CN103187668B - 滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列 - Google Patents

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Abstract

滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，为了解决目前电子、家电产品存在的电磁电波干扰高频化、大容量化越来越严重的影响到了电路的安全使用的技术问题而设计的。它包括氧化锌陶瓷多层基体、信号极、公共接地极、信号极引出端、接地极引出端及表面玻璃釉保护材料；多层压敏平面阵列是将多个独石穿心电容器集成一体，由每个信号极与外围公共接地极构成一个穿心式滤波电容器。特点及有益效果：所制备的平面阵列实现了电连接器和滤波连接器的双重功能，便于滤波器的推广应用，通过进行焊接或簧孔装配金属插针，可大幅度提高滤波连接器的装配可靠性，同时提高了滤波连接器的绝缘性能，使其可靠性得到保证。

Description

滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列
技术领域
本发明涉及滤波电连接器领域，特别是涉及一种滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，该材料适用于电子测量仪器、计算机机房设备、测控系统、飞机等多个领域的滤波连接器。
背景技术
随着科技的不断发展，电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，随之而来的电磁电波干扰高频化、大容量化越来越严重的影响到了电路的安全使用。特别是瞬态噪声干扰，由于其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强等特点，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视，也是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决目前的电子产品及家用电器等存在的电磁电波干扰高频化、大容量化越来越严重的影响到了电路的安全使用的技术问题，提供了一种滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，它包括氧化锌陶瓷多层基体、信号极、公共接地极、信号极引出端、接地极引出端及表面玻璃釉保护材料；多层压敏平面阵列是将多个独石穿心电容器集成一体，由每个信号极与外围公共接地极构成一个穿心式滤波电容器，信号孔内部、外延部分以及接地极边缘经过金属化处理，使其金属内电极全部引出，以保证阵列的信号极与连接器插针以及公共接地极与连接器外壳实现良好电气连接；信号极和公共接地极两金属内电极通过精密印刷叠印在氧化锌陶瓷多层基体上，利用连接器插针间的有限空间，使内电极深埋在陶瓷基体中。
本发明的特点及有益效果：所制备的平面阵列实现了电连接器和滤波连接器的双重功能，便于滤波器的推广应用，通过进行焊接或簧孔装配金属插针，可大幅度提高滤波连接器的装配可靠性，同时提高了滤波连接器的绝缘性能，使其可靠性得到保证；
根据每针的传输信号频率不同，在滤波器设计时，每针的电容量可以设计成不同，最多可以高达6种不同的、没有任何比率关系电容值布置在版面上；
多层压敏平面阵列具有良好的瞬态电压抑制和连续噪声衰减的性能。该压敏平面阵列结构紧凑、体积小、质量轻、机械强度高，耐冲击和震动能力强，确保了滤波连接器的质量可靠性；且该工艺实用，适合于工业化生产。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图
图2-图4是图中不同形状的陶瓷多层基体的结构示意图
具体实施方式
参看图1-图4，滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，它包括氧化锌陶瓷多层基体1、信号极2、公共接地极3、信号极引出端4、接地极引出端5及表面玻璃釉保护材料6；多层压敏平面阵列是将多个独石穿心电容器集成一体，由每个信号极2与外围公共接地极3构成一个穿心式滤波电容器，信号孔内部、外延部分以及接地极边缘经过金属化处理，使其金属内电极全部引出，以保证阵列的信号极2与连接器插针以及公共接地极3与连接器外壳实现良好电气连接；信号极2和公共接地极3两金属内电极通过精密印刷叠印在氧化锌陶瓷多层基体1上，利用连接器插针间的有限空间，使内电极深埋在陶瓷基体1中。其中：
所述氧化锌陶瓷多层基体1掺杂有Bi2O3，MnO，Sb2O3，CoO2和Cr2O3中的至少一种氧化物；同时添加SiO2，B2O3和Al2O3中的至少一种氧化物。
根据上述氧化锌基多层压敏平面阵列结构，其陶瓷多层基体1的层数为2-9层，两端端层厚度为600-800μm，中间层厚度均匀且为140-240μm；金属电极内置于两层陶瓷基体之间；信号极引出端位于陶瓷板内的小孔内表面；接地极引出端位于陶瓷板的外围表面，接地极引出端采用不间断的多层结构设计，一直延伸到连接器的壳体；多层陶瓷基体与金属内电极组成的生料坯体外表面敷有玻璃保护釉材料。
所述氧化锌陶瓷多层基体1的形状为长方形或正方形或圆形，相应的平面尺寸从5mm2到100cm2，信号孔位之间彼此独立，信号孔间距为标准密度，结构紧凑，体积小，插针间的中心距采用2.54mm(1英寸)的标准密度，引出端为圆形插针引出，孔径为0.2-2.0mm之间，平面阵列接触数目为2-200个，可以提供从最简单的2孔单元到复杂的200路设备。所述每个滤波电容器的公共接地极3通过陶瓷阵列电容器边缘的公共接地极3与连接器外壳相连接地，插针通过焊接或簧孔与阵列电容器的内孔相连。根据每针的传输信号频率不同，在滤波器设计时，每针的电容量可以设计成不同，最多可以高达6种不同的、没有任何比率关系电容值布置在版面上。
