CN102543429A - 一种高压陶瓷电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极、设于端头表面的外电极，其特征在于：在陶瓷介质内部位于内电极上方和下方的位置分别设有与外电极导通的上保护电极层和下保护电极层。本发明在现有的内电极结构的基础上，通过增加特殊设计的保护电极，在不需要引入新的陶瓷材料，不需要明显增加内电极设计层数，不需要引入新的辅助材料，不需要增加新的工序处理的情况下，就能明显改善陶瓷电容器表面飞弧现象，从而有效增加产品击穿电压水平。

Description

一种高压陶瓷电容器

技术领域

本发明属于电子元器件领域，更具体而言，本发明是一种高压陶瓷电容器。

背景技术

现有的标准结构的多层陶瓷电容器如图1所示，当电容器外施加高电压时，其内、外电极之间会因电场的施加产生电场应力，电场应力会导致陶瓷介质表面的电子发生位移运动而产生漏电流，当施加的电场足够大时，电场应力会导致陶瓷体表面漏电流突然增大而产生类似电闪火花的效果，导致飞弧现象的发生。

目前对解决陶瓷电容器表面飞弧现象的主要方法有以下几种：

(1)改良陶瓷电介质的材料配方，提高耐电压强度，但其缺点是：相当于使用新的陶瓷电介质粉料，在内电极匹配，配料粘合剂的使用，流延工艺，印刷内电极工艺，排胶工艺，烧成曲线的匹配等多个工艺技术处理需要做重要的改变，需要增加设备的投入和操作工的培训，增加生产技术和工艺的复杂和增加成本。

(2)增加内电介质层的厚度，但其缺点是：增加内电介质厚度的同时，需要增加内电极有效设计层数才能做到原先的容量，或厚度的增加会降低电容量。这个相互关系是：C＝K*M*N/T(其中C：电容量、K：介电常数、M：丝网有效面积、N：有效设计层数、T：介质厚度)

(3)使用悬浮内电极结构，如图2所示，可以有效消除陶瓷电容器表面飞弧现象的发生，但其缺点是：因为使用悬浮电极，导致其丝网有效面积大大降低，与传统内电极结构相比，电容量会大大下降，或者需要增加很多的内电极层数才能维持原来的设计电容量，直接造成昂贵的内电极银浆材料使用量增加，从而大大增加成本。

(4)使用表面整理剂清洁陶瓷电容器芯片，但其缺点是：这种方法增加了陶瓷电容器生产的工艺处理工序，会增加成本，同时带有强酸性的表面整理剂，会对陶瓷电容器陶瓷体和端头电极带来腐蚀等不良影响，给电容器带来电性能下降的影响。

(5)使用包封材料包封端头电极，其缺点是：需增加端头外电极的处理工序，需增加特殊材料，特殊设备和人工成本，从而增加生产成本。同时包封材料的引入，会给客户使用电容器带来焊接处理的复杂性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种陶瓷电容器，其能有效消减陶瓷电容器表面飞弧现象。

本发明的目的是这样实现的：一种高压陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极、设于端头表面的外电极，其特征在于：在陶瓷介质内部位于内电极上方和下方的位置分别设有与外电极导通的上保护电极层和下保护电极层。

所述的一端外电极设有与之导通的上保护电极层和下保护电极层，或者两端的外电极均设有与之导通的上保护电极层和下保护电极层。

所述的内电极为标准内电极结构或悬浮内电极结构。

本发明在现有的内电极结构的基础上，增加特殊设计的保护电极，无论一个陶瓷电容器内部有多少层数，只需要增加2层的保护电极层(最上一层，最下一层)，而且保护电极也部分提供现有内电极产生的电容器值，增加内电极银浆的使用量非常轻微，在不需要改用新的陶瓷粉物料，不需要明显增加内电极设计层数，不需要引入新的辅助材料，不需要增加新的工序处理的情况下，就能明显改善陶瓷电容器表面飞弧现象，从而有效增加产品击穿电压水平。

