阅读说明：本技术 一种环形半导体陶瓷电容器及其制作方法 (Annular semiconductor ceramic capacitor and manufacturing method thereof ) 是由 蒋小明 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种环形半导体电容器及其制作方法,包括半导体电容器瓷体和多个电极；半导体电容器瓷体为环形片结构,其环形内径与直流电机换向器的外径相当,多个电极的数量在3个以上,与所适配的直流电机的电枢数目相等；多个电极均匀覆盖于半导体电容器瓷体的同一环形平面上,各相邻电极之间留有等间距的间隙。本发明对于转速要求较高的直流电机高频高次谐波吸收有良好的效果,并且不会造成电机转速降低；本发明在环形电容瓷体的同一平面或侧面上印刷三个以上电极,电极数目与配套使用的直流电机电枢绕组数目相同。(The invention provides an annular semiconductor capacitor and a manufacturing method thereof, wherein the annular semiconductor capacitor comprises a semiconductor capacitor ceramic body and a plurality of electrodes; the semiconductor capacitor porcelain body is of an annular sheet structure, the annular inner diameter of the semiconductor capacitor porcelain body is equivalent to the outer diameter of a direct current motor commutator, the number of a plurality of electrodes is more than 3, and the number of the electrodes is equal to the number of the armatures of the adaptive direct current motor; the electrodes are uniformly covered on the same annular plane of the semiconductor capacitor porcelain body, and gaps with equal intervals are reserved between every two adjacent electrodes. The invention has good effect on absorbing high-frequency higher harmonic waves of the direct current motor with higher requirement on the rotating speed, and can not cause the rotating speed reduction of the motor; the invention prints more than three electrodes on the same plane or side surface of the annular capacitor porcelain body, and the number of the electrodes is the same as that of armature windings of a matched direct current motor.)

一种环形半导体陶瓷电容器及其制作方法

技术领域

本发明属于半导体陶瓷技术领域，具体涉及一种表面型半导体陶瓷电容器及其制作方法。

背景技术

EMC是Electro Magnetic Compatibility的缩写，中文翻译为电磁兼容性，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC包括EMI(interference)和EMS(susceptibility)，也就是电磁干扰和电磁抗干扰。EMI，电磁干扰度，描述一产品对其他产品的电磁辐射干扰程度，是否会影响其周围环境或同一电气环境内的其它电子或电气产品的正常工作；EMS，电磁抗干扰度，描述一电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常工作。EMI又包括传导干扰CE(conduction emission)和辐射干扰RE(radiation emission)以及谐波harmonic。

各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨，主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术，并在此基础上根据技术经济最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定，使处于同一电磁环境的设备都是兼容的，同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。

众所周知，小型有刷直流电机的应用越来越广泛，例如各类小型电动玩具、汽车电动玻璃、电动座椅、汽车电动观后镜、音像设备、手机震动等都大量使用直流电机。直流电机产生转动的原理是：它的定子是一个固定的磁极，转子是铁芯和绕组组成的电枢，直流电压通过电刷和换向器加在绕组上而产生磁场，这个磁场与定子的固有磁场始终存在着角度差，从而催动电枢旋转。电枢旋转时带动换向器与电刷之间会产生火花，其实也就是电枢绕组产生的反向电动势，高速旋转后叠加成高频高压谐波，从而产生电磁干扰和电磁辐射。

电磁兼容(EMC)问题已经成为国际上非常关注的问题，欧盟在1996年制定了实施EMC指令，凡是未通过EMC检测的电子、电工类产品均不得在欧盟市场销售。澳大利亚、韩国、日本、新加坡、加拿大均有自己的EMC法规，我国也制定了相关的国家标砖和军用标准，2001年发布了第一批强制性认证产品，其中明确了微型直流电机必须经过EMC认证。

在直流电机换向器上加装吸收元件是应对小型直流电机EMI对策的一种方案，通常采用以下几种吸收元件的方案：

1.氧化锌环形压敏电阻器。氧化锌环形压敏电阻器的压敏特性对浪涌电压有良好的吸收作用，但由于自身静电容量较低(通常小于1nf)，对高频高次谐波吸收能力较弱。即使在它的背面也被一层电极会增加部分电容量，但是增加幅度有限，成本也增加了很多。

2.钛酸锶环形压敏电阻器。钛酸锶环形压敏电阻器具有压敏特性的同时也具有电容特性，对浪涌电压和高频高次谐波均有良好的吸收作用，但是对电源有拉低作用，致使电机转速降低，尤其对高速电机的转速影响更大，超高频的频率特性差一些，也就是频率越高电容量衰减较厉害。

3.多层片式陶瓷电容器(MLCC)。多层片式陶瓷电容器是纯电容元件，容量可以很大，损耗很低，如果作为浪涌吸收元件则还必须再加装电阻器，用于把吸收的电能转化成热能散发出去，这样的话，一个三极小型直流电机就必须有三个片式电容和三个片式电阻焊接在一块陶瓷厚膜电路板上才能使用，一则电机换向器位置有限不易安装，二则高温高速旋转会融化焊锡甩脱元件造成事故，这种组合的成本也相当高。