实施例1
多层压敏平面阵列是一种特定的用于电磁干扰(EMI)滤波连接器的元件，一个陶瓷块内包含有多种电容器，多个电容值以及多种电气功能的替代品，并且在器件范围内都连接到地，是一种最先进的集成无源器件。吸波氧化锌多层压敏平面阵列可以为电路中的电器元件提供瞬态保护，同时能有效的抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，广泛地应用于电子测量仪器、计算机机房设备、测控系统、飞机等多个领域，特别是能够满足军事装备的现代化、信息化对压敏陶瓷的性能要求。
参看图1-图3，该滤波器阵列包括氧化锌陶瓷多层基体1、信号极2、公共接地极3、信号极引出端4、接地极引出端5及表面玻璃釉保护材料6。连接器的形状为长方形，长度为37.4mm，宽度为22.44mm，厚度为2.54mm。其氧化锌陶瓷多层基体1的层数为6层，两端端层厚度为680μm，中间层厚度均匀且为160μm；金属电极内置于两层陶瓷基体之间；信号孔位之间彼此独立，信号孔间距采用2.54mm(1英寸)的标准密度，引出端为圆形插针引出，孔径为1.2mm之间，平面阵列接触数目为57个；信号极引出端4位于陶瓷板内的小孔内表面；接地极引出端5位于陶瓷板的外围表面，接地极引出端5采用不间断的多层结构设计，一直延伸到连接器的壳体。
所述氧化锌陶瓷多层基体1主要组分为ZnO，其摩尔含量为90-98％；并掺杂以下氧化物至少一种，各氧化物所占摩尔比例如下：Bi2O30.5-7％；MnO0.05-1.9％；Sb2O30.5-2.1％；CoO20.05-1％；Cr2O30-1.9％；同时添加SiO20-1.5％，B2O30.5-3.7％，Al2O30.4-1.9％中的氧化物至少一种；选用的氧化锌为高纯超细粉，其粒度为纳米级1-100nm或亚微米级0.1-1μm的粉料，所有原料的纯度至少为99％；制备氧化锌基多层压敏平面阵列的工艺步骤：
a.按组分配比(摩尔比)称取原料，加入少量粘结剂、分散剂和消泡剂；原料与水的比例为1∶0.5-0.9；原料与粘结剂的比例为1∶0.01-0.08，将原料、水和粘结剂混合均匀，经过球磨后干燥，然后进行喷雾造粒，制备颗粒度均匀、流动性好的假颗粒；
b.将喷雾造粒后的颗粒，通过流延法或湿法印刷工艺制备氧化锌基陶瓷基体，根据阵列电容器的电容量和介质耐电压的设计要求进行精确的厚度控制；
c.将信号极和接地极两金属内电极浆料采用尼龙丝网印刷，精密的交替印刷在层叠的陶瓷生料基体上，其中电极图形必须上下交叠对称，陶瓷生料基体与金属内电极膜结合成良好的独石结构；
d.印制好的生料坯体放入等静压机进行等静压成型，压强15-30MPa，时间为1-20Min；
e.采用模具冲压法或激光成型法按所需图形尺寸将生料加工成带有簧舌孔的陶瓷坯体，平面阵列簧舌孔数目为2-200个；
f.将坯体进行排塑处理，排塑温度为600℃，时间为30分钟，然后在900-1200℃温度下进行烧结，烧结时间为1-3小时。
g.采用手工涂覆金属内电极浆料形成信号极引出端和接地极引出端，并于800-900℃下进行烧银，烧银时间为0.5-1小时；接地极引出端采用不间断的多层结构设计，一直延伸到连接器的壳体；
h.最后在陶瓷板表面涂覆玻璃釉保护材料，并于500-950℃下进行保护层烧结，烧结时间为0.5-1小时，得到成品。其中：
所用金属内电极浆料为纯钯浆料、纯银浆料或钯银系列贵金属浆料中的任意一种，且金属内电极浆料与生料膜片对应匹配。
所述玻璃釉保护材料属于绝缘介质，主要成分与摩尔含量为Ca：40-60％；Ti：15-30％；Si：21-30％；Al：0-3.6％；Co：0.1-2.2％。
其中：
所述粘结剂为聚乙烯醇、石蜡或者阿拉伯树胶中的一种。
所述分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵或脂肪胺的一种。
所述消泡剂为磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、正辛醇或有机硅油中的一种。
实施例2
参看图1、图4，一种多层压敏平面阵列，该滤波器阵列包括氧化锌陶瓷多层基体1、信号极2、公共接地极3、信号极引出端4、接地极引出端5及表面玻璃釉保护材料6。连接器的形状为圆形，直径为29.11mm，厚度为2.54mm。其陶瓷多层基体的层数为6层，两端端层厚度为680μm，中间层厚度均匀且为160μm；金属电极内置于两层陶瓷基体之间；信号孔位之间彼此独立，信号孔间距采用2.54mm(1英寸)的标准密度，引出端为圆形插针引出，孔径为1.2mm之间，平面阵列接触数目为55个；信号极引出端位于陶瓷板内的小孔内表面；接地极引出端位于陶瓷板的外围表面，接地极引出端采用不间断的多层结构设计，一直延伸到连接器的壳体。其他同实施例1.
本发明制备的平面阵列，最大工作电压45VDC，漏电流为5μAmps(25℃)，电容量为800pF，最大峰值电流为500Amps。本发明可以提供完善的瞬态过压保护功能和EMI滤波解决方案，而且比起其他瞬态保护器件具有重量轻、体积小、机械强度高，耐冲击和震动能力强的优势，确保了滤波连接器的质量可靠性。
上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。根据本发明公开的内容，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围内。

