一种超薄异形高压储能电容器的制作方法

本实用新型属于电子元件技术领域，具体地说，涉及一种超薄异形高压储能电容器。

背景技术：

脉冲功率技术是指将缓慢存储起来的较高能量，进行快速压缩、转换或直接以很短的时间释放给负载的电物理技术，该技术是与国防的需要紧密结合在一起的，脉冲功率系统一般包括初始能源、功率调整系统、能量储存单元、脉冲压缩和变换、开关和负载等几个部分，传统的能量存储单元器件的重量和体积约占电源装置的80％，随着航天、武器等国防系统对电源装置小型化要求的提高，传统的脉冲器件由于其固有体积大的特点已经不能满足军事需求；传统的脉冲功率多层瓷介电容器材料的储能密度较低，制备的产品为规则的六面体，引出端的位置限制产品对应的焊盘必须在同一平面，产品外形的局限性较大。

技术实现要素：

针对现有技术中上述的不足，本实用新型提供一种大大提高电容器的储能密度、能满足特殊安装需求的超薄异形高压储能电容器。

为了达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：一种超薄异形高压储能电容器，包括瓷体，端部电极及内电极组，所述瓷体由反铁电陶瓷材料制成。

所述瓷体具有相对的第一侧壁及第二侧壁，所述第一侧壁平行间隔设于所述第二侧壁的正上方；所述第一侧壁为扇环形，所述扇环形第一侧壁的外弧为优弧，所述扇环形第一侧壁的内弧为劣弧，所述外弧的圆心与所述内弧的圆心重合；所述第一侧壁与所述第二侧壁形状大小相同。

所述瓷体还具有外弧壁、内弧壁、连接于所述外弧壁一端与所述内弧壁一端之间的第三侧壁、连接于所述外弧壁另一端与所述内弧壁另一端之间的第四侧壁；所述端部电极包括极性相反的第一端部电极及第二端部电极，所述第一端部电极贴合设于所述第三侧壁，所述第二端部电极贴合设于所述第四侧壁。

所述多个内电极组设于所述瓷体内部，所述内电极组包括交错排列的第一内电极与第二内电极，所述第一内电极包括连接于所述第三侧壁的左电极及连接于所述第四侧壁的右电极，所述左电极与所述右电极通过所述第二内电极串联。

进一步地，所述第一侧壁的外弧的半径为40mm，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的垂直距离为2mm。

进一步地，所述第三侧壁靠近所述外弧壁的一端为弧形面，所述第四侧壁靠近所述外弧壁的一端为弧形面。

进一步地，所述弧形面的弧形半径为1mm。

进一步地，所述内电极组的留边量为1000μm。

进一步地，所述反铁电陶瓷材料的抗电强度为30V/μm。

一种超薄异形高压储能电容器的成型方法，包括步骤

a、配料；b、流延；c、裁片；d、印刷定位点；e、叠膜；f、等静压；g、生胚成型；h、排粘；i、密闭烧结；g、熟瓷圆角；k、涂端；l、烧银；m、正向标记；n、测试。

本实用新型的有益效果是，本实用新型瓷体采用反铁电陶瓷材料制成，反铁电陶瓷材料的储能密度远远高于普通介质材料；本实用新型呈扁平近3/4圆环状，相较于普通的瓷介电容器，其外形可以适用特殊安装环境的需求；本实用新型内电极采用串联分压以增大产品的能体比；内电极图形边角采取圆弧处理，防止电极图形尖端放电；本实用新型产品成型过程中，膜片定位精准，生胚成型中可有效防止损伤瓷体、生坯翘曲以及瓷膜翻卷，密闭烧结可防止异形超薄产品翘曲变形，产品生产合格率高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型瓷体的结构示意图。

图3为本实用新型第一内电极的结构示意图。

图4为本实用新型内电极组的排列示意图。

图5为本实用新型成型方法的流程图

附图中：

10、瓷体；11、第一侧壁；12、第二侧壁；13、外弧壁；14、内弧壁；15、第三侧壁；16、第四侧壁；21、第一端部电极；22、第二端部电极；31、第一内电极；31a、左电极；31b、右电极；32、第二内电极。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-图4，本实用新型提供一种超薄异形高压储能电容器，包括瓷体 10，端部电极及内电极组，所述瓷体10由反铁电陶瓷材料制成；介质材料要想获得较高的储能密度，在工作场强下必须具有较高的存储电荷的能力，也就是说介质材料在工作场强下必须具有较高的介电常数εr；线性介质的介电常数基本不随电场强度增加而改变，铁电介质随电场强度的增加其介电常数剧烈下降，而反铁电介质材料在一定范围内其介电常数随着电场强度的增加而增加；再者，实际应用中，储存在材料中的能量往往不能完全释放，只有释放出的一部分能量才能加以利用，反铁电介质材料的储能密度要高于线性介质材料及铁电介质材料。

所述瓷体10具有相对的第一侧壁11及第二侧壁12，所述第一侧壁11平行间隔设于所述第二侧壁12的正上方；所述第一侧壁11为扇环形，所述扇环形第一侧壁11的外弧为优弧，所述扇环形第一侧壁11的内弧为劣弧，所述外弧的圆心与所述内弧的圆心重合；所述第一侧壁11与所述第二侧壁12形状大小相同。

