[发明专利]一种有电量锁存功能的陶瓷电容器结构

摘要

本发明涉及一种有电量锁存功能的陶瓷电容器，一种具有电量锁存功能的AFF电容器的结构和制作方法。这种电容器结构(图)至少包括：电介质薄膜1，至少两个以上的嵌入导电内电极2，端电极4，电极外引线5，外(壳)绝缘体6，防磁隔磁层7，端绝缘体8，MOAFF薄膜11等组成。

主权项

一种具有电量锁存功能的AFF电容器的结构和制作方法。这种电容器结构(图1)至少包括：电介质薄膜1，至少两个以上的嵌入导电内电极2，端电极4，电极外引线5，外(壳)绝缘体6，防磁隔磁层7，端绝缘体8，MOAFF薄膜11等组成；其中，电介质薄膜1由绝缘填充材料3层，FET材料9层和MO材料10层组成；其中，MOAFF薄膜11由绝缘填充材料3层，FET材料9层，MO材料10层和AFM材料12层组成；其结构特征在于，在电介质层1与两个(正，负)内电极2之间，增加了一层或两层MOAFF薄膜11夹层结构；AFF粉体是由厚度小于10nm的钙钛类反铁磁(AFM材料12)层包裹直径小于2μm的四方相铁电(FET)粉体9，进行分子复合的粉体；例如：锰酸钕包裹钛酸钡粉体；在AFF粉体外层表面再包裹一层厚度小于10nm的非导电的功能性金属氧化材料10(MO)层，如α‑AI2O3，形成二次包裹的MOAFF粉体；MOAFF粉体与绝缘填充材料3按照50∶1到99∶1范围的比例混合，并制作成基于AFF功能，厚度范围为0.01‑10μm的MOAFF薄膜11；除与端电极4连接处外，这种MOAFF薄膜包裹在(正，负)内电极2的外周，或至少其中正或负内电极的外周；电介质薄膜1为厚度范围为0.1‑500μm的电介质薄膜层，其中电介质薄膜与MOAFF薄膜在化学意义上相兼容，如钛酸钡材料的晶界半导体型陶瓷粉体与锰酸钕/钛酸钡材料的晶界半导体型陶瓷粉体相兼容；由MOAFF薄膜11包裹，至少两个内电极2，是相向和交错分布的，厚度在1‑2μm范围；集于两端的内电极2分别与端电极4连接，并经过端电极4，连接电极外引线5；嵌入在电介质薄膜层1之中的内电极2和电极外引线5使用的材料至少包括以下一种：Au，Ni，Al，Ag，Cu等金属；端电极4使用的材料至少包括以下一种：含高电导率的有机分子固化材料，如加热固化的高含银Ag量的环氧树脂等；外绝缘材料6和外绝缘材料8分别用于封装集成好的AFF电容器外壳，以及两个端电极处的外封装，所使用材料至少包括：酚醛，甲醛，聚脂，环氧，聚酰亚胺PI，二苯醚，对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，ABS树脂，云母，以及它们的衍生物等；AFF电容器的外引线5和防磁隔磁层7，采用抗磁性或顺磁材料，包括网状，或功能性的镀层，其材料至少主要包括以下一种：Au，Ni，Al，Ag，Cu等；以上描述可构成一个基本的AFF陶瓷电容器单元，它可以采用叠层技术制作为由多个AFF陶瓷电容器单元组成的AFF陶瓷电容器；其中电介质薄膜层1，内电极2和MOAFF薄膜11组成了以AFF特性为核心功能的AFF电容器单元的基本原型；物理特征在于，通过电极，在外部电场正向或反向作用下，AFF电阻率变化至少在106Ω·m以上，有显著的变化特性；充电时，AFF陶瓷电容器在直流电压的正向作用下，通过电极，AFF薄膜电阻陡然下降，使电介质FET核内的极化电荷，穿过AFM，MO层和PI层，迅速的聚集到电极表面，电极上电能存储密度显著增加；充电完成时，AFF陶瓷电容器在直流电压的瞬时反向作用下，电阻瞬时增大，将聚集在电极表面端的电荷有效阻挡在AFF复合分子层的外面；当反向电压在瞬时断开后，AFF电容器失去外部电场作用，由于AFF材料处于变化的高电阻状态，聚集在电极端的电荷难以快速返回电介质9中，有效防止了快速回漏电流现象的发生，并且保持下去，此时AFF电容器可以较长期存储电量，表现为独特的电量锁存功能；AFF电容器电极两端接入负载放电时，存储(聚集)在电极表面端的电荷，经过负载电阻被释放出来，直至电极端间电压为零；当AFF电容器的工作温度高于自身的临界值时，其电量锁存功能将失效；当AFF电容器的工作温度回到自身的临界值时，经过重新充电，恢复电量锁存功能，并确定极性；如果充、放电时电流过大，或者当在直流电压的反向作用下，时间过长，可能导致器件和导线发热，这可能传导到AFF电容器电介质层内部，引起内部温度升高，当温度接近或超过技术临界温度范围时，将影响其电量锁存功能；在出现以上情况时，可采取物理方法对可能导入热量的部位，如导线，功率器件等采取必要的冷却措施；在规定的临界温度范围内，AFF电容器可以像常规陶瓷电容器那样快速进行充电、放电，多次重复循环使用。两个以上的AFF电容器可以并联，从而实现多个电容器组成的更大容量的AFF电容器组C。