一种凹面极板结构的陶瓷电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于陶瓷电容器元器件技术领域，涉及一种高压交流陶瓷电容器，其 能够提高整体电性能水平。
【背景技术】
[0002] 国内陶瓷电容的耐压水平总体来讲要落后于国外水平，总体来说，工频交流电压 下1毫米耐电压水平国内在2kV左右，而国外可以做到1毫米4kV左右，这主要是由于原材 料的纯度，粉料加工环境工艺等落后造成的，而这一问题目前很难改变，具体来说：
[0003] 1、圆片式电容击穿的主要表现形式是边缘击穿，这主要是由于圆片式电容存在的 边缘效应引起的电场集中，进而造成的击穿。所以我们的主要方向就是通过改善边缘效应 来提高陶瓷的耐电压水平。
[0004] 2、理想平板电容器的电场线是直线的，但实际情况下，在靠近边缘地方的会变弯， 越靠边就越弯得厉害。到边缘时弯的最厉害，而这个地方的电场强度也最密集，这种弯曲的 现象叫做边缘效应。边缘效应造成了电容器边缘部分要承受更高的电场，相对更容易发生 击穿现象，如图2所示，虚线为理想情况下的电场强度曲线，实线为模拟实际电场曲线。
[0005] 3、此前，解决边缘效应的方式一般有电极面边缘半导体釉法，通过边缘部分的半 导体釉改善电场分布，使边缘部分的电荷量降低，达到减小电场强度，提高耐压水平的目 的。但这种方法存在着工艺复杂的问题，影响其推广使用的更主要原因是由于半导体的电 阻效应造成了电容器局部的发热，使陶瓷电容器的应用环境受到了约束。所以，大部分情况 下，只有采用加大电容器体积的方法来达到耐压值的提高。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是为了解决现有技术的缺陷，提供了一种新的凹 面极板结构的陶瓷电容器，并公开了其制备方法，其最终的产品性能优良，能够满足现有技 术对于产品的各种需求。
[0007] 本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
[0008] -种凹面极板结构的陶瓷电容器，包括：电容器本体部，所述电容器本体部内设芯 体，且外包环氧包封层，其中，所述陶瓷芯体，其中心到边缘，厚度逐渐增厚。
[0009] 进一步地，优选的结构是，所述电容器本体部，其形状为凹面或者凹台。
[0010] 进一步地，优选的结构是，所述电容器本体部，其为上下凹台、平滑凹或者棱角凹 形状。
[0011] 本实用新型采取了以上方案以后，由于其结构上的以上设计，其最终的产品能够 改善边缘疏松的状况，进而提高了圆片陶瓷电容的耐电压水平。
[0012] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过 在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图对本实用新型进行详细的描述，以使得本实用新型的上述优点更加 明确。其中：
[0014] 图1是现有技术的凹面极板结构的陶瓷电容器的电场曲线对比示意图；
[0015] 图2a是本实用新型凹面极板结构的陶瓷电容器的结构示意图；
[0016] 图2b是本实用新型凹面极板结构的陶瓷电容器的结构示意图；
[0017] 图3是本实用新型凹面极板结构的陶瓷电容器的成型模具半剖图；
[0018] 图4是本实用新型凹面极板结构的陶瓷电容器的坯体瓷体外形侧视图；
[0019] 图5是本实用新型凹面极板结构的陶瓷电容器的电容刨面图。
【具体实施方式】
[0020] 以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型 如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。 需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征 可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0021] 具体来说，本实用新型通过采用一种新型的凹面结构，在基本不增加电容器体积 的情况下实现工频耐压值的提高。
