專利名稱：一種提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電容器內(nèi)電極的結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種提高 玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景內(nèi)電極在絕緣介質(zhì)材料中的形態(tài)和電性能，能大大地影響介質(zhì)材 料在實際應用中的儲能密度。如果能改善鍍電極介質(zhì)材料的內(nèi)電極性 能，就能提髙其實際儲能密度,從而有效地減小脈沖功率電源的體積。 通常技術(shù)下，絕緣介質(zhì)材料之間的內(nèi)電極通過單層(銀漿料，銀_鈀 混合漿料，鎳漿料等)金屬漿料燒結(jié)制成，由此獲得的內(nèi)電極致密性 不高，有機漿料揮發(fā)形成的孔隙不可避免，從而造成絕緣介質(zhì)材料的 內(nèi)電極有效面積減小，耐擊穿工作場強降低，介質(zhì)材料的儲能密度隨 之大大降低。 實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提出一種提高玻璃陶 瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)，該內(nèi)電極為采用三層內(nèi)電極組合 結(jié)構(gòu)，在基底上涂覆一層金膜，再刷一層銀漿。所述基底為Na20-PbO-Nb205-Si02體系玻璃-陶瓷介電材料。 所述金膜為內(nèi)電極。上述制備提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)的步驟
如下1) 先以磁控濺射鍍膜技術(shù)在單片玻璃-陶瓷表面鍍成致密、均一而邊緣光滑的薄層金電極；2) 再用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在鍍電極膜層之間涂覆粘結(jié)性能和導電性 能良好的銀槳料，在500。C下燒結(jié)固化形成內(nèi)電極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)越效果該實用新型也能從原理上保證內(nèi)電極的有效面積不減小，同時提 高鍍電極材料的耐擊穿強度，從而有效提高玻璃-陶瓷介質(zhì)材料的儲 能密度。

圖1為玻璃-陶瓷介質(zhì)材料間的三種內(nèi)電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為玻璃-陶瓷介質(zhì)材料間的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)C的示意圖。圖3為玻璃-陶瓷介質(zhì)材料間的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)C的俯視剖面示意圖。圖4為同等條件下不同內(nèi)電極結(jié)構(gòu)下的電容值圖。圖5為同等條件下不同內(nèi)電極結(jié)構(gòu)下的擊穿場強值圖。圖6為疊片樣品1)玻璃-陶瓷介質(zhì)材料電容值圖。圖7為疊片樣品2)玻璃-陶瓷介質(zhì)材料電容值圖。
具體實施方式
本實用新型提出一種提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極 結(jié)構(gòu)。
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型不 局限于下面的實施例。 實施例1
圖1所示，將絕緣介質(zhì)間的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)分為三種(圖1中的1、 2、 3分別代表銀漿、基底、金電極)A為在玻璃-陶瓷片表面單層印刷銀 漿電極疊片然后進行燒制，這是應用最廣泛最普通的電極形式；B為 在玻璃-陶瓷片兩表面印刷銀漿電極并烘干后，再印刷單層銀槳電極 疊片然后進行燒制；C為先在玻璃-陶瓷片兩表面以磁控濺射鍍膜技術(shù)在單片玻璃-陶瓷表面鍍成致密、均一而邊緣光滑的薄層金電極， 再用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在鍍電極膜層之間印刷銀漿料，疊片后進行燒制(內(nèi)電極結(jié)構(gòu)C的示意圖如圖2所示；俯視剖面圖如圖3所示)。 下面對圖l、圖2、圖3所示的結(jié)構(gòu)予以進一步說明。1) 內(nèi)電極結(jié)構(gòu)對電容的影響圖1中A，B，C為同種玻璃-陶瓷介質(zhì)材料采用不同內(nèi)電極結(jié)構(gòu)。 如圖4所示，在同等條件下，圖1中C的濺射Au膜作為電極內(nèi)層， 再被覆銀漿的電極形式的電容值最髙，說明其電極導電和致密性相對 較好。與印刷銀漿電極相比，濺射鍍膜厚度可忽略，從而可進一步減 小器件整體體積。2) 內(nèi)電極結(jié)構(gòu)對耐擊穿場強的影響圖1中A，B，C為同種玻璃-陶瓷介質(zhì)材料采用不同內(nèi)電極結(jié)構(gòu)。 如圖5所示，在硅油為測試介質(zhì)等相同測試條件下，圖1中C以濺 射Au膜作為電極內(nèi)層，再被覆銀漿的電極形式的耐擊穿場強最高 (38kV/mra)。根據(jù)絕緣介質(zhì)材料儲能密度公式1) = >。~￡2=^^ 在絕緣介質(zhì)材料所鍍內(nèi)電極面積51、介質(zhì)總厚度d相等的情況下，電
