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瓷介电容器的主要类型和新工艺

瓷介电容器(ceramic capacitor)、陶瓷电容器、独石电容器实际上是同一种产品,其电介质为钛酸钡基和钛酸锶基等陶瓷材料。瓷介电容器品种繁多,外形尺寸相差甚大,在电力、通信设施和普通电子设备中都有非常广泛的用途。

瓷介电容器(ceramic capacitor)、陶瓷电容器、独石电容器实际上是同一种产品,其电介质为钛酸钡基和钛酸锶基等陶瓷材料。瓷介电容器品种繁多,外形尺寸相差甚大,在电力、通信设施和普通电子设备中都有非常广泛的用途。

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陶瓷电容器在电力、通信和普通电子设备中都有非常广泛的用途

主要类型

由于广泛用途和庞大用户群体,瓷介电容器的分类方法众多。根据陶瓷材料的不同,可以分为低频瓷介电容器和高频瓷介电容器两类。

按结构形式分类,又可分为矩形电容器、管状电容器、贴片电容器(主要是MLCC)、圆片状电容器,以及穿心电容器等。其中,MLCC是片式元件中应用最广泛的一类,是将内电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合而成的多层瓷介电容器。

按使用电压,瓷介电容器可分为高压、中压和低压瓷介电容器。其中,高压瓷介电容器的瓷料主要有钛酸钡基、钛酸锶晶体两大类。前者介电系数高,交流耐压特性好,但电容值会随介质温度升高、绝缘电阻下降等缺点;钛酸锶晶体是顺电体,不存在自发极化现象,在高电压下钛酸锶基陶瓷材料的介电系数变化小,tgδ及电容变化率小,这些优点使其作为高压电容器介质是十分有利的。

按温度系数,介电常数不同可分为负温度系数、正温度系数、零温度系数、高介电常数、低介电常数等。

此外,还有I型、II型、III型的分类方法。一般瓷介电容器和其他电容器相比,具有使用温度较高,比容量大,耐潮湿性好,介质损耗较小,电容温度系数可在大范围内选择等优点。广泛用于电子电路中,用量十分可观。

制造工艺要点

决定瓷介电容器品质的关键在于陶瓷粉料,要求达到一定的球磨细度。生产中,除瓷料组成外,优化工艺制造、严格工艺条件是非常重要的。

在质量良好的粉料上进行成块,这个工艺对气氛和温度非常讲究。如合成料中残存Ca2+,会阻碍轧膜工艺的进行:如合成温度偏高,使熔块过硬,会影响球磨效率:研磨介质的杂质引入,会降低粉料活性,导致瓷件烧成温度提高。

接下来成型时要防止厚度方向压力不均,坯体闭口气孔过多,若有较大气孔或层裂产生,会影响瓷体的抗电强度。

烧结是瓷介电容器最关键的工艺之一,应严格控制烧成制度,采取性能优良的控温设备及导热性良好的窑具。

最后就是封装,这对包封料、包封工艺以及瓷件表面清洁处理等均有严格要求,例如抗潮性好,能与瓷体表面密切结合,具有较高的抗电强度等。目前,一些常用的包封材料有环氧树脂、环氧改性酚醛脂进包封料等,由于该工序对电容器特性影响很大,目前行业出现了专业的封装代工群体。

瓷介电容新工艺

为了使瓷介电容适合各种不同用途,业界开发出了一些新的生产工艺。

为了提高瓷介电容器的击穿电压,一些厂家开发出了一些新工艺,如在电极与介质表面交界边缘四周涂覆一层玻璃釉,能够提高高压瓷介电容器的耐压和高温性能。例如,额外涂覆一层硼硅酸铅玻璃釉,电容器就能够在直流电场下使用,交流和直流击穿电压都将提高1.3倍以上。

为了满足大规模、低成本生产需要,部分厂家粉末状的酚醛树脂来包封,这类粉末包封技术对降低成本有一定意义,也适合大规模生产线。

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