘合劑，分散劑等助劑使其攪拌均勻。利用噴霧塔進行噴霧造粒，得到尺寸均一 的料粒；
[0038] 步驟4、成型：將步驟3得到的料粒在5~20Mpa的壓強下用模具進行干壓成型、 附凹臺成型工具，得到凹臺型坯體；
[0039] 步驟5、燒結：將步驟4得到的坯體裝入匣缽中，在1200°C~1