发明内容

为了克服上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种环形半导体陶瓷电容器及其制作方法，其技术方案如下：

一种环形半导体电容器，应用于直流电机，包括半导体电容器瓷体和多个电极；所述半导体电容器瓷体为环形片结构，其环形内径与直流电机换向器的外径相当，所述多个电极均匀覆盖于半导体电容器瓷体的同一环形平面上，各相邻电极之间留有等间距的间隙。

较佳的，所述环形平面外径大于10mm，相邻电极之间的间隙为1.5--2mm；或所述环形平面外径大于4mm小于10mm，相邻电极之间的间隙为1--1.5mm；或所述环形平面外径小于4mm，相邻电极之间的间隙为0.5mm。

较佳的，所述电极为基于丝网将银浆用平面印刷机印刷得到的银膜电极。

较佳的，所述电极为基于丝网将铜浆用平面印刷机印刷得到的铜膜电极。

较佳的，所述多个电极的数量在3个以上，与所适配的直流电机的电枢数目相等。

较佳的，所述多个电极的尺寸相同，在所述同一环形平面上呈中心对称分布。

本发明还提供一种有刷直流电机，包括定子、转子以及设置在转子上的电刷和换向器，所述环形半导体电容器与所述换向器同轴设置，并固定安装于换向器的外周表面。

较佳的，所述环形半导体电容器焊接在换向器的外周表面。

本发明还包括一种制作环形半导体电容器的方法，包括以下步骤：

(1)成型

在旋转压机上安装模具，装填瓷粉，压制得到生坯；

(2)装钵

将生坯装入摇板中，倒扣在氧化锆垫板上装入承烧钵；

(3)烧成

将装有生坯的承烧钵放入窑炉中烧成；

(4)光饰

将烧成好的环形半导体电容瓷体在光饰机加水震动，去除表面粘连的颗粒和粉末，最后清水冲洗后烘干；

(5)还原

将烘干后的环型半导体电容瓷体在氢气还原炉中还原；

(6)氧化

将还原后的环型半导体电容瓷体在氧化炉中进行氧化处理；

(7)被银

基于对应规格的丝网将银浆用平面印刷机印刷在半导体陶瓷电容器瓷体的一个平面上，然后在烧银炉进行电极烧付，得到环形半导体电容器产品。

本发明还包括另一种制作环形半导体电容器的方法，包括以下步骤：

(1)成型

在旋转压机上安装模具，装填瓷粉，压制得到生坯；

(2)装钵

将生坯装入摇板中，倒扣在氧化锆垫板上装入承烧钵；

(3)烧成

将装有生坯的承烧钵放入窑炉中烧成；

(4)光饰

将烧成好的环形半导体电容瓷体在光饰机加水震动，去除表面粘连的颗粒和粉末，最后清水冲洗后烘干；

(5)还原

将烘干后的环型半导体电容瓷体在氢气还原炉中还原；

(6)氧化

将还原后的环型半导体电容瓷体在氧化炉中进行氧化处理；

(7)被银

将氧化处理后的环型半导体电容瓷体穿在金属杆上，基于对应规格的丝网将银浆用曲面印刷机印刷在半导体陶瓷电容器瓷体的侧面上，然后在烧银炉进行电极烧付，得到环形半导体电容器产品。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明具有较高的电容量(10-220nf)，使用中省去了并接电阻的麻烦，它的外形与环形压敏电阻器类似，可以直接焊接安装在直流电机的换向器上，虽然不具备压敏电阻器的压敏特性，对低频浪涌吸收能力有限，但对于转速要求较高的高速直流电机高频高次谐波吸收有良好的效果，并且不会造成电机转速降低，所以本发明的环形半导体电容器尤其适用于小型直流电机应对EMI(小型直流电机在旋转时产生的电磁噪声、浪涌电压、火花的吸收)。

常规半导体陶瓷电容器的成型方法是练制好的泥料挤制成膜带后，利用冲压机冲制成圆片型一般厚度较薄，在0.2-0.35mm之间；本发明的环形电容器是将造粒瓷粉原料经过压机压制成环状，厚度一般在0.5-2.5mm之间，环形内径在烧成后与直流电机换向器外径相当。

常规半导体电容器被银方式是在圆片型半导体电容器瓷体的两面印刷两个圆形银电极，本发明是在环形电容瓷体的同一平面上印刷三个以上电极，电极数目与配套使用的直流电机电枢绕组数目相同。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是实施例一的产品外形示意图，其中，(a)为主视图，(b)为左视图；图中，1是半导体电容器瓷体，2是电极，D1是产品外径，D2是产品内径，K是电极间距。

