专利名称：一种提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电容器内电极的结构，尤其涉及一种提高 玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极结构。
技术背景内电极在绝缘介质材料中的形态和电性能，能大大地影响介质材 料在实际应用中的储能密度。如果能改善镀电极介质材料的内电极性 能，就能提髙其实际储能密度,从而有效地减小脉冲功率电源的体积。 通常技术下，绝缘介质材料之间的内电极通过单层(银浆料，银_钯 混合浆料，镍浆料等)金属浆料烧结制成，由此获得的内电极致密性 不高，有机浆料挥发形成的孔隙不可避免，从而造成绝缘介质材料的 内电极有效面积减小，耐击穿工作场强降低，介质材料的储能密度随 之大大降低。 实用新型内容鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的是提出一种提高玻璃陶 瓷介电材料储能密度的内电极结构，该内电极为采用三层内电极组合 结构，在基底上涂覆一层金膜，再刷一层银浆。所述基底为Na20-PbO-Nb205-Si02体系玻璃-陶瓷介电材料。 所述金膜为内电极。上述制备提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极结构的步骤
如下1) 先以磁控溅射镀膜技术在单片玻璃-陶瓷表面镀成致密、均一而边缘光滑的薄层金电极；2) 再用丝网印刷技术在镀电极膜层之间涂覆粘结性能和导电性 能良好的银桨料，在500。C下烧结固化形成内电极。与现有技术相比，本实用新型具有以下优越效果该实用新型也能从原理上保证内电极的有效面积不减小，同时提 高镀电极材料的耐击穿强度，从而有效提高玻璃-陶瓷介质材料的储 能密度。
图1为玻璃-陶瓷介质材料间的三种内电极结构示意图。图2为玻璃-陶瓷介质材料间的内电极结构C的示意图。图3为玻璃-陶瓷介质材料间的内电极结构C的俯视剖面示意图。图4为同等条件下不同内电极结构下的电容值图。图5为同等条件下不同内电极结构下的击穿场强值图。图6为叠片样品1)玻璃-陶瓷介质材料电容值图。图7为叠片样品2)玻璃-陶瓷介质材料电容值图。
具体实施方式
本实用新型提出一种提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极 结构。
以下结合附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型不 局限于下面的实施例。 实施例1
图1所示，将绝缘介质间的内电极结构分为三种(图1中的1、 2、 3分别代表银浆、基底、金电极)A为在玻璃-陶瓷片表面单层印刷银 浆电极叠片然后进行烧制，这是应用最广泛最普通的电极形式；B为 在玻璃-陶瓷片两表面印刷银浆电极并烘干后，再印刷单层银桨电极 叠片然后进行烧制；C为先在玻璃-陶瓷片两表面以磁控溅射镀膜技术在单片玻璃-陶瓷表面镀成致密、均一而边缘光滑的薄层金电极， 再用丝网印刷技术在镀电极膜层之间印刷银浆料，叠片后进行烧制(内电极结构C的示意图如图2所示；俯视剖面图如图3所示)。 下面对图l、图2、图3所示的结构予以进一步说明。1) 内电极结构对电容的影响图1中A，B，C为同种玻璃-陶瓷介质材料采用不同内电极结构。 如图4所示，在同等条件下，图1中C的溅射Au膜作为电极内层， 再被覆银浆的电极形式的电容值最髙，说明其电极导电和致密性相对 较好。与印刷银浆电极相比，溅射镀膜厚度可忽略，从而可进一步减 小器件整体体积。2) 内电极结构对耐击穿场强的影响图1中A，B，C为同种玻璃-陶瓷介质材料采用不同内电极结构。 如图5所示，在硅油为测试介质等相同测试条件下，图1中C以溅 射Au膜作为电极内层，再被覆银浆的电极形式的耐击穿场强最高 (38kV/mra)。根据绝缘介质材料储能密度公式1) = >。~￡2=^^ 在绝缘介质材料所镀内电极面积51、介质总厚度d相等的情况下，电
