陶瓷电容器

陶瓷电容也叫陶瓷电容器,是将陶瓷当做电的介质,并且在陶瓷的表面涂上银层,还要经过一定的低温处理,而形成银质薄膜,那么银质薄膜就成了一个极板。它的外形一般是片状,也会根据需要制成管形、圆形等。并且不同的电容器有着不同的作用,一般电容器都是具有对电力系统的一些电量计量,储存电能、分压等等作用。

陶瓷电容也分为高频陶瓷电容和低频陶瓷电容两种。并且两种陶瓷电容都是具有比较好的稳定性、绝缘性以及耐高压性的特点。并且在一些比较恶劣的环境中,还是能够正常的工作的。但是一般陶瓷电容的容量都是比较小的。

 高频陶瓷电容:它具有比较小的正电容温度系数,一般是应用于高稳定的震荡回路中,并且充当回路电容和垫整电容的作用。

 低频陶瓷电容:它的使用范围比较有限制,一般都是限于在工作频率比较低的回路中使用,或者是在对稳定性要求不高的回路中使用。

1.配料:将陶瓷粉和粘合剂及溶剂等按一定比例经过球磨一定时间,形成陶瓷浆料。

2.流延:将陶瓷浆料通过流延机的浇注口,使其涂布在绕行的PET膜上,从而形成一层均匀的浆料薄层,再通过热风区(将浆料中绝大部分溶剂挥发),经干燥后可得到陶瓷膜片,一般膜片的厚度在10um-30um之间。

3.印刷:按照工艺要求,通过丝网印版将内电极浆料印刷到陶瓷膜片上。

4.叠层:把印刷有内电极的陶瓷膜片按设计的错位要求,叠压在一起,使之形成MLCC的巴块(Bar)。

5.制盖:制作电容器的上下保护片。叠层时,底和顶面加上陶瓷保护片,以增加机械强度和提高绝缘性能。

6.层压:叠层好的巴块(Bar),用层压袋将巴块(Bar)装好,抽真空包封后,用等静压方式加压使巴块(Bar)中的层与层之间结合更加紧密,严实。

7.切割:层压好的巴块(Bar)切割成独立的电容器生坯。

8.排胶:将电容器生坯放置在承烧板上,按一定的温度曲线(最高温度一般在400度℃左右),经高温烘烤 ,去除芯片中的粘合剂等有机物质。排胶作用:1) 排除芯片中的粘合剂有机物质,以避免烧成时有机物质的快速挥发造成产品分层与开裂,以保证烧出具有所需形状的完好的瓷件。2) 消除粘合剂在烧成时的还原作用。

9.烧结:排胶完成的芯片进行高温处理,一般烧结温度在1140℃~1340℃之间,使其成为具有高机械强度,优良的电气性能的陶瓷体的工艺过程。

10.倒角:烧结成瓷的电容器与水和磨介装在倒角罐,通过球磨、行星磨等方式运动,使之形成光洁的表面,以保证产品的内电极充分暴露,保证内外电极的连接。

11.端接:将端浆涂覆在经倒角处理的芯片外露内部电极的两端上,将同侧内部电极连接起来,形成外部电极。

12.烧端:端接后产品经过低温烧结后才能确保内外电极的连接。并使端头与瓷体具有一定的结合强度。

13.端头处理:表面处理过程是一种电沉积过程,它是指电解液中的金属离子(或 络合离子)在直流电作用下,在阴极表面还原成金属(或合金)的过程。电容一般是在端头(Ag端头或 Cu端头)上镀一层镍后,再镀层锡。

14.外观挑选:借助放大镜或显微镜将具有表面缺陷的产品挑选出来。

15.测试:对电容产品电性能方面进行选别:容量、损耗、绝缘、电阻、耐压进行100%测量分档,把不良品剔除。

16:编带:将电容按照尺寸大小及数量要求包装在纸带或塑料袋内。

在使用中,一般是高频陶瓷电容的使用比较广泛。在很多大功率、高压领域都是用求使用高频陶瓷电容的。而在这几年,随着人们对材料的应用,对电极和制造技术都是有很大的改变的。而陶瓷电容也是有很大的改变的,在我们生活中的应用更是广泛,并且已经成为很多电子产品中不可缺少的一个电子元件。特别是在一些比较大的电器中,它的作用是非常重要的。

 陶瓷电容还有很多作用,它已经深入我们的生活当中,担当起了一个不可替代的角色。而并不仅仅是陶瓷电容,生活中还有着许许多多的像这样默默无闻的小件,需要我们去粗略的了解一下,我们在遇到问题的时候才能够有应对方法。

1、半导体陶瓷电容器

电容器的微小型化即电容器在尽可能小的体积内获得尽可能大的容量,这是电容器发展的趋向之一。对于分离电容器组件来说,微小型化的基本途径有两个,即使介质材料的介电常数尽可能提高和使介质层的厚度尽可能减薄。