图2是实施例二的产品外形示意图，其中，(a)为主视图，(b)为左视图；图中，1是半导体电容器瓷体，2是电极，D1是产品外径，D2是产品内径，K是电极间距。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明公开了一种环形半导体电容器，它具有较高的电容量(10-220nf)，它的损耗比片式陶瓷电容器高5-10倍，使用中省去了并接电阻的麻烦，它的外形与环形压敏电阻器相同，可以直接焊接安装在直流电机的换向器上，虽然不具备压敏特性对低频浪涌吸收能力有限，但对于转速要求较高的高速直流电机高频高次谐波吸收有良好的效果，并且不会造成电机转速降低，所以本发明公开的环形半导体电容器作为小型直流电机应对EMI的一种新型元件。

常规半导体陶瓷电容器的成型方法是练制好的泥料挤制成膜带后，利用冲压机冲制成圆片型一般厚度较薄，在0.2-0.35mm之间，本发明所提供的环形电容器是将造粒瓷粉原料经过压机压制成环状，厚度一般在0.5-2.5mm之间，环形内径在烧成后与直流电机换向器外径相当。常规半导体电容器被银方式是在圆片型半导体电容器瓷体的两面印刷两个圆形银电极，本发明环形电容是在环形电容瓷体的同一平面或侧面上印刷三个以上电极，电极数目与配套使用的直流电机电枢绕组数目相同。

下面以具体的示例详细介绍本发明的技术方案：

实施例一，制造107-P3型环形半导体电容器(外径φ10.7mm，平面3极)

成型，在16工位旋转压机安装外径φ12.2mm模具，瓷粉用Y5V133半导体造粒粉，成型生坯厚度控制在1.14±0.02mm，16片重量控制在0.92±0.02g范围内，不平度小于0.02mm，压制无分层、掉边、开裂等缺陷。

装钵，用φ12.8mm摇板将生坯装入摇板中，倒扣在氧化锆垫板上装入承烧钵。

烧成，将装好产品的承烧钵放入窑炉中烧成，推进速度为32分钟/板，高温区设定温度为1330℃，高温区保温4小时。

光饰，将烧成好的环形半导体电容瓷体在光饰机加水震动1小时，去除表面粘连的颗粒和粉末，最后清水冲洗后烘干。

还原，将烘干后的环型半导体电容瓷体在氢气还原炉中还原，设定温度1030℃，每20分钟推送100mm，高温区保温2小时。

氧化，将还原后的环型半导体电容瓷体在氧化炉中进行氧化处理，设定温度960℃，推进速度为25分钟/板，高温区保温2.5小时。

被银，用该规格产品对应的丝网将银浆用平面印刷机印刷在半导体陶瓷电容器瓷体的一个平面上，烘干温度200℃，然后在烧银炉进行电极烧付，烧银温度820℃，速度10mm/min，高温区保温10分钟。适用银浆为半导体电容专用银浆，型号：C-1455S。

外观分选，按照产品外观限度样本要求，分选出如碎片、污染、磕碰、针孔、缺银、偏移等缺陷。

性能测试，按照产品质量标准手册要求测试电容量、损耗、容量极间差、漏电流、击穿电压、绝缘电阻等电气性能指标，并根据标准判定是否合格。该环形半导体电容器的主要材料成分是钛酸钡和银(也可以采用铜替换银)。

包装入库，合格品按照包装作业标准包装入库。

实施例二，制造080-C3型环形半导体电容器(外径φ8.0mm，侧面3极)

成型，在16工位旋转压机安装外径φ9.1mm模具，瓷粉用Y5V133半导体造粒粉，成型生坯厚度控制在0.91±0.02mm，16片重量控制在0.23±0.02g范围内，不平度小于0.02mm，压制无分层、掉边、开裂等缺陷。

装钵，用φ9.5mm摇板将生坯装入摇板中，倒扣在氧化锆垫板上装入承烧钵。

烧成，将装好产品的承烧钵放入窑炉中烧成，推进速度为32分钟/板，高温区设定温度为1330℃，高温区保温4小时。

光饰，将烧成好的环形半导体电容瓷体在光饰机加水震动1小时，去除表面粘连的颗粒和粉末，最后清水冲洗后烘干。

还原，将烘干后的环型半导体电容瓷体在氢气还原炉中还原，设定温度1030℃，每20分钟推送100mm，高温区保温2小时。

氧化，将还原后的环型半导体电容瓷体在氧化炉中进行氧化处理，设定温度960℃，推进速度为25分钟/板，高温区保温2.5小时。

被银，将该产品穿在金属杆上，用该规格产品对应的丝网将银浆用曲面印刷机印刷在半导体陶瓷电容器瓷体的侧面上，烘干温度200℃，然后在烧银炉进行电极烧付，烧银温度820℃，速度10mm/min，高温区保温10分钟。适用银浆为半导体电容专用银浆，型号：C-1455S。

外观分选，按照产品外观限度样本要求，分选出如碎片、污染、磕碰、针孔、缺银、偏移等缺陷。

性能测试，按照产品质量标准手册要求测试电容量、损耗、容量极间差、漏电流、击穿电压、绝缘电阻等电气性能指标，并根据标准判定是否合格。该环形半导体电容器的主要材料成分是钛酸钡和银(也可以采用铜替换银)。

包装入库，合格品按照包装作业标准包装入库。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。