CN100414654C - 处理陶瓷电容器的方法 - Google Patents

Abstract

处理陶瓷电容器的方法包括由第一直流电压源施加直流电压至陶瓷电容器的第一步骤，以及由第二直流电压源施加直流电压的第二步骤，以在陶瓷电容器产生方向同第一步骤中由施加直流电压所产生的极化方向相反的极化，从而减少留在的电荷陶瓷电容器中。

Description

处理陶瓷电容器的方法

技术领域

本发明涉及处理陶瓷电容器的方法。

背景技术

陶瓷电容器采用诸如氧化钛和钛酸钡之类的陶瓷材料作为电介质部分。在对类似上述陶瓷电容器产品的质量保证的特性筛选试验中，以直流电压使陶瓷电容器充电，然后放电。该试验包括绝缘电阻试验和击穿电压试验。然而，陶瓷电容器并没有充分放电，并且由于极化作用使一些电荷截留而留在内部。

极化作用描述如下。在陶瓷电容器中，因使用陶瓷材料作为电介质部分，故其中的介质粒子分别形成各自带有正极和负极的电偶极子。在施加直流电压之前，诸电偶极子可彼此自由旋转，因而是电中性的。这样，陶瓷电容器就具有所要求的电容量。当在上述筛选试验期间施加上直流电压时，内部诸电偶极子都排列对齐从而使负极面对陶瓷电容器的正充电电极，而正极则面对负充电电极。因此，在施加直流电压后的陶瓷电容器中，诸电偶极子均对齐以致于禁止电流的流动，也就是说使电容降低。

降低电容的陶瓷电容器不可作为产品加以使用。这样，为了恢复陶瓷电容器的电容，电容业已降低的陶瓷电容器一般在绝缘电阻试验之后都要进行退火(annealing)处理。在该处理中将陶瓷电容要加热至内部电介质部分的居里点(在该温度处极化消失)或以上温度，并在该温度下保持所要求的时间周期。因此，在陶瓷电容器中，电介质部分的诸对齐的电偶极子就得以自由，允许诸电偶极子彼此自由旋转，从而使陶瓷电容器的电容得以恢复。

上述退火处理需要长久的时间，因陶瓷电容器必须加热至高温。这样，为了增加产能，陶瓷电容器采用批量处理进行制造；也即同时处理多个陶瓷电容器以取代依次对每个电容器进行处理。

在批量处理中，将大量的陶瓷电容器放置在金属托架上并进行退火处理。当把陶瓷电容器从托架上摘下时，由于退火时的高温而使它们粘在托架的表面上，使之较难从上面摘下。即使摘下了陶瓷电容器，陶瓷电容器组成部分的粘结也使得需要花费时间去清除托架以及类似物，导致生产效率的降低。

再者，由于陶瓷电容器加热至高温，故在陶瓷电容器制造处理时间中的试验之后需要把对陶瓷电容器进行冷却作为退火处理的一部分。结果，必须把退火处理同制造之后诸如线带包装或成批包装之类的包装产品处理分开进行。

如上所述，由于退火和包装处理分开进行，故陶瓷电容器的制造成本至少会因所增加的工作量而较高。另外，对于单独的退火处理也需要较长时间，导致产能的降低。

发明内容

因此，发明人对上述退火处理进行了深入的研究，并且意识到可以通过在将陶瓷电容器焊接至电路板时加热至高温来达到通过执行退火处理所实现的陶瓷电容器的电容恢复。钛酸钡的居里点，也即退火时的温度为大约130℃，而焊接温度可以设定在该居里点处或高于该居里点。

作为结合预先假设退火可由焊接加以实现而进一步研究的结果，已经发现有不利之处：在通过焊接进行退火时会产生电压。

因此，本发明预先假设，陶瓷电容器的电容在后期处理(在处理中施加高温给陶瓷电容器，例如焊接处理)中加以恢复，而并不使用上述的退火处理。另外，本发明的一个目的在于提供一处理陶瓷电容器的方法，其中通过普通电气装置来减少内部静电吸收电荷的数量，以便抑制在诸如焊接这样的高温度处理中伴随放电的电压生成。这样一种方法可以减少总的工作量、制造时间和制造成本。