在陶瓷材料中,铁电陶瓷的介电常数很高,但是用铁电陶瓷制造普通铁电陶瓷电容器时,陶瓷介质很难做得很薄。首先是由于铁电陶瓷的强度低,较薄时容易碎裂,难于进行实际生产操作,其次,陶瓷介质很薄时易于造成各种各样的组织缺陷,生产工艺难度很大。

表面层陶瓷电容器是用BaTiO3等半导体陶瓷的表面上形成的很薄的绝缘层作为介质层,而半导体陶瓷本身可视为电介质的串联回路。表面层陶瓷电容器的绝缘性表面层厚度,视形成方式和条件不同,波动于0.01～100μm之间。这样既利用了铁电陶瓷的很高的介电常数,又有效地减薄了介质层厚度,是制备微小型陶瓷电容器一个行之有效的方案。

2、晶界层陶瓷电容器

晶粒发育比较充分的BaTiO3半导体陶瓷的表面上,涂覆适当的金属氧化物(例如CuO或Cu2O、MnO2、Bi2O3、Tl2O3等),在适当温度下,于氧化条件下进行热处理,涂覆的氧化物将与BaTiO3形成低共溶液相,沿开口气孔和晶界迅速扩散渗透到陶瓷内部,在晶界上形成一层薄薄的固溶体绝缘层。这种薄薄的固溶体绝缘层的电阻率很高(可达1012～1013Ω·cm),尽管陶瓷的晶粒内部仍为半导体,但是整个陶瓷体表现为显介电常数高达2×104到8×104的绝缘体介质。用这种瓷制备的电容器称为晶界层陶瓷电容器(boundarg layer ceramic capacitor),简称BL电容器。

3、高压陶瓷电容器

随着电子工业的高速发展,迫切要求开发击穿电压高、损耗小、体积小、可靠性高的高压陶瓷电容器。近20多年来,国内外研制成功的高压陶瓷电容器已经广泛应用于电力系统、激光电源、磁带录像机、彩电、电子显微镜、复印机、办公自动化设备、宇航、导弹、航海等方面。

钛酸钡基陶瓷材料具有介电系数高、交流耐压特性较好的优点,但也有电容变化率随介质温度升高、绝缘电阻下降等缺点。钛酸锶晶体的居里温度为-250℃,在常温下为立方晶系钙钛矿结构,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。

4、多层陶瓷电容器

多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor,MLCC)是片式元件中应用最广泛的一类,它是将内电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合,并共烧成一个整体,又称片式独石电容器,具有小尺寸、高比容、高精度的特点,可贴装于印制电路板(PCB)、混合集成电路(HIC)基片,有效地缩小电子信息终端产品(尤其是便携式产品)的体积和重量,提高产品可靠性。顺应了IT产业小型化、轻量化、高性能、多功能的发展方向。

国家2010年远景目标纲要中明确提出将表面贴装元器件等新型元器件作为电子工业的发展重点。它不仅封装简单、密封性好,而且能有效地隔离异性电极。MLCC在电子线路中可以起到存储电荷、阻断直流、滤波、祸合、区分不同频率及使电路调谐等作用。在高频开关电源、计算机网络电源和移动通信设备中可部分取代有机薄膜电容器和电解电容器,并大大提高高频开关电源的滤波性能和抗干扰性能。

1、军工

军用MLCC作为基础电子元件,在航空、航天、军用移动通讯设备、袖珍式军用计算机、武器弹头控制和军事信号监控、雷达、炮弹引信、舰艇、武器系统等军用电子设备上的应用越来越广泛。随着我国国防装备数字化、信息化建设进程加快以及军工市场强烈的国产化需求,军用高可靠MLCC市场前景非常广阔。2009年中国军用MLCC产品市场规模为7.5亿元,而到了2013年则已经成长为 14.4亿元,增长了接近一倍,预计未来依然能够保持稳定而较高的增速,2019 年有望接近30亿元。

2、工业

工业类电容器市场主要包括系统通讯设备、工业控制设备、医疗电子设备、汽车电子、精密仪器仪表、石油勘探设备等。工业设备朝机电一体化、智能化的趋势发展,应用电子控制、数据分析、界面显示的信息化比例不断提高, 将为工业用高可靠 MLCC 产品提供较为广阔的市场前景。

3、消费类

消费类市场包括一般消费类产品和高端消费类产品,前者包括笔记本电脑、电视机、电话机、普通手机、普通数码相机等电子产品;后者包括专业录音设备、专业录像设备,高档智能手机等高档电子产品。相对于军用、工业类 MLCC 产品需求而言,消费类产品市场需求最大。

从全球范围来看,日系厂商占有较明显的领先优势。在全球前十大MLCC 厂商中,日系厂商全球市场销量占有率达到 40%以上,主要原因在于日系厂商在尖端高容量产品及陶瓷粉末技术上领先其他国家和地区厂商。与国外知名厂商相比,国内的陶瓷电容器生产厂家多为中小型企业,产品大多处于中低档水平。