容C和耐击穿工作场强f的增大，使得镀电极玻璃-陶瓷绝缘介质材 料的储能密度大大升高。实施例2将配比为2Na20-2Pb0-3Nb205-6Si02的粉体在1400。C下熔融2小 时，将融体在钢制模具中浇铸成尺寸约28mmx25mmx3mm的块状玻璃 体，退火3小时，得到有色透明玻璃。将玻璃分别在不同热处理工 艺下形核结晶获得玻璃-陶瓷，再经切边、切片、研磨和抛光获得尺 寸约为25mmx25mmx0. 3mm的方形玻璃-陶瓷单片。1)取热处理结晶温度为76(TC的玻璃陶瓷单片3片，厚度均在 0. 3±0.10 mm范围内，采用直流磁控溅射镀膜技术在单片两表面镀成 直径为(j)12mm的致密金层作为内电极，再采用丝网印刷技术在金层 表面涂敷相同面积的银浆电极。根据电容要求将印有银浆电极的玻璃 -陶瓷片进行施以微压的多层叠片处理，在50(TC下烧结获得多层玻 璃-陶瓷介质材料的内电极。叠片玻璃-陶瓷介质材料总厚为 d =1. 18mm,测试其在频率0. 5 kHz S f S 5 kHz下的电容和分别硅油 和乙二醇为测试介质下的耐击穿场强。试验中，测试介质对样品的耐击穿场强影响较大，测试结果如下a) 在测试频率0.5 kHz S f《5 kHz下，试制的叠片镀电极玻璃-陶瓷介质材料电容值为59. 1 pF S f S 69. 3 pF (如图6所示)；b) 样品在硅油介质中测试击穿场强Eb满足Eb > 38.7 kV/mm;c) 样品在乙二醇介质中测试击穿场强Eb满足120.2 〉 Eb > 127.9 kV/咖2)取热处理结晶温度为850'C的玻璃陶瓷单片7片，厚度均在 0. 3±0. 10 mm范围内，采用直流磁控溅射镀膜技术在单片两表面镀成 直径为(j)15mm的致密金层作为内电极，再采用丝网印刷技术在金层 表面涂敷相同面积的银浆电极。根据电容要求将印有银浆电极的玻璃 -陶瓷片进行施以微压的多层叠片处理，在50(TC下烧结获得多层玻 璃-陶瓷介质材料的内电极。叠片玻璃-陶瓷介质材料总厚为d =2. 34mm，测试其在频率0. 5 kHz S f < 5 kHz下的电容和分别硅油 和乙二醇为测试介质下的耐击穿场强。试验中，测试介质对样品的耐击穿场强影响较大，测试结果如下a) 在测试频率0.5 kHz S f S 5 kHz下，试制的叠片镀电极玻璃-陶瓷介质材料电容值为108 pF S f S 118.6 pF (如图7所示)；b) 样品在硅油介质中测试击穿场强Eb满足Eb 〉 40.0 kV/mm;c) 样品在乙二醇介质中测试击穿场强Eb满足97.6 〉 Eb > 100.6 kV/mm以上对本实用新型所提供的一种提高玻璃陶瓷介电材料储能密 度的内电极结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新 型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人 员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改 变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极结构，其特征在于，该内电极为采用三层内电极组合结构，在基底上涂覆一层金膜，再刷一层银浆。
2. 根据权利要求1所述提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电 极结构，其特征在于，所述基底为Na20-PbO-Nb20s-Si02体系玻璃-陶 瓷介电材料。
3.根据权利要求1所述提髙玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电 极结构，其特征在于，所述金膜为内电极。
专利摘要本实用新型公开了一种电容器内电极的制备结构，尤其涉及一种提高玻璃陶瓷介电材料储能密度的内电极结构。该内电极为采用三层内电极组合结构，在基底上涂覆一层金膜，再刷一层银浆。即使银浆料烧结形成微孔隙，本实用新型克服现有技术中的不足，从原理上保证内电极的有效面积不减小，同时提高镀电极材料的耐击穿强度，从而有效提高玻璃-陶瓷介质材料的储能密度。
文档编号H01G4/008GK201036170SQ20072014882
公开日2008年3月12日 申请日期2007年4月18日 优先权日2007年4月18日
发明者群 唐, 李宏涛, 军 杜, 毛昌辉, 章林文, 君 罗, 董桂霞 申请人:北京有色金属研究总院