处理陶瓷电容器的方法，其中保留在其内部电极中的电荷在施加直流放电电压至陶瓷电容器之后得以减少，该步骤为当施加直流放电电压时，通过电气装置在与陶瓷电容器中所产生的极化方向相反的方向上产生极化。

在本发明的较佳实施例中，陶瓷电容器中诸电偶极子由于直流电压业已施加至陶瓷电容而对齐。这样就使陶瓷电容器的电容减少。于是在陶瓷电容器中产生与该步骤中所产生极化方向相反的极化。由于极化处在不同的方向上，故陶瓷电容器中残余的电荷得以减少。由于在与由直流电压在陶瓷电容器中已产生的极化方向相反的方向上由电气装置产生了极化，因此，电容器中的残余电荷得以减少。因此，例如，当将陶瓷电容器焊接至电路板时所产生的电压就得以降低。

本发明的较佳实施例具有消除制造陶瓷电容器工艺处理中对所知退火处理的需求，这种退火处理涉及到上述已观察到的各种缺点。因此，可以减少工作量，使制造成本和制造时间减低。在该情况下，减少的电容通过制造后诸如焊接一类的高温处理中的去极化来加以恢复。

根据本发明更为可取的实施例，电气装置通过施加具有极性同所施加直流电压之极性相反的直流电压到陶瓷电容器的方法使静电吸收电荷减少。

或者，该电气装置通过施加极性逐渐改变和振幅逐渐减少的极性改变电压的方法使静电吸收电荷减少。当施加这种改变极性的电压时，静电吸收电荷就被中和而无需设定特定的条件。也就是说，虽然当施加相反的极性电压时必须设定电压和施加时间，但在使用改变极性的电压时，任何种类的陶瓷电容器均可在相同条件下进行处理。作为改变极性的电压波的例子可以给定为矩形波和正弦波。

此外，最好设定电荷减少的量，使得加热电容器至高温时由陶瓷电容器所产生的电压不大于预定的值。在该情况下，电荷是充分自由的，最好减少为此目的所需要的时间。

最好对保留在陶瓷电容器中的电荷量进行监控，并且依据该电荷量对加至陶瓷电容器的直流电压加以调节。因此，静电吸收电荷较最好以高的精确度加以中和。

虽然施加直流电压至陶瓷电容器的方式并无限制，但却给出一些方法，其中已施加上固定的直流电压，然后当获得预定的残余电荷量时便加以切断，其中电压随残余电荷量达到一预定值而逐渐减小。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，这些实施例只作为例子，其中：

图1是在本发明处理陶瓷电容器方法中施加直流电压之前的陶瓷电容器的示意图；

图2是在按实施例方法中施加直流电压期间的陶瓷电容器的示意图；

图3是在按实施例方法中的放电期间陶瓷电容器的示意图；

图4是在按实施例方法中施加具有相反极性的直流电压期间的陶瓷电容器的示意图；

图5是在按实施例方法中的放电期间的陶瓷电容器示意图；

图6是表示按实施例处理陶瓷电容器中的步骤的流程图；

图7是监控陶瓷电容器中残余电荷的电路图。

具体实施方式

现将参照附图详细叙述本发明的较佳实施例。

按照本发明实施例的处理陶瓷电容器的方法将参照图1至5和图6加以叙述。图1至5分别对应于陶瓷电容器的以下诸状态：施加直流电压之前，施加直流电压的处理，放电处理，中和静电吸收电荷的处理，以及短路处理。图6是该处理方法的流程图。参照图1至5，陶瓷电容器10包含一对电极11和夹在其间的电介质部分12。电介质部分12包括电偶极子13，其方向由箭头加以表示。电偶极子13的正极以+符号加以指示，而负极则以一符号加以指示。正电荷以14表示，而负电荷则以15表示。

使用第一直流电压源施加直流电压至陶瓷电容器10以引起电偶极子13按预定的方向对齐。将第二直流电压源17连至陶瓷电容器10以便具有同第一直流电压源16相反的极性，并用来施加具有同由第一直流电压源16所施直流电压的极性相反的直流电压。使用短路线18使陶瓷电容器10的电极11电短路。

在施加直流电压至陶瓷电容器10之前(图1和图6中的步骤S1)，内部电介质部分12中的电偶极子是允许自由旋转的，且由其正极和负极对电偶极子13进行彼此电中和。这样，就呈现出所要求的电容量。从示意上看，电偶极子13在矩形微粒中具有相反的正和负极，这就允许其自由地旋转。