[0022] 其基本原理如下：1)由于粉料干压模具成型工艺固有的缺陷，在圆片电容器边缘 不可避免的存在着密度分布不均，脱模出来坯体壁上存在硬化层等等不良效果，加之边缘 效应的存在导致圆片电容器边缘成为机电强度最为薄弱的区域。
[0023] 其中，如图所示，一种凹面极板结构的陶瓷电容器，包括：电容器本体部101，所述 电容器本体部内设芯体102,且外包环氧包封层103,其中，所述陶瓷芯体，其中心到边缘， 厚度逐渐增厚。
[0024] 进一步地，优选的结构是，所述电容器本体部，其形状为凹面或者凹台。
[0025] 进一步地，优选的结构是，所述电容器本体部，其为上下凹台、平滑凹或者棱角凹 形状。
[0026] 2)通过采用凹面结构，一方面可有效的均化成瓷后整体电场分布，同时提高了爬 电距离；另一方面，由于力学原理强化了边缘强度，改善了边缘疏松的状况，进而提高了圆 片陶瓷电容的耐电压水平。
[0027] 此外，在制造方法上，本实用新型采取了以下的关键技术：
[0028] 1)增加原料的球磨时间，确定更合理的球磨时间，使原料在细度方面进一步提高， 坯体在烧成过程中就会更加均一。通过试验我们发现一次球磨（2 :1的球石比）时间在5 小时左右，二次球磨（1:1的球石比）时间在3小时左右，能获得均一度，球形度最优，粒径 大约0. 15ym左右的粉体颗粒。
[0029] 2)成型工艺：通过采用压型模具升级为上下凹台结构，如下图，即上下电极面边 缘部分高度提高，过渡部分采用圆弧缓冲，这样有效的均化了整体电场分布，从而缓解了边 缘效应的形成，进而提高了陶瓷的耐电压水平。通过试验我们发现边缘超出高度应该占整 体高度的大约20 %左右为宜，太低则边缘击穿还会存在，太高则瓷体强度和整体性受到影 响，亦增加了体积。
[0030] 3)环氧包封工艺的改善，目前国内主流是使用E42E51等双酚A环氧树脂加酸酐类 固化剂高温固化，我们通过改性使用脂环族环氧树脂进行改善，获得了收缩率更低，耐电压 强度更好的包封材料。
[0031] 通过采用上述的本实用新型技术和关键工艺，圆片陶瓷电容的工频耐压强度可 以提高1. 5倍甚至2倍，局部放电电压也相应提高，基本可以和国外水平持平。我们同样 的产品，未试验新工艺前同种工艺生产出来的陶瓷电容器在工频耐电压试验下基本为每毫 米2kV左右，而使用新型工艺后，该陶瓷电容器的耐压水平显著提高，从每毫米2kV提高至 3. 5kV，局部放电水平也相应提高。
[0032] 具体来说，其详细步骤如下：
[0033] -种凹面极板结构的陶瓷电容器的制备方法，包括：
[0034] 步骤 1、配料：介质材料的组分由SrTi03、PbTi03、Bi203nTi02、MgC03、Re(0H)3 组 成，SrTi03、PbTi03、Bi203nTi02的总摩尔为100%，其中，SrTi03的摩尔百分比为68%~ 80% ;PbTi03的摩尔百分比为12%~22% ;Bi203nTi02的摩尔百分比为8%~15% ;
[0035] 按照上述比例进行配比，称量好上述各原料组分，以去离子水为介质全部加入球 磨机中球磨5-7小时后，使其粒度大约在Iym左右时进行干燥使其各原料能够充分混合， 得到粉料；
[0036] 步骤2、预烧：将步骤1干燥后的粉料在900°C~1150°C的温度范围内，预烧结 60~300分钟，自然冷却，得到烧结料；
[0037] 步骤3、造粒：将步骤2得到的烧结料以去离子水为介质，在搅拌磨中球磨3-5小 时后，加入粘合剂，分散剂等助剂使其搅拌均匀。利用喷雾塔进行喷雾造粒，得到尺寸均一 的料粒；
[0038] 步骤4、成型：将步骤3得到的料粒在5~20Mpa的压强下用模具进行干压成型、 附凹台成型工具，得到凹台型坯体；
[0039] 步骤5、烧结：将步骤4得到的坯体装入匣钵中，在1200°C~1