所述瓷体10还具有外弧壁13、内弧壁14、连接于所述外弧壁13一端与所述内弧壁14一端之间的第三侧壁15、连接于所述外弧壁13另一端与所述内弧壁14另一端之间的第四侧壁16；所述端部电极包括极性相反的第一端部电极 21及第二端部电极22，所述第一端部电极21贴合设于所述第三侧壁15，所述第二端部电极22贴合设于所述第四侧壁16。

所述多个内电极组设于所述瓷体10内部，所述内电极组包括交错排列的第一内电极31与第二内电极32，所述第一内电极31包括连接于所述第三侧壁15 的左电极31a及连接于所述第四侧壁16的右电极31b，所述左电极31a与所述右电极31b通过所述第二内电极32串联；根据使用的反铁电陶瓷的抗电强度，结合该产品的实际使用电压，按照常规图形，计算其理论所需的最小介质厚度，再根据产品的可靠性要求，增加一定的富余量。对反铁电介质材料而言，该富余量一般为1.8倍，从而得到实际所需的最小介质厚度；结合流延及叠膜的工艺加工适应性，通过多层介质叠加来达到所需介质厚度，以增加产品耐电压的可靠性。

对陶瓷介质而言，厚度越薄其抗电强度水平越高，当厚度达到某一临界点时继续增加厚度抗电强度不再继续增加，根据上面计算的得到的最小介质厚度，我们需要将单层介质厚度尽可能的降低，因此采用串联图形设计来实现产品的分压。

本实施例中，所述第一侧壁11的外弧的半径为40mm，所述第一侧壁11与所述第二侧壁12之间的垂直距离为2mm。

本实施例中，所述第三侧壁15靠近所述外弧壁13的一端为弧形面，所述第四侧壁16靠近所述外弧壁13的一端为弧形面。

本实施例中，所述弧形面的弧形半径为1mm；考虑到该产品使用在高压环境，电极图形采取圆弧处理，防止电极图形尖端放电。

本实施例中，所述内电极组的留边量为1000μm，防止电容芯片边缘击穿。

本实施例中，所述反铁电陶瓷材料的抗电强度为30V/μm。

参照图5，本实施例还提供一种超薄异形高压储能电容器的成型方法，包括步骤

a、配料；b、流延；c、裁片；d、印刷定位点；e、叠膜；f、等静压；g、生胚成型；h、排粘；i、密闭烧结；g、熟瓷圆角；k、涂端；l、烧银；m、正向标记；n、测试。

以下对成型方法中的关键步骤做进一步说明：

1、印刷定位点：

本实施例采用与内部图形位置相同的印刷定位点的丝网模板制作生坯成型设备定位用的定位点丝网，再通过印刷叠膜工艺在巴块最外层进行生坯成型设备定位用的定位点的印刷。

2、生坯成型技术：

本实施例采用在巴块上印刷定位点的方式进行生坯成型，通过识别巴块表面的定位点，然后将产品生坯外形图形数据植入设备，按照图形进行异形切割，本方法工艺成熟度较高，且无烧蚀现象，本实施例优化瓷膜配方，调整等静压压力、调整铣刀钻头尺寸、旋转速度及切割速度，避免出现生坯翘曲以及瓷膜翻卷的现象。

相较于本实施例提供的生坯成型技术，在其他实施例中还可采用其他生坯成型技术，此处不做具体限制。

3、密闭烧结技术:

由于所选用的陶瓷材料的成分较为特殊，本实施例产品烧结时将产品摆放在密闭环境中进行烧结，以防止陶瓷材料成分发生变化，具体地，该产品烧结时摆放在氧化锆垫片上，并放置在密闭性良好的氧化铝匣钵中进行烧结，为防止异形超薄产品翘曲变形，针对产品翘曲变形，采用锆砂埋烧的方式进行处理，在排粘阶段就将产品放置在锆砂中，避免周转过程中对产品造成破损，有效提高产品烧结时各个方向热效应的一致性，本实施例通过控制锆砂加入量来调整压力，以改善埋烧压力不够，对抑制产品变形效果不明显的现象。

相较于本实施例提供的锆砂埋烧，在其他实施例中还可采用锆板压烧，锆板压烧效果较为明显，可有效抑制产品翘曲变形，可定制不同规格锆板，控制压烧重量，通过试验确定出最佳条件，以避免由于锆板硬度较大，可能将排粘后生坯碰损，同时避免产品因承受压力过大影响产品X、Y、Z方向收缩率，此处不做具体限制。

4、熟瓷圆角及内电极引出技术：

产品烧结完成后,本实施例采用手工精密倒角的方式来实现产品的圆角及内电极的引出，手工精密倒角是由操作者使用砂纸对产品的棱角、棱边以及引出端进行打磨处理，确保内电极的引出，方便、快捷易实现，本实施例制作工装控制力度、采用500目以上细砂纸进行精磨、制定工艺条件控制砂磨的次数，用以提高产品的一致性及成品质量。

相较于本实施例提供的手工精密倒角，在其他实施例中还可采用其他熟瓷圆角及内电极引出技术，此处不做具体限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。