施加直流电压(图2和图6中的步骤S2)

为了对陶瓷电容器1进行包括绝缘电阻试验和耐压试验在内的特性筛选试验，在步骤S2中将第一直流电压源16连至陶瓷电容器10。因此，陶瓷电容器10中的电偶极子13就排列对齐，这样，其负极面对陶瓷电容器10中带正电荷14的电极11，而其正极则面对带负电荷15的电极11。

结果，在施加直流电压之后，陶瓷电容器10中的电偶极子13的箭头方向对齐以禁止电流流动；也就是说使电容下降。

当充电完成时测量试验中的绝缘电阻和耐压。

放电(图3和图6中的步骤S3)

然后，将短路线18连至两电极11之间，从而使陶瓷电容器10放电。因此，陶瓷电容器10的电极11上的正电荷14和负电荷15都有减少；但有一些正电荷14和负电荷15却被电偶极子13所截留而留在陶瓷电容器10中，它们构成静电吸收电荷。

也就是说，有一些电偶极子13允许自由地旋转，但其余的偶极子则如图3所示那样以箭头方向加以对齐。在该状态下，就使陶瓷电容器10的电容下降。

施加具有相反极性的直流电压(图4和图6中的步骤S4)。

于是，把具有极性同第一直流电压源16相反的第二直流电压源17连至陶瓷电容器10。该连接引起陶瓷电容器10中一些电偶极子13以同先前极化的相反方向进行对齐，如图4中的箭头所述。图4中示出两种彼此相反的箭头方向。向左的箭头代表同第一直流电压源16相关的极化方向(第一方向中的极化)，相反向右的箭头则代表同第二直流电源17相关的极化方向(第二方向中的极化)。

静电吸收电荷借助于两个方向上的极化而加以中和，且因而得以减少或消除。

放电(图5和图6中的步骤S6)

于是，如图5所示，将短路线18连至陶瓷电容器10的电极11之间，由此使陶瓷电容器10放电。因此，陶瓷电容器10中第一极化方向上的电偶极子和第二极化方向上的电偶极子就彼此相连。

在该状态下，静电吸收电荷的量是极其小的。然而，和图1所示的状态相对，在图1中允许所有的电偶极子自由地旋转，而在图5所示的状态中，电偶极子是对齐的，从而使陶瓷电容器10的电容减少。

按照具有上述处理步骤的本实施例，残余电荷明显地得以减少。这样，在其后的处理，例如，焊接陶瓷电容器至电路板的处理中所产生的电压就得以降低。而且，在制造陶瓷电容器10的工艺中无需所知的退火处理，从而使工作量减少。因此，制造成本和制造时间得以减少。

此外，陶瓷电容器10的电容可通过诸如制造后的焊接一类的高温处理加以恢复。

本发明并不限于上述的实施例，且各种不同的应用和修改均是可能的。

(1)在上述实施例中，以同第一直流电压相反的方向施加第二直流电压。另一方面，在同第一直流电压相反的方向上可以施加具有变化极性的电压，诸如矩形波电压或正弦波电压。

也就是说，在上述实施例的步骤S4中施加的第二直流电压可以替代为施加极性在改变的电压，诸如矩形波电压或正弦波电压，其振幅是逐渐是减少的，且最终停止电压的施加。

按照该实施例，施加至陶瓷电容器的电压在施加极性改变着的电压的前期是大的，从而使陶瓷电容器中大多数的电偶极子改变其方向；也即使电偶极子旋转。极性改变的电压振幅随着时间推移而减少。一些电偶极子不再遵循改变极性的电压而变化，从而使在第一和第二两种方向中进行对齐的电偶极子均存在于陶瓷电容器中。在最终阶段，极性改变的电压电平基本上接近于零，于是停止施加极性改变的电压。此时第一和第二方向中的电偶极子数量基本相等。当如上所述在相应方向中电偶极子的数量变成基本相等时，就使静电吸收电荷基本抵消和消除。这样，该修改获得了如先前实施例相同的利益。