容C和耐擊穿工作場強f的增大，使得鍍電極玻璃-陶瓷絕緣介質(zhì)材 料的儲能密度大大升高。實施例2將配比為2Na20-2Pb0-3Nb205-6Si02的粉體在1400。C下熔融2小 時，將融體在鋼制模具中澆鑄成尺寸約28mmx25mmx3mm的塊狀玻璃 體，退火3小時，得到有色透明玻璃。將玻璃分別在不同熱處理工 藝下形核結(jié)晶獲得玻璃-陶瓷，再經(jīng)切邊、切片、研磨和拋光獲得尺 寸約為25mmx25mmx0. 3mm的方形玻璃-陶瓷單片。1)取熱處理結(jié)晶溫度為76(TC的玻璃陶瓷單片3片，厚度均在 0. 3±0.10 mm范圍內(nèi)，采用直流磁控濺射鍍膜技術(shù)在單片兩表面鍍成 直徑為(j)12mm的致密金層作為內(nèi)電極，再采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在金層 表面涂敷相同面積的銀漿電極。根據(jù)電容要求將印有銀漿電極的玻璃 -陶瓷片進行施以微壓的多層疊片處理，在50(TC下燒結(jié)獲得多層玻 璃-陶瓷介質(zhì)材料的內(nèi)電極。疊片玻璃-陶瓷介質(zhì)材料總厚為 d =1. 18mm,測試其在頻率0. 5 kHz S f S 5 kHz下的電容和分別硅油 和乙二醇為測試介質(zhì)下的耐擊穿場強。試驗中，測試介質(zhì)對樣品的耐擊穿場強影響較大，測試結(jié)果如下a) 在測試頻率0.5 kHz S f《5 kHz下，試制的疊片鍍電極玻璃-陶瓷介質(zhì)材料電容值為59. 1 pF S f S 69. 3 pF (如圖6所示)；b) 樣品在硅油介質(zhì)中測試擊穿場強Eb滿足Eb > 38.7 kV/mm;c) 樣品在乙二醇介質(zhì)中測試擊穿場強Eb滿足120.2 〉 Eb > 127.9 kV/咖2)取熱處理結(jié)晶溫度為850'C的玻璃陶瓷單片7片，厚度均在 0. 3±0. 10 mm范圍內(nèi)，采用直流磁控濺射鍍膜技術(shù)在單片兩表面鍍成 直徑為(j)15mm的致密金層作為內(nèi)電極，再采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在金層 表面涂敷相同面積的銀漿電極。根據(jù)電容要求將印有銀漿電極的玻璃 -陶瓷片進行施以微壓的多層疊片處理，在50(TC下燒結(jié)獲得多層玻 璃-陶瓷介質(zhì)材料的內(nèi)電極。疊片玻璃-陶瓷介質(zhì)材料總厚為d =2. 34mm，測試其在頻率0. 5 kHz S f < 5 kHz下的電容和分別硅油 和乙二醇為測試介質(zhì)下的耐擊穿場強。試驗中，測試介質(zhì)對樣品的耐擊穿場強影響較大，測試結(jié)果如下a) 在測試頻率0.5 kHz S f S 5 kHz下，試制的疊片鍍電極玻璃-陶瓷介質(zhì)材料電容值為108 pF S f S 118.6 pF (如圖7所示)；b) 樣品在硅油介質(zhì)中測試擊穿場強Eb滿足Eb 〉 40.0 kV/mm;c) 樣品在乙二醇介質(zhì)中測試擊穿場強Eb滿足97.6 〉 Eb > 100.6 kV/mm以上對本實用新型所提供的一種提高玻璃陶瓷介電材料儲能密 度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新 型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理 解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人 員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改 變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該內(nèi)電極為采用三層內(nèi)電極組合結(jié)構(gòu)，在基底上涂覆一層金膜，再刷一層銀漿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電 極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基底為Na20-PbO-Nb20s-Si02體系玻璃-陶 瓷介電材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述提髙玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電 極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金膜為內(nèi)電極。
專利摘要本實用新型公開了一種電容器內(nèi)電極的制備結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種提高玻璃陶瓷介電材料儲能密度的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)。該內(nèi)電極為采用三層內(nèi)電極組合結(jié)構(gòu)，在基底上涂覆一層金膜，再刷一層銀漿。即使銀漿料燒結(jié)形成微孔隙，本實用新型克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，從原理上保證內(nèi)電極的有效面積不減小，同時提高鍍電極材料的耐擊穿強度，從而有效提高玻璃-陶瓷介質(zhì)材料的儲能密度。
文檔編號H01G4/008GK201036170SQ20072014882
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者群 唐, 李宏濤, 軍 杜, 毛昌輝, 章林文, 君 羅, 董桂霞 申請人:北京有色金屬研究總院