Claims (5)

1.滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，它包括氧化锌陶瓷多层基体(1)、信号极(2)、接地极(3)、信号极引出端(4)、接地极引出端(5)及表面玻璃釉保护材料(6)；其特征在于：多层压敏平面阵列是将多个独石穿心电容器集成一体，由每个信号极(2)与接地极(3)构成一个穿心式滤波电容器，信号孔内部、外延部分以及接地极边缘经过金属化处理，使其金属内电极全部引出，以保证阵列的信号极(2)与连接器插针以及接地极(3)与连接器外壳实现良好电气连接；信号极(2)和接地极(3)作为两金属内电极通过精密印刷叠印在氧化锌陶瓷多层基体(1)上，利用连接器插针间的有限空间，使金属内电极深埋在氧化锌陶瓷多层基体(1)中；
所述氧化锌陶瓷多层基体(1)掺杂有Bi2O3，MnO，Sb2O3，CoO2和Cr2O3中的至少一种氧化物；同时添加SiO2，B2O3和Al2O3中的至少一种氧化物。
2.根据权利要求1所述的滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，其特征在于：所述氧化锌陶瓷多层基体(1)的层数为2－9层；两端端层厚度为600－800μm，中间层厚度均匀且为140－240μm；金属内电极内置于氧化锌陶瓷多层基体两层之间；信号极引出端(4)位于氧化锌陶瓷多层基体内的小孔内表面；接地极引出端(5)位于氧化锌陶瓷多层基体的外围表面，接地极引出端(5)采用不间断的多层结构设计，一直延伸到连接器的壳体。
3.根据权利要求1所述的滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，其特征在于：所述氧化锌陶瓷多层基体(1)与金属内电极组成的生料坯体外表面敷有玻璃保护釉材料。
4.根据权利要求1所述的滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，其特征在于：所述氧化锌陶瓷多层基体(1)的形状为长方形或正方形或圆形；信号孔位之间彼此独立，信号孔间距为标准密度；插针间的中心距采用2.54mm的标准密度，信号极引出端为圆形插针引出，孔径为0.2－2.0mm之间，平面阵列接触数目为2－200个。
5.根据权利要求1所述的滤波连接器用氧化锌基多层压敏平面阵列，其特征在于：穿心式滤波电容器边缘的接地极(3)与连接器外壳相连接地，插针通过焊接或簧孔与穿心式滤波电容器的内孔相连。
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