(2)在早先叙述的实施例中，陶瓷电容器上充电处理在步骤S2和步骤S4中执行，而陶瓷电容器上的放电处理则在步骤S3中执行。或者，可以在步骤S3中与充电和放电同时进行积分处理(integration process)，且积分处理也可在步骤S5中与充电同时进行。充电基于积分值加以控制，使静电吸收电荷的数量不会大于一预定的量。在该情况下，可控制静电吸收电荷以便于实际测量静电吸收电荷的数量时消除，从而更加确切地减少静电吸收电荷。因此，留在陶瓷电容器中的电荷量可以以高精度加以监控。

现参照图7将详细描述监控电路。在图7中标号10表示为待监控的目标陶瓷电容器，16表示施加正电压至陶瓷电容器10的第一直流电压源，17表示施加负电压至陶瓷电容器10的第二直流电源，18表示短路线，20表示复用器，21表示限流电阻器，22表示继电器，23表示电流积分电容器，24表示运算放大器。

位于图7陶瓷电容器10左边的电路分别是由第一直流电压源16加正电压于陶瓷电容器10和由第二直流电压源17施加负电压于陶瓷电容器10的电路。经限流电阻器21的复用器20被连接至第一直流电压源16、第二直流电压源17以及短路线18，所以可选择性地连接陶瓷电容器10至它们，并使将施加电压给陶瓷电容器10的状态转接成放电状态成为可能。在施加电压至陶瓷电容器10的情况下，复用器20能转接施加电压的极。

位于图7中陶瓷电容器10右边的电路是作为电流积分电路，它包含继电器22、电流积分电容器23以及运算放大器24。储存在陶瓷电容器10的静电吸收电荷作为输出电压“v”从电流积分电路输出。

另外，此处将描述该电流积分电路。当从陶瓷电容器10流出的电流“i”借助运算放大器24的特性通过电流积分电容器23时，当令电流积分电路23的电容为“C”时电路输出电压“V”就表示为“-VC”。由于电路输出电压“V”意指流经陶瓷电容器10的电流“i”的时间积分，故而所存储的电荷“Q”表示为“Q＝i∫dt＝-VC”。因此，当施加正电压至陶瓷电容器10时，所存储的电荷“Q”增加，因为电流“i”是正的，相反当施加负电压至陶瓷电容器10时，则所存储的电荷“Q”减少，因为电流“i”是负的。因此，在图7所述电路中，输出和陶瓷电容器10中所存储的电荷量成比例的电压。

在该实施例中，继电器22通过将存储在电流积分电容器23中的电荷进行放电来把电流积分电容器23中所存储电荷量重置为“0”。借助于在处理陶瓷电容器10之前合拢继电器22，随后打开继电器22开始处理它，使得仅对当前正被处理的陶瓷电容器10的电荷进行监控成为可能。

在不背离仅由以下权利要求所限定的本发明的范畴的情况下，可以有其他的修改。

Claims (6)

1. 一种处理陶瓷电容器的方法，其特征在于，在施加直流电压至所述陶瓷电容器之后，留在所述陶瓷电容器内部电极中的电荷得以减少，所述方法包括下述步骤：

通过第一电压装置向所述陶瓷电容器施加直流电压来进行筛选试验；

放电；

通过第二电压装置向所述陶瓷电容器施加直流放电电压，该电压具有同已施加过的直流电压的极性相反的极性，其中在与施加直流电压时所述陶瓷电容器中所产生的极化方向相反的方向上产生极化；以及

放电。

2. 一种处理陶瓷电容器的方法，其特征在于，在施加直流电压至所述陶瓷电容器之后，留在所述陶瓷电容器内部电极中的电荷得以减少，所述方法包括下述步骤：

通过第一电压装置向所述陶瓷电容器施加直流电压以进行筛选试验；

放电；

通过第二电压装置向所述陶瓷电容器施加极性改变着的电压，所述电压的振幅逐渐减少，而其极性则逐渐变化；以及

放电。

3. 如权利要求1或2中任一所述的处理陶瓷电容器的方法，其特征在于，设定电荷的减少量，这样加热所述陶瓷电容器至高温时由其所产生的电压不大于预定的值。

4. 如权利要求1或2中任一所述的处理陶瓷电容器的方法，其特征在于，监控留在所述陶瓷电容器中的电荷量，并基于该电荷量来调节施加至所述陶瓷电容器的直流放电电压。

5. 如权利要求1或2中任一所述的处理陶瓷电容器的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在制造后的高温处理中使所述电容器去极化。

6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述后期制造处理为焊接处理。

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