附图说明

图1是现有传统标准结构MLCC的结构示意图；

图2是现有悬浮内电极结构MLCC的示意图；

图3是本发明实施例1的MLCC的示意图；

图4是本发明实施例2的MLCC的示意图；

图5是对比试验数据曲线图。

具体实施方式

本发明是一种陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极2、设于端头表面的外电极1。在陶瓷介质内部位于内电极2上方和下方的位置，分别设有与外电极1导通的上保护电极层3和下保护电极层4。

在设计多层陶瓷陶瓷电容器时，计算公式是：C＝K*M*N/T，其中C：电容量、K：介电常数、M：丝网有效面积、N：有效设计层数、T：介质厚度。当增加保护电极层设计时，下保护电极层4是不增加有效电极的面积的。但是上保护电极层3会增加有效面积，这样会增加设计电容量，这时可以通过1)缩短上保护电极图案的长度(其他尺寸与传统电极图案相同或类似)，2)增加上保护电极层的介质厚度等方式，减少因引入保护电极层而带来的设计电容量增加带来的影响，从而提高命中率。

通过增加上保护电极层3和下保护电极层4，其与外电极1联通，电压应力几乎为零，当施加外电压时，内电极2与外电极1之间的电场应力变成由上保护电极层3、下保护电极层4与内电极2之间来承受，从而有效把外端头电极电压引导到保护电极电压，同时上保护电极层3和下保护电极层4位于陶瓷电容的内部，从而消除了陶瓷表面的电场应力。因此就可以有效消除了陶瓷体表面飞弧现象产生的大漏电流产生，从而有效消除飞弧现象。

上保护电极层3、下保护电极层4和外电极1组成一个包裹笼状结构，形成一个完整包裹端头电极的保护系统，不管内部电极层数多少，保护电极系统都能有效把表面端头外电极和内电极之间的电场应力引导到电容器内部的笼状结构内，从而有效消除外电极之间飞弧现象的发生。

根据设计和使用电压的实际需要，可以在单个端头或者多个端头都增加保护电极层的设计。本发明适用于单端头或者多端头多层陶瓷内电极结构，适用于传统内电极结构或悬浮电极结构的多层陶瓷电容器MLCC。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

如图3所示，一种陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极2、设于端头表面的外电极1。在陶瓷介质内部位于内电极2上方和下方的位置，分别设有与其中一端外电极1导通的上保护电极层3和下保护电极层4。内电极2采用传统标准内电极结构。

实施例2

如图4所示，一种陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极2、设于端头表面的外电极1。在陶瓷介质内部两端位于内电极2上方和下方的位置设有上保护电极层3和下保护电极层4，与两端外电极1导通。内电极2采用悬浮内电极结构。

对比试验

按传统的设计结构(如图1)和增加保护电极设计结构(如图3)，按同一工艺生产的两批产品(型号为1812，容量为27nF，额定电压为500V的电容器)，对两批产品各抽样20只，测产品的击穿电压，测试数据如表1，数据曲线见图5。

表1.

结论：以上数据表明，在传统的电极设计结构，在不增加介质厚度的基础上，按图3所示，在陶瓷介质内部位于内电极2上方和下方的位置分别设置有与外电极1导通的上保护电极层3和下保护电极层4，由于保护电极包围着有效电极，在端点电荷和有效层之间形成一个屏障，得到的电场可以阻止端点到端点的电弧，从而减少产品在高电压下的出现表面飞弧现象，从而能有效提高产品的产品实际击穿电压。

Claims (3)

1.一种高压陶瓷电容器，包括设于陶瓷介质内部的内电极、设于端头表面的外电极，其特征在于：在陶瓷介质内部位于内电极上方和下方的位置分别设有与外电极导通的上保护电极层和下保护电极层。

2.根据权利要求1所述的高压陶瓷电容器，其特征在于：所述的一端外电极设有与之导通的上保护电极层和下保护电极层，或者两端的外电极均设有与之导通的上保护电极层和下保护电极层。

3.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器，其特征在于：所述的内电极为标准内电极结构或悬浮内电极结构。

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